[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung
für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug sowie eine Steuereinrichtung für
eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug.
[0002] Bei Schienenfahrzeugen hängt die Wirkung einer Bremse oder einer Antriebseinrichtung
entscheidend von dem Kraftschluss zwischen Rädern und Schiene ab, denn eine Antriebskraft
oder Bremskraft wird über die Räder auf die Schiene übertragen. Dabei bestimmt ein
als Adhäsionsbeiwert oder Kraftschlussbeiwert bezeichneter Parameter das auf die Schiene
übertragbare Maß an Bremskraft oder Antriebskraft. Wird mehr Kraft zum Bremsen oder
Beschleunigen des Schienenfahrzeugs auf ein Rad ausgeübt, als gemäß eines herrschenden
Kraftschlusses über den Rad-Schiene-Kontakt aufgenommen werden kann, kann dies zu
einem Gleiten, Schleudern oder Blockieren des Rades führen, welches ein unerwünschter
Zustand ist. Der Kraftschluss zwischen einem Rad und einer Schiene hängt stark von
den Reibungsbedingungen zwischen Rad und Schiene ab. Bei hoher Reibung ist ein hoher
Kraftschluss möglich, während bei einer niedrigen Reibung, beispielsweise bei Wasser
oder Eis auf der Schiene, nur ein niedriger Kraftschluss herrscht. Um die Effizienz
insbesondere von Bremsungen zu verbessern, können Schienenfahrzeuge mit Partikelstreuanlagen
ausgestattet sein, über die beispielsweise Sand als Streugut auf eine Schiene ausgebracht
werden kann. Durch den Sand kann die Adhäsion zwischen Rad und Schiene, und somit
der Kraftschluss, verbessert werden.
[0003] Grundsätzlich kann hier zwischen ortsgebunden und fahrzeuggebunden Anlagen zur Ausbringung
des Reibwertmodifikators unterschieden werden. Bei ortsgebundenen Anlagen werden meist
Reibpasten, die auf die Schiene aufgebracht werden, eingesetzt. Bei fahrzeuggebunden
Anlagen handelt es sich meist um Streuanlagen, die ein granuläres Medium (beispielsweise
Sand aus Quarz oder Feldspat) auf die Schiene oder direkt in den Rad-Schiene-Spalt
streuen. Die Aktivierung der Streuanlage erfolgt entweder durch den Fahrer manuell
oder automatisch durch das Brems- und Traktionssystem bei Ansprechen von Gleit- oder
Schleuderschutz. Der bei der Aktivierung zu fördernde Massenfluss (zeitliche Fördermenge)
des Streuguts wird vorab basierend auf Fahrversuchen oder aufgrund von Normen und
Vorschriften definiert. Der Massenfluss wird je nach Fahrzeugkonzept konstant einstufig
(es wird nur ein Massenfluss eingestellt), geschwindigkeitsabhängig mehrstufig (in
verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen werden unterschiedliche Massenflüsse eingestellt)
oder geschwindigkeitsabhängig stetig (die Abhängigkeit zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit
und Massenfluss wird durch eine stetige Funktion dargestellt) eingestellt. Äquivalent
kann auch eine wegabhängige Fördermenge definiert werden.
[0004] In der
EP 1 181 179 B1 wird eine Methode beschrieben, in der ein Gleitschutzsystem den Bremszylinderdruck
einer Achse ohne Streuanlage bei schlechten Haftwerten so weit herunterregelt, dass
kein Blockieren der Räder auftritt. Der sich dabei einstellende Bremszylinderdruck
und der Bremszylinder-Solldruck werden ins Verhältnis gesetzt und dies als Maß für
den Massenfluss herangezogen. In der
WO 2005 077 679 A1 wird eine Einrichtung beschrieben, die eine optische Überwachung des Flusses von
Streugut ermöglicht.
[0006] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Steuern
einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren sowie eine entsprechende Steuereinrichtung
zu schaffen. Um das Anfahren, Beschleunigen und Bremsen bei Schienenfahrzeugen zu
optimieren und bei schlechtesten Bedingungen auch erst zu ermöglichen, muss die Haftreibung
zwischen Rad und Schiene verbessert werden. Schlechte Haftreibung wird verursacht
einerseits durch den materiellen Rad- und Schienenzustand, wie beispielsweise (Rollkontakt-)Materialermüdung,
Rost, und andererseits durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise natürliche Umwelteinflüsse
(Schnee, Eis, Feuchte, Regen, Staub, Laub, etc.) und Umweltverschmutzung (Öl, Fett,
Feinstaub, etc.) sowie deren Kombinationen, die sich auf Rad und Schiene ablagern.
[0007] Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinrichtung für eine Ausbringeinrichtung für
Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug sowie ein Verfahren zum Steuern einer
Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug gemäß den Hauptansprüchen
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
nachfolgenden Beschreibung.
[0008] Unterschiedliche Reibwertmodifikatoren bieten in unterschiedlichen Situationen unterschiedliche
Vorteile. Wenn eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug
zumindest zwei Vorratsbehälter für Reibwertmodifikatoren aufweist, so kann in unterschiedlichen
Situationen der optimale Reibwertmodifikator oder eine Mischung verschiedener Reibwertmodifikatoren
gewählt werden. Dabei können auch die Vorteile fluider Reibwertmodifikatoren genutzt
werden.
[0009] Ein Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für
ein Schienenfahrzeug umfasst die folgenden Schritte:
Einlesen eines Regelsignals, wobei das Regelsignal Umweltdaten und/oder einen Haftreibwert
zwischen einer Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs repräsentiert;
[0010] Bestimmen eines Steuersignals für die Ausbringeinrichtung unter Verwendung des Regelsignals,
wobei das Steuersignal eine Information über eine erste Fördermenge für einen ersten
Reibwertmodifikator und eine zweite Fördermenge für einen zweiten Reibwertmodifikator
umfasst;
[0011] Bereitstellen des Steuersignals an eine Schnittstelle zu einer ersten Dosiereinrichtung
und zu der einer Dosiereinrichtung;
[0012] Einlesens eines ersten Füllstands eines ersten Vorratsbehälters und eines zweiten
Füllstand eines zweiten Vorratsbehälters;
[0013] Vergleichen der Füllstände mit einer vordefinierten Mindestfüllmenge, um im Schritt
des Bestimmens das Steuersignal mit dem Ziel des Einsparens des Reibwertmodifikators
anzupassen und ein Geschwindigkeitsanpassungssignal zum Anpassen der Fahrzeuggeschwindigkeit
im Schritt des Bereitstellens bereitzustellen.
[0014] Eine entsprechend Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug
weist die folgenden Merkmale auf:
einen ersten Vorratsbehälter für einen ersten Reibwertmodifikator und zumindest einem
zweiten Vorratsbehälter für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator verschiedenen
Reibwertmodifikator; und
eine erste Dosiereinrichtung für den ersten Vorratsbehälter und eine zweite Dosiereinrichtung
für den zweiten Vorratsbehälter, wobei ansprechend auf ein Steuersignal der erste
Reibwertmodifikator und/oder der zweite Reibwertmodifikator und/oder eine Mischung
aus dem ersten und dem zweiten Reibwertmodifikators ausbringbar ist.
