WO1999024304A1 - Schienenfahrzeugsystem - Google Patents

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WO1999024304A1
WO1999024304A1 PCT/EP1998/006886 EP9806886W WO9924304A1 WO 1999024304 A1 WO1999024304 A1 WO 1999024304A1 EP 9806886 W EP9806886 W EP 9806886W WO 9924304 A1 WO9924304 A1 WO 9924304A1
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train
load
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Michael Baier
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Daimlerchrysler Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • B61D3/12—Articulated vehicles comprising running gear interconnected by loads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/12—Types of bogies specially modified for carrying adjacent vehicle bodies of articulated trains
    • B61F3/125—Types of bogies specially modified for carrying adjacent vehicle bodies of articulated trains with more than one axle or wheel set

Definitions

  • S.cn relates to a snow vehicle system which has functional units for forming a train:
  • the sub-functions of tra-speed generation are the functions "drive” and. Braking 'The acceleration forces of the function -Drive' are only CDer the wheel / Snie ⁇ e contact of the LOK ⁇ oertrage ⁇ for braking, the brake with its Waggo ⁇ -Rad / Sc ⁇ ie ⁇ e contacts are applied.
  • the loca ⁇ t ⁇ eb can also be used with electrically applied braking are, whereby the energy obtained is fed back into the network or is via a braking resistor.
  • a (reverse) gain of electrical energy can also be achieved with diesel or diesel-electric units.
  • the train brake operates pneumatically / mechanically and does not allow energy to be fed back. It is exposed to heavy wear and causes high bed costs.
  • ICE3 In the area of passenger transportation, the first tendencies in the direction of a different functional distribution can be seen.
  • ICE3 for example, "rotary parts" are used for the first time, but they are not consistently distributed over the entire train.
  • the ICE3 has axially unrelated axes and thus requires a strongly pronounced axis Locomotive / train braking system.
  • the invention is based on the object of specifying a rail vehicle system which enables a universal train structure which can be changed as required and which can be changed during the operating time and which allows improvements in terms of energy consumption and operating costs to be expected,
  • the Scr.iene ⁇ fa ⁇ rzeu ⁇ system shows as m ⁇ dularly together functional units, connecting rotation, and functional functions, control units and trans-portals based thereon.
  • the modular system thus proposed has a number of advantages.
  • the functional units can be combined as required into a train, with all wheel sets being electrically driven or braked.
  • the motorization of the linkage bogies can be implemented in a load-dependent manner in series for different outputs. There are three different combinations of power.
  • Transport units of different types can be arranged on the connecting bogies. Transport units for people and for goods are combined in one train.
  • the transport units for goods can differ in a southern way according to container transport, bulk transport and other transport.
  • Control units can be arranged at the beginning of the train and / or trains, whereby the control units can be independent of the type of train and the drive power.
  • the connecting bogies are designed in such a way that the connection of two connecting bogie halves can be carried out mechanically, magnetically / electromagnetically or also without contact and controlled by a tether.
  • Coupling or uncoupling further units, such as supply units, control units and / or transport units, on the corresponding connecting bogie halves is advantageously also possible while driving.
  • Fig. 1 shows a modular train 1, with ⁇ em on VerDindu ⁇ gs- drengestelle ⁇ 2 Versorgu ⁇ gsei ⁇ eite ⁇ 3 control units ⁇ and transport units 5 are placed.
  • the connecting bogies 2 each have at least two connections, each with an electronic braking brake on them, so that they are divisible, so that they are a coupling function, and the connecting links 2 are provided with different connections and braking services VerDi ⁇ dungsdrrensteee m ⁇ giicn, oei where only one of the Acnse ⁇ is applied or braked.
  • the supply units 3 contain the necessary elements, such as StromaD- ⁇ e ⁇ er S, transformers and converters for current flows from a catenary and for energy return into the catenary or for converting fossil energy into electrical energy made available.
  • universally usable control units ⁇ can be designed to be load- or power-dependent.
  • Transport units 5 are designed differently depending on the transport of people or goods and also on the type of goods to be transported. There are several supply sides 3 on the train to adapt to the respective service and to make the train divisible.
  • a train formed in this way generally contains only electrically energized and georemstered axes, as a result of which increased energy recovery is allowed. The overall energy balance of a rail system is significantly improved. Pneumatic or mechanical brakes are additionally required, but their use is considerably reduced.
  • a Ge ⁇ ngerdime ⁇ sio ⁇ ieru ⁇ g and Wear Redukti ⁇ n can be clicked The Ant ⁇ eosleistu ⁇ g can sic ⁇ well adapt to the actual temporarily temporarily needs
  • 2 decentralized controllers are integrated in the individual connection bogies.
  • a Steuerei ⁇ eit 4 oefi ⁇ det SiCN a central Fa ⁇ rzeug horrungs- recn ⁇ er
  • the current load of the individual Ac ⁇ sen de r Veroi ⁇ dungs ⁇ rehgestelle 2 is detected by Lastse ⁇ sore ⁇ and notified to the e ⁇ tsorec ⁇ e ⁇ den remote controller.
  • Each of the remote controller is thus able, individually in communication with the central Fanrzeug Kunststoffu ⁇ gsrech ⁇ er via a bus system each axis, depending on the current and Belastu ⁇ gsfall train ⁇ state to regulate as required, so as to drive or aDzubremse ⁇ .
  • This also enables an interconnected train system in which all units, such as supply units 3, control units 4 and transport units 5, arrive Drive t ⁇ eos regulated one behind the other without direct need of a mechanical or electromagnetic clutch.

