EP4119414A1 - Abgabe von adhäsionserhöhendem mittel zur verbesserten bremswegeinhaltung bei schienenfahrzeugen - Google Patents

Abgabe von adhäsionserhöhendem mittel zur verbesserten bremswegeinhaltung bei schienenfahrzeugen Download PDF

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Publication number
EP4119414A1
EP4119414A1 EP22184549.8A EP22184549A EP4119414A1 EP 4119414 A1 EP4119414 A1 EP 4119414A1 EP 22184549 A EP22184549 A EP 22184549A EP 4119414 A1 EP4119414 A1 EP 4119414A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adhesion
dispensing
increasing agent
wheel
rail
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
EP22184549.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Fischer
Ernst HOHMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP4119414A1 publication Critical patent/EP4119414A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B61C15/102—Preventing wheel slippage by depositing sand or like friction increasing materials with sanding equipment of mechanical or fluid type, e.g. by means of steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61C15/10—Preventing wheel slippage by depositing sand or like friction increasing materials
    • B61C15/107—Preventing wheel slippage by depositing sand or like friction increasing materials with electrically or electromagnetically controlled sanding equipment

Definitions

  • the present invention relates to a device for dispensing adhesion-increasing agent from a rail vehicle onto a rail, in which the dispensing of a defined, unregulated amount of adhesion-increasing agent takes place in response to a specific signal, such as a lack of adhesion signal, a driver's request and/or or a specific operating condition (e.g. initiation of emergency braking), as well as an associated procedure.
  • a specific signal such as a lack of adhesion signal, a driver's request and/or or a specific operating condition (e.g. initiation of emergency braking), as well as an associated procedure.
  • Rail vehicles that run on steel rails have the advantage that there is a comparatively low rolling resistance between the steering wheels and the rails, which is advantageous in terms of energy.
  • said low resistance of the wheel-rail contact significantly limits the ability to accelerate or decelerate a rail vehicle using the wheels, i.e. to brake. If the rail is dry, the possible power transmission is already limited. However, the potential for power transmission is significantly lower if a rail is dirty, wet or icy. If braking, possibly even emergency braking, is carried out under such conditions, the problem arises that the wheels can slide or also lock and a deceleration request (and thus braking) can therefore not be optimally implemented. Wear or damage to the wheels is also possible. In the case of poor adhesion conditions, there is reduced braking force transmission from the braked wheel to the rail in the wheel/rail contact and thus to undesirable longer braking distances.
  • anti-skid / skid protection systems are available, which can regulate the wheel speeds of the individual wheels or wheel sets so that an available adhesion (factor of the transmittable tangential force in the vehicle longitudinal direction to the orthogonally acting wheel load) for the vehicle drive, but also for braking is used in the best possible way.
  • adhesion-increasing or harmonizing the adhesion
  • adhesion-promoting agents which can be in powder form, for example, are released in the vicinity of specific wheels of the rail vehicle with the effect that the frictional connection between wheel and rail can be improved.
  • WO2000/071399 A1 Also in the state of the art is the document WO2000/071399 A1 known. This describes a method of increasing wheel/rail adhesion for a rail vehicle. If the traction between wheel and rail is insufficient on a rail vehicle, the wheels can slip when braking. When such excessive slip is detected, a control system can reduce brake pressure to allow a controlled amount of slip, optimizing braking effort for available traction. By determining the pressure supplied to the brake cylinder, a signal can be obtained which indicates the level of adhesion. Alternatively, adhesion can be monitored by noting a discrepancy between the driver's requested braking deceleration and the observed deceleration. The adhesion signal can trigger a warning. It can also be used to set the rate at which sand is delivered to the wheel/rail interface. The rate at which sand is fed can also be adjusted depending on other parameters such as train speed.
  • Application systems therefore control a material flow primarily in a time-dependent manner.
  • the material flow of adhesion-promoting agents is limited, in particular on the basis of standards / regulations, which can vary from country to country.
  • the interruption of track circuits should be avoided and the operational readiness of switch systems should be increased.
  • the material flow can also be regulated depending on the speed, which, however, can lead to a high consumption of adhesion-increasing agents.
  • the braking distance depends on the braking output speed: the higher the braking output speed, the longer the braking distance - the more important it is when braking to transfer the developed braking forces to the rail as quickly as possible, because at high speeds and also during the build-up times of the braking forces or measures to improve adhesion, large (braking) distances are covered. If the transmission of forces is negatively affected by bad rail conditions (e.g. leaves, ice), measures to improve the adhesion to limit this longer braking distance, even at low speeds, must be initiated as quickly as possible.
  • bad rail conditions e.g. leaves, ice
  • LCC life cycle costs
  • a device for dispensing adhesion-increasing agent for use on a rail vehicle is associated with at least one wheel/wheel set of a rail vehicle and is adapted to dispense a defined, unregulated quantity of adhesion-increasing agent when a signal is received.
  • a defined amount of adhesion-increasing agent initially activates the maximum possible or permissible material flow (for example, the permissible material flow can depend on the vehicle speed) of adhesion-increasing agent (the maximum material flow can be limited, for example, by regulations or the technical possibilities of the system) - this is a so-called inshot. In this way, the wheels regain sufficiently good or the best possible adhesion conditions as quickly as possible.
  • a predefined amount of adhesion-increasing agent is preferably released in a pulsed manner (ie, for example, in a rectangular pulse over 2 seconds).
  • a predefined amount of adhesion-increasing agent is independent of current state variables of the rail vehicle or rail, such as rail vehicle speed, rail temperature, ice film, etc. This also contributes to the fact that the introduction of adhesion-increasing agents is independent of a control device - here one would first have to Dispense are calculated, and it would take too long until a sufficiently large output would be applied to the rail. Due to the possibility of an inshot of adhesion-increasing agent, the reaction and computing time of a control device is not significant, and adhesion-increasing agent can be quickly dispensed onto the rail.
  • the signal that leads to the inshot of adhesion-increasing agent can be triggered by a driver request, a lack of adhesion between at least one wheel and the rail and/or by an operating mode (such as emergency braking).
  • an operating mode such as emergency braking
  • the inshot of adhesion-increasing agent is not limited to braking processes, it can also take place in the traction operating mode.
  • this function can be coupled with the operating status of emergency braking, i.e. it can be activated automatically in the event of emergency braking, which is advantageous for safety.
  • the control device is set up to open the second shut-off valve quickly and completely upon receipt of a signal so that compressed gas is routed from the pressure accumulator into the container, where it picks up adhesion-increasing agent and can convey it through the dispensing nozzle.
  • a predefined gas volume is used, which almost always promotes the same amount of adhesion-promoting agent.
  • This volume of the pressure reservoir can easily be structurally adapted, for example, to standards or regulations for a maximum output of adhesion-increasing agent per unit of time.
  • the fact that the second shut-off valve can open quickly and completely and the pressure in the pressure accumulator can be discharged ensures that adhesion-increasing agent can be quickly applied to the rail - without having to wait for a controllable valve connected to a control device to build up pressure .
