WO2017042141A1 - Verfahren und einrichtung zur ansteuerung von energiequellen für die haupt- und hilfsluftversorgung, insbesondere eines schienenfahrzeuges - Google Patents

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Martin Linner
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Definitions

  • Main and auxiliary air supply in particular a rail vehicle
  • the invention relates to a method and a device for controlling various electrical energy sources for the main and auxiliary air supply of a vehicle, in particular a rail vehicle, with at least one driven via a respective associated electric motor compressor for acting on at least one main air tank and at least one auxiliary air tank with compressed air, said an external primary energy source, the main air supply and at least one contrast weaker internal secondary energy source at least partially performs the auxiliary air supply and switching means are provided for switching on and off of the two different energy sources depending on the operating status of the vehicle.
  • compressed air is used as operating energy to supply pneumatic units, such as a vehicle brake system, which is generated by a compressor driven by an electric motor from the ambient air.
  • pneumatic units such as a vehicle brake system, which is generated by a compressor driven by an electric motor from the ambient air.
  • a main air supply of the pneumatic units which have a
  • Main air tank are fed, in the vehicles of interest here, a so-called auxiliary air is required to generate the required pneumatic energy for upgrading the vehicle as part of an auxiliary air supply.
  • Upgrading the vehicle is understood to mean a process that puts the vehicle from standstill into operational readiness. In operational readiness, the vehicle is connected to its primary energy source, such as an overhead electrical line or a busbar.
  • the upgrade is carried out in the case of an electrical overhead line in particular by movement of a pantograph from the retracted position to the extended position by means of a pneumatic Actuator, preferably a pneumatic cylinder.
  • the pantograph in the extended state produces the electrical power supply for the vehicle via the electrical overhead line;
  • an electric main switch is also operated thereafter.
  • a separate auxiliary air compressor is usually operated on board the vehicle, which is supplied by the vehicle battery with electrical energy and a relatively low according to the well-known prior art
  • Auxiliary air supply via the compressor whose driving electric motor is operated via a frequency converter with the electrical energy supplied by the vehicle battery.
  • the driving energy thus generated is sufficient to operate the compressor at low speed and the compressed air to the auxiliary air supply is diverted from a secondary line of the compressed air supply line to the main air tank.
  • Air dryer unit so that dried auxiliary air is available.
  • the invention includes the procedural teaching that the auxiliary air supply by disconnecting the electric motor from the secondary energy source - preferably the vehicle battery - is then separated when the pressure in the auxiliary air tank has reached a minimum pressure of preferably 8 bar, for upgrading the
  • Vehicle by means of auxiliary air is sufficient, and / or if the primary energy source - preferably a catenary connection - has been connected after an auxiliary air-powered upgrade of the vehicle and the associated electrical
  • Main switch of the vehicle is actuated, so that the operational readiness of the
  • Auxiliary air supply to the main air supply then takes place when it is ensured that sufficient auxiliary air for upgrading the vehicle and changing the
  • the vehicle is supplied in the disarmed state via the secondary power source with voltage to initially in the context of a
  • Auxiliary air supply to fill the auxiliary air tank is then connected to the primary power source and is now in the upgraded state. This can for example, by creating a pantograph, closing a
  • the secondary power source is turned off when the voltage has dropped so much that other compared to the electric motor of the compressor prioritized electrical consumers are no longer supplied with sufficient energy.
  • prioritized electrical loads are, for example, the lighting in
  • the connection of the primary energy source is preferably carried out with a time delay to the previous shutdown of the secondary energy source to the auxiliary air supply. Only when the secondary energy source via a suitable switching means, such as a contactor, safely separated from the primary circuit, the primary energy source is connected in the connection. A short dead time in the context of this switching avoids a short circuit of the energy sources.
  • the output frequency of a frequency converter for operating the electric motor embodied as a rotary motor be adjusted such that the electric motor is driven in accordance with a characteristic as a function of the backpressure and / or the
  • Batterieeinqanqspannunq is operated.
  • the electric motor for example, is operated at a low back pressure at a higher speed than at a higher back pressure. This ensures a uniform loading of the electric motor with maximized capacity of the connected compressor, without causing an overload.
  • This speed control of the electric motor is preferably carried out in accordance with a U / f characteristic curve field.
  • the output frequency of the frequency converter can be in the V / f characteristic field or outside this
  • Characteristic field are regulated.
  • the frequency converter can be controlled according to its output frequency accordingly.
