EP4676801A1 - Füllstands-überwachung - Google Patents

Füllstands-überwachung

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Publication number
EP4676801A1
EP4676801A1 EP24718035.9A EP24718035A EP4676801A1 EP 4676801 A1 EP4676801 A1 EP 4676801A1 EP 24718035 A EP24718035 A EP 24718035A EP 4676801 A1 EP4676801 A1 EP 4676801A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sand
compressed air
rail vehicle
container
stsig
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
EP24718035.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Lohneis
Christian STRÖSSNER
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.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility 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 Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4676801A1 publication Critical patent/EP4676801A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/08—Preventing wheel slippage
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/08—Preventing wheel slippage
    • B61C15/10—Preventing wheel slippage by depositing sand or like friction increasing materials
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for monitoring the fill level of a sand container of a sanding system of a rail vehicle.
  • a rail vehicle can be sanded using a sanding system to improve the wheel-rail friction.
  • the sanding system is used to introduce small amounts of sand into a wheel-rail gap in front of a wheel of the rail vehicle when required, e.g. when braking or starting the rail vehicle. This increases the wheel-rail friction coefficient so that the rail vehicle can transfer a higher driving or braking force to the rail.
  • the sanding system is an important operational facility. If it is faulty or not working, the result can be an interruption of the rail vehicle's journey in certain situations, for example on icy tracks or when driving uphill.
  • the sanding system is also a safety-relevant device, as it significantly reduces the braking distance required in emergency situations, for example during heavy braking.
  • the sanding system must have a high level of availability and functional reliability, which is ensured by regular maintenance and testing of the sanding system on the rail vehicle. During maintenance, the sanding system is filled with sand, with operating personnel checking the sand level in the sand container through a viewing window there.
  • the sanding system is checked for functionality with the help of operating personnel. In addition, an assessment is made as to whether the amount of sand shown in the viewing window is sufficient for the upcoming use of the rail vehicle. If necessary, the sand container of the sanding system is filled.
  • the invention relates to a method and an arrangement for monitoring the fill level of a sand container of a sanding system of a rail vehicle.
  • the sanding plant is arranged in a rail vehicle and has a sand container, a sand conveying system and a pipeline.
  • the sand container is connected to the pipeline via the sand conveying system.
  • the sand conveying system can be controlled with a compressed air pulse in such a way that a known amount of sand is taken from the sand container per compressed air pulse and is fed in the form of a sand-compressed air mixture via the pipeline into a wheel-rail gap of the rail vehicle.
  • a control system of the rail vehicle is used to control the rail vehicle.
  • control technology is connected to a control system of the rail vehicle, which generates the compressed air impulses for the sand conveying system based on a request.
  • control technology is connected to a control unit of the rail vehicle, whereby the control unit displays the following to a vehicle driver:
  • the present invention enables automatic and autonomous monitoring of the filling level of a sand container of a sanding system of a rail vehicle.
  • the present invention is easy to implement.
  • the present invention can be retrofitted to existing vehicles with little effort and at low cost.
  • the present invention is also applicable or feasible for an autonomously operated rail vehicle without a driver.
  • the present invention reduces maintenance costs and reduces or eliminates the previously required time-consuming visual inspections of rail vehicles.
  • the present invention also makes it possible to detect malfunctions in sanding systems by inferring a reduced or increased sand discharge during operation.
  • the present invention makes it possible to dispense with the previously required viewing windows on the sand container. This enables the sand container to be manufactured and designed cost-effectively.
  • the present invention enables a documentation of detected faults in the sanding system, which is preferably carried out with the aid of a data transmission from the rail vehicle to a fixed control point referred to as landside.
  • the present invention makes it possible to predict and indicate in good time when a sand container is empty. This reduces costs for the operation and maintenance of the rail vehicle.
  • FIG 1 shows an exemplary embodiment of the invention
  • FIG 2 with reference to FIG 1 a course of a control of a valve
  • FIG 3 with reference to FIG 1 and FIG 2 an associated flow chart.
  • FIG 1 shows an exemplary implementation of an inventive monitoring of the fill level of a sand container of a sanding system of a rail vehicle.
  • sand SA is conveyed from a first sand container SB1 by means of compressed air via a first sand conveying system SFS 1 and reaches a wheel-rail gap RSSP as a sand-compressed air mixture SA via a pipeline in front of the wheels of a driven first axle Al.
  • sand SA is conveyed from a second sand container SB2 by means of compressed air via a second sand conveying system SFS2 and reaches a wheel-rail gap RSSP as a sand-compressed air mixture SA via a pipe RL in front of the wheels of a driven second axle A2.
  • the compressed air is blown, for example, into an outlet area of the sand container SB1, SB2 or into the respective sand conveying system SFS1, SFS2 and mixes there with a defined amount of sand.
  • the compressed air required for conveying the sand SA and for distributing the sand into the wheel-rail gap RSSP is provided by means of a compressed air supply DVS.
  • the compressed air supply DVS is connected to both sand containers SB1, SB2 via a shut-off valve ABI and via the respective compressed air lines.
  • the shut-off valve ABI ensures that the sanding system can be manually separated from the compressed air system in the event of leaks or malfunctions.
  • the choice of sanding via the first sand container SB1 or via the second sand container SB2 is made by means of electro-pneumatic valves EPI, EP2, which optionally supply compressed air from one of the two sand containers SB1, SB2 or from one of the two sand conveying systems SFS 1, SFS2.
