WO2021180529A1 - Anordnung zur erhöhung des kraftschlussbeiwerts bei einem schienenfahrzeug - Google Patents
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- WO2021180529A1 WO2021180529A1 PCT/EP2021/055277 EP2021055277W WO2021180529A1 WO 2021180529 A1 WO2021180529 A1 WO 2021180529A1 EP 2021055277 W EP2021055277 W EP 2021055277W WO 2021180529 A1 WO2021180529 A1 WO 2021180529A1
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- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
- B61C15/08—Preventing wheel slippage
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 auxiliary media sand and air are required in large quantities in order to increase braking and tractive forces.
- Both the amount of sand carried by the rail vehicle and the compressed air resources (i.e. container volume and compressed air delivery capacities) of the rail vehicle are limited, however.
- 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 and a rail on which the rail vehicle travels.
- the rail vehicle has a track conditioning device and a compressed air generating device.
- the track conditioning device and the compressed air generating device are coupled to one another in such a way that compressed air formed by the compressed air generating device is transmitted to the track conditioning device will.
- the track conditioning device has a compressed air outlet via which the transmitted compressed air is directed specifically at a rail head of the rail on which the rail vehicle is traveling. As a result, moisture adhering to the rail head is at least reduced in one area before a wheel running surface of the wheel touches the rail in this area.
- 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 rail head in order to increase the coefficient of adhesion in the contact area of the wheel running surface with the rail.
- the compressed air also removes dirt from the rail head.
- the compressed air before being discharged via the compressed air outlet, the compressed air is passed through a heating device as a volume flow of compressed air, by means of which it is heated for more effective drying of the rail head.
- the heating device introduces thermal energy into the volume flow of compressed air.
- the heating device is preferably arranged between a compressed air generating device of the rail vehicle and the compressed air outlet of the track conditioning device.
- the heating device is arranged and designed in such a way that it encloses the volume 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 designed and arranged in such a way that the compressed air volume flows around it.
- 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 used in a transformer cooling circuit of the rail vehicle 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 energy required for heating the compressed air is provided by electrical components or by existing heat sources on the rail vehicle.
- the present invention increases the effectiveness of the drying of the rail head.
- the present invention realizes an effective use of sand and compressed air. This makes it possible to reduce the size of the sanding storage container or the frequency with which the sanding storage container is filled.
- the present invention makes it possible to limit a plant size for the promotion and storage of compressed air to a necessary level.
- the present invention increases the drying or cleaning effect of the rail in the higher speed area of the rail vehicle.
- the present invention maintains a drying or cleaning effect for a longer period of time.
- the present invention improves the ability to plan sand storage in the rail vehicle at the rail vehicle operator.
- the present invention is explained in more detail below using a drawing, by way of example. It shows:
- FIG. 1 shows a basic illustration of an embodiment of the present invention.
- a rail vehicle SFZ contains a track conditioning device GKE and a compressed air generating device DLE, which are integrated components of the rail vehicle SFZ.
- the track conditioning device GKE of the rail vehicle SFZ has a compressed air outlet DLA which is arranged in such a way that compressed air DL is directed specifically at a rail head SK of a rail SCH on which the rail vehicle SFZ is traveling.
- the compressed air DL formed by the compressed air generating device DLE is passed through a heating device HE as a compressed air volume flow DVS before being discharged via the compressed air outlet DLA.
- the heating device HE is designed to heat the compressed air volume flow DVS in order to dry the rail head SK.
- the heating device HE is arranged between the compressed air generation device DLE and the compressed air outlet DLA of the track conditioning device GKE.
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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. Das Schienenfahrzeug weist eine Gleiskonditioniereinrichtung und eine Drucklufterzeugungseinrichtung auf. Die Gleiskonditioniereinrichtung und die Drucklufterzeugungseinrichtung sind derart miteinander gekoppelt, dass von der Drucklufterzeugungseinrichtung gebildete Druckluft an die Gleiskonditioniereinrichtung übertragen wird. Die Gleiskonditioniereinrichtung weist einen Druckluftauslass auf, über den die übertragene Druckluft gezielt auf einen Schienenkopf der vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene gerichtet ist. Dadurch wird am Schienenkopf anhaftende Feuchtigkeit in einem Bereich zumindest reduziert, bevor eine Radlauffläche des Rads in diesem Bereich die Schiene berührt. Die Druckluft ist vor einem Ausbringen über den Druckluftauslass durch eine Heizeinrichtung geführt. Die Heizeinrichtung ist zur Erwärmung der Druckluft ausgebildet, so dass die über den Druckluftauslass ausgebrachte, erwärmte Druckluft den Schienenkopf zusätzlich trocknet, um den Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene zu erhöhen.
