WO2015197044A1 - Dynamische virtuelle züge - Google Patents

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WO2015197044A1
WO2015197044A1 PCT/DE2015/000302 DE2015000302W WO2015197044A1 WO 2015197044 A1 WO2015197044 A1 WO 2015197044A1 DE 2015000302 W DE2015000302 W DE 2015000302W WO 2015197044 A1 WO2015197044 A1 WO 2015197044A1
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Wolf Dieter HERF
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Herf Wolf Dieter
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings

Definitions

  • the vehicle can use up to 80% less primary energy. If this energy comes from regenerative sources, 100% C02 free transport is possible.
  • the battery is recharged while the track is being used and is available to the vehicle when the road is being used.
  • Independent vehicles can combine on the rail to dynamic virtual trains and thus consume with the slipstream effect again up to 75% less primary energy.
  • An information system gives the participants a dynamic overview to be able to form these virtual trains.
  • Two-way vehicles are used to pick up goods and people by road, and then to form dynamically efficient trains on the rails.
  • Roads vehicles are used to pick up goods and people by road, and then rail-guided on roads with recessed rails to form dynamically efficient trains.
  • the basic characteristic of rail vehicles is the mechanical tracking of rail wheels on a track (two railroad tracks running side by side).
  • the wheel flange an increase on the inside of a rail wheel, and partly the conical running surface of the rail wheel, is responsible for this.
  • a track wheel set consists of 2 rail wheels.
  • Flange wheels have a conical taper to the inside of the flanged wheel.
  • the rail vehicle runs in a slight trough which causes the tracking.
  • the two internal flanges limit the lateral movement on the track and keep the track wheel set on the track and force the track wheel set to track the track to follow.
  • a turnout must be used.
  • the switch is mechanically changed from one track direction to the other. This conversion is done either manually or mechanically remotely controlled, but mandatory by a device connected to the switch.
  • a track change is always dependent on the rail guide and is controlled by the rail operator by the position of the switch.
  • a mechanical changeover of the switch in the desired direction, the switch should not have the desired directional position.
  • a feedback to the rail vehicle that the switch has reached the desired position Compliance with a safety distance between two rail vehicles or two groups of rail vehicles (trains) that want to leave the switch in different directions. This safety distance is defined by the time required to bring the rail vehicle to a standstill in the event of an unsuccessful point setting.
  • a self-directed track change by a track vehicle without interaction with the track or point operator is not possible in the current system. Only the changing of the track direction by a switch allows a track change.
  • the supporting wheels can be placed alternately on a parallel laid turn track.
  • the "normal” wheels are raised by the lane height on the directional tracks, in order to be able to cross the directional tracks without being touched, for example "Railtaxi” since about 1992.
  • the first passive switch is the Weiche switch, which has been in use since 1895 at the Dresden Stadtseilbahn.
  • One side of the vehicle has a double track wheel, the other side a wide wheel without flanges.
  • Two-way vehicles are well known. Essentially, these vehicles use one of two systems -
  • a set of road tires with a distance of less than 1435mm which take on both the rail travel and the road driving the supporting / driving function and additionally small flange wheels take over the leading role in rail travel.
  • Example - Holder C9800H two-way vehicle. These vehicles use existing rails and behave like normal trains, so follow the directional specifications of the switch or the rail operator.
  • the innovative DTS system consisting of split-twin track wheel (DTS wheel), onboard management module (DTS module), DTS information system (DTS info) and double groove rail (DTS rail),
  • Rail, two-way and road vehicles equipped with the corresponding DTS wheels and the DTS onboard module can independently select and drive their desired route on existing rails subject to the DTS rules, make track changes independently without having to change points must and dynamically form virtual trains with other DTS equipped vehicles.
  • the DTS wheels enable the active vehicle / passive switch function, the DTS onboard module controls these processes and additionally enables the dynamic formation of virtual trains.
  • This new split twin wheel rim (DTS wheel) consists of two side-by-side wheel gears, like a center-cut double-gear wheel, which can be raised and lowered independently of each other.
  • the supporting wheels are mounted in front of and behind the supporting wheels.
  • the supporting wheels have no flanges and can be either steel wheels or road wheels with tires.
  • Fig. 1,2,3 The supporting wheels are either not or mechanically coupled only by a differential to allow a clean cornering.
  • the carrying wheels have a track width of at least 1430mm.
  • the carrying wheels have a minimum width of 200mm. Thus, even with open turnouts, they can always rest on both rail parts and safely cross the turnout in all settings. Fig. 4.5
  • the respective inner flange of the split Doppelspurkranzrad takes over the tracking function as a normal Spurkranzrad. It rests on the inside of a normal Vignol rail and can either have a similar conical design as normal wheel flanges to optimize the tracking or a smooth cylindrical shape.
  • the outer wheel flange of the split double-crown wheel takes over the direction mgsfunktion and is located on the outside of the Vignolschiene (jaw rails) on. It has a smooth cylindrical shape, but can also have a conical design, this should be beneficial.
