DE102011121933B4

DE102011121933B4 - Training the front fairing of fast trains

Info

Publication number: DE102011121933B4
Application number: DE102011121933.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Mrose; Matthias Senftleben
Original assignee: FORSTER SYSTEM MONTAGE TECHNIK GmbH
Current assignee: FORSTER SYSTEM MONTAGE TECHNIK GmbH
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: DE102011121933A1

Abstract

Ausbildung der Frontverkleidung schnellfahrender Züge im Bereich der Abdeckung der Kupplung, bei der die Teile der Frontverkleidung, unter die die Abdeckung der Kupplung schwenkt, an ihrer Innenseite beheizbar und die unter die Frontverkleidung schwenkende Abdeckung der Kupplung auf ihrer Außenseite beheizbar ausgestaltet sind und die zur Beheizung vorgesehenen Flächen der Seite zugewandt sind, auf denen das Anbacken von Schnee und Eis ein Hindernis ist, diese dort zunächst eine wärmeisolierende Schicht tragen, die gleichzeitig elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist, nachfolgend eine Heizleiterschicht aufgebaut ist, die eine Deckschicht trägt, die steinschlag- und elektrisch durchschlagfest ausgebildet ist und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und in den Schichtenaufbau an geeigneten Punkten die Temperatur registrierende Sensoren zur Feststellung der Temperatur eingeordnet sind, die schaltungsseitig auf einen Mikrorechner zuarbeitend und diesem ihre Werte übermittelnd angeordnet sind.Forming the front panel fast-moving trains in the cover of the clutch, in which the parts of the front panel, under which the cover of the coupling pivots, heatable on the inside and the pivoting under the front panel cover of the clutch on its outside are designed to be heated and for heating provided surfaces face the side on which the caking of snow and ice is an obstacle, they first carry a heat-insulating layer, which at the same time has electrically insulating properties, then a Heizleiterschicht is constructed, wearing a cover layer, stone schlitz- and electrically is formed resistant to breakdown and has a high thermal conductivity and in the layer structure at appropriate points the temperature-registering sensors for determining the temperature are classified, the processing side on a microcomputer zuarbeitend and this their values nd are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung der Frontverkleidung schnellfahrender Züge im Bereich der Abdeckung der Kupplung.The invention relates to the formation of the front panel fast trains in the area of the cover of the clutch.

Schnellfahrende Züge besitzen in ihren Frontbereichen regelmäßig eine Kupplung, um mehrere Einheiten dieser Züge miteinander kuppeln zu können oder um diese abschleppen zu können. Ebenso regelmäßig sind diese Kupplungen so ausgebildet, dass sie von einer schwenkbaren Abdeckung geschützt sind. Damit werden nicht nur den Betrieb störende und den Verschleiß begünstigende Witterungseinflüsse ferngehalten, sondern ebenso wird der Luftwiderstandsbeiwert des Gesamtfahrzeuges positiv beeinflusst.High-speed trains regularly have a clutch in their front areas in order to be able to couple several units of these trains with each other or to tow them off. Just as regularly these couplings are designed so that they are protected by a hinged cover. Thus, not only the operation disturbing and the wear-promoting weather effects are kept out, but also the coefficient of air resistance of the entire vehicle is positively influenced.