  • the second shut-off valve can be closed again, the first shut-off valve can then be opened briefly so that the pressure in the pressure accumulator can build up again.
  • the second shut-off valve could also be operated in a regulated and unregulated manner--in regulated operation, the degree of opening can vary; in unregulated operation the valve could only assume the "closed” and "open” states.
  • the control device is set up to increase the speed of the mechanical application device to a maximum possible speed upon receipt of a signal, as a result of which adhesion-increasing agent can be conveyed through the dispensing nozzle.
  • the control device can also preferably specify a certain period of time within which the mechanical application device is operated at the maximum possible speed - thus a defined, unregulated amount of adhesion-increasing agent can also be output, which is almost identical for each inshot.
  • Such an inshot is independent of other monitoring functions that are active during braking to decelerate adhesion - it is therefore not necessary to regulate the inshot quantity.
  • step d after the inshot, adhesion-increasing agent is still dispensed, but then in a controlled manner.
  • steps a) to c) the adhesion-increasing agent is always dispensed with a defined, unregulated amount, without taking into account the current vehicle condition parameters (speed, braking effect achieved, slip, etc.).
  • a control system then takes over the control of the quantity of adhesion-increasing agent dispensed - for example the quantity of adhesion-increasing agent dispensed per period of time and/or the total quantity of adhesion-increasing agent dispensed, which is required for a specific braking process (variables such as vehicle speed, slip, etc. a role).
  • This has the advantage that the maximum possible or permissible material flow is initially activated by the inshot, so that the best possible adhesion conditions are restored between wheel and rail as quickly as possible and the braking distance can be shortened.
  • the additional amount of adhesion-increasing agent to be dispensed is controlled by a control device Finely regulated - this allows savings in adhesion-increasing agent, because a control device recognizes when no or less adhesion-increasing agent needs to be dispensed and then stops or reduces the dispensing accordingly (and possibly also increases it again).
  • the predetermined criterion is preferably the achievement of a predetermined period of time, a predetermined vehicle speed, a predetermined vehicle deceleration, a predetermined adhesion level on at least one wheel/wheel set of the rail vehicle and/or a driver request.
  • Various criteria can thus be specified, upon which the control device for controlling the quantity of adhesion-increasing agent released is activated and takes over control of the quantity of adhesion-enhancing agent released until the end of the braking process or until acceptable adhesion conditions between wheel and rail are reached.
  • the quantity of adhesion-increasing agent dispensed per distance and/or the quantity of adhesion-increasing agent dispensed per unit of time is/are preferably regulated using one of the following variables: acceleration of the rail vehicle in the longitudinal direction of the vehicle, time profile of the ratio of a wheel speed or a wheel speed of a wheel and the speed of the rail vehicle, time profile of the ratio of a wheel acceleration of a wheel and the acceleration/deceleration in the longitudinal direction of the rail vehicle, ratio between the target torque acting on a wheel and the actual torque.
  • a device for dispensing adhesion-promoting agent according to the first embodiment described above is used, wherein in step b) the control device opens the second shut-off valve so that compressed gas from the accumulator is fed into the container, where it picks up adhesion-increasing agent and can deliver it through the dispensing nozzle - preferably for a period of time or until there is no longer any excess pressure.
  • step b) the control device increases the speed of the cellular wheel to a maximum possible speed and this is maintained for a predetermined period of time, whereby a defined, unregulated amount of adhesion-increasing agent can be conveyed through the dispensing nozzle.
  • a signal for sand quantity control is given, the sand quantity m applied increases slowly ("lags" behind the target quantity) and then decreases again (similar to the target quantity).
  • the actual deceleration a lst increases in a manner similar to the amount of sand that is spread and then likewise asymptotically reaches the value of the setpoint deceleration a setpoint .
  • there is a reduced delay until the complete sanding effect is built up ie a sufficiently large actual delay a lst can only be achieved when a sufficient quantity of sand has been spread (the target quantity of sand has been reached).
  • the system needs a while before the necessary target amount of sand is discharged (sand build-up), it also takes a while for the target delay a target to be reached. If there is a difference between the target deceleration a target and the actual deceleration a lst , the amount of sand can also be readjusted accordingly, as shown in the left-hand area of the diagram.
  • the amount of sand m applied also increases abruptly, then slowly decreases again and is later reduced to a target value (which is regulated) in order to save sand.
  • the amount of sand m that is applied decreases as soon as the actual deceleration a lst is reached; finally, an amount of sand that is required by the situation is reached and applied, which is regulated by a control device.
  • the amount of sand applied is output as an inshot and is uncontrolled - rather, a defined and uncontrolled amount of sand is output.
  • the amount of sand dispensed is regulated in the left-hand area of the diagram and eventually approaches the amount of sand required for the situation (which depends on several parameters and is regulated on the basis of them).
  • the areas of uncontrolled and controlled operation change according to the step response.
  • the amount of sand can also be readjusted accordingly, as shown on the left-hand side of the diagram.
  • a reduction in the amount of sand after the inshot can be reduced in different ways, for example continuously or in stages up to a desired amount of sand or continuously or in stages up to the beginning of a control in which the amount of sand can be controlled based on one or more measured further parameters .
  • FIG 4a a first embodiment of a device 1 for dispensing adhesion-increasing agent for a rail vehicle is shown.
  • a dispensing nozzle 5 which is adapted to dispense adhesion-increasing agent.
  • This dispensing nozzle 5 is in turn connected to a container 3 for adhesion-promoting agent through a pipeline.
  • a control device 2 which can receive a signal SG.
  • the signal SG can either be a driver's request (i.e. a driver can press a button/switch so that this signal is output), but this signal SG can also be a lack of adhesion signal (measured, for example, by a sensor) or it can be automatic when an operating signal is received , such as output at the start of emergency braking.
  • the container 3 is connected to a compressed air source D with two parallel lines L1, L2 connected.
  • a control valve 6 is integrated into the second line L2 and is connected to a control device 9 , which in turn is connected to the control device 2 .
  • the control device 9 is activated, which controls the opening of the control valve 6 to a certain extent, so compressed air can flow from the compressed air source D into the container 3, where it can pick up adhesion-increasing agent and convey it through the dispensing nozzle 5.
  • the quantity of adhesion-increasing agent conveyed through the dispensing nozzle 5 can be regulated.
  • a first line L1 which also connects the container 3 to the compressed air source D, is also provided parallel to the second line L2.
  • a pressure accumulator 4 is also provided between the container 3 and the compressed air source D, which is correspondingly delimited by a first and second shut-off valve 7a and 7b. If the shut-off valve 7b is closed and the shut-off valve 7a is opened, compressed air can flow from the compressed air source D into the pressure accumulator 4, which can be filled in this way. Then the first check valve 7a can be closed.
  • a signal SG is present from a control device 2, it can control the shut-off valve 7b accordingly, this can open abruptly and the compressed air contained in the pressure accumulator 4 can flow abruptly into the container 3, absorb adhesion-promoting agent there and convey it in pulses through the dispensing nozzle 5.
  • the control device 9 is not required for this.
