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Verfahren und Vorrichtung zur Spurkranzschmierung
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beim schienengebundenen Verkehr Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur örtlich und mengenmäßig definierten Schmierung von Rad und Schiene bei schienengebundenen
Verkehrssystemen, deren Fahrzeuge mit einer Spurkranzschmiereinrichtung ausgerüstet
sind, sowie eine Spurkranzschm ereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die
Spurkranzschmiereinrichtung besteht hierbei in bekannter Weise aus einem am Schienenfahrzeug
angeordneten Schmierstoffbehält er, einer Schmierstoffzuleitung zu einer an der
Schmierstelle angeordneten Düse und einer mit einer Druckluftquelle verbundenen,
in der Düse mündenden Druckluftleitung, in der ein durch einen elektrischen Steuerimpuls
für begrenzte Zeit betätigtes Ventil angeordnet ist.
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Spurkranz-Schmierungen bei Triebfahrzeugen aller Art dienen dem Zweck,
den Verschleiß des Rades und der Schiene im Bereich des Spurkranzes des Rades zu
verringern. Vorwiegend findet man Spurkranz-Schmierungen an dem in Fahrtrichtung
ersten Radsatz der Schienenfahrzeuge, wobei durch Schmierstoffiibertragung vom Spurkranz
auf die Schiene auch nachfolgende Spurkränzprofile geschmiert werden. Eine Anlage
besteht aus einem Behälter mit Schmierfett (Fließfett), der unter einem Luftdruck
von 7 bis 10 atü steht. Der Behälter ist durch eine Leitung über ein T-StUck mit
zwei Spritzdüsen verbunden, die in Fahrtrichtung des Triebfahrzeugs vor den Rädern
der Lenkachse innenseitig angeordnet sind. Die Spritzdüsen sind auf die Innenflächen
der Spurkränze der Räder derart gerichtet,
daß auch noch der Anlaufradius
des Rades mit geschmiert wird, wobei zu vermeiden ist, daß auch der Laufkran von
Schmierstoff benetzt wird. In den Spritzdüsen mündet Je eine Druckluftleitung, die
über ein Magnetventil mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Die Steuerung der
Magnetventile in der Druckluftleitung erfolgt normalerweise durch ein Kondensator-Wischrelais
in Verbindung mit einer Impulskontakteinrichtung wegabhängig.
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Es ist auch bereits die Steuerung der Magnetventile durch ein elektronisches
Schaltgerät in Verbindung mit einem Wechselstrom-Drehzahlgeber bekannt, welche ebenfalls
wegabhängig arbeitet. Da in jeder Spritzdüse über die Schmierstoffzuführungsleitung
Fett unter Druck ansteht, wird mit jeder Druckluftbeaufschlagung bei oeffnung des
Magnetventils in genauer Dosierung ein Sprühstrahl aus einem Fett-Luft-Gemisch in
Richtung auf die Spurkranz-Innenfläche des Rades ausgestoßen.
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Nachteilig ist bei der wegabhängigen Schmierung, daß ohne Berücksichtigung
der Trassenführung und somit relativ ungezielt nach Zurücklegung bestimmter Strecken
geschmiert wird und somit nicht sichergestellt ist, daß beispielsweise in Gleisbögen,
stark gekrümmten Bahnhofseinfahrten, Weichen oder auf nicht mehr maßgerechten Gleisstrecken
- also dort, wo gerade eine Schmierung zur Vermitderung des Verschleißes erforderlich
ist - bewirkt wird. Auf normal geraden Strecken soll dagegen üblicherweise keine
Schmierung erfolgen.
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Es sind Spurkranzschmiereinrichtungen bekannt, deren Schmierimpulse
kurvenabhängig ausgelöst werden. Hierbei werden die durch das Einfahren des Fahrzeugs
in eine Kurve auftretenden Kräfte zur Auslösung der Schmierung benutzt. Hiermit
ist bereits eine wesentliche Verbesserung erzielt. Nachteilig ist jedoch, daß der
wirksame Schmierfilm erst nach Passieren der besonders dem Verschleiß ausgesetzten
Anlaufstellen aufgdragen wird, da der Schmierung auslösende Impuls erst in dem Moment
ergeht, in dem bereits eine Schmierung erwünscht wäre.