  • Each split twin-crown wheel can be equipped with sensors to detect the current position of the rails.
  • DTS Module The DTS Module is the internal controller for all onboard DTS functions. It also allows the dynamic formation of virtual or mechanically coupled trains. Individual DTS vehicles can join or leave a group at any time, even if they are in the middle.
  • the DTS module controls the horizontal and vertical alignment of the DTS wheels. Attached sensors allow the DTS module to place the DTS wheels exactly on the rails or engage them in the DTS rail while the vehicle is driven parallel over the rails.
  • the DTS module can be connected to the steering, propulsion and braking system of the vehicle to allow automatic control of the rail placement process.
  • the DTS module can take over the drive and the braking in order to realize a minimum distance to the preceding vehicle.
  • the DTS module includes a communication platform that allows information to be exchanged with the preceding and following vehicles.
  • DTS vehicles can form a virtual train.
  • the DTS modules of the participants always connect with the respective participants in front of and behind them. Always the first participant in the virtual train association takes over the control center and determines the virtual train association.
  • a DTS vehicle approaches a turnout, the vehicle decides in which direction it would like to drive.
  • the DTS vehicle lifts up the inner Lane Keeping DTS wheels and at the same time lowers the outer direction pointing DTS wheels.
  • the left outer DTS wheels would then define straight ahead, and the right outer DTS wheels would define the right turn lane.
  • DTS Rail - The DTS wheel together with a non-flanged load-bearing wheel allows travel on a standard railroad track.
  • these rails require a track bed and a complex supporting structure.
  • DTS rail novel and patentable double grooved rail
  • This new dual groove rail looks like a normal tram track but has a groove on both sides of the middle surface.
  • Fig. 7,8 This new dual groove rail (DTS rail) looks like a normal tram track but has a groove on both sides of the middle surface.
  • the DTS road vehicles use their normal road tires for the carrying and driving function, the DTS wheels are only used to guide and to Energy transfer used. Fig. 1.2
  • the DTS rail can be used both in the execution without foot to be entered into a street, as well as classic with foot to build a dedicated DTS rail network can be used.
  • the on and off-latch process is fluent.
  • the DTS vehicle can easily lift the DTS wheels at any time and continue without the need of a rail guide.
  • DTS - InformationSystem DTS Info
  • the DTS Info is cell-based.
  • all "new” rail vehicles report directly their position, speed and current planned route to the DTS info.
  • the rail operator reports the movements of the "old” trains to the DTS info through an interface to the existing rail operator system.
  • the DTS Info provides the "new” rolling stock and the rail operators with the information they collect, each cell informing "its" participants and the adjacent cells.
  • all rail vehicles are always informed about the current location of their own and adjacent cells.
  • every rail vehicle can plan, adapt and thus optimally route its route dy.
  • the "new" rail vehicles thus make targeted use of the existing infrastructure and the free time slots without impairing, hindering or jeopardizing the "old" railway world.
  • DTS system unlike most other solutions, centralized management of the system is not necessary. Leaning on highway rules, the following apply in the DTS deployment area -
  • Rails can only be driven in one direction
  • DTS trains are normal trains if they are not on DTS rails or on DTS certified routes. Then you are assigned to the "normal" rail management, only if you drive on DTS rails or on DTS routes they are self-determining as on the highway.
  • a DTS signaling device (mechanical, optical, electronic) can be installed which signals the beginning of the switch.
  • DTS rail vehicle an independent train wagon with DTS wheels and DTS rail tires - like a S-Bahn car.
  • DTS rail vehicle an independent train wagon with DTS wheels and DTS rail tires - like a S-Bahn car.
  • the DTS module enables automatic communication between adjacent vehicles, thus initiating control from the first to the last.
  • a vehicle virtually docks onto a dynamic train, it is part of the train network and is also controlled.
  • a wagon can leave at any time and leave the virtual train. Then the following cars just move up.
  • Fig. 3,4,6 DTS trains - normal trains, all cars with DTS wheels controlled by the first car.
  • Fig.1 Short two-way vehicle with road tires and 4 DTS wheels on each corner.
  • Fig.2 Double articulated road vehicle with DTS wheels in front of and behind each set of tires Fig.3 Rail wheels bogie with 4 DTS wheels
  • Figure 5 Normal Turnout position (2) shows additional handlebars if desired.
  • Fig.7 Schematic drawing of DTS rails with representation of the respective remplisrilie outside and track groove inside.
  • FIG. 8 Schematic drawing of DTS road rails with DTS wheels.