  • an inshot of a predefined amount of adhesion-increasing agent can be conveyed through the dispensing nozzle 5 very quickly - if this were to take place via the second line L2 with the control valve 6, it would first take a while before there was sufficient pressure to produce a high Record amount of adhesion-increasing agent in the container 3 and promote through the dispensing nozzle 5.
  • the further delivery of adhesion-increasing agent can take place through the second line L2 and the control valve 6 - in this way the delivery of adhesion-increasing agent can be regulated and thus in be reduced in an advantageous embodiment if the first effects of the inshot are already present.
  • first shut-off valve 7a with a restraining device 7a' such as an orifice with a very high flow resistance. If the pressure in the accumulator 4 was abruptly relieved, practically no air would flow through this nozzle or orifice - but later the accumulator 4 would gradually fill up again.
  • FIG 4b a modification of the first embodiment is shown.
  • the second shut-off valve 7b can also be additionally controlled by the control device 9.
  • the control device 2 specifies either an extensive or defined or complete opening or a complete closing of the second shut-off valve 7b—the regulating device 9 is not used. This mode of operation is intended for the inshot of adhesion-promoting agent.
  • control device 9 In controlled operation, the control device 9 is active, and the second shut-off valve 7b can also assume states which lie between the full opening and the full closing of the second shut-off valve 7b. This mode of operation can be used for the controlled application of adhesion-promoting agents.
  • the first shut-off valve 7a In controlled operation, the first shut-off valve 7a must be open so that air from the compressed air source D can be supplied.
  • FIG. 1 shows a second embodiment of a device 1 for dispensing adhesion-promoting agent.
  • a dispensing nozzle 5 is also provided here, with which an adhesion-increasing agent can be dispensed in front of a wheel R1.
  • the dispensing nozzle 5 is connected to a cellular wheel 8, which in turn is connected via a line L3 to the container 3 in which adhesion-increasing agent can be stored.
  • a signal SG is output to the control device 2 that an inshot of adhesion-increasing agent is to take place, the control device 2 controls this Cell wheel 8 automatically at maximum speed, which then very quickly promotes a large amount, i.e. a pulse, of adhesion-increasing agent through the dispensing nozzle 5. In this case, the control device 2 controls the speed of the cell wheel 8 alone.
  • the control device 2 can activate the control device 9, which can adjust the speed of the cellular wheel 8 variably, depending on the control requirement.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments - other systems are conceivable with which a pulse of adhesion-increasing agent can also be emitted through a dispensing nozzle 5, for example through two lines which can issue compressed air at different pressures.
  • the present invention relates to a device for dispensing adhesion-increasing agent for use on a rail vehicle S and a corresponding method. Irrespective of the state variables of the rail vehicle S or the rail G, an inshot of adhesion-increasing agent is issued to improve the frictional connection between wheel R1 and rail G, which injects a defined and unregulated quantity of adhesion-increasing agent. In this way, a defined and unregulated amount of adhesion-increasing agent can be dispensed at the very beginning of braking, which minimizes a braking distance.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zur Verwendung an einem Schienenfahrzeug (S) und ein entsprechendes Verfahren. Unabhängig von Zustandsgrößen des Schienenfahrzeugs (S) oder der Schiene (G) wird zur Verbesserung des Kraftschlusses zwischen Rad (R1) und Schiene (G) ein Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel ausgegeben, welcher eine definierte, ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel ausgibt. So kann gerade zu Beginn einer Bremsung eine definierte und ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel ausgegeben werden, was einen Bremsweg minimiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel aus einem Schienenfahrzeug auf eine Schiene, bei welcher die Abgabe von einer definierten, ungeregelten Menge an adhäsionserhöhendem Mittel in Reaktion auf ein bestimmtes Signal erfolgt, wie beispielsweise einem Kraftschlussmangelsignal, einem Fahrerwunsch und/oder einem bestimmten Betriebszustand (beispielsweise Einleiten einer Schnellbremsung), sowie auf ein dazugehöriges Verfahren.
  • Bei Schienenfahrzeugen, welche auf Stahlschienen fahren, existiert der Vorteil, dass ein vergleichsweise niedriger Rollwiderstand zwischen Steuerrädern und Schienen vorhanden ist, was energetisch vorteilhaft ist. Besagter niedriger Widerstand des Rad-Schienenkontakts schränkt allerdings das Vermögen, ein Schienenfahrzeug mittels der Räder zu beschleunigen oder zu verzögern, d.h. zu bremsen, deutlich ein. Bei trockener Schiene ist eine mögliche Kraftübertragung bereits begrenzt. Das Potential für die Kraftübertragung wird allerdings deutlich niedriger, wenn eine Schiene verschmutzt, feucht oder vereist sein sollte. Wenn unter solchen Bedingungen eine Bremsung, eventuell sogar eine Schnellbremsung, durchgeführt wird, entsteht das Problem, dass die Räder gleiten oder auch blockieren können und somit eine Verzögerungsanforderung (und somit Bremsung) nicht optimal umgesetzt werden kann. Weiterhin sind auch Verschleiß oder Beschädigungen der Räder möglich. Bei schlechten Kraftschlussbedingungen kommt es also im Rad-/ Schiene-Kontakt zu einer reduzierten Bremskraftübertragung vom gebremsten Rad auf die Schiene und damit zu unerwünschten Bremswegverlängerungen.
  • Um solche, auch sicherheitskritischen Ereignisse zu vermeiden, werden unterschiedliche Maßnahmen infrastruktur- sowie fahrzeugseitig ergriffen. Im Fahrzeug können Funktionen zur Verbesserung der Bremsung bei derartigen Bedingungen eingesetzt werden.
  • Im Stand der Technik sind beispielsweise Gleitschutz-/ Schleuderschutzsysteme vorhanden, welche die Radgeschwindigkeiten der einzelnen Räder bzw. Radsätze so regeln können, dass ein verfügbarer Kraftschluss (Faktor der übertragbaren Tangentialkraft in Fahrzeuglängsrichtung zur orthogonal wirkenden Radlast) für den Fahrzeugantrieb, aber auch für die Bremsung bestmöglich genutzt wird.
  • Separat davon oder auch zusätzlich sind bei vielen Schienenfahrzeugen auch Mittel zur Beeinflussung (Erhöhung bzw. Harmonisierung) des Kraftschlusses wie beispielsweise Applikationssysteme für adhäsionserhöhende und somit Kraftschluss-fördernde Mittel vorhanden; dies können Sandstreuanlagen oder Streuvorrichtungen für andere adhäsionserhöhende Mittel, wie beispielsweise Aluminiumoxid, sein. Solche adhäsionsfördernde Mittel, welche beispielsweise pulverförmig sein können, werden in der Nähe bestimmter Räder des Schienenfahrzeugs abgegeben mit dem Effekt, dass der Kraftschluss zwischen Rad und Schiene verbessert werden kann.
  • Im Stand der Technik ist beispielsweise das Dokument DE 601 24 993 D2 bekannt, welches eine Sandstreueinrichtung für Schienenfahrzeuge offenbart. Hier wird mittels Druckluft Sand zwischen Rad und Schiene gesprüht, um den Kraftschluss zwischen Rad und Schiene zu verbessern und übermäßigen Schlupf zu verhindern. Der Sprühdruck der Druckluft kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Fahrtwind variiert werden.
