EP3814183A1 - Triebfahrzeug und fahrzeugverbund und verfahren zum betrieb eines triebfahrzeugs und fahrzeugverbunds - Google Patents

Triebfahrzeug und fahrzeugverbund und verfahren zum betrieb eines triebfahrzeugs und fahrzeugverbunds

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Publication number
EP3814183A1
EP3814183A1 EP19728980.4A EP19728980A EP3814183A1 EP 3814183 A1 EP3814183 A1 EP 3814183A1 EP 19728980 A EP19728980 A EP 19728980A EP 3814183 A1 EP3814183 A1 EP 3814183A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
traction
holding
locomotive
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19728980.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kretz
Christoph OERTLI
Manuel AYALA
Peter Brugger
Peter CHRISTENER
Rüdiger Kögel
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Alstom Holdings SA
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3814183A1 publication Critical patent/EP3814183A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a locomotive and a group of vehicles, in particular designed as a rail vehicle. Furthermore, the invention relates to such a locomotive and such a group of vehicles.
  • Composite vehicles for example a rail-bound train or a truck train, are generally known.
  • a locomotive is coupled together with a number of unpowered wagons, which are guided together on rails and form a rail-bound vehicle group.
  • the vehicle group is made up of a tractor and a number of trailers, which can be used, for example, to transport large quantities of raw materials (road train).
  • traction vehicles and vehicle groups are partly equipped with automatic speed control methods (cruise control) or with automated methods for precise braking.
  • DE 2009025553 A 1 shows an operating device for a locomotive, a force-related operating mode and a speed-related operating mode being specified.
  • the locomotive can be controlled in an adapted manner by means of a specific setting of an operating lever.
  • An object of the present invention is therefore to provide a method for operating a locomotive and / or a group of vehicles, whereby the disadvantages of the prior art are avoided and in particular a high flexibility of the locomotive and / or the group of vehicles is made possible.
  • such a locomotive has a first friction brake device for generating a first holding braking force, a traction device for generating a traction force and a control device for actuating at least the traction device.
  • the control device can be designed to also control the first friction brake device.
  • the first friction brake device acts via a first wheel opposite a rolling surface, so that when the first friction brake is activated, a first holding braking force acts between the rolling surface and the locomotive, or the first holding braking force is braked or held on the locomotive.
  • the traction vehicle can have at least one drive wheel driven by the traction device and / or a first wheel which can be acted upon by the first friction brake device.
  • the drive wheel supports a traction torque of the drive wheel with respect to the rolling surface and thus effects the traction force acting on the traction vehicle.
  • the first wheel generates the first holding brake force in an analogous manner.
  • Such a locomotive including a locomotive according to one or more of the embodiments of the locomotive described below, is designed to carry out the method according to claim 1 and / or embodiments of this method.
  • friction braking devices, traction devices and / or control devices are designed in such a way that the individual steps of the method or embodiments thereof can be displayed in a targeted manner. For reasons of legibility and comprehensibility, the inventive method and embodiments thereof are discussed after the description of embodiments of the locomotive.
  • the locomotive has an adhesion device.
  • This is designed and provided in such a way that a tribological system can be manipulated between the drive wheel and the assigned rolling surface and / or between the first wheel and the assigned rolling surface.
  • the coefficient of friction between the drive wheel and / or the first wheel and the rolling surface can be increased with the adhesion device.
  • the adhesion device is designed as a sanding device.
  • a sanding device When activated, a sanding device can insert sand between a wheel and a rolling surface.
  • sand is blown in between the wheel tire and rail, the sand being at least partially crushed and increasing the static and sliding friction of the wheel tire-rail tribological system.
  • the first friction brake device can be designed as, in particular in a rail vehicle, as block or disc brakes. It is also conceivable to design the friction brake device as a magnetic, drum, belt and / or block brake.
  • the braking force acts between the brake pad and the brake disc.
  • the tribological system between the wheel and the rolling surface is the tribological system of the actual friction brake, in particular between Brake pad or brake pad and brake disc or brake surface, is superior in terms of static and sliding friction. Consequently, a tensile and / or pushing force that exceeds the braking force and acts on the locomotive always leads to the friction brake slipping.
  • the rolling contact between the wheel and the rolling surface is retained and does not change into a sliding contact.
  • the first friction brake device is designed in such a way that increased holding braking force can be generated, the increased holding braking force being greater than the first holding braking force provided in normal operation.
  • the components of the first friction brake are designed in such a way that they are also subjected to an increased braking pressure of 650 kPa, preferably 770 kPa, preferably 830 kPa.
  • this results in an increased holding force of at most 210 kN, preferably 235 kN, at most preferably 254 kN.
  • the locomotive can have a second friction brake device which can generate a second holding braking force acting on the locomotive.
  • a second friction brake device can be designed similarly or identically to the first friction brake device, act on a second wheel or also on the first wheel of the traction vehicle, and in particular generate the same or similar values of braking forces (see above).
  • first friction brake device also applies in particular to a possible embodiment of the second friction brake device.
  • the second friction brake device has the effect that a second holding braking force can be provided in addition to the first holding braking force to act on the locomotive, in particular to brake the locomotive or to keep it at a standstill.
  • the first holding braking force and the second holding braking force can represent values in accordance with the increased holding braking force described above.
  • an adhesion coefficient of the locomotive is at least 16.5%, in particular at least 18.5%, preferably at least 20%, and particularly preferably at least 22% when stationary.
  • the adhesion coefficient t is the quotient of maximum effective, from / the friction brake devices of the traction unit producible braking force, and retaining the braking force H ge one and the product of the total mass minebhus of the traction unit and the gravitational constant g.
  • braking forces which are provided by alternative braking devices for example by electric brakes, eddy current brakes, magnetic brakes, brakes by other vehicles coupled to the traction vehicle, cannot be added to the maximum braking force that can be generated or holding braking force H total :
  • the method for operating the locomotive or embodiments thereof has at least the following steps:
  • the first friction brake device is actuated so that the first holding brake force is applied.
  • the holding braking force has a braking effect on a moving locomotive and / or holding on a stationary locomotive. The standstill of the locomotive should be maintained.
  • such a targeted operating state of the locomotive at a standstill is to be referred to as a holding operation.
  • This is characterized by the fact that the locomotive should stand still and should only take this standstill temporarily. It is conceivable that - in the case of a rail vehicle - such a targeted stopping operation should be undertaken if the rail vehicle has to wait temporarily for a stop signal.
  • a kinematic state of the locomotive is monitored so that a first undesired kinematic state can be detected.
  • a kinematic state of the locomotive is, for example, a movement, speed and / or acceleration of the locomotive, the kinematic state in particular based on a distance traveled, a speed, a geographical change in location, an acceleration and / or a duration of the same can be determined. Additionally or alternatively, a kinematic state can also be determined if it is possible to infer an imminent movement, speed and / or acceleration of the traction vehicle in the case of existing force conditions.
  • a kinematic state of the locomotive is undesirable if it is not provided at the appropriate moment.
  • a kinematic state of a traction vehicle is undesirable if it is to wait at a red light signal, traffic light or signal, at a standstill, but contrary to this intention still moves, assumes a speed, there is acceleration and / or if such is imminent and / or is announced by third indicators, for example forces.
  • the inventive method further comprises the step that the traction device is activated when the first undesirable kinematic state is detected.
  • the traction device would be activated in such a way that a traction force counteracting the first undesirable kinematic state is generated and made available for braking to a standstill and / or for holding the traction vehicle at a standstill.
  • traction force is understood to mean that this can be a force that can be built up on a stationary drive.
  • traction force is also to be understood in the sense of the present patent application as “braking force”.
  • braking force is a force that is built up against a torque acting on the drive from the outside.
  • the traction force generated is designed so that it counteracts the undesired movement, the locomotive is correspondingly delayed and brought to a standstill.
  • the traction device enters a drive torque into the drive wheel so that this in turn generates the traction force acting on the traction vehicle via the wheel rolling contact.
  • the friction brake device in particular the first friction brake device
  • the vehicle is also held at a standstill when the maximum holding brake force that can be applied is less than a pushing or pulling force acting on the locomotive.
  • the traction device compensates for the deficit of the existing first friction brake or first holding brake force with respect to the undesirable thrust or tensile forces by providing the counteracting traction force.
  • the locomotive performs an undesirable route crossing, undesirably picks up speed, in particular due to an undesired acceleration.
  • the locomotive thus takes on a first undesirable kinematic state.
  • This first undesirable kinematic state is detected by the control unit of the traction vehicle, optionally by means of suitable sensors. This triggers actuation of the traction device.
  • the traction device builds up a traction moment and a traction force resulting therefrom, which acts counter to the downhill force and possibly other forces, and is additive to the first holding braking force with regard to the mode of action and / or direction of action.
  • the amount of traction force is selected such that the traction vehicle comes to a standstill as quickly as possible and maintains it within a predefined route, predefined time and / or simply.
  • Such a method has the advantage that the first friction brake device can have reduced dimensions. This is because ordinary braking and / or stopping situations of the locomotive, for example on a level route or moderate incline, can be mastered by the first friction braking device alone. Rarer braking and / or stopping situations with increased braking and / or holding force requirements can be dealt with safely by means of the interaction of the first friction braking device and the traction device. The reduced dimensions of the friction brake device thus made possible in turn leads to lower costs for the locomotive.
  • the invention optionally also relates to a method for using a speed control of a traction device for controlling and keeping the speed at a standstill, in particular if a temporary stop function is to be displayed during the stop operation of the locomotive.
  • a method for operating a traction vehicle during a stop operation is thus disclosed.
  • a maximum value for the torque, power and / or speed of the traction device is set during the operation of the locomotive in the holding mode, the maximum value being less than a maximum torque, maximum power and / or speed of the traction device.
  • the maximum value is less than 10%, preferably 8%, particularly preferably 6% of the maximum torque, the maximum power and / or speed.
  • the maximum value can correspond to a certain speed level, for example the first speed level, of a speed controller of the locomotive.
  • the control of the traction device for reaching and ensuring the standstill of the traction vehicle thus takes place within a certain torque, power and / or speed range of the traction device. This enables the method to be used in a way that conserves components and energy.
  • the locomotive either has the first friction braking device designed to provide the holding braking force that is increased compared to the first holding braking force, and / or the second friction braking device to provide the additional second holding braking force.
  • the second holding brake force acts in addition to the first holding brake force.
  • the kinematic state of the traction vehicle is monitored in such a way that a second undesirable kinematic state can be detected.
  • the second holding braking force and / or - depending on the design of the locomotive - the increased holding braking force is provided.
  • the second kinematic state is to be determined by distance, speed, geographical location, acceleration, duration of the same and / or signs thereof.
  • Such an indication can also be, for example, that an energy supply for the traction device cannot be guaranteed, and thus it is not possible to provide the counteracting traction force.
