DE102022202961A1

DE102022202961A1 - Verschleißermittlung einer Schleifleiste

Info

Publication number: DE102022202961A1
Application number: DE102022202961.5A
Authority: DE
Inventors: Antonio De Rosa; Enrico Pasquale Marino
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2023-09-28
Also published as: WO2023180049A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes einer Schleifleiste eines Schienenfahrzeug-Stromabnehmers. Dabei wird in einem ersten Schritt eine Messkampagne für einen spezifischen Stromabnehmer durchgeführt, um über eine Vielzahl an Messungen einen Verschleiß einer Schleifleiste des Stromabnehmers in Abhängigkeit von einer zugehörigen zurückgelegten Fahrstrecke zu ermitteln. In einem zweiten Schritt werden durch Korrelation der Messungen Abnutzungsmuster der Schleifleiste in Abhängigkeit von der zurückgelegten Fahrstrecke ermittelt. In einem dritten Schritt wird basierend auf den ermittelten Abnutzungsmustern eine Abschätzung des Verschleißes einer baugleichen Schleifleiste durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes einer Schleifleiste eines Schienenfahrzeug-Stromabnehmers
Ein Stromabnehmer eines Schienenfahrzeuges ist mit einer Schleifleiste ausgerüstet. Die Schleifleiste nützt sich während der Fahrt des Schienenfahrzeugs im Kontakt mit einer dafür vorgesehenen elektrischen Oberleitung ab. Der Austausch des Stromabnehmers bzw. der Schleifleiste wird erforderlich, wenn bei dieser ein vorbestimmter Grenzwert, beispielsweise eine minimale Dicke bzw. Stärke der Schleifleiste, erreicht wird.
Wird der erforderliche Grenzwert wesentlich überschritten, besteht die Gefahr von Ausfällen bei der Energieübertragung über die Schleifleiste. Diese Ausfälle führen ggf. zu Beschädigungen oder im schlimmsten Fall zu ungeplanten Fahrtunterbrechungen.
Eine noch vorhandene Stärke bzw. Dicke einer benutzten Schleifleiste sowie eine damit verbundene restliche Reichweite des Schienenfahrzeugs sind zu einem gewünschten Zeitpunkt unbekannt.
Es ist jedoch möglich, die noch vorhandene Stärke der Schleifleiste zu vorgegebenen (Wartungs-)Zeitpunkten durch manuelle Messung an der Schleifleiste zu bestimmen. Basierend darauf wird unter der Berücksichtigung von weiteren Bedingungen (z.B. Klima- und Umweltbedingungen, Einsatzbedingungen des Schienenfahrzeugs, etc.) festgelegt, ob die Schleifleiste für weitere geplante Fahrten im Betrieb verbleiben kann oder ersetzt werden muss.
Der aktuelle Zustand der Schleifleiste wird bedingt durch:

- die zurückgelegte Fahrtstrecke,
- die durchschnittliche Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs,
- die Reibung zwischen Oberleitung und Schleifleiste,
- die thermische Beanspruchung der Schleifleiste während der Stromübertragung,
- die Kontaktsituation zwischen Schleifleiste und Oberleitung, die durch Eisbildung, Verschleißzustand, Oberflächenstruktur, Funkenbildung, etc., bedingt und beeinflusst wird,
- usw.

Die Festlegung einer durch den aktuellen Zustand der Schleifleiste bedingten potenziellen (Rest-) Reichweite des Schienenfahrzeugs basiert bislang auf Erfahrungswerten. Werden diese fehlerhaft eingeschätzt, kann es zu einer vorzeitigen bzw. unnötigen Entsorgung der Schleifleiste und damit zu erhöhten Kosten oder zu einem Ausfall des Schienenfahrzeugs im Betrieb mit entsprechenden Schadensersatzansprüchen kommen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes eines Stromabnehmers bei einem Schienenfahrzeug anzugeben, mit dem die oben genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes einer Schleifleiste eines Schienenfahrzeug-Stromabnehmers wird in einem ersten Schritt eine Messkampagne für einen spezifischen Stromabnehmer durchgeführt, um über eine Vielzahl an Messungen einen Verschleiß einer Schleifleiste des Stromabnehmers in Abhängigkeit von einer zugehörigen, zurückgelegten Fahrstrecke zu ermitteln.
In einem zweiten Schritt werden durch Korrelation der Messungen Abnutzungsmuster der Schleifleiste in Abhängigkeit von der zurückgelegten Fahrstrecke ermittelt.
In einem dritten Schritt wird basierend auf den Abnutzungsmustern eine Abschätzung des Verschleißes einer entsprechend baugleichen Schleifleiste durchgeführt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden bei der Messkampagne betriebliche und klimatische Bedingungen des Schienenfahrzeugs und/oder der Schleifleiste miterfasst und bei der Korrelation zusätzlich berücksichtigt. Damit wird eine zuverlässige Abschätzung des Verschleißes der Schleifleiste ermöglicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden als Bedingungen zumindest eine der folgend genannten miterfasst:

- eine durchschnittliche Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs,
- Reibungsparameter zwischen Oberleitung und Schleifleiste,
- eine thermische Beanspruchung der Schleifleiste während der Stromübertragung,
- eine Kontaktsituation zwischen der Schleifleiste und der Oberleitung,
- eine Umgebungstemperatur,
- ein Luftfeuchtigkeitswert,
- Regen und/oder
- Schneefall.