  • Ferner ist aus dem Dokument DE 10 2018 209 920 B3 bekannt, dass bei Feuchtigkeit auf Schienen ein herabgesetzter Haftwert zwischen Schienen und Rädern vorhanden ist. Hier ist auch ein Verfahren zur Prognose des Haftwerts in einem Kontaktpunkt zwischen einer Schiene und einem abrollenden Rad offenbart; hierzu werden mehrere Umgebungsparameter wie beispielsweise Luftdruck, die Lufttemperatur und die Luftfeuchtigkeit berücksichtigt.
  • Ferner ist im Stand der Technik das Dokument DE 41 37 546 C2 bekannt, worin ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs offenbart ist. Zur Berechnung der Fahrgeschwindigkeit wird ein Haftreibungsbeiwert zwischen dem Rad und einer Schiene gemessen, und eine Bremskraft des Schienenfahrzeugs kann von einem Mikrocomputer so angepasst werden, dass ein Blockieren des Rades vermieden wird.
  • Ferner ist im Stand der Technik das Dokument WO2000/071399 A1 bekannt. Dieses beschreibt ein Verfahren zum Vergrößern von Rad/Schiene-Adhäsion bzw. - Haftvermögen für ein Schienenfahrzeug. Wenn der Kraftschluss zwischen Rad und Schiene bei einem Schienenfahrzeug unzureichend ist, können die Räder beim Bremsen rutschen. Wenn solch ein übermäßiger Schlupf festgestellt wird, kann ein Steuersystem den Bremsdruck reduzieren, um ein kontrolliertes Maß an Schlupf zu ermöglichen und so die Bremskraft für den verfügbaren Kraftschluss zu optimieren. Durch Ermittlung des dem Bremszylinder zugeführten Drucks kann ein Signal gewonnen werden, das den Wert der Adhäsion anzeigt. Alternativ kann die Adhäsion überwacht werden, indem eine Diskrepanz zwischen der vom Fahrer geforderten Bremsverzögerung und der beobachteten Verzögerung festgestellt wird. Das Adhäsionssignal kann eine Warnung auslösen. Es kann auch verwendet werden, um die Rate einzustellen, mit der Sand an die Rad/Schiene-Schnittstelle geliefert wird. Die Rate, mit der Sand zugeführt wird, kann auch in Abhängigkeit von anderen Parametern wie der Zuggeschwindigkeit eingestellt werden.
  • Im Stand der Technik sind also vorwiegend Sandstreueinrichtungen bekannt, in welchen die Sandstreuung in Abhängigkeit von mehreren Parametern geregelt wird. Es ist also meist ein Regelkreis vorhanden.
  • Applikationsanlagen steuern also einen Materialfluss vorwiegend zeitabhängig. Der Materialfluss von adhäsionsfördernden Mitteln wird limitiert, insbesondere auf Basis von Normen / Regulatorien, welche je nach Land unterschiedlich sein können. Durch die Limitierung des Materialflusses von adhäsionsfördernden Mitteln soll die Unterbrechung von Gleisstromkreisen vermieden sowie die Einsatzbereitschaft von Weichensystemen erhöht werden. Der Materialfluss kann ebenfalls geschwindigkeitsabhängig geregelt werden, was allerdings zu einem hohen Verbrauch an adhäsionserhöhendem Mittel führen kann.
  • Bei jeder Bremsung hängt der Bremsweg von der Bremsausgangsgeschwindigkeit ab: Je höher eine Bremsausgangsgeschwindigkeit ist, desto länger ist der Bremsweg - umso wichtiger ist es bei einer Bremsung die entwickelten Bremskräfte so schnell wie möglich auf die Schiene zu übertragen, denn bei hohen Geschwindigkeiten und auch während der Aufbauzeiten der Bremskräfte bzw. von kraftschlussverbessernden Maßnahmen werden große (Brems-)wege zurückgelegt. Ist die Übertragung der Kräfte durch schlechte Schienenverhältnisse (beispielsweise Laub, Eis) negativ beeinträchtigt, sind kraftschlussverbessernde Maßnahmen zur Begrenzung dieser Bremswegverlängerung auch bei niedrigen Geschwindigkeiten schnellstmöglich einzuleiten.
  • Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, bei welcher der Bremsweg durch schnellstmögliche Herstellung des benötigten Kraftschlusses minimiert werden kann, bei welcher auch die Lebenszyklus-Kosten (LCC) eines Schienenfahrzeugs minimiert werden, trotzdem aber ein hinreichendes Leistungs- bzw. Sicherheitsniveau vorhanden ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhenden Mitteln gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß Anspruch 6.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zur Verwendung an einem Schienenfahrzeug ist mindestens einem Rad/Radsatz eines Schienenfahrzeugs zugeordnet und ist dazu angepasst, bei Erhalt eines Signals eine definierte, ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel auszugeben.
  • Durch eine definierte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel wird initial der maximal mögliche oder zulässige Materialfluss (beispielsweise kann der zulässige Materialfluss von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen) an adhäsionserhöhendem Mittel aktiviert (der maximale Materialfluss kann beispielsweise durch Regularien oder die technischen Möglichkeiten des Systems beschränkt sein) - dies ist ein sogenannter Inshot. Damit erhalten die Räder schnellstmöglich wieder ausreichend gute bzw. bestmögliche Kraftschlussverhältnisse.
  • Dies führt zu einer Minimierung von Bremswegverlängerungen (beispielsweise durch Laub, Eis), einer Reduktion eines Radverschleißes durch die Vermeidung von zeitlich langem Gleiten/ Gleiten mit zu hohen Relativgeschwindigkeiten sowie einer Reduktion des Verbrauchs des eingesetzten Kraftschlussmaterials aufgrund der Bremswegverkürzung.
  • Ein solcher Inshot ist unabhängig von weiteren während der Bremsung aktiven Überwachungsfunktionen der Verzögerung oder des Kraftschlusses - eine Regelung der Inshot-Menge ist daher nicht nötig.
  • Vorzugsweise erfolgt die Abgabe einer vordefinierten Menge an adhäsionserhöhendem Mittel pulsartig (also beispielsweise in einem rechteckigen Puls über 2 Sekunden).
  • Weiter vorzugsweise ist eine vordefinierte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel unabhängig von aktuellen Zustandsgrößen von Schienenfahrzeug oder Schiene, wie beispielsweise Schienenfahrzeuggeschwindigkeit, Schienentemperatur, Eisfilm, etc. Auch dies trägt dazu bei, dass ein Einbringen von adhäsionserhöhendem Mittel unabhängig von einer Regelungseinrichtung ist - hier müsste erst eine Ausgabemenge berechnet werden, und es würde zu lange dauern, bis eine hinreichend große Ausgabemenge auf die Schiene ausgebracht würde. Durch die Möglichkeit eines Inshots von adhäsionserhöhendem Mittel fällt die Reaktions- und Rechenzeit einer Regelungseinrichtung nicht ins Gewicht, und adhäsionserhöhendes Mittel kann schnell auf die Schiene ausgegeben werden.