  • the second undesirable kinematic state is larger than the first undesired kinematic state in terms of an absolute amount.
  • the sanding device is activated. In particular, this happens at least in close proximity to the activation of the traction device. In particular, the traction device can be activated earlier.
  • the sanding device is activated only when there are indications that an adhesive contact between a braking wheel or drive wheel and a rolling surface cannot be ensured, that is to say a slipping between the wheel and the rolling surface is to be expected.
  • the ambient temperature, air humidity, the geographical location and / or a condition of the rolling surface or a running surface of a wheel can be taken into account.
  • a vehicle network with at least one locomotive according to one, more or combinations thereof of the preceding embodiments, and at least one additional vehicle coupled to the locomotive is disclosed.
  • the additional vehicle in the case of rail vehicles, for example, is designed as a wagon, is in particular driveless and has an additional braking device for generating an additional braking force.
  • the vehicle network can be formed from a plurality of traction vehicles and a number of additional vehicles.
  • a group of vehicles is referred to as a multiple unit in the field of rail transport, in which case locomotives and non-driven auxiliary vehicles are put together in a coordinated configuration.
  • traction vehicles are, for example, the ICE of the Deutsche Bahn or TGV of the French railway. Freight trains with several pulling (double traction), pushing and / or pulling and pushing central locomotives can also be understood as a multiple unit.
  • the vehicle group or versions thereof are configured and designed in such a way that a method described below for operating in accordance with one or more versions thereof or combinations thereof can be carried out.
  • a first friction brake device of the traction vehicle is activated to provide a first holding braking force.
  • this serves to brake the group of vehicles to a standstill and / or to keep the group of vehicles at a standstill.
  • the vehicle network is on hold.
  • a kinematic state of the vehicle group, the traction vehicle and / or the additional vehicle is monitored.
  • the traction device of the traction vehicle is activated in such a way that an opposing traction force is provided for braking and holding the vehicle assembly at a standstill.
  • the traction force counteracts a movement associated with the undesired kinematic state, or an expected movement, so that the vehicle group - if this has already started to move undesirably - is braked to a standstill again, or so that the vehicle group - if there is one unwanted movement emerges - is held at a standstill.
  • the method for operating the vehicle group requires for the first time that the vehicle group is held at a standstill exclusively by braking devices, in particular friction braking devices, the traction vehicle and, as required, by the traction device in the holding mode or such a standstill is resumed as quickly as possible. It is therefore not necessary to activate the auxiliary brake of the auxiliary vehicle.
  • This has the advantage, in particular in the case of a group of vehicles, that switching from holding operation to ferry operation is particularly rapid, and an energy expenditure associated therewith can be reduced.
  • only the first friction brake device and, if appropriate, the traction device of the traction vehicle are actuated as required during operation of the vehicle network in the holding mode, that is to say when the vehicle is deliberately and temporarily stopped, in order thus to ensure the holding mode.
  • the auxiliary braking device of the auxiliary vehicle is not active during the holding operation.
  • the standstill of the auxiliary vehicle is thus ensured solely by the mechanical coupling to the traction vehicle and its braking devices.
  • the kinematic state of the locomotive and / or the group of vehicles is determined at least on the basis of a first measured value.
  • Such a measured value can be, for example, a distance traveled, a recorded speed, a geographical change in location, an effective acceleration, a duration of the same and / or also an indicator, for example measured forces or a force ratio. This also applies to further measurement values mentioned below.
  • An existence of the first undesired kinematic state is determined in that the first measured value exceeds a first limit value associated with the first undesired kinematic state. If the first measured value is, for example, a distance traveled, the first limit value is a specific value of this distance traveled. If now the traction vehicle and / or the vehicle network During the holding operation, an undesirable route covers a distance which is greater than the limit value of the distance, the control system determines an undesirable kinematic state and activates the traction device in order to provide a correspondingly counteracting traction force.
  • the limit value for a distance covered is not more than 1.5 m, preferably not more than 1.2 m, particularly preferably not more than 1 m.
  • the control is designed in such a way that the locomotive and / or the group of vehicles is returned to an initial position or is held in the current position.
  • the provision of the traction force and a corresponding regulation thus take place until the locomotive or the vehicle network is again in the starting position or is in the current position and or is the starting position of the original stopping operation.
  • the specific embodiment of the method has the effect that the locomotive and / or the vehicle network is moved back to the original location. The regulation would remain active there to ensure a standstill.
  • control is designed such that the traction device remains active after detection of the undesirable kinematic state until the stopping operation of the locomotive and / or the group of vehicles is ended and the locomotive and / or the group of vehicles in another operating state for Example is transferred to a ferry operation or permanent stop operation.
  • an exemplary embodiment is disclosed, wherein monitoring of a second measured value is provided in order to be able to determine the kinematic state of the locomotive.
  • the second measured value can be selected equal to the first measured value in terms of physical or physical shape.
  • a second limit value is defined for the second measured value, with an exceeding of the second limit value by the second measured value leads to the second undesired kinematic state being determined.
  • the second measurement value can be an elapsed time, the second limit value representing a specific time period.
  • the second measured value can be measured from an initial activation of the traction device for holding the locomotive / vehicle assembly at a standstill, an elapse of a certain period of time resulting in the second friction braking device being activated or the increased holding braking force being provided. Such activation can in particular be carried out automatically.
  • Such an embodiment of the method has the advantage that additional measures can be taken in the case of a longer holding period, for example to protect the traction device against overloading or to save energy.
  • the auxiliary braking device of the auxiliary vehicle is activated when a third undesirable kinematic state is detected, in particular when a third measured value exceeds a third limit value, in particular for a certain duration.
  • the third limit can be at least 8 m, preferably 10 m, particularly preferably 12 m.
  • the additional braking device is said to be activated when the group of vehicles moves undesirably in accordance with the third limit value.
  • the additional braking device can also be triggered if the traction device is active for longer than a certain time, preferably at least 30 minutes, particularly preferably at least 40 minutes.
  • the above embodiment has the consequence that the safety during the operation of the vehicle group is increased by providing redundancies. Is, for example, braking to a standstill or holding at a standstill If at least one of the aforementioned method measures is not possible, and / or if a certain time elapses, the vehicle network is switched from the stop mode to a permanent stop mode, in that at least the first friction braking device of the traction vehicle and the auxiliary braking device of the auxiliary vehicle are now activated.
  • the locomotive and / or the group of vehicles are brought to a standstill by braking, in particular from the ferry mode to the stop mode.
  • the control device is preset, in particular automatically, in such a way that the traction device provides the counteracting traction force in the direction (activation direction) of the respective increase.
  • the method or embodiments thereof are used in order to enable a travel function on an ascending route.
  • the stop mode is used to convert from permanent stop mode to ferry mode.
  • a group of vehicles could be kept at a standstill in this way, at the same time preparing to start by releasing the auxiliary braking device in the auxiliary vehicles.
  • FIG. 1 shows an exemplary vehicle group during the stop operation on a rising surface in a first operating state
  • FIG. 2 shows the vehicle assembly according to FIG. 1 in a second
  • FIG. 3 shows an exemplary vehicle network during the holding operation on a sloping surface in a third operating state
  • FIG. 4 shows the vehicle assembly according to FIG. 1 in a fourth
  • FIG. 5 shows the vehicle assembly according to FIG. 1 in a permanent stop mode
  • FIG. 6 illustrates a flow of a
  • the vehicle group 20 shows an exemplary vehicle group 20, which is composed of a locomotive 1 and two additional vehicles 10 coupled to it.
  • the vehicle group 20 is in the stop mode on a rolling surface 13 that increases with respect to the direction of travel.
  • the stop mode means that the vehicle group should only be at a standstill for a relatively short period of time, and transfer to a ferry mode by starting should take place relatively quickly.
  • the holding operation is therefore always of a temporary nature.
  • the vehicle network according to FIG. 1 is in stop mode in front of a red stop signal.
  • the locomotive 1 is supported by a first wheel 6, a second wheel 8, a drive wheel 4 and another wheel - or by means of corresponding wheel pairs - on the rolling surface 13, for example designed as a rail.
  • the above-mentioned devices can also act together on one or more wheels.
  • a first friction brake device 5 of the traction vehicle 1 is arranged in such a way that it can act on the first wheel 6, and consequently a first holding braking force HI can be provided.
  • the traction vehicle 1 further comprises a second friction brake device 7, which can act on the second wheel 8 in order to be able to generate a second holding brake force H2.
  • the traction vehicle 1 is equipped with a traction device 3, with which a traction torque can be introduced into the drive wheel 4.
  • the traction device 3 depending on the activation direction 21, can generate a traction force T acting on the traction vehicle 1. It is also conceivable that further wheels are driven by the traction device 3.
  • the additional vehicles 10, in the case of rail vehicles designed as wagons, are mounted on the rolling surface 13 so that they can be rolled on wheels 12 and can be accelerated by means of the traction vehicle 1 in the context of the vehicle group 20.
  • the auxiliary vehicles 10 have an auxiliary braking device 11, with which an auxiliary braking force Z can be generated via the wheels 12.
  • the auxiliary vehicles 10 can be equipped without their own drive.
  • the locomotive 1 can have a control device 2 which is connected to the first friction brake device 5, the second friction brake device 7, the traction device 3 and the additional brake devices 11 for transmitting control signals.
  • the vehicle network is on an increasing rolling surface 13 in the holding mode.
  • the first friction brake device 5 is activated, as a result of which a first holding braking force H1 acts on the vehicle assembly 20 via the wheel 6.
  • the wheel 6 of the first friction brake device 5 is filled in black in FIG. 1.
  • step 102 an activation direction 21 is set, in particular by a driver of the vehicle group 20 or automatically.
  • the activation direction 21 in the direction of travel, counter to a total downhill slope force FA, causes the control device 2 to control the traction device 3 in such a way that a traction force T would be provided in the activation direction 21 if required.
  • the downhill driving force FA does not exceed the first holding braking force H1 provided, and there is a balance of forces. Consequently, the vehicle group 20 is at a standstill, which is maintained.
  • a first measured value Ml consequently does not exceed a first limit value G1, which in turn is assigned to a first undesired kinematic state 103. It is not necessary to provide a traction torque T since no first undesired kinematic state 103 is detected.
  • the checking of whether the first limit value G1 has been exceeded is continued until another operating mode 108, for example a permanent stop mode, is selected in step 107.
  • another operating mode 108 for example a permanent stop mode
  • the auxiliary vehicles 10 are heavily loaded, so that they cause a high downhill force FA.
  • the sum of the downhill slope force FA exceeds the first holding brake force H1 provided by the first friction brake device 5. Accordingly, the first friction brake device 5 would slip and the vehicle assembly 20 would move against the activation direction 21, that is to say in the downward direction, unless the superior slope downforce force FA would be compensated by providing a traction force T and a balance of forces would be established.