Landscapes

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  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
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  • Handcart (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeugsystem, das zur Bildung eines Zuges in modularer Bauweise Verbindungsdrehgestelle (2), darauf aufsetzbare Versorgungseinheiten (3), Steuereinheiten (4) und Transporteinheiten (5) aufweist. Die Verbindungsdrehgestelle (2) enthalten wenigstens zwei Achsen, von denen mindestens eine mit einer elektrischen Antriebs/Bremseinheit ausgestattet ist und die im Sinne einer Kupplung teilbar ausgeführt sind. Die Versorgungseinheiten (3) enthalten notwendige Einrichtungen, wie Stromabnehmer, Transformator und Stromrichter zur Stromentnahme aus einer Fahrleitung und Rücklieferung in die Fahrleitung oder auch Wandler von Primärenergie in elektrische Energie. Die Steuereinheiten (4) sind last- und leistungsunabhängig ausführbar. Die Transporteinheiten (5) unterscheiden sich nach Personen- und Gütertransport bzw. der Art des zu transportierenden Gutes. Die Schnittstellen aller Einheiten (3, 4, 5) sind einheitlich und so gestaltet, daß ein einfaches und schnelles Austauschen von Einheiten (3, 4, 5) möglich ist. Die damit realisierte konsequente Aufteilung eines Zuges (1) in Funktionseinheiten ermöglicht eine verbesserte Anpassung der Antriebsleistung an die jeweilige Last, die Möglichkeiten zur Energiegewinnung und -verwertung sowie eine Verminderung des Verschleißes und der Betriebskosten/Wartungskosten.