  • a switching means a primary contactor for connecting the primary energy source and a secondary contactor for
  • Inclusion of the secondary source comprises, it is proposed that between the secondary power source and the secondary contactor is provided a boost converter for generating the voltage indicated by the secondary power source.
  • a boost converter for generating the voltage indicated by the secondary power source.
  • Three-phase motor trained electric motor is arranged a frequency converter, which - as already described above - controls the speed of the electric motor via an adjustable output frequency.
  • a voltage monitoring unit be provided for operation with the secondary energy source in order to adapt the voltage of the frequency converter and / or the boost converter to the operating voltage of the secondary energy source. This prevents the secondary energy source from being overloaded during the auxiliary air supply.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device for main
  • Figure 2 is a schematic representation of the electrical switching means for
  • a compressor 1 for generating compressed air for the filling of a rail vehicle in the context of a main and auxiliary air supply of a rail vehicle, which is not shown in more detail, by means of an Obeheit connection, a compressor 1 for generating compressed air for the filling of a rail vehicle, which is not shown in more detail, by means of an Obeheit connection, a compressor 1 for generating compressed air for the filling of a rail vehicle, which is not shown in more detail, by means of an Obeheit connection, a compressor 1 for generating compressed air for the filling of a rail vehicle, which is not shown in more detail, by means of an Obeheit connection, a compressor 1 for generating compressed air for the filling of a rail vehicle, which is not shown in more detail, by means of an Obeheit connection, a compressor 1 for generating compressed air for the filling of a rail vehicle, which is not shown in more detail, by means of an Obeheit connection, a compressor 1 for generating compressed air for the filling of a rail vehicle, which is
  • Main air tank 2 and a hereby associated Haupt Kunststoffbepur Arthur 3 is provided.
  • the compressor 1 is driven by an electric motor 4.
  • the electrical energy for driving the electric motor 4 is obtained via a pantograph 5 via Obeheitungsan gleich during normal operation of the rail vehicle.
  • the electrical energy tapped off via the pantograph 5 is made available as the primary energy source I via switching means 6 described in more detail below in detail, inter alia, to the electric motor 4 of the compressor 1 (dashed line).
  • a vehicle battery 7 is provided as a secondary energy source II.
  • auxiliary air generated by the compressor 1 battery-powered via a switching valve 8 which is here as an electropneumatic 3/2-way valve
  • auxiliary air tank 9 stores the auxiliary air for driving the pneumatic actuator of the pantograph 5.
  • Rail vehicle leads the switching valve 8, the compressed air generated by the compressor 1 to the main air supply in the main air tank 2 of the vehicle.
  • the filling of the main air tank 2 is preferably carried out during normal operation of the
  • Auxiliary air tank 9 is provided.
  • the switching means 6 is this
  • the switching valve 8 in a first switching position of the 3/2-way valve, the charge pressure generated by the compressor 1 in the context of the auxiliary air supply to the auxiliary air tank 9 - especially in the phase of upgrading the vehicle - fed and in a second switching position generated by the compressor 1 Supply pressure supplied to the main air tank 2 in the context of the main air supply.
  • FIG. 2 illustrates the further components of the switching means 6.
  • the primary energy source I is via a primary contactor 13 and a downstream
  • Frequency converter 14 connected to the adaptation to the designed as a three-phase motor electric motor 4.
  • a secondary contactor 15 switches off the auxiliary air supply by disconnecting the electric motor 4 from the secondary energy source II, if the auxiliary pressure determined via the sensor 12 has reached a minimum pressure value in the auxiliary air reservoir 9, not shown here, which is used to upgrade the auxiliary air reservoir 9
  • Energy source II are disconnected and it is switched to the primary energy source I.
  • a voltage drop detector 18 is connected to the vehicle battery 7.
  • Voltage drop detector 18 activates the shutdown of the secondary energy source II by the secondary contactor 15 when a detected voltage drop of the vehicle battery 7 drops below a threshold value.
  • Power source II and the secondary contactor 15 is a boost converter 16 for increasing the voltage specified by the secondary energy source II
  • the aforementioned switching and switching conditions are monitored by an electronic control unit 19, which upon the occurrence of at least one of the aforementioned conditions, the secondary contactor 15 and the primary contactor 13th
  • the primary contactor 13 is delayed by the delay element 20 to the previous shutdown of the secondary energy source II via the
  • Secondary contactor 15 is activated. From the electronic control unit 19, the output frequency of the frequency converter 14 is set to operate the electric motor 4 such that this in accordance with a stored characteristic in a lower back pressure of the main or secondary air is operated at a higher speed than at a higher back pressure.