Abdeckungen dieser Art sind, wenn sie einteilig ausgeführt sind, in der Regel in der Vertikalen und nach oben schwenkbar ausgebildet. Sehr häufig sind diese Abdeckungen horizontal schwenkbar ausgebildet und auch geteilt ausgeführt. Bei der zweiteiligen Ausführung besteht diese in der Regel aus gleichen Hälften, die jeweils nach links und rechts wegschwenken, zum Beispiel in DE 10 2009 005 693 A1 dargestellt. Im geschlossenen Zustand wird nicht nur die Kupplung verdeckt, sondern es wird zusätzlich die für die Kupplung notwendige Aussparung in der Frontverkleidung so abgedeckt, dass turbulente Strömungen weitestgehend vermieden werden. Durch Eis und dergleichen insbesondere bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt erfolgenden Anbackungen wird der Betrieb der Abdeckung der Frontverkleidung so gestört, dass manuelle Eingriffe oder das Abstellen des jeweiligen Triebfahrzeuges mit angemessener Verweildauer in einem Raum mit Temperaturen, die deutlich über dem Gefrierpunkt liegen, notwendig ist. Demzufolge weisen diese Abdeckungen bei Tieftemperaturen eine eingeschränkte Bewegungsfähigkeit auf, da auf Grund der höheren Geschwindigkeiten der erwähnten Züge tiefe Temperaturen durch die nicht zu vermeidende adiabatische Entspannung eine störende intensive Wirkung haben. Durch die notwendigen Spaltmaße sowie die sich unter der Stirnwand bildenden Turbulenzen kommt es zum Anbacken von Eis und Schnee auf beiden Seiten der Verkleidungen, und das Schwenken der erwähnten Abdeckungen in die Frontverkleidung hinein wird im notwendigen Falle wie bereits beschrieben bis zur Unmöglichkeit behindert. Das betrifft insbesondere die mehrteilig ausgebildete Abdeckung, die in die Frontverkleidung hineinschwenkt und deren richtige Lage über einen Endlagenschalter zweifelsfrei festgestellt werden soll. Zum einen gibt es Anbackungen an der Außenseite der geteilten Abdeckung, zum anderen an der Innenseite der Frontverkleidung in dem Bereich, unter den die geteilte Abdeckung hineinschwenkt. Die dieserart betroffenen schnellfahrenden Züge müssen des-halb bei tiefen Temperaturen und notwendigen Wartungsarbeiten regelmäßig zunächst in beheizten Hallen abgetaut werden, damit Schnee und Eis von diesen Abdeckungen und den Teilen der Frontverkleidung, auf denen das Schwenken der Abdeckungen durch angebackenen Schnee und Eis behindert wird, beseitigt werden. Ist im Fahrbetrieb ein Kuppeln mit einem anderen Zug nötig, müssen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt Zusatzmaßnahmen zum Abtauen, beispielsweise über die Bereitstellung mobiler Heizgeräte, ergriffen werden.Covers of this type are, if they are made in one piece, usually formed in the vertical and upward pivoting. Very often, these covers are designed to be horizontally pivotable and also divided. In the two-part design, this usually consists of equal halves, each pivoting to the left and right, for example, in DE 10 2009 005 693 A1 shown. When closed, not only the coupling is covered, but it is also the necessary recess for the coupling in the front panel covered so that turbulent flows are largely avoided. By ice and the like, especially at temperatures below freezing caking occurs the operation of the cover of the front panel is disturbed so that manual intervention or the parking of the respective traction vehicle with adequate residence time in a room with temperatures well above freezing is necessary. Consequently, these covers at cryogenic limited mobility, since due to the higher speeds of the mentioned trains low temperatures by the unavoidable adiabatic relaxation have a disturbing intense effect. Due to the necessary clearances and the forming under the front wall turbulence it comes to caking of ice and snow on both sides of the panels, and the pivoting of the mentioned covers in the front panel is in the necessary case as already described impeded to impossibility. This concerns in particular the multi-part cover which pivots into the front panel and whose correct position is to be determined beyond doubt by a limit switch. On the one hand there are caking on the outside of the split cover, on the other hand on the inside of the front panel in the area under which pivots the split cover. The affected fast-moving trains must therefore regularly be defrosted first in heated halls at low temperatures and necessary maintenance work, so that snow and ice from these covers and the parts of the front panel, on which the pivoting of the covers is obstructed by baked snow and ice, be eliminated. If coupling with another train is necessary while driving, additional measures for defrosting, for example via the provision of mobile heaters, must be taken at temperatures below freezing point.