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.
Bei niedrigen Umgebungstemperaturen und bei höheren Geschwin digkeiten des Schienenfahrzeugs werden insbesondere die Hilfsmedien Sand und Luft in größeren Mengen benötigt, um Brems- und Zugkräfte zu erhöhen.
Sowohl vom Schienenfahrzeug mitgeführte Sandmengen als auch Druckluftressourcen (d.h. Behältervolumen und Druckluftförde- rungskapazitäten) des Schienenfahrzeuges sind jedoch be grenzt.
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 beinhaltet ein Schienenfahrzeug und eine vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene. Das Schienenfahrzeug weist eine Gleiskonditioniereinrichtung und eine Drucklufter zeugungseinrichtung auf. Die Gleiskonditioniereinrichtung und die Drucklufterzeugungseinrichtung sind derart miteinander gekoppelt, dass von der Drucklufterzeugungseinrichtung gebil dete Druckluft an die Gleiskonditioniereinrichtung übertragen
wird. Die Gleiskonditioniereinrichtung weist einen Druckluft auslass auf, über den die übertragene Druckluft gezielt auf einen Schienenkopf der vom Schienenfahrzeug befahrenen Schie ne gerichtet ist. Dadurch wird am Schienenkopf anhaftende Feuchtigkeit in einem Bereich zumindest reduziert, bevor eine Radlauffläche des Rads in diesem Bereich die Schiene berührt. Die Druckluft ist vor einem Ausbringen über den Druckluftaus lass durch eine Heizeinrichtung geführt. Die Heizeinrichtung ist zur Erwärmung der Druckluft ausgebildet, so dass die über den Druckluftauslass ausgebrachte, erwärmte Druckluft den Schienenkopf zusätzlich trocknet, um den Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene zu erhö hen.
Damit wird erreicht, dass der Schienenkopf von Feuchtigkeit befreit und getrocknet wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung werden durch die Druckluft auch Verschmutzungen vom Schienenkopf entfernt.
Erfindungsgemäß ist die Druckluft vor einem Ausbringen über den Druckluftauslass als Druckluftvolumenstrom durch eine Heizeinrichtung geführt, durch die sie zur effektiveren Trocknung des Schienenkopfs erwärmt wird.
Durch die Heizeinrichtung wird Wärmeenergie in den Druckluft volumenstrom eingebracht.
Die Heizeinrichtung ist bevorzugt zwischen einer Drucklufter zeugungseinrichtung des Schienenfahrzeugs und dem Druckluft- Auslass der Gleiskonditioniereinrichtung angeordnet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass sie den Druckluftvo lumenstrom 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 ausgebildet und angeordnet, dass sie vom Druckluftvo lumenstrom 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.
Die für die Druckluft-Erwärmung benötigte Energie wird durch elektrische Komponenten oder durch vorhandene Wärmequellen auf dem Schienenfahrzeug bereitgestellt.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Effektivität der Trocknung des Schienenkopfs erhöht.
Dadurch wird ermöglicht, dass das Ausbringen anderer Hilfsme dien, insbesondere von Sand, mengenmäßig reduziert werden kann.
Dies ist gerade bei höheren Geschwindigkeiten des Schienen fahrzeugs von Vorteil, bei denen der Bedarf an Sand und Luft, wie Testberichte zeigen, stark zunimmt.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine effektive Sand- und Druckluftausnutzung realisiert. Dadurch wird ermöglicht, die Größe des Besandungsvorratsbehälters bzw. die Häufigkeit des Befüllens des Besandungsvorratsbehälters zu reduzieren.
Durch die vorliegende Erfindung wird ermöglicht, eine Anla gengröße für Förderung und Speicherung von Druckluft auf ein nötiges Maß zu beschränken.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Trocknungs- bzw. Reinigungswirkung der Schiene im höheren Geschwindigkeitsbe reich des Schienenfahrzeugs erhöht.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Trocknungs- bzw. Reinigungswirkung für einen längeren Zeitraum aufrechterhal ten.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Planbarkeit einer Sand-Bevorratung im Schienenfahrzeug beim Schienenfahrzeug- Betreiber verbessert.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft an hand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
FIG 1 in einer prinzipiellen Darstellung eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Ein Schienenfahrzeug SFZ beinhaltet eine Gleiskonditionier einrichtung GKE und eine Drucklufterzeugungseinrichtung DLE, die integrierte Bestandteile des Schienenfahrzeugs SFZ sind.