[0015] Ein Schienenfahrzeug kann eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren aufweisen.
Unter einem Schienenfahrzeug kann dabei verstanden werden ein motorisiertes Schienenfahrzeug,
wie beispielsweise eine Lokomotive oder ein Triebwagen, oder ein unmotorisiertes Schienenfahrzeug,
wie beispielsweise ein Waggon. Unter einem Reibwertmodifikator kann dabei ein Mittel
zum Verbessern der Adhäsion oder des Kraftschlusses zwischen Rädern und Schiene verstanden
werden. Die Ausbringeinrichtung kann für feste, granulare, pastöse oder flüssige Reibwertmodifikatoren
sowie feste Schleifmittel für ein Schienenfahrzeug zum Ausbringen zwischen Schiene
und Rad vorgesehen sein. So kann unter einem Reibwertmodifikator Streugut, Partikel
eines Streuguts oder ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, verstanden werden.
Ein Reibwertmodifikator kann dazu geeignet sein, einen Kraftschluss zwischen Schiene
und Rad zu verbessern, etwa indem eine Reibung zwischen Rad und Schiene erhöht wird.
Die Ausbringeinrichtung weist zumindest zwei Vorratsbehälter zur Aufnahme und Bereitstellung
von Reibwertmodifikatoren wie einer Flüssigkeit oder Streugut beziehungsweise Partikeln
auf. Dabei können in unterschiedlichen Behältern Reibwertmodifikatoren unterschiedlichen
Materials, unterschiedlicher Größen, unterschiedlicher Viskosität und/oder unterschiedlicher
Beschaffenheit vorgesehen sein. Der erste Vorratsbehälter ist ausgebildet für einen
ersten Reibwertmodifikator in Form einer reibwertmodifizierenden Flüssigkeit und der
zumindest zweite Vorratsbehälter ist ausgebildet für einen zweiten von dem ersten
Reibwertmodifikator verschiedenen Reibwertmodifikator. Die Ausbringeinrichtung weist
zumindest eine Dosiereinrichtung auf, die ausgebildet ist, ansprechend auf ein Steuersignal
einen Reibwertmodifikator aus einem der Vorratsbehälter oder eine Mischung von Reibwertmodifikatoren
aus zumindest zwei verschiedenen Vorratsbehältern bereitzustellen oder alternativ
auf eine Schiene auszubringen. Alternativ kann jedem Vorratsbehälter eine Dosiereinrichtung
zugeordnet sein. Dabei kann die Dosiereinrichtung eine Fördereinrichtung umfassen.
Die Dosiereinrichtung kann ausgebildet sein, Reibwertmodifikatoren aus zumindest zwei
Vorratsbehältern, insbesondere dem ersten Vorratsbehälter und dem zweiten Vorratsbehälter
zu mischen, um eine entsprechende Reibwertmodifikatormischung auf die Schiene auszubringen.
Die auszubringende Menge oder der auszubringende Massenfluss des zumindest einen Reibwertmodifikators
kann vor dem Verlassen der Dosiereinrichtung oder vor einem Auftreffen auf der Schiene
bestimmt werden oder alternativ erfasst werden. So kann ein gezieltes und/oder einstellbares
Ausbringen einer bestimmten Menge in einer bestimmten Zeit und/oder ein Entnehmen
einer entsprechenden zu entnehmenden Reibwertmodifikatormenge aus einem oder mehreren
Vorratsbehältern realisiert werden. Eine Fördereinrichtung als Teil der Dosierungseinrichtung
kann beispielsweise elektrisch, pneumatisch und/oder mechanisch wirken. Die Dosiereinrichtung
kann ausgebildet sein, um ansprechend auf ein Steuersignal einen Reibwertmodifikator
zu wählen. Dabei kann das Steuersignal eine Information über einen Vorratsbehälter,
einen Reibwertmodifikator, eine Menge, einen Massenfluss oder eine Geschwindigkeit
des auszubringenden Reibwertmodifikators umfassen.
[0016] Ein Reibwertmodifikator kann elektrisch leifähig sein, sodass zwischen Rad und Schiene
ein elektrisch gut leitender Kontakt vorhanden ist. In einer Ausführungsform kann
beispielsweise der erste Reibwertmodifikator Quarzsand und der zweite Reibwertmodifikator
Aluminiumpartikel sein.
[0017] Durch Sand kann der elektrische Leitwert zwischen Rad und Schiene bis zur Isolation
herabgesetzt werden. Durch die Isolation von Rad und Schiene können Gleisstromkreise
des Schienenabschnittes gestört werden und Schienenabschnitte fälschlicherweise als
frei gemeldet werden. Um eine Isolation zu vermeiden, kann elektrisch leitfähiges
Streugut verwendet werden.
[0018] Die Dosierung des Streuguts kann pneumatisch durch Über- und/oder Unterdruck oder
mechanisch durch einen Hubkolben, eine Schnecke oder ein Zellrad erfolgen. Die Stellgrößen
zur Dosierung sind dabei Druck, Hub oder Pulsweite des Kolbens, Drehzahl der Schnecke
oder des Zellrades. Die Dosierung eines fluiden Reibwertmodifikators kann mit einer
Pumpe erfolgen. So können Reibwertmodifikatoren mittels einer Mechanik, mittels Luft
oder mittels einer Pumpe dosiert und gleichzeitig oder alternativ gefördert werden.
Um die definierten Massenflüsse erzeugen zu können, kann vorab im Versuch die Beziehung
zwischen Stellgröße und Massenfluss bestimmt und durch eine Kennlinie dargestellt
und in der Steuerung der Streuanlage abgelegt werden. Die Weiterbeförderung des dosierten
Streuguts kann pneumatisch durch das Förderrohr erfolgen. Alternativ kann ein Fallrohr
eingesetzt werden.
[0019] In einer Ausführungsform kann der erste Reibwertmodifikator eine reibwertmodifizierende
Flüssigkeit sein.
[0020] Der zweite Reibwertmodifikator kann eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit, ein
granularer Reibwertmodifikator, ein pastöser Reibwertmodifikator oder ein festes Schleifmittel
sein. Unterschiedliche Reibwertmodifikatoren können bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen
über unterschiedliche Eigenschaften zur Verbesserung der Reibung zwischen Rad und
Schiene verfügen. Unterschiedliche Rahmenbedingungen können beispielsweise durch klimatische
Einflüsse, wie Temperatur, Regen oder Feuchtigkeit und sich daraus ergebenden Effekten
wie Eis oder Schnee hervorgerufen werden.
[0021] Die Ausbringeinrichtung kann zumindest einen weiteren Vorratsbehälter für zumindest
einen weiteren Reibwertmodifikator und alternativ oder ergänzend eine weitere Dosiereinrichtung
für den weiteren Vorratsbehälter umfassen. Dabei kann der zumindest eine weitere Reibwertmodifikator
eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit, ein granularer Reibwertmodifikator, ein pastöser
Reibwertmodifikator oder ein festes Schleifmittel sein.