In DE 10 2007 055 015 A1 wird ein Flächenheizelement vorgeschlagen, das zum Zweck der einseitigen Abgabe von in einem elektrischen Flächenheizelement erzeugter Wärme eine Abdeckung des Heizleiterträgers mit einem Klebstoffverbund aufweist. Des weiteren wird ein Mehrschichtaufbau vorgeschlagen, bei dem wärmeleitende Klebstoffschichten mit wärmeleitenden nichtselbstklebenden Zwischenschichten kombiniert sind. Hierbei handelt es sich um ein Flächenheizelement, das effizient als Heizelement im Sinne einer beheizbaren und die Wärme verteilenden sowie in Grenzen speichernden Fußbodenplatte ausgeführt ist. Eine Verwendung im Sinne einer mehrteiligen Kupplungsabdeckung eines Triebfahrzeugs wie bereits beschrieben ist nicht gegeben und durch den Mehrschichtaufbau würden bei dessen Herstellung Spannungen eingetragen werden.In DE 10 2007 055 015 A1 a Flächenheizelement is proposed, which has a cover of the Heizleiterträgers with an adhesive composite for the purpose of one-sided delivery of heat generated in an electric Flächenheizelement. Furthermore, a multilayer structure is proposed in which thermally conductive adhesive layers are combined with heat-conductive non-self-adhesive intermediate layers. This is a surface heating element, which is designed efficiently as a heating element in the sense of a heatable and distributing the heat and stored in borders floor plate. A use in the sense of a multi-part clutch cover of a traction vehicle as already described is not given and by the multi-layer structure voltages would be entered during its manufacture.

In DE 10 2009 057 874 A1 wird ein Verbundelement mit einer Heizeinrichtung beschrieben, bei dem zwischen den Deckschichten des Verbundelements zum Schutz des Heizelements gegen äußere Einflüsse wenigstens eine zusätzliche Zwischenschicht vorgesehen ist. Ein derartiger Aufbau eines beheizbaren Verbundelements ist für Zwecke der Eisbeseitigung oder gar Eisfreihaltung einer schwenkbaren Frontverkleidung eines Triebfahrzeuges wie bereits beschrieben ungeeignet.In DE 10 2009 057 874 A1 a composite element with a heating device is described, in which at least one additional intermediate layer is provided between the cover layers of the composite element for protecting the heating element against external influences. Such a construction of a heatable composite element is unsuitable for purposes of ice removal or even freezing of a pivotable front panel of a traction vehicle as already described.

Des weiteren wurde gefunden, dass nach DE 100 58 434 C2 die Steuerung der Temperatur eines beheizten Außenspiegels eines Fahrzeuges beschrieben ist, indem unter Berücksichtigung der Änderung der Außentemperatur über die Zeiteinheit die Heizleistung der Heizung des Außenspiegels angepaßt wird. Dieser Vorschlag dient der Lösung einer Aufgabe, die das Abtauen von Frontverkleidungen schnellfahrender Züge nicht ermöglicht.Furthermore, it was found that after DE 100 58 434 C2 the control of the temperature of a heated outside mirror of a vehicle is described by adjusting the heating power of the heater of the exterior mirror, taking into account the change in the outside temperature over the unit time. This proposal serves to solve a task that does not allow the defrosting of front panels of fast trains.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Ausbildung zu entwickeln, bei der auch im Fahrbetrieb schnellfahrender Züge die Möglichkeit besteht, die erwähnten Abdeckungen, die die Kupplung dieser schnellfahrenden Züge verkleiden, ohne zusätzliche Hilfsmaßnahmen bei Schnee und Eis, auch in die Frontverkleidung hinein, zu verschwenken und die Funktionsfähigkeit der Kupplung zu gewährleisten.The object of the invention is therefore to develop an education, in which even when driving fast-moving trains the opportunity exists, the mentioned covers that dress the clutch of these fast-moving trains, without additional support measures in snow and ice, in the front panel inside, too pivot and ensure the functionality of the clutch.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lösung gemäß Patentanspruch 1. Auf für das Anbacken von Schnee und Eis relevanten Bereichen der Frontverkleidung und der Abdeckung der Kupplung wird zunächst eine wärmeisolierende Schicht, die gleichzeitig elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist, aufgebracht. Diese wärmeisolierende Schicht kann beispielsweise Hartschaum sein, der dünn aufgetragen ist. Auf diese wärmeisolierende Schicht ist eine dünne Heizleiterschicht aufgebracht, vorzugsweise eine Heizfolie. Dieser ist wiederum nach außen abschließend eine Deckschicht aufgelegt, die steinschlag- und elektrisch durchschlagfest und eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzend ausgebildet ist. The object is achieved by a solution according to claim 1. On relevant for the caking of snow and ice areas of the front panel and the cover of the coupling is first a heat-insulating layer having simultaneously electrically insulating properties applied. This heat-insulating layer may be, for example, rigid foam, which is applied thinly. On this heat-insulating layer, a thin Heizleiterschicht is applied, preferably a heating foil. This is in turn outwardly placed a cover layer, the rockfall and electrically puncture resistant and has a good thermal conductivity possessing formed.

