WO2015136117A1 - Betrieb eines schienenfahrzeugs mit steuerung und/oder regelung einer zugkraft zwischen rad und fahrschiene - Google Patents

Betrieb eines schienenfahrzeugs mit steuerung und/oder regelung einer zugkraft zwischen rad und fahrschiene Download PDF

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rail
operating mode
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Roland Brügger
Torsten Hüls
Rüdiger Kögel
Andreas HETZER
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Bombardier Transportation GmbH
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    • B61C15/08—Preventing wheel slippage
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    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
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    • B60L3/10—Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a rail vehicle, wherein a tensile force between at least one wheel of the rail vehicle and a wheel associated with the running rail is controlled and / or regulated.
  • the invention further relates to a control device and / or regulating device for setting such a tensile force.
  • the invention relates to a rail vehicle with the
  • Control device and / or regulating device are referred to as Control device and / or regulating device.
  • Driven wheels of rail vehicles are subject to wear due to abrasion on the associated running rail, wherein the abrasion depends on the slip between the wheel and rail and other influencing variables. Slip occurs in particular during braking and acceleration processes of the rail vehicle.
  • the adhesion in the drive and thus the achievable tensile force can be improved by a slip control device.
  • the wheel slip is controlled in a way that limits the maximum wheel slip and still allows the wheels to slip sufficiently to achieve high grip.
  • US 4,944,539 proposes a slip control system for locomotives which optimizes adhesion while minimizing waste of energy, rail, wheel wear and load impacts on the drive chain between the wheel and the drive motor. A positive value of the slope of the wheel / rail adhesion slip curve is always maintained. When due to a sudden increase in rail contamination, a corresponding control function becomes negative, a microprocessor control gradually reduces generator energization until the function is again positive and within an operating window. The microprocessor control also controls the system
  • Rail cleaning system and rail sanding system that can be turned on and off as needed.
  • Specify rail vehicle with such a device wherein a tensile force is controlled and / or regulated between at least one driven wheel and an associated running rail and wherein for long periods in which the rail vehicle is operated, the wear due to the slip between the wheel and the running rail is low.
  • the operating conditions include not only the mentioned in US 4,944,539 pollution of the rails, but in particular include the climatic conditions, which in turn affect the operating condition of rails and driven wheels.
  • the temperatures of the rails and the wheels are the same as the possible lining of the rails with moisture, ice and snow and possibly sand from a sanding device
  • this method is implemented as an additional mode of operation of the device, referred to hereinafter as the primary or first mode of operation.
  • the primary or first mode of operation In contrast, in a hereinafter referred to as the second mode of operation
  • the second operating mode is, in particular, an operating mode in which the maximum driving force and / or driving power can be transmitted to the running rail (s) via the driven wheel or driven wheels.
  • Slip performance is understood to mean the product of the tensile force and slippage effective at the contact area between the wheel and the rail. Slip performance can therefore also be referred to as specific slip energy.
  • the time integral on the slip performance gives the slip energy, in particular for most of the material removal (abrasion) on the wheel tread and also on the
  • Influencing factors (such as the presence of sand) lead to different levels of abrasion.
  • the slip has the dimension of a speed.
  • the slip is measured for the one driven wheel or the one driven axle or for a plurality of driven wheels or axles.
  • the measurement of the slip is carried out in that the wheel speeds of different wheels, in particular wheels of different wheel axles, are compared with one another.
  • the rotational speed or speed a drive train are considered, over which the wheel or the wheel axle is driven.
  • the slip is determined by measuring the wheel speeds of various or all wheels of the rail vehicle and forming the difference in speeds. When at least one of the wheels is not driven, the speed of that wheel or wheels serves as a reference for the driven wheel or wheels for determining the slip.
  • all wheels are driven, during an acceleration process of the
  • Rail vehicle with the lowest speed used as a reference unless it itself has too high a slip.
  • a separate vehicle speed measuring system may be used which provides a reference to the slip calculation independent of the wheels.
  • the slip of each wheel can be calculated from the vehicle speed measured by this measuring system and from the wheel speed.
  • the actual wheel speed can be calculated from the wheel speed and the outside circumference at the running surface of the wheel. The slip is equal to the difference between the actual wheel speed and the vehicle speed.
  • the two above-mentioned operating modes make it possible to combine conflicting goals in the control and / or regulation of the tensile force, namely the reduction or limitation of wear on the one hand and the maximization of the tensile force on the other.
  • the two operating modes and optionally at least one more
  • the switching between the operating modes can be triggered by the driver and / or triggered automatically. This will be discussed in more detail.
  • the first, slip-reducing operating mode is preferably preset. For example, it is possible to switch to the respective operating mode (automatically or by a person) (eg by triggering a corresponding switching signal for switching) when the rail vehicle reaches a driving route to which the operating mode is assigned, for example by a fixed specification. The same applies if a certain type of route (eg a route with a certain topology) one of the operating modes assigned. Alternatively or additionally, the currently prevailing
  • a satellite-based positioning system such as the GPS
  • the aforementioned route topology can be determined automatically. From the preset operating mode can be changed in particular by a request of the driver in another or in the other operating mode. For example, however, if a predetermined condition is met, it is possible to automatically switch back to the preset operating mode.
  • the predetermined condition can be fulfilled if a period of predetermined length has elapsed since the change from the preset operating mode.
  • the driver can adjust the length of the period.
  • vehicle-external control station triggered switching signal For example, the
  • Actuation of the switching signal is generated.
  • the switching signal causes the switching from the preset operating mode to the other operating mode.
  • a switching signal can also be triggered by the actuating device, which switches back to the preset (for example, first)
  • Operating mode causes.
  • the existence of the non-defaulted (eg, second) mode of operation is displayed to the driver.
  • the slip is determined from the comparison of the wheel speeds of different wheels, and therefore the rail vehicle is in a corresponding operating mode, this may also be displayed to the driver. It can also be shown that the slippage determination from the various
  • At least one of the operating modes may depend on at least one adjustable parameter, so that the operating mode is executed depending on the set parameter value.
  • the duration of the period of limitation of the tensile force after a weakening of the tensile force in the first operating mode is a possible one
  • the maximum permissible tensile force during the limitation period is another possible parameter.
  • one wheel or wheelset may be operated in the first mode of operation and the other wheel or set may be operated in the second or other mode of operation.
  • at least one of the operating modes depends on an adjustable parameter, alternatively, the force acting on the various wheels or sets of wheels, although in the same operating mode, but with
  • the rail vehicle may have a respect to the same rail in the direction of travel further forward first wheel and a further running in the direction of the second wheel, the traction control and / or
  • Control device controls the traction of the first wheel and the tensile force of the second wheel independently and / or regulates.
  • At least temporarily and preferably permanently a greater tensile force is transmitted to the running rail via the second wheel than via the first wheel. This is based on the idea that the first wheel improves the adhesion for the wheel-rail contact.
  • the weakening of the pulling force exerted on the running rail via the second wheel can already be achieved when a smaller predetermined maximum value is reached the slippage be performed as the weakening of the applied via the first wheel to the rail traction.
  • the driven wheel or the driven axle can be temporarily driven so that an additional slip between the wheel or the wheels of the wheel axle on the one hand and the or the rails on the other hand arises.
  • additional refers in particular to the slip on which relative to the driven wheel or the driven wheel axle and the respective
  • Adphases committee the maximum tensile force between the wheel and rail is achieved.
  • corresponding adhesion characteristics are shown which have a maximum of the transmittable tensile force.
  • the slip With additional slip, the slip is therefore in the characteristic right of the maximum and intentionally leads to increased abrasion.
  • this condition the rail and trailing wheels have more favorable adhesion conditions, i. their characteristic is shifted to higher values of the tensile force.
  • This measure can be taken in the second operating mode or in another, designed for high tensile operating mode to transmit higher tensile forces on the running rail (s). However, it may also be performed by a control of a vehicle that does not perform the first mode of operation, i. in no operating mode, the slip performance is reduced and / or minimized.
  • This measure is preferably taken only from a minimum driving speed of the vehicle, e.g. from 10 km / h.
  • the measure is taken in particular for a forward running in the direction of travel wheel, so that the adhesion is improved for a running in the direction of travel further back on the same rail running wheel and a higher tensile force is transferable to the rail.
  • the first operating mode is carried out in particular on dry or icy tracks and / or at low temperatures.
  • the vehicle driver can trigger the switching signal to switch to the second operating mode at any time.
  • the invention is based on the finding that wheels of rail vehicles and the rails behave brittle, especially at low temperatures of -10 ° C and below, so that material is removed with significantly higher removal rate than at higher temperatures z. For example, 0 ' ⁇ .
  • the driver can set a desired tensile force. If this desired traction force is not achieved due to unfavorable adhesion, either automatically and / or by an operator (e.g., the vehicle operator), the shift to the second mode of operation may be initiated.
  • unfavorable adhesion is e.g. in wet running surfaces of the rails available, such as dewing or
  • the rails are additionally sanded to improve adhesion, it will preferably be automatically or by the operator in the first
  • the pulling force is not limited to one
  • the traction can also be negative. This is the case during a braking operation, during which the wheel generates electrical energy via the drive train, which is stored, fed back into the energy supply network and / or dissipated into heat. Such braking operations are therefore referred to as electrical braking. If during such a braking operation the wheel generates electrical energy via the drive train, which is stored, fed back into the energy supply network and / or dissipated into heat. Such braking operations are therefore referred to as electrical braking. If during such a braking operation the
  • the tensile force is attenuated on the basis of a first tensile force, which acts during a slip between the wheel and the running rail, and
  • Tensile strength is limited, which are weaker than the first tensile strength.
  • the scope of the invention includes a traction control and / or
  • Control device for a rail vehicle which is designed to carry out the method in one of its embodiments, and a rail vehicle, which has the traction control and / or regulating device in one of its embodiments.
  • the weakening of the tensile force prevents the slip from continuing to occur to the same extent. By weakening the slip is at least reduced or even stopped temporarily. Preferably, it is temporarily terminated.
  • the limitation of the traction force in the following limitation period prevents slippage from occurring again at the same rate as at the moment when the traction attenuation begins.
  • the limitation period begins with the weakening of the tensile force starting from the first tensile strength. The phase of the weakening of the traction is therefore already within the
  • the traction force may be maintained constant at a second traction force weaker than the first traction force in a first part of the limiting period, and wherein the traction force is continuous in a second part of the trailing limit following the first part until the first traction force is reached or beyond.
  • the first part of the limitation period starts from the beginning of the limitation period only after the weakening of the tensile force.
  • the tensile force before the first part of the limitation period to a tensile strength attenuated, which is weaker than the second tensile force, which is kept constant in particular during the first part of the limitation period. Keeping the tension constant during the first part of the limitation period ensures that the slippage is reduced over the first part of the limitation period and preferably even no slippage exists. This applies
  • the continuous increase of the tractive force in the second part of the limitation period increases the traction of the vehicle again.
  • it can be checked continuously or repeatedly during this second part of the limitation period whether the slip reaches a predefined permissible maximum value or, alternatively, whether a predefined maximum value is exceeded.
  • the traction may return
  • Such a repeated execution of a traction weakening with subsequent limitation can be carried out not only when the limitation period has the first part with the traction force kept constant, but also in others
  • Embodiments of the limitation period are therefore possible to monitor the slippage as mentioned and as needed (e.g.
  • the traction can be mitigated and then limited when the slip between the wheel and the rail reaches a predetermined maximum slip value determinable or predetermined according to predetermined criteria, or exceeds such a maximum slip value.
  • maximum refers to the absolute value of the tensile force, which means that a maximum slip value can also be present during electric braking and, for example, when it is reached, the braking tensile force can be weakened and limited.
  • the tensile force can be attenuated by a predetermined amount or by a predetermined proportion of the first tensile strength to a third tensile strength starting from the first tensile strength and starting from the third
  • Rail and / or depends on the speed of travel of the rail vehicle.
  • Predetermined is to be understood as meaning that all rules for calculating the amount or the share are fixed, but optional information e.g. at the time of the beginning of the mitigation, the amount or proportion depending on the information.
  • At least two different modes of operation may be present.