  • a first valve EPI is connected between the compressed air supply DVS and the first sand conveying system SFS 1, while a second valve EP2 is connected between the compressed air supply DVS and the second sand conveying system SFS2.
  • the first valve EPI is opened and the second valve EP2 is closed. This allows compressed air to flow from the compressed air supply DVS to the first sand conveying system SFS 1 .
  • the second valve EP2 is opened and the first valve EPI is closed. This allows compressed air to flow from the compressed air supply DVS to the second sand conveying system SFS2.
  • the two valves EPI, EP2 are controlled via signals STS IG of a control system ST depending on the direction of travel FR1, FR2.
  • the sand is released using signal pulses from the STS IG signals, which are generated by the ST control unit.
  • vehicle parameters FPAR are fed to the control unit ST, for example a vehicle speed v, and the desired direction of travel FR1, FR2.
  • a sand release triggered by the ST control is initiated via a sanding request ANF, which acts on the ST control.
  • the sanding request ANF is triggered manually by a vehicle driver, automatically by a drive/brake system of the rail vehicle or by other systems of the rail vehicle.
  • control system ST Based on the request ANF, the vehicle speed v and the direction of travel FR1, FR2, the control system ST generates the control commands STS IG for the two valves EPI, EP2.
  • the control system ST is connected to a control technology LT of the rail vehicle SFZ, which is intended or used to control the rail vehicle SFZ.
  • a last filling process of the sand containers SB1, SB2 is stored (for example in the form of a date).
  • sand consumption is calculated as described below and a prediction is made about the remaining operating time or the remaining range of the rail vehicle with regard to the filling level of the sand containers SB1, SB2 of the sanding system.
  • the control system LT is connected to a control unit BE of the rail vehicle SFZ.
  • a driver is shown a display
  • the sand fill level of a predetermined rail vehicle or sand fill levels for rail vehicles in a fleet are collected, documented and, if necessary, displayed.
  • FIG 2 shows with reference to FIG 1 a control of one of the two valves EPI, EP2, while FIG 3 shows with reference to FIG 1 and FIG 2 details of the invention in a flow diagram.
  • the control shows a control signal STS IG of the valve with several pulses 1 to n plotted over time t.
  • the pulses 1 to n have a time duration t p and together describe a sanding process of time duration t s .
  • the pulses have two states: “on” and "off”. During the "on” state, compressed air-assisted sand conveying and sand discharge takes place, while during the "off” state, this does not take place.
  • a defined quantity m of sand is applied per pulse.
  • the design of the sanding system ensures that the quantity m applied is proportional to the duration of the pulses.
  • Two consecutive pulses have a defined time interval of time t ⁇ .
  • the ratio of the time periods t P to t ⁇ is adjustable, so that an amount m of sand applied per unit of time can be influenced and is known in advance.
  • a calculation of the amount of sand consumed or applied M EP is carried out using the control system LT.
  • the amount of sand M EP of the sand applied per sanding process t s depends on:
  • Time unit for continuous control without pulses determined with a unit of g/s.
  • the sand quantity M EPv equals the consumption of the sand container SBv.
  • valves are assigned to a sand container there, arranged, the number of valves must be taken into account accordingly for the calculation.
  • the total amount M total of sand consumption per rail vehicle is then the sum of the sand quantities across all valves: with z EP as the total number of valves on the vehicle's sanding system.
  • a calculation of the remaining amount of sand is carried out.
  • the control system LT calculates the remaining quantities R E p v of sand per sand container SBv and determines a total remaining quantity R total of the vehicle.
  • control system LT has stored the maximum filling quantities or the maximum filling levels per sand container SBv.
  • the remaining quantities R E p v and R total are calculated from the differences between the maximum filling quantities per container M max and the calculated consumptions M EP , and the corresponding filling levels are calculated.
  • a prediction for a remaining operating distance is determined or calculated. Based on the calculated fill levels of the sand containers and a previously known average consumption d per kilometer traveled since the sand containers were last filled, a prediction is calculated as to how many kilometers the sand will still be sufficient for.
  • the average consumption per valve is calculated as follows: with w being the distance travelled by the rail vehicle since the last sand refill.
  • control system LT If the remaining quantities R Epv , R ges or the remaining distances s RestEPv / s RestGes fall below adjustable threshold values, the control system LT generates a warning and sends it via a radio link to the control center LS, where it is made available to maintenance personnel.
  • the warning is displayed on the control unit BE of the rail vehicle.
  • a fifth step S5 the calculated values are displayed and transmitted.
  • the quantities of sand used M EPv and M total and the remaining quantities R EPv and R total are transmitted as values from the control system LT via a suitable remote connection to the control center LS, which stores this information for all rail vehicles and makes it available to the maintenance personnel.
  • the values are displayed via the control unit BE of the rail vehicle.
  • a sixth step S 6 weather forecasts and route topologies are taken into account.
  • the amount of sand used will regularly depend on the weather and the topology of the route travelled.
  • the LS control centre therefore optionally uses additional information to improve the accuracy of the values.
  • the LS control center automatically takes into account available weather forecasts for the route to be traveled. In poor weather conditions, higher sand consumption is to be expected, which is taken into account in the calculation by an appropriately selected factor.
  • the route topology of the route to be travelled is also taken into account using a suitably selected factor.
  • the calculation of the improved remaining distance s VerbRestEPv per valve is then carried out using: VerbRestEPv RestEPv * ⁇ -Weather * ⁇ -Route
  • ⁇ -weather is a factor that depends on the weather forecast for the planned route and ⁇ -route is a factor that depends on the route topology.