Abstract

Nachfolgend wird ein neuartiges Schienenfahrzeug Modul (DTS-Modul) beschrieben, dass es Schienenfahrzeugen und Intermodalfahrzeugen ausgestattet mit dem DTS-Rad ermöglicht auf existierenden Norm- bzw. Vignol-Schienen dynamisch virtuelle Züge zu bilden. Das DTS-geteiltes Doppelspurkranzrad (DTS-Rad) ermöglicht individuelle Schienen- und Intermodalfahrzeuge selbstständig auf existierenden Scheinen zu fahren und abzubiegen. Die DTS-Module in den jeweiligen Fahrzeugen nehmen zueinander Kontakt über verschiedene Kanäle auf und verhandeln ein dynamischen Zusammenfahren. Bis zu 30 Fahrzeuge (erweiterbar) können einen virtuellen Zug bilden indem sie mit einem ca. halben (1/2 m) Abstand voneinander fahren. Das erste Fahrzeug in dem virtuellen Zug wird als Master definiert und bestimmt das Beschleunigungs- und Abbremsverhalten aller Fahrzeuge im virtuellen Zug. Ein Fahrzeug kann jederzeit den virtuellen Zug verlassen. Dann bildet sich der virtuelle Zug dynamisch neu. Das DTS-System besteht aus den neuartigen Komponenten DTS-geteiltes Doppelspurkranzrad (nachfolgend DTS-Rad genannt), DTS-Onboardmodul, DTS-Doppelrillenschiene (nachfolgend DTS-Schiene genannt) und DTS-Schieneninformationssystem.

Description

Dynamische virtuelle Züge
Beschreibung
Um ein optimal energie-sparendes und C02-freies Transportsystem zu erreichen, müssen die Vorteile des dynamischen und unabhängigen Straßenverkehrs mit den energiesparenden elektrischen Antriebs- und Windschattenvorteile des Schienenverkehrs kombiniert werden.
Durch den Einsatz von Batterie- bzw. Hybridfahrzeugen mit externer Stromzuführ durch die Schiene kann das Fahrzeug bis zu 80% weniger Primärenergie benutzen. Wenn diese Energie aus regenerativen Quellen stammt, ist ein 100%iger C02 freier Transport möghch. Die Batterie wird während der Schienennutzung aufgeladen und steht dem Fahrzeug bei Straßenbenutzung zur Verfügung.
Unabhängige Fahrzeuge können sich auf der Schiene zu dynamischen virtuellen Zügen zusammensetzen und somit mit dem Windschatteneffekt nochmals bis zu 75% weniger Primärenergie verbrauchen.
Alleine der Güter- und Bus-Transport verursacht derzeitig 30% des C02 Ausstoßes vom Straßenverkehr, der für 25% des gesamten C02 Ausstoßes verantwortlich ist.
Obwohl die Scmenen-mfrastniktur Auslastung im Promille Bereich liegt (ein 15 Minutiger Aufenthalt auf einer Autobahnbrücke und einer Eisenbahnbrücke zeigt die unterschiedliche Auslastung beider mfrastrukturen deutlich an) gelingt es den Bahnbetreibern und der Politik nicht diese Situation zu ändern.
Die Situation ist VergleiCüuäi um uciii i ciciunsy sicin vui uci MIK.UI111 vuü v J r unu
Datenpakete. Gesprächs- und Datenverbindungen wurden lzul durch Telefonzentralen erstellt. Die existierende frastruktur erlaubte nur eine limitierte Anzahl von Verbindungen. Nach der Umstellung auf IP und dem selbstständigen Routing der Datenpakete ist der Datenverkehr förmlich explodiert. Und das zu Anfang auf der gleichen mfrastruktur. Um das existierende Schienennetz deutlich effizienter nutzen zu können ist es dringend notwendig die Schienen wie eine Autobahn, mit festen Regeln, aber frei für alle ohne eine zentralistische Steuerung, zu nutzen. Zweckgebundene Schienennetze wie die Hochgeschwindigkeitsbahnen sollten hierbei außen vor bleiben sein.
Leider werden ähnliche Konzepte und Ideen nicht umgesetzt da sie den Status-Quo angreifen oder durch zentralistisch angelegte Großprojekte nicht umsetzbar sind.
Der Schlüssel zur Umstellung von einem verwaltetem Schienennetz zu einer Autobahn ähnlichen Schieneiiirifrastniktur ist die Umkehrung der aktuellen Kombination von aktiver Weiche / passives Fahrzeug in passive Weiche / aktives Fahrzeug notwendig. Jedoch müssen bei allen Überlegungen existierende Systeme unverändert bleiben und möglichst einfache Schnittstellen aufweisen um eine Interoperabilität zu gewährleisten.
Auch wäre das Ziel von einem selbständig fahrenden Fahrzeug durch Schienenführung in der Straße sehr viel einfach zu realisieren als aktuelle Konzepte mit zentralistischer Steuerung und komplizierte Rechnersysteme mit sicherheitsanfälligen Sensoren.
Um diesen Paradigma-wechsel zu erreichen müssen folgende Aspekte gelöst werden:
1. Der Umkehr Aktive Weiche / Passives Fahrzeug zu Aktives Fahrzeug / Passive Weiche
2. Klare Regeln auf den designierten Schienen analog zu Autobahn. a. Schienen nur in einer Richtung befahrbar.
b. Richtgeschwindigkeit (120 km/h z.B.)
c. Keine Kreuzungen der Schienen
d. Rechtsverkehr
e. Abbiegungen nur nach Rechts.