  • the attenuation and subsequent limitation of the tensile force in a first operating mode of the traction control and / or regulating device is executed, wherein in a second operating mode, the traction control and / or regulating device
  • the switching signal for switching to the first operating mode can be automatically generated when
  • a slip increase limiting means determines that an increase of the slip between the wheel and the running rail meets a predetermined condition, or switching off the first operating mode (ie switching to the second operating mode) against a corresponding draft request does not lead to a stronger draft than before in the first operating mode, or
  • Fig. 1 shows schematically a rail vehicle, e.g. a locomotive, with two
  • Fig. 2 shows schematically the rail vehicle shown in Fig. 1, which is a
  • Wheel speeds are measured and from the slip of the wheels is determined relative to the rail
  • FIG. 3 is a two-part diagram with left and right parts showing the left part physical quantities in the traction control in a second high tensile mode of operation and the right part corresponding physical quantities in a temporary traction mode of operation (and therefore average lower draft) and reduced slip,
  • Fig. 5 is a two-part diagram, the left part of a family of curves with the
  • FIG. 4 Characteristics of FIG. 4 and an additional uppermost characteristic curve, which corresponds to a conditioning of the running rail with respect to FIG. 4 increased slip of the leading wheel
  • Fig. 6 is a two-part diagram similar to Fig. 5, the left part and right part each showing a family of characteristics with operating points for driven wheels of two drive groups, the slip values for the wheels of the individual drive groups are the same size and wherein in the left part of the operating points the trailing drive group correspond to the first operating mode and the operating points of the leading drive group correspond to the second operating mode with additional slip, and
  • Fig. 7 is a two-part diagram as in Fig. 6, but with the wheels of the
  • respective drive group are subjected to different slip.
  • the rail vehicle 1 shown in Fig. 1 as shown by a left arrow, momentarily moves to the left. It has two bogies 3, 4, which in turn each have two driven axles. From each axis, a wheel 3a, 3b, 4a, 4b can be seen in the schematic side view. These wheels run on the same rail 2.
  • the rail vehicle 1 has a control and / or regulating device 5, which controls the power generation and / or power transmission via drive trains 6, 7 to the driven wheels and / or controls.
  • the device 5 has corresponding signal connections for the control and / or regulation.
  • Each of the drive trains 6, 7 is connected to the axles of one of the bogies, so that i.a. the wheels 3a, 3b of the
  • Drivetrain 6 are driven and the wheels 4a, 4b are driven by the drive train 7.
  • the drive train including at least one drive motor can be located in the respective bogie.
  • the invention is not limited to a particular embodiment of drive trains. The invention is otherwise not limited to the embodiment of Fig. 1 and Fig. 2.
  • the rail vehicle may have more or less driven axles and / or wheels, and optionally at least one wheel or one wheel axle may not be driven.
  • a train may have a plurality of carriages, at least one of which has a bogie with at least one driven wheel or a driven axle. Dashed lines indicate in FIG. 2 that each of the wheels 3a, 3b, 4a, 4b or the wheel axle of the respective wheel is combined with at least one speed sensor which measures the rotational speed of the wheel and generates the measured value or one produced by processing the measured value processed value to the
  • Facility 5 transmits.
  • the measurement and transmission takes place continuously or repeatedly. From the measured wheel speeds and optionally from additional information (such as the wheel speed of unillustrated non-driven wheels), the device 5 detects the slip of the wheels while moving on the road.
  • Unroll travel rail 2 In extreme cases, one of the wheels could be blocked and then zero speed would be measured, although the rail vehicle moves relative to the running rail.
  • the wheels of the same bogie and / or different bogies may be operated in a different operating modes or in the same operating mode during an operating period, i. in each case a tensile force is applied, wherein the tensile force is in particular acting in the contact region between the wheel and the rail in the direction of the rail tensile force.
  • This tensile force corresponds to the respective
  • the leading wheel usually conditions the rail and thereby improves the adhesion.
  • the wheels of the first bogie 3 and the second bogie 4 can be applied in the same operating mode with traction.
  • This is preferably the preset first operating mode, in which the slip between the wheels and the rails is reduced.
  • the wheels of the first bogie 3 may be operated in the second mode of operation in which a greater slip averaged over the operating period and / or greater maximum slip values would occur than would be the case if the wheels of the first bogie 3 were operating in the first mode of operation . Examples of the second mode of operation and another mode of operation will be discussed, with the other
  • Operating mode can be referred to as a variant of the second mode of operation. While the wheels of the first bogie 3 in the second or further
  • the wheels of the second bogie 4 can be operated either in the first operating mode or in the second operating mode.
  • the first operating mode is sufficient, whereby the slip of the wheels 4a, 4b on the running rail 2 is reduced and thus also the wear of the wheels and the running rails is reduced.
  • the wheels of the first bogie 3 run ahead in the direction of travel and in particular due to their slip condition the rails, i. the
  • Characteristics correspond to the second mode of operation or another mode of operation known per se from the prior art, in which no slip reduction due to weakening and subsequent limitation of the tensile force to weaker ones
  • Both parts of Fig. 3 relate to an acceleration process of a rail vehicle.
  • In the upper part of both parts is an upwardly curved curve of
  • Vehicle speed v shown which is also the
  • Reference speed for determining the slip of the wheels can act.
  • a sawtooth-like course of the slip dv can be seen, i. the slip increases approximately linearly with increasing time t and, after reaching a local maximum, drops rapidly, almost vertically, to a value close to zero or to zero.
  • the slip value shown is on the vehicle speed curve.
  • the time profile of the tensile force TE is shown in the middle region of the left part of FIG. 3, shown below the speed curve.
  • the tensile force TE is constant. So that the slip dv does not increase to even greater values, finds one Slip limiting in such a way that a maximum value is predetermined, which may optionally still depend on at least one other variable such as the vehicle speed v. If the maximum value is reached, the control and / or regulation of the tensile force intervenes and weakens the tensile force TE.
  • the resulting slip energy SE and the resulting slip power SL are shown as functions of the time t.
  • the slip power represented by a dashed line increases in each case approximately in proportion to the approximately linearly increasing slip dv. In the embodiment, the increases
  • Slip performance particularly strong, just before the slip dv reaches its local maximum. With the following attenuation of the tensile force TE, the slip performance decreases steeply to approximately zero. When the tensile force TE is increased again, the slip performance SL increases again.
  • the slip energy SE results from integration of the slip power SL over the time t.
  • the limitation period begins in which the tensile force TE is first attenuated to a (third) tensile force and then reinforced again until it reaches a (second) tensile strength ,
  • the tensile force TE is first attenuated to a (third) tensile force and then reinforced again until it reaches a (second) tensile strength .
  • Embodiment the tensile force TE over a period of time (first part of the
  • the temporally first limiting period shown completely in the right-hand part of FIG. 3 is represented by an arrow with arrowheads at the opposite ends.
  • Limiting periods is lower than in the second operating mode, which is shown in the left part of Fig. 3, the slip energy SE increases more slowly and has peaks that are lower than in the second operating mode. Furthermore, the tips occur less frequently. Consequently, the time integral of the slip energy SE, i. Slip performance SL, significantly lower than in the second operating mode.
  • the difference between the slip energy SE at the end of the period shown in each case in the left and in the right part of FIG. 3 is illustrated by two horizontally extending dashed lines in the lower region of FIG. 3 and a downwardly pointing arrow shown on the right in FIG.
  • the tensile force can be reduced by 2% to 5% from the first tensile strength and the first tensile strength, the percentage of reduction optionally depending on the speed of the vehicle and thus also dependent on the speed of the wheel.
  • a lower maximum value of the slip is preferably also predetermined, at which point the traction force is reduced when it is reached or when it is exceeded. 4 shows two characteristics of the tensile force TE (for example in the unit kN) as a function of the slip dv (for example given in the unit km / h).
  • the wheels of the same bogie can be operated in the same operating mode.
  • Fig. 4 is shown by a circle, at which operating point or in which range of operating points, the traction control and / or draft control is performed.
  • both wheels / axles are operated in the first mode of operation.
  • the tractive forces are preferably in the rising region of the respective characteristic (in the exemplary embodiment, the region AB1 for the leading wheel / the leading wheel axis) or in the region of the maximum of the characteristic curve (range AB2 for the trailing wheel / the trailing wheel axis).
  • the slip dv is the same for both wheels / axles.
  • the trailing wheel / the trailing wheel axle exerts a much greater traction on the rail.
  • FIG. 5 left part, it is shown that the leading wheel at significantly higher slip dv than in the case of Fig. 4 can be operated (operating point AB3). As a result, the running rail for the trailing wheel / the trailing axle is even better conditioned.
  • the upper characteristic curve of FIG. 4 is also shown as the average characteristic in the left-hand part of FIG. 5. Due to the better conditioning is the working point AB4 of the trailing wheel on the top characteristic shown, again at the maximum of the characteristic. The trailing wheel is operated in the first operating mode while the leading wheel is operated in the second operating mode.
  • the operating point AB7 of the trailing wheel is in the embodiment in the maximum of the characteristic, the operation in the second
  • Speed measuring system which provides a reference independent of the wheels for the slip calculation. This therefore makes it possible to apply to all wheels with additional slip when needed. Corresponding application examples are described below with reference to FIGS. 6 and 7.
  • Figures 6 and 7 each relate to two groups of driven wheels, in the embodiment each group having two driven wheels.
  • the drive groups are bogies.
  • FIG. 6 for example, it is not possible or not allowed to apply different slip to the wheels of the same drive group.
  • the operating points AB5 and AB6 of the two wheels of the leading drive group are shown on the lower two curves. These wheels are subjected to an additional slip.
  • the operating points correspond to those on the lower two characteristic curves in the right-hand part of FIG. 5.
  • the operating points AB8 and AB9 of the trailing wheels are charged with a low slip. They lie on the two upper curves to the left of the maximum of the characteristic. It is therefore possible to use one of these two wheels as a reference for the slip measurement.
  • the third characteristic curve from below, on which the operating point AB8 lies corresponds to a drive control or drive control actually used for the drive.
  • the fact that the leading wheel of the trailing drive group, which is operated at the operating point AB8, the train rail conditioned again, the uppermost characteristic is higher than the second highest.
  • the two wheels of the preceding drive group are operated at the same operating points AB5 and AB6 as in the left-hand part of FIG. 6 and in the right-hand part of FIG.
  • the wheels of the trailing drive group will also be subject to additional slip, i. higher slip than at the maximum of the respective characteristic, operated.
  • the extra slip is not as big as the wheels of the leading one
  • the leading wheel of the trailing drive group is also provided with additional slip at the operating point AB13, i. to the right of the maximum of the characteristic.
  • the additional slip is less than in the wheels of the leading drive group.
  • Slip determination can be used.
  • this wheel is operated in the case of the right part of Fig. 7 at the operating point AB15 at the maximum of the characteristic.
  • the slip calculation is done using the separate
  • the respective trailing wheel allows for the same or lesser slip a higher traction by the conditioning of the rails.
  • the additional slip for the self-conditioning of a trailing group of wheels may for example be up to 100% of the slip value of the preceding driven wheel group. If the conditioning is insufficient and, in particular, for this reason is sent to improve the adhesion between the wheels and the running rail, preferably all the wheels are operated in the first operating mode.
  • any additional slip which is not permitted in the first operating mode, is reduced until the slip permitted in the first operating mode is reached. Preferably only then or after the sanding is started. This prevents increased wear.
  • the considerations of traction control and / or regulation apply not only to the traction of the rail vehicle but also to the electrical braking of the rail vehicle.
  • the electric braking force is controlled and / or regulated, e.g. by controlling a
  • Power converter in particular an inverter, are connected to the AC voltage side, the electrical lines of at least one drive motor.
  • the at least one drive motor is part of the drive train. If the power converter is controlled and / or regulated in such a way that the at least one drive motor acts as an electric generator, this brakes the at least one wheel or the wheel axle driven by the engine or the motors via the drive train.
  • the first operating mode is preset.
  • the slip performance is reduced even during electric braking.
  • Conditioning of the running rail and thus to lower slip values and / or higher braking tensile forces of at least one trailing wheel can therefore be operated not only for the purpose of rapid braking, at least one leading wheel in the second mode of operation. At least one trailing in the direction of travel wheel can still be operated in the first mode or to further
  • the same modes of operation for the existing driven wheels are possible as in traction.
  • the position of the vehicle can be repeatedly or continuously determined via a satellite-based positioning system such as the GPS and from this the speed can be calculated.
  • a radar system can be used which determines distances to stationary objects by evaluating reflected electromagnetic signals. Also by repeated evaluation of such signals, the
  • Position change of the rail vehicle and taking into account the time also the speed can be calculated.
