WO2017220182A1 - Schienenfahrzeug und verfahren zum betrieb eines schienenfahrzeuges - Google Patents

Schienenfahrzeug und verfahren zum betrieb eines schienenfahrzeuges Download PDF

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Christoph Kaiser
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    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D15/00—Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with a on
  • Rail chassis supported vehicle frame and a driven by a motor, hydraulic drive system comprising a hydrodynamic drive associated with a first rail chassis, and a hydrostatic drive associated with a second rail chassis, which is associated with a driving pump connected to a traction motor.
  • the invention also relates to a method for operating this rail vehicle.
  • Rail vehicles and track-laying machines with hydrodynamic and / or hydrostatic drive are already well known.
  • the power required to operate such vehicles is the product of traction and speed.
  • the tractive force is in turn dependent on the mass of the rail vehicle, the number of axles (total or driven) and the coefficient of friction between rail and wheel.
  • WO 2015/128770 A1 describes a method for operating a
  • the invention is based on the object, a rail vehicle and a
  • this object is achieved in that the engine is designed for a higher power output - as required for the operation of the hydrodynamic drive - is formed, and that the motor and the hydrodynamic drive a pump distributor gear is interposed, via which the drive pump of the hydrostatic Drive is switchable.
  • Hydrostatic drive and drive multiple axes is a
  • Pump distribution at least one additional hydraulic pump for operating at least one additional hydraulic drive for a working unit is assigned.
  • Crane, lifting platform, plow or even a snowthrower with an optimally designed for the operation of the respective unit designed hydraulic drive.
  • the drive consisting of pump and motor can be dimensioned according to the special requirements, so that an economical and performance-adjusted operation is guaranteed.
  • the object of the invention is also solved by the application of a method in a rail vehicle according to the invention, by - Dependence of a friction value ⁇ between rail and wheel - the hydrostatic drive is switched on or switched off.
  • Rail vehicle while always maintaining the required adhesion between rail and wheel. In the higher speed range, an increased engine power or a drive on several axes is no longer required, so the rail vehicle can be energy-saving again driven solely by the hydrodynamic drive.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a rail vehicle
  • Fig. 2 is a drive diagram of the rail vehicle
  • Fig. 3 is a speed / tension diagram. Description of the embodiments
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 1 designed as a track construction machine. This consists essentially of a supported on a first and a second rail chassis 2, 3 vehicle frame 4.
  • the rail vehicle 1 has a preferably of a
  • hydraulic drive system 6 on.
  • This comprises a hydrodynamic drive 7 assigned to the first rail chassis 2 and a hydrostatic drive 8 assigned to the second rail chassis 3.
  • the latter is associated, as can be seen in FIG. 2, with a traction motor 10 connected to a traction motor 9.
  • the motor 5 is designed for a higher power output - as required for the operation of the hydrodynamic drive 7 - formed.
  • the motor 5 and the hydrodynamic drive 7 is a pump distributor 11 interposed. About this, the drive pump 10 of the hydrostatic drive 8 can be activated.
  • the pump distributor 1 is at least one further hydraulic pump
  • each working unit 14 is assigned its own hydraulic pump 12, or that a hydraulic pump 12 alternately drives one of the working units 14 ,
  • the operation takes place as a function of a coefficient of friction ⁇ between a rail 18 and a wheel 19, wherein the hydrostatic drive 8 is switched on or switched off.
  • the rail vehicle 1 is mainly with the
  • hydrodynamic drive 7 moves. With the help of a measuring device 20, the decreasing coefficient of friction ⁇ is detected. This is followed by a manual or automatic switching on of the hydrostatic drive 8
  • the critical velocity v « is about 50 km / h. Up to this value is a combined drive (hydrodynamic and hydrostatic) under

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (1) mit einem auf Schienenfahrwerken (2, 3) abgestützten Fahrzeugrahmen (4) und einem von einem Motor (5) angetriebenen, hydraulischen Antriebssystem (6). Dieses umfasst einen einem ersten Schienenfahrwerk (2) zugeordneten hydrodynamischen Antrieb (7), sowie einen einem zweiten Schienenfahrwerk (3) zugeordneten hydrostatischen Antrieb (8). Diesem ist eine mit einem Fahrmotor (9) verbundene Fahrpumpe (10) zugeordnet. Der Motor (5) ist für eine höhere Leistungsabgabe - als für den Betrieb des hydrodynamischen Antriebes (7) erforderlich ist - ausgebildet. Dem Motor (5) und dem hydrodynamischen Antrieb (7) ist ein Pumpenverteilgetriebe (11) zwischengeschalten, über welches die Fahrpumpe (10) des hydrostatischen Antriebes (8) zuschaltbar ist. Dies erfolgt in Abhängigkeit eines Reibwertes μ zwischen Schiene (18) und Rad (19).