3. Individuelle Fahrzeuge sollten sich zu virtuellen Zügen dynamisch zusammenschließen können. Hierbei übernimmt das erste Fahrzeug die Führung.
4. Ein Informationssystem gibt den Teilnehmern eine dynamische Übersicht um diese virtuellen Züge bilden zu können.
Dann könnten zusätzlich
1. Zwei- Wege Fahrzeuge eingesetzt werden, um Waren und Personen per Straße abzuholen, und dann auf den Schienen dynamisch effiziente Züge zu bilden.
2. Straßen Fahrzeuge eingesetzt werden, zum Waren und Personen per Straße abzuholen, und dann schienengeführt auf Straßen mit eingelassenen Schienen dynamisch effiziente Züge zu bilden.
Aktuelle Situation - Problemstellung
Die grundlegende Eigenschaft von Schienenfahrzeugen ist die mechanische Spurhaltung der Schienenräder auf einem Gleis (zwei nebeneinander verlaufende Eisenbahnschienen). Der Spurkranz, eine Erhöhung an der Innenseite eines Schienenrades, und zum Teil die konische Lauffläche des Schienenrades, ist hierfür verantwortlich.
Ein Gleisradsatz besteht aus 2 Schienenrädern. Spurkranzräder weisen eine konische Verjüngung zur Innenseite des Spurkranzrades auf. Somit läuft das Schienenfahrzeug in einer leichten Mulde was die Spurhaltung bewirkt. Außerdem begrenzen die beiden innen liegenden Spurkränze die laterale Bewegung auf dem Gleis und halten den Gleisradsatz auf dem Gleis und zwingen den Gleisradsatz dem Gleisverlauf sichern zu folgen.
Wenn ein Schienenfahrzeug derzeitig von einem Gleis zu einem anderen Gleis wechseln möchte, muss eine Weiche benutzt werden. Die Weiche wird mechanisch von einer Gleisrichtung auf die andere umgestellt. Diese Umstellung erfolgt entweder manuell oder mechanisch ferngesteuert, jedoch zwingend durch eine mit der Weiche verbundenen Vorrichtung.
Solange eine Weiche in eine Richtung gestellt ist, werden alle Schienenfahrzeuge diese Richtung des Gleises folgen.
Somit ist ein Gleiswechsel immer abhängig von der Schienenführung und wird von dem Schienenbetreiber durch die Stellung der Weiche gesteuert.
TT „: /ii« „i i j _i i_ _i uicii nu~il_l
Eine Kommunikation zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Weichenbetreiber um die Richtung der Weiche festzustellen.
Eine mechanische Umstellung der Weiche in die erwünschte Richtung sollte die Weiche nicht die gewünschte Richtungsstellung haben.
Eine Rückmeldung an das Schienenfahrzeug dass die Weiche die gewünschte Stellung erreicht hat. Die Einhaltung eines Sicherheitsabstandes zwischen zwei Schienenfahrzeugen bzw. zwei Gruppen von Schienenfahrzeugen (Züge), die in unterschiedliche Richtung die Weiche verlassen wollen. Diese Sicherheitsabstand wird definiert durch die Zeit die benötigt wird das Schienenfahrzeug zum Stillstand zu bringen, im Falle einer nicht erfolgreichen Weichenstellung.
Ein selbstgelenkter Gleiswechsel durch ein Gleisfahrzeug ohne Interaktion mit dem Gleis- bzw. Weichenbetreiber ist in dem derzeitigen System nicht möglich. Einzig und allein das Verändern der Gleisrichtung durch eine Weiche ermöglicht einen Gleiswechsel.
Stand der Technik
Passive Weiche - Ein fahrzeugseitiger Gleiswechsel ohne eine aktive Weiche ist kein neuer Gedanke und wird in folgenden Ansätzen beschrieben
1. Mittels eines Doppelradsystems können die tragenden Räder wechselseitig auf einem parallel verlegtem Abbiegegleis aufgesetzt werden. Damit werden die „normalen" Räder um die Spurkranzhöhe über die Richtungsgleise angehoben, um ohne Berührung die Richtungsgleise überqueren zu können. Beispiele sind „Railtaxi" seit ca. 1992.
2. Die Nutzung von Schienen- oder Straßenräder ohne Spurkränze mit normalen Spurkranzführungsrollen um dem normalen Schienenverlauf zu folgen und zusätzliche seitlich angeordnete Führungsschienen im Weichenbereich, die in Zusammenarbeit mit absenkbaren Doppelspurkranzrollen an dem Fahrzeug den Richtungswechsel ermöglichen. Beispiel ist „Syncrotrain" seit ca. 2001.
3. Der Einsatz lenkbarer Spurkranzräder und eine Weiche die in dem Zungenbereich offen ist. Im Zungenbereich liegt ein Hartplastik Untergrund auf dem die Schienenradkränze laufen und somit eine Richtungswechsel fahrzeugseitig möglich ist. Beispiel ist GB2477109. 4. Der Einsatz lenkbarer breiter Spurkranzräder mit außenseitigen Führungsrollen die es ermöglichen an neuartigen Weichen selbstständig abzubiegen. Beispiel ist „Railcab" seit ca. 1997.
