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Patent Searching and Data


Title:
SANDING DEVICE FOR RAIL VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/092640
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sanding device for a rail vehicle, said device comprising a compressed air supply (1), a first pneumatic valve (2), a second pneumatic valve (3), a pressure container (4), and a sanding nozzle (5) in a sand container. The aim of the invention is to provide a rail region (15) beneath a wheel (13) of a rail vehicle with sand from a sand container. To this end, the sand container is fed with compressed air directly from the pressure container (4), automatically pulsed compressed air being guided from the compressed air supply (1) to the pressure container (4).

Inventors:
KNOSS RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/003024
Publication Date:
October 06, 2005
Filing Date:
March 22, 2005
Export Citation:
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Assignee:
KNORR BREMSE SYSTEME (DE)
KNOSS RAINER (DE)
International Classes:
B60B39/08; B60T17/04; B61H11/00; (IPC1-7): B60B39/08; B60T17/04; B61H11/00
Foreign References:
US2229503A1941-01-21
US6629709B12003-10-07
DE3410409A11985-09-26
DE10044608A12002-04-18
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 08 6 October 2000 (2000-10-06)
Attorney, Agent or Firm:
Schönmann, Kurt (Moosacher Strasse 80, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Sandungseinrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Sandungseinrichtung fol gende Merkmale aufweist: einen Druckluftanschluß (1) mit einem hohen Druckniveau, ein erstes pneumatisches Ventil (2) mit einem Eingang und mit zwei Ausgän¬ gen, ein zweites pneumatisches Ventil (3) mit zwei Eingängen und mit einem Ausgang, einen Druckbehälter (4), eine Sandungsdüse (5), die in einem Sandbehälter angeordnet ist, wobei der Druckluftanschluß (1) mit dem Eingang des ersten pneumatischen Ventils (2) in Verbindung steht, wobei einer der beiden Ausgänge des ersten pneumatischen Ventils (2) mit dem Druckbehälter (4) verbunden ist, wobei der Druckbehälter (4) mit einem der beiden Eingänge des zweiten pneumatischen Ventils (3) in Verbindung steht, wobei der andere Ausgang des ersten pneuma¬ tischen Ventils (2) mit dem anderen Eingang des zweiten pneumatischen Ven¬ tils (3) in Verbindung steht, und wobei der Ausgang des zweiten pneumatischen Ventils (3) mit der Sandungsdüse (5) verbunden ist.
2. Sandungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang des ersten pneumatischen Ventils (2) in einer Ruhestellung mit demjenigen Ausgang verbunden ist, der zu dem Druckbehälter (4) führt, wobei derjenige Ausgang, der zu dem zweiten pneumatischen Ventil (3) führt, gesperrt ist, und dass in einer betätigten Stellung des ersten pneumatischen Ventils (2) dessen Eingang mit dem demjenigen Ausgang verbunden ist, der zu einem der beiden Eingänge des zweiten pneumatischen Ventils (3) führt, wobei derjenige Ausgang, der zu dem Druckbehälter (4) führt, gesperrt ist.
3. Sandungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite pneumatische Ventil (3) so ausgebildet ist, dass dessen mit einem der Ausgänge des ersten pneumatischen Ventils (2) verbundene Eingang in ei¬ ner Ruhestellung mit dem Ausgang verbunden ist, wobei derjenige Eingang, der zu dem Druckbehälter (4) führt, gesperrt ist, und dass in einer betätigten Stel lung des zweiten pneumatischen Ventils (3) der Eingang, der zum Druckbehäl¬ ter (4) führt, offen und der Ausgang mit der Sandungsdüse (5) verbunden ist, wobei derjenige Eingang, der zu dem ersten pneumatischen Ventil (2) führt, ge¬ sperrt ist.
4. Sandungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste pneumatische Ventil (2) und das zweite pneumatische Ventil (3) je¬ weils durch eine elektrisch erregbare Spule gegen den Druck einer Feder betä¬ tigbar sind.
5. Sandungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremssteuergerät (6) zur elektrischen Betätigung des ersten pneumatischen Ventils (2) und des zweiten pneumatischen Ventils (3) vorgesehen ist.
6. Sandungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule des ersten pneumatischen Ventils (2) manuell auf Anforderung eines Fahrers über einen Sandungstaster 8 mit elektrischer Energie versorgbar ist.
7. Sandungseinrichtung nach Anspruch 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtastleitung (9) vom Sandungstaster (8) zum Bremssteuergerät (6) vor¬ gesehen ist.
8. Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einer Sandungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckluftanschluß (1 ) mit einer Druck¬ luftleitung der Bremsanlage verbunden ist.
9. Fahrzeug mit einer Sandungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere ein Schienenfahrezeug.
10. Verfahren zum automatischen Sanden eines Schienenbereichs (15) unter ei nem Rad (13) eines Schienenfahrzeugs mit Sand aus einem Sandbehälter, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Sandbehälter unmittelbar mit Druckluft aus einem geschlossenen Druckbe¬ hälter (4) beaufschlagt wird und dem Druckbehälter (4) automtisch gepulste Druckluft aus einer Druckluftquelle zugeführt wird, wobei der Druckbehälter (4) die Druckstöße glättet, die durch das Pulsen der Druckluft entstehen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein manueller Eingriff durch den Fahrer dem automatischen Sanden vorgeht, indem dann dem Sandbehälter Druckluft unmittelbar aus einer Druckluftquelle (1) zugeführt wird.
Description:
Sandungseinrichtung für Schienenfahrzeuge