Description

Beschreibung
Schienenfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeuges
Gebiet der Technik
[01] Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem auf
Schienenfahrwerken abgestützten Fahrzeugrahmen und einem von einem Motor angetriebenen, hydraulischen Antriebssystem, das einen einem ersten Schienenfahrwerk zugeordneten hydrodynamischen Antrieb, sowie einen einem zweiten Schienenfahrwerk zugeordneten hydrostatischen Antrieb, dem eine mit einem Fahrmotor verbundene Fahrpumpe zugeordnet ist, umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb dieses Schienenfahrzeuges.
Stand der Technik
[02] Schienenfahrzeuge und Gleisbaumaschinen mit hydrodynamischem und / oder hydrostatischem Antrieb sind bereits hinlänglich bekannt. Die zum Betrieb derartiger Fahrzeuge notwendige Leistung ist das Produkt aus Zugkraft und Geschwindigkeit. Die Zugkraft ist wiederum von der Masse des Schienenfahrzeuges, der Anzahl der Achsen (gesamt bzw. angetrieben) sowie vom Reibwert zwischen Schiene und Rad abhängig.
[03] So beschreibt WO 2015/128770 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines
Schienenfahrzeuges und ein Schienenfahrzeug bei denen - wahlweise oder gemeinsam - sowohl ein hydrodynamisches als auch ein hydrostatisches, vom selben Motor angetriebenes Getriebe zum Einsatz kommen. Die
Anwendung der Getriebe erfolgt in Abhängigkeit von der
Fahrgeschwindigkeit und der Reibung Schiene / Rad.
[04] Aus DE 24 09 333 A1 ist eine Rangierlokomotive bekannt, die wahlweise über ein hydrodynamisches oder ein hydrostatisches Getriebe betrieben werden kann. Zusammenfassung der Erfindung
[05] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug und ein
Verfahren zu dessen Betrieb zu schaffen, mit denen eine optimale
Leistungsverteilung der Antriebe unter wechselnden Reibwerten zwischen Rad / Schiene erzielt werden kann.
[06] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Motor für eine höhere Leistungsabgabe - als für den Betrieb des hydrodynamischen Antriebes erforderlich ist - ausgebildet ist, und dass dem Motor und dem hydrodynamischen Antrieb ein Pumpenverteilgetriebe zwischengeschalten ist, über welches die Fahrpumpe des hydrostatischen Antriebes zuschaltbar ist.
[07] Diese Ausbildung gewährleistet eine sehr gute Übertragung der
Antriebsleistung auf die Schiene. Dabei wird besonders unter oft
wechselnden äußeren, weiter- und jahreszeitabhängigen Bedingungen und daraus resultierenden Änderungen des Reibwertes eine konstante
Leistungsübertragung erzielt. Regen, Schnee und Eis aber auch
Verschmutzung durch Schlamm oder Herbstlaub verändern den Reibwert denkbar ungünstig. Durch das erfindungsgemäße Zuschalten des
hydrostatischen Antriebes und Antrieb mehrerer Achsen wird ein
Durchdrehen aber auch ein Gleiten der Räder zuverlässig vermieden.
[08] Eine sinnvolle Weiterbildung ist dadurch verwirklicht, dass dem
Pumpenverteilgetriebe mindestens eine weitere Hydraulikpumpe zum Betrieb mindestens eines weiteren Hydraulikantriebes für ein Arbeitsaggregat zugeordnet ist.
[09] Mit einer derartigen Ausbildung können verschiedene Arbeitsaggregate, wie
Kran, Hebebühne, Pflug oder auch eine Schneefräse mit einem optimal für den Betrieb für das jeweilige Aggregat ausgelegten, hydraulischen Antrieb angetrieben werden. Der aus Pumpe und Motor bestehende Antrieb kann den speziellen Erfordernissen gemäß dimensioniert werden, sodass ein wirtschaftlicher und leistungsangepasster Betrieb gewährleistet ist.
[10] Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Anwendung eines Verfahrens bei einem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug gelöst, indem - in Abhängigkeit eines Reibungswertes μ zwischen Schiene und Rad - der hydrostatische Antrieb zugeschaltet bzw. weggeschaltet wird.
[11] Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens wird durch folgende
Schritte erzielt: a) Feststellen eines sinkenden Reibwertes μ bei Betrieb mit hydrodynamischem Antrieb, b) Einschalten des hydrostatischen Antriebes durch Einkuppeln der Fahrpumpe und des zweiten Fahrmotors, c) Erhöhen der Leistung des Motors, d) Betrieb des Schienenfahrzeuges mit
hydrodynamischem und hydrostatischem Antrieb, e) bei Überschreiten einer kritischen Geschwindigkeit Reduzierung der Leistung des Motors, f)