Description

SchieneπfahrzeuGsvstem
Bescπre'DunG
Die ErfinGung bezieht s.cn auf ein Scnieπeπfahrzeugsystem, das Funktiαnseinneiteπ zur Bildung eines Zuges aufweis:
ύblicne Scnieneπfahrzeugkoπzeote ceruheπ auf einer Fuπktioπsaufteilung zwischen -Transoαrtgeschwtndigkeit erzeugen', realisiert durcn eine Lokomotive (Lok) und „Trarsocrtgut aufnehmen' realisiert durcn Waggens Basierend auf dieser starren F nktiαnsaufteiiuπg sind unterschiedliche Lok- ZugtyDeπ eπtstanσeπ
Unterfunktionen aer TraπsDortgeschwinαigkeitserzeuguπg sind die Funktionen .Antreiben' und . Bremsen' Die Beschleuniguπgskräfte der Funktion -Antreiben' werσeπ ausschließlich CDer den Rad/Scnieπe-Kontakt der LOK ύoertrageπ zum Bremsen wird zusätzltcn die Bremse mit ihren Waggoπ-Rad/Scπieπe-Koπtakten hinzugezogen Der Lokaπtπeb kann bei elektrisch angetπeoeneπ Einneiten im Brems- betπeb geπeratonscn genutzt werden, wobei die gewonnene Energie in das Netz zuruckgesceist oder über einen Bremswtαerstaπd vemicntet wird. Auch oei diesel- bzw dieselelektrisch aπgetπeoeπen Einheiten ist prinzipiell eine (Rύck)gewιnnuπg von elektπscner Energie realisierbar Die ZugDremse aroeitet dagegen pneumatisch/mechanisch und ermöglicht keine Energierύckspeisuπg. Sie ist starkem Verschleiß ausgesetzt und verursacht hohe BetπeDskosten. Im Persoπenbefσrderungsbereicn sind erste Tendenzen in Ricntuπg einer anderen Fuπktioπsaufteiiuπg erkenπσar Im ICE3 werden beisoielsweise erstmals „Aπtπebs- drehgesteile" zum Einsatz kommen, die jedoch nicht konsequent über den gesamten Zug verteilt sind. Beim ICE3 gibt es nichtangetπebene Achsen und damit Bedarf an einem stark ausgeprägten pneumatiscnen Lok-/ZugDremssystem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfanrzeugsystem anzugeben, das einen universellen, bedarfsaoπäπgigeπ und wäπreπd der Betπebszeit veräπαer- baren Zugaufbau ermöglicht und dabei Verbesserungen bezüglich des Energiebedarfs und der Betriebskosten erwarten läßt,
Diese AufgaDe wird durcn ein Schieπenfahrzeugsystem mit mcdularen Funktionseinheiten gemäß dem AπsDruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Das Scr.ieneπfaπrzeuςsystem weist als mαdular zusammense zoare Funktionseinheiten Verbiπdungsdreπgestelie und darauf aufsetzoare Fuπktionseiπneiten, Steuereinheiten und TransDortemneiteπ auf Die Verbinαungsαrengestelle übernenmeπ πeoen der Tragefunktioπ von Steuer-, Versσrgungs- oαer Transporteinheiten sowohl die Antriebs- und Bremsfuπktioπ als aucn eine KucDlungsfuπktion wahr. Das damit vorgeschlagene Zuςbaukastensystem weist eine Reihe von Vorteilen auf. Die Funktionseinheiten sind beliebig zu einem Zug zusammenstellbar, wobei alle Radsätze elektrisch angetrieben bzw. gebremst sind. Die Motorisierung der Verbiπcuπgsαreh- gestelle kann lastaohäπgig in Baureihen für unterschiedliche Leistungen realisiert werden. Es sind Verbiπdungsdreπgestelie unterschiedlicher Leistung kombinieroar. Auf den Verbindungsdrehgestelleπ sind Transporteinheiten unterschieαlicner Art anordeπbar. Transporteinheiten für Personen und für Güter sind in einem Zug kombinieroar. Die Transporteinheiten für Güter können sich in üDlicher Weise unterscheiden nach Coπtaiπertraπsport, Schüttgut-Transport und anderem Transpor. Steuereinheiten sind am Zuganfang und/oder Zugeπde aπordeπbar, wobei die Steuereinheiten unabhängig von der Zugart und der Aπtriebsleistung sein können. in Ausgestaltung der Erfindung sind die Verbiπαungsdrehgestelle so ausgeführt, daß die Verbindung zweier Veroindungsdrehgestellhälfteπ mechanisch, magnetisch/elektromagnetisch oder auch berünruπgsfrei und aπtπeσsgesteuert erfolgen kann. Ein
An- oder AbkoDpeln weiterer Einheiten, wie Versorgungseinheiten, Steuereiπneiteπ und/oder Transporteinheiten auf den entsprechenden Verbiπduπgsdrehgestellhälften ist vorteilhaft auch während der Fahrt möglich.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nacnsteheπden Erläuterung eines in der Zeichnung beispielhaft dargestellten Zuges
