Haltevorrichtung für eine Magnetschienenbremse eines Schienenfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer Haltevorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine Magnetschienenbremse eines Schienenfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Haltevorrichtung gemäß den Hauptansprüchen.

Straßenbahnen werden meist ausschließlich mit Magnetschienenbremsen in mechanischer Tiefaufhängung (8 mm bis ca. 12 mm über der Schienenoberkante) ausgestattet. Diese Bremsen sind auf den Betrieb für Fahrtgeschwindigkeiten von weniger als 80 km/h auf typischen innerstädtischen Netzen ausgelegt und vom Aufbau sehr einfach.

Bei Vollbahnfahrzeugen hingegen werden ausschließlich Magnetschienenbremsen in Hochaufhängung (40 bis ca. 110 mm über Schienenoberkante) verbaut. Diese Bremsen können bis 280 km/h eingesetzt werden; die Aufhängung ist dabei vor Allem pneumatisch einstufig oder pneumatisch/mechanisch zweistufig ausgeführt. Tram- Train-Züge (also beispielsweise Straßenbahntriebwagen) fahren typischerweise einen großen Teil der Laufstrecke rein innerstädtisch als Straßenbahn, können auch längere Strecken auf Vollbahngleiskörpern bis zu ihren Endbahnhöfen im Umland fahren. Das stellt die Aufhängung aufgrund stark unterschiedlicher Anforderungen vor große Herausforderungen. Magnetschienenbremsen für Tram-Züge sollten also so konstruiert sein, dass sie sowohl innerstädtisch als auch außerstädtisch normgerecht ausgeführt sind und ihre Funktion als Notbremse erfüllen können.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit für eine Verbesserung der Aufhängung einer Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeugs zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der neu überreichten Hauptansprüche gelöst. Die vorliegende Erfindung schafft eine Haltevorrichtung für eine Magnetschienenbremse eines Schienenfahrzeugs, wobei die Haltevorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: ein Halteelement mit einer Feder, um die Haltevorrichtung an einem Chassis des Schienenfahrzeugs abzustützen, einen mit dem Halteelement verbundenen beweglichen Stellbolzen, der mit der Magnetschienenbremse koppelbar ist; und eine Hydraulikeinheit, die mit dem Halteelement und dem Stellbolzen verbunden ist, wobei die Hydraulikeinheit ausgebildet ist, um ansprechend auf eine in die Hydraulikeinheit einströmende Hydraulikflüssigkeit oder auf eine aus der Hydraulikeinheit ausströmende Hydraulikflüssigkeit den Stellbolzen zwischen einer Ruheposition, in der die Magnetschienenbremse bei einem Betrieb des Schienenfahrzeugs inaktiv ist, und einer Aktivposition, in der die Magnetschienenbremse bei einem Betrieb des Schienenfahrzeugs aktiv ist, zu bewegen.

Unter einer Feder kann beispielsweise eine mechanische Feder verstanden werden, die in unterschiedlichsten Formen ausgestaltet sein kann. Unter einem Schienenfahrzeug kann hierbei speziell ein Waggon oder eine Lokomotive verstanden werden, die mit einer entsprechenden Magnetschienenbremse ausgestattet werden kann. Unter einem Stellbolzen kann eine Stange oder ein mechanisches Verbindungselement verstanden werden, um die Magnetschienenbremse an diesem Stellbolzen zu befestigen und somit zu halten. Unter einer Hydraulikeinheit kann beispielsweise ein Hydraulikzylinder verstanden werden, der bei Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit seine Länge oder eine Position des Stellbolzens in Bezug auf eine Schiene verändert. Unter einer Ruheposition kann eine Position des Stellbolzens verstanden werden, in der er die Magnetschienenbremse bei einem inaktiven Betriebszustand dieser Magnetschienenbremse in einem großen Abstand über den Schienen positioniert, wogegen der Stellbolzen in einer Aktivposition die Magnetschienenbremse in eine Position bringt, in der sie in einem aktiven Betriebszustand, also während der Bremsung, mit kleinem Abstand über den Schienen positioniert ist. Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Verwendung der Hydraulikeinheit eine sehr schnelle und kraftvolle Bewegung der Magnetschienenbremse ermöglicht werden kann. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die Magnetschienenbremse auch für Notbremsungen des Schienenfahrzeugs verwendet werden soll, da in diesem Fall eine schnelle Reaktion auf eine Notfallsituation erforderlich ist und somit die Magnetschienenbremse auch schnell von der Ruheposition in die Aktivposition gebracht werden soll. Die Verwendung einer Hydraulikeinheit gegenüber der bisherigen Verwendung einer Pneumatikeinheit ermöglicht hierbei eine hohe Kraftübertragung, da als Übertragungsmedium nur eine Flüssigkeit verwendet werden kann, die nicht kompressibel ist und somit eine Kraftübertragung sehr effizient erfolgen kann.