  • the improved values for the remaining operating distances are stored in the LS control center and made available to the maintenance personnel.
  • the warning described in step S4 is calculated by the control center LS based on the improved values.
  • the improved remaining operating distance or residual sand quantities calculated in this way are made available to the vehicle via the remote connection for display on the BE control unit.
  • a seventh step S7 information is entered regarding a sand refill that has been carried out.
  • this information is entered and stored on land. It is then made available to the vehicle by the land-based control center LS via the remote connection.
  • control system LT and the control center LS receive this information, they reset all calculated values accordingly and restart the calculations according to steps S3, S4 and S6.
  • the information about the filling process can be entered either per sand container or as a flat rate for the entire vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Automobile Manufacture Line, Endless Track Vehicle, Trailer (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung des Füllstands eines Sandbehälters (SB1) einer Sandungsanlage eines Schienenfahrzeugs (SFZ). Die Sandungsanläge weist einen Sandbehälter (SB1), ein Sandfördersystem (SFS1) und eine Rohrleitung (RL) auf, wobei der Sandbehälter (SB1) über das Sandfördersystem (SFS1) mit der Rohrleitung (RL) verbunden ist. Das Sandfördersystem (SFS1) ist mit einem Druckluft-Impuls (STSIG) derart ansteuerbar, dass pro Druckluft-Impuls eine vorbekannte Sandmenge aus dem Sandbehälter (SB1) entnommen wird und in Form eines Sand-Druckluft-Gemisches (SA) über die Rohrleitung (RL) in einen Rad-Schiene-Spalt (RSSP) des Schienenfahrzeugs (SFZ) gelangt. Eine Leittechnik (LT) des Schienenfahrzeugs (SFZ) ist dazu ausgebildet, * eine Anzahl (n) der zur Ansteuerung verwendeten Druckluft-Impulse (STSIG) zu ermitteln, * über die Anzahl (n) der Druckluft-Impulse (STSIG) eine ausgebrachte Sandmenge zu ermitteln, und * ausgehend von einem vorbekannten Sandfüllstand des Sandbehälters (SB1) und der ausgebrachten Sandmenge einen aktuellen Sandfüllstand des Sandbehälters zu ermitteln.

Description

Beschreibung
Füllstands -Überwachung
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung des Füllstands eines Sandbehälters einer San- dungsanlage eines Schienenfahrzeugs .
Es ist bekannt , bei einem Schienenfahrzeug zur Verbesserung eines Rad-Schiene-Kraf tschlusses eine Sandung über eine San- dungsanlage vorzunehmen . Mit der Sandungsanlage werden bei Bedarf , z . B . beim Bremsen oder beim Anfahren des Schienenfahrzeugs , geringe Mengen Sand vor einem Rad des Schienenfahrzeugs in einen Rad-Schiene-Spalt eingebracht . Dadurch wird ein Rad-Schiene-Reibwert erhöht , so dass das Schienenfahrzeug eine höhere Antriebs- oder Bremskraft auf die Schiene übertragen kann .
Die Sandungsanlage ist eine betrieblich wichtige Einrichtung . I st diese gestört bzw . außer Funktion, kann in bestimmten Situationen, beispielsweise bei vereister Schiene oder bei einer Berg-Anfahrt , eine Fahrtunterbrechung des Schienenfahrzeugs die Folge sein .
Die Sandungsanlage ist auch eine sicherheitstechnisch relevante Einrichtung, da diese in Notsituationen, beispielswiese bei starken Bremsungen, einen benötigten Bremsweg deutlich reduziert .
Daher muss die Sandungsanlage eine hohe Verfügbarkeit und eine hohe Funktions zuverlässigkeit aufweisen, was durch eine regelmäßig erfolgende Wartung und Prüfung der Sandungsanlage am Schienenfahrzeug sichergestellt wird . Bei der Wartung wird die Sandungsanlage mit Sand befüllt , wobei Betriebspersonal einen Sandfüllstand im Sandbehälter durch ein dortiges Sichtfenster kontrolliert .
Bei Fahrtbeginn wird die Sandungsanlage mit Hil fe von Betriebspersonal auf ihre Funktion hin geprüft . Zusätzlich erfolgt eine Beurteilung, ob eine im Sichtfenster angezeigte Sandmenge für einen bevorstehenden Einsatz des Schienenfahrzeugs ausreicht . Ggf . wird der Sandbehälter der Sandungsanlage befüllt .
Dieses Vorgehen ist abhängig von der Sorgfalt des Betriebspersonals und somit fehleranfällig .
Da Schienenfahrzeuge häufig spontan und ohne langfristige Planung eingesetzt werden, ist es für das Betriebspersonal in der Praxis schwierig zu beurteilen, ob die vorhandene Sandmenge zur Durchführung der spontanen Einsätze ausreichend ist . Daher wird häufig Sand vorbeugend nachgefüllt , auch wenn dies noch nicht notwendig wäre .
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine geeignete Anordnung zur Überwachung des Füllstands eines Sandbehälters einer Schienenfahr zeug- Sandungsanlage anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und 5 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung des Füllstands eines Sandbehälters einer Sandungsanlage eines Schienenfahrzeugs . Die Sandungsanlage ist in einem Schienenfahrzeug angeordnet und weist einen Sandbehälter, ein Sandfördersystem und eine Rohrleitung auf . Der Sandbehälter ist über das Sandfördersystem mit der Rohrleitung verbunden .
