WO2022013030A1 - Regelungsvorrichtung und regelungsverfahren zur steuerung eines oder mehrerer gleitschutzsysteme und eines oder mehrerer systeme zur abgabe von adhäsionsoptimierendem mittel bei schienenfahrzeugen - Google Patents

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adhesion
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optimizing
dispensing
skid
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Marcus Fischer
Thomas Rasel
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Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
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    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/30—Railway vehicles

Definitions

  • the present application relates to a control device and a control method with which one or more devices for dispensing adhesion-optimizing agent, for example sand, and one or more anti-skid systems on a rail vehicle can be controlled.
  • one or more devices for dispensing adhesion-optimizing agent for example sand
  • one or more anti-skid systems on a rail vehicle can be controlled.
  • anti-skid systems which set appropriate slip areas for different wheel-rail adhesion states.
  • Such anti-skid systems are primarily used to make optimum use of the frictional connection available between the wheel (or wheelset) and the rails and, in particular, to prevent wear and tear on the wheels and rails.
  • Anti-skid systems can control wheel speeds and/or brake pressures in such a way that an available traction is used as best as possible for the vehicle drive and for the brakes.
  • Adhesion-optimizing agent such as sand
  • Adhesion-optimizing agent is spread on the rails in front of or in the immediate vicinity of certain wheels or wheel sets of rail vehicles. The adhesion-optimizing agent is then run over by the wheels or wheelsets. This improves the adhesion of the wheel (or wheel set) to the rail.
  • the adhesion-optimizing agent can be a solid such as sand, but there are also liquids, gels, gaseous substances with solids (smoke), gaseous substances with liquid droplets (mist) and aerosols.
  • sand solid
  • Such systems can introduce an adhesion-optimizing agent such as sand into the wheel-rail contact if the frictional connection between wheel and rail is insufficient.
  • Adhesion-optimizing agent can be applied constantly, but it can also be speed-dependent.
  • Sanding systems are automatically activated in the prior art, particularly in the case of emergency or emergency braking.
  • the adhesion between wheel and rail can thus be increased in general.
  • Document DE 60026290 T2 for example, is known in the prior art.
  • the method monitors the braking system when the brakes are applied.
  • adhesion enhancing particles can be applied at the wheel/rail interface in an adjustable amount.
  • the vehicle also includes a wheel slip protection system that modulates pressure in a brake cylinder in response to detection of wheel slip. The method is designed to determine the pressure in the brake cylinder, this pressure being indicative of the adhesion value. Then the amount or flow rate of adhesion-enhancing particles can be controlled in accordance with the value of the pressure.
  • the level of adhesion can be displayed to the operator of the vehicle.
  • the present application relates to a control device for at least one anti-skid system and at least one device for dispensing adhesion-optimizing agent of a rail vehicle, the control device having: a first input device for receiving at least one status signal (e.g. a braking request, a braking setpoint or information about the vehicle architecture) a second input device for receiving a currently detected state variable of the at least one anti-skid system (i.e. for example a slip or slip range achieved, i.e.
  • a status signal e.g. a braking request, a braking setpoint or information about the vehicle architecture
  • a second input device for receiving a currently detected state variable of the at least one anti-skid system (i.e. for example a slip or slip range achieved, i.e.
  • a third input device for receiving a currently detected state variable of the device for dispensing adhesion-optimizing agent (Information about the operation of the device for dispensing adhesion-optimizing agent), the control device being set up to determine a target slip or target slip range depending on the at least one status signal and the currently detected state variable of the device for dispensing adhesion-optimizing agent and to output to the at least one anti-skid system via a first output device.
  • the control device is preferably also set up to determine the quantity of adhesion-optimizing agent that the device for dispensing adhesion-optimizing agent is to dispense and to output it to the device for dispensing adhesion-optimizing agent via a second dispensing device.
  • the control device thus evaluates parameters/values from the at least one anti-skid system (e.g. an actual slip) and/or the at least one device for dispensing adhesion-optimizing agents (e.g. a current amount of sand dispensed), compares them with one another and determines whether they are compatible with one another are.
  • the control device takes both input values into account and uses them to calculate output values for the at least one anti-skid system and the at least one device for dispensing adhesion-optimizing agent.
  • adhesion-optimizing agent is reduced with the wheel slip typically set by the anti-skid device, which would lead to a longer braking distance than actually possible and also to an unnecessarily high use of adhesion-optimizing agent.
  • both the anti-skid system and the device for dispensing adhesion-optimizing agent also receive information from the control device about the operating state of the respective other.
  • a value range for a target slip or target slip range, which can be output via the first output device and/or the quantity of adhesion-optimizing agent, which can be output via the second output device, is preferably in each case in the control device Output device can be issued, fixed. These value ranges can also be read from the anti-skid system or the device for dispensing adhesion-optimizing agent. In this way, values or value ranges for the target slip (range) or for the delivery quantity of adhesion-optimizing agent can be limited, for example by values or ranges specified by standards. This means that the target slip or target slip range and the quantity of adhesion-optimizing agent released never exceed these defined values - and depending on the braking requirement, the respective device or system must then compensate if the other value in each case reaches one of these limits device.
  • the state variable that can be detected by the third input device indicates whether or not adhesion-optimizing agent is released, preferably a release quantity of adhesion-optimizing agent.
  • This can be, for example, a release quantity of adhesion-optimizing agent (per time or per distance covered).
  • At least one other state variable can be detected via the second and third input device, for example the position of the corresponding anti-skid system in the vehicle and/or the efficiency of the corresponding anti-skid system via the second input device, and/or the filling level and/or the nature of the adhesion-optimizing agent, which contained in the device for dispensing adhesion-optimizing agent, and/or the position of the device for dispensing adhesion-optimizing agent on the rail vehicle via the third input device.
  • the anti-skid system can compensate accordingly, if possible.
  • the determination of the output values can include the relative position to the wheels/wheel sets, which are assigned to an anti-skid system, in which the device for dispensing adhesion-optimizing agent is located.
  • adhesion-optimizing agents e.g. sand
  • the effect of adhesion-optimizing agents can decrease if several wheel sets have already rolled over the adhesion-optimizing agent - this must then be taken into account accordingly. It can also be taken into account when a particular wheelset will reach the adhesion promoter dispensing location on the rail (by considering the distance of the relevant wheelset and adhesion promoter dispensing device and the running speed of the rail vehicle).
  • the signals exchanged between the control device, the anti-skid system and the device for dispensing adhesion-optimizing agent are preferably simple binary electrical signals and/or bus signals.