  • the first undesirable kinematic state 103 is determined by the first measured value Ml exceeding the first limit value Gl.
  • the traction device 3 is activated in step 104, so that a traction force T is provided in the direction of the activation direction 21 via the drive wheel 4 (black), the traction force T not exceeding a maximum value Tmax.
  • a control circuit is run through, for example to regulate a speed of the vehicle assembly 20 to zero. This control remains active until another operating mode 108 is selected.
  • FIGS. 2 and 3 wherein in FIG. 2 the traction force T acts in the direction of travel of the vehicle assembly 20 and in the direction of slope of the rolling surface 13.
  • the activation direction 21 was selected in the opposite direction to the direction of travel and in the direction of incline of the rolling surface 13, so that the traction force T provided for holding the vehicle assembly 20 at a standstill is correspondingly provided.
  • This second measured value M2 can be, for example, an elapsed time, in particular how long a traction force T has already been provided according to step 104 in order to prevent the first undesired kinematic state 103 from being present.
  • the second measured value M2 can also be a distance, a speed, an acceleration and / or indicators indicating this.
  • Exceeding the second limit value G2 means that in a step 109 the second friction brake device 7 acts on the second wheel 8 and a second holding brake force H2 is generated.
  • the standstill of the vehicle assembly 20 is thus achieved in that the first holding braking force H1 and the second holding braking force H2 act in the same direction and, in summary, compensate for the increased slope downforce FA. Consequently, the vehicle assembly 20 is at a standstill without the drive device 3 having to provide a traction force T.
  • both the second holding brake force H2 according to FIG. 4 and a traction force T according to FIG. 2 are provided, so that in cooperation they keep the vehicle assembly 20 at a standstill.
  • a step 106 it is further checked whether a third measured value M3 exceeds a third limit value G3. For example, if the downhill driving force FA is so great that the first braking force H1 of the first friction braking device 5 is not sufficient to keep the vehicle assembly 20 at a standstill, and if, for example, the third measured value M3 shows that the driving device 3 is not operational, then in a step 110 the auxiliary braking device 11 is activated in the auxiliary vehicles 10. The result The additional braking force Z caused, together with the first holding braking force H1, compensates for the downhill driving force FA, so that the vehicle group 20 is at a standstill.
  • This state of the vehicle group 20 which is also shown in FIG. 5, represents an operating state which differs from the stop mode, namely the permanent stop mode. Before the vehicle group 20 can switch back to a ferry mode, all additional braking devices 11 must be deactivated.
  • the method and / or embodiments thereof for starting a vehicle group 20 on an ascending rolling surface 13, or on an ascending route.
  • the motor vehicle 1 and / or the vehicle group 20 would initially be in permanent stop mode with activated additional brakes 11.
  • the stop operation would be selected as an intermediate operation, the additional brakes 11 of the additional vehicles 10 already being able to be released in order to enable a quick start.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Triebfahrzeugs (1) und eines Fahrzeugverbunds (20). Gemäß einer Ausführungsform weist ein solches Triebfahrzeug (1) eine erste Reibungsbremsvorrichtung (5) zur Erzeugung einer ersten Haltebremskraft (Hl), eine Traktionsvorrichtung (3) zur Erzeugung einer Traktionskraft (T) und eine Steuervorrichtung (2) zum Ansteuern mindestens der Traktionsvorrichtung (3) auf. Das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt, dass die Traktionsvorrichtung (3) aktiviert wird, wenn ein erster unerwünschter kinematischer Zustand detektiert wird. Eine Aktivierung der Traktionsvorrichtung (3) würde derart erfolgen, dass eine dem ersten unerwünschten kinematischen Zustand entgegenwirkende Traktionskraft (T) zum Abbremsen in den Stillstand und/oder zum Halten des Triebfahrzeugs (1) im Stillstand erzeugt und bereitgestellt wird.

Description

Beschreibung
TRIEBFAHRZEUG UND FAHRZEUGVERBUND UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES TRIEBFAHRZEUGS UND FAHRZEUGVERBUNDS
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Triebfahrzeugs und eines Fahrzeugverbunds, insbesondere ausgebildet als Schienenfahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein solches Triebfahrzeug und einen solchen Fahrzeugverbund.
Vorbekannter Stand der Technik
[0002] Allgemein sind Fahrzeugverbunde, beispielsweise ein schienengebundener Zug oder ein Lastkraftwagen-Zug bekannt. Zum Beispiel ist bei Ersterem eine Lokomotive mit einer Anzahl von antriebslosen Waggons zusammengekoppelt, welche gemeinsam auf Schienen geführt sind und einen schienengebundenen Fahrzeugverbund darstellen. Bei Lastkraftwagen-Verbünden wird der Fahrzeugverbund aus einer Zugmaschine und einer Anzahl von Anhängern gebildet, womit zum Beispiel große Mengen von Rohstoffen transportiert werden können (Road-Train).
[0003] Weiterhin sind unterschiedlichste Verfahren zum Betrieb von Triebfahrzeugen oder von Fahrzeugverbunden weitläufig in Anwendung. Als Beispiel für ein solches Verfahren kann angeführt werden, dass Triebfahrzeuge und Fahrzeugverbunde teilweise mit automatischen Geschwindigkeit-Regelungsverfahren (Tempomat) oder mit automatisierten Verfahren zur punktgenauen Abbremsung ausgestattet sind.
[0004] Die DE 2009025553 A 1 zeigt eine Bedieneinrichtung für eine Lokomotive, wobei eine kraftbezogene Betriebsart und eine geschwindigkeitsbezogene Betriebsart angeführt werden. Dabei kann die Lokomotive mittels spezifischer Einstellung eines Bedienhebels in angepasster Weise gesteuert werden.
Nachteile des Standes der Technik
[0005] Die bisher bekannten Lösungen sind jedoch entweder sehr komplex aufgebaut und/oder gestatten keinen effizienten und flexiblen Einsatz. Problemstellung
[0006] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb eines Triebfahrzeugs und/oder eines Fahrzeugverbunds bereitzustellen, wodurch die Nachteile des Stands der Technik vermieden werden und insbesondere eine hohe Flexibilität des Triebfahrzeugs und/oder des Fahrzeugverbunds ermöglicht wird.
Erfindungsgemäße Lösung
[0007] Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines Triebfahrzeugs, insbesondere zum Betrieb eines Triebfahrzeugs in einem Haltebetrieb, nach Anspruch 1 und ein Verfahren, insbesondere zum Betrieb eines Fahrzeugverbunds in einem Haltebetrieb, nach Anspruch 7, und weiterhin durch ein Triebfahrzeug nach Anspruch 5 und ein Fahrzeugverbund nach Anspruch 13 gelöst. Weitere Ausführungsformen der genannten Verfahren und Gegenstände ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen.
[0008] Gemäß einer Ausführungsform weist ein solches Triebfahrzeug eine erste Reibungsbremsvorrichtung zu Erzeugung einer ersten Haltebremskraft, eine Traktionsvorrichtung zur Erzeugung einer Traktionskraft und eine Steuervorrichtung zum Ansteuern mindestens der Traktionsvorrichtung auf. Wahlweise kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, auch die erste Reibungsbremsvorrichtung anzusteuern.
[0009] Beispielsweise wirkt die erste Reibungsbremsvorrichtung über ein erstes Rad gegenüber einer Abrollfläche, sodass bei aktivierter erster Reibungsbremse eine erste Haltebremskraft zwischen Abrollfläche und Triebfahrzeug wirkt, bzw. die erste Haltebremskraft abbremsen oder haltend auf das Triebfahrzeug wirkt.
[0010] Das Triebfahrzeug kann mindestens ein von der Traktionsvorrichtung angetriebenes Antriebsrad und/oder ein von der ersten Reibungsbremsvorrichtung beaufschlagbares erstes Rad aufweisen. Das Antriebsrad stützt ein Traktionsmoment des Antriebsrads gegenüber der Abrollfläche ab und erwirkt somit die auf das Triebfahrzeug wirkende Traktionskraft. Das erste Rad erzeugt in analoger Weise die erste Haltebremskraft. [0011] Ein solches Triebfahrzeug, inklusive ein Triebfahrzeug nach einem oder mehrere der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen des Triebfahrzeugs, ist dabei dazu ausgebildet, das Verfahren nach Anspruch 1 und/oder Ausführungsformen dieses Verfahrens auszuführen. Beispielsweise sind dafür Reibungsbremsvorrichtungen, Traktionsvorrichtungen, und/oder Steuervorrichtungen derart gestaltet, dass die einzelnen Schritte des Verfahrens oder Ausführungsformen davon zielführend dargestellt werden können. Aus Gründen der Lesbarkeit und Verständlichkeit werden das erfindungsgemäße Verfahren und Ausführungsformen davon im Anschluss an die Beschreibung von Ausführungsformen des Triebfahrzeugs diskutiert.
[0012] Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist das Triebfahrzeug eine Adhäsionsvorrichtung auf. Diese ist derart ausgebildet und vorgesehen, dass damit ein tribologisches System zwischen dem Antriebsrad und der zugeordneten Abrollfläche und/oder zwischen dem ersten Rad und der zugeordneten Abrollfläche manipuliert werden kann. Insbesondere kann mit der Adhäsionsvorrichtung ein Reibungskoeffizient zwischen Antriebsrad und/oder erstem Rad und der Abrollfläche erhöht werden.
[0013] Beispielsweise ist die Adhäsionsvorrichtung als Sandungsvorrichtung ausgebildet. Eine Sandungsvorrichtung kann bei Aktivierung Sand zwischen ein Rad und einer Abrollfläche einbringen. Im Fall eines Schienenfahrzeugs wird dabei Sand zwischen Radreifen und Schiene eingeblasen, wobei der Sand zumindest teilweise zermalmt wird und die Haft- und Gleitreibung des tribologischen Systems Radreifen-Schiene erhöht.
[0014] Die erste Reibungsbremsvorrichtung kann dabei als, insbesondere bei einem Schienenfahrzeug, als Klotz- oder Scheibenbremsen ausgebildet sein. Denkbar ist auch die Reibungsbremsvorrichtung als Magnet-, Trommel-, Band- und/oder Klotzbremse zu gestalten.
[0015] Gemäß einer spezifischen Ausgestaltung wird ein Bremszylinderdruck der Reibungsbremse von maximal 350 kPa, bevorzugt maximal 420 kPa , beaufschlagt. Gemäß einer weiteren oder alternativen Ausführungsform wird eine erste Haltebremskraft von maximal 120 kN, bevorzugt maximal 136 kN erzeugt.