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Es sind schließlich ortsfeste Schienenschmieranlagen im Gleisnetz
bekannt, die durch die darüberführenden Achsen der Schienenfahrzeuge betätigt werden.
Hierbei wird zwar gezielt der Schmierstoff an die verschleißträchtigsten Stellen
gebracht, jedoch sind Machfüliung und Wartung der Geräte mit erheblichem Aufwand
verbunden.
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Zweck der Erfindung ist es, den Vorteil der ortsfesten Schienenschmieranlage,
nämlich die gezielte Auftragung des Schmierfilms nur an den besonders dem Verschleiß
und der Geräuschbildung ausgesetzten Stellen mit denen der bisher bekannten Spurkranzschmiereinrichtungen,
und zwar regelmäßige einfache Kontrolle, Wartung und Nachfüllung während der routinemäßigen
Fahrzeugüberprüfung, zu verbinden. Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Schmierung von Spurkränzen von Schienenfahrzeugen und mittelbar der Schiene
insbesondere in Kurven und Weichen so vorzunehmen, daß mit Sicherheit die Spurkränze
im Augenblick ihres Anlaufend an die belastete Schienenflanke bereits mit frischem
Schmierstoff versorgt sind.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die am Fahrzeug
befindliche Spurkranzschmiereinrichtung durch an bestimmten Stellen des Schienensystems
fest angeordnete Signalgeber zur zeitlich begrenzten Schmierung aktiviert wird.
Die Spurkranzschmiereinrichtung zur Dtrchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäßegekennzeichnet
durch ein mit dem Steuergerät verbundenes auf einen am Schienensystem angeordneten
Signalgeber ansprechendes Schalt organ am Fahrzeug und durch den am Schienensystem
angeordneten Signalgeber zur Abgabe und/oder Vermittlung eines Auslöseimpulses.
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Dadurch, daß bei der Spurkranzschmiereinrichtung der Erfindung die
zur Anlage gehörenden aktiven Teile auf den Fahrzeugen mitgeführt werden, ist dew
Nachteil ortsfester Schienensohmiereinrichtungen beseitigt, welche einen großen
apparativen und wartungsmäßigen Aufwand benötigen. Dadurch, daß gemäß der Erfindung
die Signalgabe zur Auslösung der Schmierung von passiven Bauttlen
am
Gleissystem erfolgt, deren Anordnung so gewählt werden kann, daß mit Sicherheit
die Spurkränze im Augenblick ihres Anlaufen an die belastete Schienenflanke bereits
mit frischem Schmierstoff versorgt sind und bei längeren Bögen wiederholte Schmiervorgänge
ausgelöst werden, ist eine wesentliche Verschleißinderung und Verhinderung der als
unangenehm empfundenen Fahrgeräusche erzielt. Die am Gleisnetz montierten Teile
der Einrichtung bedürfen keiner Wartung.
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Zweckmäßigerweise sind am Schienensystem verteilt eine Vielzahl von
Signalgebern derart angeordnet, daß die Schmierung der linken und rechten Spurkränze
der Fahrzeuge getrennt voneinander durchführbar ist, wobei entsprechende Schaltorgane
links und rechts am Fahrzeug angeordnet sind, die getrennt voneinander mit dem Steuergerät
verbunden sind. Vorteilhafterweise sind das Schaltorgan am Fahrzeug und der Signalgeber
am Schienensystem nach Art einer Sender/Empfängereinheit ausgebildet, wobei die
Funktionen von Signalgeber und Schalt organ je nach Art der angewandten Sender/Empfängereinheit
vertauschbar sind.
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Das Schaltorgan kann aus zwei berührungslosen induktiven Näherungsfühlern
bestehen, die an definierter Stelle an der linken und rechten Fahrzeugunterseite
mit Abstand zueinander angebracht sind und einen Schwingkreis enthalten, der mit
bestimmter Eigenfrequenz schwingt, wobei der Signalgeber ein der Schiene benachbart
im Wirkbereich eines Näherungsfühlers angeordneter metallischer Gegenstand ist.