Für die baugleiche Schleifleiste sind Bedingungen bzw. Einsatzbedingungen (wie eine bereits zurückgelegte Fahrstrecke, etc.) vorbekannt, so dass eine Zuordnung eines entsprechenden Abnutzungsmusters durchführbar ist. Über diese Zuordnung kann dann eine genaue Vorhersage des Verschleißes durchgeführt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Verschleiß bzw. der Zustand der Schleifleiste angezeigt - beispielsweise auf einem Display im Führerraum des Schienenfahrzeugs oder bei einer ortsfesten, als Landseite bezeichneten Kontrollstelle.
Bevorzugt erfolgt diese Anzeige am Ende der Fahrt des Schienenfahrzeugs oder zu vorbestimmten Zeitpunkten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Verschleißabschätzung durch einen Algorithmus durchgeführt, der beispielsweise in einem Zentralsteuergerät des Schienenfahrzeugs abläuft.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird dem Algorithmus zumindest eine der folgenden Größen als weiterer Eingabewert zugeführt:

- ein Maß für die Stärke bzw. Dicke einer unbenutzten Schleifleiste,
- eine Schleifleistendicke bei einer zuletzt vorgenommenen manuellen Messung,
- eine Benutzer-seitig erwartete Laufleistung des unbenutzten Stromabnehmers,
- eine real ermittelte Laufleistung des benutzten Stromabnehmers, und/oder
- eine Streckenlänge, die vom Stromabnehmer in Kontakt mit einer Oberleitung bis zu einem bestimmten Zeitpunkt zurückgelegt wurde.

Durch die vorliegende Erfindung wird ermöglicht, über die Ergebnisse der Messkampagne besondere Verschleißbedingungen zu ermitteln und damit nachfolgend zu berücksichtigen.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Zuverlässigkeit der Verschleißabschätzung erhöht, so dass damit zusammenhängende Wartungsarbeiten aufwandsarm und kosteneffizient durchführbar sind.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Reichweite der Schleifleiste bzw. deren Verschleiß zu einem bestimmten Zeitpunkt genauer bestimmbar.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Zuverlässigkeit des Schienenfahrzeugs im Betrieb erhöht.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Betriebsplanung für das Schienenfahrzeugs optimiert und Wartungsarbeiten auf ein notwendiges Maß reduziert.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Ausnützung von Schleifleisten bezüglich der Reichweite optimiert.
Die einzige Figur FIG zeigt den prinzipiellen Ablauf der vorliegenden Erfindung in einem Ablaufdiagramm.
In einem ersten Schritt S1 wird eine Messkampagne für einen spezifischen Stromabnehmer durchgeführt, um über eine Vielzahl an Messungen einen Verschleiß der Schleifleiste des Stromabnehmers in Abhängigkeit von einer zugehörigen zurückgelegten Fahrstrecke zu ermitteln.
In einem zweiten Schritt S2 werden durch Korrelation der Messungen Abnutzungsmuster der Schleifleiste in Abhängigkeit von der zurückgelegten Fahrstrecke ermittelt.
In einem dritten Schritt S3 wird basierend auf den Abnutzungsmustern eine Abschätzung des Verschleißes einer baugleichen Schleifleiste durchgeführt.

Claims

Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes einer Schleifleiste eines Schienenfahrzeug-Stromabnehmers, - bei dem in einem ersten Schritt eine Messkampagne für einen spezifischen Stromabnehmer durchgeführt wird, um über eine Vielzahl an Messungen einen Verschleiß einer Schleifleiste des Stromabnehmers in Abhängigkeit von einer zugehörigen, zurückgelegten Fahrstrecke zu ermitteln, - bei dem in einem zweiten Schritt durch Korrelation der Messungen Abnutzungsmuster der Schleifleiste in Abhängigkeit von der zurückgelegten Fahrstrecke ermittelt werden, - bei dem in einem dritten Schritt basierend auf den Abnutzungsmustern eine Abschätzung des Verschleißes einer entsprechend baugleichen Schleifleiste durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei der Messkampagne betriebliche und klimatische Bedingungen des Schienenfahrzeugs und/oder der Schleifleiste miterfasst und bei der Korrelation zusätzlich berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Bedingungen zumindest eine der folgend genannten miterfasst wird: - eine durchschnittliche Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, - Reibungsparameter zwischen Oberleitung und Schleifleiste, - eine thermische Beanspruchung der Schleifleiste während der Stromübertragung, - eine Kontaktsituation zwischen der Schleifleiste und der Oberleitung, - eine Umgebungstemperatur, - ein Luftfeuchtigkeitswert, - Regen und/oder - Schneefall.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Verschleiß der Schleifleiste entweder seitens des Schienenfahrzeugs oder bei einer ortsfesten, als Landseite bezeichneten Kontrollstelle angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verschleißabschätzung durch einen Algorithmus durchgeführt wird, der in einem Zentralsteuergerät des Schienenfahrzeugs abläuft.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem dem Algorithmus zumindest eine der folgenden Größen als weiterer Eingabewert zugeführt wird: - ein Maß für die Stärke bzw. Dicke einer unbenutzten Schleifleiste, - eine Schleifleistendicke bei einer zuletzt vorgenommenen manuellen Messung, - eine Benutzer-seitig erwartete Laufleistung des unbenutzten Stromabnehmers, - eine real ermittelte Laufleistung des benutzten Stromabnehmers, und/oder - eine Streckenlänge, die vom Stromabnehmer in Kontakt mit einer Oberleitung bis zu einem bestimmten Zeitpunkt zurückgelegt wurde.