[0016] Bei Verwendung einer Scheibenbremse wirkt die Bremskraft zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe. Insbesondere wird im Kontext dieser Erfindung angenommen, dass das tribologische System zwischen Rad und Abrollfläche dem tribologischen System der eigentlichen Reibungsbremse, insbesondere zwischen Bremsbelag oder Bremsklotz und Bremsscheibe oder Bremsfläche, hinsichtlich Haft- und Gleitreibung überlegen ist. Folglich führt eine die Bremskraft übertreffende, auf das Triebfahrzeug wirkende Zug- und/oder Schubkraft stets zu einem Durchrutschen der Reibungsbremse. Der Rollkontakt zwischen Rad und Abrollfläche bleibt erhalten und geht nicht in einen Rutschkontakt über.
[0017] Gemäß einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des Triebfahrzeugs, ist die erste Reibungsbremsvorrichtung so ausgestaltet, dass erhöhte Haltebremskraft erzeugt werden kann, wobei die erhöhte Haltebremskraft größer als die im Normbetrieb bereitgestellte erste Haltebremskraft ist.
[0018] Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Komponenten der ersten Reibungsbremse derart ausgestaltet sind, dass diese auch mit einem erhöhten Bremsdruck von 650 kPa, bevorzugt 770 kPa, maximal bevorzugt 830 kPa beaufschlagt werden. Insbesondere resultiert dies in einer erhöhten Haltekraft von maximal 210 kN, bevorzugt 235 kN, maximal bevorzugt 254 kN.
[0019] Alternativ oder zusätzlich zur obigen Ausführungsform, kann das Triebfahrzeug eine zweite Reibungsbremsvorrichtung aufweisen, die eine zweite auf das Triebfahrzeug wirkende Haltebremskraft erzeugen kann. Eine solche zweite Reibungsbremsvorrichtung kann ähnlich oder gleich der ersten Reibungsbremsvorrichtung ausgebildet sein, auf ein zweites Rad oder auch auf das erste Rad des Triebfahrzeugs wirken, und insbesondere gleiche o. ä. Werte von Bremskräften (sieh oben) erzeugen.
[0020] Weiterhin gilt insbesondere eine mögliche Ausgestaltung der ersten Reibungsbremsvorrichtung auch auf eine mögliche Ausgestaltung der zweiten Reibungsbremsvorrichtung.
[0021] Die zweite Reibungsbremsvorrichtung hat die Wirkung, dass eine zweite Haltebremskraft zusätzlich zur ersten Haltebremskraft bereitgestellt werden kann, um auf das Triebfahrzeug zu wirken, insbesondere um das Triebfahrzeug abzubremsen oder im Stillstand zu behalten. Summarisch können sich die erste Haltebremskraft und die zweiter Haltebremskraft Werte gemäß der oben beschriebenen erhöhten Haltebremskraft abbilden.
[0022] Gemäß einer weiteren Ausführungsform, insbesondere unabhängig von der spezifischen Ausprägung der Reibungsbremsvorrichtung, ist eine Reibungsbremsvorrichtung des Triebfahrzeugs so ausgestaltet, dass ein Adhäsionskoeffizient des Triebfahrzeugs im Stillstand mindestens 16.5 %, insbesondere mindestens 18.5 %, bevorzugt mindestens 20 %, und besonders bevorzugt mindestens 22 % beträgt. Der Adhäsionskoeffizient t ist der Quotient aus maximal wirksamer, von der/den Reibungsbremsvorrichtungen des Triebfahrzeugs erzeugbarer Bremskraft, bzw. Haltebremskraft Hgesamt und dem Produkt aus Gesamtmasse des Triebfahrzeugs minebfahrzeug und der Gravitationskonstante g. Insbesondere können Bremskräfte, welche von alternativen Bremsvorrichtungen bereitgestellt werden, zum Beispiel von elektrischer Bremse, Wirbelstrombremse, Magnetbremse, Bremsen von an das Triebfahrzeug gekoppelten weiteren Fahrzeugen, nicht zu der maximal erzeugbaren Bremskraft, bzw. Haltebremskraft HgeSamt hinzugezählt werden:
H(gesamt)
[0023]
m(Triebfahrzeug) g
[0024] Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren zum Betrieb des Triebfahrzeugs oder von Ausführungsformen davon mindestens die folgenden Schritte auf:
[0025] Die erste Reibungsbremsvorrichtung wird betätigt, sodass die erste Haltebremskraft anliegt. Insbesondere wirkt die Haltebremskraft bremsend auf ein sich bewegendes Triebfahrzeug und/oder haltend auf ein stillstehendes Triebfahrzeug. Der Stillstand des Triebfahrzeugs soll dabei beibehalten werden.
[0026] Insbesondere soll ein solcher gezielter Betriebszustand des Triebfahrzeugs im Stillstand als Haltebetrieb bezeichnet werden. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass sich das Triebfahrzeug im Stillstand soll und diesen Stillstand nur temporär einnehmen soll. Denkbar ist, dass - im Fall eines Schienenfahrzeugs - ein solcher gezielter Haltebetrieb dann eingenommen werden soll, wenn das Schienenfahrzeug temporär an einem Haltesignal warten muss.
[0027] Zudem wird ein kinematischer Zustand des Triebfahrzeugs überwacht, sodass ein erster unerwünschter kinematischer Zustand detektiert werden kann.
[0028] Insbesondere ist ein kinematischer Zustand des Triebfahrzeugs zum Beispiel eine Bewegung, Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Triebfahrzeugs, wobei der kinematische Zustand insbesondere anhand einer zurückgelegten Strecke, einer Geschwindigkeit, einer geographischen Ortsveränderung, einer Beschleunigung und/oder einer Dauer derselben festgestellt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein kinematischer Zustand auch dadurch festgestellt werden, wenn bei vorliegenden Kraftverhältnissen auf eine unmittelbar bevorstehende Bewegung, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Triebfahrzeugs geschlossen werden kann.
[0029] Insbesondere stellt sich ein kinematischer Zustand des Triebfahrzeugs als unerwünscht dar, wenn dieser in dem entsprechenden Moment nicht vorgesehen ist. Beispielsweise ist ein kinematischer Zustand eines Triebfahrzeugs dann unerwünscht, wenn dieses an einem Rotlichtzeichen, Ampel oder Signal, im Stillstand warten soll, jedoch entgegen dieser Intention trotzdem eine Bewegung vollführt, eine Geschwindigkeit annimmt, eine Beschleunigung vorliegt und/oder wenn eine solche unmittelbar bevorsteht und/oder durch dritte Indikatoren, zum Beispiel Kräfte, angekündigt wird.
[0030] Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin den Schritt, dass die Traktionsvorrichtung aktiviert wird, wenn der erste unerwünschte kinematische Zustand detektiert wird. Eine Aktivierung der Traktionsvorrichtung würde derart erfolgen, dass eine dem ersten unerwünschten kinematischen Zustand entgegenwirkende Traktionskraft zum Abbremsen in den Stillstand und/oder zum Halten des Triebfahrzeugs im Stillstand erzeugt und bereitgestellt wird.
[0031] Im Zusammenhang der Erfindung wird der Begriff „Traktionskraft" der verstanden, dass dies eine Kraft sein kann, welche auf einen stillstehenden Antrieb aufgebaut werden kann. Gleichzeitig soll im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung unter „Traktionskraft" auch „Bremskraft" verstanden werden. Bremskraft ist im Zusammenhang mit einem Antrieb eine Kraft, die gegen ein von außen auf den Antrieb wirkendes Drehmoment aufgebaut wird.
[0032] Ist der erste unerwünschte kinematischen Zustand beispielsweise eine unerwünschte Bewegung des Triebfahrzeugs, so ist die erzeugte Traktionskraft so gestaltet, dass diese der unerwünschten Bewegung entgegenwirkt, das Triebfahrzeug entsprechend verzögert und in den Stillstand überführt.
[0033] Insbesondere trägt die Traktionsvorrichtung dabei ein Antriebsmoment in das Antriebsrad ein, sodass dieses wiederum über den Rad-Abrollfläche-Kontakt die auf das Triebfahrzeug wirkende Traktionskraft erzeugt. [0034] Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich erstmalig, dass ein erwünschter Stillstand des Triebfahrzeugs beibehalten wird, auch wenn die Reibungsbremsvorrichtung, insbesondere die erste Reibungsbremsvorrichtung, nicht ausreichend Potenzial zum Halten des Triebfahrzeugs im Stillstand aufweist. Insbesondere wird das Fahrzeug auch dann im Stillstand gehalten, wenn die maximal aufbringbare Haltebremskraft geringer ist als eine auf das Triebfahrzeug wirkende Schub- oder Zugkraft. In einem solchen Fall kompensiert die Traktionsvorrichtung mittels Bereitstellung der entgegenwirkenden Traktionskraft das Defizit der vorhandenen ersten Reibungsbremse bzw. ersten Haltebremskraft gegenüber den unerwünscht wirkenden Schub- oder Zugkräften.
[0035] Die vorteilhafte Wirkweise des erfindungsgemäßen Verfahren soll im Folgenden am Beispiel eines schienengebundenen Triebfahrzeugs, einer Lokomotive, erläutert werden: Gelangt ein solches Triebfahrzeug auf einer ansteigenden Strecke an ein Haltesignal, so ist das Triebfahrzeug im Vorfeld des Haltesignals durch Betätigen der ersten Reibungsbremsvorrichtung und/oder einer weiteren Bremsvorrichtung abzubremsen und zum Stillstand zu bringen. Dass Triebfahrzeuge somit in einen Haltebetrieb über, wobei der Stillstand vorerst nur durch die erste Haltebremskraft gewährleistet werden soll. Im Fall eines Stillstands ohne einen unerwünschten kinematischen Zustand ist die wirkende erste Haltebremskraft gleich einer schwerkraftbedingten Hangabtriebskraft des Triebfahrzeugs.
[0036] Ist die Steigung der Abrollfläche jedoch so hoch, dass die Hangabtriebskraft einen Maximalwert der ersten Haltebremskraft übertrifft, möglicherweise herrschen auch weitere Zug- und Schubkräfte auf das Triebfahrzeug die sich zu der bestehenden Hangabtriebskraft hinzu addieren, so rutscht die erste Reibungsbremse durch und das Triebfahrzeug gerät in abschüssiger Richtung in Bewegung. Folglich vollführt das Triebfahrzeug eine unerwünschte Streckenüberwindung, nimmt unerwünscht Geschwindigkeit auf, insbesondere aufgrund einer unerwünschten Beschleunigung. Somit nimmt das Triebfahrzeug einen ersten unerwünschten kinematischen Zustand ein.
[0037] Dieser erste unerwünschte kinematische Zustand wird durch die Steuereinheit des Triebfahrzeugs, gegebenenfalls mittels geeigneter Sensoren, detektiert. Dies triggert eine Betätigung der Traktionsvorrichtung. Dabei baut die Traktionsvorrichtung ein Traktionsmoment und eine daraus resultierende Traktionskraft auf, welche entgegen der Hangabtriebskraft und gegebenenfalls weiteren Kräften wirkt, und sich hinsichtlich der Wirkungsweise und/oder Wirkrichtung additiv zur ersten Haltebremskraft verhält. Der Betrag der Traktionskraft ist dabei derart gewählt, dass das Triebfahrzeug innerhalb einer vordefinierten Strecke, vordefinierten Zeit und/oder schlicht möglichst schnell zum Stillstand gelangt und diesen beibehält.