  • an auxiliary air-operated pneumatic actuator would take over a contacting of the busbar and / or an actuation of a main electrical switch to the operating voltage supply of the vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung von verschiedenen Energiequellen für die Haupt- und Hilfsluftversorgung eines Fahrzeuges, wofür mit mindestens einem über einen je zugeordneten Elektromotor (4) angetriebenen Kompressor (1) Druckluft zur Beaufschlagung eines Hauptluftbehälters (2) sowie eines Hilfsluftbehälters (9) erzeugt wird, wobei die Hauptluftversorgung über eine externe primäre Energiequelle (I) und die Hilfsluftversorgung zumindest teilweise über eine demgegenüber schwächere interne sekundäre Energiequelle (II) durchgeführt wird, wobei zwischen den beiden verschiedenen Energiequellen (I, II) je nach Betriebsstatus des Fahrzeuges umgeschalten wird, wobei die Hilfsluftversorgung durch Abkoppeln des Elektromotors (4) von der sekundären Energiequelle (II) abgeschaltet wird, wenn der Druck im Hilfsluftbehälter (9) einen Mindestdruckwert erreicht hat, der zum Aufrüsten des Fahrzeuges mittels Hilfsluft ausreicht, und/oder wenn die primäre Energiequelle (I) nach einem hilfsluftbetriebenen Aufrüsten des Fahrzeuges angeschlossen worden ist.

Description

BESCHREIBUNG Titel der Erfindung Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung von Energiequellen für die
Haupt- und Hilfsluftversorgung, insbesondere eines Schienenfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ansteuerung von verschiedenen elektrischen Energiequellen für die Haupt- und Hilfsluftversorgung eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, mit mindestens einem über einen je zugeordneten Elektromotor angetriebenen Kompressor zur Beaufschlagung mindestens eines Hauptluftbehälters sowie mindestens eines Hilfsluftbehälters mit Druckluft, wobei eine externe primäre Energiequelle die Hauptluftversorgung und mindestens eine demgegenüber schwächere interne sekundäre Energiequelle zumindest teilweise die Hilfsluftversorgung durchführt und Umschaltmittel zum An- und Abschalten der beiden verschiedenen Energiequellen je nach Betriebsstatus des Fahrzeuges vorgesehen sind.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den
Schienenfahrzeugbau, insbesondere auf elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge. Hierbei wird zur Versorgung von pneumatischen Aggregaten, wie beispielsweise einer Fahrzeugbremsanlage, Druckluft als Betriebsenergie verwendet, welche von einem per Elektromotor angetriebenen Kompressor aus der Umgebungsluft erzeugt wird. Neben einer Hauptluftversorgung der pneumatischen Aggregate, die über einen
Hauptluftbehälter gespeist werden, wird bei den hier interessierenden Fahrzeugen auch eine sogenannte Hilfsluft benötigt, um im Rahmen einer Hilfsluftversorgung die erforderliche pneumatische Energie zum Aufrüsten des Fahrzeuges zu erzeugen. Unter Aufrüsten des Fahrzeuges wird ein Vorgang verstanden, der das Fahrzeug aus dem stillgelegten Zustand in Betriebsbereitschaft versetzt. In Betriebsbereitschaft ist das Fahrzeug mit seiner primären Energiequelle, also beispielsweise einer elektrischen Oberleitung oder einer Stromschiene verbunden. Das Aufrüsten erfolgt im Falle einer elektrischen Oberleitung insbesondere durch Bewegung eines Pantographen aus der eingefahrenen Stellung in die ausgefahrene Stellung mittels eines pneumatischen Stellantriebs, vorzugsweise eines Pneumatikzylinders. Der Pantograph stellt im ausgefahrenen Zustand die elektrische Energieversorgung für das Fahrzeug über die elektrischen Oberleitung her; im Rahmen des Aufrüstens wird hiernach auch ein elektrischer Hauptschalter betätigt.
Zum Aufrüsten wird gemäß des allgemein bekannten Standes der Technik gewöhnlich ein separater Hilfsluftkompressor an Bord des Fahrzeuges betrieben, der durch die Fahrzeugbatterie mit elektrischer Energie versorgt wird und eine relativ geringe
Förderleistung im Gegensatz zum Hauptkompressor für die Hauptluftversorgung besitzt. Hierfür ist es erforderlich, einen solchen Hilfsluftkompressor inklusive der notwendigen Verrohrung und Ansteuerung an Bord des Fahrzeuges vorzusehen.