Tritt der metallische Gegenstand in den Wirkbereich eines der Näherungsfühler, so
werden die Schwingungen des Schwingkreises bis zum Aussetzen gedämpft und hierdurch
ein Ausgangssignal des Näherungsfühlers erzeugt.
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Durch die Verbindung mit dem Steuergerät findet aufgrund dieses Ausgangssignals
ein zeitlich begrenzter Schmiervorgang an dem dem Näherungsfühler zugeordneten Spurkranz
des Fahrzeugs statt.
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Zur Vermeidung gegenseitiger Beeinflussung können Näherungsfühler
mit unterschiedlicher Frequenz eingesetzt sein.
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Es ist zweckmäßig, den metallischen Gegenstand als Bandstahllasche
auszubilden, welche an den als Auslösepunkten gewählten Stellen des Schienennetzes
so montiert ist, daß sie bei Überfahren durch ein Fahrzeug im Wirkungsbereich eines
oder beider Näherungsfühler liegt. Die Anordnung des metallischen Gegenstands bzw.
der Bandstahllasche erfolgt vorteilhafterweise in dem Raum zwischen den beiden Schienen.
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Das Schalt organ kann auch aus zwei berührungslosen Näherungsfühlern
mit Felddioden bestehen, die an difinierter Stelle an der linken und rechten Fahrzeugunterseite
angebracht sind, wobei der Signalgeber ein der Schiene benachbart angeordneter Magnet,
insbesondere Permanentmagnet definierter Stärke und Richtung ist. Bei Eintritt in
das Magnetfeld werden die Felddioden leitend und lösen hierdurch das gewünschte
Ausgangssignal aus.
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Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist
das Schaltorgan ein am Fahrzeug angeordneter Sender für Ultraschallschwingungen
mit gerichteter Abstrahlung und ist der Signalgeber ein der Schiene benachbart angeordneter
Reflektnr für Ultraschallschwingungen, wobei am Fahrzeug mindestens ein Ultraschallempfänger
angeordnet ist, der das Ausgangssignal für das Steuergerät abgibt. Vorteilhafterweise
sind die am Fahrzeug angeordneten Ultraschallsender und -empfänger als Einheit ausgebildet.
Es können aber auch in Fahrtrichtung Je ein Empfänger links und rechts am Fahrzeug
mit Richtwirkung für Ultraschallschwingungen angeordnet sein.
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Der Reflektor ist vorteilhafterweise ein Doppelreflektor zur zweimaligen
UmSenkung der vom Sender kommenden Ultraschallschwingungen um 900. Diese Anordnung
ist insbesondere vorteilhaft bei mittig angeordnetem Ultraschallsender und seitlich
am Fahrzeug angeordneten Ultraschall-Empfängern.
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Weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen
einer erfindungßgemäßen Spurkranz-Schmiereinrichtung schematiscargestellt sind.
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In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Spurkranz-Schmiereinrichtung an
einem Schienenfahrzeug mit zwei 2-achsigen Drehgestellen, Fig. 2 schematisch die
Zuordnung der Schaft organe gemäß Fig. 1 der Zeichnung zu einem am Schienensystem
angeordneten Signalgeber 9 Fig.) eine andere Ausführungsform von Schaltorgan und
Signalgeber in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung und Fig. 4 eine weitere
Ausführungsform von Schaltorgan und Signalgeber in gleicher Darstellungsweise, Fig.
5 eine kombinierte Ausführung von zwei Systemen an einem Gleisbogenpaar schematisch.
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Das in Fig. 1 schematisch in Umrißlinien dargestellte Schienenfahrzeug
mit zwei 2-achigen Drehgestellen ist mit einer Spurkranz-Schmiereinrichtung ausgestattet,
die einen Behälter 1 aufweist, der mit Fließfett zum Teil gefüllt ist, welches unter
einem Luftdruck von 7 bis 10 atü, nämlich dem Betriebsdruck des Schienenfahrzeugs,
steht. Der Luftdruck wird von einer Luftdruckwçl le über einen Luftanschluß 17 erhalten
und über eine Leitung dem Fettbehälter 1 zugeführt, wie durch eine strichpunktierte
Linie in der Zeichnung angedeutet ist. Mit dem Fettbehälter 1 sind über verschiedene
T-StUcke Schmierstoffleitungen 19, 20, 21,22 (gestrichelte Linie) verbunden. Die
Schmierstoffleitungen 19, 20, 21, 22 führen zu Je einer Düse 5, 6, 7, 8, die an
den in Fahrtrichtung Jeweils vorderen Rädern der Drehgestelle des Schienenfahrzeugs
angeordnet sind. In den Düsen 5, 6, 7, 8 steht das Fließfett aus dem Fettbhälter
1 unter ständigem Druck an.