Ausschalten des hydrostatischen Antriebes durch Auskuppeln der
Fahrpumpe und des Fahrmotors und g) Betrieb des Schienenfahrzeuges mit hydrodynamischem Antrieb.
[12] Derartige Verfahrensschritte ermöglichen einen zuverlässigen und sicheren
Betrieb des Schienenfahrzeuges, welcher nahezu unabhängig von den bereits genannten, erschwerten Bedingungen durchgeführt werden kann. Ein gleichzeitiges Erhöhen der Motorleistung und Aufteilung dieser Leistung auf den hydrodynamischen und den hydrostatischen Antrieb ermöglicht einen vom ungünstigen Reibwert weitgehend unbeeinflussten Betrieb des
Schienenfahrzeuges, wobei stets die erforderliche Adhäsion zwischen Schiene und Rad aufrechterhalten wird. Im höheren Geschwindigkeitsbereich ist eine erhöhte Motorleistung bzw. ein Antrieb auf mehrere Achsen nicht mehr erforderlich, deswegen kann das Schienenfahrzeug energiesparend wieder ausschließlich durch den hydrodynamischen Antrieb angetrieben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[13] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeuges,
Fig. 2 ein Antriebsschema des Schienenfahrzeuges und
Fig. 3 ein Geschwindigkeit / Zugkraftdiagramm. Beschreibung der Ausführungsformen
[14] In Fig. 1 ist ein als Gleisbaumaschine ausgebildetes Schienenfahrzeug 1 dargestellt. Dieses besteht im Wesentlichen aus einem auf einem ersten und einem zweiten Schienenfahrwerk 2, 3 abgestützten Fahrzeugrahmen 4. Das Schienenfahrzeug 1 weist ein von einem vorzugsweise als
Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Motor 5 angetriebenes
hydraulisches Antriebssystem 6 auf. Dieses umfasst einen dem ersten Schienenfahrwerk 2 zugeordneten hydrodynamischen Antrieb 7 und einen dem zweiten Schienenfahrwerk 3 zugeordneten hydrostatischen Antrieb 8. Letzterem ist - wie in Fig. 2 ersichtlich - eine mit einem Fahrmotor 9 verbundene Fahrpumpe 10 zugeordnet.
[15] Der Motor 5 ist für eine höhere Leistungsabgabe - als für den Betrieb des hydrodynamischen Antriebes 7 erforderlich ist - ausgebildet. Dem Motor 5 und dem hydrodynamischen Antrieb 7 ist ein Pumpenverteilgetriebe 11 zwischengeschalten. Über dieses ist die Fahrpumpe 10 des hydrostatischen Antriebes 8 zuschaltbar.
[16] Dem Pumpenverteilgetriebe 1 ist mindestens eine weitere Hydraulikpumpe
12 zum Betrieb mindestens eines weiteren Hydraulikantriebes 13 für ein Arbeitsaggregat 14 zugeordnet. Beispiele für solche Arbeitsaggregate 14 wären Kran 15, Hebebühne 16 oder Schneefräse 17. Dabei kann die Anzahl der weiteren Hydraulikpumpen 12 insofern variieren, als dass entweder jedem Arbeitsaggregat 14 eine eigene Hydraulikpumpe 12 zugeordnet ist, oder dass eine Hydraulikpumpe 12 abwechselnd eines der Arbeitsaggregate 14 antreibt.
[17] Im Folgenden wird der Betrieb des Schienenfahrzeugs 1 kurz beschrieben.
Der Betrieb erfolgt in Abhängigkeit eines Reibwertes μ zwischen einer Schiene 18 und einem Rad 19, wobei der hydrostatische Antrieb 8 zugeschaltet oder weggeschaltet wird.
[18] Im Allgemeinen wird das Schienenfahrzeug 1 hauptsächlich mit dem
hydrodynamischen Antrieb 7 bewegt. Mit Hilfe einer Messvorrichtung 20 wird der sinkende Reibwert μ festgestellt. Daraufhin erfolgt ein manuelles oder automatisches Einschalten des hydrostatischen Antriebes 8 durch
Einkuppeln der Fahrpumpe 10 und des Fahrmotors 9. Bei Erhöhung der Leistung des Motors 5 wird das Schienenfahrzeug 1 jetzt mit
hydrodynamischen und hydrostatischen Antrieb 7, 8 betrieben. Bei
Überschreiten einer kritischen Geschwindigkeit v« wird die Leistung des Motors 5 wieder reduziert und der hydrostatische Antrieb 8 ausgeschaltet. Dies geschieht durch Auskuppeln der Fahrpumpe 10 und des Fahrmotors 9. Danach wird das Schienenfahrzeug 1 wieder nur mit dem hydrodynamischen Antrieb 7 angetrieben.
Wie aus dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm erkennbar ist, liegt die kritische Geschwindigkeit v« bei etwa 50 km/h. Bis zu diesem Wert ist ein kombinierter Antrieb (hydrodynamisch und hydrostatisch) unter
ausreichender Zugkraft Fz möglich. Bei höheren Geschwindigkeiten v genügt bereits ein Reibwert μ = 0,107 um die reduzierte Motorleistung über den hydrodynamischen Antrieb 7 einzusetzen.