[0022] Die Ausbringeinrichtung kann zumindest einem Schmierstiftapplikator umfassen, der
ausgebildet ist, um ansprechend auf das Steuersignal einen Spurkranz des Schienenfahrzeugs
zu schmieren. Auch mit einem Schmierstiftapplikator kann der Reibwert zwischen Rad
und Schiene beeinflusst werden. So kann eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung
des Kraftschlusses zwischen Rad und Schiene geschaffen werden.
[0023] Auch kann die Ausbringeinrichtung zumindest einem Reibstiftapplikator und/oder Schmierstiftapplikator
aufweisen, der ausgebildet ist, um ansprechend auf das Steuersignal auf der Lauffläche
eines Rades des Schienenfahrzeugs zu reiben.
[0024] Die Ausbringeinrichtung kann eine Einrichtung zur Überwachung eines Füllstands im
ersten Vorratsbehälter und ergänzend oder alternativ im zweiten Vorratsbehälter aufweisen.
Wenn die Ausbringeinrichtung weitere Vorratsbehälter umfasst, kann eine weitere Einrichtung
oder weitere Einrichtungen den Füllstand der weiteren Vorratsbehälter überwachen.
[0025] Die Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes kann als Grenzwertschalter zu einem
bestimmten Füllstand, auch als binärer Füllstandsensor bezeichnet, ausgeführt sein.
Die Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes kann als Füllstandsensor zur steten
Überwachung des Füllstandes, auch als analoger Füllstandsensor bezeichnet, ausgeführt
sein.
[0026] Eine Steuereinrichtung für eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für
ein Schienenfahrzeug ist eingerichtet, um die Schritte des genannten Verfahrens zum
Steuern einer Ausbringeinrichtung in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder
anzusteuern.:
Die Steuereinrichtung kann eine Einrichtung zum Einlesen eines Regelsignals, wobei
das Regelsignal Umweltdaten und/oder einen Haftreibwert zwischen einer Schiene und
einem Rad des Schienenfahrzeugs repräsentiert, eine Einrichtung zum Bestimmen einer
ersten Fördermenge für den ersten Reibwertmodifikator und einer zweiten Fördermenge
für den zweiten Reibwertmodifikator unter Verwendung des Regelsignals, und eine Einrichtung
zum Bereitstellen eines Steuersignals, wobei das Steuersignal eine Information über
die erste Fördermenge und die zweite Fördermenge umfassen.
[0027] Dabei weist die Ausbringeinrichtung einen ersten Vorratsbehälter für einen ersten
Reibwertmodifikator und zumindest einen zweiten Vorratsbehälter für einen zweiten
von dem ersten Reibwertmodifikator verschiedenen Reibwertmodifikator sowie eine erste
Dosiereinrichtung für den ersten Vorratsbehälter und eine zweite Dosiereinrichtung
für den zweiten Vorratsbehälter auf. Ansprechend auf ein Steuersignal ist der erste
Reibwertmodifikator und/oder der zweite Reibwertmodifikator und/oder eine Mischung
des ersten und des zweiten Reibwertmodifikators ausbringbar. Eine Steuereinrichtung
kann ein elektrisches Gerät sein, welches Signale empfängt, verarbeitet und in Abhängigkeit
davon zumindest ein Steuersignal bereitstellt. Die Steuereinrichtung kann eine oder
mehrere Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein
können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise
Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Steuereinrichtung umgesetzt
sind. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule
sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden
sind. Die Steuereinrichtung kann eine oder mehrere separate Komponenten wie etwa Steuergeräte
aufweisen, die zur Datenübertragung untereinander verbunden sind. Die Steuereinrichtung
kann mit einer Bremssteuereinrichtung zur Datenübermittlung verbunden oder verbindbar
sein, etwa mit einem Bremsrechner, einem Gleitschutzrechner ergänzend oder alternativ
einem Traktionsrechner. Die Steuereinrichtung kann auch als Teil einer Bremssteuereinrichtung
oder Traktionssteuereinrichtung ausgebildet sein. Eine Steuereinrichtung kann dazu
ausgebildet sein, Daten zu empfangen, die eine bestimmte Größe und/oder einen bestimmten
Zustand repräsentieren. Es ist vorstellbar, dass derartige Daten einen bestimmten
Zustand oder eine bestimmte Größe direkt angeben. Es kann auch vorgesehen sein, dass
aus derartigen einen Zustand und/oder eine Größe angebenden Daten der jeweilige Zustand
oder die jeweilige Größe bestimmbar ist. Die Einrichtung zum Einlesen eines Regelsignals
kann als eine Schnittstelle ausgebildet sein, über die ein an der Schnittstelle anliegendes
Regelsignal eingelesen werden kann. Unter Umweltdaten, die von dem Regelsignal repräsentiert
werden können, können natürliche Umwelteinflüsse wie beispielsweise Schnee, Eis, Feuchte,
Regen, Staub oder Laub und ergänzend oder alternativ Umweltverschmutzung wie beispielsweise
Öl, Fett oder Feinstaub, sowie deren Kombinationen, die sich auf Rad und Schiene ablagern,
verstanden werden. Unter den Umweltdaten können auch topografische Daten über den
Schienenweg verstanden werden. Dabei können topografische Daten über den Schienenweg
mit Informationen über den Schienenzustand kombiniert werden. Das von der Steuereinrichtung
bestimmte Steuersignal kann an einer als Schnittstelle ausgebildeten Einrichtung zum
Bereitstellen eines Steuersignals bereitgestellt werden. Dabei weist das Steuersignal
eine Information über die erste Fördermenge und über die zweite Fördermenge auf. Wenn
die Ausgabeeinrichtung für Reibwertmodifikatoren weiteren Vorratsbehälter aufweist,
so kann das Steuersignal eine Information über die weitere Fördermenge für den weiteren
Vorratsbehälter oder die weiteren Vorratsbehälter umfassen.
[0028] Unter Schienenzustand kann auch der elektrische Leitwert zwischen Rad und Schiene
verstanden werden.
[0029] Ferner kann die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Einlesen eines momentanen
Haftreibwertes zwischen Rad und Schiene aufweisen. Dabei kann die Einrichtung zum
Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge und die zweite Fördermenge unter
Verwendung des momentanen Haftreibwertes und/oder einem Sollwert für den Haftreibwert
zu bestimmen. Mit einer Kenntnis über den momentanen Haftreibwert kann eine Regelung
auf den Haftreibwert erfolgen.
[0030] Die Steuereinrichtung kann eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über den
Fahrzustand des Fahrzeugs, insbesondere einer Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Dabei
kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge und ergänzend
oder alternativ die zweite Fördermenge unter Verwendung der Information über den Fahrzustand
zu bestimmen.
[0031] Beispielsweise kann die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Einlesen einer Information
über den elektrischen Leitwert zwischen einem Rad und der Schiene aufweisen. Dabei
kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge eines Reibwertmodifikators
und/oder die zweite Fördermenge eines elektrisch leitfähigen Streumittels unter Verwendung
der Information über die elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Rad und der Schiene
zu bestimmen.
[0032] Die Steuereinrichtung kann eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über einen
Füllstand des ersten Vorratsbehälters und/oder zumindest des zweiten Vorratsbehälters
aufweisen. Dabei kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge
und gleichzeitig oder alternativ zumindest die zweite Fördermenge unter Verwendung
der Information über den Füllstand zu bestimmen.