Das Sandfördersystem ist mit einem Druckluft- Impuls derart ansteuerbar, dass pro Druckluft- Impuls eine vorbekannte Sandmenge aus dem Sandbehälter entnommen wird und in Form eines Sand-Druckluft-Gemisches über die Rohrleitung in einen Rad- Schiene-Spalt des Schienenfahrzeugs gelangt .
Erfindungsgemäß wird eine Leittechnik des Schienenfahrzeugs dazu verwendet ,
- eine Anzahl der zur Ansteuerung verwendeten Druckluft- Impulse zu ermitteln,
- über die Anzahl der Druckluft- Impulse eine ausgebrachte Sandmenge zu ermitteln, und
- ausgehend von einem vorbekannten Sandfüllstand des Sandbehälters und der ausgebrachten Sandmenge einen aktuellen Sandfüllstand des Sandbehälters zu ermitteln .
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Leittechnik mit einer Steuerung des Schienenfahrzeugs verbunden, die basierend auf einer Anforderung die Druckluft- Impulse für das Sandfördersystem bildet .
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Leittechnik mit einer Bedieneinheit des Schienenfahrzeugs verbunden, wobei über die Bedieneinheit einem Fahrzeugführer angezeigt wird :
- eine noch verfügbare Sandmenge und/oder der aktuelle Füllstands des Sandbehälters , und/oder
- eine mit Blick auf den aktuellen Sandfüllstand noch verbleibenden Reichweite des Schienenfahrzeugs . In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Leittechnik mit einer orts festen Leitstelle verbunden, um dort den aktuellen Sandfüllstand zu dokumentieren bzw . anzuzeigen .
Durch die vorliegende Erfindung wird eine automatische und autarke Überwachung des Füllstands eines Sandbehälters einer Sandungsanlage eines Schienenfahrzeugs realisiert .
Die vorliegende Erfindung ist einfach umsetzbar .
Die vorliegende Erfindung ist bei bestehenden Fahrzeugen mit geringem Aufwand und bei geringen Kosten nachrüstbar .
Die vorliegende Erfindung ist auch bei einem autonom betriebenen Schienenfahrzeug ohne Fahrzeugführer anwendbar bzw . durchführbar .
Durch die vorliegende Erfindung werden Wartungskosten verringert , bisher benötigte aufwendige Sichtprüfungen am Schienenfahrzeug werden reduziert bzw . vermieden .
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Aufrüstzeit des Schienenfahrzeugs verringert .
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine landseitige Überwachung, die ohne zusätzliche Hardware-Kosten auf den Schienenfahrzeugen durchführbar ist .
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auch, Störungen an Sandungsanlagen zu erkennen, indem auf einen reduzierten oder erhöhten Sandaustrag im operativen Betrieb rückgeschlossen wird . Die vorliegende Erfindung ermöglicht es , auf bisher benötigte Sichtfenster am Sandbehälter zu verzichten . Damit wird eine kostengünstige Fertigung und Aus führung des Sandbehälters erreicht .
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Dokumentation von erkannten Störungen an der Sandungsanlage , die bevorzugt mit Hil fe einer datentechnischen Übermittlung vom Schienenfahrzeug an eine orts feste und als Landseite bezeichnete Kontrollstelle durchgeführt wird .
Damit wird ermöglicht , aus dem laufenden Betrieb heraus Wartungsdepots über den Füllstand eines Sandbehälters eines zugeordneten Schienenfahrzeugs zu informieren . Damit sind Wartungstätigkeiten besser und ef fektiver planbar .
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es , einen leeren Zustand eines Sandbehälters rechtzeitig voraus zusagen und anzuzeigen . Dadurch werden Kosten bei Betrieb und Wartung des Schienenfahrzeugs reduziert .
Nachfolgend wird die Erfindung mit Hil fe einer Zeichnung näher erläutert . Dabei zeigt :
FIG 1 eine beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung,
FIG 2 mit Bezug auf FIG 1 einen Verlauf einer Ansteuerung eines Ventils , und
FIG 3 mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 ein zugehöriges Ablaufdiagramm .
FIG 1 zeigt eine beispielhafte Realisierung einer erfindungsgemäßen Überwachung des Füllstands eines Sandbehälters einer Sandungsanlage eines Schienenfahrzeugs . Für eine erste Fahrtrichtung FR1 des Schienenfahrzeugs SFZ wird Sand SA aus einem ersten Sandbehälter SB1 mittels Druckluft über ein erstes Sandfördersystem SFS 1 gefördert und gelangt als Sand-Druckluft-Gemisch SA über eine Rohrleitung vor Räder einer angetriebenen ersten Achse Al in einen Rad- Schiene-Spalt RSSP .
Für eine zweite Fahrtrichtung FR2 des Schienenfahrzeugs SFZ wird Sand SA aus einem zweiten Sandbehälter SB2 mittels Druckluft über ein zweites Sandfördersystem SFS2 gefördert und gelangt als Sand-Druckluft-Gemisch SA über eine Rohrleitung RL vor Räder einer angetriebenen zweiten Achse A2 in einen Rad-Schiene-Spalt RSSP .
Die Druckluft wird beispielsweise in einen Auslassbereich des Sandbehälters SB1 , SB2 oder in das j eweilige Sandfördersystem SFS 1 , SFS2 geblasen und vermischt sich dort mit einer definierten Menge an Sand .