  • even more independent of the wheel speeds speed measuring systems are known, which can also be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (1), wobei eine Zugkraft zumindest eines angetriebenen Rades (3a, 3b, 4a, 4b) des Schienenfahrzeugs (1), die zwischen dem jeweiligen Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der zugeordneten Fahrschiene (2) wirkt, gesteuert und/oder geregelt wird, wobei eine zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) wirksame Schlupfleistung, die zu einem Abrieb führt, von einer Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (5) zumindest zeitweise dadurch reduziert wird, dass - die Zugkraft ausgehend von einer ersten Zugkraftstärke, die während einem Schlupf zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) wirkt, abgeschwächt wird und - die Zugkraft in einem auf den Beginn der Abschwächung folgenden Begrenzungszeitraum vorgegebener oder vorhersagbarer Länge auf Zugkraftstärken begrenzt wird, die schwächer als die erste Zugkraftstärke sind.

Description

Betrieb eines Schienenfahrzeugs mit Steuerung und/oder Regelung einer Zugkraft zwischen Rad und Fahrschiene
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, wobei eine Zugkraft zwischen zumindest einem Rad des Schienenfahrzeugs und einer dem Rad zugeordneten Fahrschiene gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuerungseinrichtung und/oder Regelungseinrichtung zur Einstellung einer solchen Zugkraft. Außerdem betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug mit der
Steuerungseinrichtung und/oder Regelungseinrichtung.
Angetriebene Räder von Schienenfahrzeugen sind einem Verschleiß durch Abrieb an der zugeordneten Fahrschiene ausgesetzt, wobei der Abrieb von dem Schlupf zwischen Rad und Schiene und weiteren Einflussgrößen abhängt. Insbesondere bei Brems- und Beschleunigungsvorgängen des Schienenfahrzeugs tritt Schlupf auf.
Wie z.B. US 4,944,539 erwähnt, kann die Haftung beim Antrieb und damit die erreichbare Zugkraft durch eine Schlupf-Steuerungseinrichtung verbessert werden. Der Radschlupf wird in einer Weise gesteuert, die den maximalen Radschlupf begrenzt und es den Rädern dennoch erlaubt, ausreichend zu rutschen, um eine hohe Haftung zu erzielen.
US 4,944,539 schlägt ein Schlupf-Regelungssystem für Lokomotiven vor, das die Haftung optimiert, während Energieverschwendung, Schiene, Rad- Verschleiß und Laststöße auf die Antriebskette zwischen Rad und Antriebsmotor minimiert werden. Es wird immer ein positiver Wert der Steigung der Rad-/Schiene-Haftungs-Schlupfkurve aufrechterhalten. Wenn aufgrund eines plötzlichen Anwachsens der Schienenverschmutzung eine entsprechende Steuerfunktion negativ wird, reduziert eine Mikroprozessorsteuerung stufenweise eine Generator-Erregung bis die Funktion wieder positiv ist und innerhalb eines Betriebsfensters liegt. Die Mikroprozessorsteuerung steuert au ßerdem ein
Schienenreinigungssystem und ein Schienen-Sandungssystem, die bei Bedarf ein- und ausgeschaltet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung und ein
Schienenfahrzeug mit einer solchen Einrichtung anzugeben, wobei eine Zugkraft zwischen zumindest einem angetriebenen Rad und einer zugeordneten Fahrschiene gesteuert wird und/oder geregelt wird und wobei über lange Zeiträume, in denen das Schienenfahrzeug betrieben wird, der Verschleiß aufgrund des Schlupfes zwischen Rad und Fahrschiene gering ist.
Es ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass vorhandene Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtungen im Hinblick auf bestimmte Betriebsbedingungen ausgelegt sind. Zu den Betriebsbedingungen gehört nicht nur die in US 4,944,539 erwähnte Verschmutzung der Schienen, sondern gehören insbesondere auch die klimatischen Bedingungen, die sich wiederum auf den Betriebszustand von Fahrschienen und angetriebenen Rädern auswirken. Die Temperaturen der Fahrschienen und der Räder sind dabei genauso wie der mögliche Belag der Fahrschienen mit Feuchtigkeit, Eis und Schnee sowie möglicherweise Sand aus einer Besandungseinrichtung
Einflussgrößen für den Schlupf zwischen Rad und Schiene.
Vorhandene Kraftschlussregelungsverfahren wie beispielsweise das in US 4,944,539 beschriebene Verfahren gehen von bestimmten Annahmen bezüglich der
Betriebsbedingungen aus und optimieren den Kraftschluss zwischen Rad und Schienen unter diesen Annahmen. Zwar können dadurch hohe Schlupfwerte vermieden werden. Jedoch wird zur Verbesserung der Adhäsion zwischen Rad und Schiene gesandet. Dies führt wiederum zu einem erhöhten Verschleiß der Räder und Fahrschienen.
Analysen haben nun ergeben, dass bestehende Kraftschlussregelungsverfahren, die auf die Optimierung des Zugkraftvermögens (d.h. der erreichbaren Zugkraft) ausgelegt sind, in zentraleuropäischen Regionen im Winter über den jeweiligen Betriebszeitraum gemittelte Verschleißraten der angetriebenen Räder bewirkten, die maximal um einen Faktor drei höher waren als im Sommer. Dies kann als akzeptabel angesehen werden. Allerdings führte die Anwendung dieser Kraftschlussregelungsverfahren in Skandinavien bei subarktischen Winterverhältnissen zu mittleren Verschleißraten, die bis zu einem Faktor zehn höher waren als im Sommer. Dies kann nicht als akzeptabel angesehen werden.
Basierend auf der Erkenntnis, dass eine Optimierung des Zugkraftvermögens unter Berücksichtigung der Annahmen für die Betriebsbedingungen bei extremen
Winterverhältnissen dennoch zu inakzeptablen Verschleißraten führen kann, wird ein Steuerungs- und/oder Regelungsverfahren bzw. eine entsprechende Einrichtung vorgeschlagen, wobei nicht der Kraftschluss optimiert wird/ist, sondern die Schlupfleistung reduziert und/oder minimiert wird/ist. Dies hat den Vorteil, dass der Abrieb an der
Kontaktfläche zwischen dem Rad und der Fahrschiene reduziert wird.
Dieses Verfahren wird insbesondere als ein zusätzlicher Betriebsmodus der Einrichtung ausgeführt, der im Folgenden als primärer oder erster Betriebsmodus bezeichnet wird. Dagegen kann in einem im Folgenden als zweiter Betriebsmodus bezeichneten
Betriebsmodus eine andere Zugkraft-Steuerung und/oder Regelung stattfinden, z. B. gemäß dem bekannten Verfahren. Wenn der zweite Betriebsmodus ausgeführt wird, wird eine im Vergleich zum ersten Betriebsmodus erhöhte, da nicht reduzierte oder minimierte Schlupfleistung in Kauf genommen, d.h. bei denselben Betriebsbedingungen wäre die Schlupfleistung im ersten Betriebsmodus kleiner. Bei dem zweiten Betriebsmodus handelt es sich insbesondere um einen Betriebsmodus, in dem die maximale Antriebskraft und/oder Antriebsleistung über das angetriebene Rad oder die angetriebenen Räder auf die Fahrschiene(n) übertragbar ist.
Unter der Schlupfleistung wird das Produkt der an dem Kontaktbereich zwischen dem Rad und der Fahrschiene wirksamen Zugkraft und des Schlupfes verstanden. Die Schlupfleistung kann daher auch als spezifische Schlupfenergie bezeichnet werden. Das Zeitintegral über die Schlupfleistung ergibt die Schlupfenergie, die insbesondere für den größten Teil des Materialabtrages (Abrieb) an der Radlauffläche und auch an der
Oberfläche der Fahrschiene verantwortlich ist. Selbstverständlich kann dieselbe
Schlupfleistung oder Schlupfenergie abhängig von anderen Einflussgrößen und
Einflussfaktoren (wie z.B. dem Vorhandensein von Sand) zu verschieden großem Abrieb führen.
Der Schlupf hat die Dimension einer Geschwindigkeit. Insbesondere wird der Schlupf für das eine angetriebene Rad oder die eine angetriebene Radachse oder für eine Mehrzahl von angetriebenen Rädern oder Radachsen gemessen. Abhängig von dem gemessenen Schlupf, z.B. wenn der gemessene Schlupf eine vorgegebene Bedingung erfüllt, kann die Zugkraft abgeschwächt und begrenzt werden. In besonderer Ausgestaltung wird die Messung des Schlupfes dadurch durchgeführt, dass die Radgeschwindigkeiten verschiedener Räder, insbesondere Räder von verschiedenen Radachsen, miteinander verglichen werden. Optional kann au ßerdem die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl eines Antriebsstranges berücksichtigt werden, über den das Rad oder die Radachse angetrieben wird. Zum Beispiel wird der Schlupf durch Messen der Radgeschwindigkeiten verschiedener oder aller Räder des Schienenfahrzeugs und Bildung der Differenz der Geschwindigkeiten bestimmt. Wenn zumindest eines der Räder nicht angetrieben ist, dient die Geschwindigkeit dieses Rades oder dieser Räder als Referenz für das angetriebene Rad oder die angetriebenen Räder zur Bestimmung des Schlupfes. Wenn alle Räder angetrieben sind, kann während eines Beschleunigungsvorganges des
Schienenfahrzeugs das Rad mit der geringsten Geschwindigkeit als Referenz verwendet werden, sofern es nicht selbst einen zu hohen Schlupf aufweist. In diesem Fall kann ein separates Fahrzeuggeschwindigkeits-Messsystem eingesetzt werden, das eine von den Rädern unabhängige Referenz für die Schlupfberechnung bereitstellt. Insbesondere kann aus der von diesem Messsystem gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und aus der Raddrehzahl der Schlupf jedes Rades berechnet werden. Dabei kann zum Beispiel aus der Raddrehzahl und dem Au ßenumfang an der Lauffläche des Rades die tatsächliche Radgeschwindigkeit berechnet werden. Der Schlupf ist gleich der Differenz der tatsächlichen Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Insbesondere die beiden oben erwähnten Betriebsmodi ermöglichen es, konträre Ziele bei der Steuerung und/oder Regelung der Zugkraft, nämlich die Minderung oder Begrenzung des Verschleißes einerseits und die Maximierung der Zugkraft andererseits, miteinander zu verbinden. Die beiden Betriebsmodi, und optional zumindest ein weiterer
Betriebsmodus, werden zeitlich nacheinander ausgeführt und ermöglichen so eine Anpassung des Betriebes des Schienenfahrzeugs an unterschiedliche
Betriebsbedingungen und an die von dem Fahrzeug und dem Fahrzeugführer gestellten Anforderungen (wie zum Beispiel Priorität der hohen erreichbaren Zugkraft gegenüber der Reduktion des Verschleißes).
Die Umschaltung zwischen den Betriebsmodi kann vom Fahrzeugführer ausgelöst werden und/oder automatisch ausgelöst werden. Darauf wird noch näher eingegangen.
Vorzugsweise ist der erste, schlupfmindernde Betriebsmodus voreingestellt. Z.B. kann (automatisch oder durch eine Person) in den jeweiligen Betriebsmodus umgeschaltet werden (z. B. indem ein entsprechendes Schaltsignal zum Umschalten ausgelöst wird), wenn das Schienenfahrzeug eine Fahrstrecke erreicht, der der Betriebsmodus z.B. durch eine feste Vorgabe zugeordnet ist. Entsprechendes gilt, wenn einer bestimmten Art von Strecke (z.B. eine Strecke mit einer bestimmten Topologie) einer der Betriebsmodi zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich können die momentan herrschenden
Bedingungen bezüglich der Haftung und/oder des Reibwertes zwischen dem Rad und der Fahrschiene bei der Prüfung berücksichtigt werden, ob ein Schaltsignal zum Umschalten in einen anderen Betriebsmodus ausgelöst werden soll. Ferner alternativ oder zusätzlich kann eine Umschaltung in einen der Betriebsmodi stattfinden, wenn ein zugeordnetes Kalenderdatum erreicht ist und/oder vordefinierte Wetterbedingungen tatsächlich eintreten. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann der Ort des Schienenfahrzeugs automatisch, z.B. durch ein satellitenbasiertes Positionsbestimmungssystem wie das GPS, durch Kommunikation des Fahrzeugs mit einer Bake an der Fahrstrecke und/oder radarbasiert durch eine Radareinrichtung an Bord des Schienenfahrzeugs festgestellt werden und kann vordefinierten örtlichen Aufenthaltsgebieten jeweils ein bestimmter Betriebsmodus zugeordnet sein, der dann zumindest voreingestellt wird. Mit dem an Bord befindlichen Radargerät oder einer anderen Umgebungserkundungseinrichtung an Bord des Fahrzeugs kann z.B. auch die zuvor erwähnte Streckentopologie automatisch ermittelt werden. Von dem voreingestellten Betriebsmodus kann insbesondere durch eine Anforderung des Fahrzeugführers in einen anderen oder in den anderen Betriebsmodus gewechselt werden. Z.B. wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, kann jedoch automatisch wieder in den voreingestellten Betriebsmodus gewechselt werden. Z.B. kann die vorgegebene Bedingung erfüllt sein, wenn seit dem Wechsel aus dem voreingestellten Betriebsmodus ein Zeitraum vorgegebener Länge verstrichen ist. Optional kann der Fahrzeugführer die Länge des Zeitraumes einstellen.