[0033] Das Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung kann einen weiteren Schritt des
Einlesens aufweisen, bei dem eine Abweichung vom Sollwert des Massenflusses und der
Granulatgeschwindigkeit eingelesen wird, wobei im Schritt des Bestimmens das Steuersignal
auf einen vordefinierten Schwellwert überprüft wird, um ein Fehlersignal zu erzeugen
und im Schritt des Bereitstellens das Fehlersignal bereitzustellen. So kann eine Steuereinrichtung,
auf der das Verfahren ausgeführt wird, auf Abweichungen von dem Sollwert des Massenflusses
und der Granulatgeschwindigkeit, die durch nicht näher bestimmte Störfaktoren verursacht
werden, mittels Nachregeln der Stellgrößen reagieren. Bei Abweichungen von einem vordefinierten
Schwellwert, beispielsweise bei Abweichen von einem vorher in der Steuereinrichtung
abgelegten Grenzwert, kann eine Fehlermeldung generiert werden, die an die Fahrzeug-,
Brems- und/oder Traktionssteuerung übermittelt und weiterverarbeitet wird.
[0034] Das Verfahren ermöglicht es, dass bei Unterschreiten einer vordefinierten Mindestfüllmenge,
das heißt eines vorher abgelegten oder definierten Grenzwertes für den minimalen Füllstand
der Vorratsbehälter eine Fehlermeldung generiert werden, die beispielsweise der Fahrzeug-,
Brems- und/oder Traktionssteuerung bereitgestellt oder an diese übertragen wird. Danach
kann auf alternative Kennlinien, welche zum Ziel die Einsparung von Reibwertmodifikator
haben, unter der Voraussetzung einer niedrigeren Höchstgeschwindigkeit, umgeschaltet
werden.
[0035] Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem
maschinenlesbaren Träger gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens
verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Steuereinrichtung
ausgeführt wird.
[0036] Eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren kann mindestens eine Dosierungseinrichtung
aufweisen, die dazu vorgesehen sein kann, ein Streugut und/oder Partikel eines Streuguts
auf eine Schiene auszubringen. Das Streugut kann sich dabei insbesondere aus Partikeln
zusammensetzen. In einer weiteren Dosierungseinrichtung kann eine reibwertmodifizierende
Flüssigkeit vorgesehen sein. Die Partikel und/oder die Flüssigkeit können dazu geeignet
sein, einen Kraftschluss zwischen Schiene und Rad zu verbessern, etwa indem sie eine
Reibung zwischen Rad und Schiene erhöhen. Streugut kann beispielsweise Sand und/oder
keramische Partikel umfassen. Eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren kann
mehrere Vorratsbehälter zur Aufnahme und Bereitstellung von Streugut beziehungsweise
Partikeln beziehungsweise Flüssigkeiten aufweisen. Dabei können in unterschiedlichen
Behältern Reibwertmodifikatoren unterschiedlichen Materials und/oder unterschiedlicher
Größen und/oder unterschiedlicher Beschaffenheit vorgesehen sein. Eine Dosierungseinrichtung
kann dazu ausgebildet sein, Reibwertmodifikatoren aus mehreren Vorratsbehältern auf
eine Schiene auszubringen. Es kann vorgesehen sein, dass eine Dosierungseinrichtung
es vermag, Reibwertmodifikatoren aus mehreren Vorratsbehältern zu mischen, um eine
entsprechende Reibwertmodifikator-Mischung auf die Schiene auszubringen. Es ist vorstellbar,
dass eine Dosierungseinrichtung dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe der Steuereinrichtung
eine Mischung aus Reibwertmodifikatoren unterschiedlicher Art und/oder Größe auszubringen.
Insbesondere können dabei Reibwertmodifikatoren aus unterschiedlichen Vorratsbehältern
vermischt werden. Zum Mischen der: Reibwertmodifikatoren können auch mehrere Fördereinrichtungen
gleichzeitig angesteuert werden, die jeweils einzelnen Vorratsbehältern zugeordnet
sein können. Eine Ausbringeinrichtung kann eine oder mehrere Dosierungseinrichtungen
mit jeweils zugeordneten Vorratsbehältern aufweisen. Die Ausbringeinrichtung kann
über mehrere Vorratsbehälter verfügen, um Reibwertmodifikatoren aufzunehmen.
[0037] Eine Dosierungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen Reibwertmodifikator,
ein Streugut oder Partikel eines Streuguts auf die Schiene oder direkt in einen Spalt
zwischen einem Rad und der Schiene auszubringen. Eine Dosiereinrichtung kann dazu
ausgebildet sein, Reibwertmodifikatoren aus mehreren Vorratsbehältern auf die Schiene
auszubringen. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Dosiereinrichtung derart durch
die Steuereinrichtung ansteuerbar ist, dass Parameter einer auszubringenden Menge
eines oder mehrerer Reibwertmodifikatoren einstellbar sind. Es ist vorstellbar, dass
in unterschiedlichen Vorratsbehältern der Ausbringeinrichtung unterschiedliche Reibwertmodifikatoren
aufnehmbar sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich unterschiedliche Reibwertmodifikatoren
hinsichtlich Material, Größe, elektrischer Leitfähigkeit und/oder Form voneinander
unterscheiden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in einem Vorratsbehälter
eine Art von Partikeln mit einer bestimmten Größe und aus einem bestimmten Material
aufgenommen sind, während in einem anderen Vorratsbehälter Partikel aus einem anderen
Material und/oder einer anderen Größe aufgenommen sind und in einem weiteren Vorratsbehälter
eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit oder Paste aufgenommen ist. Eine Partikelgröße
kann sich hierbei beispielsweise auf eine durchschnittliche Partikelgröße beziehen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Ausbringeinrichtung
zum Ausbringen unterschiedlicher Reibwertmodifikatoren wie beispielsweise Flüssigkeiten,
Partikel oder Streugüter anzusteuern. Es ist vorstellbar, dass die Steuereinrichtung
es vermag, die Ausbringeinrichtung zum Ausbringen von Reibwertmodifikatoren aus mehreren
Vorratsbehältern basierend auf Reibwertmodifikator-Eigenschaftsdaten anzusteuern.
Reibwertmodifikator-Eigenschaftsdaten können dabei in einer Speichereinrichtung der
Steuereinrichtung gespeichert sein und beispielsweise Reibeigenschaften und/oder Härte
und/oder Material und/oder Größe und/oder Rieseleigenschaften der Partikel und/oder
fluidische Eigenschaften betreffen. Die Ausbringeinrichtung kann dabei dazu ausgebildet
sein, dass sie nach Maßgabe der Steuereinrichtung Reibwertmodifikatoren aus unterschiedlichen
Vorratsbehältern auf die Schiene auszubringen vermag. Unter einem Reibwertmodifikator
können dabei Partikel, Flüssigkeiten oder Reibstifte sowie Pasten verstanden werden.