  • Vorzugsweise ist das Signal, welches zum Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel führt, durch einen Fahrerwunsch, einen Kraftschlussmangel zwischen mindestens einem Rad und der Schiene und/oder durch einen Betriebsmodus (wie beispielsweise eine Schnellbremsung) auslösbar.
  • Der Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel ist aber nicht auf Bremsvorgänge beschränkt, dieser kann genauso im Betriebsmodus der Traktion erfolgen.
  • Generell kann diese Funktion insbesondere mit dem Betriebszustand der Schnellbremsung gekoppelt werden, d.h. bei einer Schnellbremsung automatisch aktiviert werden, was für die Sicherheit vorteilhaft ist.
  • Vorzugsweise weist eine Vorrichtung zur Ausgabe vom adhäsionserhöhendem Mittel weiterhin auf:
    • eine Steuervorrichtung, welche das Signal empfängt;
    • einen Druckspeicher, welcher mit einer Druckluftquelle über ein erstes Absperrventil oder eine Rückhaltevorrichtung (beispielsweise eine Düse, eine Blende oder ein Rückhalteventil, welche Luft nur begrenzt bzw. unter bestimmten Bedingungen durchlassen) verbindbar ist;
    • einen Behälter für adhäsionserhöhendes Mittel, welcher mit dem Druckspeicher über ein zweites Absperrventil verbunden ist; und
    • eine Ausgabedüse, welche mit dem Behälter für adhäsionserhöhendes Mittel verbunden ist.
  • Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, bei Empfang eines Signals das zweite Absperrventil schnell und komplett zu öffnen, damit komprimiertes Gas aus dem Druckspeicher in den Behälter geleitet wird, dort adhäsionserhöhendes Mittel aufnimmt und dieses durch die Ausgabedüse fördern kann.
  • Somit wird ein vordefiniertes Gasvolumen verwendet, welches nahezu immer dieselbe Menge an adhäsionserhöhendem Mittel fördert. Dieses Volumen des Druckspeichers kann beispielsweise an Normen bzw. Regularien für eine maximale Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel pro Zeiteinheit leicht konstruktiv angepasst werden. Dadurch, dass sich das zweite Absperrventil schnell und komplett öffnen kann und der Druck im Druckspeicher sich entladen kann, wird sichergestellt, dass adhäsionserhöhendes Mittel schnell auf die Schiene ausgebracht werden kann - ohne dass hierbei ein Druckaufbau eines mit einer Regelungsvorrichtung verbundenen regelbaren Ventils abgewartet werden müsste.
  • Nach einem Inshot kann das zweite Absperrventil wieder geschlossen werden, das erste Absperrventil kann dann kurzzeitig geöffnet werden, damit sich der Druck im Druckspeicher wieder aufbauen kann.
  • Alternativ könnte das zweite Absperrventil auch geregelt und ungeregelt betreibbar sein - im geregelten Betrieb kann der Öffnungsgrad variieren, im ungeregelten Betrieb könnte das Ventil nur die Zustände "geschlossen" und "geöffnet" einnehmen.
  • Alternativ weist eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel vorzugsweise auf:
    • eine Steuervorrichtung, welche das Signal empfängt;
    • einen Behälter für adhäsionserhöhendes Mittel;
    • eine mechanische Ausbringungseinrichtung wie beispielsweise ein Zellrad, welche mit dem Behälter für adhäsionserhöhendes Mittel verbunden ist: und
    • eine Ausgabedüse, welche mit der mechanischen Ausbringungseinrichtung verbunden ist.
  • Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, bei Empfang eines Signals die Drehzahl der mechanischen Ausbringungseinrichtung auf eine maximal mögliche Drehzahl zu erhöhen, wodurch adhäsionserhöhendes Mittel durch die Ausgabedüse gefördert werden kann.
  • Die Steuervorrichtung kann weiter vorzugsweise eine bestimmte Zeitspanne vorgeben, innerhalb welcher die mechanische Ausbringungseinrichtung mit maximal möglicher Drehzahl betrieben wird - somit ist auch eine definierte, ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel ausgebbar, welche bei jedem Inshot nahezu identisch ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ausgabe von Kraftschluss-erhöhendem Mittel umfasst die folgenden Schritte:
    1. a) Prüfen, ob von einer Steuervorrichtung ein Signal empfangen wird;
    2. b) falls in Schritt a) ein Signal empfangen wird: Ausgabe einer definierten, ungeregelten Menge an adhäsionserhöhendem Mittel auf die Schiene durch eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel.
  • Dies führt zu einer Minimierung von Bremswegverlängerungen (welche beispielsweise durch Laub, Eis hervorgerufen werden können), einer Reduktion eines Radverschleißes durch zeitlich langes Gleiten/ Gleiten mit zu hohen Relativgeschwindigkeiten sowie einer Reduktion des Verbrauchs des eingesetzten Kraftschlussmaterials aufgrund der Bremswegverkürzung.
  • Ein solcher Inshot ist unabhängig von weiteren während der Bremsung aktiven Überwachungsfunktionen der Verzögerung des Kraftschlusses - eine Regelung der Inshot-Menge ist daher nicht nötig.
  • Weiter vorzugsweise umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel ferner die folgenden Schritte:
    • c) Abwarten, bevor ein vorbestimmtes Kriterium (z.B. der Ablauf einer Zeit) erfüllt ist;
    • d) nach Erreichen des Kriteriums: weitere Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel auf die Schiene, wobei die Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Zeiteinheit / pro zurückgelegter Wegstrecke von einer Regelungsvorrichtung geregelt wird / werden.
  • Es ist auch eine geschwindigkeitsabhängige Regelung möglich, die Menge an adhäsionserhöhendem Mittel ist die Regelgröße, diese ist dann eine Funktion der Geschwindigkeit.
  • Hier wird in Schritt d) nach dem Inshot weiterhin adhäsionserhöhendes Mittel ausgegeben, allerdings dann geregelt. In den Schritten a) bis c) erfolgt also die Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel stets mit einer definierten, ungeregelten Menge, ohne dabei die aktuellen Fahrzeugzustandsparameter (Geschwindigkeit, erreichte Bremswirkung, Schlupf, etc.) zu berücksichtigen. Ab dem Schritt d) übernimmt dann allerdings ein Regelungssystem die Regelung der Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel - beispielsweise der Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Zeitspanne und/oder die Gesamtausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel, welche für eine bestimmten Bremsvorgang benötigt wird (hier spielen dann Größen wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Schlupf, etc. eine Rolle). Dies hat den Vorteil, dass durch den Inshot initial der maximal mögliche oder zulässige Materialfluss aktiviert wird, damit zwischen Rad und Schiene schnellstmöglich wieder bestmögliche Kraftschlussverhältnisse vorhanden sind und der Bremsweg verkürzt werden kann. Zu einem späteren Zeitpunkt wird die weitere, zusätzlich auszugebende Menge an adhäsionserhöhendem Mittel allerdings durch eine Regelungseinrichtung feingeregelt - hierdurch kann adhäsionserhöhendes Mittel eingespart werden, denn eine Regelungsvorrichtung erkennt, wann kein oder weniger adhäsionserhöhendes Mittel mehr ausgegeben werden muss und stoppt oder vermindert die Ausgabe dann entsprechend (und erhöht diese ggf. auch wieder).