Besonders günstig ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der die Feder des Halteelements als eine Spiralfeder ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, ein sehr kompakt auszugestaltendes und wenig Bauraum erforderndes Bauelement zur Realisierung der Feder verwenden zu können. Zugleich bietet die Verwendung einer Spiralfeder eine gute und breite Abstützungsmöglichkeit am Chassis des Schienenfahrzeugs.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann die Hydraulikeinheit in einem Inneren der Spiralfelder angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, den Bauraum im Inneren der Spitalfeder durch die Hydraulikeinheit vorteilhaft nutzen zu können, sodass eine derart ausgestaltete Haltevorrichtung sehr geringe Bauraum - Anforderungen stellt.

Auch kann gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes ein Ringpufferelement vorgesehen sein, das um den Stellbolzen angeordnet ist, wobei das Ringpufferelement derart angeordnet sein kann, dass ein Teil des Chassis zwischen dem Ringpufferelement und der Feder eingeklemmt oder einklemmbar ist. Eine derartige Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, durch die Verwendung des Ringpufferelementes einen Teil des Chassis zwischen dem Ringpufferelement und der Feder einklemmen zu können und hierdurch beispielsweise die Haltevorrichtung bzw. das Halteelemente beweglich am Chassis befestigen zu können. Auf diese Weise lässt sich eine sichere Befestigung der Magnetschienenbremse auch bei Vibrationen und gegenüber lateralen Bewegungen wie beispielsweise beim Absenken oder Anheben oder auch durch die Einwirkung von Fahrtwind bei der Fahrt des Schienenfahrzeugs oder beim Bremsen des Schienenfahrzeugs sicherstellen.

Günstig ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der eine Unterstützungsfeder vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um auf den Stellbolzen eine Kraft derart auszuüben, dass der Stellbolzen von der Ruheposition in die Aktivposition gedrückt wird, insbesondere wobei die Unterstützungsfeder an einem der Hydraulikeinheit gegenüberliegendem Ende des Stellbolzens angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer zuverlässig und schnell wirkenden Betätigung der Magnetschienenbremse, sodass beispielsweise auch die Wirkung von durch Umwelteinflüssen verursachten Behinderungen bei dem Absenken der Magnetschienenbremse möglichst kompensiert werden können.

Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes der Stellbolzen in mehreren Teilelementen ausgeformt sein, die gegeneinander beweglich und/oder abknickbar gelagert oder lagerbar sind. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, eine zusätzliche Flexibilität bei dem Design der Haltevorrichtung zu ermöglichen, sodass beispielsweise eine sichere und eventuell starre Befestigung der Halteeinheit am Chassis realisiert werden kann, wogegen eine flexible Halterung der Magnetschienenbremse sowohl in der Ruheposition als auch in der Aktivposition ermöglicht wird.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Hydraulikeinheit achsial beweglich ist und ein mit dem ersten Teilelement knickbar verbundenes zweites Teilelement mit der Magnetschienenbremse koppelbar ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer sicheren Führung des ersten Teilelementen des Stellbolzens, sodass eine schnelle und präzise Bewegung der Magnetschienenbremse in eine gewünschte Position sichergestellt werden kann. Von Vorteil ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes als Magnetschienenbremseinheit mit einer Variante einer hier vorgestellten Haltevorrichtung und einer an dem Stellbolzen befestigten Magnetschienenbremse. Auch mit einer solchen Ausführungsform lassen sich die vorstehend genannten Vorteile schnell und effizient realisieren.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes wird auch ein Schienenfahrzeug mit einem Chassis und einer Variante einer hier vorgestellten Magnetschienenbremseinheit vorgestellt, wobei der Stellbolzen durch eine Öffnung eines Teils des Chassis des Schienenfahrzeugs geführt ist und/oder die Magnetschienenbremse auf einer der Hydraulikeinheit gegenüberliegenden Seite eines Teils des Chassis angeordnet ist, an dem die Haltevorrichtung befestigt ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer beweglichen und somit flexiblen Befestigung der Magnetschienenbremse am Chassis, wobei zugleich sichergestellt werden kann, dass eine zuverlässige und schnelle Bewegung der Magnetschienenbremse in eine gewünschte Position möglich ist.