  • the output signals for a target slip or target slip range and the amount of adhesion-optimizing agent are preferably determined by means of at least one stored functional relationship (e.g. target slip to be set depending on the amount of sand and the vehicle speed and the positions in the vehicle), which is experimental or can be determined simulatively, and/or a stored mathematical formula, and optionally at least one other variable is taken into account, which is preferably vehicle-dependent, speed-dependent and/or frictional force-dependent, and is more preferably stored as a characteristic map.
  • at least one stored functional relationship e.g. target slip to be set depending on the amount of sand and the vehicle speed and the positions in the vehicle
  • a stored mathematical formula e.g. target slip to be set depending on the amount of sand and the vehicle speed and the positions in the vehicle
  • at least one other variable is taken into account, which is preferably vehicle-dependent, speed-dependent and/or frictional force-dependent, and is more preferably stored as a characteristic map.
  • a target slip or target slip range and the amount of adhesion-optimizing agent can be set even more precisely and in a more optimized manner.
  • a control device can be used to control a number of anti-skid systems and a number of devices for dispensing adhesion-optimizing agents in a rail vehicle, with correspondingly, several second input devices are provided for receiving a detected state variable of the respective anti-skid system and in each case several third input devices for receiving a detected state variable of the devices for dispensing adhesion-optimizing agent, and the control device is set up to generate a setpoint slip in each case as a function of the at least one state signal or target slip area and to output it to the several anti-skid systems via first output devices in each case, and preferably to determine the quantity of adhesion-optimizing agent that the respective device for dispensing adhesion-optimizing agent should release and to the respective device for dispensing adhesion-optimizing agent Issue funds via a second output device.
  • the wheel slips can be adjusted with regard to the amount of sand and/or the amount of sand with regard to the slip profiles of the subsequent wheel sets of several wagons. Effects such as the so-called “cross-improvement” to be expected, i.e. the increase in the wheel/rail adhesion due to multiple overruns (noticeable with trailing wheelsets), can be taken into account. In this way, for example, the desired braking force can be achieved even with a reduced amount of sand (consumption minimization).
  • control device can also be divided among a number of control devices.
  • Parameters/values from the at least one anti-skid system and the at least one device for dispensing adhesion-optimizing agent are thus evaluated, these are compared with one another and it is determined whether they are compatible with one another.
  • the control method takes both input values into account and uses them to calculate output values for the at least one anti-skid system and the at least one device for dispensing adhesion-optimizing agent.
  • adhesion-optimizing agent is reduced with the wheel slip typically set by the anti-skid device, which would lead to a longer braking distance than actually possible and also to an unnecessarily high use of adhesion-optimizing agents.
  • the operating state of the system for dispensing adhesion-promoting agent indicates whether or not adhesion-promoting agent is being dispensed, and preferably a quantity of adhesion-promoting agent dispensing is specified.
  • control method can be used to control a number of anti-skid systems and a number of devices for dispensing adhesion-optimizing agents in a rail vehicle, and the method comprises the following steps: a) detecting at least one status signal; b) detection of the operating states of a number of anti-skid systems; c) detecting the operating states of several systems for dispensing adhesion-optimizing agent; d) setting, on the basis of the at least one status signal and the operating status of the devices for dispensing adhesion-optimizing agent, in each case a target slip or target slip range of the anti-skid systems; optional: e) setting, on the basis of the status signal and the operating states of the anti-skid systems, the delivery amounts of adhesion-optimizing agent of the devices for delivering adhesion-optimizing agent.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a braking device with an anti-skid system and a device for dispensing adhesion-optimizing agent (in this case a sanding device) with a control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a diagram with state variables and slip ranges according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows a rail vehicle with several anti-skid devices and a device for dispensing adhesion-optimizing agent with a common control device.
  • FIG. 1 shows a control device 100 which communicates with both a wheel slide protection system 10 and a sanding system 50 .
  • the sanding system 50 consists of a sanding control device 51 and a sand spreading device 52.
  • a sensor device formed by a rotational speed sensor 16 and an actuator device 18 are connected to the anti-skid system 10.
  • the actuator device 18 is formed by a valve which has a Pressure in a brake cylinder of the braking device 12 controls.
  • the actuator device 18 can be controlled by the anti-skid system 10 by means of an output device.
  • the anti-skid system 10 uses input devices to record status variables and measured variables for processing.
  • rotational speed sensor 16 transmits a rotational speed of wheel 24 to wheel slide protection system 10 , the value of the rotational speed of wheel 24 being transmitted to a slip control device 22 .
  • Another sensor device (not shown) (or anti-skid system 10) transmits a driving speed of vehicle 26 as a state variable to anti-skid system 10, with the value of the driving speed of vehicle 26 also being sent to slip control device 22.
  • a slip selection device 34 (designed as a selector switch) transmits a specified slip value 28 to the slip control device 22 and thus defines a slip range that the slip control device 22 may use when controlling the actuator device 18 .
  • the permitted slip range lies between slip 0 (no slip) and the specified slip 28.
  • the first slip range 30 (norm slip) and the second slip range 32 (sanding slip) are stored.
  • One of the two setpoint slip ranges 30, 32 (or its maximum value 30a, 32a) is selected by means of a selector switch 34.
  • the lower limit of the slip range is fixed in slip control device 22 and does not have to be transmitted as well.
  • the second slip area 32 (sanding slip) is defined using information from the second output device 105 (i.e. the state variable 111 of the device for dispensing adhesion-optimizing agent, here the amount of sand currently spread), as well as the position of the corresponding wheel set.
  • the slip control device 22 uses the state variables 24 and 26 and the maximum slip 28 to calculate an optimized slip, in which the best braking effect is achieved and the maximum slip 28 is not exceeded, and uses this to form a control signal 38 in order to set the actuator device 18.
  • the control device 100 has: a first input device 101 for receiving a state signal 36 a second input device 102 for receiving a detected state variable of the
  • Anti-skid system 110 a third input device 103 for receiving a detected state variable 111 of the device for dispensing adhesion-optimizing agent 50.
  • Control device 100 determines a target slip or target slip range 112 as a function of status signal 36 and status variable 111 of the device for dispensing adhesion-optimizing agent (i.e. here the amount of sand currently spread) and outputs this to anti-skid system 10 via a first output device 104 .
  • This information is also passed on to the selector switch 34, which receives the information as to whether the setpoint slip should be influenced by the sanding at all.
  • it determines the amount of adhesion-optimizing agent 113 that the device for dispensing adhesion-optimizing agent 50 is to dispense, and outputs this to the device for dispensing adhesion-optimizing agent 50 via a second dispensing device 105 .
  • the second input device 102 is adapted to acquire at least one further state variable 114
  • the third input device 103 is adapted to likewise acquire at least one further state variable 115.