Aus der DE 10 2013 109 475 A1 geht eine andere technische Lösung hervor, bei welcher ein solcher separater Hilfsluftkompressor entbehrlich ist, da dessen Funktion von dem Hauptkompressor des Fahrzeuges mit übernommen wird. Zur
Hilfsluftversorgung über den Kompressor wird dessen antreibender Elektromotor über einen Frequenzumrichter mit der von der Fahrzeugbatterie bereitgestellten elektrischen Energie betrieben. Die so erzeugte Antriebsenergie reicht aus, um den Kompressor mit geringer Drehzahl zu betreiben und die Druckluft zur Hilfsluftversorgung wird von einer Nebenleitung der Druckluftspeiseleitung zum Hauptluftbehälter hin abgezweigt. Diese Hilfsluftabzweigung erfolgt hinter der dem Kompressor nachgeschalteten
Lufttrocknereinheit, damit getrocknete Hilfsluft zur Verfügung steht. Weitere
Einzelheiten zur koordinierten Ansteuerung der verschiedenen elektrischen
Energiequellen für die Haupt- und Hilfsluftversorgung des Fahrzeuges sind nicht offenbart.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Ansteuerung von verschiedenen elektrischen Energiequellen für die Haupt- und
Hilfsluftversorgung eines Fahrzeuges zu schaffen, mit welchem/welcher ein an den Betriebsstatus des Fahrzeuges angepasstes Umschalten zwischen den Energiequellen ohne Beeinträchtigung der Haupt- und Hilfsluftversorgung des Fahrzeuges erzielt wird. Die Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Hinsichtlich einer hierzu korrespondierenden Einrichtung wird auf Anspruch 5 verwiesen. Die jeweils
rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die verfahrenstechnische Lehre ein, dass die Hilfsluftversorgung durch Abkoppeln des Elektromotors von der sekundären Energiequelle - vorzugsweise der Fahrzeugbatterie - dann abgetrennt wird, wenn der Druck im Hilfsluftbehälter einen Mindestdruckwert von vorzugsweise 8 bar erreicht hat, der zum Aufrüsten des
Fahrzeuges mittels Hilfsluft ausreicht, und/oder wenn die primäre Energiequelle - vorzugsweise ein Oberleitungsanschluss - nach einem hilfsluftbetriebenen Aufrüsten des Fahrzeuges angeschlossen worden ist und der zugeordnete elektrischen
Hauptschalter des Fahrzeuges betätigt ist, so dass die Betriebsbereitschaft des
Fahrzeuges mit der primäreren Energiequelle sichergestellt ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass mit einfachen steuerungstechnischen Mitteln sichergestellt ist, dass ein Umschalten von der
Hilfsluftversorgung auf die Hauptluftversorgung dann erfolgt, wenn sichergestellt ist, dass ausreichend Hilfsluft zum Aufrüsten des Fahrzeuges und Wechsel des
Betriebsstatus in Betriebsbereitschaft erzeugt worden ist. Ist die primäre Energiequelle nach dem Aufrüsten angeschlossen, so kann der Betriebsstatus des Fahrzeuges auf alle Fälle in Beriebsbereitschaft wechseln. Ein möglichst vorgezogenes Abkoppeln der sekundären Energiequelle reduziert den Verbrauch elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie. Mit der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich der Elektromotor des Kompressors je nach Verfügbarkeit aus einer Energiequelle im abgerüsteten Zustand und aus einer anderen Energiequelle im aufgerüsteten Zustand versorgen.
Mit anderen Worten wird vorzugsweise das Fahrzeug im abgerüsteten Zustand über die sekundäre Energiequelle mit Spannung versorgt, um zunächst im Rahmen einer
Hilfsluftversorgung den Hilfsluftbehälter zu befüllen. Mit der pneumatischen Energie des Hilfsluftbehälters wird das Fahrzeug anschließend an die primäre Energiequelle angeschlossen und befindet sich nun im aufgerüsteten Zustand. Dies kann beispielsweise durch das Anlegen eines Pantographen, das Schließen eines
elektrischen Hautpschalters und/oder durch die elektrische Verbindung mit einer Stromschiene erfolgen. Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die sekundäre Energiequelle abgeschaltet wird, wenn deren Spannung derart stark abgefallen ist, dass andere gegenüber dem Elektromotor des Kompressors priorisierte elektrische Verbraucher nicht mehr mit ausreichend Energie versorgbar sind. Solche priorisierten elektrische Verbraucher sind beispielsweise die Beleuchtung in
Maschinenräumen oder Führerräumen, die Schlussleuchten oder der Gleitschutz. Über die Spannungsabfalldetektion kann in einfacher Weise festgestellt werden, ob die sekundäre Energiequelle genügend elektrische Energie für die Hilfsluftversorgung liefern kann. Hierbei werden gleichzeitig sicherheitstechnische Anforderungen an das Fahrzeug berücksichtigt. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Aufschaltung der primären Energiequelle vorzugsweise zeitversetzt zur vorangegangenen Abschaltung der sekundären Energiequelle zur Hilfsluftversorgung durchgeführt wird. Erst wenn die sekundäre Energiequelle über ein geeignetes Umschaltmittel, beispielsweise ein Schaltschütz, sicher vom Primärstromkreis getrennt ist, wird im Anschluss die primäre Energiequelle aufgeschaltet. Eine kurze Totzeit im Rahmen dieser Umschaltung vermeidet einen Kurzschluss der Energiequellen.
Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Ausgangsfrequenz eines Frequenzumrichters zum Betrieb des als Drehmotor ausgebildeten Elektromotors derart eingestellt wird, dass der Elektromotor nach Maßgabe einer Kennlinie in Abhängigkeit vom Gegendruck und/oder der
Batterieeinqanqspannunq betrieben wird. Der Elektromotor kann beispielsweise bei einem geringen Gegendruck mit einer höheren Drehzahl betrieben wird als bei einem höheren Gegendruck. Dies stellt eine gleichmäßige Belastung des Elektromotors bei maximierter Förderleistung des angeschlossenen Kompressors sicher, ohne dass es zu einer Überlastung kommt. Diese Drehzahlsteuerung des Elektromotors erfolgt vorzugsweise nach Maßgabe eines U/f-Kennlinienfeldes. Die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters kann im U/f-Kennlinienfeld oder auch außerhalb dieses
Kennlinienfeldes geregelt werden. Mit einem Drehzahlsensor am Elektromotor des Kompressors und/oder einem Drucksensor am Hilfsluftbehälter kann der Frequenzumrichter hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz entsprechend geregelt werden.
Hinsichtlich einer gerätetechnischen Einrichtung zur Umsetzung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, welches als Umschaltmittel ein Primärschaltschütz zum Aufschalten der primären Energiequelle sowie ein Sekundärschaltschütz zum
Aufschalten der Sekundärquelle umfasst, wird vorgeschlagen, dass zwischen der sekundären Energiequelle und dem Sekundärschaltschütz ein Hochsetzsteller zur Erzeugung der von der sekundären Energiequelle angegebenen Spannung vorgesehen ist. Mit dem Hochsetzsteller kann somit die relativ geringe Versorgungsspannung einer Fahrzeugbatterie beispielsweise bis auf auf das Niveau der Betriebsspannung des Elektromotors angehoben werden, um diesen im Rahmen der Hilfsluftversorgung beim Aufrüsten des Fahrzeuges zu betreiben. Ferner wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Sekundärschaltstütz und dem als
Drehstrommotor ausgebildeten Elektromotor ein Frequenzumrichter angeordnet ist, der - wie bereits vorstehend beschrieben - die Drehzahl des Elektromotors über eine einstellbare Ausgangsfrequenz steuert. Gemäß einer die erfindungsgemäße Einrichtung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass eine Spannungsüberwachungseinheit für den Betrieb mit der sekundären Energiequelle vorgesehen ist, um die Spannung des Frequenzumrichters und/oder des Hochsetzstellers an die Betriebsspannung der sekundären Energiequelle anzupassen. Hierdurch wird verhindert, dass die sekundäre Energiequelle während der Hilfsluftversorgung eventuell überlastet wird.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Haupt- und
Hilfsluftversorgung eines Schienenfahrzeuges unter Nutzung einer primären Energiequelle sowie einer sekundären Energiequelle für die Hilfsluftversorgung, und
Figur 2 eine schematische Darstellung der elektrischen Umschaltmittel zum
und Abschalten der beiden verschiedenen Energiequellen je nach
Betriebsstatus des Fahrzeuges.
