Schienenfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeuges

Gebiet der Technik

[01] Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem auf

Schienenfahrwerken abgestützten Fahrzeugrahmen und einem von einem Motor angetriebenen, hydraulischen Antriebssystem, das einen einem ersten Schienenfahrwerk zugeordneten hydrodynamischen Antrieb, sowie einen einem zweiten Schienenfahrwerk zugeordneten hydrostatischen Antrieb, dem eine mit einem Fahrmotor verbundene Fahrpumpe zugeordnet ist, umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb dieses Schienenfahrzeuges.

Stand der Technik

[02] Schienenfahrzeuge und Gleisbaumaschinen mit hydrodynamischem und / oder hydrostatischem Antrieb sind bereits hinlänglich bekannt. Die zum Betrieb derartiger Fahrzeuge notwendige Leistung ist das Produkt aus Zugkraft und Geschwindigkeit. Die Zugkraft ist wiederum von der Masse des Schienenfahrzeuges, der Anzahl der Achsen (gesamt bzw. angetrieben) sowie vom Reibwert zwischen Schiene und Rad abhängig.

[03] So beschreibt WO 2015/128770 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines

Schienenfahrzeuges und ein Schienenfahrzeug bei denen - wahlweise oder gemeinsam - sowohl ein hydrodynamisches als auch ein hydrostatisches, vom selben Motor angetriebenes Getriebe zum Einsatz kommen. Die

Anwendung der Getriebe erfolgt in Abhängigkeit von der

Fahrgeschwindigkeit und der Reibung Schiene / Rad.

[04] Aus DE 24 09 333 A1 ist eine Rangierlokomotive bekannt, die wahlweise über ein hydrodynamisches oder ein hydrostatisches Getriebe betrieben werden kann. Zusammenfassung der Erfindung

[05] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug und ein

Verfahren zu dessen Betrieb zu schaffen, mit denen eine optimale

Leistungsverteilung der Antriebe unter wechselnden Reibwerten zwischen Rad / Schiene erzielt werden kann.

[06] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Motor für eine höhere Leistungsabgabe - als für den Betrieb des hydrodynamischen Antriebes erforderlich ist - ausgebildet ist, und dass dem Motor und dem hydrodynamischen Antrieb ein Pumpenverteilgetriebe zwischengeschalten ist, über welches die Fahrpumpe des hydrostatischen Antriebes zuschaltbar ist.

[07] Diese Ausbildung gewährleistet eine sehr gute Übertragung der

Antriebsleistung auf die Schiene. Dabei wird besonders unter oft

wechselnden äußeren, weiter- und jahreszeitabhängigen Bedingungen und daraus resultierenden Änderungen des Reibwertes eine konstante

Leistungsübertragung erzielt. Regen, Schnee und Eis aber auch

Verschmutzung durch Schlamm oder Herbstlaub verändern den Reibwert denkbar ungünstig. Durch das erfindungsgemäße Zuschalten des

hydrostatischen Antriebes und Antrieb mehrerer Achsen wird ein

Durchdrehen aber auch ein Gleiten der Räder zuverlässig vermieden.

[08] Eine sinnvolle Weiterbildung ist dadurch verwirklicht, dass dem

Pumpenverteilgetriebe mindestens eine weitere Hydraulikpumpe zum Betrieb mindestens eines weiteren Hydraulikantriebes für ein Arbeitsaggregat zugeordnet ist.

[09] Mit einer derartigen Ausbildung können verschiedene Arbeitsaggregate, wie

Kran, Hebebühne, Pflug oder auch eine Schneefräse mit einem optimal für den Betrieb für das jeweilige Aggregat ausgelegten, hydraulischen Antrieb angetrieben werden. Der aus Pumpe und Motor bestehende Antrieb kann den speziellen Erfordernissen gemäß dimensioniert werden, sodass ein wirtschaftlicher und leistungsangepasster Betrieb gewährleistet ist.

[10] Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Anwendung eines Verfahrens bei einem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug gelöst, indem - in Abhängigkeit eines Reibungswertes μ zwischen Schiene und Rad - der hydrostatische Antrieb zugeschaltet bzw. weggeschaltet wird.

[11] Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens wird durch folgende

Schritte erzielt: a) Feststellen eines sinkenden Reibwertes μ bei Betrieb mit hydrodynamischem Antrieb, b) Einschalten des hydrostatischen Antriebes durch Einkuppeln der Fahrpumpe und des zweiten Fahrmotors, c) Erhöhen der Leistung des Motors, d) Betrieb des Schienenfahrzeuges mit

hydrodynamischem und hydrostatischem Antrieb, e) bei Überschreiten einer kritischen Geschwindigkeit Reduzierung der Leistung des Motors, f)

Ausschalten des hydrostatischen Antriebes durch Auskuppeln der

Fahrpumpe und des Fahrmotors und g) Betrieb des Schienenfahrzeuges mit hydrodynamischem Antrieb.