  • Vorzugsweise ist in Schritt c) das vorbestimmte Kriterium das Erreichen einer vorbestimmten Zeitspanne, einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit, einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung, eines vorbestimmten Kraftschlussniveaus an mindestens einem Rad/ Radsatz des Schienenfahrzeugs und/oder ein Fahrerwunsch. Somit können verschiedene Kriterien vorgegeben werden, bei deren Erreichen die Regelungsvorrichtung für die Regelung der Abgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel aktiviert wird und die Regelung der Abgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel bis zum Ende des Bremsvorgangs bzw. bis zum Erreichen akzeptabler Kraftschlussbedingungen zwischen Rad und Schiene übernimmt.
  • Vorzugsweise wird / werden in Schritt d) die Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Wegstrecke und/oder die Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Zeiteinheit anhand einer der folgenden Größen geregelt: Beschleunigung des Schienenfahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung, zeitlicher Verlauf von Verhältnis einer Radgeschwindigkeit bzw. einer Raddrehzahl eines Rads und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, zeitlicher Verlauf von Verhältnis einer Radbeschleunigung eines Rads und der Beschleunigung/Verzögerung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs, Verhältnis zwischen dem an einem Rad wirkenden Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment.
  • Vorzugsweise wird eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß der ersten oben beschriebenen Ausführungsform verwendet,
    wobei in Schritt b) die Steuervorrichtung das zweite Absperrventil öffnet, damit komprimiertes Gas aus dem Druckspeicher in den Behälter geleitet wird, dort adhäsionserhöhendes Mittel aufnimmt und dieses durch die Ausgabedüse fördern kann - vorzugsweise für eine Zeitspanne oder bis kein Überdruck mehr vorhanden ist.
  • Alternativ wird eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform verwendet,
    wobei in Schritt b) die Steuervorrichtung die Drehzahl des Zellrads auf eine maximal mögliche Drehzahl erhöht und diese für eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhalten wird, wodurch eine definierte, ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel durch die Ausgabedüse gefördert werden kann.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher beschrieben.
    • Fig. 1 zeigt ein Diagramm für ein System gemäß dem Stand der Technik, bei welchem die Sandmenge (hier wird Sand als adhäsionserhöhendes Mittel verwendet) und die Verzögerung geschwindigkeitsabhängig dargestellt sind.
    • Fig. 2 zeigt ein Diagramm für ein System der vorliegenden Erfindung, bei welchem die Sandmenge und die Verzögerung geschwindigkeitsabhängig dargestellt sind.
    • Fig. 3 zeigt die erzielte Verbesserung eines erfindungsgemäßen Systems verglichen mit einem System gemäß dem Stand der Technik.
    • Fig. 4a zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel an einem Schienenfahrzeug.
    • Fig. 4b zeigt eine Abwandlung der ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel an einem Schienenfahrzeug.
    • Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhenden Mitteln an einem Schienenfahrzeug.
  • In Fig. 1 ist das Verhalten eines Systems gemäß dem Stand der Technik dargestellt, hier sind die ausgebrachte Sandmenge m und die Verzögerung a über die Geschwindigkeit aufgetragen dargestellt.
  • Bei einer Startgeschwindigkeit vStart erfolgt ein Signal zur Sandmengenregelung, die ausgebrachte Sandmenge m steigt langsam an ("hinkt" der Sollmenge hinterher) und nimmt dann wieder (analog zur Sollmenge) ab. Die Ist-Verzögerung alst steigt ähnlich wie die ausgebrachte Sandmenge an und erreicht dann ebenfalls asymptotisch den Wert der Soll-Verzögerung aSoll. Hier ist eine reduzierte Verzögerung bis zum Aufbau der vollständigen Sandungswirkung vorhanden, d.h. eine hinreichend große Ist-Verzögerung alst kann erst dann erreicht werden, wenn genügend Sandmenge ausgebracht worden ist (die Soll-Sandmenge erreicht ist). Da das System allerdings bis zum Ausbringen der notwendigen Soll-Sandmenge eine Weile benötigt (Sand-Aufbau), dauert auch das Erreichen der Soll-Verzögerung aSoll eine Weile. Falls es im Folgenden einen Unterschied zwischen der Soll-Verzögerung aSoll und der Ist-Verzögerung alst gibt, kann entsprechend die Sandmenge auch nochmals nachgeregelt werden, wie im linken Bereich des Diagramms dargestellt ist.
  • In Fig. 2 ist ein System gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hier wird bei einer Anfangsgeschwindigkeit vStart ein sogenannter Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel durchgeführt, im vorliegenden Fall als Rechteck-Signal. Hierdurch wird also eine initiale hohe Sandmenge m ausgebracht, wodurch Bremswegverlängerungen vermieden werden sollen. Am Anfang des Bremsvorgangs steht also hinreichend viel adhäsionserhöhendes Mittel zwischen Rad und Schiene zur Verfügung, damit die gewünschte Verzögerung schnell erreicht werden kann.
  • Die Ist-Verzögerung alst steigt sprunghaft an und erreicht sehr schnell einen asymptotischen Wert der Soll-Verzögerung aSoll. Die ausgebrachte Sandmenge m steigt ebenfalls sprunghaft an, nimmt dann langsam wieder ab und wird später reduziert bis auf einen Soll-Wert (welcher geregelt ist), um Sand zu sparen.
  • In einer vorteilhaften Ausführung nimmt die ausgebrachte Sandmenge m ab, sobald die Ist-Verzögerung alst erreicht ist, schließlich wird eine situativ benötigte Sandmenge erreicht und ausgebracht, welche von einer Regelungsvorrichtung geregelt ist. Im rechten Bereich des Diagramms wird die ausgebrachte Sandmenge als Inshot ausgegeben und ist ungeregelt - vielmehr wird eine definierte und ungeregelte Sandmenge ausgegeben. Im linken Bereich des Diagramms ist die ausgegebene Sandmenge geregelt und nähert sich schließlich der situativ benötigten Sandmenge an (welche von mehreren Parametern abhängig ist und anhand derer geregelt wird). Die Bereiche ungeregelte und geregelte Betriebsweise wechseln nach der Sprungantwort.
  • Falls es einen Unterschied zwischen der Soll-Verzögerung aSoll und der Ist-Verzögerung alst gibt, kann die Sandmenge entsprechend auch nochmals nachgeregelt werden, wie im linken Bereich des Diagramms dargestellt ist.
  • In Fig. 3 ist der Unterschied zwischen der Ist-Verzögerung mit Inshot und ohne Inshot gezeigt. Man sieht, dass mit Inshot die Soll-Verzögerung aSoll schnell erreicht wird, während dies bei einem System gemäß dem Stand der Technik eine Weile dauert, weswegen hier der Bremsweg auch länger ist.