Alle diese Systeme benötigen einen Umbau oder Anbau an existierenden Weichen. „Railcab" erlaubt zum Beispiel auch nicht die Interoperabilität mit jetzigen Zügen.
Als erste passive Weiche gilt die Abtsche Weiche, die bei der Dresdner Stadtseilbahn seit 1895 im Einsatz ist. Eine Seite des Fahrzeuges hat ein Doppelspurkranzrad, die andere Seite ein breites Rad ohne Spurkränze.
Ein anderer möglicher Ansatz ist die Umstellung der existierenden Weiche durch ein fahrzeuggebundenes Kraftsystem - EP 2045164A1.
Dieser Gedankenansatz ist jedoch sicherheitstechnisch nicht realistisch, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten und Individualverkehr.
Zwei-Wege Fahrzeuge (Dual-Mode- Vehicles) sind altbekannt. Im wesentlichen setzen diese Fahrzeuge eine von zwei Systemen ein -
1. Zwei komplett getrennte Radsysteme mit einem Schienenradsatz, bei dem das Schienenrad sowohl die tragende/antreibende als auch die führende Rolle bei Schienenfahrten übernimmt, und„normale" Straßenreifen für die Fahrt auf der Straße. Beispiele - Iveco Zweiwegefahrzeug, Toyota Hino Dual-Mode- Vehicle
2. Ein Satz Straßenreifen mit einem Abstand geringer als 1435mm (Normscheine) die sowohl bei der Schienenfahrt als auch bei der Straßenfahrt die tragende/antreibende Funktion übernehmen und zusätzlich kleine Spurkranzräder die die führende Rolle bei der Schienenfahrt übernehmen. Beispiel - Holder C9800H Zweiwegefahrzeug. Diese Fahrzeuge nutzen existierende Schienen und verhalten sich wie ganz normale Züge, also folgen den Richtungsvorgaben der Weiche bzw. des Schienenbetreibers.
Lösung
Das neuartige DTS System bestehend aus geteiltem-DoppelSpurkranzRad (DTS-Rad), Onboard Management Modul (DTS-Modul), DTS Informationssystem (DTS-Info) und DoppelrillenSchiene (DTS-Schiene),
Schienen-, Zweiwege- und Straßenfahrzeuge, die mit dem entsprechenden DTS-Rädern und dem DTS-OnboardModul ausgestattet sind, können auf existierenden Schienen, die den DTS Regeln unterliegen, ihre gewünschte Route unabhängig auswählen und fahren, Gleisänderungen selbständig tätigen ohne dabei Weichen umstellen zu müssen, und dynamisch virtuelle Züge mit anderen DTS ausgestatten Fahrzeugen bilden. Die DTS-Räder ermöglichen die Funktion des aktiven Fahrzeuges / passive Weiche, das DTS-OnboardModul steuert diese Vorgänge und ermöglicht zusätzlich die dynamische Bildung von virtuellen Zügen.
DTS-Rad - Um eine vom Gleisfahrzeug initiierte und eine vollkommen selbständige vom Gleisbzw. Weichenbetreiber unabhängige Gleis- bzw. Richtungsänderung im Hochgeschwindigkeitsbereich zu ermöglichen ohne eine Anpassung der existierenden Weiche oder den Anbau von Führungsschienen ist ein neuartiges und patentwürdiges „geteiltes DoppelSpurkranzRad" notwendig.
- Dieses neuartige geteilte DoppelSpurkranzRad (DTS-Rad) besteht aus zwei Spurkranzrädern, die nebeneinander liegen, wie ein in der Mitte durchgeschnittenes Doppelspurkranzrad, die jedoch unabhängig von einander auf- und abgesenkt werden können. Fig. 6
- Da diese Räder weder eine tragende noch eine antreibende Funktion haben sind sie frei laufend gelagert.
- Sie werden vor und hinter den tragenden Rädern montiert. Die tragenden Räder haben keine Spurkränze und können entweder Stahlräder oder Straßenräder mit Bereifung sein. Fig. 1,2,3 Die tragenden Räder sind entweder nicht oder nur durch ein Differenzial miteinander mechanisch gekoppelt um eine saubere Kurvenfahrt zu ermöglichen.