Denkbar ist auch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes als Verfahren zum Betreiben einer Variante einer hier vorgestellten Haltevorrichtung, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:

Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikeinheit und/oder Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikeinheit, um die Magnetschienenbremse zwischen der Ruheposition und der Aktivposition zu bewegen.

Auch eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes können die vorstehend genannten Vorteile schnell und effizient realisiert werden.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiele der hier vorgestellten Erfindung werden anhand der nachfolgend näher beschriebenen Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs;

Fig. 2 eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Querschnittdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Haltevorrichtung; und

Fig. 6A bis 6C schematische Querschnittdarstellungen durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung.

In den nachfolgenden Figuren werden gleiche weiter ähnlich wirkende Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehgestell 100 eines Schienenfahrzeugs 105. Das Schienenfahrzeug 105 kann in diesem Fall beispielsweise ein Waggon sein. Denkbar ist jedoch auch, dass das Schienenfahrzeug 105 als Lokomotive ausgebildet ist. Das Drehgestell 100 umfasst hierbei ein Chassis 110, an dessen beiden enden die eine Achsbox 115 angeordnet ist, in welcher je eine Radsatzeinheit 120 aufgenommen ist. Die Radsatzeinheiten 120 sind hierbei ausgebildet um beispielsweise das Schienenfahrzeug 105 mittels Rädern auf Schienen 125 fortzubewegen.

Um nun eine Bremsung durchzuführen, wird oftmals eine Magnetschienenbremse 130 verwendet, welche, wie vorstehend ausgeführt wurde, aus unterschiedlichen Höhen in Richtung der Schiene 125 abgesenkt wird und beispielsweise direkt auf der Schiene 125 gedrückt wird oder Wirbelströme generiert und Hierdurch eine auf das Schienenfahrzeug wirkende Bremskraft erzeugt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Stromfluss durch die Magnetschienenbremse 130 bewirkt wird, wodurch die Magnetschienenbremse 130 mit den meist aus Stahl hergestellten und somit ferromagnetischen Schienen 125 in magnetische Wechselwirkung treten, sodass die Magnetschienenbremse 130 auf oder zumindest in Richtung der Schienen 125 gedrückt wird. In der Figur 1 ist dabei ein elektrischer Anschluss der Magnetschienenbremse 130 nicht explizit dargestellt, da dies nicht im Fokus der vorliegenden Erfindung steht und die Übersichtlichkeit der Darstellung aus der Figur 1 erschweren würde.