Heiz- und Deckschicht können hinsichtlich der notwendigen Eigenschaften miteinander kombiniert sein, indem diese auch im Sinne einer Prepregschicht mit integrierten Heizdrähten ausgebildet ist.Heating and cover layer can be combined with respect to the necessary properties with each other by this is also designed in the sense of a prepreg layer with integrated heating wires.

Ebenso sind zur Erhöhung der Festigkeit stabilisierende Zwischenschichten aus einem Glasfasergewebe oder einem Gewebe mit adäquaten Eigenschaften vorteilhaft.Likewise, to increase the strength, stabilizing intermediate layers of a glass fiber fabric or a fabric with adequate properties are advantageous.

Alle Schichten sind ebenso wie die wärmeisolierende Schicht miteinander verklebt, sodass im Endzustand ein auf dem Untergrund, also der Abdeckung und den Innnenbereichen der Frontverkleidung, aufgebauter Körper hoher Homogenität und Stabilität entstanden ist.All layers, like the heat-insulating layer, are glued together, so that in the final state, a body of high homogeneity and stability, built up on the substrate, ie the cover and the interior areas of the front lining, has been created.

Die für das Anbacken von Schnee und Eis relevanten Bereiche können so verteilt sein, dass bei einer nach unten hin bis in den Bodenbereich hinein übergreifenden strömungsgünstigen Frontverkleidung und einer mehrfach geteilten nach links und rechts in die strömungsgünstige Verkleidung hinein wegschwenkenden Abdeckung der Kupplung die Flächen im Inneren der bis in den Bodenbereich hinein übergreifenden strömungsgünstigen Frontverkleidung mit einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schichtenaufbau versehen sind. Damit werden sich dort sammelnde Schnee- und Eismengen angetaut, bis ihr Haftvermögen auf der strömungsgünstigen Frontverkleidung verlorengeht. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene für das untere Innere der strömungsgünstigen Frontverkleidung vorgesehene Schichtenaufbau ist bei einer geteilten in die strömungsgünstige Frontverkleidung hinein wegschwenkenden Abdeckung ebenfalls auf deren Außenseite vorhanden, sodass die dort anbackenden Schnee- und Eismassen abtaubar sind und ein ungehindertes Schwenken der Abdeckung der Kupplung in die strömungsgünstige Frontverkleidung des Fahrzeuges hinein gegeben ist.The relevant areas for the caking of snow and ice can be distributed so that in a downwardly into the bottom area in cross-streaming front panel and a multiple split to the left and right in the streamlined fairing in the swinging away cover of the clutch, the surfaces inside the up to the floor area in cross-streamlined front panel are provided with a layer structure proposed according to the invention. This will thaw snow and ice accumulating there until it loses its grip on the streamlined front panel. The inventively proposed provided for the lower interior of the streamlined front panel layer structure is also present on a split in the streamlined front panel in wegschwenkenden cover on the outside, so that there caking snow and ice are abtaubar and unhindered pivoting of the cover of the coupling in the streamlined Front panel of the vehicle is given in.