Die tragenden Räder haben eine Spurbreite von mindestens 1430mm. Somit wird eine Berührung mit den inneren Sicherungsleisten, die bei manchen Weichen über der Höhe des Schienenoberseite herausragen, vermieden. Bei anderen Schienenbreiten ist diese Breite anzupassen. Fig. 6
- Die tragenden Räder haben eine Mindestbreite von 200mm. Somit können sie auch bei offenen Weichen jederzeit auf beiden Schienenteilen aufliegen und sicher die Weiche in allen Einstellungen überqueren. Fig. 4,5
- Es müssen immer mindestens vier der geteilten DoppelSpurkranzräder pro Fahrzeug eingesetzt werden, jeweils eine vor und eine hinter dem tragenden Rad / Räder auf jeder Seite. Die Anzahl wird definiert durch den Einsatz von Drehgestellen oder mehreren Achsen und muss gewährleisten dass die tragenden Räder jederzeit auf den Schienenoberflächen aufsitzen, auch im Weichen- und Kurven-bereich. Fig. 1,2,3
- Das jeweils innere Spurkranzrad des geteilten Doppelspurkranzrad übernimmt die Spurhaltungsfunktion wie ein normales Spurkranzrad. Es liegt an der Innenseite einer normalen Vignolschiene an und kann entweder eine ähnliche konische Bauweise haben wie normale Spurkranzräder um die Spurhaltung zu optimieren oder eine glatte zylindrische Form. Fig. 6,7
- Das jeweils äußere Spurkranzrad des geteilten Doppelspurkranzrad übernimmt die Richt mgsfunktion und liegt an der Außenseite der Vignolschiene (Backenschienen) an. Es hat eine glatte zylindrische Bauform, kann aber auch eine konische Bauweise haben, sollte diese von Vorteil sein.
- Jedes geteilte Doppelspurkranzrad kann mit Sensoren ausgestattet werden um die aktuelle Lage der Schienen zu erfassen. DTS-Modul - Das DTS-Modul ist das interne Steuergerät für alle onboard DTS Funktionen. Es ermöglicht außerdem die dynamische Bildung von virtuellen bzw. mechanisch gekoppelten Zügen. Einzelne DTS Fahrzeuge können sich jederzeit einem Verbund anschließen oder ihn verlassen, auch wenn sie in der Mitte sind.
Das DTS Modul steuert die horizontale und vertikale Ausrichtung der DTS Räder. Angebrachte Sensoren erlauben dem DTS Modul die DTS Räder genau auf den Schienen zu platzieren bzw. in die DTS Schiene einzurasten, während das Fahrzeug über die Schienen parallel gefahren wird.
Das DTS-Modul kann mit der Lenkung, Antriebs und Bremsanlage des Fahrzeuges verbunden werden, um automatische Steuerung des Schienenaufsetzverfahrens zu ermöglichen.
Sobald das DTS-Fahrzeug durch die Schienen geführt wird, kann das DTS Modul den Antrieb und die Bremsung übernehmen um einen minimalen Abstand zu der vorrausfahrendem Fahrzeug zu realisieren.
Das DTS Modul beinhaltet eine Kommunikationsplattform die es erlaubt mit den vorranfahrenden und folgenden Fahrzeugen Informationen auszutauschen.
Mehrere DTS Fahrzeuge können einen virtuellen Zug bilden. Die DTS Module der Teilnehmer verbinden sich immer mit dem jeweilig vor und hinter ihnen fahrenden Teilnehmer. Immer der erste Teilnehmer in dem virtuellen Zugverband übernimmt die Steuerzentrale und bestimmt den virtuellen Zugverband.
Sollte ein Fahrzeug aus der Mitte eines virtuellen Zuges an einer Weiche abbiegen wollen, ist dies jederzeit möglich. Danach rückt der virtuelle Verband auf.
- Mehrere dafür ausgestattete DTS Fahrzeuge können sich auch mechanisch koppeln und einen verbunden Zug bilden. Hier gelten die gleichen Regeln wie beim virtuellen Zug, mit Ausnahme dass sich ein Wagen erst mechanisch entkoppeln muss bevor es abbiegt.
- Nähert sich ein DTS Fahrzeug einer Weiche entscheidet das Fahrzeug in welche Richtung es fahren möchte. Am Anfang der Weichenposition (DTS Hebepunkt) hebt das DTS Fahrzeug die inneren Spurhaltenden DTS Räder hoch, und senkt gleichzeitig die äußeren Richtungsweisenden DTS Rader runter. In einer rechtsabbiegenden Weiche würde dann die linken äußeren DTS Räder die Geradeausfahrt definieren und die rechten äußeren DTS Räder die rechte Abbiegespur.
- Sobald ein DTS Rad den DTS Absenkpunkt (Ende der Weichenzunge, in der Regel ca. 4 m) überquert hat, werden die jeweiligen inneren Spurhaltenden DTS Räder wieder gesenkt.
DTS-Schiene - Das DTS-Rad zusammen mit einem tragenden Rad ohne Spurkranz ermöglicht die Fahrt auf einer normalen Eisenbahnschiene. Diese Schienen benötigen jedoch ein Gleisbett und eine aufwendige tragende Konstruktion.