[12] Derartige Verfahrensschritte ermöglichen einen zuverlässigen und sicheren

Betrieb des Schienenfahrzeuges, welcher nahezu unabhängig von den bereits genannten, erschwerten Bedingungen durchgeführt werden kann. Ein gleichzeitiges Erhöhen der Motorleistung und Aufteilung dieser Leistung auf den hydrodynamischen und den hydrostatischen Antrieb ermöglicht einen vom ungünstigen Reibwert weitgehend unbeeinflussten Betrieb des

Schienenfahrzeuges, wobei stets die erforderliche Adhäsion zwischen Schiene und Rad aufrechterhalten wird. Im höheren Geschwindigkeitsbereich ist eine erhöhte Motorleistung bzw. ein Antrieb auf mehrere Achsen nicht mehr erforderlich, deswegen kann das Schienenfahrzeug energiesparend wieder ausschließlich durch den hydrodynamischen Antrieb angetrieben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[13] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeuges,

Fig. 2 ein Antriebsschema des Schienenfahrzeuges und

Fig. 3 ein Geschwindigkeit / Zugkraftdiagramm. Beschreibung der Ausführungsformen

[14] In Fig. 1 ist ein als Gleisbaumaschine ausgebildetes Schienenfahrzeug 1 dargestellt. Dieses besteht im Wesentlichen aus einem auf einem ersten und einem zweiten Schienenfahrwerk 2, 3 abgestützten Fahrzeugrahmen 4. Das Schienenfahrzeug 1 weist ein von einem vorzugsweise als

Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Motor 5 angetriebenes

hydraulisches Antriebssystem 6 auf. Dieses umfasst einen dem ersten Schienenfahrwerk 2 zugeordneten hydrodynamischen Antrieb 7 und einen dem zweiten Schienenfahrwerk 3 zugeordneten hydrostatischen Antrieb 8. Letzterem ist - wie in Fig. 2 ersichtlich - eine mit einem Fahrmotor 9 verbundene Fahrpumpe 10 zugeordnet.

[15] Der Motor 5 ist für eine höhere Leistungsabgabe - als für den Betrieb des hydrodynamischen Antriebes 7 erforderlich ist - ausgebildet. Dem Motor 5 und dem hydrodynamischen Antrieb 7 ist ein Pumpenverteilgetriebe 11 zwischengeschalten. Über dieses ist die Fahrpumpe 10 des hydrostatischen Antriebes 8 zuschaltbar.

[16] Dem Pumpenverteilgetriebe 1 ist mindestens eine weitere Hydraulikpumpe

12 zum Betrieb mindestens eines weiteren Hydraulikantriebes 13 für ein Arbeitsaggregat 14 zugeordnet. Beispiele für solche Arbeitsaggregate 14 wären Kran 15, Hebebühne 16 oder Schneefräse 17. Dabei kann die Anzahl der weiteren Hydraulikpumpen 12 insofern variieren, als dass entweder jedem Arbeitsaggregat 14 eine eigene Hydraulikpumpe 12 zugeordnet ist, oder dass eine Hydraulikpumpe 12 abwechselnd eines der Arbeitsaggregate 14 antreibt.

[17] Im Folgenden wird der Betrieb des Schienenfahrzeugs 1 kurz beschrieben.

Der Betrieb erfolgt in Abhängigkeit eines Reibwertes μ zwischen einer Schiene 18 und einem Rad 19, wobei der hydrostatische Antrieb 8 zugeschaltet oder weggeschaltet wird.

[18] Im Allgemeinen wird das Schienenfahrzeug 1 hauptsächlich mit dem

hydrodynamischen Antrieb 7 bewegt. Mit Hilfe einer Messvorrichtung 20 wird der sinkende Reibwert μ festgestellt. Daraufhin erfolgt ein manuelles oder automatisches Einschalten des hydrostatischen Antriebes 8 durch

Einkuppeln der Fahrpumpe 10 und des Fahrmotors 9. Bei Erhöhung der Leistung des Motors 5 wird das Schienenfahrzeug 1 jetzt mit

hydrodynamischen und hydrostatischen Antrieb 7, 8 betrieben. Bei

Überschreiten einer kritischen Geschwindigkeit v« wird die Leistung des Motors 5 wieder reduziert und der hydrostatische Antrieb 8 ausgeschaltet. Dies geschieht durch Auskuppeln der Fahrpumpe 10 und des Fahrmotors 9. Danach wird das Schienenfahrzeug 1 wieder nur mit dem hydrodynamischen Antrieb 7 angetrieben.

Wie aus dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm erkennbar ist, liegt die kritische Geschwindigkeit v« bei etwa 50 km/h. Bis zu diesem Wert ist ein kombinierter Antrieb (hydrodynamisch und hydrostatisch) unter

ausreichender Zugkraft Fz möglich. Bei höheren Geschwindigkeiten v genügt bereits ein Reibwert μ = 0,107 um die reduzierte Motorleistung über den hydrodynamischen Antrieb 7 einzusetzen.