Um die Magnetschienenbremse 130 nun beispielsweise für eine Notbremsung möglichst schnell in eine Position in der Nähe der Schiene 125 bringen zu können, wird nun eine Variante einer hier vorgestellten Haltevorrichtung 140 verwendet, die beispielsweise einen zweistufigen hydraulischen und mechanischen Aktuator darstellt. Die Magnetschienenbremse 130 ist hierbei über einen Haltearm 145 mit einem Stellbolzen 150 der Haltevorrichtung 140 verbunden und kann gemäß dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Höhen von beispielsweise 6 Millimeter bis 40 Millimeter über der Schiene 125 positioniert werden. Die einzelnen Endpunkte dieses Bewegungswegs können dabei der Aktivposition (beispielsweise 6 Millimeter über der Schiene 125) oder der Ruheposition (beispielsweise 40 Millimeter über der Schiene 120) entsprechen. Um nun ein sicheres Führen der Magnetschienenbremse 130 innerhalb des Bewegungswegs zu gewährleisten, können seitliche Führungselemente 155 vorgesehen sein, welche eine laterale oder horizontale Bewegung der Magnetschienenbremse 130 möglichst vermeiden, sodass lediglich eine vertikale Bewegung der Magnetschienenbremse 130 in Richtung der Schiene 124 oder weg von der Schiene 125 durch die Haltevorrichtung 140 stabilisiert ausgeführt werden. Figur 2 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung 140. Die Haltevorrichtung umfasst hierbei ein Halteelement 200, welches eine Feder 205 aufweist. Die Feder 205 ist hierbei als Spiralfeder ausgebildet und stützt sich einerseits auf einer Oberseite des Drehgestell 100 bzw. des Chassis 110 und andererseits an einem Kopfstück 207 der Halteeinheit 200 ab. Ferner umfasst die Haltevorrichtung 140 eine Hydraulikeinheit 210, welche sich in dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Inneren der Spiralfeder 205 befindet. Auf diese Weise wird für das Vorsehen der Hydraulikeinheit 210 ein sehr geringer Bauraum erforderlich. Die Hydraulikeinheit 210 kann beispielsweise als Hydraulikzylinder wirken und hierdurch zusammen mit dem Stellbolzen 150 eine vertikale Bewegung der Magnetschienenbremse 130 bewirken. Durch die Hydraulikeinheit 110 ist somit der Stellbolzen 150 in einer vertikalen Bewegungsrichtung 220 bewegbar, je nachdem ob eine Hydraulikflüssigkeit 225 mit einem Druck phydr. an einem im Kopfstück 207 angeordneten Anschluss 230 der Hydraulikeinheit 210 in diese eingeleitet oder aus diese heraus geleitet wird. An einem unteren Ende des Stellbolzen 150 ist beispielsweise über eine Mutter oder eine Verriegelungseinrichtung 235 der Haltearm 145 befestigt, an welchem die Magnetschienenbremse 130 fixiert ist, wie es in der Figur 2 lediglich schematisch dargestellt ist.

Um nun eine gewisse laterale bzw. horizontale Beweglichkeit des Haltearms 145 bzw. der Magnetschienenbremse 130 zu ermöglichen, beispielsweise um Bremskräfte aufzunehmen und dabei eine hohe Materialbeanspruchung zu vermeiden, kann die Achse des Stellbolzens 150 seitlich auslenkbar ausgestaltet sein. Hier zu kann beispielsweise im Drehgestell 100 bzw. im Chassis 110 eine konusförmige Öffnung 240 vorgesehen sein, deren oberes, der Feder 205 zugewandtes Ende einen kleineren Öffnungsquerschnitt aufweist, als ein Öffnungsquerschnitt der Öffnung 240, der der Feder 205 abgewandt ist. Wird nun beispielsweise ein Ringpuffer 245 verwendet, der beispielsweise von einem an dem Stellbolzen 150 befestigen Flansch 250 von unten her gehalten wird, kann durch die Wirkung der Feder 205 dieser Ringpuffer 245 in die Öffnung 240 gepresst bzw. gespannt oder dort gehalten werden. Der Ringpuffer 245 kann beispielsweise aus einem elastischen Material wie Gummi, Kautschuk oder dergleichen hergestellt sein und derart ausgelegt sein, um bei Einwirkung von größeren Kräften nicht zerquetscht zu werden bzw. diese Kräfte aufnehmen zu können. Wird nun der Haltearm 145 horizontal bzw. in der Figur 2 seitlich ausgelenkt, können diese Auslenkungskräfte durch ein seitliches Pendeln des Stellbolzen 150 aufgenommen werden, wodurch der Ringpuffer 245 auf einer Seite der Öffnung 240 etwas mehr zusammengedrückt wird, als auf der anderen. Zugleich kann jedoch auch durch das elastische Material des Ringpuffers 245 ein Zurückfedern des Stellbolzen 150 in seine ursprüngliche Ausrichtung sichergestellt werden.

Figur 3 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiele der Haltevorrichtung 140, wie sie bereits in Figur 2 dargestellt wurde. Aus der Darstellung gemäß der Figur 3 ist nun erkennbar, dass die Haltevorrichtung eine entsprechende Pendelbewegung durch die flexible Lagerung mittels des Ringpuffers 245 ausführen kann. Hierzu ist auch die Hydraulikeinheit 210 fest mit dem Stellbolzen 150 verbunden, jedoch gegenüber dem Kopfstück 207 flexibel bzw. beweglich gelagert, sodass sie bei einem Einleiten von Hydraulikflüssigkeit der Stellbolzen 150 samt Ringpuffer 345 nach unten mitnehmen kann. Abgestürzt wird in diesem Fall das Kopfstück 207 der Halteeinheit 200 durch die Feder 205.