Eine erfindungsgemäße Variation sieht vor, in den Schichtenaufbau der einzelnen Bauteile, also relevante Teile der Frontverkleidung und der Abdeckung, bezogen auf deren Fläche an geeigneten Punkten, die Temperatur registrierende Sensoren zur Feststellung der dort vorhandenen Temperatur anzuordnen. Diese die Temperatur registrierenden Sensoren sind derart mit einem Mikrorechner verbunden, dass die Heizleistung der Heizleiterschicht in Abhängigkeit von den durch die die Temperatur registrierenden Sensoren ermittelten Temperaturen steuerbar ist. Über ein übliches geeignetes Stellglied kann der Schaltpunkt vorgewählt und verändert werden. Die derart gewonnenen Werte können ebenso zur Steuerung eines Überhitzungsschutzes dienen.A variation according to the invention provides to arrange in the layer structure of the individual components, ie relevant parts of the front panel and the cover, based on their area at suitable points, the temperature-registering sensors for detecting the temperature there. These temperature-registering sensors are connected to a microcomputer in such a way that the heating power of the heating conductor layer can be controlled in dependence on the temperatures determined by the sensors registering the temperature. About a usual suitable actuator, the switching point can be preselected and changed. The values thus obtained can also serve to control overheating protection.

Es ist ebenso möglich, weitere Sensoren am Fahrzeug vorzusehen, die adäquat einen digitalen Wert für eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit bereitstellen und die derart auf eine bekannte Art und Weise mit dem Mikrorechner verbunden sind, dass oberhalb einer vorbestimmten Grenzgeschwindigkeit die Energiezufuhr zur Heizleiterschicht unterbrochen wird, da bei hohen Geschwindigkeiten die zur Verfügung stehende Heizleistung nicht immer ausreichend ist. Auch diese Grenzgeschwindigkeit ist über ein Stellglied einstellbar, um eine Anpassung an sich verändernde Temperaturverhältnisse zu ermöglichen.It is also possible to provide further sensors on the vehicle which adequately provide a digital value for a certain limiting speed and which are connected to the microcomputer in a known manner such that above a predetermined limit speed the energy supply to the heating conductor layer is interrupted high speeds the available heating power is not always sufficient. This limit speed can also be set via an actuator in order to allow adaptation to changing temperature conditions.

Unter Hinweis die nicht zu vermeidende adiabatische Entspannung bei hohen Geschwindigkeiten kann damit Energie gespart werden.Underlining the unavoidable adiabatic relaxation at high speeds can thus save energy.

Selbstverständlich können die Basiswerte für die Ermittlung der Grenzgeschwindigkeit auch aus den Fahrzeugdaten und/oder einem GPS-orientierten System bereitgestellt werden.Of course, the base values for determining the limit speed can also be provided from the vehicle data and / or a GPS-oriented system.

Mit der Verwirklichung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gelingt es, betriebsbedingte zusätzliche Stillstandszeiten in der kalten Jahreszeit und zusätzliche Aufwendungen für das Beseitigen von Anbackungen von Schnee und Eis im Frontbereich schnellfahrender Züge zu vermeiden und deren verfügbare Einsatzzeit zu erhöhen.With the realization of the proposed solution according to the invention, it is possible to avoid operational additional downtime in the cold season and additional expenses for eliminating caking of snow and ice in the front of fast trains and to increase their available mission time.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die mit einer Flächenheizung zu versehenden Bereiche der Frontverkleidung innen in unmittelbarer Nähe des Ausschnittes zur Aufnahme der zu verschwenkenden Abdeckung für die Kupplung sind nach zweckentsprechender geeigneter Untergrundbehandlung im Sinne eines üblichen Entfettens und Aufrauens mit einem geeigneten Harz versehen. Auf dieses ist beispielhaft ein Schaumkern in gescrimter Ausführung aufgelegt. Damit ist eine Anpassung des Schaumkerns an die vorhanden asphärischen Konturen der inneren Frontverkleidung möglich. Adäquat kann der Schaumkern auch aufgespritzt sein.To be provided with a surface heating areas of the front panel inside in the immediate vicinity of the cutout for receiving the cover to be pivoted for the coupling are provided after zweckentsprechender suitable background treatment in terms of conventional degreasing and roughening with a suitable resin. On this example, a foam core in crimped version is launched. This adaptation of the foam core to the existing aspherical contours of the inner front panel is possible. The foam core can also be adequately sprayed on.