Die zur Förderung des Sandes SA und zum Ausbringen des Sands in den Rad-Schiene-Spalt RSSP benötigte Druckluft wird mit Hil fe einer Druckluftversorgung DVS bereitgestellt .
Die Druckluftversorgung DVS ist über einen Absperrhahn ABI und über j eweilige Druckluftleitungen mit beiden Sandbehältern SB1 , SB2 verbunden . Durch den Absperrhahn ABI wird sichergestellt , dass bei Undichtigkeiten oder Störungen das Sandungssystem vom Druckluf tsystem manuell trennbar ist .
Eine Auswahl der Sandung über den ersten Sandbehälter SB1 oder über den zweiten Sandbehälter SB2 erfolgt mit Hil fe von elektro-pneumatischen Ventilen EPI , EP2 , die die wahlweise Druckluftversorgung von einem der beiden Sandbehälter SB1 , SB2 bzw . von einem der beiden Sandfördersysteme SFS 1 , SFS2 sicher st ei len .
Dazu ist ein erstes Ventil EPI zwischen der Druckluftversorgung DVS und dem ersten Sandfördersystem SFS 1 geschaltet , während ein zweites Ventil EP2 zwischen der Druckluftversorgung DVS und dem zweiten Sandfördersystem SFS2 geschaltet ist .
Soll für die erste Fahrtrichtung FR1 die Sandung über den ersten Sandbehälter SB1 erfolgen, ist das erste Ventil EPI geöf fnet und das zweite Ventil EP2 geschlossen . Dadurch gelangt Druckluft von der Druckluftversorgung DVS zum ersten Sandfördersystem SFS 1 .
Soll für die zweite Fahrtrichtung FR2 die Sandung über den zweiten Sandbehälter SB2 erfolgen, ist das zweite Ventil EP2 geöf fnet und das erste Ventil EPI geschlossen . Dadurch gelangt Druckluft von der Druckluftversorgung DVS zum zweiten Sandfördersystem SFS2 .
Die beiden Ventile EPI , EP2 werden über Signale STS IG einer Steuerung ST in Abhängigkeit der Fahrtrichtung FR1 , FR2 angesteuert .
Die Sandabgabe erfolgt mit Hil fe von Signal- Impulsen der Signale STS IG, die über die Steuerung ST generiert werden .
Der Steuerung ST werden zur Steuerung der Sandabgabemenge Fahrzeugparameter FPAR zugeführt , beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit v, sowie die gewünschte Fahrtrichtung FR1 , FR2 . Eine durch die Steuerung ST ausgelöste Sandabgabe wird über eine Sandungs-Anf orderung ANF veranlasst , die auf die Steuerung ST wirkt .
Die Sandungs-Anf orderung ANF wird manuell durch einen Fahrzeugführer, automatisch durch ein Antriebs-/Bremssystem des Schienenfahrzeugs oder durch andere Systeme des Schienenfahrzeugs ausgelöst .
Die Steuerung ST erzeugt anhand der Anforderung ANF, der Fahrzeuggeschwindigkeit v sowie der Fahrtrichtung FR1 , FR2 die Steuerbefehle STS IG für die beiden Ventile EPI , EP2 .
Die Steuerung ST kann dabei ganz oder teilweise in der Leittechnik LT des Fahrzeugs integriert sein .
Die Steuerbefehle STS IG sind puls förmig und veränderbar ausgestaltet . Aufgrund des geschilderten Systemaufbaus wird durch die Steuerbefehle STS IG eine entsprechende Menge an Sand aus den Sandbehältern SB1 , SB2 entnommen und dieser zu vorbestimmten Zeitintervallen in einer vorbestimmten Menge in den Rad-Schiene-Spalt RSSP eingebracht .
Durch die puls förmigen, veränderbaren Steuerbefehle STS IG ist die Menge des ausgebrachten Sandes feststellbar . Dies wird nachfolgend anhand FIG 2 detailliert beschrieben .
Die Steuerung ST ist mit einer Leittechnik LT des Schienenfahrzeugs SFZ verbunden, die zur Steuerung des Schienenfahrzeugs SFZ vorgesehen ist bzw . verwendet wird .
In der Leittechnik LT ist ein letzter Auf füllvorgang der Sandbehälter SB1 , SB2 (beispielsweise in Form eines Datums ) hinterlegt . Mit Hilfe der Leittechnik LT wird wie nachfolgend beschrieben ein Sandverbrauch berechnet und eine Voraussage über eine Restbetriebszeit bzw. für eine verbleibende Reichweite des Schienenfahrzeugs mit Blick auf einen Füllstand der Sandbehälter SB1, SB2 der Sandungsanlage getroffen.
Die Leittechnik LT ist mit einer Bedieneinheit BE des Schienenfahrtzeugs SFZ verbunden.
Mit Hilfe der Bedieneinheit BE erfolgt für einen Fahrzeugführer eine Anzeige
- einer noch verfügbaren Sandmenge bzw. des Füllstands der Sandbehälter SB1, SB2, bzw.
- eine Anzeige einer noch verbleibenden Reichweite bzw. einer noch verfügbaren Betriebszeit des Schienenfahrzeugs SFZ.
Mit Hilfe der Bedieneinheit BE wird auch die Eingabe des letzten Auf füllvorgangs ermöglicht, die seitens der Leittechnik LT verwendet wird.