- Durch den Einsatz der neuartigen und patentfähigen Doppelrillen Schiene (DTS Schiene) kann in existierenden Straßen ein kostengünstiges Führungs- und Energieübertragendes System bereitgestellt werden, das es DTS-ausgestatteten Straßenfahrzeugen (hybrid oder batteriegetrieben) ermöglicht, die oben genannten Vorteile von Schienenfahrzeugen zu realisieren. '
- Diese neuartige DoppelRillen Schiene (DTS-Schiene) sieht aus wie eine normale Straßenbahnschiene, hat jedoch eine Rille auf beiden Seiten der mittleren Fläche. Fig. 7,8
- Da die DTS-Scheine ohne tragende Funktion genutzt werden kann, ist der Einbau in eine existierende Straße ohne großen strukturellen Aufwand möglich. Fig. 8
- Die DTS-Straßenfahrzeuge benutzen ihre normalen Straßenreifen für die tragende und antreibende Funktion, die DTS Räder werden lediglich zur Führung und zur Energieübertragung genutzt. Fig. 1,2
- Die DTS-Schiene kann sowohl in der Ausfuhrung ohne Fuß zum Einlassen in eine Straße dargestellt werden, als auch klassisch mit Fuß zum Aufbau eines dezidierten DTS Schienennetzes eingesetzt werden. Fig. 7,8
- Bei dem Einsatz der DTS Schiene in einer Straße ist der Ein- und Aus-Klink Prozess fließend. Das DTS Fahrzeug kann jederzeit einfach den DTS-Räder hochheben und ohne Schienenfuhrung weiterfahren.
DTS - InformationSystem ( DTS Info) - Da in der„ alten / herkömmlichen " Eisenbahnwelt Züge durch Zeitfenster von dem Schienenbetreiber gesteuert werden, jedoch die „neuen " Schienenfahrzeuge sich selber steuern, ist ein Informationssystem erforderlich, der die optimale Koexistenz der„ alten " und„ neuen " Eisenbahnwelt ermöglicht.
- Das DTS Info ist zellenbasiert aufgebaut.
- Innerhalb einer Zelle, die räumlich definiert wird, melden alle „neuen" Schienenfahrzeuge direkt ihre Position, Geschwindigkeit und aktuell geplante Route an das DTS-Info. Der Schienenbetreiber meldet die Bewegungen der„alten" Züge an das DTS-Info durch eine Schnittstelle zum existierenden Schienenbetreibersystem. Das DTS- Info stellt den „neuen" Schienenfahrzeugen und den Schienenbetreibern diese gesammelten Information wiederum kontinuierlich zur Verfügung. Jede Zelle informiert „seine" Teilnehmer und die angrenzenden Zellen. Somit sind alle Schienenfahrzeuge immer über die aktuelle Lage der eigenen und angrenzenden Zellen informiert.
Durch die Einsicht in das DTS-Info kann jedes Schienenfahrzeug seine Route dy planen, anpassen und somit optimal durchfuhren. Die„neuen" Schienenfahrzeuge nutzen damit gezielt die existierende mfrastruktur und die freien Zeitfenster, ohne die„alte" Eisenbahnwelt zu beeinträchtigen, behindern oder gefährden. DTS-System - im Gegensatz zu den meisten andern Lösungen ist keine zentrale Verwaltung des Systems notwendig. Anlehnend an Autobahn Regeln gelten folgende im DTS Einsatz Bereich -
Schienen nur in eine Richtung befahrbar,
- Links gesteuert,
- keine Ampeln,
- eine Schienen-Kreuzungen,
nur Abfahrten nach rechts.
Daraus ergibt sich zwangsläufig eine Zertifizierungspflicht. DTS Züge sind ganz normale Züge wenn sie nicht auf DTS Schienen oder auf DTS zertifizierten Strecken unterwegs sind. Dann sind Sie der„ normalen " Schienenverwaltung zugeordnet. Nur wenn Sie auf DTS Schienen oder auf DTS Strecken fahren sind sie selbstbestimmend wie auf der Autobahn.
- Existierende Schienen-Strecken Abschnitte und Weichen müssen DTS zertifiziert werden. Hierbei wird die genaue Position der Weiche innerhalb des Streckenabschnitts dokumentiert.
- Zusätzlich kann ein DTS Signalgeber (mechanisch, optisch, elektronisch) installiert werden der den Beginn der Weiche signalisiert.
- Weichen, die ein bewegliches Herzstück vorweisen, können nur DTS zertifiziert werden wenn ein Radlenker jeweils außen an den Backenschienen zwischen Zungen und Herzstück angebracht wird. Dieser Radlenker muss die gleiche Höhe wie die Schiene aufweisen. Bei diesen Weichen ist der DTS Absenkpunkt nach dem Herzstück.