[0038] Die Ausbringeinrichtung kann insbesondere mehrere Vorratsbehälter und mehrere Dosierungseinrichtungen
aufweisen, wie sie hierin beschrieben sind. Es ist vorstellbar, dass die Ausbringeinrichtung
es vermag, unterschiedliche Reibwertmodifikatoren wie beispielsweise unterschiedliche
Streugüter oder Flüssigkeiten auf die Schiene auszubringen. Reibwertmodifikatoren
können sich insbesondere hinsichtlich Material, Größe und/oder Beschaffenheit unterscheiden.
[0039] Vorteilhaft kann in einer Ausführungsform eine vollständige Wirküberwachung der Reibwertmodifikation
durchgeführt werden. So kann eine Basis geschaffen werden, das System zur Reibwertmodifikation
in die Bremsberechnung als sicherheitsrelevanten Teil zu berücksichtigen (SIL nach
EN50126, EN50128, EN50129). Dabei können ein optimierter Einsatz unterschiedlicher
Reibwertmodifikatoren und ein optimierter Massenfluss der Reibwertmodifikatoren in
Abhängigkeit des momentanen Haftreibwertes erzielt werden. Von Vorteil ist auch eine
vollautomatische Überprüfung des Systems im Stand und während der Fahrt bei Aktivierung.
[0040] Vorteilhaft kann in einer Ausführungsform eine Überwachung der Leitfähigkeit zwischen
Rad und Schiene sein, um bei Unterschreiten einer Mindestleitfähigkeit beim Bremsen
elektrisch leitfähige Reibwertmodifikatoren auszubringen. Elektrisch leitfähige Reibwertmodifikatoren
können auch außerhalb des Bremsvorganges bei Unterschreiten einer Mindestleitfähigkeit
ausgebracht werden.
[0041] So kann eine Basis geschaffen werden, das System zur Reibwertmodifikation unabhängig
von der Forderung, unter bestimmten kleinen Geschwindigkeiten beim Bremsen keinen
Reibwertmodifikator oder diesen nur mit Auflagen verwenden zu dürfen, zu machen. Dadurch
kann eine Störung der sicherheitsrelevanten Gleisstromkreise durch Reibwertmodifikatoren
ausgeschlossen werden.
[0042] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug
nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit einer Ausbringeinrichtung
für Reibwertmodifikatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung für eine Ausbringeinrichtung
für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren
gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren
mit einer Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
und
- Fig. 5
- ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren
für ein Schienenfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
[0043] In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich
wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte
Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
[0044] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs 100 mit einer
Ausbringeinrichtung 102 für Reibwertmodifikatoren 104, 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
[0045] Die Ausbringeinrichtung 102 verfügt über einen ersten Vorratsbehälter 108 für einen
ersten Reibwertmodifikator 104 und einen zweiten Vorratsbehälter 110 für einen zweiten
Reibwertmodifikator 106. Der erste Reibwertmodifikator 104 ist verschieden von dem
zweiten Reibwertmodifikator 106.
[0046] In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Vorratsbehälter 108 für einen ersten Reibwertmodifikator
104 in Form einer reibwertmodifizierenden Flüssigkeit ausgebildet.
[0047] Weiterhin verfügt die Ausbringeinrichtung 102 über eine erste Dosiereinrichtung 112
für den ersten Vorratsbehälter 108 und und eine zweite Dosiereinrichtung 114 für den
zweiten Vorratsbehälter 110. Die Ausbringeinrichtung 102 ist mit einer Steuereinrichtung
116 für die Ausbringeinrichtung für einen Reibwertmodifikator 104, 106 verbunden.
Die Steuereinrichtung 116 stellt ein Steuersignal 118 bereit. Ansprechend auf das
Steuersignal 118 kann die erste Dosiereinrichtung 112 eine bestimmbare Menge des ersten
Reibwertmodifikators 104 und die zweite Dosiereinrichtung 114 eine bestimmbare Menge
des zweiten Reibwertmodifikators 106 bereitstellen. Ansprechend auf das Steuersignal
118 können die Dosiereinrichtung 112, 114 eine bestimmbare Menge einer bestimmbare
Mischung des ersten Reibwertmodifikators 104 und des zweiten Reibwertmodifikators
106 ausbringen. Dabei sind Dichtungen und Fördereinrichtungen der Dosiereinrichtung
112, 114 an die Eigenschaften der jeweiligen Reibwertmodifikatoren 104, 106 angepasst.
[0048] Die Ausbringeinrichtung 102 weist ein Förderrohr 120 auf. In einem Ausführungsbeispiel
ist das Förderrohr 120 als ein Schlauch ausgebildet. An einem Ende des Förderrohrs
120 tritt der Reibwertmodifikator 104, 106 aus und wird in einen Spalt zwischen einem
Rad 122 des Schienenfahrzeugs 100 und der Schiene 124, auf der das Schienenfahrzeug
100 fährt, ausgebracht oder eingeblasen.
[0049] In einem Ausführungsbeispiel besteht die auch als Sandungsmodul 102 bezeichenbare
Ausbringeinrichtung 102 aus zwei Sandkästen 110 und einem Flüssigkeitsbehälter als
Vorratsbehälter 108, mit je einer pneumatisch oder mechanisch gesteuerten Dosier-
und Fördereinrichtung und einem Schlauch als Förderrohr 120. An dem Förderrohr 120
kann optional ein Fördersensor angeordnet sein, der basierend auf der Messung der
den Granulatpartikeln anhaftenden elektrischen Ladung mittels einer den Massestrom
umfassenden Antenne, in welche eine Ladungsverschiebung influenziert wird, die Fördermenge
oder den Massenstrom des Reibwertmodifikators misst.
[0050] Die den Massenstrom umfassende Antenne kann alternativ als Kondensator ausgebildet
sein, mit dem die elektrische Suszeptibilität des Massestroms gemessen wird. Parallel
zum Pfad des Massenstroms kann eine parallele Kompensationsantenne einen Teil eines
vom Massenstrom abgezweigten Förderluftstroms Umfassen, um die elektrische Suszeptibilität
der Förderluft zu messen. Damit kann ein Fehler durch die elektrische Suszeptibilität
der Luft kompensiert werden.
[0051] Zur Detektion der Partikelgeschwindigkeit wird mittels einer zweiten gleichartigen
Antenne, welche in einem bestimmten Abstand in Flussrichtung montiert ist, das Antennensignal
verglichen und daraus die Granulatgeschwindigkeit berechnet. Der Fördersensor kann
auch im Sandheizungsrohr ("SHR") integriert sein. Je nach Ausführungsbeispiel kann
die Steuereinrichtung 116 in einer Bremssteuerung des Schienenfahrzeugs 100 integriert
sein, welche je nach Anforderung der Fahrzeugsteuerung unter Verwendung des Schienenzustands,
der Umgebungsbedingungen und/oder der vorher ermittelten Partikeldaten einen der Vorratsbehälter
110, beziehungsweise Sandkästen 110, zum Streuen eines Reibwertmodifikators oder den
Vorratsbehälter 108, beziehungsweise Flüssigkeitsbehälter 108 zum Ausbringen einer
reibwertmodifizierenden Flüssigkeit auf die Schiene 124 anspricht. Eine Einrichtung
innerhalb der Bremssteuerung ist zur Erfassung des momentanen Haftreibwertes zwischen
Rad 122 und Schiene 124 ausgebildet. Optional kann in den Vorratsbehältern 108, 110
ein Füllstandssensor oder Sandstandssensor angeordnet sein.