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Die Abschmierung erfolgt durch Druckbeaufschlagung der Düsen 5, 6,
7, 8 über separate Druckluftleitungen 23, 24, 25, 26, die über einen Druckregler
2 mit dem Luftanschluß 17 in Verbindung stehen und von der nicht dargestellten Druckluft4Welle
gesp eist
werden. Die Druckluftleitungen 25, 24, 25, 26, die in
den Düsen 5, 6, 7, 8 münden, sind in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt.
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In Jeder Druckluftleitung 1), 2G, 21, 22 ist ein Magnetventil va,
), 4a, 4 angeordnet, das elektrisch über ein Steuergerät 13 jeweils betätigbar ist,
Die elektrischen Verbindungsleizungen sind als Punkt/Langstrich/Punkt-Linien in
der Zeichnung sone;satisch dargestellt.
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Das Steuergerät 18 wird automatisch mit dem Fahrstrom des Schienenfahrzeugs
ein- und ausgeschaltet. Es ist im Ftthrerstand des Schienenfahrzeugs mit einem Schaltschrank
installiert und für eine Betriebstemperatur von -700C bis + 1000C stabilisiert.
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Di Impulse zur Betätigung des Steuergeräts 18 und damit der Magnetventile
3a, ), 4a, 4 werden durch das Zusammenwirken von am Schienenfahrzeug angeordneten
Schaltorganen und an vorbestimmten Stellen am Gleissystem angeordneten Signalgebern
im Betrieb des Schienenfahrzeugs beim Überfahren der Signalgeber erhalten. Hierzu
ist im vorderen und hinteren Kopfteil des Schienenfahrzeugs zu Jeder Düse 5, 6,
7, 8 ein berUhrungsloser induktiver Näherungsfühler 9, 10, 11, 12 angeordnet, welche
Je einen Schwingkreis enthalten, der bei Abwesenheit von im Gleissystem angeordneten
metallischen Signalgebern ungedampft mit einer bestimmten Eigenfrequenz schwingt.
Tritt ein solcher Signalgeber in den Wirkungsbereich eines der Näherungsfühler i,
10, 11, 12, so werden die Schwingungen bis zum Aussetzen gedämpft und hierdurch
ein Austangssignal zeugt. Insbesondere in Gleisbögen, Weichen, Kreuzungen wird derart
ein elektrisches Signal erzeugt und an das elektronische Steuergerät 18 gegeben,
welches durch öffnung des zugehörigen Mag8etventils für die Druckbeaufschlagung
der entsprechenden Düse und damit für eine Abschmierung sorgt.
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Gemäß Fig. 2 der Zeichnung sind schematisch die gemäß Pfeilrichtung
in Fig. 1 der Zeichnung in Fahrtrichtung am vorderen
Ende des Schienenfahrzeugs
angeordneten Näherungsfühler 9 und 11 an der Unterseite des Schienenfahrzeugs zwischen
den Schienen 13 und 14 mit Abstand zueinander angeordnet. Es wird gerade vom Schienenfahrzeug
in Fig. 2 ein Signalgeber 15 über fahren, welcher innenseitig benachbart der Schiene
15 am Untergrund 16 befestigt ist und im wesentlichen mit dem Näherungsfühler 9
in Flucht liegt. Der Wirkungsbereich des induktiven NEherungsfUhlers 9 erfaßt auf
Jeden Fall bei dem gegebenen Abstand A minus B den Signalkeber 15, so daß eine Beeinflussung
des Schwingkreises in der oben beschriebenen Weise erzielbar ist. Der Signalgeber
15 besteht aus einer Bandstahllasche mit beidseitigen Befestigungsschenkeln und
einem erhöhten Mittelbereich, wie in Fig. 2a der Zeichnung verdeutlicht ist. Der
Abstand A kann beispielsweise 90 mm und der Abstand B 50 mm betragen.