  • the control device 100 is shown in FIG. However, it could just as well be provided spatially in the anti-skid system 10 or the sanding system 50 and still have an influence on both the anti-skid system 10 and the sanding system 50 .
  • FIG. 2 shows the function of the control device 100 as an example of the processes in the anti-skid system 10. This example shows a possible functional relationship between the slip regulated by the anti-skid and the amount of sand.
  • the diagram shows in sections the maximum slip 30, one from the slip control device 22 determined the best slip 40, as well as the slip 42 optimized within the permitted slip range 30.
  • FIG. 2 shows a braking force 44 achieved in this way as well as a state of adhesion 46 of the contact between wheel and rail, which is determined by environmental influences. Furthermore, FIG. 2 shows the slippage 41 which would optimally be present in the case of the corresponding sanding activity.
  • a first path section s0 the state of adhesion 46 is good.
  • the contact between wheel and rail is dry.
  • the sanding is inactive.
  • Slip control device 22 calculates a best slip 40 on the basis of a desired braking force FBr set point. In this travel section, the best slip 40 is below the maximum value of the first slip range 30 and at the same time forms the optimized slip 42, which is why the actuator device 18 is not activated in this case.
  • the state of adhesion 46 is worse.
  • the contact between wheel and rail only allows reduced power transmission, caused for example by moisture or leaves.
  • the best slip 40 calculated by the slip control device 22 is now higher due to the reduced power transmission between wheel and rail, but still below the maximum slip determined by the first slip region 30 .
  • the optimized slip 42 is thus increased by the slip control device 22 . Due to the reduced adhesion, the braking force FBr is reduced at the same time.
  • the first slip area 30 is defined in such a way that the wear caused by the slip on the running surfaces of the wheels is as small as possible while the braking distances are shortened at the same time.
  • the first slip area 30 can be defined based on an appropriate industry standard.
  • a third path section s2 differs from the second path section s1 only in that the sanding system is switched on and sand is discharged.
  • the optimized slip 42 initially remains the same.
  • the one from the Slip control device 22 calculated best slip 40 decreases.
  • the braking force FBr increases slightly, but is still below the maximum possible braking force.
  • the anti-skid system 10 adjusts to the sanding, since it has received the information that sand should now have arrived at the wheel.
  • the optimized slip 42 decreases.
  • the braking force FBr increases and is equal to the maximum possible braking force FBrmax.
  • a large amount of sand can be activated here to optimize power transmission, for example with low slip regulated by the anti-skid system.
  • a small amount of sand could also be discharged in the event of a large amount of slip regulated by the anti-skid system.
  • the behavior over time can also be mapped.
  • the amount of sand can be increased quickly or slowly, depending on the behavior over time of the slip build-up and/or the slip in the behavior over time of the amount of sand (so-called "run-up"), as is shown for the distances s1 and s2 - the distance s1 can therefore be set variably.
  • FIG 3 shows a rail vehicle with a control device 100, a sanding system 50 and a number of anti-skid systems 10, 10', 10" and 10'".
  • the amount of sand can be adjusted with regard to the slip curves of the following wheel sets of several wagons. Effects such as the expected "cross-improvement", i.e. the increase in adhesion due to multiple rollovers (noticeable with trailing wheelsets), can be taken into account. In this way, for example, the desired braking force can be achieved even with a reduced amount of sand (consumption minimization).
  • the present invention is not limited to the above embodiments.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungssystem sowie ein Regelungsverfahren, welches Informationen mindestens eines Gleitschutzsystems sowie einer Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel wie beispielsweise Sand an einem Schienenfahrzeug aufnimmt, verarbeitet, und austauscht.

Description

BESCHREIBUNG
Regelungsvorrichtung und Regelungsverfahren zur Steuerung eines oder mehrerer Gleitschutzsysteme und eines oder mehrerer Systeme zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel bei Schienenfahrzeugen
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Regelungsvorrichtung und ein Regelungsverfahren, mit welchem eine oder mehrere Vorrichtungen zur Ausgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel, beispielsweise Sand, sowie eines oder mehrere Gleitschutzsysteme an einem Schienenfahrzeug geregelt werden können.
Im Stand der Technik werden in Gleitschutzsystemen verschiedenste Gleitschutzalgorithmen eingesetzt, welche für unterschiedliche Rad-Schiene- Adhäsionszustände entsprechend dazu passende Schlupfbereiche einstellen. Solche G leitsch utzsysteme dienen vorwiegend dazu, den verfügbaren Kraftschluss zwischen Rad (bzw. Radsatz) und Schiene optimal auszunutzen und hierbei insbesondere dem Verschleiß von Rädern und Schienen vorzubeugen.
Gleitschutzsysteme können Radgeschwindigkeiten und/oder Bremsdrücke so steuern, dass ein verfügbarer Kraftschluss bestmöglich für den Fahrzeugantrieb und für die Bremse genutzt wird.
Ferner sind im Stand der Technik verschiedene Applikationssysteme für adhäsionsoptimierende Mittel, wie beispielsweise Sand, bekannt. Adhäsionsoptimierendes Mittel, wie beispielsweise Sand, wird vor bzw. in unmittelbarer Nähe bestimmter Räder oder Radsätze von Schienenfahrzeugen auf die Schienen ausgestreut. Das adhäsionsoptimierende Mittel wird dann von den Rädern bzw. Radsätzen überfahren. Somit wird der Kraftschluss von Rad (bzw. Radsatz) zur Schiene verbessert.
Hierbei kann das adhäsionsoptimierende Mittel ein Feststoff wie beispielsweise Sand sein, es gibt aber auch Flüssigkeiten, Gele, gasförmige Substanzen mit Feststoffen (Rauch), gasförmige Substanzen mit Flüssigkeitströpfchen (Nebel) sowie Aerosole. Solche Systeme können bei nicht ausreichendem Kraftschluss zwischen Rad und Schiene ein adhäsionsoptimierendes Mittel wie beispielsweise Sand in den Rad- Schiene-Kontakt einbringen.
Die Ausbringung von adhäsionsoptimierendem Mittel kann konstant, aber auch geschwindigkeitsabhängig erfolgen.
Insbesondere bei Schnell- oder Notbremsungen werden im Stand der Technik Sandungsanlagen automatisch aktiviert. Der Kraftschluss zwischen Rad und Schiene kann so also generell erhöht werden.