[0052] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung 116 für eine Ausbringeinrichtung
102 für Reibwertmodifikatoren 104, 106 für ein Schienenfahrzeug 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei der Steuereinrichtung 116 kann es sich um eine in
Fig. 1 gezeigte Steuereinrichtung 116 für ein Schienenfahrzeug 100 handeln. Die Steuereinrichtung
116 weist eine Einrichtung 226 zum Einlesen eines Regelsignals 228, eine Einrichtung
230 zum Bestimmen einer ersten Fördermenge 232 für den ersten Reibwertmodifikator
104 und einer zweiten Fördermenge 234 für den zweiten Reibwertmodifikator 106 unter
Verwendung des Regelsignals 228 sowie eine Einrichtung 236 zum Bereitstellen des Steuersignals
118 auf. Das Regelsignal 228 repräsentiert Umweltdaten und ersatzweise oder ergänzend
einen Haftreibwert zwischen einer Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs. Das
Steuersignal 118 umfasst eine Information über die erste Fördermenge 232 und die zweite
Fördermenge 234.
[0053] Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung
zum Einlesen eines momentanen Haftreibwertes zwischen Rad und Schiene auf. Wenn die
Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum Einlesen des momentanen Haftreibwertes
aufweist, ist die Einrichtung 230 zum Bestimmen ausgebildet, die erste Fördermenge
und die zweite Fördermenge unter Verwendung des momentanen Haftreibwertes ersatzweise
oder ergänzend einem Sollwert für den Haftreibwert zu bestimmen. Dies gilt selbstverständlich
auch für weitere Fördermengen, wenn die anzusteuernde Ausbringeinrichtung über weitere
Vorratsbehälter für weitere Reibwertmodifikatoren verfügt.
[0054] In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 116 eine
Einrichtung zum Einlesen einer Information über den Fahrzustand auf, insbesondere
einer Information über eine Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn die Steuereinrichtung 116
eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über den Fahrzustand aufweist, ist
die Einrichtung 230 zum Bestimmen ausgebildet, die erste Fördermenge ersatzweise oder
ergänzend die zweite Fördermenge unter Verwendung der Information über den Fahrzustand,
insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit, zu bestimmen.
[0055] In einem Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum
Einlesen einer Information über einen Füllstand des ersten Vorratsbehälters und ersatzweise
oder ergänzend zumindest des zweiten Vorratsbehälters auf. Wenn die Steuereinrichtung
116 eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über einen Füllstand aufweist,
ist die Einrichtung 230 zum Bestimmen ausgebildet, die erste Fördermenge und zumindest
die zweite Fördermenge unter Verwendung der Information über den Füllstand zu bestimmen.
Weiterhin kann die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden, um den Verbrauch von
Reibwertmodifikatoren zu senken.
[0056] Die genannten Einrichtungen zum Einlesen können in einem Ausführungsbeispiel in einer
gemeinsamen Einrichtung zum Einlesen, die als eine Schnittstelle ausgebildet sein
kann, zusammengefasst sein. Dabei kann auch die Einrichtung 226 zum Einlesen eines
Regelsignals 228 mit einer oder mehreren der optionalen Einrichtungen zum Einlesen
in einer Schnittstelle oder ersatzweise einer Einrichtung zum Einlesen kombiniert
werden.
[0057] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung 102 für Reibwertmodifikatoren
104, 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
[0058] Bei der Ausbringeinrichtung 102 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in
Fig. 1 gezeigten Ausbringeinrichtung 102 handeln. Die Ausbringeinrichtung 102 weist
einen ersten Vorratsbehälter 108, einen zweiten Vorratsbehälter 110 sowie einen weiteren
Vorratsbehälter 338 auf. Dem ersten Vorratsbehälter 108 ist eine erste Dosiereinrichtung
112, dem zweiten Vorratsbehälter 110 ist eine zweite Dosiereinrichtung 114 und dem
weiteren Vorratsbehälter 338 ist eine weitere Dosiereinrichtung 340 zugeordnet. Die
Dosiereinrichtungen 108, 110, 338 weisen je einen Füllstandssensor 342 auf. An einem
Förderrohr 120, welches mit den Vorratsbehältern 108, 110, 338 bzw. mit den Dosiereinrichtungen
112, 114, 340 verbunden ist, ist ein Fördersensor 344 angeordnet. Die Dosiereinrichtungen
112, 114, 340, der Fördersensor 344 sowie die Füllstandssensoren 342 sind mit einer
Steuereinrichtung 116 verbunden. Die Steuereinrichtung 116 ist mit einer Bremssteuereinrichtung
346 verbunden. Die Bremssteuereinrichtung 346 ist mit einer am Rad 122 nicht sichtbar
dargestellten Bremse 348 wirkverbunden.
[0059] Die Vorratsbehälter 108, 110, 338 sind ausgebildet zur Aufnahme von Reibwertmodifikatoren
104, 106, 350. So ist im ersten Vorratsbehälter 108 ein erster Reibwertmodifikator
104, im zweiten Vorratsbehälter 110 ein zweiter Reibwertmodifikator 106 und in weiteren
Vorratsbehälter 338 ein weiterer Reibwertmodifikator 350 bevorratet.
[0060] In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Reibwertmodifikator 106 eine reibwertmodifizierende
Flüssigkeit ersatzweise oder ergänzend ein granularer Reibwertmodifikator und ersatzweise
oder ergänzend ein pastöser Reibwertmodifikator und alternativ oder ergänzend ein
festes Schleifmittel.
[0061] In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 zumindest
einen weiteren Vorratsbehälter 338 für einen weiteren Reibwertmodifikator 350 und/oder
eine weitere Dosiereinrichtung 340 für den weiteren Vorratsbehälter 338 auf.
[0062] In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 zumindest
einen Schmierstiftapplikator auf, der ansprechend auf das Steuersignal einen Spurkranz
des Schienenfahrzeugs schmiert.
[0063] In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 zumindest
einen Reibstiftapplikator und/oder Schmierstiftapplikator auf, der ansprechend auf
das Steuersignal auf der Lauffläche eines Rades des Schienenfahrzeugs reibt.
[0064] In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 eine Einrichtung
342 zur Überwachung eines Füllstands im ersten Vorratsbehälter 108 und gleichzeitig
oder alternativ im zweiten Vorratsbehälter 110 auf. Wenn die Ausbringeinrichtung 102
über zumindest einen weiteren Vorratsbehälter 338 verfügt, so kann auch der weitere
Vorratsbehälter über eine Einrichtung 342 zur Überwachung des Füllstands verfügen.
Die Einrichtung 342 zur Überwachung des Füllstands kann als ein Füllstandssensor 342
oder alternativ als Partikelstandsensor 342 oder als Flüssigkeitsstandsensor 342 zur
Überwachung eines minimalen Füllstandgrenzwertes im Vorratsbehälter ausgebildet sein.