Gemäß Figur 1 ist im Rahmen einer Haupt- und Hilfsluftversorgung eines - nicht weiter dargestellten - per Obeheitungsanschluss elektrisch betriebenen Schienenfahrzeuges ein Kompressor 1 zur Erzeugung von Druckluft für die Befüllung eines
Hauptluftbehälters 2 sowie einer hiermit verbundenen Hauptluftbehäterleitung 3 vorgesehen. Der Kompressor 1 wird durch einen Elektromotor 4 angetrieben. Die elektrische Energie für den Antrieb des Elektromotors 4 wird während des normalen Betriebs des Schienenfahrzeuges über eine Pantographen 5 per Obeheitungsanschluss bezogen. Die über den Pantographen 5 abgegriffene elektrische Energie wird als primäre Energiequelle I über nachfolgend im Einzelnen detaillierter beschriebene Umschaltmittel 6 unter anderem dem Elektromotor 4 des Kompressors 1 zur Verfügung gestellt (Strichlinie). Parallel zur primären Energiequelle II ist eine Fahrzeugbatterie 7 als sekundäre Energiequelle II vorgesehen.
Zum Aufrüsten des Fahrzeugs wird ein dem Pantographen 5 zugeordneter
pneumatischer Stellantrieb mit der vom Kompressor 1 unter Nutzung der sekundären Energiequelle II erzeugten Hilfsluft ausgefahren, da in diesem Betriebsstatus des Fahrzeuges noch keine elektrische Energie von der Oberleitung her zur Verfügung steht, also die primäre Energiequelle I noch nicht angeschlossen ist. Die von der sekundären Energiequelle II aufbringbare elektrische Energie genügt in dieser Phase des Aufrüstens des Fahrzeuges, um den Kompressor 1 mit geringer Förderleistung zu betreiben, die zum Ausfahren des Pantographen 5 über dessen pneumatischen
Stellantrieb ausreicht.
Zu diesem Zweck wird die vom Kompressor 1 batteriebetrieben erzeugte Hilfsluft über ein Schaltventil 8, welches hier als ein elektropneumatisches 3/2-Wegeventil
ausgebildet ist, nach Maßgabe der Umschaltmittel 6 einem Hilfsluftbehälter 9 zugeführt. Der Hilfsluftbehälter 9 bevorratet die Hilfsluft zum Antrieb des pneumatischen Stellantriebs des Pantographen 5. Außenhalb der Phase des Aufrüstens des
Schienenfahrzeuges führt das Schaltventil 8 die vom Kompressor 1 erzeugte Druckluft zur Hauptluftversorgung im Hauptluftbehälter 2 des Fahrzeuges zu. Die Befüllung des Hauptluftbehälters 2 erfolgt vorzugsweise während des normalen Betriebs des
Fahrzeuges über die primäre Energiequelle I.
Befindet sich zum Zeitpunkt eines Aufrüstens des Fahrzeuges noch genügend Druckluft im Hauptluftbehälter 2, so kann die Befüllung des entleerten Hilfsluftbehälters 9 auch hieraus erfolgen. Zu diesem Zweck ist ein zum Schaltventil 8 parallel geschaltetes Rückschlagventil 10 mit Durchlassrichtung vom Hauptluftbehälter 2 zum
Hilfsluftbehälter 9 vorgesehen.
Eine elektronische Steuerung der Umschaltmittel 6 gibt dem elektropneumatischen Schaltventil 8 das elektrische Schaltsignal vor (Punktlinie) um die Haupt- oder
Hilfsluftversorgung durchzuführen. Den Umschaltmitteln 6 wird hierzu
signaleingangsseitig ein Drucksignal eines ersten Drucksensors 1 1 am
Hauptluftbehälter 2 sowie eines zweiten Drucksensors 12 am Hilfsluftbehälter 9 zugeführt (Punktlinien). Hieraus ermittelt die elektronische Steuerung der
Umschaltmittel 6 nach Maßgabe der vorstehend erläuterten Logik das Schaltsignal für das elektropneumatische Schaltventil 8.
Hinsichtlich des Schaltventils 8 wird in einer ersten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils der vom Kompressor 1 generierte Speisedruck im Rahmen der Hilfsluftversorgung dem Hilfsluftbehälter 9 - insbesondere in der Phase des Aufrüstens des Fahrzeuges - zugeführt und in einer zweiten Schaltstellung wird der vom Kompressor 1 generierte Speisedruck im Rahmen der Hauptluftversorgung dem Hauptluftbehälter 2 zugeführt.
