WO2021180524A1 - Anordnung zur erhöhung des kraftschlussbeiwerts bei einem schienenfahrzeug - Google Patents

Anordnung zur erhöhung des kraftschlussbeiwerts bei einem schienenfahrzeug Download PDF

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WO2021180524A1
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Alexander Fege
Heiko Meyer
Kilian ROSSIG
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Siemens Mobility GmbH
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for increasing the coefficient of adhesion between a wheel of a rail vehicle and a rail on which the rail vehicle is traveling.
  • the coefficient of adhesion is understood to be a ratio between a transferable circumferential force and a normal force.
  • circumferential force is a transferable drive force which acts on the circumference of a rail vehicle wheel and drives or brakes it in the longitudinal direction of the rail vehicle.
  • the normal force is the force that presses on the rail on which the rail vehicle is traveling via the wheel of the rail vehicle. It is generated by the weight of the rail vehicle.
  • the coefficient of adhesion is decisive for a tractive force or braking force of the rail vehicle.
  • a measuring unit to determine a transverse offset of a rail on which a rail vehicle is traveling relative to an effective area of a track conditioning unit.
  • the track conditioning unit is used to supply auxiliary media (sand, water, Air) on the rails used, so that a coefficient of adhesion between the rail and a wheel of the rail vehicle is increased.
  • auxiliary media sand, water, Air
  • the object of the present invention is to provide an arrangement with which a further improvement in the tractive force or the braking force of a rail vehicle is achieved.
  • the invention relates to an arrangement for increasing the coefficient of adhesion in a rail vehicle.
  • the arrangement includes a rail vehicle wheel, a cleaning device and a rail on which the rail vehicle travels.
  • the wheel of the rail vehicle is coupled to the cleaning device so that the cleaning device acts on the wheel when required.
  • the cleaning device is arranged and designed in such a way that moisture adhering to a wheel running surface is at least reduced before the wheel running surface touches the rail. It is thereby achieved that a coefficient of adhesion in the contact area of the wheel running surface with the rail is increased.
  • the cleaning device is arranged and designed in such a way that the moisture adhering to the wheel running surface is removed by drying. In an advantageous development, the cleaning device is arranged and designed in such a way that dirt adhering to the wheel running surface is reduced or removed.
  • the cleaning device has at least one compressed air outlet through which compressed air is directed onto the wheel or onto the wheel running surface.
  • the outlet is arranged at the level of the wheel axle.
  • the cleaning device is designed as a mechanical cleaning system that acts on the wheel running surface.
  • the mechanical cleaning system has a cleaning block or a cleaning brush.
  • the cleaning block or the cleaning brush is movably mounted so that it can be pressed onto the wheel running surface via a coupling system if required.
  • the resulting friction heats the wheel, which causes additional drying of the wheel.
  • the coupling system is designed as a pneumatic system.
  • the cleaning device is coupled to a track conditioning unit.
  • the track conditioning unit applies an auxiliary medium, preferably sand or air, to the rail in order to additionally increase the coefficient of adhesion.
  • the compressed air is passed through a heating device before being discharged via the compressed air outlet.
  • the heating device is designed to heat the compressed air, so that the heated compressed air discharged via the compressed air outlet additionally dries the wheel running surface or the wheel.
  • the heating device is arranged between a compressed air generating device and the compressed air outlet, so that the compressed air reaches the heating device as a compressed air stream.
  • the heating device is arranged and designed in such a way that it encloses the flow of compressed air.
  • the heating device is designed as a heatable pipe or as a heatable copper pipe through which the compressed air volume flow is passed for heating.
  • the heating device is arranged and designed in such a way that the compressed air volume flow flows around the heating device.
  • the heating device is designed as a glow wire which is arranged in the compressed air volume flow in order to heat it.
  • the heating device is designed as a heat exchanger which transfers the heat of a fluid to the compressed air volume flow.
  • the fluid used to supply heat is a transformer oil, which is in a transformer mator cooling circuit of the rail vehicle is used to dissipate heat from the transformer.
  • the fluid used for supplying heat is engine cooling water that is used in an engine cooling circuit of the rail vehicle to remove heat from the engine.
  • the present invention also causes an increase in tractive force or braking force that occurs immediately if the running circle of the wheel changes when the wheel rolls on the rail.
  • the present invention causes an increase in tractive force or braking force that starts immediately when the running circle of the wheel as a whole is not dry or dry enough.
  • the present invention causes an increase in tractive force or braking force that starts immediately when there are lubricating fluid residues of a wheel flange lubrication system on the wheel.
