DE102020203178A1

DE102020203178A1 - Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102020203178A1
Application number: DE102020203178.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Fege; Heiko Meyer; Kilian Rossig
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-16
Also published as: WO2021180529A1

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

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad eines Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene.
Unter dem Kraftschlussbeiwert wird ein Verhältnis zwischen einer übertragbaren Umfangskraft und einer Normalkraft verstanden.
Beim Schienenfahrzeug wird als Umfangskraft eine übertragbare Antriebskraft bezeichnet, die am Umfang eines Schienenfahrzeug-Rads angreift und dieses in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs antreibt oder abbremst.
Als Normalkraft wird beim Schienenfahrzeug die Kraft bezeichnet, 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 Bremskraft eines Schienenfahrzeugs Maßnahmen an den Schienen zu ergreifen, die auch als Gleiskonditionierung bezeichnet werden.
Aus Dokument WO 2019 219223 A1 ist bekannt, mit Hilfe einer Messeinheit einen Querversatz einer von einem Schienenfahrzeug befahrenen Schiene relativ zu einem Wirkbereich einer Gleiskonditioniereinheit zu ermitteln. Die Gleiskonditioniereinheit 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 Geschwindigkeiten 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 Druckluftförderungskapazitäten) des Schienenfahrzeuges sind jedoch begrenzt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, 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 Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug.
Die Anordnung beinhaltet ein Schienenfahrzeug und eine vom Schienenfahrzeug befahrene 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.
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 Druckluftvolumenstrom eingebracht.
Die Heizeinrichtung ist bevorzugt zwischen einer Drucklufterzeugungseinrichtung des Schienenfahrzeugs und dem DruckluftAuslass der Gleiskonditioniereinrichtung angeordnet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass sie den Druckluftvolumenstrom 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 Druckluftvolumenstrom umströmt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung als Glühdraht ausgebildet, der im Druckluftvolumenstrom angeordnet 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 Transformator-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 Hilfsmedien, insbesondere von Sand, mengenmäßig reduziert werden kann.
Dies ist gerade bei höheren Geschwindigkeiten des Schienenfahrzeugs 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 Anlagengröße 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 Geschwindigkeitsbereich des Schienenfahrzeugs erhöht.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Trocknungs- bzw. Reinigungswirkung für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Planbarkeit einer Sand-Bevorratung im Schienenfahrzeug beim Schienenfahrzeug-Betreiber verbessert.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 in einer prinzipiellen Darstellung eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.

Ein Schienenfahrzeug SFZ beinhaltet eine Gleiskonditioniereinrichtung 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 angeordnet ist, dass Druckluft DL gezielt auf einen Schienenkopf SK einer vom Schienenfahrzeug SFZ befahrenen Schiene SCH gerichtet ist.
Die von der Drucklufterzeugungseinrichtung DLE gebildete Druckluft DL ist vor einem Ausbringen über den Druckluftauslass DLA als Druckluftvolumenstrom DVS durch eine Heizeinrichtung HE geführt.
Die Heizeinrichtung HE ist zur Erwärmung des Druckluftvolumenstroms DVS ausgebildet, um eine Trocknung des Schienenkopfs SK durchzuführen.
Die Heizeinrichtung HE ist zwischen der Drucklufterzeugungseinrichtung DLE und dem Druckluftauslass DLA der Gleiskonditioniereinrichtung GKE angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2019219223 A1 [0005]

Claims

Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug, mit einem Schienenfahrzeug und mit einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene, - bei der das Schienenfahrzeug eine Gleiskonditioniereinrichtung und eine Drucklufterzeugungseinrichtung aufweist, - bei der die Gleiskonditioniereinrichtung und die Drucklufterzeugungseinrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass von der Drucklufterzeugungseinrichtung gebildete Druckluft an die Gleiskonditioniereinrichtung übertragen wird, - bei der die Gleiskonditioniereinrichtung einen Druckluftauslass aufweist, über den die übertragene Druckluft gezielt auf einen Schienenkopf der vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene gerichtet ist, so dass am Schienenkopf 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 zusätzlich trocknet, um den Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene zu erhöhen.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Druckluftauslass derart angeordnet ist, dass durch die Druckluft Verschmutzungen am Schienenkopf reduziert oder entfernt werden.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Drucklufterzeugungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass durch die erzeugte Druckluft Verschmutzungen am Schienenkopf reduziert oder entfernt werden.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Heizeinrichtung zwischen der Drucklufterzeugungseinrichtung und dem Druckluftauslass der Gleiskonditioniereinrichtung angeordnet ist, so dass die Druckluft als Druckluftstrom zur Heizeinrichtung gelangt.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sie den Druckluftstrom umschließt.
Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Heizeinrichtung als heizbares Rohr bzw. als heizbares Kupferrohr ausgebildet ist, durch das der Druckluftvolumenstrom zur Erwärmung geleitet wird.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Heizeinrichtung vom Druckluftvolumenstrom umströmt wird.
Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Heizeinrichtung als Glühdraht ausgebildet ist, der im Druckluftvolumenstrom angeordnet ist, um diesen zu erwärmen.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Heizeinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist, der Wärme eines Fluids auf den Druckluftvolumenstrom überträgt.
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.
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.