Im Stand der Technik ist beispielsweise Dokument DE 60026290 T2 bekannt. Hier ist ein Verfahren zum Vergrößern von Rad/Schiene-Adhäsion bzw. Haftvermögen für ein Eisenbahnfahrzeug bzw. Schienenfahrzeug offenbart. Das Verfahren überwacht das Bremssystem, wenn die Bremsen betätigt werden. Ferner können die Adhäsion bzw. das Haftvermögen vergrößernde Teilchen an der Rad/Schiene-Schnittstelle in einer justierbaren bzw. einstellbaren Menge ausgebracht werden. Das Fahrzeug enthält ferner ein Radschlupf-Schutzsystem, das den Druck in einem Bremszylinder in Reaktion auf Detektion von Radschlupf moduliert. Das Verfahren ist dazu ausgelegt, den Druck im Bremszylinder zu bestimmen, wobei dieser Druck den Wert der Adhäsion bzw. des Haftvermögens anzeigt. Dann kann die Menge bzw. der Durchsatz von Adhäsion bzw. Haftvermögen vergrößernden Teilchen in Übereinstimmung mit dem Wert des Druckes gesteuert werden.
Der Wert der Adhäsion bzw. des Haftvermögens kann dem Fahrzeugführer des Fahrzeugs angezeigt werden.
Ferner ist im Stand der Technik das Dokument US 5,428,538 bekannt. Hier ist ein elektronisches Steuersystem zum Aufbringen von Sand auf die Kontaktfläche zwischen der Schiene und den Rädern eines Schienenfahrzeugs offenbart, ferner eine Sandungsanordnung zum automatischen Steuern des Sandens der Schienen zur Verbesserung der Rad-Schiene-Haftung. Eine Aktivierung der Sandung bei Schellbremsung ist möglich, weiterhin eine Aktivierung in Abhängigkeit unterschiedlicher Systemzustände sowie manuelles Sanden. In bestimmten Betriebsbedingungen kann es aber auch Vorkommen, dass ein Gleitschutzsystem und eine Sandungsanlage bzw. eine Anlage zur Ausgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel gleichzeitig aktiv werden, da diese Anlagen mit separaten Sensoren ausgestattet sind und die Regelungssysteme für diese Anlagen auch ihre eigenen Kriterien haben, wann eine solche Anlage aktiviert wird.
Allerdings ist es in so einem Fall möglich, dass ein durch ein Gleitschutzsystem typischerweise eingestellter Radschlupf die Wirkung der Sandung reduziert, was in diesem Fall zu einem längeren Bremsweg führt, als er eigentlich möglich wäre, und weiterhin der Einsatz von adhäsionsoptimierendem Mittel, wie beispielsweise Sand, unnötigerweise erhöht wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anpassung bzw. Optimierung der Funktionen von Gleitschutzsystemen und Anlagen zur Ausgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel vorzunehmen. Es ist daher ein Ziel, dass diese beiden Systeme miteinander kooperieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Regelungssystem gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Regelungsverfahren gemäß Anspruch 9 der vorliegenden Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Regelungsvorrichtung für mindestens ein Gleitschutzsystem und mindestens eine Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel eines Schienenfahrzeugs, wobei die Regelungsvorrichtung aufweist: eine erste Eingangseinrichtung zur Aufnahme mindestens eines Zustandssignals (also beispielsweise einer Bremsanforderung, eines Bremssollwerts oder von Informationen über die Fahrzeugarchitektur) eine zweite Eingangseinrichtung zur Aufnahme einer momentanen erfassten Zustandsgröße des mindestens einen Gleitschutzsystems (also beispielsweise einen erreichten Schlupf oder Schlupfbereich, also den Ist-Schlupf- oder Ist-Schlupfbereich) eine dritte Eingangseinrichtung zur Aufnahme einer momentanen erfassten Zustandsgröße der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (Information über den Betrieb der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel), wobei die Regelungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, abhängig von dem mindestens einen Zustandssignal und der momentanen erfassten Zustandsgröße der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel einen Soll-Schlupf bzw. Soll- Schlupfbereich zu bestimmen und an das mindestens eine Gleitschutzsystem über eine erste Ausgabeeinrichtung auszugeben.
Vorzugsweise ist die Regelungsvorrichtung ferner dazu eingerichtet, die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel, die die Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel abgeben soll, zu bestimmen und an die Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel über eine zweite Ausgabevorrichtung auszugeben.
Somit verwertet die Regelungsvorrichtung Parameter / Werte aus dem mindestens einen Gleitschutzsystem (beispielsweise einen Ist-Schlupf) und/oder der mindestens einen Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (beispielsweise eine momentane Sandabgabemenge), gleicht diese miteinander ab und stellt fest, ob diese miteinander kompatibel sind. Die Regelungsvorrichtung berücksichtigt beide Eingangswerte und berechnet daraus Ausgabewerte für das mindestens eine Gleitschutzsystem sowie die mindestens eine Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel.
So kann beispielsweise vermieden werden, dass mit dem durch den Gleitschutz typisch eingestellten Radschlupf die Wirkung des adhäsionsoptimierenden Mittels reduziert wird, was zu einem längeren Bremsweg als eigentlich möglich und außerdem zu unnötig hohem Einsatz von adhäsionsoptimierenden Mittels führen würde.
Es ist auch möglich, dass sowohl das Gleitschutzsystem als auch die Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel zusätzlich aus der Regelungsvorrichtung Informationen zum Betriebszustand des jeweils anderen erhalten.
Vorzugsweise ist in der Regelungsvorrichtung jeweils ein Wertebereich für einen Soll- Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich, der über die erste Ausgabeeinrichtung ausgebbar ist und/oder die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel, die über die zweite Ausgabeeinrichtung ausgebbar ist, festlegbar. Diese Wertebereiche können auch aus dem Gleitschutzsystem oder der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel ausgelesen werden. Somit können Werte bzw. Wertebereiche für den Soll- Schlupf(bereich) bzw. für die Abgabemenge an adhäsionsoptimierendem Mittel begrenzt werden, beispielsweise durch von Normen vorgegebene Werte bzw. Bereiche. Somit gehen Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich sowie die Abgabemenge an adhäsionsoptimierendem Mittel nie über diese festgelegten Werte hinaus - und je nach Bremsanforderung muss dann die/das jeweilige Vorrichtung bzw. System eine Kompensation vornehmen, falls der jeweils andere Wert an eine dieser Grenzen gerät.
Weiter vorzugsweise gibt die durch die dritte Eingangseinrichtung erfassbare Zustandsgröße an, ob eine Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel erfolgt oder nicht, vorzugsweise eine Abgabemenge von adhäsionsoptimierendem Mittel. Dies kann beispielsweise einer Abgabemenge an adhäsionsoptimierenden Mittel (pro Zeit oder pro zurückgelegtem Wegabschnitt) sein.