  • the present invention achieves both an increase in tensile force and an improved braking effect in the rail vehicle.
  • An advantageous arrangement of compressed air outlets allows compressed air used for drying or cleaning the wheel to be saved, while at the same time maintaining or increasing the cleaning and drying effects on the wheel.
  • the special contour of the wheel with its conical running surface and the flange are used to effectively remove water and dirt from the wheel.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention and FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention based on a chassis FW of a rail vehicle.
  • the chassis FW includes a frame 1 to which a wheel set with a wheel 3 is attached.
  • the wheel 3 is in contact with a rail 2 in a partial area, the contact circumference BU.
  • Two compressed air outlets 4 are directed at the wheel 3, via which compressed air DL reaches a wheel running surface RLF.
  • the two compressed air outlets 4 are arranged opposite one another in relation to the wheel diameter or at the level of the wheel axle, so that they act on the wheel running surface RLF from two sides.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention based on a chassis FW of a rail vehicle.
  • the chassis FW includes a frame 1 to which a wheel set with a wheel 3 is attached.
  • the wheel 3 is in contact with a rail 2 in a partial area, the contact circumference BU.
  • a mechanical cleaning system 5 is pressed onto a wheel running surface RLF, for example via a pneumatic system 6, in order to dry it from moisture or to clean it.
  • the mechanical cleaning system 5 contains a cleaning block or a cleaning brush which act on the wheel 3 for cleaning or drying. The resulting friction heats the wheel 3, which causes additional drying of the wheel 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad eines Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene. Die Anordnung beinhaltet ein Schienenfahrzeug-Rad, eine Reinigungseinrichtung und eine vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene. Das Rad des Schienenfahrzeugs ist mit der Reinigungseinrichtung gekoppelt, so dass die Reinigungseinrichtung bei Bedarf auf das Rad wirkt. Die Reinigungseinrichtung ist derart angeordnet und ausgebildet, dass an einer Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit zumindest reduziert wird, bevor die Radlauffläche die Schiene berührt, so dass ein Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene erhöht wird.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraft- schlussbeiwerts zwischen einem Rad eines Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene.
Unter dem Kraftschlussbeiwert wird ein Verhältnis zwischen einer übertragbaren Umfangskraft und einer Normalkraft ver standen.
Beim Schienenfahrzeug wird als Umfangskraft eine übertragbare Antriebskraft bezeichnet, die am Umfang eines Schienenfahr- zeug-Rads angreift und dieses in Längsrichtung des Schienen fahrzeugs antreibt oder abbremst.
Als Normalkraft wird beim Schienenfahrzeug die Kraft bezeich net, die über das Rad des Schienenfahrzeugs auf die vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene drückt. Sie wird durch das Gewicht des Schienenfahrzeugs erzeugt.
Der Kraftschlussbeiwert ist maßgeblich für eine Zugkraft bzw. Bremskraft des Schienenfahrzeugs.
Es ist bekannt, zur Verbesserung der Zugkraft bzw. der Brems kraft eines Schienenfahrzeugs Maßnahmen an den Schienen zu ergreifen, die auch als Gleiskonditionierung bezeichnet wer den.
Aus Dokument WO 2019219223 Al ist bekannt, mit Hilfe einer Messeinheit einen Querversatz einer von einem Schienenfahr zeug befahrenen Schiene relativ zu einem Wirkbereich einer Gleiskonditioniereinheit zu ermitteln. Die Gleiskonditionier einheit wird dazu verwendet, um Hilfsmedien (Sand, Wasser, Luft) auf die befahrenen Schienen aufzubringen, so dass ein Kraftschluss-Beiwert zwischen der Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs erhöht wird. Durch diese Maßnahmen wird als positiver Effekt der Schlupf zwischen Rad und Schiene bzw. Gleis verringert und übertragbare Brems- und Zugkräfte werden erhöht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung an zugeben, mit der eine weitere Verbesserung der Zugkraft bzw. der Bremskraft eines Schienenfahrzeugs erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprü chen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraft- schlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug. Die Anordnung be inhaltet ein Schienenfahrzeug-Rad, eine Reinigungseinrichtung und eine vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene. Das Rad des Schienenfahrzeugs ist mit der Reinigungseinrichtung gekop pelt, so dass die Reinigungseinrichtung bei Bedarf auf das Rad wirkt. Die Reinigungseinrichtung ist derart angeordnet und ausgebildet, dass an einer Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit zumindest reduziert wird, bevor die Radlaufflä che die Schiene berührt. Dadurch wird erreicht, dass ein Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene erhöht wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungsein richtung derart angeordnet und ausgebildet, dass die an der Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit durch Trocknung ent fernt wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungsein richtung derart angeordnet und ausgebildet, dass an der Rad lauffläche anhaftender Schmutz reduziert oder entfernt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Reinigungsein richtung zumindest einen Druckluft-Auslass auf, durch den Druckluft auf das Rad oder auf die Radlauffläche gerichtet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Auslass in Höhe der Radachse angeordnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungsein richtung als mechanisches Reinigungssystem ausgebildet, das auf die Radlauffläche wirkt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mechanische Reinigungssystem einen Putzklotz oder eine Putzbürste auf.