Figur 4 zeigt eine alternative Ausführung der Haltevorrichtung 140. Gegenüber der Ausführung der Haltevorrichtung, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, ist nun kein Ringpuffer 245 vorgesehen, sondern die Hydraulikeinheit 210 starr mit dem Kopfstück 207 der Halteeinheit 200 verbunden. Um nun dennoch eine laterale bzw. horizontale Bewegung der Magnetschienenbremse 130 zu ermöglichen, wird der Stellbolzen 150 nun in zwei Teilelementen ausgeführt. Ein oberes, erstes Teilelement 400 ist hierbei starr mit der Hydraulikeinheit 210 verbunden. Ein zweites Teilelement 410 des Stellbolzens 150 ist über ein Gelenk 415 seitlich verschwenkbar gelagert. Wird nun bei einem Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikeinheit 210 das erste Teilelement 400 beispielsweise nach unten, also in Richtung der Schiene gedrückt, wird auch das zweite Teilelementen 110 nach unten in Richtung der Schiene gedrückt. Dabei wird jedoch eine seitliche Bewegung durch eine Bewegung des zweiten Teilelementen 110 im Gelenk 415 ermöglicht. Durch die Verwendung der Hydraulikeinheit 210 besteht nun der große Vorteil, eine Bewegung der Magnetschienenbremse 130 mit einer großen Geschwindigkeit und somit einer kurzen Reaktionszeit durchzuführen. Dies ist darin begründet, dass die Verwendung einer Hydraulik- gegenüber der Verwendung einer Pneumatik-Lösung für das Anheben oder Absenken der Magnetschienenbremse 130 mit einer größeren Kraftwirkung erfolgen kann, da eine Kraftübertragung mittels einer Flüssigkeit effizienter ist, weil eine Flüssigkeit sich nicht komprimieren lässt und somit Kompressionsverluste vermieden werden können. Zugleich ist in modernen Schienenfahrzeugen meist bereits eine Hydraulikanlage verfügbar, sodass der hier vorgestellte Ansatz lediglich eine geringe konstruktive Anpassung an im Schienenfahrzeug vorliegende Gegebenheiten erfordert.

Zusammenfassend ist anzumerken, dass Magnetschienenbremsen derzeit weltweit typischerweise in Straßenbahnen/Trams, in Vollbahnen wie z. B. Regional- oder Intercityzügen oder immer häufiger auch in sogenannten Train-Train Anwendungen als Notbremse eingesetzt werden. Sie bestehen meist immer aus mindesten einem Magneten und einer Aufhängung als Schnittstelle zum Fahrzeug. Hierbei sind typische Anforderungen (die nicht abschließend aufgezählt sind) an die Schienenbremse zu berücksichtigen, wie beispielsweise: niedriges Gewicht geringer Platzbedarf im Fahrwerk/Drehgestell rasche Aufbau der Bremskraft durch sehr schnelles Absenken der Magnete zur Schiene

Kompatibilität mit den durch die Fahrzeugumgebung gegebenen Randbedingungen (vorhandene Medien zur Ansteuerung oder Krafterzeugung, elektromagnetische Verträglichkeit mit umliegenden Fahrzeugkomponenten)

Kompatibilität mit der umgebenden Schieneninfrastruktur (elektromagnetische Verträglichkeit mit vorhandenen Gleisfreimeldesystemen und Lichtraum profilen

Hierbei ist speziell anzumerken, dass aufgrund der Gewichts- und Bauraumvorteile und der kurzen Absenkdauer bei Bremsaktivierung der Einsatz von mechanischen Tiefaufhängungen auch auf Vollbahngleiskörpern mit möglich ist, jedoch folgende Aspekte zu berücksichtigen sind: angepasster Schieneninfrastruktur, wie z. B. kompatibler Gleisfreimeldetechnologie modifizierter Aufhängung, die einen größeren Luftspalt zwischen dem ausgeschalteten Magneten und der Schiene sicherstellt. Hier sind zweistufig mechanisch/mechanisch mittlerweile Aufhängehöhen bis ca. 20 mm technisch möglich einer mechanischen Nachstellung des Verschleißes durch einen Stellbolzen modifizierten Schienenbremsenmagneten. Hier sind mechanische Anbauten am Magneten wie Magnetfeldleitbleche in Verwendung