Fig. 1 zeigt einen moαular zusammengesetzten Zug 1 , bei αem auf VerDinduπgs- drengestelleπ 2 Versorguπgseiππeiteπ 3 Steuereiπneiten ^ und Transporteinheiten 5 aufgesetzt sind.
Die Verbiπdungsdrehgestelle 2 weisen jeweils wenigstens zwei Acnseπ mit jeweils einer elektπscneπ Antπeos Bremseiπneit auf Sie s.nα teilbar ausgefünr, so daß sie eine Kuppiungsfuπkticn ύcernenmeπ Solcne Verbinαuπgsdreπgestelle 2 werden mit unterschiedlicneπ Antπeos/Bremsleistungen zur Vertagung gestellt Als Sαπdermo- cul im Sinne eines Zugbaukastens sind aucn VerDiπdungsdrengesteüe mόgiicn, oei denen nur eirre der Acnseπ angetπeoeπ bzw. gebremst ist.
Die Versorgungseiπheiten 3 enthalten die notwendigen Eiππcntuπgeπ, wie StromaD- πeπ er S, Transformator und Stromrichter zur Stromeπtπaπme aus einer Fahrleitung und zur Energierücklieferuπg in die Fahrleitung oder zur Wandlung von fossiler Energie in elektrische Energie Auen die Versorgungseiπheiten 3 werden im Schie- πeπfahrzsugsystem für uπterschiedlicne Leistungen zur Verfügung gestellt. Universell einsetzbare Steuereinheiten ^ können dagegen last- oder leistungsuπabhäπgig ausgeführt sein.
Transporteinheiten 5 sind unterschiedlich ausgeführt je nach Personen- oder Gütertransport und auch nach der Art des zu transportierenden Gutes. Es sind mehrere Versorguπgseiπneiteπ 3 im Zug ancrdenDar zur Anpassung an die jeweilige Antπebsleistung und um den Zug teilbar auszufuhren. Ein so gebildeter Zug enthält in der Regel ausscπließlich elektrisch aπgetπeoeπe und georemste Achsen, wodurch eine gesteigerte Eπergieruckspeisuπg ermoglicnt ist. Die Gesamtenergiebiianz eines Bahπsystems wird erheblich verbessert. Pneu- matiscn bzw mechaπiscπ wirkende Bremsen sinα zwar zusätzhcn erforderlicn, ihr Einsatz ist jedoch wesentlicn verringert. Eine Geπngerdimeπsioπieruπg und Ver- schleißreduktiαn können veπ irklicnt werden Die Antπeosleistuπg läßt sicπ gut an den tatsächlicπeπ temporär beσiπgten Bedarf anpassen
Eine Leistuπgsstufuπg der Verbiπduπgsαrehgestelle und Versorguπgseiππeiteπ im Sinne einer Baureiheπgestaltuπg erlaubt es, in oersαneπtraπspcrtschwacneπ Be- tπeoszeiteπ Gütertraπsoortelemente im Persαπeπzugveroaπd mitzuführeπ Es ist αenkbar, daß Steuereinneite.π πacπ einer an einer Delieoigen Stelle des Zugveroan- des durcngeführteπ Zugtreππuπg - eventuell sogar wäπreπd der Fahrt - mit den so entstandenen Teilzügeπ seoarat zu uπterscniedlicneπ Zlelbaππhöfeπ weiteπaπreπ DΣW mit anderen, in gleicner Weise koπziDier.en Teuzugeπ zu neuen Miscπverbäπ- den gekoooelt werden könnten. Dadurcn kann die Traπsoortkapazität e-πzelπer Tra- ssen optimier und eine verbessere Zuglaufplanung ermoglicnt werden.
In weiterer Ausgestaltung des erinduπgsgemäßeπ Scπieπenfahrzeugsystemes sind in die einzelnen Verbinduπgsdrehgestelle 2 dezentrale Controller (Steueremπeiteπ) integrier. In einer Steuereiππeit 4 oefiπdet sicn ein zentraler Faπrzeugsteuerungs- recnπer Die aktuelle Belastung der einzelnen Acπsen der Veroiπdungsαrehgestelle 2 wird über Lastseπsoreπ erfaßt und dem eπtsorecπeπden dezentralen Controller mitgeteilt. Jeder der dezentralen Controller ist damit in die Lage versetzt, in Kommunikation mit dem zentraler Fanrzeugsteueruπgsrechπer über ein Bussystem die einzelnen Achsen individuell, in Abhängigkeit vom aktuellen Belastuπgsfall und Zug¬ zustand bedarfsgerecht zu regeln, also anzutreiben oder aDzubremseπ. Weiterhin wird dadurch ein aπtπebsgekoppeiter Zugverbund ermöglicht, bei dem alle Einheiten, wie Versorguπgseinheiteπ 3, Steuereinheiten 4 und Transporteinheiten 5 an- tπeosgeregelt ohne direkten Bedarf einer mechaniscnen oder elektromagπetiscneπ Kupplung hintereinander fahren.