[0038] Ein solches Verfahren bewirkt den Vorteil, dass die erste Reibungsbremsvorrichtung verringerte Dimensionen aufweisen kann. Dies ergibt sich weil gewöhnliche Brems- und/oder Haltesituationen des Triebfahrzeugs, beispielsweise auf ebener Strecke oder moderater Steigung, allein durch die erste Reibungsbremsvorrichtung gemeistert werden können. Seltenere Brems- und/oder Haltesituationen mit erhöhtem Brems- und/oder Haltekraftbedarf sind mittels Zusammenwirken von erster Reibungsbremsvorrichtung und Traktionsvorrichtung sicher zu bewältigen. Der somit ermöglichte reduzierte Dimensionsbedarf der Reibungsbremsvorrichtung führt wiederum zu geringeren Kosten des Triebfahrzeugs.
[0039] Insbesondere wird im Kontext der Erfindung offenbart, das Verfahren und/oder Ausführungsformen davon im Kontext von Schienenfahrzeugen anzuwenden. Somit betrifft die Erfindung optional auch ein Verfahren zur Verwendung einer Geschwindigkeitsregelung einer Traktionsvorrichtung zur Regelung und Halten der Geschwindigkeit in den Stillstand, insbesondere wenn eine temporäre Haltefunktion während des Haltebetriebs des Triebfahrzeugs dargestellt werden soll. Es wird somit ein Verfahren zum Betrieb eines Triebfahrzeugs während eines Haltebetriebs offenbart.
[0040] Nach einer Weiterentwicklung des Verfahrens wird während des Betriebs des Triebfahrzeugs im Haltebetrieb, ein Maximalwert für Drehmoment, Leistung und/oder Drehzahl der Traktionsvorrichtung festgesetzt, wobei der Maximalwert geringer als ein maximales Drehmoment, maximale Leistung und/oder Drehzahl der Traktionsvorrichtung ist. Insbesondere beträgt der Maximalwert weniger als 10%, bevorzugt 8 %, besonders bevorzugt 6 % des maximalen Drehmoments, der maximalen Leistung und/oder Drehzahl. Der Maximalwert kann dabei einer bestimmten Fahrstufe, beispielsweise der ersten Fahrstufe, eines Fahrtenreglers des Triebfahrzeugs entsprechen. Die Regelung der Traktionsvorrichtung zum Erreichen und Sicherstellen des Stillstands des Triebfahrzeugs findet somit innerhalb eines bestimmten Drehmoment-, Leistungs- und/oder Drehzahlbereich der Traktionsvorrichtung statt. Dadurch wird ein Komponenten- und Energie-schonender Einsatz des Verfahrens ermöglicht. [0041] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist das Triebfahrzeug entweder die erste Reibungsbremsvorrichtung ausgebildet zum Bereitstellen der gegenüber der ersten Haltebremskraft erhöhten Haltebremskraft, und/oder die zweite Reibungsbremsvorrichtung zum Bereitstellen der zusätzlichen zweiten Haltebremskraft auf. Die zweite Haltebremskraft wirkt dabei additiv zur ersten Haltebremskraft.
[0042] Weiterhin wird der kinematische Zustand des Triebfahrzeugs derart überwacht, sodass ein zweiter unerwünschter kinematischer Zustand detektiert werden kann. In einem solchen Fall wird zusätzlich zur ersten Haltebremskraft die zweite Haltebremskraft und/oder - je nach Ausprägung des Triebfahrzeugs - die erhöhte Haltebremskraft bereitgestellt.
[0043] Analog zum ersten unerwünschten kinematischen Zustand ist der zweite kinematische Zustand durch Strecke, Geschwindigkeit, geographischem Ort, Beschleunigung, Dauer derselben und/oder Anzeichen dafür zu bestimmen. Ein solches Anzeichen kann zum Beispiel auch sein, dass eine Energieversorgung für die Traktionsvorrichtung nicht gewährleistet werden kann, und somit ein Bereitstellen der entgegenwirkenden Traktionskraft nicht möglich ist.
[0044] Insbesondere ist der zweite unerwünschte kinematische Zustand hinsichtlich eines absoluten Betrags größer als der erste unerwünschte kinematische Zustand. Weitere Spezifika dazu finden sich in der weiter unten folgenden Beschreibung eines Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugverbunds, insbesondere in der Diskussion der Ausführung mit Verwendung unterschiedlicher Messwerte und Grenzwerte.
[0045] Es ergibt sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach obiger Ausführung mit einer erhöhten oder zweiten Haltebremskraft der Vorteil, dass ein redundantes System bereitgestellt wird. Ist beispielsweise die zusätzlich zur ersten Haltebremskraft erzeugte Traktionskraft nicht ausreichend, um die auf das Triebfahrzeug wirkende Schub- und Zugkräfte zu kompensieren, so würde sich das Triebfahrzeug weiterhin in einem unerwünschten kinematischen Zustand befinden. Wird nun ein zweiter unerwünschter kinematischer Zustand erreicht, so triggert dies die Aktivierung der zweiten Reibungsbremsvorrichtung und/oder die Bereitstellung der erhöhten Haltebremskraft, sodass das Triebfahrzeug in den Stillstand überführt und darin gehalten werden kann. [0046] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Sandungsvorrichtung aktiviert. Insbesondere geschieht das mindestens in unmittelbar zeitlicher Nähe zu der Aktivierung der Traktionsvorrichtung. Insbesondere kann die Traktionsvorrichtung bereits früher aktiviert werden.
[0047] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Sandungsvorrichtung nur dann aktiviert, wenn Anzeichen dafür vorliegen, dass ein Haftkontakt zwischen einem bremsenden Rad oder Antriebsrad und einer Abrollfläche nicht sichergestellt werden kann, also ein Rutschen zwischen Rad und Abrollfläche zu erwarten ist. Dabei kann die Umgebungstemperatur, eine Luftfeuchtigkeit, den geographischen Ort und/oder ein Zustand der Abrollfläche oder einer Laufoberfläche eines Rades berücksichtigt werden.
[0048] Im Kontext der Erfindung wird ein Fahrzeugverbund mit mindestens einem Triebfahrzeug gemäß einem, mehrerer oder Kombinationen davon der vorangestellten Ausführungsformen, und mindestens ein an das Triebfahrzeug gekoppeltes Zusatzfahrzeug offenbart. Das Zusatzfahrzeug, im Fall von Schienenfahrzeugen beispielsweise als Waggon ausgebildet, ist insbesondere antriebslos, und weist eine Zusatzbremsvorrichtung zum Erzeugen einer Zusatzbremskraft auf.
[0049] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Fahrzeugverbund aus mehreren Triebfahrzeugen und mehreren Zusatzfahrzeugen gebildet sein. Ein solcher Fahrzeugverbund wird im Bereich des Schienenverkehrs als Triebzug bezeichnet, wobei Triebfahrzeuge und antriebslose Zusatzfahrzeuge in abgestimmter Konfiguration zusammengestellt sind. Solche Triebfahrzeuge sind zum Beispiel der ICE der Deutschen Bahn oder TGV der französischen Bahn. Güterzüge mit mehreren ziehenden (Doppeltraktion), schiebenden und/oder ziehend und schiebenden Mittel-Lokomotiven können auch als Triebzug verstanden werden.
[0050] Der Fahrzeugverbund oder Ausführungen davon sind derart konfiguriert und ausgebildet, dass ein im Folgenden beschriebenes Verfahren zum Betrieb gemäß eines oder mehrerer Ausführung davon oder Kombinationen davon ausgeübt werden kann.
[0051] Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Reibungsbremsvorrichtung des Triebfahrzeugs zum Bereitstellen einer ersten Haltebremskraft aktiviert. Insbesondere dient dies dazu, den Fahrzeugverbund in den Stillstand abzubremsen und/oder den Fahrzeugverbund im Stillstand zu halten. In diesem Fall befindet sich der Fahrzeugverbund im Haltebetrieb. [0052] Zudem wird ein kinematischer Zustand des Fahrzeugverbunds, des Triebfahrzeugs und/oder des Zusatzfahrzeugs überwacht. Wenn ein erster unerwünschter kinematischer Zustand eintritt, so wird die Traktionsvorrichtung des Triebfahrzeugs derart aktiviert, sodass eine entgegenwirkende Traktionskraft zum Abbremsen und Halten des Fahrzeugverbunds im Stillstand bereitgestellt wird. Insbesondere wirkt die Traktionskraft dabei einer mit dem unerwünschten kinematischen Zustand verbundenen Bewegung, oder einer zu erwartenden Bewegung entgegen, sodass der Fahrzeugverbund - falls dieser sich bereits unerwünscht in Bewegung gesetzt hat - wieder in den Stillstand abgebremst wird, oder sodass der Fahrzeugverbund - falls sich eine unerwünschte Bewegung abzeichnet - im Stillstand gehalten wird.
[0053] Die obigen Ausführungen des Verfahrens zum Betrieb eines Triebfahrzeugs - oder Teile davon - sind im Kontext des Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugverbunds analog zu verstehen. Folglich gelten dabei getroffene Aussagen, sofern inhaltlich nicht widerstrebend, für das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugverbunds und für Ausführungsformen dazu ebenfalls.
[0054] Das Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugverbunds bedingt erstmalig, dass der Fahrzeugverbund im Haltebetrieb ausschließlich durch Bremsvorrichtungen, insbesondere Reibungsbremsvorrichtungen, des Triebfahrzeugs und je nach Bedarf durch die Traktionsvorrichtung im Stillstand gehalten wird oder ein solcher Stillstand schnellstmöglich wieder eingenommen wird. Eine Aktivierung der Zusatzbremse des Zusatzfahrzeugs ist somit nicht notwendig. Daraus ergibt sich, insbesondere bei einem Fahrzeugverbund, der Vorteil, dass besonders schnell vom Haltebetrieb in einen Fährbetrieb gewechselt, und ein damit verbundener Energieaufwand reduziert werden kann.
[0055] Die Aktivierung, jedoch besonders die Deaktivierung der Zusatzbremsvorrichtung des Zusatzfahrzeugs benötigt für gewöhnlich einen erheblichen Zeitraum und Energieaufwand. Da nun erstmalig in einem Haltebetrieb vollständig darauf verzichtet werden kann, Zusatzbremsvorrichtungen von Zusatzfahrzeugen zu aktivieren, erfolgt ein schneller und energiesparender Wechsel von Haltebetrieb in den Fährbetrieb.