Weiter vorzugsweise sind über die zweite und dritte Eingangseinrichtung mindestens eine weitere Zustandsgröße erfassbar, beispielsweise die Position des entsprechenden Gleitschutzsystem im Fahrzeug und/oder der Wirkungsgrad des entsprechenden Gleitschutzsystem über die zweite Eingangseinrichtung, und/oder der Füllstand und/oder Beschaffenheit des adhäsionsoptimierenden Mittels, welches in der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel enthalten ist, und/oder die Position der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel am Schienenfahrzeug über die dritte Eingangseinrichtung.
So kann beispielsweise festgestellt und berücksichtigt werden, wie weit die von dem Gleitschutzsystem erfassten Räder/Radsätze von der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel entfernt sind, und/oder ob noch genug Vorrat an adhäsionsoptimierendem Mittel vorhanden ist und zur Ausgabe auf die Schienen bereit steht. Ist dies nicht der Fall, kann das Gleitschutzsystem dies evtl entsprechend kompensieren, falls möglich.
Im Detail kann in die Bestimmung der Ausgabewerte einfließen, in welcher relativen Position zu den Rädern/Radsätzen, welche einem Gleitschutzsystem zugeordnet sind, sich die Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel befindet. Die Wirkung von adhäsionsoptimierendem Mittel, z.B. Sand, kann nachlassen, wenn bereits mehrere Radsätze das ausgegebene adhäsionsoptimierende Mittel überrollt haben - dies muss dann entsprechend berücksichtigt werden. Auch kann berücksichtigt werden, wann ein bestimmter Radsatz die Stelle auf der Schiene, auf die adhäsionsoptimierendes Mittel ausgegeben wird, erreichen wird (durch Einbeziehen des Abstands des entsprechenden Radsatzes und der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel sowie die Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs).
Vorzugsweise sind die zwischen der Regelungsvorrichtung, dem Gleitschutzsystem und der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel ausgetauschten Signale einfache binäre elektrische Signale, und/oder Bus-Signale.
Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Ausgabesignale für einen Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich sowie der Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel mittels mindestens einem hinterlegten funktionellen Zusammenhang (z.B. einzustellender Sollschlupf in Abhängigkeit von der Sandmenge sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit und den Positionen im Fahrzeug), welcher experimentell oder simulativ bestimmt sein kann, und/oder einer hinterlegten mathematischen Formel, und optional wird mindestens eine weiteren Größe berücksichtigt, die weiter vorzugsweise fahrzeugabhängig, geschwindigkeitsabhängig und/oder reibkraftabhängig ist, und weiter vorzugsweise als Kennfeld hinterlegt ist.
Dadurch sind verschiedene Wertepaare bzw. mathematische Zusammenhänge für einen Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich sowie der Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel hinterlegt.
Bei Berücksichtigung weiterer Größen, beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder Radgeschwindigkeit, können ein Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich sowie die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel noch genauer und optimierter eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind mit einer erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung mehrere Gleitschutzsysteme und mehrere Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierenden Mittel eines Schienenfahrzeugs regelbar, wobei entsprechend mehrere zweite Eingangseinrichtungen zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße des jeweiligen Gleitschutzsystems sowie jeweils mehrere dritte Eingangseinrichtungen zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße der Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel vorgesehen, und wobei die Regelungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, abhängig von dem mindestens einen Zustandssignal jeweils einen Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich zu bestimmen und an die mehreren Gleitschutzsysteme über jeweils erste Ausgabeeinrichtungen auszugeben, sowie vorzugsweise jeweils die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel, die die jeweilige Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel abgeben soll, zu bestimmen und an die jeweilige Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel über jeweils eine zweite Ausgabevorrichtung auszugeben.
Somit können die Radschlüpfe im Hinblick auf die Sandmenge und/oder die Sandmenge im Hinblick auf die Schlupfverläufe der nachfolgenden Radsätze mehrerer Wägen eingestellt werden. Dabei können Effekte wie das zu erwartende sogenannte „cross-improvement“, also die Erhöhung des Kraftschlusses Rad/Schiene durch Mehrfachüberrollungen (bemerkbar bei nachlaufenden Radsätzen), berücksichtigt werden. Hierdurch kann beispielsweise die gewünschte Bremskraft auch bei reduzierter Sandmenge erzielt werden (Verbrauchsminimierung).
Die Regelungsvorrichtung kann in diesem Fall auch auf mehrere Regelungsvorrichtungen aufgeteilt sein.
Ein erfindungsgemäßes Regelungsverfahren zum Regeln der Funktion mindestens eines Gleitschutzsystems sowie mindestens eines Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel umfasst die folgenden Schritte: a) Erfassen von mindestens einem Zustandssignal; b) Erfassen eines Betriebszustands des mindestens einen Gleitschutzssystems; c) Erfassen eines Betriebszustands des mindestens einen Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel; d) Einstellen, in Abhängigkeit des mindestens einen Zustandssignals sowie des Betriebszustands des mindestens einen Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel, eines Soll-Schlupfs oder Soll-Schlupfbereichs des mindestens einen G leitsch utzsystems ; sowie vorzugsweise: e) Einstellen, aufgrund des Zustandssignals sowie des Betriebszustands des mindestens Gleitschutzsystems, der Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel des mindestens einen Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel.
Somit werden Parameter / Werte aus dem mindestens einen Gleitschutzsystem sowie der mindestens einen Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel verwertet, diese werden miteinander abgeglichen und es wird festgestellt, ob diese miteinander kompatibel sind. Das Regelungsverfahren berücksichtigt beide Eingangswerte und berechnet daraus Ausgabewerte für das mindestens eine Gleitschutzsystem sowie die mindestens eine Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel.
So kann beispielsweise vermieden werden, dass mit dem durch den Gleitschutz typischerweise eingestellten Radschlupf die Wirkung des adhäsionsoptimierenden Mittels reduziert wird, was zu einem längeren Bremsweg als eigentlich möglich und außerdem zu unnötig hohem Einsatz von adhäsionsoptimierenden Mittel führen würde.
Vorzugsweise gibt im Regelungsverfahren der Betriebszustand des Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel an, ob eine Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel erfolgt oder nicht, und vorzugsweise wird eine Menge der Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel angegeben.