Der Putzklotz oder die Putzbürste ist beweglich gelagert, um bei Bedarf über ein Koppelsystem auf die Radlauffläche ge drückt zu werden.
Über eine dabei entstehende Reibung wird eine Erwärmung des Rads erzielt, die eine zusätzliche Trocknung des Rads be wirkt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Koppelsystem als pneumatisches System ausgebildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungsein richtung mit einer Gleiskonditioniereinheit gekoppelt. Die Gleiskonditioniereinheit bringt ein Hilfsmedium, bevorzugt Sand oder Luft, auf die Schiene auf, um den Kraftschluss- Beiwert zusätzlich zu erhöhen. In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Druckluft vor ei nem Ausbringen über den Druckluft-Auslass durch eine Heizein richtung geführt. Die Heizeinrichtung ist zur Erwärmung der Druckluft ausgebildet, so dass die über den Druckluft-Auslass ausgebrachte, erwärmte Druckluft die Radlauffläche bzw. das Rad zusätzlich trocknet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung zwischen einer Drucklufterzeugungseinrichtung und dem Druck luft-Auslass angeordnet, so dass die Druckluft als Druckluft strom zur Heizeinrichtung gelangt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass sie den Druckluft strom umschließt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung als heizbares Rohr bzw. als heizbares Kupferrohr ausgebildet, durch das der Druckluftvolumenstrom zur Erwärmung geleitet wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass die Heizeinrichtung vom Druckluftvolumenstrom umströmt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung als Glühdraht ausgebildet, der im Druckluftvolumenstrom ange ordnet ist, um diesen zu erwärmen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet, der Wärme eines Fluids auf den Druckluftvolumenstrom überträgt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das zur Wärmezuführung verwendete Fluid ein Transformator-Öl, das in einem Transfor- mator-Kühlkreislauf des Schienenfahrzeugs dazu verwendet ist, um Wärme vom Transformator abzuführen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das zur Wärmezuführung verwendete Fluid ein Motorkühlwasser, das in einem Motor- Kühlkreislauf des Schienenfahrzeugs dazu verwendet ist, um Wärme vom Motor abzuführen.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Trocknung bzw. Rei nigung des Rads des Schienenfahrzeugs erreicht.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass es auch bei einer gereinigten bzw. getrockneten Schiene zu Verzöge rungen beim Einsetzen der Zugkraft- bzw. Bremskraft kommen kann. Diese Verzögerung wird über das Rad des Schienenfahr zeugs bedingt, so dass hier die Erfindung ansetzt.
Die vorliegende Erfindung bewirkt auch dann eine unmittelbar einsetzende Zugkraft- bzw. Bremskrafterhöhung, wenn sich der Laufkreis des Rads beim Abrollen des Rads auf der Schiene än dert.
Die vorliegende Erfindung bewirkt eine unmittelbar einsetzen de Zugkraft- bzw. Bremskrafterhöhung, wenn der Laufkreis des Rads in seiner Gesamtheit gesehen nicht trocken bzw. trocken genug ist.
Die vorliegende Erfindung bewirkt eine unmittelbar einsetzen de Zugkraft- bzw. Bremskrafterhöhung, wenn sich auf dem Rad Schmierfluid-Reste einer Spurkranzschmieranlage befinden.
Durch die vorliegende Erfindung wird sowohl eine Zugkrafter höhung als auch eine verbesserte Bremswirkung beim Schienen fahrzeug erreicht. Durch eine vorteilhafte Anordnung von Druckluft-Auslässen kann zur Trocknung bzw. Reinigung des Rads verwendete Druck luft gespart werden, bei gleichzeitiger Beibehaltung bzw. Verstärkung der Reinigungs- bzw. Trocknungseffekte am Rad.