In Figur 2 werden die weiteren Bestandteile der Umschaltmittel 6 illustriert. Die primäre Energiequelle I ist über ein Primärschaltschütz 13 und einem nachgeschalteten
Frequenzumrichter 14 zur Anpassung an den als Drehstrommotor ausgebildeten Elektromotor 4 angeschlossen. Ein Sekundärschaltschütz 15 schaltet durch Abkoppeln des Elektromotors 4 von der sekundären Energiequelle II die Hilfsluftversorgung ab, wenn der über den Sensor 12 ermittelte Hilfsdruck im - hier nicht dargestellten - Hilfsluftbehälter 9 einen Mindestdruckwert erreicht hat, der zum Aufrüsten des
Fahrzeuges mittels Hilfsluft ausreicht. Unter diesen Umständen ist davon auszugehen, dass das Aufrüsten des Fahrzeugs durch Ausfahren des Pantographen 5 über dessen pneumatischen Stellantrieb durchgeführt werden kann. Alternativ hierzu schaltet das Sekundärschaltschütz 15 die sekundäre Energiequelle II ebenfalls ab, wenn die primäre Energiequelle I angeschlossen worden ist. Hierfür ist ein Spannungssensor 17 zur Überwachnung des Anschlussstatus des Pantographen 5 vorgesehen. Da unter diesen Umständen die primäre Energiequelle I betriebsbereit ist, kann die sekundäre
Energiequelle II abgekoppelt werden und es wird auf die primäre Energiequelle I umgeschaltet. Außerdem wird die sekundäre Energiequelle II von der
Hilfsluftversorgung abgekoppelt wenn deren Spannung derart stark abgefallen ist, dass andere gegenüber dem Elektromotor 4 des Kompressors 1 priorisierte elektrische Verbraucher nicht mehr mit ausreichend Energie versorgbar sind. Zu diesem Zweck ist an die Fahrzeugbatterie 7 ein Spannungsabfalldetektor 18 angeschlossen. Der
Spannungsabfalldetektor 18 aktiviert die Abschaltung der sekundären Energiequelle II durch das Sekundärschaltschütz 15, wenn ein festgestellter Spannungsabfall der Fahrzeugbatterie 7 unterhalb eines Grenzwerts sinkt. Zwischen der sekundären
Energiequelle II und dem Sekundärschaltschütz 15 ist ein Hochsetzsteller 16 zur Erhöhung der von der sekundären Energiequelle II vorgegebenen Spannung
vorgesehen.
Die vorgenannten Schalt- und Umschaltbedingungen werden von einer elektronischen Steuereinheit 19 überwacht, welche bei Eintritt von zumindest einer der vorgenannten Bedingungen das Sekundärschaltschütz 15 und das Primärschaltschütz 13
entsprechend ansteuert.
Beim Umschalten von der sekundären Energiequelle II auf die primäre Energiequelle I wird das Primärschaltschütz 13 durch das Verzögerungsglied 20 zeitversetzt zur vorangegangenen Abschaltung der sekundären Energiequelle II über das
Sekundärschaltschütz 15 angesteuert. Von der elektronischen Steuereinheit 19 wird die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters 14 zum Betrieb des Elektromotors 4 derart eingestellt, dass dieser nach Maßgabe einer hinterlegten Kennlinie bei einem geringeren Gegendruck der Haupt- oder Nebenluft mit einer höheren Drehzahl betrieben wird als bei einem höheren Gegendruck.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte
Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es
beispielswiese auch möglich, als primäre Energiequelle I statt dem Oberleitungsabgriff über den Pantographen 5 auch einen Stromschienenabgriff oder dergleichen
durchzuführen. In diesem Falle würde ein hilfsluftbetriebener pneumatischer Stellantrieb eine Kontaktierung der Stromschiene übernehmen und/oder eine Betätigung eines elektrischen Hauptschalters zur Betriebsspannungsversorgung des Fahrzeuges. Ferner ist es auch denkbar, eine Umschaltung von der sekundären Energiequelle II nach dem Aufrüsten des Fahrzeuges auf die primäre Energiequelle I oder nur ein Abschalten der sekundären Energiequelle II aus Sicherheitsgründen in Abhängigkeit von anderen als den vorgenannten Ereignissen durchzuführen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Kompressor
2 Hauptluftbehälter
3 Hauptluftleitung
4 Elektromotor
5 Pantograph
6 Umschaltmittel
7 Fahrzeugbatterie
8 Schaltventil
9 Hilfsluftbehälter
10 Rückschlagventil
1 1 Drucksensor
12 Drucksensor
13 Primärschaltschütz
14 Frequenzumrichter
15 Sekundärschaltschütz
16 Hochsetzsteller
17 Spannungssensor
18 Spannungsabfalldetektor
19 Steuereinheit
20 Zeitglied

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Ansteuerung von verschiedenen Energiequellen für die