Weiter vorzugsweise sind mit dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren mehrere Gleitschutzsysteme und mehrere Einrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel eines Schienenfahrzeugs regelbar, und das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Erfassen von mindestens einem Zustandssignal; b) Erfassen der Betriebszustände mehrerer Gleitschutzssysteme; c) Erfassen der Betriebszustände mehrerer Systeme zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel; d) Einstellen, aufgrund des mindestens einen Zustandssignals sowie des Betriebszustands der Einrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel, jeweils eines Soll-Schlupfs oder Soll-Schlupfbereichs der Gleitschutzsysteme; optional: e) Einstellen, aufgrund des Zustandssignals sowie der Betriebszustände der Gleitschutzsysteme, der Abgabemengen an adhäsionsoptimierendem Mittel der Einrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der beiliegenden Abbildungen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung mit Gleitschutzsystem sowie Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (in diesem Fall Sandungseinrichtung) mit einer Regelungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit Zustandsgrößen und Schlupfbereichen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt ein Schienenfahrzeug mit mehreren Gleitschutzeinrichtungen und einer Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel mit einer gemeinsamen Regelvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Regelungsvorrichtung 100, welche sowohl mit einem Gleitschutzsystem 10 sowie einer Sandungsanlage 50 kommuniziert.
Die Sandungsanlage 50 besteht aus einer Sandungssteuereinrichtung 51 sowie einer Sandstreueinrichtung 52.
Mit dem Gleitschutzsystem 10 verbunden sind eine durch einen Drehgeschwindigkeitssensor 16 gebildete Sensoreinrichtung, sowie eine Aktoreinrichtung 18. Die Aktoreinrichtung 18 ist durch ein Ventil gebildet, das einen Druck in einem Bremszylinder der Bremseinrichtung 12 regelt. Die Aktoreinrichtung 18 ist von dem Gleitschutzsystem 10 mittels einer Ausgangseinrichtung ansteuerbar.
Das Gleitschutzsystem 10 nimmt mittels Eingangseinrichtungen Zustandsgrößen und Messgrößen zur Verarbeitung auf. Beispielsweise übermittelt der Drehgeschwindigkeitssensor 16 eine Drehgeschwindigkeit des Rades 24 an das Gleitschutzsystem 10, wobei der Wert der Drehgeschwindigkeit des Rades 24 an eine Schlupfregelungseinrichtung 22 übergeben wird. Eine weitere, nicht gezeigte Sensoreinrichtung (oder das Gleitschutzsystem 10) übermittelt eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 26 als Zustandsgröße an das Gleitschutzsystem 10, wobei der Wert der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 26 ebenfalls an die Schlupfregelungseinrichtung 22 übergeben wird.
Eine Schlupfauswahleinrichtung 34 (ausgebildet als Wahlschalter) übergibt einen festgelegten Schlupfwert 28 an die Schlupfregelungseinrichtung 22 und definiert so einen Schlupfbereich, den die Schlupfregelungseinrichtung 22 bei der Ansteuerung der Aktoreinrichtung 18 verwenden darf. Der erlaubte Schlupfbereich liegt in diesem Fall zwischen dem Schlupf 0 (kein Schlupf) und dem festgelegten Schlupf 28. Der erste Schlupfbereich 30 (Norm Slip) und der zweite Schlupfbereich 32 (Sanding Slip) werden gespeichert. Mittels eines Wahlschalters 34 wird einer der beiden Soll-Schlupfbereiche 30, 32 (oder dessen Maximalwert 30a, 32a) ausgewählt. Die Untergrenze des Schlupfbereichs ist in der Schlupfregelungseinrichtung 22 festgeiegt und muss nicht mit übertragen werden. Der zweite Schlupfbereich 32 (Sanding Slip) wird festgelegt mithilfe von Informationen aus der zweiten Ausgabeeinrichtung 105 (also der Zustandsgröße 111 der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel, hier die die momentan ausgestreute Sandmenge), sowie der Position des entsprechenden Radsatzes.
Die Schlupfregelungseinrichtung 22 errechnet aus den Zustandsgrößen 24 und 26 und dem maximalen Schlupf 28 einen optimierten Schlupf, bei dem die beste Bremswirkung erzielt und der maximale Schlupf 28 nicht überschritten wird und bildet daraus ein Ansteuersignal 38, um die Aktoreinrichtung 18 zu stellen.
Die Regelungsvorrichtung 100 weist auf: eine erste Eingangseinrichtung 101 zur Aufnahme eines Zustandssignals 36 eine zweite Eingangseinrichtung 102 zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße des
Gleitschutzsystems 110, eine dritte Eingangseinrichtung 103 zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße 111 der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel 50.
Die Regelungsvorrichtung 100 bestimmt abhängig vom Zustandssignal 36 sowie der Zustandsgröße 111 der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (also hier die momentan ausgestreute Sandmenge) einen Soll-Schlupf bzw. Soll- Schlupfbereich 112 und gibt diesen an das Gleitschutzsystem 10 über eine erste Ausgabeeinrichtung 104 aus. Auch wird diese Information an den Wahlschalter 34 weitergegeben, der die Information bekommt, ob der Soll-Schlupf überhaupt von der Sandung beeinflusst werden soll. Ferner bestimmt sie die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel 113, die die Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel 50 abgeben soll, und gibt diese an die Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel 50 über eine zweite Ausgabevorrichtung 105 aus.
Die zweite Eingangseinrichtung 102 ist dazu angepasst, mindestens eine weitere Zustandsgröße 114 zu erfassen, und die dritte Eingangseinrichtung 103 ist dazu angepasst, ebenfalls mindestens eine weitere Zustandsgröße 115 zu erfassen.
Die Regelungsvorrichtung 100 ist in Fig. 1 räumlich getrennt von dem Gleitschutzsystem 10 und der Sandungsanlage 50 dargestellt. Sie könnte aber genauso gut räumlich im Gleitschutzsystem 10 oder der Sandungsanlage 50 vorgesehen sein und trotzdem Einfluss auf sowohl das Gleitschutzsystem 10 und die Sandungsanlage 50 haben.
Fig. 2 zeigt die Funktion der Regelungsvorrichtung 100 beispielhaft für die Vorgänge in dem Gleitschutzsystem 10. In diesem Beispiel ist ein möglicher funktionaler Zusammenhang zwischen dem durch den Gleitschutz eingeregelten Schlupf sowie der Sandmenge dargestellt.
Das Diagramm zeigt für einen beispielhaft zurückgelegten Weg s jeweils abschnittsweise den maximalen Schlupf 30, einen von der Schlupfregelungseinrichtung 22 ermitelten besten Schlupf 40, sowie den im Rahmen des erlaubten Schlupfbereiches 30 optimierten Schlupf 42.
Des Weiteren zeigt Fig. 2 eine damit erreichte Bremskraft 44 sowie einen von Umwelteinflüssen bestimmten Adhäsionszustand 46 des Kontakts zwischen Rad und Schiene. Ferner zeigt Fig. 2 den Schlupf 41 , welcher im Falle der entsprechenden Sandungsaktivität optimaler Weise vorliegen würde.