Anwendungsbeispiele
Bei allen Beispielen kann der Strom von einer Oberleitung und der Schiene zugeführt werden. DTS Schienenfahrzeug - ein eigenständiger Zugwaggon mit DTS Rädern und DTS Schienenreifen - wie ein S-Bahn Wagen. Diese unabhängig fahrenden Wagen bleiben auf der Schiene und bilden dynamisch Züge. So kann die Dynamik des unabhängigen Einzelnen die Auslastung der Schienen deutlich erhöhen und die Vorteile des Schienentransportes voll ausnutzen. Das DTS-Modul ermöglicht die automatische Kommunikation zwischen den angrenzenden Fahrzeugen und leitet somit die Steuerung vom ersten bis zum letzten durch. Sobald ein Fahrzeug sich einem dynamischen Zug virtuell andockt ist es Teil des Zugverbundes und wird mit gesteuert. Ein Waggon kann jederzeit ausscheren und den virtuellen Zugverband verlassen. Dann rücken die nachfolgenden Wagen einfach auf. Fig. 3,4,6 DTS Züge - ganz normale Züge, alle Wagen mit DTS Räder die vom ersten Wagen gesteuert werden. Fig. 3,4,6 Zwei- Wege Fahrzeug - Auto / Bus / LKW mit Straßenreifen, DTS-Schienenreifen und DTS-Rädern. Kann sowohl auf der Straße und auf der normalen Schienen fahren. Alle Funktionen wie in l.Fig. 6,10 Zwei- Wege Bus mit wie in 3. mit zusätzlich Türen nach vorne rechts und nach hinten links angebracht und an der Rückseite eine Schleuse mit Übergangsboden montiert. Die Busse holen auf der Straße ihre Fahrgäste ab, fahren auf die Schiene, wo sie dynamisch Züge bilden. Sobald zwei Busse mechanisch gekoppelt sind, können die Zwischentüren geöffnet werden. Somit entstehen dynamische Züge in dem die Passagiere während der Schienenfahrt einen Zielbus aussuchen können. Insbesondere in ländlichen Regionen können solche dynamischen Bus-Züge den öffentlichen Verkehr deutlich verbessern unter Ausnutzung existierenden mfrastruktur. Alle Funktionen wie in 1. Fig. 6,10 LKW / BUS / Auto mit normalen Straßenreifen und DTS-Rädern. Die tragenden Straßenreifen fahren auf der Straße während die DTS-Räder die Steuerung und Führung übernehmen indem sie den DTS-Schienen in der Straßenoberfiäche folgen. Alle Funktionen wie in 1. Durch das DTS System können auf Straßen längere virtuelle Züge sicher und dynamisch entstehen, um die Vorteile des Zugverbandes voll auszuschöpfen. Fig. 1,2,8,9
Zeichnungen - 3 Seiten
Fig.1 Kurzes Zweiwegefahrzeug mit Straßenreifen und 4 DTS Rädern an jeder Ecke. Fig.2 Doppelgelenkiges Strassenfahrzeug mit DTS Räder vor und hinter jedem Reifensatz Fig.3 Schienenräderdrehgestell mit 4 DTS Rädern
Fig.4 Straßen- oder Schienenrad ohne Spurkranz mit Breite min. 20cm um sicher über offene Weichen bei Stellen (1) in Fig.5 fahren zu können.
Fig.5 „Normale Weiche" - Position (2) zeigt zusätzliche Radlenker wenn erwünscht.
Fig.6 Schematische Zeichnung von DTS-Rädern auf normalen Schienen,
Fig.7 Schematische Zeichnung von DTS-Schienen mit Darstellung der jeweiligen Richtungsrilie außen und Spurrille innen.
Fig.8 Schematisch Zeichnung von DTS-Straßenschienen mit DTS-Rädern.
Fig.9 Straßenfahrzeug für Einsatz mit DTS-Schienen auf eine normalen Straße
Fig.10 Zweiwegefahrzeug für Einsatz auf normalen Schienen

Claims

Patentansprüche (6)
1. Dynamisches virtueller Zug Modul, dadurch gekennzeichnet, dass ein Onboard Computer Modul die Kommunikation mit einem kompatiblen Onboard Computer Modul im jeweils vorrausfahrendem und hinterherfahrendem Fahrzeug dynamisch aufnimmt, aufrechterhält und einen dynamischen virtuellen Zug bildet.
2. Dynamisches virtueller Zug Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Onboard Computer Modul mit allen in diesem virtuellen Zuge fahrenden Fahrzeugen kommuniziert.
3. Dynamisches virtueller Zug Modul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Onboard Computer Modul des ersten Fahrzeuges im virtuellen bzw. gekoppelten Zuge die Steuerung des gesamten Zuges übernimmt.
4. Dynamisches virtueller Zug Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Onboard Computer Modul eines der im virtuellen Zuge fahrendem Fahrzeug die Kontrolle des eigenen Fahrzeug jederzeit übernimmt um das eigene Fahrzeug aus dem virtuellen Zug abzubiegen zu lassen.
5. Dynamisches virtueller Zug Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Onboard Computer Modul die Kommunikation mit einem kompatiblen zellenbasiertem Informationssystem dynamisch aufnimmt, aufrechterhält und dem zellenbasierten Informationssystem seine aktuelle Position dauerhaft meldet.
6. Dynamisches virtueller Zug Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Onboard Computer Modul die Kommunikation mit einem kompatiblen zellenbasiertem Informationssystem dynamisch aufnimmt, aufrechterhält und von dem zellenbasierten Informationssystem die aktuelle Position aller in der näheren Umgebung befindlichen Fahrzeuge, die auf designierten Schienen unterwegs sind, übermittelt bekommt.
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