[0056] Dieser Vorteil zeigt sich besonders deutlich bei Zügen mit einer oder mehreren Lokomotiven und einer hohen Anzahl von Waggons. In diesem Fall werden Zusatzbremsvorrichtungen der Waggons mit einem zusammenhängenden Druckluftsystem betrieben, welches ein hohes Gesamtvolumen bildet. Herkömmlich musste beim Wechsel vom Haltebetrieb in den Fährbetrieb das gesamte Druckluftsystem mit dem Betriebsdruck beaufschlagt werden, wodurch sich eine erhebliche Verzögerung im Betriebsablauf ergab, welche nun vermieden wird. Beispielsweise beträgt eine Füllzeit des Bremssystems bei herkömmlichen 10'000-Tonnen-Zügen bis zu 20 Minuten.
[0057] Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens werden während des Betriebs des Fahrzeugverbunds im Haltebetrieb, also bei gewolltem und temporärem Stillstand, ausschließlich die erste Reibungsbremsvorrichtung und gegebenenfalls die Traktionsvorrichtung des Triebfahrzeugs nach Bedarf betätigt, um somit den Haltebetrieb zu gewährleisten.
[0058] Insbesondere ist die Zusatzbremsvorrichtung des Zusatzfahrzeugs während des Haltebetriebs nicht aktiv. Somit wird der Stillstand des Zusatzfahrzeugs allein durch die mechanische Kopplung zum Triebfahrzeug und dessen Bremsvorrichtungen gewährleistet.
[0059] Weiterhin sind Inhalte der folgenden Ausführungsformen des Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugverbunds - oder Teile davon - in analoger Weise auch auf Ausführungsformen zum Betrieb eines Triebfahrzeugs gemäß obiger Beschreibung zu beziehen. Widersprüchliche Kombinationen sind ausgeschlossen.
[0060] Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines Triebfahrzeugs und/oder eines Fahrzeugverbunds wird der kinematische Zustand des Triebfahrzeugs und/oder des Fahrzeugverbunds mindestens anhand eines ersten Messwerts bestimmt.
[0061] Ein solcher Messwert kann beispielsweise eine zurückgelegte Strecke, eine aufgenommene Geschwindigkeit, eine geographische Ortsveränderung, eine wirkende Beschleunigung, eine Dauer derselben und/oder auch ein Indikator, zum Beispiel gemessene Kräfte oder ein Kräfteverhältnis, dafür sein. Dies gilt auch für im Folgenden genannte, weitere Messwerte.
[0062] Dabei wird ein Vorliegen des ersten unerwünschten kinematischen Zustands dadurch festgestellt, dass der erste Messwert einen mit dem ersten unerwünschten kinematischen Zustand assoziierten ersten Grenzwert überschreitet. Ist der erste Messwert beispielsweise eine zurückgelegte Strecke, so ist der erste Grenzwert ein bestimmter Wert dieser zurückgelegten Strecke. Falls nun das Triebfahrzeug und/oder der Fahrzeugverbund während des Haltebetriebs in unerwünschter Weise eine Strecke zurücklegt, welche größer ist als der Grenzwert der Strecke, so stellt die Steuerung einen unerwünschten kinematischen Zustand fest und aktiviert die Traktionsvorrichtung um eine entsprechend entgegenwirkende Traktionskraft bereitzustellen.
[0063] Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Grenzwert für eine zurückgelegte Strecke nicht mehr als 1,5 m, bevorzugt nicht mehr als 1,2 m, besonders bevorzugt nicht mehr als 1 m.
[0064] Gemäß einer spezifischen Ausgestaltung des Verfahrens ist die Steuerung derart ausgebildet, dass das Triebfahrzeug und/oder der Fahrzeugverbund in eine Ausgangslage zurückgebracht oder in der aktuellen Lage gehalten wird. Die Bereitstellung der Traktionskraft und eine entsprechende Regelung erfolgt somit so lange, bis das Triebfahrzeug oder der Fahrzeugverbund sich wieder in Ausgangslage befindet oder in der aktuellen Lage hält und oder Ausgangsstellung des ursprünglichen Haltebetriebs befinden.
[0065] Sind der erste Messwert und der erste Grenzwert gemäß obigem Beispiel eine Strecke, so bewirkt die spezifische Ausgestaltung des Verfahrens, dass das Triebfahrzeug und/oder der Fahrzeugverbund an den ursprünglichen Ort zurückbewegt wird. Dort würde die Regelung aktiv bleiben, um ein Stillstand zu gewährleisten.
[0066] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Steuerung derart ausgebildet, dass die Traktionsvorrichtung nach Detektion des unerwünschten kinematischen Zustands aktiv bleibt, bis der Haltebetrieb des Triebfahrzeugs und/oder des Fahrzeugverbunds beendet wird und Triebfahrzeug und/oder der Fahrzeugverbund in einen anderen Betriebszustand, zum Beispiel in ein Fährbetrieb oder Permanent-Stoppbetrieb, überführt wird.
[0067] Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel offenbart, wobei eine Überwachung eines zweiten Messwertes vorgesehen ist, um den kinematischen Zustand des Triebfahrzeugs bestimmen zu können. Der zweite Messwert kann dabei hinsichtlich physikalischer oder dinglicher Gestalt gleich dem ersten Messwert ausgewählt sein.
[0068] Weiterhin wird ein zweiter Grenzwert für den zweiten Messwert definiert, wobei eine Überschreitung des zweiten Grenzwerts durch den zweiten Messwert dazu führt, dass der zweite unerwünschte kinematische Zustand festgestellt wird. Gemäß obiger Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines Triebfahrzeugs, bewirkt die Detektion des zweiten unerwünschten kinematischen Zustands, Maßnahmen zum Bereitstellen der erhöhten Haltebremskraft und/oder die Aktivierung der zweiten Reibungsbremsvorrichtung zum Bereitstellen der zweiten Haltebremskraft.
[0069] Insbesondere kann der zweite Messwert eine verstrichene Zeit sein, wobei der zweite Grenzwert eine bestimmte Zeitspanne repräsentiert. Beispielsweise kann der zweite Messwert ab einer erstmaligen Aktivierung der Traktionsvorrichtung zum Halten des Triebfahrzeugs/Fahrzeugverbunds im Stillstand gemessen werden, wobei ein Verstreichen einer bestimmten Zeitspanne dazu führt, dass die zweite Reibungsbremsvorrichtung aktiviert wird oder die erhöhte Haltebremskraft bereitgestellt wird. Insbesondere kann ein solches Aktivieren automatisch vollzogen werden.
[0070] Eine solche Ausgestaltung des Verfahrens hat den Vorteil, dass bei einer längeren Dauer des Haltebetriebs zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden können, um beispielsweise die Traktionsvorrichtung vor Überlastung zu schützen, oder um Energie zu sparen.
[0071] Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugverbunds wird die Zusatzbremsvorrichtung des Zusatzfahrzeugs dann aktiviert, wenn ein dritter unerwünschter kinematischer Zustand detektiert wird, insbesondere wenn ein dritter Messwert einen dritten Grenzwert, insbesondere für eine bestimmte Dauer überschreitet. Der dritte Grenzwert kann dabei mindestens 8 m, bevorzugt 10 m, insbesondere bevorzugt 12 m betragen. Es heißt, die Zusatzbremsvorrichtung wird aktiviert, wenn der Fahrzeugverbund sich ungewünscht gemäß des dritten Grenzwertes bewegt. Dabei wird die obige Ausführungsform des Verfahrens, wobei die Zusatzbremsvorrichtung gerade nicht aktiviert wird, außer Kraft gesetzt. Dies bedeutet jedoch keine Widersprüchlichkeit, sondern stellt eine Sicherheit-Redundanz gemäß sequenzielle Ablaufstufen dar. Eine Gleichzeitigkeit beider Ausführungsformen ist somit ausgeschlossen.
[0072] Gemäß eines optionalen Ausführungsbeispiels kann die Die Zusatzbremsvorrichtung kann auch ausgelöst werden, wenn die Traktionseinrichtung für länger als eine bestimmte Zeit, bevorzugt mindestens 30 Minuten, besonders bevorzugt mindestens 40 Minuten aktiv ist.
[0073] Die voranstehende Ausführungsform hat zur Folge, dass die Sicherheit während des Betriebs des Fahrzeugverbunds durch Bereitstellen von Redundanzen erhöht wird. Ist beispielsweise ein Abbremsen in den Stillstand oder ein Halten im Stillstand durch mindestens einer der zuvor genannten Verfahrens-Maßnahmen nicht möglich, und/oder verstreicht eine bestimmte Zeit, so wird der Fahrzeugverbund vom Haltebetrieb in einen Permanent-Stoppbetrieb übergeführt, indem nun mindestens die erste Reibungsbremsvorrichtung des Triebfahrzeugs, als auch die Zusatzbremsvorrichtung des Zusatzfahrzeug aktiviert sind.
[0074] Gemäß einer spezifischen Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Triebfahrzeugs und/oder eines Fahrzeugverbunds werden das Triebfahrzeug und/oder der Fahrzeugverbund durch Abbremsen in den Stillstand, insbesondere vom Fährbetrieb in den Haltebetrieb, überführt. Infolgedessen wird automatisch oder manuell spezifiziert, ob sich das Triebfahrzeug und/oder der Fahrzeugverbund auf einem abfallenden oder ansteigenden Untergrund bzw. auf einer abfallenden oder Abrollfläche befindet, bzw. ob eine auf das Triebfahrzeug und oder auf den Fahrzeugverbund wirkende Hangabtriebskraft summarisch in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung wirkt. Dementsprechend wird die Steuervorrichtung derart, insbesondere automatisch, voreingestellt, dass die Traktionsvorrichtung die entgegenwirkende Traktionskraft in Richtung (Aktivierungsrichtung) des jeweiligen Anstiegs bereitgestellt wird. Im Weiteren wird das Verfahren gemäß einer der vorangestellten Ansprüche durchgeführt, wobei widersprüchliche Kombinationen ausgeschlossen sind.
[0075] Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren oder Ausführungsformen davon eingesetzt, um eine Anfahrtsfunktion auf ansteigender Strecke zu ermöglichen. Dabei wird der Haltebetrieb dazu verwendet um, aus dem Permanent- Stoppbetrieb in einen Fährbetrieb zu überführen.
[0076] Insbesondere könnte auf diese Weise ein Fahrzeugverbund im Stillstand gehalten werden, wobei gleichzeitig ein Anfahren durch Lösen der Zusatzbremsvorrichtung in der Zusatzfahrzeuge vorbereitet wird.