Claims

Patentansprüche
1. Schienenfanrzeugsystem, das zur Bildung eines Zuges (1 ) als mcαular zusammensetzbare Funktionseinheiten Verbindungsdrehgestelle (2) und darauf aufsetzbare Versorgungseinheiteπ (3), Steuereinheiten (4), und Traπsporteiππeiteπ (5) enthält, wobei
- die Verbindungsdrehgestelle (2) teilbar ausgeführt sind und jeweils wenigstens zwei Achsen aufweisen, von denen wenigstens eine mit einer elektrischen Antπebs/Bremseiπheit versehen ist und wobei Verbmcuπgs- drehgestelle (2) mit unterschiedlichen Aπtπebs/Brems-Leistuπgeπ zur Verfügung 'stehen,
- die Verscrgungseiπheiten (3) die notwendigen Einrichtungen, wie Stromabnehmer (5), Transformator unα Stromrichter zur Stromentnahme aus einer und Rücklieferung in eine Fahrleitung enthalten, und wobei die Ver- sorgungseiπheiten (3) für unterschiedliche elektrische Leistungen zur Verfügung stehen, oder auch zu diesel-/dieseie!ektriscπ betriebenen Einheiten kompatibel ausgeführt sind,
- die Steuereinheiten (4) last- oder leistuπgs-uπabhäπgig, universell ersetzbar ausgeführ sind,
- die Transporteinheiten (5) unterschiedlich ausgeführt sind für Persoπeπ- αder Gütertransport und auch nach der Art des zu traπspoπereπceπ Gutes, und
- Steuereinheiten (4), Versorguπgseinheiteπ (3) und Traπsporteiπneiteπ (5) im Zug (1 ) jeweils durch Verbindungsdrehgestelle (2) miteinander verbunden sind, und wobei
- die Schnittstellen der Versorgung-, Steuer- und Transporteinheiten einheitlich und so gestaltet sind, daß ein einfaches und schnelles Austauschen ermöglicht ist.
2. Schienenfanrzeugsystem nach Anspruch 1 dadurch geκeππzeιchπet, daß die Verbindungsdrehgestelle (2) so ausgeführt sind, daß die Verbindung zweier Verbiπdungsdrehgestellhälfteπ mechanisch, magnetisch/elektromagnetisch oder auch berührungsfrei und aπtπeosgesteuert erfolgen kann.
3 Schieπeπfahrzeugsystem nach Aπsoruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit zur Umwandlung von Prim renergie in elektrische Energie, wie z. B ein von einem Dieselmotor angetriebener Generator, vorhanden ist, die elektrische Aπtπebseπergie für die Verbiπduπgsdreπgestellaπtπebe erzeugt, woσei beim Bremsen rύckgewoππene Energie in einer mit Energiesoeichem versenenen Versor- gungseiπneit (3) zwiscneπgespeicnert oder einem Netz zugeführt wird.
4 Schieπeπfahrzeugsystem πacn einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbiπduπgsdrengestelle (2) dezentrale Controller integriert sind, denen die aktuelle, durcπ Lastsensoren erfaßte Belastung der einzelnen Achsen mitteilbar ist und welcπe die einzelnen Acnseπ in Abhängigkeit vom aktuellen Belastuπgsfall individuell und bedarfsgerecht antreiben oαer acoremseπ.
5 Scπieπeπfanrzeugsystem nach Ansoruch 4 dadurcn gekennzeichnet, daß ein zentraler Fahrzeugsteueruπgsrechπer in einer Steuereiπneit (4) vorgesehen ist, welcher über ein Bussystem in Kommunikation mit den αezeπtraieπ Controllern steht.
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