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sandstreueinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge. Um den Haftwert zwischen Rädern und Fahrbahn bei ungünsti¬ gen Fahrbahnverhältnissen zu verbessern, werden Fahrzeuge mit Sandungsanlagen ausgerüstet. Gerade bei Schienenfahrzeugen helfen Sandungsanlagen, bei Not¬ bremsungen den Haftwert zwischen den Rädern und den Schienen in kurzer Zeit stark zu erhöhen.

Der Sand wird dabei vor den Rädern ausgebracht, so dass die Schienenfahrzeuge über eine "gesandete" Schiene mit stark erhöhtem Haftwert abrollen. Die Wirkung der Sandung ist dabei abhängig von der Menge des ausgebrachten Sandes pro zu- rückgelegtem Fahrweg. Idealerweise sollte pro Meter Fahrweg eine konstante Men¬ ge Sand ausgebracht werden. Wird zu wenig Sand ausgebracht, so wird nicht die volle Wirkung der Haftwertverbesserung erzielt. Wird hingegen zu viel Sand ausge¬ tragen, so ergibt sich auch keine optimale Wirkung.

Vielmehr werden sogar gelegentlich Weichen durch zuviel Sand verstopft, so dass sich Betriebsstörungen ergeben. Die große Menge an Sand kann die Gleisanlagen empfindlich stören. Eine Versandung von Gleisweichen kann den für die Signalüber¬ tragung wichtigen Leitwert zwischen Rädern und Schienen drastisch verschlechtern. Eine solche Verschlechterung des Leitwerts zwischen Rädern und Schienen birgt ein Risiko in sich, da bei nicht ordnungsgemäßer Pflege der Gleisanlagen die Signal¬ übertragung derart beeinträchtigt werden kann, dass schlimmsten falls eine Signal¬ übertragung nicht oder fehlerhaft stattfindet, so dass es zu Unfällen kommen kann.

Es besteht demnach ein dringendes Bedürfnis nach einer Möglichkeit, bei Eis und Nässe die Haftung zwischen Rädern und Schiene zu verbessern, ohne dass dabei Störungen auftreten.