Kurzbeschreibung der Figuren
[0077] Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
[0078] Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile. [0079] Fig. 1 zeigt einen exemplarischen Fahrzeugverbund während des Haltebetriebs auf einem ansteigenden Untergrund in einem ersten Betriebszustand,
[0080] Fig. 2 zeigt den Fahrzeugverbund gemäß Fig. 1 in einem zweiten
Betriebszustand,
[0081] Fig. 3 zeigt einen exemplarischen Fahrzeugverbund während des Haltebetriebs auf einem abfallenden Untergrund in einem dritten Betriebszustand,
[0082] Fig. 4 zeigt den Fahrzeugverbund gemäß Fig. 1 in einem vierten
Betriebszustand, und
[0083] Fig. 5 zeigt den Fahrzeugverbund gemäß Fig. 1 in einem in einem Permanent- Stoppbetrieb, und
[0084] Fig. 6 verdeutlicht anhand eines Flussdiagramms einen Ablauf eines
Betriebsverfahrens oder von Ausführungsformen davon.
Ausführungsbeispiele
[0085] Fig. 1 zeigt einen exemplarischen Fahrzeugverbund 20, welcher sich aus einem Triebfahrzeug 1 und zwei daran angekoppelte Zusatzfahrzeuge 10 zusammensetzt. Der Fahrzeugverbund 20 befindet sich dabei im Haltebetrieb auf einer bezüglich der Fahrtrichtung ansteigenden Abrollfläche 13. Der Haltebetrieb besagt, dass sich der Fahrzeugverbund nur von verhältnismäßig kurzer Dauer im Stillstand befinden soll, und ein Überführen in einen Fährbetrieb durch Anfahren verhältnismäßig schnell von Statten gehen soll. Der Haltebetrieb ist somit stets von temporärer Natur. Beispielsweise befindet sich der Fahrzeugverbund gemäß Fig. 1 vor einem roten Haltesignal im Haltebetrieb.
[0086] Die folgenden Ausführungen zu Fig. 1 betreffen hinsichtlich Strukturkomponenten das Triebfahrzeug 20 der Fig. 2 bis Fig. 5.
[0087] Das Triebfahrzeug 1 ist dabei mittels eines ersten Rads 6, einem zweiten Rad 8, einem Antriebsrads 4 und einem weiteren Rad - bzw. mittels entsprechender Radpaare - fahrbar auf der Abrollfläche 13, beispielsweise ausgeführt als Schiene, abgestützt. Die oben erwähnten Einrichtungen können auch gemeinsam auf ein oder mehrere Räder wirken. [0088] Eine erste Reibungsbremsvorrichtung 5 des Triebfahrzeugs 1 ist dabei so angeordnet, dass diese auf das erste Rad 6 wirken kann, und folglich eine erste Haltebremskraft Hl bereitgestellt werden kann. Weiterhin umfasst das Triebfahrzeug 1 eine zweite Reibungsbremsvorrichtung 7, die auf das zweite Rad 8 wirken kann, um eine zweite Haltebremskraft H2 erzeugen zu können.
[0089] Zudem ist das Triebfahrzeug 1 mit einer Traktionsvorrichtung 3 ausgestattet, womit ein Traktionsmoment in das Antriebsrad 4 eingebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Traktionsvorrichtung 3, je nach Aktivierungsrichtung 21, eine auf das Triebfahrzeug 1 wirkende Traktionskraft T erzeugen. Denkbar ist auch, dass weitere Räder von der Traktionsvorrichtung 3 angetrieben werden.
[0090] Die Zusatzfahrzeuge 10, bei Schienenfahrzeugen ausgeführt als Waggons, sind über Räder 12 rollbar auf der Abrollfläche 13 gelagert und können mittels des Triebfahrzeugs 1 im Rahmen des Fahrzeugverbunds 20 beschleunigt werden.
[0091] Weiterhin weisen die Zusatzfahrzeuge 10 eine Zusatzbremsvorrichtung 11 auf, womit eine Zusatzbremskraft Z über die Räder 12 erzeugt werden kann. Beispielsweise können die Zusatzfahrzeuge 10 ohne eigenen Antrieb ausgestattet sein.
[0092] Das Triebfahrzeug 1 kann dabei eine Steuervorrichtung 2 aufweisen, welche zum Übertragen von Steuerungssignalen mit der ersten Reibungsbremsvorrichtung 5, der zweiten Reibungsbremsvorrichtung 7, der Traktionsvorrichtung 3 und den Zusatzbremsvorrichtungen 11 verbunden ist.
[0093] In Fig. 1 befindet sich der Fahrzeugverbund auf einer ansteigenden Abrollfläche 13 im Haltebetrieb. Dabei ist die erste Reibungsbremsvorrichtung 5 aktiviert, wodurch eine erste Haltebremskraft Hl über das Rad 6 auf den Fahrzeugverbund 20 wirkt. Zur Verdeutlichung der Aktivierung ist in Fig. 1 das Rad 6 der ersten Reibungsbremsvorrichtung 5 schwarz ausgefüllt.
[0094] Im Folgenden wird auch auf Fig. 6 Bezug genommen werden, wobei einzelne Schritte des Verfahrens verdeutlicht werden.
[0095] Der Fahrzeugverbund 20 gelangt gemäß Schritt 100 in den Stillstand und es wird der Haltebetrieb gemäß Schritt 101 aktiviert. Dies kann Beispielsweise im Fall eines temporären Stillstands, als auch beim Anfahren des Fahrzeugverbunds 20 der Fall sein. [0096] Gemäß Schritt 102 wird eine Aktivierungsrichtung 21 eingestellt, insbesondere durch einen Fahrer des Fahrzeugverbund 20 oder automatisch. Die Aktivierungsrichtung 21 in Fahrtrichtung, entgegen einer summarischen Hangabtriebskraft FA bewirkt, dass die Steuervorrichtung 2 die Traktionsvorrichtung 3 derart ansteuern würde, dass eine Traktionskraft T bei Bedarf in Aktivierungsrichtung 21 bereitgestellt würde.
[0097] Bei dem Fahrzeugverbund 20 gemäß Fig. 1 übertrifft die Hangabtriebskraft FA nicht die bereitgestellte erste Haltebremskraft Hl, und es herrscht ein Kräftegleichgewicht. Folglich befindet sich der Fahrzeugverbund 20 im Stillstand, wobei dieser beibehalten wird. Ein erster Messwert Ml überschreitet folglich nicht einen ersten Grenzwert Gl, welcher wiederum einem ersten unerwünschten kinematischen Zustand 103 zugeordnet ist. Eine Bereitstellung eines Traktionsmoments T ist nicht erforderlich, da kein erster unerwünschter kinematischer Zustand 103 detektiert wird.
[0098] Die Überprüfung des Überschreitens des ersten Grenzwert Gl wird solange fortgesetzt bis in einem Schritt 107 eine andere Betriebsart 108, zum Beispiel ein Permanent-Stoppbetrieb, gewählt wird.
[0099] Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Zusatzfahrzeuge 10 stark beladen, sodass diese eine hohe Hangabtriebskraft FA hervorrufen. Die summarische Hangabtriebskraft FA überschreitet dabei betragsgemäß die von der ersten Reibungsbremsvorrichtung 5 bereitgestellte erste Haltebremskraft Hl. Folglich würde die erste Reibungsbremsvorrichtung 5 durchrutschen und der Fahrzeugverbund 20 würde sich entgegen der Aktivierungsrichtung 21, also in Abwärtsrichtung, in Bewegung setzen, sofern nicht die übertreffende Hangabtriebskraft FA durch Bereitstellen einer Traktionskraft T kompensiert und ein Kräftegleichgewicht hergestellt werden würde.
[00100] Folglich wird der erste unerwünschte kinematischen Zustand 103 festgestellt, indem der erste Messwert Ml den ersten Grenzwert Gl überschreitet.
[00101] Infolgedessen wird in Schritt 104 die Traktionsvorrichtung 3 aktiviert, sodass über das Antriebsrad 4 (schwarz) eine Traktionskraft T in Richtung der Aktivierungsrichtung 21 bereitgestellt wird, wobei die Traktionskraft T einen Maximalwert Tmax nicht überschreitet. Mit dieser Traktionskraft T wird ein Regelkreislauf durchlaufen, um beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugverbunds 20 auf null zu regeln. Diese Regelung bleibt so lange aktiv, bis eine andere Betriebsart 108 gewählt wird. [00102] Dieser Fall ist anhand Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt, wobei in Fig. 2 die Traktionskraft T in Fahrtrichtung des Fahrzeugverbunds 20 und in Steigungsrichtung der Abrollfläche 13 wirkt. In Fig. 3 wurde die Aktivierungsrichtung 21 entgegen der Fahrtrichtung und in Steigungsrichtung der Abrollfläche 13 gewählt, sodass die bereitgestellte Traktionskraft T zum Halten des Fahrzeugverbunds 20 im Stillstand entsprechend bereitgestellt wird.
[00103] Weiterhin kann überprüft werden, ob ein Vorliegen eines zweiten unerwünschten kinematischen Zustands 105 vorliegt. Dies ist der Fall, wenn ein zweiter Messwert M2 einen zweiten Grenzwert G2 übersteigt. Dieser zweite Messwert M2 kann beispielsweise eine verstrichene Zeit sein, insbesondere wie lange gemäß Schritt 104 eine Traktionskraft T bereits schon bereitgestellt wurde, um ein Vorliegen des ersten unerwünschten kinematischen Zustands 103 zu verhindern. Auch kann der zweite Messwert M2 eine Strecke, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und/oder darauf hinweisende Indikatoren sein.
[00104] Dieser Fall ist anhand Fig. 4 schematisch dargestellt. Das Überschreiten des zweiten Grenzwerts G2 führt dazu, dass in einem Schritt 109 die zweite Reibungsbremsvorrichtung 7 auf das zweite Rad 8 wirkt und eine zweite Haltebremskraft H2 erzeugt wird. Der Stillstand des Fahrzeugverbunds 20 wird somit erreicht, indem die erste Haltebremskraft Hl und die zweiter Haltebremskraft H2 in gleicher Richtung wirken und summarisch die erhöhte Hangabtriebskraft FA kompensieren. Folglich befindet sich der Fahrzeugverbund 20 im Stillstand, ohne dass die Antriebsvorrichtung 3 eine Traktionskraft T bereitstellen muss.
[00105] Denkbar ist auch, dass sowohl die zweite Haltebremskraft H2 gemäß Fig. 4, als auch eine Traktionskraft T gemäß Fig. 2 bereitgestellt werden, um somit im Zusammenwirken den Fahrzeugverbund 20 im Stillstand zu halten.
[00106] Weiterhin wird in einem Schritt 106 überprüft, ob ein dritter Messwert M3 einen dritten Grenzwert G3 überschreitet. Ist beispielsweise die Hangabtriebskraft FA so groß, dass die erste Bremskraft Hl der ersten Reibungsbremsvorrichtung 5 nicht ausreicht um den Fahrzeugverbund 20 im Stillstand zu halten, und ergibt beispielsweise der dritte Messwert M3, dass die Antriebsvorrichtung 3 nicht einsatzfähig ist, so wird in einem Schritt 110 die Zusatzbremsvorrichtung 11 in den Zusatzfahrzeugen 10 aktiviert. Die dadurch bewirkte Zusatzbremskraft Z gleicht zusammen mit der ersten Haltebremskraft Hl die Hangabtriebskraft FA aus, sodass sich der Fahrzeugverbund 20 im Stillstand befindet.