[0065] Das in Fig. 3 beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt eine Ausbringeinrichtung 102
als ein fahrzeuggebundenes System. Dabei kann eine oder können mehrere Anlagen zur
Ausbringung eines granulären Haftwertmodifikators vor einem Rad vorgesehen sein. Eine
Ausbringeinrichtung 102 besteht in einem Ausführungsbeispiel aus mehreren Vorratsbehältern
108, 110, 338, einer oder mehreren Dosier- und Fördereinrichtungen 112, 114, 340,
einem Förderrohr 120, einem Fördersensor 344 zur Detektion des Massenflusses und/oder
der Geschwindigkeit des Granulats, einer Steuereinrichtung 116, einer Einrichtung
346 innerhalb der Brems- und Traktionssteuerung zur Erfassung des momentanen Haftreibwertes
zwischen Rad 122 und Schiene 124 sowie einer Einrichtung 342 zur Überwachung des Füllstandes
im Vorratsbehälter. Die Dosier- und Fördereinrichtung 112, 114, 340 ist in der Art
ausgeführt, dass der Massenfluss über eine Stellgröße durch die Steuerung respektive
Steuereinrichtung 116 eingestellt und aktiviert werden kann. In der Steuereinrichtung
116 sind die zuvor ermittelten Kennlinien von Stellgröße über Massenfluss und optimaler
Massenfluss und Reibwertmodifikator über Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder momentanen
Haftreibwert abgelegt. Der Fördersensor 344 detektiert den Massenfluss und/oder die
Granulatgeschwindigkeit. Bei mehreren Vorratsbehältern 108, 110, 338 und/oder Dosier-
und Fördereinrichtungen 112, 114, 340 pro Rad 122 sind die Vorratsbehälter 108, 110,
338 mit unterschiedlichen Reibwertmodifikatoren 104, 106, 350 (unterschiedliches Material,
Größe, Beschaffenheit) befüllt. Je nach momentanen Umwelteinflüssen und momentanen
Haftreibbedingungen kann somit aus einem bestimmten oder einer Kombination der Vorratsbehälter
108, 110, 338 Reibwertmodifikator 104, 106, 350 gefördert werden. Die Einrichtung
342 zur Überwachung des Füllstandes ist ausgeführt als Füllstandsensor oder Füllstandgrenzschalter.
Die Einrichtung 346 innerhalb der Brems- und/oder Traktionssteuerung ermittelt bei
Ansprechen von Gleit- oder Schleuderschutz den momentanen Haftreibwert und übermittelt
diesen gemeinsam mit Fahrzeuggeschwindigkeit und Anforderung der Reibwertmodifikation
an die Steuereinrichtung 116. Auf Basis des von der Brems- und Traktionssteuerung
346 ermittelten momentanen Haftreibwertes und der momentanen Geschwindigkeit wird
die Stellgröße entsprechend der in der Steuereinrichtung 116 abgelegten Kennlinien
eingestellt. Der Massenfluss wird mittels dem Fördersensor 344 überwacht. Die Steuereinrichtung
116 reagiert auf Abweichungen vom Sollwert des Massenflusses und der Granulatgeschwindigkeit,
die durch nicht näher bestimmte Störfaktoren verursacht werden, mittels Nachregeln
der Stellgrößen. Bei Abweichungen, die einen vorher in der Steuereinrichtung 116 abgelegten
Grenzwert übersteigen, generiert die Steuereinrichtung 116 eine Fehlermeldung, die
an die Fahrzeug-, Brems- und/oder Traktionssteuerung übermittelt wird. Bei Unterschreiten
eines vorher in der Steuereinrichtung 116 abgelegten Grenzwertes für den minimalen
Füllstand der Vorratsbehälter 108, 110, 338 generiert die Steuereinrichtung 116 eine
Fehlermeldung, die an die Fahrzeug-, Brems- und/oder Traktionssteuerung übermittelt
wird. Danach kann auf alternative Kennlinien, welche zum Ziel die Einsparung von Reibwertmodifikator
haben, unter der Voraussetzung einer niedrigeren Höchstgeschwindigkeit umgeschaltet
werden. Der momentane Haftreibwert wird durch die Traktionssteuerung 346 laufend ermittelt
und mit dem Sollwert in der Steuereinrichtung 116 verglichen. Bei Abweichungen werden
die Kennlinien entsprechend optimiert und die Daten für eine spätere Auswertung gespeichert.
[0066] In einem Ausführungsbeispiel generiert die Steuereinrichtung 116 bei nicht Erreichen
eines vorher in der Steuereinrichtung 116 abgelegten Grenzwertes für den minimal zu
erreichenden Haftreibwert eine Fehlermeldung, die an die Fahrzeug-, Brems- und/oder
Traktionssteuerung übermittelt wird.
[0067] In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 drei Vorratsbehälter
108, 110, 338 auf. In jedem Vorratsbehälter 108, 110, 338 sind unterschiedliche Reibwertmodifikatoren
104, 106, 350 aufgenommen, die sich nach Material, Größe und/oder Beschaffenheit unterscheiden
und unterschiedliche Reibeigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann in die Steuereinrichtung
116 dann, wenn in einem Vorratsbehälter 108, 110, 338 eine geringe Füllmenge vorliegt,
das Maß oder die Menge an Reibwertmodifikator erhöht werden, das aus zumindest einem
anderen Vorratsbehälter 108, 110, 338 entnommen wird.
[0068] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung 102 für Reibwertmodifikatoren
104, 106, 350 mit einer Steuereinrichtung 116 gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Bei der Ausbringeinrichtung 102 kann es sich um die bereits
in Fig. 1 oder Fig. 3 gezeigte Ausbringeinrichtung 102 handeln. Die Ausbringeinrichtung
102 ist einem Rad 122 eines Schienenfahrzeugs zugeordnet. Die Ausbringeinrichtung
102 ist ausgebildet, in Fahrtrichtung 452 vordem Rad 122 zumindest einen Reibwertmodifikator
auszubringen. Eine Steuereinrichtung 116 ist ausgebildet, Signale zu empfangen und
ein Steuersignal 118 an eine Ansteuerung 454 für eine Mehrzahl an Vorratsbehälter
108, 110, 338 für Reibwertmodifikatoren auszugeben. Der erste Vorratsbehälter 108
ist ausgebildet zur Aufnahme einer Flüssigkeit als Reibwertmodifikator. Der zweite
Vorratsbehälter 110 sowie ein weiterer Vorratsbehälter 338 sind zur Aufnahme eines
zweiten bzw. weiteren Reibwertmodifikators vorgesehen, wobei die Reibwertmodifikatoren
eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit, ein granularer Reibwertmodifikator, ein pastöser
Reibwertmodifikator oder alternativ ein festes Schleifmittel sein können. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel geht von dem zweiten Vorratsbehälter 110 und dem weiteren Vorratsbehälter
338 ein Förderrohr 120 in Richtung des Spalts zwischen der Schiene 124 und dem Rad
122, um in den Spalt einen Reibwertmodifikator einzubringen. Separat dazu geht von
dem ersten Vorratsbehälter 108 ein weiteres Förderrohr 456 in Richtung des Spalts
zwischen der Schiene 124 und dem Rad 122. In einem Ausführungsbeispiel ist an dem
Förderrohr 120 ein Fördersensor 344 angeordnet, um den Massenfluss des Reibwertmodifikators
in dem Förderrohr 120 zu überwachen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist am Ende
des Förderrohrs 120 sowie am Ende des weiteren Förderrohrs 456 je eine Ausbringdüse
458 angeordnet.