Claims

Schutzansprüche
1. Schienenfahrzeug (1) mit einem auf Schienenfahrwerken (2, 3) abgestützten Fahrzeugrahmen (4) und einem von einem Motor (5) angetriebenen,
hydraulischen Antriebssystem (6), das einen einem ersten Schienenfahrwerk (2) zugeordneten hydrodynamischen Antrieb (7), sowie einen einem zweiten
Schienenfahrwerk (3) zugeordneten hydrostatischen Antrieb (8), dem eine mit einem Fahrmotor (9) verbundene Fahrpumpe (10) zugeordnet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) für eine höhere
Leistungsabgabe - als für den Betrieb des hydrodynamischen Antriebes (7) erforderlich ist - ausgebildet ist, und dass dem Motor (5) und dem
hydrodynamischen Antrieb (7) ein Pumpenverteilgetriebe (11)
zwischengeschalten ist, über welches die Fahrpumpe (10) des hydrostatischen Antriebes (8) zuschaltbar ist.
2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Pumpenverteilgetriebe (11) mindestens eine weitere Hydraulikpumpe (12) zum Betrieb mindestens eines weiteren Hydraulikantriebes (13) für ein
Arbeitsaggregat (14) zugeordnet ist.
3. Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeuges (1) mit einem
hydraulischen Antriebssystem (6) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - in Abhängigkeit eines Reibwertes μ zwischen Schiene (18) und Rad (19) - der hydrostatische Antrieb (8) zugeschaltet bzw.
weggeschaltet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte, a) Feststellen eines sinkenden Reibwertes μ bei Betrieb mit hydrodynamischem Antrieb (7),
b) Einschalten des hydrostatischen Antriebes (7) durch Einkuppeln der
Fahrpumpe (10) und des Fahrmotors (9),
c) Erhöhen der Leistung des Motors (5),
d) Betrieb des Schienenfahrzeuges (1) mit hydrodynamischem und
hydrostatischem Antrieb (7, 8),
e) bei Überschreiten einer kritischen Geschwindigkeit VK Reduzierung der Leistung des Motors (5),
f) Ausschalten des hydrostatischen Antriebes (8) durch Auskuppeln der Fahrpumpe (10) und des Fahrmotors (9) und
g) Betrieb des Schienenfahrzeuges (1) mit hydrodynamischem Antrieb (7).
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