Die DE 34 10 409 zeigt eine Sandungsvorrichtung, bei der die Sandmenge mittels einer pulsierenden, volumetrischen Pumpe dosiert wird. Die DE 100 44 608 zeigt eine Sandstreueinrichtung, bei der in den Sandauslauf ei¬ nes Sandbehälters pulsierend Druckluft eingeblasen und dadurch die Sandmenge dosiert wird. Die so in den Bereich des Fallrohrs gebrachte Sandmenge wird dann durch einen separaten Druckluftstrom ausgeblasen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres und wirtschaftlicheres Ver¬ fahren für die Dosierung der Ausbringungsmenge anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche ge¬ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprü¬ chen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Sandungseinrichtung mit folgenden Merkmalen gelöst:

Sandungseinrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Sandungseinrichtung folgende Merkmale aufweist: - einen Druckluftanschluß mit einem hohen Druckniveau, - ein erstes pneumatisches Ventil mit einem Eingang und mit zwei Ausgängen, - ein zweites pneumatisches Ventil mit zwei Eingängen und mit einem Aus¬ gang, - einen Druckbehälter, - eine Sandungsdüse, die in einem Sandbehälter angeordnet ist, wobei der Druckluftanschluß mit dem Eingang des ersten pneumatischen Ventils in Verbindung steht, wobei einer der beiden Ausgänge des ersten pneumatischen Ven¬ tils mit dem Druckbehälter verbunden ist, wobei der Druckbehälter mit einem der bei¬ den Eingänge des zweiten pneumatischen Ventils in Verbindung steht, wobei der andere Ausgang des ersten pneumatischen Ventils mit dem anderen Eingang des zweiten pneumatischen Ventils in Verbindung steht, und wobei der Ausgang des zweiten pneumatischen Ventils mit der Sandungsdüse (5) verbunden ist.

Ein der vorliegenden Erfindung zugrunde liegender Gedanke besteht darin, den stu¬ fenlos zu regelnden Druck der in die Sandungseinrichtung einströmenden Druckluft durch Ein- und Ausschalten der Druckluftversorgung bereitzustellen, geglättet durch einen Druckbehälter. Es ist damit möglich, die Ausbringungsmenge abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu machen.

Die Erfindung stellt eine Sandungsanlage bereit, die in Abhängigkeit vom Eingangs¬ druck unterschiedliche Sandmengen ausbringen kann. Je schneller das Schienen¬ fahrzeug fährt, umso mehr Sand wird ausgebracht. Es wird erfindunggemäß nicht mehr zwischen zwei verschiedenen Sandungsniveaus umgeschaltet. Mit der Erfin¬ dung hat man also nicht mehr nur bei zwei Geschwindigkeiten genau die richtige Sandmenge. Vor allen Dingen, wenn man sehr langsam fährt, wird nicht mehr eine extrem hohe Sandmenge ausgebracht, im Vergleich zu der Sandmenge, die man eigentlich brauchte. Durch die Erfindung braucht auch nicht mehr so häufig Sand nachgefüllt werden. Mit der Erfindung ist es möglich, die gleiche Sandmenge pro ge¬ fahrenen Meter auszubringen. Die Erfindung stellt eine störunempfindliche Vorrich- tung bereit, die stufenlos mit Druckluft funktioniert.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sandung¬ seinrichtung, Figur 2 zeigt einen Signalverlauf für ein Magnetventil der Sandungseinrichtung aus Figur 1.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine nach der Erfindung ausgebildete San¬ dungseinrichtung dargestellt.

Die Sandungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung gliedert sich im wesentli¬ chen in ein Druckminderventil 1 , an dem der von einer pneumatischen Bremsanlage eines Schienenfahrzeugs vorliegende Druck anliegt, in ein erstes pneumatisches Ventil in Form eines 3/2 -Wegeventils 2, in ein zweites 3/2 -Wegeventil 3, in einen Druckbehälter 4, in eine Sandungsdüse 5, die in einem Sandbehälter angeordnet ist und in ein Bremssteuergerät 6.