Die Gleiskonditioniereinrichtung GKE des Schienenfahrzeugs SFZ weist einen Druckluftauslass DLA auf, der derart angeord net ist, dass Druckluft DL gezielt auf einen Schienenkopf SK einer vom Schienenfahrzeug SFZ befahrenen Schiene SCH gerich tet ist.
Die von der Drucklufterzeugungseinrichtung DLE gebildete Druckluft DL ist vor einem Ausbringen über den Druckluftaus lass DLA als Druckluftvolumenstrom DVS durch eine Heizein richtung HE geführt.
Die Heizeinrichtung HE ist zur Erwärmung des Druckluftvolu menstroms DVS ausgebildet, um eine Trocknung des Schienen kopfs SK durchzuführen.
Die Heizeinrichtung HE ist zwischen der Drucklufterzeugungs einrichtung DLE und dem Druckluftauslass DLA der Gleiskondi tioniereinrichtung GKE angeordnet.
Claims
1. Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug, mit einem Schienenfahrzeug und mit ei ner vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene,
— bei der das Schienenfahrzeug eine Gleiskonditionierein richtung und eine Drucklufterzeugungseinrichtung auf weist,
— bei der die Gleiskonditioniereinrichtung und die Druck- lufterzeugungseinrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass von der Drucklufterzeugungseinrichtung gebil dete Druckluft an die Gleiskonditioniereinrichtung über tragen wird,
— bei der die Gleiskonditioniereinrichtung einen Druck luftauslass aufweist, über den die übertragene Druckluft gezielt auf einen Schienenkopf der vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene gerichtet ist, so dass am Schienen kopf anhaftende Feuchtigkeit in einem Bereich zumindest reduziert wird, bevor eine Radlauffläche des Rads in diesem Bereich die Schiene berührt,
— bei der die Druckluft vor einem Ausbringen über den Druckluftauslass durch eine Heizeinrichtung geführt ist,
— bei der die Heizeinrichtung zur Erwärmung der Druckluft ausgebildet ist, so dass die über den Druckluftauslass ausgebrachte, erwärmte Druckluft den Schienenkopf zu sätzlich trocknet, um den Kraftschlussbeiwert im Berühr bereich der Radlauffläche mit der Schiene zu erhöhen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Druckluftauslass derart angeordnet ist, dass durch die Druckluft Ver schmutzungen am Schienenkopf reduziert oder entfernt wer den.
3. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Drucklufterzeu gungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass durch die erzeugte Druckluft Verschmutzungen am Schienenkopf redu ziert oder entfernt werden.
4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Heizeinrichtung zwischen der Drucklufterzeugungseinrichtung und dem Druckluftauslass der Gleiskonditioniereinrichtung ange ordnet ist, so dass die Druckluft als Druckluftström zur Heizeinrichtung gelangt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie den Druckluftström umschließt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Heizeinrichtung als heizbares Rohr bzw. als heizbares Kupferrohr ausge bildet ist, durch das der Druckluftvolumenstrom zur Er wärmung geleitet wird.
7. Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Heizein richtung vom Druckluftvolumenstrom umströmt wird.
8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Heizeinrichtung als Glühdraht ausgebildet ist, der im Druckluftvolumen strom angeordnet ist, um diesen zu erwärmen.
9. Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Heizeinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist, der Wärme eines Fluids auf den Druckluftvolumenstrom überträgt.
10. Anordnung nach Anspruch 9, bei der das zur Wärmezuführung verwendete Fluid ein Transformator-Öl ist, das in einem
Transformator-Kühlkreislauf des Schienenfahrzeugs dazu verwendet ist, um Wärme vom Transformator abzuführen.
11. Anordnung nach Anspruch 9, bei der das zur Wärmezuführung verwendete Fluid ein Motorkühlwasser ist, das in einem
Motor-Kühlkreislauf des Schienenfahrzeugs dazu verwendet ist, um Wärme vom Motor abzuführen.
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