Die Umschaltung zwischen dem ersten Betriebsmodus, in dem eine Begrenzung der Zugkraft zur Reduktion der Schlupfleistung durchgeführt wird, und dem zweiten
Betriebsmodus, in dem größere Zugkräfte zugelassen werden, erfolgt wie bereits erwähnt z.B. durch ein manuelles, von dem Fahrzeugführer oder alternativ von einer
fahrzeugexternen Leitstelle ausgelöstes Schaltsignal. Beispielsweise weist der
Steuerstand des Schienenfahrzeugs eine Betätigungseinrichtung auf, bei deren
Betätigung das Schaltsignal erzeugt wird. Zum Beispiel bewirkt das Schaltsignal die Umschaltung von dem voreingestellten Betriebsmodus in den anderen Betriebsmodus. Optional kann durch die Betätigungseinrichtung aber auch ein Schaltsignal ausgelöst werden, das das Zurückschalten in den voreingestellten (zum Beispiel ersten)
Betriebsmodus bewirkt. Vorzugsweise wird das Bestehen des nicht voreingestellten (zum Beispiel zweiten) Betriebsmodus dem Fahrzeugführer angezeigt. Insbesondere wenn der Schlupf aus dem Vergleich der Radgeschwindigkeiten verschiedener Räder ermittelt wird, und sich das Schienenfahrzeug deshalb in einem entsprechenden Betriebsmodus befindet, kann dies ebenfalls dem Fahrzeugführer angezeigt werden. Auch kann angezeigt werden, dass die Schlupfbestimmung aus den verschiedenen
Radgeschwindigkeiten derzeit nicht zur Verfügung steht.
Zumindest einer der Betriebsmodi kann von zumindest einem einstellbaren Parameter abhängen, so dass der Betriebsmodus abhängig von dem eingestellten Parameterwert ausgeführt wird. Zum Beispiel ist die Dauer des Zeitraumes der Begrenzung der Zugkraft nach einer Abschwächung der Zugkraft im ersten Betriebsmodus ein möglicher
Parameter. Die maximal zulässige Zugkraft während des Begrenzungszeitraumes ist ein anderer möglicher Parameter.
Auch ist es möglich, dass verschiedene angetriebene Räder oder Radachsen des Schienenfahrzeugs von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung unabhängig voneinander betrieben werden, d.h. das eine Rad oder der eine Radsatz kann in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden und das andere Rad oder der andere Radsatz kann in dem zweiten oder einem anderen Betriebsmodus betrieben werden. Insbesondere wenn wie zuvor erwähnt zumindest einer der Betriebsmodi von einem einstellbaren Parameter abhängt, kann alternativ die auf die verschiedenen Räder oder Radsätze jeweils wirkende Zugkraft zwar in demselben Betriebsmodus, jedoch mit
unterschiedlichen Parameterwerten gesteuert und/oder geregelt werden.
Allgemeiner formuliert kann das Schienenfahrzeug ein bezüglich derselben Fahrschiene in Fahrtrichtung weiter vorne laufendes erstes Rad und ein in Fahrtrichtung weiter hinten laufendes zweites Rad aufweisen, wobei die Zugkraft-Steuerungs- und/oder
Regelungseinrichtung die Zugkraft des ersten Rades und die Zugkraft des zweiten Rades unabhängig voneinander steuert und/oder regelt.
Es wird bevorzugt, dass über das zweite Rad zumindest zeitweise und vorzugsweise dauerhaft eine größere Zugkraft auf die Fahrschiene übertragen wird als über das erste Rad. Dem liegt der Gedanke zu Grunde, dass das erste Rad die Adhäsion für den Rad- Schiene-Kontakt verbessert.
Insbesondere kann die Abschwächung der über das zweite Rad auf die Fahrschiene ausgeübten Zugkraft bereits bei Erreichen eines kleineren vorgegebenen Maximalwertes des Schlupfes durchgeführt werden, als die Abschwächung der über das erste Rad auf die Fahrschiene ausgeübten Zugkraft.
Eine Überlegung der Erfinder geht davon aus, dass der Schlupf zwischen angetriebenen Rädern und der Fahrschiene entscheidend für die erreichbare Zugkraft ist, welche die Bewegung des Schienenfahrzeugs bewirkt und/oder aufrecht erhält. Optional kann daher das angetriebene Rad oder die angetriebene Radachse vorübergehend derart angetrieben werden, dass ein zusätzlicher Schlupf zwischen dem Rad oder den Rädern der Radachse einerseits und der oder den Fahrschienen andererseits entsteht. Der Begriff „zusätzlich" bezieht sich insbesondere auf den Schlupf, an dem bezogen auf das angetriebene Rad bzw. die angetriebene Radachse und die jeweiligen
Adhäsionsbedingungen die maximale Zugkraft zwischen Rad und Fahrschiene erzielbar ist. In den beigefügten Figuren sind entsprechende Kraftschlusskennlinien gezeigt, die ein Maximum der übertragbaren Zugkraft aufweisen. Bei zusätzlichem Schlupf liegt der Schlupf daher in der Kennlinie rechts vom Maximum und führt absichtlich zu einem erhöhten Abrieb. Insbesondere wird dadurch die Fahrschiene konditioniert und nachlaufende Räder haben günstigere Adhäsionsbedingungen, d.h. ihre Kennlinie ist zu höheren Werten der Zugkraft verschoben.
Diese Maßnahme kann in dem zweiten Betriebsmodus oder in einem weiteren, auf hohe Zugkraft ausgelegten Betriebsmodus ergriffen werden, um höhere Zugkräfte auf die Fahrschiene(n) zu übertragen. Sie kann aber auch von einer Steuerung/Regelung eines Fahrzeugs ausgeführt werden, die nicht den ersten Betriebsmodus ausführt, d.h. in keinem Betriebsmodus wird/ist die Schlupfleistung reduziert und/oder minimiert. Diese Maßnahme wird vorzugsweise erst ab einer Mindest-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ergriffen, z.B. ab 10 km/h. Die Maßnahme wird insbesondere für ein in Fahrtrichtung weiter vorne laufendes Rad ergriffen, sodass die Adhäsion für ein in Fahrtrichtung weiter hinten auf derselben Fahrschiene laufendes Rad verbessert ist und eine höhere Zugkraft auf die Fahrschiene übertragbar ist.
Der erste Betriebsmodus wird insbesondere bei trockenen oder vereisten Fahrschienen und/oder bei niedrigen Temperaturen ausgeführt. Insbesondere kann der Fahrzeugführer jedoch jederzeit das Schaltsignal zum Umschalten in den zweiten Betriebsmodus auslösen. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass sich Räder von Schienenfahrzeugen und auch die Fahrschienen insbesondere bei niedrigen Temperaturen von -10 °C und darunter spröde verhalten, so dass Material mit deutlich höherer Abtragungsrate abgetragen wird als bei höheren Temperaturen z. B. um 0 'Ό.
Insbesondere kann der Fahrzeugführer eine Soll-Zugkraft einstellen. Wenn diese Soll- Zugkraft wegen ungünstiger Adhäsion nicht erreicht wird, kann entweder automatisch und/oder durch eine Bedienperson (z.B. den Fahrzeugführer) die Umschaltung in den zweiten Betriebsmodus ausgelöst werden. Eine solche ungünstige Adhäsion ist z.B. bei feuchten Laufflächen der Fahrschienen vorhanden, etwa bei Taubildung oder
einsetzendem Regen oder Schneefall.
Wenn die Fahrschienen zusätzlich besandet werden, um die Adhäsion zu verbessern, wird vorzugsweise automatisch oder durch die Bedienperson in den ersten
Betriebsmodus umgeschaltet, um einen besonders hohen Verschleiß im Kontaktbereich zwischen Rad und Fahrschiene zu vermeiden. Zusätzlich besandet wird z.B., wenn sich durch Umschalten in den zweiten Betriebsmodus die Zugkraft nicht auf einen
gewünschten Wert oder mit einer gewünschten Steigerung verstärken lässt oder das Fahrzeug unbeabsichtigt langsamer wird.
In weiten Passagen dieser Beschreibung ist von der Zugkraft zwischen dem Rad und der Fahrschiene die Rede. Die Zugkraft kann auch negativ werden. Dies ist der Fall bei einem Bremsvorgang, währenddem das Rad über den Antriebsstrang elektrische Energie erzeugt, die gespeichert wird, in das Energieversorgungsnetz zurückgespeist wird und/oder in Wärme dissipiert wird. Derartige Bremsvorgänge werden daher als elektrische Bremsvorgänge bezeichnet. Wenn während eines solchen Bremsvorganges die
(negative) Zugkraft abgeschwächt wird, bezieht sich dies auf den Betrag der Zugkraft, d.h. die Abschwächung führt zu einer betragsmäßig kleineren negativen Zugkraft.
Entsprechend findet beim elektrischen Bremsen eine Begrenzung der Zugkraft in der Weise statt, dass der Betrag der negativen Zugkraft begrenzt wird.
Insbesondere wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Betreiben eines
Schienenfahrzeugs, wobei eine Zugkraft zumindest eines angetriebenen Rades des Schienenfahrzeugs, die zwischen dem jeweiligen Rad und der zugeordneten Fahrschiene wirkt, gesteuert und/oder geregelt wird, wobei eine zwischen dem Rad und der Fahrschiene wirksame Schlupfleistung, die zu einem Abrieb führt, von einer Zugkraft- Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zumindest zeitweise dadurch reduziert wird, dass
- die Zugkraft ausgehend von einer ersten Zugkraftstärke, die während einem Schlupf zwischen dem Rad und der Fahrschiene wirkt, abgeschwächt wird und
- die Zugkraft in einem auf den Beginn der Abschwächung folgenden
Begrenzungszeitraum vorgegebener oder vorhersagbarer Länge auf
Zugkraftstärken begrenzt wird, die schwächer als die erste Zugkraftstärke sind.
Ferner gehören zum Umfang der Erfindung eine Zugkraft-Steuerungs- und/oder
Regelungseinrichtung für ein Schienenfahrzeug, die ausgestaltet ist, das Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen auszuführen, und ein Schienenfahrzeug, das die Zugkraft- Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung in einer ihrer Ausgestaltungen aufweist.
Durch die Abschwächung der Zugkraft wird verhindert, dass der Schlupf weiter in demselben Maß auftritt. Durch die Abschwächung wird der Schlupf zumindest reduziert oder sogar vorübergehend beendet. Vorzugsweise wird er vorübergehend beendet. Durch die Begrenzung der Zugkraft in dem folgenden Begrenzungszeitraum wird verhindert, dass der Schlupf sofort wieder in demselben Maß auftreten kann wie zum Zeitpunkt des Beginns der Abschwächung der Zugkraft. Der Begrenzungszeitraum beginnt mit der Abschwächung der Zugkraft ausgehend von der ersten Zugkraftstärke. Die Phase der Abschwächung der Zugkraft befindet sich daher bereits innerhalb des
Begrenzungszeitraums. Über den Begrenzungszeitraum hinweg und unmittelbar danach ist der Schlupf reduziert und daher auch die mittlere Schlupfleistung und somit die Schlupfenergie über den Begrenzungszeitraum reduziert.
Die Zugkraft kann in einem ersten Teil des Begrenzungszeitraums konstant auf einer zweiten Zugkraftstärke gehalten werden, die schwächer als die erste Zugkraftstärke ist, und wobei die Zugkraft in einem zweiten Teil des Begrenzungszeitraums, der auf den ersten Teil folgt, stetig bis zum Erreichen der ersten Zugkraftstärke oder darüber hinaus verstärkt wird.