Der Ausgang des Druckminderventils 1 steht mit dem Eingang des ersten 3/2- Wegeventils 2 in Verbindung. Einer der beiden Ausgänge des ersten 3/2- Wegeventils 2 ist über eine Drossel 12 mit einem Anschluß des Druckbehälters 4 verbunden. Dieser Anschluß des Druckbehälters 4 steht mit einem der beiden Ein¬ gänge des zweiten 3/2-Wegeventils 3 in Verbindung. Der andere Ausgang des ers¬ ten 3/2-Wegeventils 2 steht mit dem anderen Eingang des zweiten 3/2-Wegeventils 3 in Verbindung. Der Ausgang des zweiten 3/2-Wegeventils 3 ist mit der Sandungsdü- se 5 verbunden.

Das erste 3/2 -Wegeventil 2 ist dabei so ausgebildet, dass dessen Eingang in einer Ruhestellung mit demjenigen Ausgang verbunden ist, der zu dem Druckbehälter 4 führt. Derjenige Ausgang, der zu dem zweiten 3/2-Wegeventil 3 führt, ist dann ge- sperrt. In einer betätigten Stellung des ersten 3/2-Wegeventil 2 ist dessen Eingang mit demjenigen Ausgang verbunden ist, der zu einem der beiden Eingänge des zwei¬ ten 3/2-Wegeventils 3 führt. Derjenige Ausgang, der zu dem Druckbehälter 4 führt, ist dann gesperrt.

Das zweite 3/2 -Wegeventil 3 ist so ausgebildet, dass dessen mit einem der Ausgän¬ ge des ersten 3/2-Wegeventils verbundener Eingang in einer Ruhestellung mit dem Ausgang verbunden ist. Derjenige Eingang, der zu dem Druckbehälter 4 führt, ist dann gesperrt. In einer betätigten Stellung des zweiten 3/2-Wege-ventils 3 ist der Eingang, der zu dem Druckbehälter 4 führt, offen und mit dem Ausgang verbunden, der zur Sandungsdüse (5) führt. Derjenige Eingang, der zu dem ersten 3/2- Wegeventil 2 führt, ist dann gesperrt.

Von dem Schienenfahrzeug ist in dieser Ansicht nur ein Rad 13 auf einem Schienen¬ abschnitt 15 gezeigt. Zum genauen Aufbringen des Sandes in den Zwischenraum zwischen Rad 13 Schienenabschnitt 15 ist am Sandbehälter ein Ausblasrohr 14 vor¬ gesehen, aus dem Sand austritt.

Das erste 3/2-Wegeventil 2 und das zweite 3/2-Wegeventil 3 sind jeweils durch eine elektrisch erregbare Spule gegen den Druck einer Feder betätigbar. Jede der Spulen kann automatisch durch das Bremssteuergerät 6, die Spule des ersten 3/2- Wegeventils 2 auch manuell auf Anforderung eines Fahrers über einen San¬ dungstaster 8, mit elektrischer Energie versorgt werden, worauf das erste 3/2- We¬ geventil 2 bzw. das zweite 3/2-Wegeventil 3 vom Ruhezustand in den betätigten Zu¬ stand übergeht. Vom Bremssteuergerät 6 führen hierzu eine erste Steuerleitung 10 zum ersten 3/2-Wegeventil 2, eine zweite Steuerleitung 11 zum zweiten 3/2- Wegeventil 3. Außerdem ist noch eine Abtastleitung 9 vorgesehen, über die der Schaltzustand des Sandungstasters 8 vom Bremssteuergerät 6 ermittelt werden kann.

Sperrdioden 7 vermeiden, dass eine gegenseitige Beeinflussung der ersten Steuer¬ leitung 10 und der Abtastleitung 9 erfolgen kann. Ansonsten würde ein auf der ersten Steuerleitung 10 anliegendes elektrisches Signal auf der Abtastleitung 9 als Betäti¬ gung des Sandungsschalters 8 interpretiert, was nicht zutrifft.