[0069] In einem Ausführungsbeispiel ist in Fahrtrichtung 452 vor dem Rad 122 ein Sensor
460 zur Überwachung eines Verschmutzungsgrades der Schiene 124 angeordnet. Optional
kann in Fahrtrichtung 452 hinter dem Rad 122 ein Sensor 462 zur Überwachung eines
Schienenzustands angeordnet sein. Der Schienenzustand kann beispielsweise optisch
oder elektrisch erfasst werden. Die Sensoren 460, 462 sind mit der Steuereinrichtung
116 verbunden. Optional kann von einer mit dem Rad 122 verbundenen Messeinrichtung
ein übertragbarer Haftwert 464 ermittelt und der Steuereinrichtung 116 bereitgestellt
werden.
[0070] In einem Ausführungsbeispiel kann der Steuereinrichtung 116 aus einer Datenbank oder
einem Kataster unter Verwendung einer Information über eine Position des Schienenfahrzeugs
eine Information über den Schienenzustand 466 bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung
116 kann die Sensorsignale der Sensoren 460, 462, eine Information über den übertragbaren
Haftwert 464 und ergänzend oder alternativ eine Information über den Schienenzustand
466 verarbeiten und unter Verwendung der genannten Signale bzw. Informationen ein
Steuersignal 118 bereitstellen.
[0071] In einem Ausführungsbeispiel ist die Ausbringeinrichtung 102 als ein Modul zur Reibwertmodifizierung
pro Rad 122 ausgeführt und besteht aus einem Sandbehälter 110 mit grobem Quarz haltigem,
Sand, einem Sandbehälter 338 mit feinem Korund haltigem Sand sowie einen Flüssigkeitsbehälter
108 mit Schmierstoff auf Kalkseifenfettbasis mit je einer pneumatisch oder mechanisch
gesteuerten Dosier- und Fördereinrichtung 112, 114, 340 und einem Schlauch als Förderrohr
120 sowie einem Schmierstiftapplikator 468 zur Spurkranzschmierung. Weiterhin umfasst
die Ausbringeinrichtung Sensoren 344 (inklusive der in Fig. 4 nicht dargestellten
Füllstandssensoren 342) an den Behältern 108, 110, 338 und Förderrohr 120 zur Detektion
der Sandgeschwindigkeit und Sandfördermenge, der Flüssigkeitsfördermenge, der Füllstände
der Behälter sowie der vorhandenen Schmierstiftlänge. Optional sind weitere Sensoren
und Einrichtungen zur Erfassung des Schienenzustandes (Kataster, optische Abtastung,
elektrische Leitfähigkeit zum Rad, ...), des Witterungszustandes, der Schienenlage
(Kurve, Gerade, Steigung, Neigung, ...), der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Traktions-,
Bremszustandes sowie des Gleit-Schleuderschutzzustands vorgesehen. Die Steuereinrichtung
116 ist ausgebildet, als eine Steuerung, die in Abhängigkeit der oben stehenden, erfassten
bzw. bekannten Daten (Reibwertmodifikator, Umweltbedingungen, Schienenzustand, Fahrzustand,
...) den entsprechend optimalen Reibwertmodifikator (Quarzsand, Schmierstoff, ...)
ausbringt bzw. die entsprechende Dosier- und Fördereinrichtung aktiviert und entsprechend
nachregelt.
[0072] Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Steuern einer Ausbringeinrichtung
für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei dem Schienenfahrzeug kann es sich um ein Ausführungsbeispiel
eines in Fig. 1 bereits gezeigten Schienenfahrzeugs 100 handeln. So kann es sich bei
der Ausbringeinrichtung um eine in Fig. 1, Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigte Ausbringeinrichtung
102 handeln. Die Ausbringeinrichtung umfasst einen ersten Vorratsbehälter für einen
ersten Reibwertmodifikator in Form einer reibwertmodifizierenden Flüssigkeit und zumindest
einen zweiten Vorratsbehälter für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator
verschiedenen Reibwertmodifikator und eine erste Dosiereinrichtung für den ersten
Vorratsbehälter und eine zweite Dosiereinrichtung für den zweiten Vorratsbehälter.
Dabei ist ansprechend auf ein Steuersignal der erste Reibwertmodifikator und/oder
der zweite Reibwertmodifikator und/oder eine Mischung des ersten und des zweiten Reibwertmodifikators
ausbringbar. Das Verfahren 500 weist einen Schritt 510 des Einlesens eines Regelsignals,
einen Schritt 520 des Bestimmens eines Steuersignals für die Ausbringeinrichtung unter
Verwendung des Regelsignals sowie einen Schritt 530 des Bereitstellens des Steuersignals
auf. Dabei repräsentiert das Regelsignal Umweltdaten und alternativ oder ergänzend
einen Haftreibwert zwischen einer Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs. Das
Steuersignal repräsentiert eine Information über eine erste Fördermenge für den ersten
Reibwertmodifikator und eine zweite Fördermenge für den zweiten Reibwertmodifikator.
Wenn die Ausbringeinrichtung über weitere Vorratsbehälter für weitere Reibwertmodifikatoren
verfügt, so repräsentiert das Steuersignal auch weitere Fördermengen für die weiteren
Reibwertmodifikatoren.
[0073] Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt.
Bezugszeichenliste
[0074]
- 100
- Schienenfahrzeug
- 102
- Ausbringeinrichtung
- 104
- erster Reibwertmodifikator, reibwertmodifizierende Flüssigkeit
- 106
- zweiter Reibwertmodifikator
- 108
- erster Vorratsbehälter
- 110
- zweiter Vorratsbehälter
- 112
- erste Dosiereinrichtung
- 114
- zweite Dosiereinrichtung
- 116
- Steuereinrichtung
- 118
- Steuersignal
- 120
- Förderrohr
- 122
- Rad
- 124
- Schiene
- 226
- Einrichtung zum Einlesen eines Regelsignals
- 228
- Regelsignal
- 230
- Einrichtung zum Bestimmen
- 232
- erste Fördermenge
- 234
- zweite Fördermenge
- 236
- Einrichtung zum Bereitstellen
- 338
- weiterer Vorratsbehälter
- 340
- weitere Dosiereinrichtung
- 342
- Füllstandssensor
- 344
- Fördersensor
- 346
- Bremssteuereinrichtung
- 348
- Bremse
- 350
- weiterer Reibwertmodifikator
- 452
- Fahrtrichtung
- 454
- Ansteuerung
- 456
- weiteres Förderrohr
- 458
- Ausbringdüse
- 460
- Sensor
- 462
- Sensor
- 464
- übertragbarer Haftwert
- 466
- Information über Schienenzustand
- 468
- Schmierstiftapplikator
- 500
- Verfahren
- 510
- Schritt des Einlesens eines Regelsignals
- 520
- Schritt des Bestimmens eines Steuersignals
- 530
- Schritt des Bereitstellens des Steuersignals