Die Leittechnik LT ist mit einer als Landseite bezeichneten, ortsfesten Kontroll- bzw. Leitstelle LS verbunden.
Dort wird ein Sand- Füllstand eines vorbestimmten Schienenfahrzeugs bzw. werden Sand- Füllstände für Schienenfahrzeuge einer Flotte gesammelt, dokumentiert und ggf. angezeigt.
Dies ermöglicht es, landseitig eine Sand-Nachfüllung im Rahmen einer Wartung koordiniert durchzuführen bzw. Einsatzfahrten in Abhängigkeit von aktuellen Sand- Füllständen optimiert zu planen. Entsprechend erfolgt über die Leitstelle LS eine Informationseingabe für eine Sandnachfüllung, die dann an ein zugeordnetes Schienenfahrzeug übertragen wird .
FIG 2 zeigt mit Bezug auf FIG 1 eine Ansteuerung eines der beiden Ventile EPI , EP2 , während FIG 3 mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 Details der Erfindung in einem Ablauf diagramm zeigt .
Die Ansteuerung zeigt über die Zeit t aufgetragen ein Steuersignal STS IG des Ventils mit mehreren Impulsen 1 bis n .
Die Impulse 1 bis n weisen eine Zeitdauer tp auf und beschrieben zusammen einen Sandungsvorgang der Zeitdauer ts .
Die Impulse weisen zwei Zustände „ein" und „aus" . Während des Zustands „ein" erfolgt die Druckluf t-gestüt zte Sand- Förderung und Sand-Ausbringung, während beim Zustand „aus" diese unterbleibt .
Pro Impuls wird eine definierte Menge m an Sand ausgebracht . Durch die Konstruktion der Sandungsanlage wird sichergestellt , dass die ausgebrachte Menge m proportional zur Dauer der Impulse ist .
Zwei aufeinanderfolgende Impulse haben einen definierten zeitlichen Abstand der Zeitdauer t± .
Das Verhältnis der Zeitdauern von tP zu t± ist einstellbar, so dass eine Menge m an ausgebrachten Sand pro Zeiteinheit beeinflussbar und vorbekannt ist . In einem ersten Schritt S1 wird eine Berechnung einer verbrauchten bzw. ausgebrachten Sandmenge MEP mit Hilfe der Leittechnik LT durchgeführt.
Die Sandmenge MEP des ausgebrachten Sandes pro Sandungsvorgang ts ist abhängig von:
- der Dauer des jeweiligen Sandungsvorganges ts
- dem Verhältnis der Zeitdauern von tP zu t± ,
- einer mittleren Menge m des ausgebrachten Sands pro
Zeiteinheit bei Daueransteuerung ohne Impulse, bestimmt mit einer Einheit von g/s .
Damit ergibt sich für die Sandmenge MEPv, die seit einem letzten Auffüllen des zugehörigen Sandbehälters SBv an einem Ventil EPv (mit v=l,2,etc., d.h. v bezeichnet eine Anzahl an Ventilen am betrachteten Sandbehälter) verbraucht worden ist: mit : nges als Gesamtzahl der Sandungsvorgänge am Ventil EPv, tsk als Zeitdauer des Sandungsvorgangs an diesem Ventil.
Ist an jedem Sandbehälter SBv genau ein Ventil EPv angebracht, so gleicht die Sandmenge MEPv dem Verbrauch des Sandbehälters SBv.
Dies wird für das hier beschriebene Verfahren angenommen.
Ist dies auf einem betrachteten Schienenfahrzeug nicht der Fall und sind einem dortigen Sandbehälter mehrere Ventile zu- geordnet , muss die Zahl der j eweiligen Ventile für die Berechnung entsprechend berücksichtigt werden .
Die Gesamtmenge Mges des Sandverbrauchs pro Schienenfahrzeug ergibt sich dann aus der Summe der Sandmengen über alle Ventile hinweg : mit zEP als Gesamtzahl der Ventile an der Sandungsanlage des Fahrzeugs .
In einem zweiten Schritt S2 wird eine Berechnung einer Restmenge des Sandes durchgeführt .
Aus den errechneten Verbrauchen MEPv und Mges werden von der Leittechnik LT die Restmengen REpv des Sandes pro Sandbehälter SBv berechnet , sowie eine Gesamtrestmenge Rges des Fahrzeugs bestimmt .
Die Leittechnik LT hat hierzu die maximalen Füllmengen bzw . die maximalen Füllstände pro Sandbehälter SBv gespeichert .
Aus den Di f ferenzen der maximalen Füllmengen pro Behälter Mmax und den errechneten Verbräuchen MEP errechnen sich die Restmengen REpv und Rges bzw . werden die zugehörigen Füllstände errechnet .
In einem dritten Schritt S3 wird eine Voraussage für eine Restbetriebsstrecke bestimmt bzw . berechnet . Aufgrund der errechneten Füllstände der Sandbehälter und eines vorbekannten, durchschnittlichen Verbrauchs d pro zurückgelegten Kilometer seit einem letzten Auf füllen der Sandbehälter wird eine Voraussage errechnet , für wie viele Kilometer der Sand noch ausreicht .
Diese berechnet sich pro Sandbehälter SBv bzw . pro Sandventil EPv wie folgt :
Zunächst wird der durchschnittliche Verbrauch pro Ventil wie folgt berechnet : mit wzur als zurückgelegten Weg des Schienenfahrzeugs seit der letzten Sandnachfüllung .