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Bei dem Schienenfahrzeug der Fig. 1 mit zweimal 2-achsigem Drehgestell
kommt immer nur eine in Fahrtrichtung vorne gelegene Düse zum Sprühen, welche den
anlaufenden Spurkranz im Gleisbogen benetzt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist
dies die Düse 5 des rechten vorderen Rades1 das neben der rechten Schiene 15 in
Fahrtrichtung der Signalgeber 15 angeordnet ist.
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Bewegt sich andererseits beisspielsweise das in Fig. 1 der Zeichnung
dargestellte Schienenfahrzeug in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung in eine
schnell gefahrene Rechtskurve, ist es erforderlich, den Signalgeber 15 an der linken
Schiene 14 anzuordnen derart, daß über den Näherungsfühler 11 im Steuergerät 18,
das aufgrund seiner Fahrstromabhängigkeit nur den vorderen Kreis (Vorwärtsfahrt)
der Spurkranz-Schmiereinrichtung betätigt, das Magnetventil 4a angesteuert. Die
Luftzufuhr zu der Düse 7 ist damit freigegeben und es erfolgt eine Schmierung, Die
Schmierung der linken oder rechten Spurkränze erfolgt somit-getrennt voneinander
und kann sinngemäß so ausgelöst werden, daß der Auftrag des gewünschten Schmierfilms
bereits erfolgt ist, wenn der Spurkranz - z.B. im Kurveneingang - die Schiene berührt.
Bedarfsweise
kann das Steuergerät vorteilhafterweise für längere Eurvenfahrt so ausgeführt werden,
das bei einem Signal durch den ImpulsFeber eine Scnmierung ausgelöst und in definiertem
Zeitabstand so oft wiederholt wird, bis durch ein weiteres Signal der Wiederholvorgang
ausgeschaltet wird. Das Ausschaltsignal kann einrichtungsmäßi' derart sein, daß
es in Gegenrichtung zugleich das Einschaltsignal ist (verol. Fig. 5).
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Gemäß3 der in Fig. 3 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der
Erfindung können anstelle der induktiven Näherungsfühler 9, 10, 11, 12 am Schienenfahrzeug
Feldplatten-Näherungsfühler 27, 28 mit Felddioden verwendet werden, die bei Eintritt
in ein Magnetfeld definierter Stärke und Richtung gleitend werden und hierdurch
ein Ausgangssignal auslösen, welches an das Steuergerät 18 weitergegeben wird. In
der gezeichneten Ausführungsform wird ein Permanentmagnet 50 definierter Stärke
verwendet, der den Signalgeber darstellt und neben einer Sch-iene 31 am Untergrund
16 befestigt ist, die wie die Schuhe 52 eine Rillenschiene darstellt.
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hiermit soll angedeutet werden, daß jegliches Schienensystem für die
Spurkranzschmiereinrichtung geeignet ist. Die Rille ist in der Zeichnung mit der
Bezugsziffer 29 gekennzeichnet.
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Bei dem in Fig. 4 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
ist schematisch verdeutlicht, daß mittig am Schienenfahrzeug ein Sender 55 für Ultraschallschwingungen
mit gerichteter Abstrahlung befestigt ist. Links und rechts am Fahrzeug in Fahrtrichtung
sind zwK Empfänger D4, 55 mit Richtwirkung für Ultraschallschwingungen angeordnet,
die in der Lage sind, das Ultraschallsignal des Senders )3 aufzunehmen und als Steuersignal
an das Steuergerät 18 weiterzuleiten. Zu diesem Zweck ist am Untergrund 16 des Gleissystems
mit den Schienen 36 und 57 ein Doppelreflektor )8 als Signalgeber befestigt, der
die vom Sender des darüberfahrenden Fahrzeugs ausgestrahlten Ultraschallschwingungen
zweimal um 900 umlenkt und derart einem der Empfänger des gleichen FahrzeugNzuleitet.
Es wird dann die Schmieranlage betätigt. Die Ultraschallschwingungen sind in Fig.
4 der Zeichnung gestrichelt angedeutet.