[00107] Dieser auch in Fig. 5 gezeigte Zustand des Fahrzeugverbunds 20 stellt einen von dem Haltebetrieb abweichenden Betriebszustand, nämlich den Permanent-Stoppbetrieb, dar. Bevor der Fahrzeugverbund 20 wieder in einen Fährbetrieb übergehen kann müssen sämtliche Zusatzbremsvorrichtungen 11 deaktiviert werden.
[00108] Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die unterschiedlichen Betriebszustände gemäß Fig. 2 und Fig. 4 kombiniert werden, wobei die Traktionskraft T zusammen mit der ersten Haltebremskraft Hl und der zweiten Haltebremskraft H2 wirkt.
[00109] Weiterhin ist auch denkbar, das Verfahren und/oder Ausführungen davon zum Anfahren eines Fahrzeugverbunds 20 auf einer ansteigenden Abrollfläche 13, bzw. auf ansteigender Strecke, einzusetzen. Dabei würden sich das Triebfahrzeug 1 und/oder der Fahrzeugverbund 20 initial im Permanent-Stoppbetrieb mit aktivierten Zusatzbremsen 11 befinden. Um in einen Fährbetrieb überzugehen, würde der Haltebetrieb als Zwischenbetrieb gewählt werden, wobei die Zusatzbremsen 11 der Zusatzfahrzeuge 10 bereits gelöst werden könnten, um somit ein schnelles Anfahren zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste
1 Triebfahrzeug
2 Steuervorrichtung
3 Traktionsvorrichtung
4 Antriebsrad
5 erste Reibungsbremsvorrichtung
6 erstes Rad
7 zweite Reibungsbremsvorrichtung
8 zweites Rad
10 Zusatzfahrzeug/Waggon
11 Zusatzbremsvorrichtung
12 Rad
13 Abrollfläche/Schiene
20 Fahrzeugverbund
21 Aktivierungsrichtung
100 Zug wird in den Stillstand gebracht
101 Aktivieren des Haltebetriebs
102 Bestimmen der Aktivierungsrichtung
103 erster unerwünschter kinematischer Zustand
104 Bereitstellen der Traktionskraft T
105 zweiter unerwünschter kinematischer Zustand
106 dritter unerwünschter kinematischer Zustand
107 Wahl einer Betriebsart
108 Andere Betriebsart
109 Bereitstellen einer zweiten Haltebremskraft
110 Bereitstellen der Zusatzbremskraft Z
Hl erste Haltebremskraft
H2 Haltebremskraft
Z Zusatzbremskraft
T Traktionskraft Ml e rste r M esswe rts
M2 zweiter Messwerts
M3 dritter Messwert
Gl erster Grenzwert
G2 zweiter Grenzwert
G3 dritter Grenzwert

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Triebfahrzeugs (1), insbesondere eines
Schienenfahrzeugs, mit einer ersten Reibungsbremsvorrichtung (5) zu Erzeugung einer ersten Haltebremskraft (Hl) und einer Traktionsvorrichtung (3) zur Erzeugung einer Traktionskraft (T), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Betätigen der ersten Reibungsbremsvorrichtung (5) und Anlegen der ersten Haltebremskraft (Hl);
- Überwachen eines kinematischen Zustands des Triebfahrzeugs (1); und
- wenn ein erster unerwünschter kinematischer Zustand (103) detektiert wird, Betätigen der Traktionsvorrichtung (3) derart, dass eine entgegenwirkende Traktionskraft (T) zum Abbremsen und/oder Halten des Triebfahrzeugs (1) im Stillstand bereitgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
- wobei die erste Reibungsbremsvorrichtung (5) zum Bereitstellen einer
gegenüber der ersten Haltebremskraft (Hl) erhöhten Haltebremskraft ausgebildet ist, und/oder
- das Triebfahrzeug (1) eine zweite Reibungsbremsvorrichtung (7) zum
Bereitstellen einer zweiten Haltebremskraft (H2) aufweist, welche zusätzlich zur ersten Haltebremskraft (Hl) bereitstellbar ist,
- wobei die erste Haltebremskraft (Hl) und die zweite Haltebremskraft (H2)
und/oder die erhöhte Haltebremskraft bereitgestellt werden, wenn ein zweiter unerwünschter kinematischer Zustand (105) detektiert wird.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei
- das Triebfahrzeug (1) eine Adhäsionsvorrichtung zur Erhöhung einer Haftung zwischen einem Antriebsrad der Traktionsvorrichtung (3) und einer
entsprechenden Abrollfläche (13) aufweist, und
- wobei die Adhäsionsvorrichtung mindestens zeitgleich mit der, insbesondere früher als die, Betätigung der Traktionsvorrichtung (3) zum Abbremsen und Halten des Triebfahrzeugs (1) im Stillstand aktiviert wird.
4. Verfahren nach einem der vorangestellten Ansprüche, wobei das Triebfahrzeug (1) zum Halten des Triebfahrzeugs (1) im Stillstand in einem Haltebetrieb betrieben wird, und wobei die Traktionsvorrichtung (3) mit einem Maximalwert für Drehmoment, Leistung und/oder Drehzahl betrieben wird, insbesondere wobei der Maximalwert geringer als ein maximales Drehmoment, maximale Leistung und/oder Drehzahl ist, insbesondere wobei der Maximalwert (Tmax) weniger als 10%, bevorzugt 8 %, besonders bevorzugt 6 % des maximalen Drehmoments, der maximalen Leistung und/oder Drehzahl beträgt.
5. Triebfahrzeug (1), insbesondere Schienenfahrzeug, aufweisend mindestens eine
Reibungsbremsvorrichtung zu Erzeugung von mindestens einer Haltebremskraft gemäß einer der vorangestellten Ansprüche, eine Traktionsvorrichtung (3) zur Erzeugung einer Traktionskraft (T), insbesondere eine Adhäsionsvorrichtung, und eine Steuervorrichtung (2), wobei die Steuervorrichtung (2) und das Triebfahrzeug (1) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangestellten Ansprüche eingerichtet sind.
6. Triebfahrzeug (1) nach Anspruch 5, wobei die Traktionsvorrichtung (3) und eine
mindestens Reibungsbremsvorrichtung derart ausgebildet sind, dass ein
Adhäsionskoeffizient (x) des Triebfahrzeugs (1) im Stillstand mindestens 16.5 %, insbesondere mindestens 18.5 %, bevorzugt mindestens 20 %, und besonders bevorzugt mindestens 22 % beträgt.
7. Im Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugverbunds (20) mit mindestens einem
Triebfahrzeug (1) gemäß Anspruch 5 bis 6 und mindestens einem an das Triebfahrzeug (1) angekoppelten Zusatzfahrzeug (10), insbesondere ein Waggon, wobei das
Zusatzfahrzeug (10) mindestens eine Zusatzbremsvorrichtung (11) zum Erzeugen einer Zusatzbremskraft (Z) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Betätigen der ersten Reibungsbremsvorrichtung (5) und Anlegen der ersten Haltebremskraft (Hl);
- Überwachen eines kinematischen Zustands mindestens des Triebfahrzeugs (1) und/oder des Zusatzfahrzeugs (10); und
- wenn ein erster unerwünschter kinematischer Zustand (103) detektiert wird, Betätigen der Traktionsvorrichtung (3) derart, dass eine entgegenwirkende Traktionskraft (T) zum Abbremsen und Halten des Fahrzeugverbunds (20) im Stillstand bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Fahrzeugverbund (20) zum Halten des
Fahrzeugverbunds (20) im Stillstand in einem Haltebetrieb betrieben wird, und wobei ausschließlich die erste Reibungsbremsvorrichtung (5) und Traktionsvorrichtung (3) des Triebfahrzeugs (1) und/oder keine Betätigung der Zusatzbremsvorrichtung (11) des Zusatzfahrzeugs (10) zum Halten des Fahrzeugverbunds (20) im Stillstand erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7 und 8, wobei der kinematischen
Zustand des Triebfahrzeugs (1) und/oder des Fahrzeugverbunds (20) mindestens anhand eines ersten Messwerts (Ml) bestimmt wird, und wobei der erste
unerwünschte kinematischen Zustand vorliegt und die Traktionsvorrichtung (3) betätigt wird, wenn der erste Messwert (Ml) einen ersten Grenzwert (Gl)
überschreitet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 7 bis 9, wobei der kinematischen Zustand des Triebfahrzeugs (1) und/oder des Fahrzeugverbunds mindestens anhand eines zweiten Messwerts (M2), bestimmt wird, und wobei der zweite unerwünschte kinematischen Zustand (105) vorliegt, wenn der zweite Messwert (M2) einen zweiten Grenzwert (G2) überschreitet und/oder wenn die Betätigen der Traktionsvorrichtung (3) zum Abbremsen und Halten des Fahrzeugverbunds (20) in den Stillstand erfolglos ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Zusatzbremsvorrichtung (11) bei
Vorliegen eines dritten unerwünschten kinematischen Zustands (106), insbesondere automatisch, betätigt wird, wenn ein dritter Messwert (M3) einen dritten Grenzwert (G3), insbesondere für eine bestimmte Dauer, überschreitet.
12. Verfahren zum Betrieb eines Triebfahrzeugs (1) und/oder des Fahrzeugverbunds (20), umfassend die Schritte:
- Abbremsen des Fahrzeugs (1) und/oder des Fahrzeugverbunds (20) bis zum
Stillstand,
- Aktivieren eines Haltebetriebs des Fahrzeugs (1) und/oder des
Fahrzeugverbunds (20) unter Spezifizierung des Haltebetriebs auf einem ansteigenden oder abfallenden Untergrund, und
- Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 7 bis 11.
13. Fahrzeugverbund (20) mit mindestens einem Triebfahrzeug (1) gemäß Anspruch 5 bis 6 und mindestens einem an das Triebfahrzeug (1) angekoppelten Zusatzfahrzeug (10), insbesondere ein Waggon, wobei das Zusatzfahrzeug (10) mindestens eine
Zusatzbremsvorrichtung (11) zum Erzeugen einer Zusatzbremskraft (Z) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist, und wobei die
Steuervorrichtung (2), das Triebfahrzeug (1) und/oder der Fahrzeugverbund (20) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangestellten Ansprüche 2 bis 4, 7 bis 12. eingerichtet sind.
14. Fahrzeugverbund (20) nach Anspruch 13 mit mindestens zwei Triebfahrzeugen (1) und mindestens zwei mit den Triebfahrzeugen (1) zusammengekoppelte Zusatzfahrzeuge (10), insbesondere wobei die Zusatzfahrzeuge (10) keine Traktionsvorrichtung aufweisen.
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