  • Es zeigt sich also, dass besonders im Bereich direkt nach Start der Bremsung ein System, welches dazu angepasst ist, Inshots auszugeben, deutliche Vorteile aufweist - genau dieser Bereich ist bedeutend für eine Bremswegverkürzung.
  • Eine Reduzierung der Sandmenge nach dem Inshot kann auf unterschiedliche Art und Weise reduziert werden, beispielsweise kontinuierlich oder stufenweise bis zu einer gewünschten Sandmenge oder kontinuierlich oder stufenweise bis zum Beginn einer Regelung, in welcher die Sandmenge aufgrund von einem oder mehreren gemessenen weiteren Parametern geregelt werden kann.
  • In Fig. 4a ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel für ein Schienenfahrzeug gezeigt.
  • Am Schienenfahrzeug selbst ist ein Rad R1 vorhanden, vor diesem Rad R1 ist eine Ausgabedüse 5 angebracht, welche dazu angepasst ist, adhäsionserhöhendes Mittel auszugeben. Diese Ausgabedüse 5 ist wiederum mit einem Behälter 3 für adhäsionserhöhendes Mittel durch eine Rohrleitung verbunden. Ferner ist eine Steuervorrichtung 2 vorhanden, welche ein Signal SG empfangen kann. Das Signal SG kann entweder ein Fahrerwunsch sein (also ein Fahrer kann einen Knopf/Schalter betätigen, so dass dieses Signal ausgegeben wird), dieses Signal SG kann aber auch ein (beispielsweise durch einen Sensor gemessenes) Kraftschlussmangelsignal sein oder kann automatisch beim Erhalt eines Betriebssignals, wie z.B. bei Beginn einer Schnellbremsung ausgegeben werden. Der Behälter 3 ist mit einer Druckluftquelle D mit zwei parallelen Leitungen L1, L2 verbunden. In die zweite Leitung L2 ist ein Regelventil 6 integriert, welches mit einer Regelungsvorrichtung 9 verbunden ist, welche wiederum mit der Steuervorrichtung 2 verbunden ist. Abhängig vom Steuersignal der Steuervorrichtung 2 wird die Regelungsvorrichtung 9 aktiviert, welche die Öffnung des Regelventil 6 bis zu einem gewissen Grad steuert, somit kann Druckluft aus der Druckluftquelle D in den Behälter 3 strömen, dort adhäsionserhöhendes Mittel aufnehmen und dieses durch die Ausgabedüse 5 fördern. Je nach Öffnungsgrad des Regelventils 6 ist die durch die Ausgabedüse 5 geförderte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel regelbar.
  • Parallel zur zweiten Leitung L2 ist auch eine erste Leitung L1 vorgesehen, welche ebenfalls den Behälter 3 mit der Druckluftquelle D verbindet. Hier ist allerdings zwischen dem Behälter 3 und der Druckluftquelle D noch ein Druckspeicher 4 vorgesehen, welcher jeweils von einem ersten und zweiten Absperrventil 7a und 7b entsprechend begrenzt ist. Wenn das Absperrventil 7b geschlossen ist und das Absperrventil 7a geöffnet wird, kann Druckluft aus der Druckluftquelle D in den Druckspeicher 4 strömen, dieser kann so gefüllt werden. Dann kann das erste Absperrventil 7a geschlossen werden.
  • Bei Vorliegen eines Signals SG einer Steuervorrichtung 2 kann diese entsprechend das Absperrventil 7b steuern, dieses kann schlagartig öffnen und die im Druckspeicher 4 enthaltene Druckluft kann schlagartig in den Behälter 3 strömen, dort adhäsionsförderndes Mittel aufnehmen und dieses pulsartig durch die Ausgabedüse 5 fördern. Die Regelungsvorrichtung 9 wird hierfür nicht benötigt. Somit kann sehr schnell ein Inshot einer vordefinierten Menge an adhäsionserhöhendem Mittel durch die Ausgabedüse 5 gefördert werden - wenn dies über die zweite Leitung L2 mit dem Regelventil 6 erfolgen würde, so würde es erst eine Zeit dauern, bis ausreichend Druck vorhanden wäre, um eine hohe Menge an adhäsionserhöhendem Mittel im Behälter 3 aufzunehmen und durch die Ausgabedüse 5 zu fördern. Dadurch, dass im Druckspeicher 4 ein Druck aufgebaut ist, welcher eingestellt ist, eine maximale Menge an adhäsionserhöhendem Mittel aufzunehmen, kann bei dieser Steuerung sehr schnell ein Puls bzw. Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel ausgegeben werden.
  • Wenn die Bremsung schon weiter fortgeschritten ist, kann die weitere Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die zweite Leitung L2 und das Regelventil 6 erfolgen - so kann die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel geregelt und somit in einer vorteilhaften Ausführung reduziert werden, wenn bereits erste Auswirkungen des Inshots vorliegen.
  • Alternativ ist es möglich, das erste Absperrventil 7a durch eine Rückhaltevorrichtung 7a' wie z.B. eine Düse bzw. Blende mit sehr hohem Strömungswiderstand zu ersetzen. Bei einer schlagartigen Druckentspannung des Druckspeichers 4 würde durch diese Düse bzw. Blende praktisch keine Luft fließen - später würde sich der Druckspeicher 4 aber wieder allmählich füllen.
  • Möglich wäre auch eine Lösung mit mehreren Leitungen L1, L2, L3, .... Ln; hier könnten zum Beispiel mehrere Druckspeicher 4, 4', 4", 4n (hier nicht gezeigt), beispielsweise mit unterschiedlichen Volumina, vorgesehen sein.
  • In Figur 4b ist eine Abwandlung der ersten Ausführungsform gezeigt. Hier ist lediglich eine Leitung L1 vorhanden. Hier ist das zweite Absperrventil 7b auch zusätzlich durch die Regelvorrichtung 9 regelbar. Im ungeregelten Betrieb gibt die Steuervorrichtung 2 entweder eine weitgehende oder definierte bzw. vollständige Öffnung oder ein vollständiges Schließen des zweiten Absperrventils 7b vor - die Regelungsvorrichtung 9 wird nicht verwendet. Diese Betriebsweise ist für den Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel vorgesehen.
  • Im geregelten Betrieb ist die Regelungsvorrichtung 9 aktiv, und das zweite Absperrventil 7b kann auch Zustände einnehmen, welche zwischen der vollständigen Öffnung und dem vollständigen Schließens des zweiten Absperrventils 7b liegen. Diese Betriebsweise kann für die geregelte Ausbringung von adhäsionserhöhendem Mittel verwendet werden. Im geregelten Betrieb muss das erste Absperrventil 7a geöffnet sein, damit Luft aus der Druckluftquelle D geliefert werden kann.
  • Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel.