Folgende technische Nachteile sollen einzelne Varianten der hier vorgestellten Erfindung daher beheben:

Der heutige Stand der Technik (vorwiegend im Einsatz bei Tram-Train-Fahrzeugen) beschränkt das Einsatzgebiet eines solchen Fahrzeuges auf dafür explizit zugelassene Streckenabschnitte. Das wiederum führt in der Fahrzeugzulassung zu erheblichem Mehraufwand und Mehrkosten und ist daher aus Sicht der Betreiber unbedingt zu vermeiden. verbessert zwar die Kompatibilität einer Schienenbremse in Tiefaufhängung mit der Schieneninfrastruktur, schafft aber nicht genug Sicherheitsreserve gegen Inkompatibilität. Damit können zusätzliche Streckenabschnitt-abhängige Zulassungen des Fahrzeugs nicht verhindert werden.

Weiterhin wäre zu berücksichtigen, dass auch der Einsatz einer pneumatischen Hochaufhängung auch bei Tram-Train-Fahrzeugen möglich ist.

Es sind in diesem Fall jedoch folgende Nachteile zu nennen:

Notwendigkeit von Druckluft im Drehgestell für die Be- und Entlüftung der pneumatischen Zylinder

Vorhandensein des Bauraums, der für die Anbindung von Pneumatik-Zylindern notwendig wäre

Hohes Gewicht der pneumatischen Aufhängung inklusive deren Ansteuerung (Druckluftversorgung)

Niedrige Absenkgeschwindigkeit und damit lange Ansprechzeit der Schienenbremse nicht akzeptabel für den innerstädtischen Betrieb mit sehr kurzen Notbremswegen Der sichere Zustand ist bei Hochaufhängung heute immer die Hochlage

Auch ist eine Nutzung einer 2-stufigen pneumatisch/mechanischen Aufhängung bei Tram-Train-Fahrzeugen möglich, wobei hier folgende Nachteile zu nennen wären: Notwendigkeit von Druckluft im Drehgestell für die Be- und Entlüftung der pneumatischen Ringbälge bei einem hydraulisch gebremsten Fahrzeug Vorhandensein des Bauraums, der für die Anbindung von pneumatischen Ringbälge notwendig wäre

Hohes Gewicht der pneumatischen Aufhängung inklusive deren Ansteuerung (Druckluftversorgung)

Niedrige Absenkgeschwindigkeit der pneumatischen Ringbälge und damit lange Ansprechzeit der Schienenbremse nachteilig für den innerstädtischen Betrieb mit sehr kurzen Notbremswegen

Tram-Train-Fahrzeuge können dabei sowohl pneumatisch wie auch hydraulisch gebremst ausgeführt sein. Aus bauraumtechnischen Gründen und aufgrund der hohen Leistungsdichte bietet jedoch die kompakte hydraulische Bremse gemäß dem hier vorgestellten Ansatz deutliche Vorteile.

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft eine neuartige Aufhängung für eine Magnetschienenbremse für speziell, aber nicht ausschließlich den Einsatz in Tram- Train Fahrzeugen. Das Problem, dass es zu lösen gilt, ist es eine Aufhängung zu schaffen, die sowohl problemlos innerstädtisch als auch außerstädtisch anforderungskonform funktioniert.

Die Aufgabe des hier vorgestellten Ansatzes, die es zu lösen gilt, kann unter Anderem darin gesehen werden, eine kompakte, leichte und schnell ansprechende Aufhängung für Schienenbremsen für Schienenfahrzeuge zu schaffen, die sowohl die Anforderungen des innerstädtischen als auch des außerstädtischen Betriebs erfüllt.

Ein spezieller Aspekt des hier vorgestellten Ansatzes der hydraulischen Hoch- /Tiefaufhängung, die gemäß dem hier vorgestellten Ansatz möglich wird, ist es, einen mechanisch einstellbaren Stellbozen zu schaffen, welcher bei inaktiver Magnetschienenbremse diese durch zusätzliche Anwendung von hydraulischem Druck in Hochlage gehalten wird.