In einem ersten Wegabschnitt sO ist der Adhäsionszustand 46 gut. Der Kontakt zwischen Rad und Schiene ist trocken. Die Sandung ist inaktiv. Die
Schlupfregelungseinrichtung 22 berechnet aufgrund einer gewünschten Bremskraft FBr Soll einen besten Schlupf 40. Der beste Schlupf 40 liegt in diesem Wegabschnit unterhalb des Maximalwerts des ersten Schlupfbereichs 30 und bildet gleichzeitig den optimierten Schlupf 42, weswegen die Aktoreinrichtung 18 in diesem Fall nicht angesteuert wird.
In einem zweiten Wegabschnit s1 ist der Adhäsionszustand 46 schlechter. Der Kontakt zwischen Rad und Schiene erlaubt nur eine reduzierte Kraftübertragung, beispielsweise verursacht durch Feuchtigkeit oder Laub. Der von der Schlupfregelungseinrichtung 22 berechnete beste Schlupf 40 liegt nun aufgrund der reduzierten Kraftübertragung zwischen Rad und Schiene höher, aber immer noch unter dem von dem ersten Schlupfbereich 30 bestimmten maximalen Schlupf.
Der optimierte Schlupf 42 wird von der Schlupfregelungseinrichtung 22 also erhöht. Durch die verringerte Adhäsion wird gleichzeitig die Bremskraft dennoch FBr geringer. Der erste Schlupfbereich 30 ist so definiert, dass der durch den Schlupf an Laufflächen der Räder bewirkte Verschleiß bei gleichzeitiger Verkürzung der Bremswege möglichst klein ist. Zu diesem Zweck kann der erste Schlupfbereich 30 anhand einer entsprechenden Industrienorm definiert sein.
Ein dritter Wegabschnit s2 unterscheidet sich von dem zweiten Wegabschnit s1 lediglich darin, dass die Sandungsanlage eingeschaltet ist und Sand ausgebracht wird. Der optimierte Schlupf 42 bleibt zunächst gleich. Der von der Schlupfregelungseinrichtung 22 berechnete beste Schlupf 40 sinkt. Die Bremskraft FBr erhöht sich leicht, liegt aber noch unter der maximal möglichen Bremskraft.
Im vierten Wegabschnitt s3 stellt sich das Gleitschutzsystem 10 auf die Sandung ein, da es die Information erhalten hat, dass nun Sand am Rad angekommen sein müsste. Der optimierte Schlupf 42 sinkt. Die Bremskraft FBr steigt und ist gleich der maximal möglichen Bremskraft FBrmax.
Hier kann zur Optimierung der Kraftübertragung beispielsweise bei einem geringen durch den Gleitschutz eingeregelten Schlupf, eine hohe Sandmenge aktiviert werden. Auch könnte bei einem großen, durch den Gleitschutz eingeregelten Schlupf, eine geringe Sandmenge ausgebracht werden.
Zudem kann auch das zeitliche Verhalten abgebildet werden. So kann beispielsweise die Sandmenge in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten des Schlupf-Aufbaus und/oder der Schlupf im zeitlichen Verhalten der Sandmenge (sogenannter "Hochlauf') schnell oder aber auch langsam erhöht werden, so wie dies bei den Wegstrecken s1 und s2 dargestellt ist - die Wegstrecke s1 kann also variabel eingestellt werden.
Fig. 3 zeigt ein Schienenfahrzeug mit einer Regelungsvorrichtung 100, einer Sandungsanlage 50 sowie mehreren Gleitschutzsystemen 10, 10', 10" und 10'".
Der Einfachheit halber sind nicht alle Eingänge und Ausgänge der Regelungsvorrichtung 100 dargestellt - es wird aber ersichtlich, dass diese Informationen mit allen Gleitschutzsystemen 10, 10', 10" und 10'" sowie der Sandungsanlage 50 austauscht. Insbesondere wird von den einzelnen Radsätzen deren Position bezüglich der Sandungsanlage 50 mit der Regelungsvorrichtung 100 ausgetauscht. Somit ist dieses Konzept nicht auf die lokale Ebene (ein Wagen) beschränkt, sondern kann vielmehr über mehrere Einheiten Zug-weit verteilt ausgedehnt werden. Hier werden beispielsweise Positionsinformationen 114, 114', 114" und 114 '" der Radsätze, welche von den Gleitschutzsystemen 10, 10', 10" und 10'" erfasst werden, über das jeweilige Gleitschutzsystem 10, 10', 10" und 10'" an die Regelungsvorrichtung 100 weitergegeben (hier gestrichelt dargestellt - was andeuten soll, dass diese Informationen über das jeweilige Gleitschutzsystem 10, 10', 10" und 10"' weitergegeben werden).
Somit kann die Sandmenge im Hinblick auf die Schlupfverläufe der nachfolgenden Radsätze mehrerer Wägen eingestellt werden. Dabei können Effekte wie das zu erwartende „cross-improvement“, also die Erhöhung der Adhäsion durch Mehrfachüberrollungen (bemerkbar bei nachlaufenden Radsätzen), berücksichtigt werden. Hierdurch kann beispielsweise die gewünschte Bremskraft auch bei reduzierter Sandmenge erzielt werden (Verbrauchsminimierung).
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obenstehenden Ausführungsformen beschränkt.
Beispielsweise könnte der Austausch von Informationen auch auf weitere Systeme des Schienenfahrzeugs, beispielsweise MG-Bremsen erweitert werden.
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BEZUGSZEICHENLISTE
10 G leitsch utzsystem
12 Bremseinrichtung
16 Drehgeschwindigkeitssensor
18 Aktoreinrichtung
22 Schlupfregelungseinrichtung
24 Drehgeschwindigkeit des Rades (Zustandsgröße)
26 Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (Zustandsgröße)
28 festgelegter Schlupf 30 erster Schlupfbereich 32 zweiter Schlupfbereich 34 Schlupfauswahleinrichtung 36 Zustandssignal 38 Ansteuersignal 40 bester Schlupf 42 optimierter Schlupf (eingestellt)
44 Bremskraft
46 Adhäsionszustand / Kraftschluss Rad-Schiene
50 Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel
51 Sandungssteuereinrichtung
52 Sandstreueeinrichtung
100 Regelungsvorrichtung
101 erste Eingangseinrichtung
102 zweite Eingangseinrichtung
103 dritte Eingangseinrichtung
104 erste Ausgabeeinrichtung
105 zweite Ausgabeeinrichtung
110 Zustandsgröße des Gleitschutzsystems
111 Zustandsgröße der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel
112 Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich
113 Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel (Soll-Menge)
114 weitere Zustandsgröße 115 weitere Zustandsgröße

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Regelungsvorrichtung (100) für ein mindestens ein Gleitschutzsystem (10) und mindestens eine Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) eines Schienenfahrzeugs, aufweisend: eine erste Eingangseinrichtung (101) zur Aufnahme mindestens eines Zustandssignals (36), eine zweite Eingangseinrichtung (102) zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße (110) des mindestens einen Gleitschutzsystems, eine dritte Eingangseinrichtung (103) zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße (111) der mindestens einen Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50), wobei die Regelungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, abhängig von dem mindestens einen Zustandssignal (36) und der Zustandsgröße (111) einen Soll- Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich (112) zu bestimmen und an das mindestens eine G leitsch utzsystem (10) über eine erste Ausgabeeinrichtung (104) auszugeben.
2. Regelungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , wobei die Regelungsvorrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel (113), die die mindestens eine Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) abgeben soll, zu bestimmen und an die mindestens eine Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) über eine zweite Ausgabeeinrichtung (105) auszugeben.
3. Regelungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jeweils ein Wertebereich für einen Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich (112), der über die erste Ausgabeeinrichtung (104) ausgebbar ist und/oder die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel (113), die über die zweite Ausgabeeinrichtung (105) ausgebbar ist, festlegbar ist.
4. Regelungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die durch die dritte Eingangseinrichtung (103) erfassbare Zustandsgröße (111) angibt, ob eine Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel erfolgt oder nicht, vorzugsweise eine momentane Menge der Abgabe von adhäsionsoptimierenden Mittels angibt.
5. Regelungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die zweite Eingangseinrichtung (102) mindestens eine weitere Zustandsgröße (114) erfassen kann, vorzugsweise die Position oder den Wirkungsgrad des Gleitschutzsystems (10), und/oder wobei die dritte Eingangseinrichtung (103) mindestens eine weitere Zustandsgröße (115) erfassen kann, vorzugsweise den Füllstand und/oder Beschaffenheit des adhäsionsoptimierenden Mittels, welches in der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) enthalten ist, und/oder die Position der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) am Schienenfahrzeug.
6. Regelungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle zwischen der Regelungsvorrichtung (100), dem Gleitschutzsystem (10) und der Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) ausgetauschten Signale einfache binäre elektrische Signale und/oder Bus- Signale sind.
7. Regelungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestimmung von einem Soll-Schlupf bzw. Soll-Schlupfbereich (112) sowie der Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel (113) mittels mindestens einem hinterlegten funktionellen Zusammenhang und/oder einer hinterlegten mathematischen Formel erfolgt, und optional mindestens eine weitere Größe (114, 115) berücksichtigt wird, die vorzugsweise fahrzeugabhängig, geschwindigkeitsabhängig und/oder reibkraftabhängig ist, und weiter vorzugsweise als Kennfeld hinterlegt ist.
8. Regelungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Gleitschutzsysteme (10, 10a) und mehrere Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierenden Mittel (50, 50a) eines Schienenfahrzeugs regelbar sind, wobei entsprechend mehrere zweite Eingangseinrichtungen (102, 102a) zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße (110, 11 Oa) des jeweiligen Gleitschutzsystems (10, 10a) sowie jeweils mehrere dritte Eingangseinrichtungen (103, 103a) zur Aufnahme einer erfassten Zustandsgröße (111, 111a) der Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierenden Mittel (50, 50a) vorgesehen sind, und wobei die Regelungsvorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, abhängig vom Zustandssignal (36) jeweils einen Soll-Schlupf bzw. Soll- Schlupfbereich (112, 112a) zu bestimmen und an die mehreren Gleitschutzsysteme (10, 10a) über jeweils erste Ausgabeeinrichtungen (104, 104a) auszugeben, sowie vorzugsweise jeweils die Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel (113, 113a) die die jeweilige Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50, 50a) abgeben soll, zu bestimmen und an die jeweilige Einrichtung zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50, 50a) über jeweils eine zweite Ausgabeeinrichtung (105, 105a) auszugeben.
9. Regelungsverfahren zum Regeln der Funktion mindestens eines Gleitschutzsystems (10) sowie mindestens eines Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Erfassen von mindestens einem Zustandssignal (36) b) Erfassen eines Betriebszustands (110) des mindestens einen Gleitschutzsystems (10); c) Erfassen eines Betriebszustands (111) des mindestens einen Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50); d) Einstellen, in Abhängigkeit des mindestens einem Zustandssignals (36) sowie des Betriebszustands des mindestens einen Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (111), eines Soll-Schlupfs oder Soll- Schlupfbereichs (112) des mindestens Gleitschutzsystems.
10. Regelungsverfahren gemäß Anspruch 9, wobei ferner die Funktion des mindestens einen Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) geregelt werden kann, umfassend folgenden weiteren Schritt: e) Einstellen, aufgrund des mindestens einen Zustandssignals (36) sowie des Betriebszustands (110) des mindestens einen Gleitschutzsystems (10), der Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel (113) des mindestens einen Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50).
11. Regelungsverfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Betriebszustand (111) des Systems zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50) angibt, ob eine Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel erfolgt oder nicht, vorzugsweise eine Menge der Abgabe von adhäsionsoptimierenden Mittel angibt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei mehrere Gleitschutzsysteme (10, 10a) und mehrere Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50, 50a) eines Schienenfahrzeugs (S) regelbar sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Erfassen von mindestens einem Zustandssignal (36) b) Erfassen der Betriebszustände (110, 110a) mehrerer Gleitschutzsysteme (10, 10a); c) Erfassen der Betriebszustände (111, 111a) mehrerer Systeme zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50, 50a); d) Einstellen, aufgrund des mindestens einen Zustandssignals (36) sowie des Betriebszustands (111, 111a) der Systeme zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50, 50a), jeweils eines Soll-Schlupfs oder Soll-Schlupfbereichs (110, 110a) der Gleitschutzsysteme (10, 10a); sowie optional: e) Einstellen, aufgrund des Zustandssignals (36) sowie des Betriebszustands (110, 110a) der Gleitschutzsysteme (10, 10a), der Menge an adhäsionsoptimierendem Mittel (113, 113a) der Systeme zur Abgabe von adhäsionsoptimierendem Mittel (50, 50a).
PCT/EP2021/068784 2020-07-13 2021-07-07 Regelungsvorrichtung und regelungsverfahren zur steuerung eines oder mehrerer gleitschutzsysteme und eines oder mehrerer systeme zur abgabe von adhäsionsoptimierendem mittel bei schienenfahrzeugen WO2022013030A1 (de)

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