Die erfindungsgemäße Sandungsanlage arbeitet im Betrieb wie folgt.

Bei der Inbetriebnahme des Schienenfahrzeugs ist die Sandungsanlage ohne Druck¬ luft. Am Eingang des Druckminderventils 1 liegt ein Kompressordruck von ca. 8,5 bar an, der auf einen konstanten Druck von 6 bar reduziert wird. Daraufhin beginnt sich der Druckbehälter 4 über das erste 3/2 -Wegeventil und die Drossel 12 mit Druckluft zu füllen. Das zweite 3/2-Wegeventil versperrt den Weg der Druckluft vom Druckbe¬ hälter 4 zur Sandungsdüse 5, so dass dort keine Druckluft austritt.

Wenn nun das Bremssteuergerät 6 feststellt, dass gesandet werden muss, bei¬ spielsweise bei einer Schnellbremsanforderung oder bei Gleitschutzeingriffen oder über Drehzahlsensoren am Rad 13, dann wird über die zweite Steuerleitung 11 das zweite 3/2-Wegeventil 3 betätigt. In der Regel fährt das Schienenfahrzeug hier mit relativ hoher Geschwindigkeit. Daraufhin tritt Druckluft unter einem Anfangsdruck von 6,5 bar aus dem Druckbehäl¬ ter durch das zweite 3/2-Wegeventil hindurch und gelangt zur Sandungsdüse 5. In den Sandbehälter wird daraufhin Druckluft mit hoher Geschwindigkeit geblasen. Die dort austretende Druckluft reißt Sand mit sich, der daraufhin aus dem Ausblasrohr austritt.

Die Menge des dort austretenden Sandes kann geregelt werden, und zwar durch einen gepulsten Betrieb des ersten 3/2-Wegeventils 2 gemäß der Graphik in Figur 1. Hierzu beaufschlagt das Bremssteuergerät 6 das erste 3/2-Wegeventil 2 über die erste Steuerleitung 10 mit einer gepulsten Steuerspannung. Durch das damit hervor- gerufene Öffnen und Schließen des ersten 3/2-Wegeventils 2 wird die Menge der in den Druckbehälter 4 nachströmenden Druckluft von 6,5 bar so eingestellt, dass sich ein gewünschter, niedrigerer Druck an der Sandungsdüse 5 einstellt. Die Drossel 12 und der Druckbehälter 4 dienen dabei der Glättung der Druckstöße, die durch den gepulsten Betrieb des ersten 3/2-Wegeventils entstehen.

Je kleiner der an der Sandungsdüse 5 anliegende Druck ist, desto kleiner ist der sich einstellende Volumenstrom an Druckluft und desto kleiner ist die in das Ausblasrohr 14 ausgeblasene Sandmenge pro Zeiteinheit.

Wenn das Sanden beendet werden soll, dann werden das erste 3/2-Wegeventil 2 und das zweite 3/2-Wegeventil 3 wieder stromlos geschaltet, dass sich wieder der oben beschriebene Ruhezustand einstellt.

Wenn ein Fahrer aufgrund seiner Erfahrung feststellt, dass gesandet werden muss, dann betätigt dieser den Sandungstaster 8, so dass das erste 3/2 -Wegeventil 2 ge¬ schaltet wird.

Daraufhin tritt Druckluft unter einem Anfangsdruck von 6,5 bar aus dem Druckminde- rer 1 durch das erste 3/2 -Wegeventil 2 und durch das zweite 3/2-Wegeventil 3 hin¬ durch und gelangt zur Sandungsdüse 5. In den Sandbehälter wird daraufhin Druck¬ luft mit hoher Geschwindigkeit geblasen. Die dort austretende Druckluft reißt Sand mit sich, der daraufhin aus dem Ausblasrohr austritt.