Dabei wird ausgenutzt, dass der hydraulische Druck in Fahrzeugen immer um ein Vielfaches höher ist, als der pneumatische Druck. Aus diesem Grund wird es auch möglich, den erforderlichen Bauraum bei einem Einsatz der Hydraulikeinheit gering zu halten. Ein wichtiger Vorteil gegenüber einem pneumatischen Zylinder ist es daher, dass der Hydraulikzylinder als zusätzlicher Aktuator innerhalb der Feder platziert werden kann und damit es zu keiner Vergrößerung der erforderlichen Breite der Aufhängung kommt.

Die außenliegende vorgespannte Druckfeder dient beispielsweise dazu, den Magneten in Arbeitsposition zu halten und wird durch den Ringpuffer begrenzt. Als Arbeitsposition wird die Stellung bezeichnet, aus welcher sich der Elektromagnet, bei Anlegen einer Spannung und dem Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes, an die Schiene anziehen kann. Eine zusätzliche Hochlage des Magneten wird dadurch erreicht, dass der innenliegende Stellbolzen, durch Aufbringen eines hydraulischen Druckes, in oberer Position (Ruheposition) gehalten wird. Die Arbeitsposition wird somit nur dann erreicht, wenn kein hydraulischer Druck vorhanden ist. Somit wird auch gewährleistet, dass beim Ausfall des hydraulischen Druckes die Magnetschienenbremse trotzdem einsatzbereit ist.

Figur 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 zum Betreiben einer Varianten einer hier vorgestellten Haltevorrichtung. Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt 510 des Einleitens einer Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikeinheit und/oder Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikeinheit, um die Magnetschienenbremse zwischen der Ruheposition und der Aktivposition zu bewegen.

Figur 6A bis 6C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen durch einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu den Komponenten der Haltevorrichtung 140, wie sie in der Figur 2 dargestellt sind, ist nun eine Unterstützungseinheit 600 beispielsweise in der Form einer Feder vorgesehen, die zwischen dem Flansch 250 und einem Abstützelement 610 oder dem Befestigungselement 235 zur Befestigung der Magnetschienenbremse 130 verbaut ist. Das Abstützelement 610 kann in einem der Hydraulikeinheit 210 abgewandten Bereich des Stellbolzens 150 oder in einem Bereich zwischen dem Befestigungselement 235 und dem Flasch 250 angeordnet sein.

Figur 6A zeigt hierbei einen Zustand der Haltevorrichtung 140, in dem der Stellbolzen 150 in der Hydraulikeinheit 210 an einem unteren Ende positioniert ist, der Stellbolzen 150 jedoch noch nicht die Aktivposition erreicht hat, in dem die Magnetschienenbremse 130 auf die Schiene 125 gepresst wird.

Figur 6B zeigt nun einen weiteren Zustand der Haltevorrichtung 140. Hierbei wird durch die Unterstützungseinheit 600 eine weitere Kraft auf den Stellbolzen 150 ausgeübt, sodass nun das Ringpufferelement 245 ebenfalls nach unten ausgelenkt wird, sodass nun die Magnetschienenbremse 130 in die Aktivposition auf die Schiene 125 gedrückt wird und in diesem Zustand beispielsweise in einem Bremsbetrieb betrieben werden kann.

Figur 6C zeigt dagegen einen Zustand, in dem die Haltevorrichtung 140 in einem eingefahrenen Zustand ist und die Magnetschienenbremse in die Ruheposition gebracht wurde. In diesem Zustand ist nun der Stellbolzen 150 durch die Hydraulikeinheit 210 in eine obere Position gebracht worden, sodass nun die Feder als Unterstützungseinheit 600 vorgespannt wurde und die Magnetschienenbremse 130 sich in einer Position befindet, an der sie einen größten Abstand von der Schiene 125 aufweist.