Unterschreitet der durchschnittliche Verbrauch wzur einen einstellbaren Minimalwert , z . B . 100 km, wird keine Berechnung von dEPv durchgeführt . In diesem Fall wird ein einstellbarer Pauschalwert angenommen, beispielsweise ein Durchschnittswert vor dem letzten Nachfüllen .
Die voraussichtliche Reststrecke sRestEPv des j eweiligen Sandbehälters SBv am Ventil EPv wird wie folgt berechnet :
Um unterschiedliche Nutzungsarten des Fahrzeugs während der ( z . B . Fahrtrichtungswechsel und damit verbundene Umschaltungen der Sandanlage ) zu berücksichtigen, wird neben den Rest- strecken sRestEP der einzelnen Sandbehälter SB auch eine Restrecke für den Durchschnittsverbrauch des Gesamt fahrzeugs berechnet :
_ Rges RestGes ~ "3 ages mit ( analog zu dEPv berechnet ) .
In einem vierten Schritt S4 wird eine Erzeugung und eine Übermittlung einer Warnung durchgeführt .
Unterschreiten die Restmengen REpv , Rges oder die Reststrecken sRestEPv / sRestGes einstellbare Schwellwerte , so erzeugt die Leittechnik LT eine Warnung und sendet diese über eine Funkverbindung an die Leitstelle LS , wo sie Wartungspersonal zugänglich gemacht wird .
Ergänzend oder optional dazu wird die Warnung an der Bedieneinheit BE des Schienenfahrzeugs angezeigt .
In einem fünften Schritt S5 werden eine Anzeige und eine Übermittlung der errechneten Werte durchgeführt .
Die Mengen des verbrauchten Sandes MEPv und Mges und die verbliebenen Restmengen REPv und Rges werden als Werte von der Leittechnik LT über eine geeignete Fernverbindung an die Leitstelle LS übermittelt , die diese Informationen für alle Schienenfahrzeuge speichert und für das Wartungspersonal verwendbar macht .
Ergänzend oder optional dazu werden die Werte über die Bedieneinheit BE des Schienenfahrzeugs angezeigt . In einem sechsten Schritt S 6 erfolgt eine Berücksichtigung von Wettervorhersagen und Streckentopologien .
Die Menge des verbrauchten Sandes wird regelmäßig abhängig sein vom Wetter und von der Topologie der befahrenen Strecke . Die Leitstelle LS verwendet daher optional weitere Informationen für eine Verbesserung der Genauigkeit der Werte .
Zur Berechnung von verbesserten Restbetriebsstrecken und verbesserten Restsandmengen berücksichtigt die Leitstelle LS automatisch verfügbare Wettervorhersagen für die zu befahrene Strecke . Bei schlechten Wetterbedingungen ist ein höherer Sandverbrauch zu erwarten, was durch einen geeignet gewählten Faktor in der Berechnung berücksichtigt wird .
Die Streckentopologie der zu befahrenen Strecke wird ebenfalls über einen geeignet gewählten Faktor berücksichtigt . Die Berechnung der verbesserten Reststrecke sVerbRestEPv pro Ventil erfolgt dann mit : VerbRestEPv RestEPv * ^-Wetter * ^-Strecke
Wobei ^-wetter ein Faktor ist , der von der Wettervorhersage für die geplante Strecke abhängig ist , und ^-strecke ein Faktor ist , der von der Streckentopologie abhängt .
Der verbesserte Wert für sRestGes wird in analoger Weise berechnet .
Die so verbesserten Werte für die Restbetriebsstrecken werden in der Leitstelle LS gespeichert und dem Wartungspersonal zur Verfügung gestellt . Die in Schritt S4 beschriebene Warnung wird Leitstelle LS basierend auf den verbesserten Werten berechnet .
Ergänzend oder optional werden die so berechnete verbesserte Restbetriebsstrecke bzw . Restsandmengen über die Fernverbindung dem Fahrzeug zur Anzeige an der Bedieneinheit BE zur Verfügung gestellt .
In einem siebten Schritt S7 erfolgt eine Informationseingabe zu einer vorgenommenen Sand-Nachfüllung .
Werden die Sandbehälter nachgefüllt , so gibt das Wartungspersonal diese Information über die Bedieneinheit BE am Fahrzeug für die Leittechnik LT ein .
Alternativ oder ergänzend dazu wird diese Information landseitig eingegeben und gespeichert . Sie wird dann von der landseitige Leitstelle LS dem Fahrzeug über die Fernverbindung zur Verfügung gestellt .
Erhalten die Leittechnik LT und die Leitstelle LS diese Informationen, setzen sie alle berechneten Werte entsprechend zurück und beginnen mit den Berechnungen gemäß der Schritte S3 , S4 und S 6 neu .
Die Eingabe der Information zum Füllvorgang kann dabei entweder pro Sandbehälter oder pauschal für das gesamte Fahrzeug erfolgen .
Alternativ oder ergänzend dazu wird beim Nachfüllen der Sandbehälter geprüft , ob die verbliebenen Sandmengen in den Behältern SBv den vorausberechneten Mengen R pv in plausiblem Maße entsprechen . Weichen sie bei einzelnen Sandbehältern deutlich ab lässt dies auf eine Störung im Sandungssystem schließen .