Der erste Teil des Begrenzungszeitraums beginnt ausgehend von dem Beginn des Begrenzungszeitraums erst nach der Abschwächung der Zugkraft. Insbesondere kann die Zugkraft vor dem ersten Teil des Begrenzungszeitraums auf eine Zugkraftstärke abgeschwächt werden, die schwächer ist als die zweite Zugkraftstärke, die während des ersten Teils des Begrenzungszeitraums insbesondere konstant gehalten wird. Durch das Konstanthalten der Zugkraft während des ersten Teils des Begrenzungszeitraums wird gewährleistet, dass der Schlupf über den ersten Teil des Begrenzungszeitraums hinweg reduziert ist und vorzugsweise sogar kein Schlupf vorhanden ist. Dies gilt
selbstverständlich nur, falls sich die Adhäsion zwischen Rad und Schiene nicht wesentlich verschlechtert. Durch die stetige Verstärkung der Zugkraft in dem zweiten Teil des Begrenzungszeitraums wird die Traktion des Fahrzeugs wieder gesteigert. Insbesondere kann während dieses zweiten Teils des Begrenzungszeitraums kontinuierlich oder wiederholt geprüft werden, ob der Schlupf einen vorgegebenen zulässigen Maximalwert erreicht oder alternativ ob ein vorgegebener Maximalwert überschritten wird. Wenn das Erreichen oder das Überschreiten festgestellt wird, kann die Zugkraft wieder
abgeschwächt werden und in einem folgenden Begrenzungszeitraum begrenzt werden. Ein solches wiederholtes Ausführen einer Zugkraft-Abschwächung mit anschließender Begrenzung kann nicht nur dann ausgeführt werden, wenn der Begrenzungszeitraum den ersten Teil mit konstant gehaltener Zugkraft aufweist, sondern auch bei anderen
Ausgestaltungen des Begrenzungszeitraums. Insgesamt ist es daher möglich, den Schlupf wie erwähnt zu überwachen und bei Bedarf (z.B. allgemein formuliert bei
Erfüllung eines vorgegebenen Kriteriums) die Zugkraft abzuschwächen und anschließend zu begrenzen. Bezeichnet werden kann dies als zyklische Abschwächung und
Begrenzung der Zugkraft.
Allgemeiner formuliert kann die Zugkraft abgeschwächt und anschließend begrenzt werden, wenn der Schlupf zwischen dem Rad und der Fahrschiene einen vorgegebenen oder entsprechend vorgegebener Kriterien bestimmbaren maximalen Schlupfwert erreicht oder einen solchen maximalen Schlupfwert überschreitet. Der Ausdruck„maximal" bezieht sich auf den Absolutbetrag der Zugkraft. Es kann daher auch beim elektrischen Bremsen ein maximaler Schlupfwert vorhanden sein und z. B. bei dessen Erreichen die bremsend wirkende Zugkraft abgeschwächt und begrenzt werden.
Insbesondere kann die Zugkraft ausgehend von der ersten Zugkraftstärke um einen vorgegebenen Betrag oder um einen vorgegebenen Anteil der ersten Zugkraftstärke auf eine dritte Zugkraftstärke abgeschwächt wird und ausgehend von der dritten
Zugkraftstärke wieder verstärkt (insbesondere bis zu Beginn des ersten Teils des
Begrenzungszeitraums die zweite Zugkraftstärke erreicht ist) wird, wobei der vorgegebene Betrag oder vorgegebene Anteil optional von dem zum Zeitpunkt des Beginns der Abschwächung bestehenden Schlupf zwischen dem Rad und der
Fahrschiene und/oder von der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs abhängt.
Durch die Vorgabe des Betrages oder Anteils kann gewährleistet werden, dass eine gewünschte Reduzierung oder Minimierung des Schlupfes eintritt. "Vorgegeben" ist so zu verstehen, dass alle Vorschriften zur Berechnung des Betrages oder des Anteils festgelegt sind, jedoch optional Informationen z.B. zum Zeitpunkt des Beginns der Abschwächung gewonnen werden können, wobei der Betrag oder der Anteil von den Informationen abhängt.
Wie oben erwähnt können zumindest zwei verschiedene Betriebsmodi vorhanden sein. Insbesondere wird die Abschwächung und anschließende Begrenzung der Zugkraft in einem ersten Betriebsmodus der Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ausgeführt, wobei in einem zweiten Betriebsmodus die Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung
- die Abschwächung der Zugkraft erst bei einem größeren Schlupf zwischen dem Rad und der Fahrschiene,
- die Begrenzung der Zugkraft auf schwächere Zugkraftstärken als die erste
Zugkraftstärke über einen kürzeren Begrenzungszeitraum und/oder
- in dem Begrenzungszeitraum ein schnelleres Anwachsen der Zugkraft
durchführt als in dem ersten Betriebsmodus oder nach einem Abschwächen der Zugkraft keine Begrenzung der Zugkraft durchführt. In all diesen Fällen kann in dem zweiten Betriebsmodus eine größere Zugkraft erzeugt werden.
Insbesondere kann bei Empfang eines Schaltsignals, je nach bestehendem
Betriebsmodus und/oder je nach Art des Schaltsignals, in den zweiten Betriebsmodus oder in den ersten Betriebsmodus umgeschaltet werden. Auf entsprechende Details und Ausgestaltungen wurde oben bereits eingegangen. Insbesondere kann das Schaltsignal zum Umschalten in den ersten Betriebsmodus kann automatisch erzeugt werden, wenn
- eine momentan wirksame Zugkraft zwischen dem Rad und der Fahrschiene eine vorgegebene Bedingung erfüllt, oder
- eine Schlupf-Anstiegsbegrenzungseinrichtung feststellt, dass ein Anwachsen des Schlupfes zwischen dem Rad und der Fahrschiene eine vorgegebene Bedingung erfüllt, oder - ein Abschalten des ersten Betriebsmodus (d.h. ein Umschalten in den zweiten Betriebsmodus) entgegen einer entsprechenden Zugkraftanforderung zu keiner stärkeren Zugkraft führt als zuvor in dem ersten Betriebsmodus, oder
- ein Abschalten des ersten Betriebsmodus zu einer Reduktion der
Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs führt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Schienenfahrzeug, z.B. eine Lokomotive, mit zwei
Drehgestellen, in denen beide Radachsen angetrieben sind,
Fig. 2 schematisch das in Fig. 1 dargestellte Schienenfahrzeug, welches eine
Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung aufweist, wobei die
Radgeschwindigkeiten gemessen werden und daraus der Schlupf der Räder relativ zur Fahrschiene ermittelt wird,
Fig. 3 ein zweiteiliges Diagramm mit einem linken und einem rechten Teil, wobei der linke Teil physikalische Größen bei der Zugkraftsteuerung in einem zweiten Betriebsmodus mit durchschnittlich hoher Zugkraft zeigt und wobei der rechte Teil entsprechende physikalische Größen in einem Betriebsmodus mit zeitweise begrenzter Zugkraft (und daher durchschnittlich niedrigerer Zugkraft) und reduziertem Schlupf zeigt,
Fig. 4 eine Schar von Kennlinien der Zugkraft als Funktion des Schlupfes, wobei eine untere Kennlinie einem auf einer Fahrschiene vorauslaufenden Rad und eine obere Kennlinie einem auf der Fahrschiene nachlaufenden Rad zugeordnet ist,
Fig. 5 ein zweiteiliges Diagramm, dessen linker Teil eine Kennlinienschar mit den
Kennlinien aus Fig. 4 und einer zusätzlichen obersten Kennlinie zeigt, die einer Konditionierung der Fahrschiene bei gegenüber Fig. 4 erhöhtem Schlupf des vorauslaufenden Rades entspricht, und wobei der rechte Teil die Kennlinienschar aus dem linken Teil und zusätzlich noch eine weiter oben gelegene zusätzliche Kennlinie für einen erweiterten Leistungs- Betriebsmodus mit noch höheren Zugkräften zeigt, die auf eine Konditionierung der Fahrschiene durch ein weiteres angetriebenes Rad zurückzuführen ist, Fig. 6 ein zweiteiliges Diagramm ähnlich wie in Fig. 5, dessen linker Teil und rechter Teil jeweils eine Kennlinienschar mit Arbeitspunkten für angetriebene Räder zweier Antriebsgruppen zeigt, wobei die Schlupfwerte für die Räder der einzelnen Antriebsgruppen gleich groß sind und wobei im linken Teil die Arbeitspunkte der nachlaufenden Antriebsgruppe dem ersten Betriebsmodus entsprechen und die Arbeitspunkte der vorauslaufenden Antriebsgruppe dem zweiten Betriebsmodus mit zusätzlichem Schlupf entsprechen, und
Fig. 7 ein zweiteiliges Diagramm wie in Fig. 6, wobei jedoch die Räder der
jeweiligen Antriebsgruppe mit unterschiedlichem Schlupf beaufschlagt werden.
Das in Fig. 1 dargestellte Schienenfahrzeug 1 bewegt sich, wie durch einen nach links weisenden Pfeil dargestellt ist, momentan nach links. Es weist zwei Drehgestelle 3, 4 auf, die wiederum jeweils zwei angetriebene Achsen aufweisen. Von jeder Achse ist in der schematischen Seitenansicht ein Rad 3a, 3b, 4a, 4b erkennbar. Diese Räder laufen auf derselben Fahrschiene 2.
Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass das Schienenfahrzeug 1 eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 5 aufweist, die die Krafterzeugung und/oder Kraftübertragung über Antriebsstränge 6, 7 zu den angetriebenen Rädern steuert und/oder regelt. Durch zwei Pfeile in Fig. 2 ist angedeutet, dass die Einrichtung 5 entsprechende Signalverbindungen für die Steuerung und/oder Regelung aufweist. Jeder der Antriebsstränge 6, 7 ist mit den Achsen eines der Drehgestelle verbunden, sodass u.a. die Räder 3a, 3b von dem
Antriebsstrang 6 angetrieben werden und die Räder 4a, 4b von dem Antriebsstrang 7 angetrieben werden. Wie üblich kann sich der Antriebsstrang einschließlich zumindest eines Antriebsmotors in dem jeweiligen Drehgestell befinden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung von Antriebssträngen beschränkt. Die Erfindung ist auch sonst nicht auf das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 und Fig. 2 beschränkt.
Vielmehr kann das Schienenfahrzeug mehr oder weniger angetriebene Achsen und/oder Räder aufweisen und kann optional zumindest ein Rad oder eine Radachse nicht angetrieben sein. Z.B. kann ein Zug mehrere Wagen aufweisen, von denen zumindest einer ein Drehgestell mit zumindest einem angetriebenen Rad oder einer angetriebenen Achse aufweist. Durch gestrichelte Linien ist in Fig. 2 angedeutet, dass jedes der Räder 3a, 3b, 4a, 4b oder die Radachse des jeweiligen Rades mit zumindest einem Geschwindigkeitssensor kombiniert ist, der die Drehgeschwindigkeit des Rades misst und den Messwert oder einen durch Verarbeitung des Messwertes erzeugten verarbeiteten Wert zu der
Einrichtung 5 überträgt. Die Messung und Übertragung erfolgt kontinuierlich oder wiederholt. Aus den gemessenen Radgeschwindigkeiten und optional aus zusätzlicher Information (wie z.B. der Radgeschwindigkeit nicht dargestellter, nicht angetriebener Räder) ermittelt die Einrichtung 5 den Schlupf der Räder, während sie auf der
Fahrschiene 2 abrollen. Im Extremfall könnte eines der Räder blockiert sein und würde dann die Geschwindigkeit Null gemessen werden, obwohl sich das Schienenfahrzeug relativ zur Fahrschiene bewegt.
Die Räder desselben Drehgestells und/oder verschiedener Drehgestelle können in einem Betriebszeitraum in verschiedenen Betriebsmodi oder in demselben Betriebsmodus betrieben werden, d.h. mit jeweils einer Zugkraft beaufschlagt werden, wobei die Zugkraft insbesondere die in dem Kontaktbereich zwischen Rad und Fahrschiene in Richtung der Fahrschiene wirkende Zugkraft ist. Dieser Zugkraft entspricht in dem jeweiligen
Antriebsstrang je nach Ort in dem Antriebsstrang eine Antriebskraft (mit im Allgemeinen anderer Stärke) oder ein Antriebsdrehmoment. Selbst wenn die Räder in demselben Betriebsmodus betrieben werden, ist die Zugkraft des nachlaufenden Rades
vorzugsweise größer, da das vorauslaufende Rad die Fahrschiene in der Regel konditioniert und dadurch die Adhäsion verbessert.