Durch eine vorteilhafte Anordnung der Druckluft-Auslässe wird die spezielle Kontur des Rads mit kegeliger Lauffläche und dem Spurkranz dazu genutzt, um Wasser und Schmutz effektiv vom Rad zu entfernen.
Durch die gekoppelte Verwendung der Reinigungseinrichtung mit der Gleiskonditioniereinheit wird eine schnell einsetzende Verbesserung der Zugkraft- bzw. Bremskraft erreicht.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft an hand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
FIG 1 eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und FIG 2 eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
FIG 1 zeigt eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung anhand eines Fahrwerks FW eines Schienenfahrzeugs.
Das Fahrwerk FW beinhaltet einen Rahmen 1, an dem ein Radsatz mit einem Rad 3 befestigt ist.
Das Rad 3 steht in einem Teilbereich, dem Berührumfang BU, mit einer Schiene 2 in Berührung.
Auf das Rad 3 sind zwei Druckluft-Auslässe 4 gerichtet, über die Druckluft DL auf eine Radlauffläche RLF gelangt.
Diese Bestandteile verwirklichen die Reinigungseinrichtung. Die beiden Druckluft-Auslässe 4 sind in Bezug zum Raddurch messer bzw. auf Höhe der Radachse einander gegenüberliegend angeordnet, so dass sie von zwei Seiten auf die Radlauffläche RLF wirken.
Durch die beiden Druckluft-Auslässe 4 wird Feuchtigkeit bzw. Schmutz vom Rad 3 entfernt bzw. wird das Rad 3 über die Rad lauffläche RLF und damit auch der Berührumfang BU getrocknet, um eine Verbesserung der Zugkraft bzw. der Bremskraft zu rea lisieren.
FIG 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung anhand eines Fahrwerks FW eines Schienenfahrzeugs.
Das Fahrwerk FW beinhaltet einen Rahmen 1, an dem ein Radsatz mit einem Rad 3 befestigt ist.
Das Rad 3 steht in einem Teilbereich, dem Berührumfang BU, mit einer Schiene 2 in Berührung.
Ein mechanisches Reinigungssystem 5 wird, beispielsweise über ein pneumatisches System 6, bei Bedarf auf eine Radlauffläche RLF gepresst, um diese von Feuchtigkeit zu trocknen bzw. um diese zu reinigen.
Diese Bestandteile verwirklichen die Reinigungseinrichtung.
Das mechanische Reinigungssystem 5 enthält einen Putzklotz oder eine Putzbürste, die auf das Rad 3 zur Reinigung bzw. Trocknung einwirken. Über eine dabei entstehende Reibung wird eine Erwärmung des Rads 3 erzielt, die eine zusätzliche Trocknung des Rads 3 be wirkt.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug,
— mit einem Schienenfahrzeug-Rad, mit einer Reinigungsein richtung und mit einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene,
— bei der das Rad des Schienenfahrzeugs mit der Reini gungseinrichtung gekoppelt ist, so dass die Reinigungs einrichtung bei Bedarf auf das Rad wirkt,
— bei der die Reinigungseinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass an einer Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit zumindest reduziert wird, bevor die Rad lauffläche die Schiene berührt.
— so dass ein Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene erhöht wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Reinigungseinrich tung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die an der Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit durch Trocknung entfernt wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Reinigungs einrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass an der Radlauffläche anhaftender Schmutz reduziert oder ent fernt wird.
4. Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprü che, bei der die Reinigungseinrichtung zumindest einen Druckluft-Auslass aufweist, durch den Druckluft auf das Rad oder auf die Radlauffläche gerichtet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der der Druckluft-Auslass in Höhe der Radachse angeordnet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Reinigungseinrichtung als mechanisches Reinigungssystem ausgebildet ist, das auf die Radlauffläche wirkt.
7. Anordnung nach Anspruch 6,
— bei der das mechanische Reinigungssystem einen Putzklotz oder eine Putzbürste aufweist,
— bei der der Putzklotz oder die Putzbürste beweglich ge lagert ist, um bei Bedarf über ein Koppelsystem auf die Radlauffläche gedrückt zu werden.
8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der der Putzklotz oder die Putzbürste in Höhe der Radachse angeordnet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, bei der das Koppelsystem als pneumatisches System ausgebildet ist.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
— bei der die Reinigungseinrichtung mit einer Gleiskondi tioniereinheit gekoppelt ist,
— bei der die Gleiskonditioniereinheit ein Hilfsmedium, bevorzugt Sand oder Luft, auf die Schiene aufbringt, um den Kraftschluss-Beiwert zusätzlich zu erhöhen.
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