Denkbar ist auch, dass die Unterstützungseinheit 600 nicht an einem unteren Bereich des Stellbolzens 150 befestigt ist, wie dies in den Figuren 6A bis 6C dargestellt ist. Die Unterstützungseinheit 600 kann auch beispielsweise als Feder innenliegend im Hydraulikzylinder der Hydraulikeinheit 210 angeordnet sein; sie sollte jedoch derart in oder an der Haltevorrichtung 140 angeordnet sein, dass sie ausgebildet ist, um auf den Stellbolzen 150 eine Kraft derart auszuüben, dass der Stellbolzen 150 von der Ruheposition in die Aktivposition gedrückt wird. Denkbar ist auch, dass die Unterstützungseinheit 600 in der Form einer zusätzlichen Hydraulikeinheit ausgebildet ist, die eine Beschleunigung bei der Absenkung der Magnetschienenbremse 130 ermöglicht, sodass eine schnellere Bremswirkung erzielt werden kann.

Das Erreichen der Arbeitsposition der Magnetschienenbremse 130 kann somit zusätzlich durch beispielsweise eine innenliegende Unterstützungsfeder als Unterstützungseinheit 600 im Hydraulikzylinder, oder durch eine außerhalb liegende Feder als Unterstützungseinheit 600 (beispielweise unterhalb der Ringpuffereinheit) oder durch eine Hydraulikeinheit unterstützt werden. Eine zusätzliche Kraft (durch Feder oder Hydraulik) erhöht die Absenkgeschwindigkeit von der oberen Position (d. h., die Ruheposition) in die Arbeitsposition. Eine Beeinflussung der außenliegenden vorgespannten Druckfeder (hier der Feder 205), die die Magnetschienenbremse in der Arbeitsposition hält, ist dabei beispielsweise nicht gegeben.

In einer besonderen Ausführungsvariante kann die Unterstützungseinheit 600 als außenliegende Feder unterhalb der Ringpuffereinheit vorgesehen sein, wie dies in den Figuren 6A bis 6C dargestellt ist. In der Ruheposition wird der Hydraulikkolben bzw. Stellbolzen 150 durch die hydraulische Flüssigkeit nach oben gedrückt, wie dies in der Figur 6C für den Zustand der Positionierung der Magnetschienenbremse 130 in der Ruheposition dargestellt ist. Die Druckfeder als Unterstützungseinheit 600 unterhalb des Puffereinheit bzw. Ringpuffers 245 wird dabei zusammengedrückt. Wird der Kolben bzw. Stellbolzen 150 nicht mehr durch Hydraulikdruck der Hydraulikeinheit 210 beaufschlagt, dann wird der Kolben bzw. Stellbolzen 150 durch das Eigengewicht und die Kraft der Unterstützungseinheit 600, hier der Feder, komplett ausgefahren, wie dies in der Figur 6A bzw. in einem nachfolgenden Schritt in der Figur 6B dargestellt ist. Dadurch erreicht die Magnetschienenbremse 130 sehr rasch die Arbeitsposition. Für das Erreichen der Bremsstellung, also der Arbeitsposition, wird die außenliegende Feder als Unterstützungseinheit 600 durch die Magnetkraft komprimiert. Der Kolben bzw. Stellbolzen 150 bleibt unverändert in der komplett ausgefahrenen Position, wie dies in der Figur 6A dargestellt ist. Die Ausfahrbewegung des Kolbens bzw. Stellbolzens 150 kann, wie dargestellt, mittels einer Unterstützungseinheit 600 erzeugt werden, die beispielsweise als eine unterhalb der Puffereinheit bzw. des Ringpuffers 245 angeordneten Feder, durch eine Feder oberhalb des Kolbens oder durch eine hydraulische Kraft erzeugt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Drehgestell

105 Schienenfahrzeug

110 Chassis

115 Achsbox

120 Radsatz

125 Schiene

130 Magnetschienenbremse

140 Haltevorrichtung

145 Haltearm

150 Stellbolzen

155 Führungselemente

200 Halteelement

205 Feder

207 Kopfstück

210 Hydraulikeinheit

220 vertikale Bewegungsrichtung

225 Hydraulikflüssigkeit

230 Hydraulikanschluss

235 Mutter, Befestigungselement

240 Öffnung

245 Ringpufferelement

250 Flansch

300 Verschwenkrichtung

400 erstes Teilelement des Stellbolzens

410 zweites Teilelement des Stellbolzens

415 Gelenk

500 Verfahren zum Ansteuern

510 Schritt des Einleitens 600 Unterstützungseinheit

610 Abstützelement