Haupt- und Hilfsluftversorgung eines Fahrzeuges, wofür mit mindestens einem über einen je zugeordneten Elektromotor (4) angetriebenen Kompressor (1 ) Druckluft zur Beaufschlagung mindestens eines Hauptluftbehälters (2) sowie mindestens eines Hilfsluftbehalters (9) erzeugt wird, wobei die Hauptluftversorgung über mindestens eine externe primäre Energiequelle (I) und die Hilfsluftversorgung zumindest teilweise über eine demgegenüber schwächere interne sekundäre Energiequelle (II) durchgeführt wird, wobei zwischen den beiden verschiedenen Energiequellen (I, II) je nach Betriebsstatus des Fahrzeuges umgeschalten wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsluftversorgung durch Abkoppeln des
Elektromotors (4) von der sekundären Energiequelle (II) abgetrennt wird, wenn der Druck im Hilfsluftbehälter (9) einen Mindestdruckwert erreicht hat, der zum Aufrüsten des Fahrzeuges mittels Hilfsluft ausreicht, und/oder wenn die primäre Energiequelle (I) nach einem hilfsluftbetriebenen Aufrüsten des Fahrzeuges angeschlossen worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Energiequelle (II) von der
Hilfsluftversorgung abgekoppelt wird, wenn deren Spannung derart stark abgefallen ist, dass andere gegenüber dem Elektromotor (4) des Kompressors (1 ) priorisierte elektrische Verbraucher nicht mehr mit ausreichend Energie versorgbar sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschaltung der primären Energiequelle (I) zeitversetzt zur vorangegangenen Abschaltung der sekundären Energiequelle (II) zur Hilfsluftversorgung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsfrequenz eines Frequenzumrichters (14) zum Betrieb des als Drehstrommotor ausgebildeten Elektromotors (4) derart eingestellt wird, dass der Elektromotor (4) nach Maßgabe einer Kennlinie in Abhängigkeit vom Gegendruck und/oder der Batterieeinqanqspannunq betrieben wird.
5. Einrichtung zur Ansteuerung von verschiedenen Energiequellen für die
Haupt- und Hilfsluftversorgung eines Fahrzeuges, mit mindestens einem über einen je zugeordneten Elektromotor (4) angetriebenen Kompressor (1 ) zur Beaufschlagung eines Hauptluftbehälters (2) sowie eines Hilfsluftbehälters (9) mit Druckluft, wobei eine externe primäre Energiequelle (I) die Hauptluftversorgung und eine demgegenüber schwächere interne sekundäre Energiequelle (II) zumindest teilweise die
Hilfsluftversorgung durchführt, wobei Umschaltmittel (6) zum An- und Abschalten der beiden verschiedenen Energiequellen (I, II) je nach Betriebsstatus des Fahrzeuges vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundärschaltschütz (15) als Bestandteil der Umschaltmittel (6) die Hilfsluftversorgung durch Abkoppeln des Elektromotors (4) von der sekundären Energiequelle (II) abschaltet, wenn der Druck im Hilfsluftbehälter (9) einen Mindestdruckwert erreicht hat, der zum Aufrüsten des Fahrzeuges mittels Hilfsluft ausreicht, und/oder wenn die primäre Energiequelle (I) nach einem hilfsluftbetriebenen Aufrüsten des Fahrzeuges angeschlossen worden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der sekundären Energiequelle (II) und dem Sekundärschaltschütz (15) ein Hochsetzsteller (16) zur Erhöhung der von der sekundären Energiequelle (II) abgegebenen Spannung vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sekundärschaltschütz (15) und dem als Drehstrommotor ausgebildeten Elektromotor (4) ein Frequenzumrichter (14) angeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (19) für den Betrieb mit der sekundären Energiequelle (II) vorgesehen ist, um die Spannung des
Frequenzumrichters (14) und/oder des Hochsetzstellers (16) an die Betriebsspannung der sekundären Energiequelle (II) anzupassen.
9. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Hilfsluftbehälter (9) zugeordneter Drucksensor (12) und/oder ein dem Elektromotor (4) zugeordneter Drehzahlsensor zur
Istwerterfassung für eine Regelung der Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (14) vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Energiequelle (I) über ein
Primärschaltschütz (13) und dem Frequenzumrichter (14) an den als Drehstrommotor ausgebildeten Elektromotor (4) angeschlossen ist.
1 1 . Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass als primäre Energiequelle (I) ein Oberleitungsabgriff mittels eines Pantographen (5) oder ein Stromschienenabgriff vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass als sekundäre Energiequelle (II) eine Fahrzeugbatterie vorgesehen ist.
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