  • Auch hier ist eine Ausgabedüse 5 vorgesehen, mit welcher ein adhäsionserhöhendes Mittel vor einem Rad R1 ausgegeben werden kann. Die Ausgabedüse 5 ist hier allerdings mit einem Zellrad 8 verbunden, welches wiederum über eine Leitung L3 mit dem Behälter 3 verbunden ist, in welchem adhäsionserhöhendes Mittel lagerbar ist. Wenn ein Signal SG an die Steuervorrichtung 2 ausgegeben wird, dass ein Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel erfolgen soll, steuert die Steuereinrichtung 2 das Zellenrad 8 automatisch mit höchster Geschwindigkeit an, dieses fördert dann sehr schnell eine hohe Menge, also einen Puls, von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Ausgabedüse 5. Die Steuervorrichtung 2 steuert in diesem Fall die Geschwindigkeit des Zellrads 8 allein.
  • Wenn beispielsweise die Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel aufgrund äußerer Parameter geregelt werden soll (wenn beispielsweise die Bremsung weiter fortgeschritten ist), kann die Steuervorrichtung 2 die Regelungsvorrichtung 9 aktivieren, diese kann die Geschwindigkeit des Zellrads 8 variabel einstellen, je nach Regelungsanforderung.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt - es sind andere Systeme denkbar, mit welchen ebenfalls ein Puls von adhäsionserhöhendem Mittel durch eine Ausgabedüse 5 ausgegeben werden kannbeispielsweise durch zwei Leitungen, welche Druckluft mit verschiedenem Druck ausgeben können.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zur Verwendung an einem Schienenfahrzeug S und ein entsprechendes Verfahren. Unabhängig von Zustandsgrößen des Schienenfahrzeugs S oder der Schiene G wird zur Verbesserung des Kraftschlusses zwischen Rad R1 und Schiene G ein Inshot von adhäsionserhöhendem Mittel ausgegeben, welcher eine definierte und ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel ausgibt. So kann gerade zu Beginn einer Bremsung eine definierte und ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel ausgegeben werden, was einen Bremsweg minimiert.

Claims (11)

  1. Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zur Verwendung an einem Schienenfahrzeug (S), welche mindestens einem Rad (R1) eines Schienenfahrzeugs (S) zugeordnet ist,
    wobei die Vorrichtung (1) dazu angepasst ist, bei Erhalt eines Signals (SG) eine definierte, ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel auszugeben.
  2. Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß Anspruch 1, wobei die Abgabe einer definierten, ungeregelten Menge an adhäsionserhöhendem Mittel pulsartig erfolgt, und/oder die definierte, ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel unabhängig von aktuellen Zustandsdaten des Schienenfahrzeugs (S) und/oder der Schiene (G) ist.
  3. Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Signal (SG) durch einen Fahrerwunsch, einen Kraftschlussmangel zwischen mindestens einem Rad (R1) und der Schiene und / oder durch einen Betriebsmodus wie beispielsweise eine Schnellbremsung auslösbar ist.
  4. Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend:
    eine Steuervorrichtung (2), welche das Signal (SG) empfängt;
    einen Druckspeicher (4), welcher mit einer Druckluftquelle (D) über ein erstes Absperrventil (7a) oder eine Rückhaltevorrichtung (7a') verbindbar ist;
    einen Behälter (3) für adhäsionserhöhendes Mittel, welcher mit dem Druckspeicher (4) über ein zweites Absperrventil (7b) verbunden ist; und
    eine Ausgabedüse (5), welche mit dem Behälter (3) für adhäsionserhöhendes Mittel verbunden ist;
    wobei die Steuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, bei Empfang eines Signals (SG) das zweite Absperrventil (7b) zu öffnen, damit komprimiertes Gas aus dem Druckspeicher (4) in den Behälter (3) geleitet wird, dort adhäsionserhöhendes Mittel aufnimmt und dieses durch die Ausgabedüse (5) gefördert wird.
  5. Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend:
    eine Steuervorrichtung (2), welche das Signal (SG) empfängt;
    einen Behälter (3) für adhäsionserhöhendes Mittel;
    eine mechanische Ausbringungseinrichtung (8), welche mit dem Behälter (3) für adhäsionserhöhendes Mittel verbunden ist; und
    eine Ausgabedüse (5), welche mit der mechanischen Ausbringungseinrichtung (8) verbunden ist;
    wobei die Steuervorrichtung (2) dazu eingerichtet ist, bei Empfang eines Signals (SG) die Drehzahl der mechanischen Ausbringungseinrichtung (8) auf eine definierte bzw. maximal mögliche Drehzahl zu erhöhen, wodurch adhäsionserhöhendes Mittel durch die Ausgabedüse (5) gefördert werden kann.
  6. Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zwischen mindestens ein Rad (R1) eines Schienenfahrzeugs (S) und eine davon befahrene Schiene (G), umfassend die folgenden Schritte:
    a) Prüfen, ob von einer Steuervorrichtung (2) ein Signal (SG) empfangen wird;
    b) falls in Schritt a) das Signal (SG) empfangen wird: Ausgabe einer definierten, ungeregelten Menge an adhäsionserhöhendem Mittel auf die Schiene (G) durch eine Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel.
  7. Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß Anspruch 6, ferner die folgenden Schritte umfassend:
    c) Abwarten, bis ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist;
    d) nach Erreichen des Kriteriums: weitere Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel auf die Schiene (G), wobei die Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Strecke und/oder die Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Zeiteinheit von einer Regelungsvorrichtung (9) geregelt wird / werden, optional geschwindigkeitsabhängig.
  8. Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß Anspruch 7, wobei in Schritt c) das vorbestimmte Kriterium das Erreichen einer vorbestimmten Zeitspanne, einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit, einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung, eines vorbestimmten Kraftschlussniveaus an mindestens einem Rad (R1) des Schienenfahrzeugs und/oder ein Fahrerwunsch ist.
  9. Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei in Schritt d) die Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Strecke und/oder die Ausgabemenge an adhäsionserhöhendem Mittel pro Zeiteinheit anhand einer der folgenden Größen geregelt wird / werden: Beschleunigung des Schienenfahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung, zeitlicher Verlauf von Verhältnis einer Radgeschwindigkeit bzw. einer Raddrehzahl eines Rads (R1) und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, zeitlicher Verlauf von Verhältnis einer Radbeschleunigung eines Rads (R1) und der Beschleunigung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs, Verhältnis zwischen dem an einem Rad (R1) wirkenden Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment.
  10. Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9 unter Verwendung einer Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß Anspruch 4,
    wobei in Schritt b) die Steuervorrichtung (2) das zweite Absperrventil (7b) öffnet, damit komprimiertes Gas aus dem Druckspeicher (4) in den Behälter (3) geleitet wird, dort adhäsionserhöhendes Mittel aufnimmt und dieses durch die Ausgabedüse (5) fördern kann, optional für eine Zeitspanne (t1) oder bis kein Überdruck mehr vorhanden ist.
  11. Verfahren zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9 unter Verwendung einer Vorrichtung (1) zur Ausgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß Anspruch 5, wobei in Schritt b) die Steuervorrichtung (2) die Drehzahl des Zellrads (8) auf eine definirte bzw. maximal mögliche Drehzahl erhöht und diese für eine vorbestimmte Zeitspanne (t1) aufrechterhalten wird, wodurch eine definierte, ungeregelte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel durch die Ausgabedüse (5) gefördert werden kann.
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