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Füllstands-Überwachung eines Sandbehälters einer Sandungsanlage,
- mit einer Sandungsanlage, die in einem Schienenfahrzeug angeordnet ist, und die einen Sandbehälter (SB1) , ein Sandfördersystem (SFS1) und eine Rohrleitung (RL) aufweist,
- bei der der Sandbehälter (SB1) über das Sandfördersystem (SFS1) mit der Rohrleitung (RL) verbunden ist,
- bei der das Sandfördersystem (SFS1) mit einem Druckluft- Impuls (STSIG) derart ansteuerbar ist, dass pro Druckluft-Impuls eine vorbekannte Sandmenge aus dem Sandbehälter (SB1) entnommen wird und in Form eines Sand- Druckluft-Gemisches (SA) über die Rohrleitung (RL) in einen Rad-Schiene-Spalt (RSSP) des Schienenfahrzeugs (SFZ) gelangt, dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Leittechnik (LT) des Schienenfahrzeugs (SFZ) dazu ausgebildet ist,
- eine Anzahl (n) der zur Ansteuerung verwendeten Druckluft-Impulse (STSIG) zu ermitteln,
- über die Anzahl (n) der Druckluft-Impulse (STSIG) eine ausgebrachte Sandmenge zu ermitteln, und
- ausgehend von einem vorbekannten Sandfüllstand des Sandbehälters (SB1) und der ausgebrachten Sandmenge einen aktuellen Sandfüllstand des Sandbehälters zu ermitteln.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Leittechnik (LT) mit einer Steuerung (ST) verbunden ist, die basierend auf einer Anforderung die Druckluft-Impulse für das Sandfördersystem (SFS1) bildet.
3. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Leittechnik (LT) mit einer Bedieneinheit (BE) des Schienenfahrtzeugs SFZ verbunden ist, wobei über die Bedieneinheit (BE) einem Fahrzeugführer angezeigt wird:
- eine noch verfügbare Sandmenge und/oder der aktuelle Füllstands des Sandbehälters (SB1) , und/oder
- eine mit Blick auf den aktuellen Sandfüllstand noch verbleibenden Reichweite des Schienenfahrzeugs (SFZ) .
4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Leittechnik (LT) mit einer ortsfesten Leitstelle (LS) verbunden ist, um dort den aktuellen Sandfüllstand zu dokumentieren bzw. anzuzeigen .
5. Verfahren zur Füllstands-Überwachung eines Sandbehälters einer Sandungsanlage,
- bei der das Verfahren in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 angewendet wird,
- wobei die Anordnung eine Sandungsanlage eines Schienenfahrzeugs einen Sandbehälter (SB1) , ein Sandfördersystem (SFS1) und eine Rohrleitung (RL) aufweist und wobei der Sandbehälter (SB1) über das Sandfördersystem (SFS1) mit der Rohrleitung (RL) verbunden ist,
- bei dem das Sandfördersystem (SFS1) mit einem Druckluft- Impuls (STSIG) derart angesteuert wird, dass pro Druckluft-Impuls eine vorbekannte Sandmenge aus dem Sandbehälter (SB1) entnommen wird und in Form eines Sand- Druckluft-Gemisches (SA) über die Rohrleitung (RL) in einen Rad-Schiene-Spalt (RSSP) des Schienenfahrzeugs (SFZ) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leittechnik (LT) des
Schienenfahrzeugs (SFZ) dazu verwendet wird, - eine Anzahl (n) der zur Ansteuerung verwendeten Druckluft-Impulse (STSIG) zu ermitteln,
- über die Anzahl (n) der Druckluft-Impulse (STSIG) eine ausgebrachte Sandmenge zu ermitteln, und
- ausgehend von einem vorbekannten Sandfüllstand des Sandbehälters (SB1) und der ausgebrachten Sandmenge einen aktuellen Sandfüllstand des Sandbehälters zu ermitteln.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine Sandmenge MEPv, die dem Sandbehälter (SB1) entnommen und in den Rad-Schiene- Spalt (RSSP) ausgebracht wird, wie folgt berechnet wird: mit : nges als Gesamtzahl der Sandungsvorgänge bzw. der Druckluft-Impulse (STSIG) , tsk als Zeitdauer eines Sandungsvorgangs , tp als Zeitdauer eines Druckluft-Impulses (STSIG) , t± als zeitlichen Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Druckluft- Impuls en, m als ausgebrachte Sandmenge pro Impuls.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, bei dem ausgehend vom ermittelten Sandfüllstand des Sandbehälters und ausgehend von einem vorbekannten, durchschnittlichen Verbrauch an Sand pro zurückgelegtem Kilometer für das Schienenfahrzeug eine Voraussage errechnet wird, für wie viele Kilometer Fahrt der Sand noch ausreicht, wobei die Voraussage eine Restlaufzeit des Schienenfahrzeugs darstellt.
8 . Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , bei dem vom Schienenfahrzeug verbrauchte Sandmengen bzw . am Schienenfahrzeug verbliebene Sand-Restmengen bzw . die ermittelte Restlauf zeit des Schienenfahrzeugs von der Leittechnik über eine geeignete Fernverbindung an eine landeseitige Leitstelle übermittelt werden .
9 . Verfahren nach Anspruch 8 , bei dem die Leitstelle Wettervorhersagen und/oder Streckentopologien berücksichtigt , um die Voraussage der Restlauf zeit für eine durchzuführende Wartung zu optimieren .
10 . Verfahren nach Anspruch 9 , bei dem die optimierte Voraussage der Restlauf zeit zum Schienenfahrzeug übertragen wird, um diese als Information einem Fahrzeugführer anzuzeigen .
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