Die Menge des dort austretenden Sandes kann der Fahrer in eingeschränktem Um¬ fang beeinflussen, und zwar durch einen manuell gepulsten Betrieb des ersten 3/2- Wegeventils 2.

Wenn das Sanden beendet werden soll, dann lässt der Fahrer den Sandungstaster 8 los und das erste 3/2-Wegeventil 2 wird wieder stromlos geschaltet, so dass sich wieder der oben beschriebene Ruhezustand einstellt. Wenn gleichzeitig eine Sandungsanforderung durch den ein Fahrer durch Betätigung des Sandungstasters 8 und eine Sandungsanforderung durch das Bremssteuergerät 6 vorliegt, dann geht die durch Sandungsanforderung durch den Fahrer vor.

Das Bremssteuergerät 6 bemerkt die Betätigung des Sandungstasters 8 über das an der Abtastleitung 9 anliegende Signal. Daraufhin werden die erste Steuerleitung 10 zum ersten 3/2-Wegeventil 2 und die zweite Steuerleitung 11 zum zweiten 3/2- Wegeventil 3 stromlos geschaltet. Das zweite 3/2-Wegeventil 3 begibt sich in seinen Ruhezustand. Das erste 3/2 -Wegeventil 2 bleibt wegen der Betätigung des San- dungstasters 8 jedoch in seiner betätigten Stellung, so dass sich ein Druckluftstrom wie oben beschrieben einstellt.

Sicherer ist es alternativ dazu, wenn der Sandungstaster 8 gleichzeitig die Verbin¬ dung zu 3/2-Wegeventil 2 schließt und dabei gleichzeitig die Verbindung zu 3/2- Wegeventil 3 unterbricht.

Wenn das Bremssteuergerät 6 bemerkt, dass keine Betätigung des Sandungstasters 8 mehr vorliegt, dann wird wieder auf automatischen Sandungsmodus umgeschaltet.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sorgt für ein schnelles Füllen der Druckluftlei¬ tungen zur Sandungsdüse 5 sowohl bei manuellem als auch bei automatischem Be¬ trieb. Dies ist vorteilhaft, denn die Luft im Sandbehälter muss erst einen bestimmten Druck aufbauen, bevor der Sand anfängt zu rieseln. Bei den vorhandenen Leitungs¬ längen kann es trotzdem bis zu einer Sekunde dauern, bis nach einer Sandungsan- forderung der erste Sand aus dem Ausblasrohr 14 kommt. Die Erfindung gestattet es, diese Zeit möglichst kurz zu halten.

Und der Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage liegt darin, dass wenn das Schienen¬ fahrzeug z. B. mit der halben Höchstgeschwindigkeit fährt und wenn die Taktung auf "halben Druck" von ca. 3 bar schaltet, trotzdem von Anfang der volle Druck im Druck¬ behälter 4 vorhanden ist. Dann kommt zunächst ein Druckschub von Anfangs 6,5 bar, der sich dann auf die durch Taktung des ersten 3/2-Wegeventils erzeugten 3 bar abbaut. Und dieser Druckschub kann mit der hohen Geschwindigkeit dann schnell schnell die Leitungen und den Sandbehälter füllen, bevor das Ausblasen von Sand mit einem niedrigeren Druck erfolgt. Auch bei langsamer Fahrt kann daher schnell mit einem geringeren Sandvolumen- ström gesandet werden. Bezugszeichenliste

1 Druckminderungsventil 2 erstes 3/2 -Wegeventil 3 zweites 3/2 -Wegeventil 4 Druckbehälter 5 Sandungsdüse 6 Bremssteuergerät 7 Sperrdiode 8 Sandungstaster 9 Abtastleitung 10 erste Steuerleitung 11 zweite Steuerleitung 12 Drossel 13 Rad 14 Ausblasrohr 15 Schienenabschnitt