Insbesondere können die Räder des ersten Drehgestells 3 und des zweiten Drehgestells 4 in demselben Betriebsmodus mit Zugkraft beaufschlagt werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um den voreingestellten ersten Betriebsmodus, in dem der Schlupf zwischen den Rädern und den Fahrschienen reduziert wird. Alternativ können die Räder des ersten Drehgestells 3 in dem zweiten Betriebsmodus betrieben werden, in dem ein größerer, über den Betriebszeitraum gemittelter Schlupf und/oder größere maximale Schlupfwerte vorkommen als es der Fall wäre, wenn die Räder des ersten Drehgestells 3 im ersten Betriebsmodus betrieben würden. Auf Beispiele für den zweiten Betriebsmodus und einen weiteren Betriebsmodus wird noch eingegangen, wobei der weitere
Betriebsmodus als eine Variante des zweiten Betriebsmodus bezeichnet werden kann. Während die Räder des ersten Drehgestells 3 in dem zweiten oder weiteren
Betriebsmodus betrieben werden, können die Räder des zweiten Drehgestells 4 entweder im ersten Betriebsmodus oder im zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Meist reicht der erste Betriebsmodus aus, wodurch der Schlupf der Räder 4a, 4b auf der Fahrschiene 2 reduziert wird und damit auch der Verschleiß der Räder und der Fahrschienen reduziert wird. Da die Räder des ersten Drehgestells 3 aber in Fahrtrichtung vorauslaufen und insbesondere aufgrund ihres Schlupfes die Fahrschienen konditionieren, d.h. die
Adhäsion zwischen Rad und Fahrschiene verbessern, können die Räder des zweiten Drehgestells 4 bei geringerem Schlupf als die Räder des ersten Drehgestells 3 dennoch eine größere Zugkraft auf die Fahrschiene ausüben. Auf Beispiele wird später noch unter Bezugnahme auf die Kennlinien in den Fig. 4 und 5 eingegangen.
Die im linken Teil der Fig. 3 über der in horizontaler Richtung verlaufenden Zeitachse (die Zeit ist mit t bezeichnet) aufgetragenen zeitlichen Verläufe von physikalischen
Kenngrößen entsprechen dem zweiten Betriebsmodus oder einem anderen, an sich aus dem Stand der Technik bekannten Betriebsmodus, in dem keine Schlupfreduktion durch Abschwächung und anschließende Begrenzung der Zugkraft auf schwächere
Zugkraftwerte stattfindet. Im rechten Teil der Fig. 3 sind die zeitlichen Verläufe der entsprechenden physikalischen Größen für den ersten Betriebsmodus mit
Schlupfreduktion dargestellt, und zwar für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Beide Teile der Fig. 3 betreffen einen Beschleunigungsvorgang eines Schienenfahrzeugs. Im oberen Bereich beider Teile ist jeweils eine nach oben gekrümmte Kurve der
Fahrzeuggeschwindigkeit v dargestellt, bei der es sich auch um die
Referenzgeschwindigkeit für die Bestimmung des Schlupfes der Räder handeln kann. Im linken Teil der Fig. 3 ist oberhalb der Geschwindigkeitskurve ein sägezahnartiger Verlauf des Schlupfes dv erkennbar, d.h. der Schlupf nimmt mit fortschreitender Zeit t jeweils etwa linear zu und fällt nach Erreichen eines lokalen Maximums schnell, fast senkrecht, bis auf einen Wert nahe Null oder bis auf Null ab. Wenn der Schlupf dv Null beträgt, befindet sich der dargestellte Schlupfwert auf der Kurve der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Im unter der Geschwindigkeitskurve dargestellten mittleren Bereich des linken Teils von Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf der Zugkraft TE dargestellt. In den Zeitintervallen, in denen der Schlupf dv nahezu linear ansteigt, ist in dem Ausführungsbeispiel die Zugkraft TE konstant. Damit der Schlupf dv nicht zu noch größeren Werten ansteigt, findet eine Schlupfbegrenzung in der Weise statt, dass ein Maximalwert vorgegeben ist, der optional noch von zumindest einer weiteren Größe wie z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängen kann. Wird der Maximalwert erreicht, greift die Steuerung und/oder Regelung der Zugkraft ein und schwächt die Zugkraft TE ab. Im mittleren Bereich des linken Teils ist jeweils ein entsprechender steiler Abfall der Zugkraft TE erkennbar, der zu einer gleichzeitigen Reduktion des Schlupfes dv führt. Nachdem die Zugkraft TE auf einen deutlich niedrigeren Wert abgefallen ist und der Schlupf dv einen entsprechend niedrigen Schlupfwert erreicht hat, wird die Zugkraft TE in kurzer Zeit wieder auf den Zugkraftwert erhöht, den die Zugkraft vor dem Abschwächen hatte.
Im unteren Bereich des linken Teils in Fig. 3 sind die resultierende Schlupfenergie SE und die resultierende Schlupfleistung SL als Funktionen der Zeit t dargestellt. Die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Schlupfleistung steigt jeweils etwa proportional zu dem etwa linear anwachsenden Schlupf dv an. In dem Ausführungsbeispiel erhöht sich die
Schlupfleistung jeweils besonders stark, kurz bevor der Schlupf dv sein lokales Maximum erreicht. Mit der folgenden Abschwächung der Zugkraft TE nimmt die Schlupfleistung steil bis ungefähr auf den Wert Null ab. Wenn die Zugkraft TE wieder erhöht wird, nimmt auch die Schlupfleistung SL wieder zu. Die Schlupfenergie SE ergibt sich durch Integration der Schlupfleistung SL über die Zeit t.
Die Schlupfreduktion und ihre Auswirkungen in einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Betriebsmodus werden nun anhand des rechten Teils der Fig. 3 beschrieben.
Im linken Bereich der Zeitskala des rechten Teils in Fig. 3 ist ein Anstieg der Zugkraft TE erkennbar (mittlerer Bereich). Dementsprechend steigt auch der Schlupf dv etwa linear an, wobei jedoch die Steigung geringer ist als im linken Teil von Fig. 3, da die Zugkraft TE ebenfalls geringer ist als im linken Teil.
Nach dem Erreichen eines Maximalwertes des Schlupfes dv und/oder bei Erreichen eines Maximalwertes der Zugkraft TE beginnt der Begrenzungszeitraum, in dem die Zugkraft TE zunächst auf eine (dritte) Zugkraftstärke abgeschwächt wird und dann wieder verstärkt wird, bis sie eine (zweite) Zugkraftstärke erreicht. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel wird die Zugkraft TE über einen Zeitraum (erster Teil des
Begrenzungszeitraums) konstant gehalten. Im mittleren Bereich des rechten Teils in Fig. 3 ist durch einen nach oben und einen nach unten weisenden Pfeil, die einen Abstand zueinander haben, angedeutet, dass die zweite Zugkraftstärke schwächer ist als die erste Zugkraftstärke, ausgehend von der die Abschwächung der Zugkraft TE begonnen hat.
Nachdem der Zeitpunkt erreicht ist, der im rechten Teil von Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie in vertikaler Richtung dargestellt ist, wird die Zugkraft TE stetig verstärkt (zweiter Teil des Begrenzungszeitraums). Der Begrenzungszeitraum endet mit dem erneuten
Erreichen der ersten Zugkraftstärke (horizontal verlaufende gestrichelte Linie am oberen Ende des mittleren Bereichs des rechten Teils in Fig. 3) oder damit, dass der Schlupf dv einen Maximalwert erreicht oder einen Maximalwert überschreitet. Insbesondere wenn dies der Fall ist, wird die Zugkraftstärke TE wieder abgeschwächt und anschließend über einen Begrenzungszeitraum begrenzt. Der zeitlich erste vollständig in dem rechten Teil von Fig. 3 dargestellte Begrenzungszeitraum ist durch einen Pfeil mit Pfeilspitzen an den entgegengesetzten Enden dargestellt.
Aufgrund der Abschwächung der Zugkraft mit anschließender Begrenzung weist der zeitliche Verlauf des Schlupfes dv im rechten Teil der Fig. 3 lediglich drei Anstiegsphasen mit anschließendem Abfall auf. Dementsprechend und weil die Zugkraft TE in den
Begrenzungszeiträumen niedriger ist als im zweiten Betriebsmodus, der im linken Teil der Fig. 3 dargestellt ist, steigt die Schlupfenergie SE langsamer an und hat Spitzen, die niedriger liegen als im zweiten Betriebsmodus. Ferner treten die Spitzen seltener auf. Folglich ist auch das Zeitintegral der Schlupfenergie SE, d.h. die Schlupfleistung SL, deutlich niedriger als im zweiten Betriebsmodus. Die Differenz der Schlupfenergie SE am Ende des jeweils im linken und im rechten Teil der Fig. 3 dargestellten Zeitraumes ist durch zwei horizontal verlaufende gestrichelte Linien im unteren Bereich der Fig. 3 und einen rechts in Fig. 3 dargestellten nach unten weisenden Pfeil verdeutlicht.
Das Ausführungsbeispiel gemäß dem rechten Teil in Fig. 3 verdeutlicht, dass die
Reduktion der Zugkraft mit anschließender Begrenzung der Zugkraft die Anzahl der Zeiträume reduziert, in denen in erheblicher Weise Schlupf auftritt. Z.B. kann die Zugkraft ausgehend von der ersten Zugkraftstärke und bezogen auf die erste Zugkraftstärke um 2 % bis 5 % reduziert werden, wobei der Prozentsatz der Reduktion optional von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt und damit auch von der Geschwindigkeit des Rades abhängt. Im Vergleich zu dem zweiten Betriebsmodus ist vorzugsweise außerdem ein niedrigerer Maximalwert des Schlupfes vorgegeben, bei dessen Erreichen oder bei dessen Überschreiten die Zugkraft reduziert wird. Fig. 4 zeigt zwei Kennlinien der Zugkraft TE (beispielsweise in der Einheit kN) abhängig vom Schlupf dv (beispielsweise angegeben in der Einheit km/h). Welche Kennlinie für ein Rad gültig ist, hängt von der Adhäsion zwischen Rad und Fahrschiene ab. Die untere in Fig. 4 dargestellte Kennlinie entspricht einer kleineren Adhäsion als die obere Kennlinie. Die Fläche zwischen den Kennlinien ist schraffiert, um den Effekt zu verdeutlichen, der eintritt, wenn das in Fahrtrichtung vorauslaufende Rad die Fahrschiene konditioniert und somit die Adhäsion verbessert. Selbstverständlich konditioniert auch bereits das in Fahrtrichtung vorauslaufende Rad eines Drehgestells die Fahrschiene für das in
Fahrtrichtung nachlaufende Rad desselben Drehgestells. Insbesondere zur
Vereinfachung der Steuerung der Zugkraft oder der Regelung der Zugkraft können die Räder desselben Drehgestells in demselben Betriebsmodus betrieben werden. Im
Folgenden wird vereinfachend davon ausgegangen, dass es ein in Fahrtrichtung vorauslaufendes Rad oder eine in Fahrtrichtung vorauslaufende Radachse gibt und ein in Fahrtrichtung nachlaufendes Rad bzw. in Fahrtrichtung nachlaufende Radachse gibt. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich dabei um Räder/Radachsen desselben Drehgestells oder verschiedener Drehgestelle handelt.
In Fig. 4 ist durch jeweils einen Kreis dargestellt, an welchem Arbeitspunkt oder in welchem Bereich von Arbeitspunkten die Zugkraftsteuerung und/oder Zugkraftregelung ausgeführt wird. In dem dargestellten Beispiel von Fig. 4 werden beide Räder/Radachsen im ersten Betriebsmodus betrieben. In diesem Betriebsmodus befinden sich die Zugkräfte vorzugsweise im ansteigenden Bereich der jeweiligen Kennlinie (im Ausführungsbeispiel der Bereich AB1 für das vorauslaufende Rad/die vorauslaufende Radachse) oder im Bereich des Maximums der Kennlinie (Bereich AB2 für das nachlaufende Rad/die nachlaufende Radachse). In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schlupf dv für beide Räder/Radachsen gleich groß. Das nachlaufende Rad/die nachlaufende Radachse übt aber eine sehr viel größere Zugkraft auf die Fahrschiene aus. Diese Arbeitspunkte bzw. Arbeitsbereiche führen bereits zu einer Reduktion der Schlupfleistung.