Beispielhaft ist zur Erhöhung der Eindringfestigkeit des Schaumkerns eine Schicht Glasfasergewebe aufgeklebt, die nach ihrem Abbinden Träger der Heizfoliensegmente ist. Abschließend erfolgt wiederum ein Verkleben der Heizfoliensegmente mit einer Glasmatte. Hier werden ebenfalls die Temperatur registrierende Sensoren befestigt, die mit einem Mikrorechner auf bekannte Art und Weise verbunden sind und die nach Herstellen ihrer Betriebsbereitschaft der Oberflächentemperatur entsprechend ständig adäquate Werte dem Mikrorechner bereitstellen. Damit werden auch Wärmeverluste infolge der Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt. Der Mikrorechner ist so mit der steuerbaren Stromzufuhr für die Heizung verbunden, dass ein Abschalten der Heizung bei Erreichen einer oberen zulässigen Grenztemperatur erfolgt, ehe die Temperatur in einen unzulässigen Bereich hinein steigt, was bei Extremtemperaturen relevant sein kann.By way of example, in order to increase the penetration resistance of the foam core, a layer of glass fiber fabric is adhered, which after its setting is the carrier of the heating foil segments. Finally, gluing of the heating foil segments with a glass mat takes place again. Here, the temperature-registering sensors are also attached, which are connected to a microcomputer in a known manner and which, after making their operational readiness of the surface temperature correspondingly constantly provide adequate values to the microcomputer. This also takes into account heat losses as a result of the driving speed. The microcomputer is connected to the controllable power supply for the heater so that the heater is switched off when an upper permissible limit temperature is reached before the temperature rises to an impermissible range, which may be relevant at extreme temperatures.

Ebenso steuert der Mikrorechner die Heizleistung im Sinne der Konstanz eines eingestellten Wertes.Likewise, the microcomputer controls the heat output in the sense of the constancy of a set value.

Die Abdeckung der Kupplung ist auf ihrer Außenseite mit einem identischen und bereits beschriebenen Schichtenaufbau versehen. Ebenso sind dort die Temperatur registrierende Sensoren vorhanden, die über ein flexibles Kabel mit dem installierten Mikrorechner verbunden sind und diesem ständig ihre Werte für die ermittelten Temperaturen übertragen.The cover of the coupling is provided on its outside with an identical and already described layer structure. Likewise, there are the temperature-registering sensors, which are connected via a flexible cable with the installed microcomputer and this constantly transmit their values for the determined temperatures.

Die Ermittlung der Geschwindigkeitswerte, um eine objektive Basis für das zweckmäßige Einschalten (oder Ausschalten) der Heizung zu ermitteln, erfolgt vorzugsweise über ein bereits dargestelltes bekanntes autarkes System, das für den konkreten Sachzusammenhang insoweit bisher nicht angewendet wurde. Ist der Wärmeverlust der vorgeschlagenen Einrichtung bei strömender sehr kalter Luft und hoher Geschwindigkeit zu hoch, kann dadurch die Heizung sich selbst abschaltend eingestellt werden.The determination of the speed values, in order to determine an objective basis for the appropriate switching on (or off) of the heating, preferably takes place via a previously described known self-sufficient system, which has hitherto not been used for the specific context. If the heat loss of the proposed device in flowing very cold air and high speed is too high, thereby the heater can be set itself off.

Claims

Forming the front panel fast-moving trains in the cover of the clutch, in which the parts of the front panel, under which the cover of the coupling pivots, heatable on the inside and the pivoting under the front panel cover of the clutch on its outside are designed to be heated and for heating provided surfaces face the side on which the caking of snow and ice is an obstacle, they first carry a heat-insulating layer, which at the same time has electrically insulating properties, then a Heizleiterschicht is constructed, wearing a cover layer, stone schlitz- and electrically is formed resistant to breakdown and has a high thermal conductivity and in the layer structure at appropriate points the temperature-registering sensors for determining the temperature are classified, the processing side on a microcomputer zuarbeitend and this their values nd are arranged.

An embodiment according to claim 1, wherein the microcomputer is connected to an actuator for controlling the heating power in response to the temperatures detected by the temperature registering sensors, the actuator being controllable with respect to its switching points and switching in response to the speed of the fast train in addition, the power supply to the heating conductor layer is formed as a function of a predetermined speed on and off.