In Fig. 5, linker Teil, ist dargestellt, dass das vorauslaufende Rad bei deutlich höherem Schlupf dv als im Fall von Fig. 4 betrieben werden kann (Arbeitspunkt AB3). Dadurch wird die Fahrschiene für das nachlaufende Rad/die nachlaufende Radachse noch besser konditioniert. Die obere Kennlinie aus Fig. 4 ist als mittlere Kennlinie im linken Teil der Fig. 5 ebenfalls dargestellt. Durch die bessere Konditionierung befindet sich der Arbeitspunkt AB4 des nachlaufenden Rades auf der obersten dargestellten Kennlinie, und zwar wiederum im Maximum der Kennlinie. Das nachlaufende Rad wird im ersten Betriebsmodus betrieben, während das vorauslaufende Rad im zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
Im rechten Teil der Fig. 5 weist die Kurvenschar noch eine weiter oben liegende Kennlinie auf. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel des linken Teils der Fig. 5 ist die
Konditionierung der Fahrschiene nochmals verbessert. Der Grund dafür liegt darin, dass noch ein weiteres angetriebenes Rad auf derselben Fahrschiene läuft. Der Arbeitspunkt AB6 dieses Rades liegt auf der zweiten Kennlinie von unten, die der mittleren Kennlinie im linken Teil der Fig. 1 entspricht. Wie auch das vorauslaufende Rad wird auch das weitere Rad mit hohem, gegenüber dem Maximum der Kennlinie zusätzlichen Schlupf betrieben. Daher gilt für das nachlaufende Rad eine Kennlinie (die oberste Kennlinie im rechten Teil von Fig. 5) mit nochmals verbesserter Konditionierung. Dies ist durch einen
Doppellinienpfeil angedeutet. Der Arbeitspunkt AB7 des nachlaufenden Rades liegt im Ausführungsbeispiel im Maximum der Kennlinie, wobei der Betrieb im zweiten
Betriebsmodus stattfindet und daher insbesondere höhere Schlupfwerte zugelassen sind. Eine solche Situation von zumindest drei auf derselben Fahrschiene laufenden Rädern ist z.B. bei Schienenfahrzeugen mit zwei Drehgestellen gegeben, wobei zumindest in einem Drehgestell zwei Räder oder Radachsen angetrieben sind. Wenn für ein nachlaufendes Rad höherer Schlupf zugelassen wird, konditioniert es die Fahrschiene nochmals und führt so im Mittel zu der nochmals verbesserten Konditionierung.
Wenn (wie bei Lokomotiven üblich) alle Räder angetrieben sind, verhindert das Zulassen des zusätzlichen (erhöhten) Schlupfes für alle Räder, dass das in Fahrtrichtung am weitesten hinten auf der Fahrschiene laufende Rad als Referenz für die Schlupfmessung verwendet werden kann. Es wird daher bevorzugt, dass ein separates
Geschwindigkeitsmesssystem eingesetzt wird, das eine von den Rädern unabhängige Referenz für die Schlupfberechnung bereitstellt. Dies ermöglicht daher, bei Bedarf alle Räder mit zusätzlichem Schlupf zu beaufschlagen. Entsprechende Anwendungsbeispiele werden im Folgenden anhand von Fig. 6 und Fig. 7 beschrieben.
Die Fig. 6 und 7 betreffen jeweils zwei Gruppen von angetriebenen Rädern, wobei im Ausführungsbeispiel jede Gruppe zwei angetriebene Räder hat. Z.B. handelt es sich bei den Antriebsgruppen um Drehgestelle. Im Fall der Fig. 6 ist es z.B. nicht möglich oder nicht zugelassen, die Räder derselben Antriebsgruppe mit unterschiedlichem Schlupf zu beaufschlagen.
Im linken Teil der Fig. 6 sind die Arbeitspunkte AB5 und AB6 der beiden Räder der vorauslaufenden Antriebsgruppe auf den unteren beiden Kennlinien dargestellt. Diese Räder werden mit einem zusätzlichen Schlupf beaufschlagt. Die Arbeitspunkte entsprechen im Beispiel denen auf den unteren beiden Kennlinien in dem rechten Teil von Fig. 5.
Die Arbeitspunkte AB8 und AB9 der nachlaufenden Räder werden jedoch mit einem geringen Schlupf beauftragt. Sie liegen auf den beiden oberen Kennlinien links vom Maximum der Kennlinie. Es ist daher möglich, eines dieser beiden Räder als Referenz für die Schlupfmessung zu verwenden.
Anders als in dem rechten Teil von Fig. 5 entspricht die dritte Kennlinie von unten, auf der der Arbeitspunkt AB8 liegt, einer tatsächlich für den Antrieb genutzten Antriebssteuerung oder Antriebsregelung. Dadurch, dass das vorauslaufende Rad der nachlaufenden Antriebsgruppe, welches bei dem Arbeitspunkt AB8 betrieben wird, die Fahrschiene nochmals konditioniert, liegt die oberste Kennlinie höher als die zweitoberste.
Bei der Variante, die im rechten Teil der Fig. 6 dargestellt ist, werden die beiden Räder der vorauslaufenden Antriebsgruppe an denselben Arbeitspunkte AB5 und AB6 wie im linken Teil der Fig. 6 und wie im rechten Teil der Fig. 5 betrieben. Die Räder der nachlaufenden Antriebsgruppe werden jedoch ebenfalls bei zusätzlichem Schlupf, d.h. höherem Schlupf als am Maximum der jeweiligen Kennlinie, betrieben. Allerdings ist der zusätzliche Schlupf nicht so groß wie bei den Rädern der vorauslaufenden
Antriebsgruppe.
Im Vergleich zum linken Teil der Fig. 6 ist aber die Fahrschiene für das nachlaufende Rad der nachlaufenden Antriebsgruppe nochmals besser konditioniert und liegt die oberste Kennlinie im rechten Teil der Fig. 6 daher höher als im linken Teil.
In diesem Betriebszustand ist es nicht möglich, eines der Räder der nachlaufenden Antriebsgruppe als Referenz für die Schlupfmessung zu verwenden. Es wird daher das separate Geschwindigkeitsmesssystem für die Schlupfberechnung verwendet. Im Fall der Fig. 7 wird das vorauslaufende Rad der vorauslaufenden Antriebsgruppe bei demselben Arbeitspunkt AB5 betrieben wie in Fig. 6. Dagegen wird das nachlaufende Rad der vorauslaufenden Antriebsgruppe zwar ebenfalls mit zusätzlichem Schlupf betrieben, jedoch ist dieser zusätzliche Schlupf geringer als im Fall der Fig. 6, d.h. der Arbeitspunkt AB12 liegt weiter links auf der Kennlinie als der Arbeitspunkt AB6 im Fall der Fig. 6. Dadurch ist die Konditionierung der Fahrschiene für die nachlaufende
Antriebsgruppe nicht ganz so gut wie im Fall der Fig. 6 und die dritte Kennlinie von unten liegt daher etwas niedriger als in Fig. 6.
Das vorauslaufende Rad der nachlaufenden Antriebsgruppe wird bei dem Arbeitspunkt AB13 ebenfalls mit zusätzlichem Schlupf, d.h. rechts vom Maximum der Kennlinie liegend, betrieben. Dabei ist der zusätzliche Schlupf aber geringer als bei den Rädern der vorauslaufenden Antriebsgruppe.
Im Fall des linken Teils der Fig. 7 wird das nachlaufende Rad der nachlaufenden
Antriebsgruppe bei einem Arbeitspunkt AB14 betrieben, der links vom Maximum der Kennlinie liegt. Der Schlupf ist daher so gering, dass das Rad als Referenz für die
Schlupfbestimmung herangezogen werden kann. Dagegen wird dieses Rad im Fall des rechten Teils der Fig. 7 beim Arbeitspunkt AB15 am Maximum der Kennlinie betrieben. In diesem Fall wird die Schlupfberechnung unter Verwendung des separaten
Geschwindigkeitsmesssystems vorgenommen. Zwar liegt die dritte Kennlinie von unten im Fall der Fig. 7 etwas niedriger als die dritte Kennlinie der Fig. 6. Aufgrund der zusätzlichen Konditionierung der Fahrschiene durch das vorauslaufende Rad der nachlaufenden Antriebsgruppe wird aber dennoch eine insgesamt sehr gute Traktionsleistung erzielt. Im Fall des linken Teils der Fig. 7 ist der Schlupf des nachlaufenden Rades der
nachlaufenden Antriebsgruppe klein, während er im Fall des rechten Teils der Fig. 7 nochmals zu einer verbesserten Konditionierung der Fahrschiene und einer erhöhten Zugkraft führt.
Aus Fig. 4 bis 7 ist erkennbar, dass durch die Konditionierung der Fahrschienen das jeweils nachlaufende Rad bei gleichem oder geringerem Schlupf eine höhere Zugkraft ermöglicht. Der zusätzliche Schlupf für die Selbst-Konditionierung einer nachlaufenden Gruppe von Rädern kann z.B. bis zu 100 % des Schlupfwertes der vorauslaufenden angetriebenen Radgruppe betragen. Wenn die Konditionierung nicht ausreicht und insbesondere aus diesem Grund gesandet wird, um die Adhäsion zwischen den Rädern und der Fahrschiene zu verbessern, werden vorzugsweise alle Räder im ersten Betriebsmodus betrieben. Um das Sanden
vorzubereiten, d.h. vor Beginn des Sandens, wird vorzugsweise jeglicher Zusatzschlupf, der im ersten Betriebsmodus nicht zugelassen ist, so lange reduziert, bis der im ersten Betriebsmodus zugelassene Schlupf erreicht ist. Vorzugsweise erst dann oder danach wird das Sanden gestartet. Dadurch wird eine erhöhte Abnutzung verhindert.
Wie bereits erwähnt gelten die Überlegungen zur Zugkraftsteuerung und/oder -regelung nicht nur für die Traktion des Schienenfahrzeugs, sondern auch für die elektrische Bremsung des Schienenfahrzeugs. Anstelle einer Steuerung und/oder Regelung des Antriebsmomentes oder der Antriebskraft eines Antriebsstranges wird jedoch die elektrische Bremskraft gesteuert und/oder geregelt, z.B. durch Steuerung eines
Stromrichters, insbesondere eines Umrichters, an den wechselspannungsseitig die elektrischen Leitungen zumindest eines Antriebsmotors angeschlossen sind. Der zumindest eine Antriebsmotor ist Teil des Antriebsstranges. Wird der Stromrichter derart gesteuert und/oder geregelt, dass der zumindest eine Antriebsmotor als elektrischer Generator wirkt, bremst dies über den Antriebsstrang das zumindest eine von dem Motor oder den Motoren angetriebene Rad oder die Radachse.
Vorzugsweise ist beim elektrischen Bremsen der erste Betriebsmodus voreingestellt. Dadurch wird die Schlupfleistung auch beim elektrischen Bremsen reduziert. Wenn jedoch eine elektrische Schnellbremsung stattfinden soll, wird vorzugsweise von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus gewechselt. Daher können höhere
Schlupfwerte, aber auch höhere bremsende Zugkräfte wirken. Wie auch im Fall der Traktion führen höhere Schlupfwerte eines vorauslaufenden Rades zu einer
Konditionierung der Fahrschiene und damit zu geringeren Schlupfwerten und/oder höheren bremsenden Zugkräften zumindest eines nachlaufenden Rades. Es kann daher nicht nur zum Zweck der Schnellbremsung zumindest ein vorauslaufendes Rad im zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Zumindest ein in Fahrtrichtung nachlaufendes Rad kann dennoch im ersten Betriebsmodus betrieben werden oder zur weiteren
Steigerung der bremsenden Zugkraft ebenfalls im zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Insgesamt sind die gleichen Betriebsweisen für die vorhandenen angetriebenen Räder möglich wie bei der Traktion. Bereits erwähnt wurde ein von der unmittelbaren Messung der Radgeschwindigkeiten unabhängiges Geschwindigkeitsmesssystem, insbesondere als Referenz für die Schlupfwertbestimmung. Dabei kann z.B. die Position des Fahrzeugs wiederholt oder kontinuierlich über ein satellitenbasiertes Positionsbestimmungssystem wie das GPS bestimmt werden und daraus die Geschwindigkeit berechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann z.B. ein Radarsystem eingesetzt werden, das durch Auswertung von reflektierten elektromagnetischen Signalen Abstände zu ortsfesten Gegenständen ermittelt. Ebenfalls durch wiederholte Auswertung solcher Signale können die
Positionsänderung des Schienenfahrzeugs und unter Berücksichtigung der Zeit auch die Geschwindigkeit berechnet werden. Im Stand der Technik sind noch weitere von den Radgeschwindigkeiten unabhängige Geschwindigkeitsmesssysteme bekannt, die ebenfalls verwendet werden können.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (1 ), wobei eine Zugkraft
zumindest eines angetriebenen Rades (3a, 3b, 4a, 4b) des Schienenfahrzeugs (1 ), die zwischen dem jeweiligen Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der zugeordneten
Fahrschiene (2) wirkt, gesteuert und/oder geregelt wird, wobei eine zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) wirksame Schlupfleistung, die zu einem Abrieb führt, von einer Zugkraft-Steuerungs- und/oder
Regelungseinrichtung (5) zumindest zeitweise dadurch reduziert wird, dass
- die Zugkraft ausgehend von einer ersten Zugkraftstärke, die während einem Schlupf zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) wirkt, abgeschwächt wird und
- die Zugkraft in einem auf den Beginn der Abschwächung folgenden
Begrenzungszeitraum vorgegebener oder vorhersagbarer Länge auf Zugkraftstärken begrenzt wird, die schwächer als die erste Zugkraftstärke sind.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Zugkraft in einem
ersten Teil des Begrenzungszeitraums konstant auf einer zweiten Zugkraftstärke gehalten wird, die schwächer als die erste Zugkraftstärke ist, und wobei in einem zweiten Teil des Begrenzungszeitraums, der auf den ersten Teil folgt, die Zugkraft stetig bis zum Erreichen der ersten Zugkraftstärke oder darüber hinaus verstärkt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugkraft
ausgehend von der ersten Zugkraftstärke um einen vorgegebenen Betrag oder um einen vorgegebenen Anteil der ersten Zugkraftstärke auf eine dritte Zugkraftstärke abgeschwächt wird und ausgehend von der dritten Zugkraftstärke wieder verstärkt wird, wobei der vorgegebene Betrag oder vorgegebene Anteil optional von dem zum Zeitpunkt des Beginns der Abschwächung bestehenden Schlupfes zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) und/oder von der
Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (1 ) abhängt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugkraft
abgeschwächt und anschließend begrenzt wird, wenn der Schlupf zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) einen vorgegebenen oder entsprechend vorgegebener Kriterien bestimmbaren maximalen Schlupfwert erreicht oder einen solchen maximalen Schlupfwert überschreitet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Schienenfahrzeug (1 ) ein bezüglich derselben Fahrschiene (2) in Fahrtrichtung weiter vorne laufendes erstes Rad (3a, 3b) und ein in Fahrtrichtung weiter hinten laufendes zweites Rad (4a, 4b) aufweist und wobei die Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (5) die Zugkraft des ersten Rades (3a, 3b) und die Zugkraft des zweiten Rades (4a, 4b) unabhängig voneinander steuert und/oder regelt.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Abschwächung der über das zweite Rad (4a, 4b) auf die Fahrschiene (2) ausgeübten Zugkraft bereits bei Erreichen eines kleineren vorgegebenen Maximalwertes des Schlupfes durchgeführt wird, als die Abschwächung der über das erste Rad (3a, 3b) auf die Fahrschiene (2) ausgeübten Zugkraft.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschwächung und anschließende Begrenzung der Zugkraft in einem ersten Betriebsmodus der Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (5) ausgeführt wird und wobei in einem zweiten Betriebsmodus die Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (5)
- die Abschwächung der Zugkraft erst bei einem größeren Schlupf zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2),
- die Begrenzung der Zugkraft auf schwächere Zugkraftstärken als die erste Zugkraftstärke über einen kürzeren Begrenzungszeitraum und/oder
- in dem Begrenzungszeitraum ein schnelleres Anwachsen der Zugkraft, durchführt als in dem ersten Betriebsmodus oder nach einem Abschwächen der Zugkraft keine Begrenzung der Zugkraft durchführt.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei bei Empfang eines
Schaltsignals, je nach bestehendem Betriebsmodus und/oder je nach Art des Schaltsignals, in den zweiten Betriebsmodus oder in den ersten Betriebsmodus umgeschaltet wird.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Schaltsignal zum Umschalten in den ersten Betriebsmodus automatisch erzeugt wird, wenn
- eine momentan wirksame Zugkraft zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) eine vorgegebene Bedingung erfüllt, oder
- eine Schlupf-Anstiegsbegrenzungseinrichtung feststellt, dass ein
Anwachsen des Schlupfes zwischen dem Rad (3a, 3b, 4a, 4b) und der Fahrschiene (2) eine vorgegebene Bedingung erfüllt, oder
- ein Abschalten des ersten Betriebsmodus entgegen einer entsprechenden Zugkraftanforderung zu keiner stärkeren Zugkraft führt als zuvor in dem ersten Betriebsmodus, oder
- ein Abschalten des ersten Betriebsmodus zu einer Reduktion der
Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (1 ) führt.
10. Zugkraft-Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (5) für ein Schienenfahrzeug (1 ), die ausgestaltet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche auszuführen.
1 1 . Schienenfahrzeug (1 ), aufweisend die Zugkraft-Steuerungs- und/oder
Regelungseinrichtung (5) gemäß dem vorhergehenden Anspruch.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200369305A1 (en) * 2016-04-05 2020-11-26 Faiveley Transport Italia S.P.A. Vehicle control system
EP3665048B1 (de) 2017-08-10 2021-06-23 KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von veränderungen im längsdynamischen verhalten eines schienenfahrzeugs
WO2022013030A1 (de) * 2020-07-13 2022-01-20 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Regelungsvorrichtung und regelungsverfahren zur steuerung eines oder mehrerer gleitschutzsysteme und eines oder mehrerer systeme zur abgabe von adhäsionsoptimierendem mittel bei schienenfahrzeugen
CN114379524A (zh) * 2022-03-23 2022-04-22 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心 轮轨制动防滑的黏着利用控制方法及装置
US12311949B2 (en) 2016-04-05 2025-05-27 Faiveley Transport Italia S.P.A. Vehicle control system
RU2852073C2 (ru) * 2023-03-22 2025-12-02 Рейлуэй Сайенс Энд Текнолоджи Рисерч Энд Девелопмент Сентер, Чайна Академи Оф Рейлуэй Сайенсиз Корпорейшн Лимитед Способ и устройство контроля использования сцепления для сопротивления проскальзыванию колес на рельсах при торможении

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016125194A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur Adhäsionsverbesserung eines Schienenfahrzeugs durch Konditionierung ausgewählter Achse(n)
DE102016125193B4 (de) * 2016-12-21 2020-12-03 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur Aufrechterhaltung der Summenbremskraft eines Zuges unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Kraftschlussverhältnisse
IT201700064371A1 (it) * 2017-06-12 2018-12-12 Faiveley Transport Italia Spa Procedimento per la valutazione della contaminazione di una rotaia, particolarmente per un veicolo ferroviario.
DE102019213586A1 (de) * 2019-09-06 2021-03-11 Siemens Mobility GmbH Verfahren, Vorrichtung und Schienenfahrzeug
DE102020118360A1 (de) * 2020-07-13 2022-01-13 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Regelungsvorrichtung und Regelungsverfahren für ein Gleitschutzsystem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH470282A (de) * 1968-04-17 1969-03-31 Oerlikon Maschf Schienentriebfahrzeug mit Schleuderschutzeinrichtung
US4944539A (en) * 1989-03-15 1990-07-31 Tranergy Corporation Differential creepage control system for optimizing adhesion of locomotives
DE4333281A1 (de) * 1993-09-24 1995-03-30 Aeg Westinghouse Transport Verfahren zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremskraft der Räder eines Fahrzeuges auf optimalen Kraftschluß
DE102011100169A1 (de) * 2010-05-06 2011-11-10 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4410947A (en) * 1981-07-02 1983-10-18 Westinghouse Electric Corp. Vehicle propulsion control apparatus and method
JPH07106007B2 (ja) * 1985-01-21 1995-11-13 株式会社日立製作所 鉄道車両の粘着制御装置
JPH0956005A (ja) * 1995-08-18 1997-02-25 Hitachi Ltd 電気車の制御装置
DE19548286C1 (de) * 1995-12-22 1997-03-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Schleuderschutz-Verfahren
JP4120504B2 (ja) * 2003-07-30 2008-07-16 トヨタ自動車株式会社 車両および車両の制御方法
JP2007318826A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Toshiba Corp 車両用モータ制御装置
JP5779526B2 (ja) * 2012-03-08 2015-09-16 株式会社日立製作所 電気車の制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH470282A (de) * 1968-04-17 1969-03-31 Oerlikon Maschf Schienentriebfahrzeug mit Schleuderschutzeinrichtung
US4944539A (en) * 1989-03-15 1990-07-31 Tranergy Corporation Differential creepage control system for optimizing adhesion of locomotives
DE4333281A1 (de) * 1993-09-24 1995-03-30 Aeg Westinghouse Transport Verfahren zur Regelung der Antriebs- und/oder Bremskraft der Räder eines Fahrzeuges auf optimalen Kraftschluß
DE102011100169A1 (de) * 2010-05-06 2011-11-10 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11529982B2 (en) * 2016-04-05 2022-12-20 Faiveley Transport Italia S.P.A. Vehicle control system
US12311949B2 (en) 2016-04-05 2025-05-27 Faiveley Transport Italia S.P.A. Vehicle control system
US20200369305A1 (en) * 2016-04-05 2020-11-26 Faiveley Transport Italia S.P.A. Vehicle control system
EP3665048B1 (de) 2017-08-10 2021-06-23 KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von veränderungen im längsdynamischen verhalten eines schienenfahrzeugs
DE102017213970B4 (de) * 2017-08-10 2025-09-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Veränderungen im längsdynamischen Verhalten eines Schienenfahrzeugs
JP2023533785A (ja) * 2020-07-13 2023-08-04 クノル－ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング レール車両における１つまたは複数の滑走防止システムおよび１つまたは複数の粘着性最適化剤放出システムを制御する制御装置および制御方法
KR20230031362A (ko) * 2020-07-13 2023-03-07 크노르-브렘제 시스테메 퓌어 쉬에넨파쩨우게 게엠베하 철도 차량에서 하나 이상의 활주 방지 시스템 및 하나 이상의 점착력 최적화 수단 분배 시스템을 제어하기 위한 제어 장치 및 제어 방법
CN115835991A (zh) * 2020-07-13 2023-03-21 克诺尔轨道车辆系统有限公司 在轨道车辆中的用于控制一个或多个防滑系统和一个或多个用于排出附着优化剂的系统的调节装置和调节方法
JP7512510B2 (ja) 2020-07-13 2024-07-08 クノル－ブレムゼ ジステーメ フューア シーネンファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング レール車両における１つまたは複数の滑走防止システムおよび１つまたは複数の粘着性最適化剤放出システムを制御する制御装置および制御方法
KR102812576B1 (ko) * 2020-07-13 2025-05-23 크노르-브렘제 시스테메 퓌어 쉬에넨파쩨우게 게엠베하 철도 차량에서 하나 이상의 활주 방지 시스템 및 하나 이상의 점착력 최적화 수단 분배 시스템을 제어하기 위한 제어 장치 및 제어 방법
WO2022013030A1 (de) * 2020-07-13 2022-01-20 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Regelungsvorrichtung und regelungsverfahren zur steuerung eines oder mehrerer gleitschutzsysteme und eines oder mehrerer systeme zur abgabe von adhäsionsoptimierendem mittel bei schienenfahrzeugen
US12630198B2 (en) 2020-07-13 2026-05-19 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Control device and control method for controlling one or more slip-protection systems and one or more systems for outputting adhesion-optimizing means in rail vehicles
AU2021310338B2 (en) * 2020-07-13 2026-06-25 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Control device and control method for controlling one or more wheel-slide-protection systems and for controlling one or more systems for dispensing adhesion-optimizing means in rail vehicles
CN114379524B (zh) * 2022-03-23 2022-06-14 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心 轮轨制动防滑的黏着利用控制方法及装置
CN114379524A (zh) * 2022-03-23 2022-04-22 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心 轮轨制动防滑的黏着利用控制方法及装置
RU2852073C2 (ru) * 2023-03-22 2025-12-02 Рейлуэй Сайенс Энд Текнолоджи Рисерч Энд Девелопмент Сентер, Чайна Академи Оф Рейлуэй Сайенсиз Корпорейшн Лимитед Способ и устройство контроля использования сцепления для сопротивления проскальзыванию колес на рельсах при торможении

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