DE19848992A1 - Bremssystem für ein Schienenfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt erstmals ein Bremssystem (100) für ein Schienenfahrzeug (1) zur Verfügung mit einer Hauptluftbehälterleitung, die von einer Drucklufterzeugungseinrichtung (22) gespeist wird. Jedem Drehgestell (3) ist wenigstens eine Druckluftleitung zugeführt, welche über beispielsweise ein Absperrventil, ein Rückschlagventil und einen Druckluftbehälter mit der Hauptluftbehälterleitung oder direkt mit dieser verbunden ist und welche beispielsweise die Betriebsbremsventile zur Beaufschlagung von Bremsen des Drehgestells (3) oder eine Steuereinheit für die Federspeicherbremse und/oder weitere Steuereinheiten für weitere Hilfsaggregate speist. Die Ansteuerung der Betriebsbremsventile und/oder die Ansteuerung der Federspeicherbremse und/oder die Ansteuerung weiterer Hilfsaggregate erfolgt über wenigstens eine lokale, elektronische Bremssteuereinheit (31).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Brems­ steuereinheit für ein Bremssystem eines Schienenfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Derartige Bremssysteme sind in der Regel mit zentralen Bremssteuereinrichtun­ gen im Bereich der Führerstände des Antriebsfahrzeuges ausgebildet. Durch diese wer­ den hydraulische oder pneumatische Steuereinheiten betätigt, welche mit den Bremsein­ richtungen in den Drehgestellen zusammenwirken und dort ggf. eine Bremsung veran­ lassen. Ein Beispiel für eine pneumatische Steuerungseinheit ist aus der EP 0 855 319 A2 bekannt.

In den Dokumenten US 5,503,469 und US 5538,331 sind ferner elektropneuma­ tische Bremssysteme beschrieben, bei denen Zentralrechner als Steuereinheit zum Ein­ satz kommen, um das System zu vereinfachen und Komponenten wie z.B. Mikroschal­ ter einzusparen. Ferner erlaubt der Zentralrechner eine Verknüpfung unterschiedlicher elektro-pneumatischer Fahrzeugsysteme mittels einer entsprechenden Programmierung. Aus der DE 28 40 262 C2 ist es schließlich bekannt, aktuelle Betriebsdaten in einem Zentralrechner zu verarbeiten und bei der Ansteuerung der Bremseinrichtungen zu berücksichtigen.

Die zentralen Bremssteuereinheiten sind häufig in Schalttafeln angeordnet, wobei elektronische und pneumatische Steuereinheiten in manchen Ausführungen zu­ sammengefaßt sind. Eine derartige Steuer- und Überwachungseinrichtung für Bremssy­ steme ist z. B. aus der DE 195 13 004 A1 bekannt.

Allerdings ist bei diesen Bauformen von Nachteil, daß insbesondere die pneumati­ schen Steuerleitungen zu den jeweiligen Bremsvorrichtungen einen erheblichen bauli­ chen Aufwand darstellen. Neben den hohen Material- und Montagekosten ergibt sich ein nicht unwesentliches Gewicht für die Gesamtanordnung. Hierbei spielt insbesondere die aufwendige Verrohrung für das Druckluftsystem eine Rolle.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bremssystem für ein Schie­ nenfahrzeug bereitzustellen, bei dem das Steuerungssystem vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird durch die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Brems­ systems für ein Schienenfahrzeug mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

In besonders vorteilhafter Weise erlaubt die Dezentralisierung der elektronischen Bremssteuereinheit auch eine Verlagerung der notwendigen pneumatischen Einrichtun­ gen in die Drehgestelle, wodurch sich der Aufwand für die Verrohrung wesentlich ver­ ringert. Die Aufgabe des pneumatischen Systems beschränkt sich somit erfindungsge­ mäß auf die Einleitung der gewünschten Funktionen vor Ort, daß heißt im Drehgestell, während die Ansteuerung dieser Funktionen über das elektronische System erfolgen kann. Für die hierfür nötige elektrische Verdrahtung ist ein wesentlich geringerer Auf­ wand erforderlich, als für die pneumatische Ansteuerung im Stand der Technik. Insbe­ sondere kann so der Raumbedarf für die Steuereinrichtungen und auch das Gewicht we­ sentlich reduziert werden. Ferner verringert sich auch der Montageaufwand erheblich.

Von weiterem Vorteil ist, daß sich damit auch die Zuverlässigkeit des Systems er­ höht. Fällt beim erfindungsgemäßen Bremssystem eine einzelne lokale Bremssteuer­ einheit von mehreren aus, so beeinträchtigt dies die Funktionsfähigkeit des Gesamt­ bremssystems eines Zugverbandes noch nicht entscheidend.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Dadurch, daß der lokalen Bremssteuereinheit Signale der vom Lokführer bedien­ baren Vorgabeeinrichtung und Signale von lokalen Einrichtungen zur Erfassung von aktuellen Betriebsgrößen - wie Schlupf, Achslast, Raddrehzahl, Ist-Verzögerung und Drehgestellast - und/oder Signale von Einrichtungen zur Überwachung und automatischen Betriebsführung (ATO, ATC, ATP) eingangsseitig vorliegen, können diese bei dem jeweiligen Bremsvorgang in vorteilhafter Weise berücksichtigt werden. Das Bremsverhalten des Schienenfahrzeuges läßt sich so optimieren.

Wenn die Bremssignale über einen zentralen Schienenfahrzeug-Datenbus zu wenigstens einem als geeignete Schnittstelle ausgebildeten Gateway geleitet werden, von wo aus diese bzw. korrespondierende Bremssignale über einen zentralen Brems­ datenbus an die lokalen Bremssteuereinheiten weitergeleitet werden, können auch Schienenfahrzeuge unterschiedlicher Bauart mit unterschiedlicher Fahrzeug-Leittechnik miteinander kombiniert werden und gemeinsam das erfindungsgemäße Bremssystem nutzen. Der als Schnittstelle ausgebildete Gateway erlaubt dabei eine Anpassung des Datenformats an den jeweiligen Schienenfahrzeugtyp bzw. dessen Steuerlogik.

Wenn dagegen nur Schienenfahrzeuge mit einer Leittechnik gleicher Bauweise miteinander verbunden werden, können die Bremssignale vorteilhafterweise alternativ direkt vom zentralen Schienenfahrzeug-Datenbus zu den lokalen Bremssteuereinheiten weitergeleitet werden. Dadurch verringert sich der bauliche Aufwand für das Brems­ system weiter.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die lokale Bremssteuereinheit achsweise und/oder drehgestellweise im Drehgestell oder am Wagenkasten im Bereich des Drehgestells plaziert ist. Dann läßt sich dieses Modul vorab montieren, wodurch sich die Montage des Gesamtsystem vereinfacht. Weiter wird damit erreicht, daß die lokale Bremssteuereinheit in der Nähe des Bereiches angeordnet ist, wo sie ihre Wirkung entfalteten soll. Dadurch verringert sich der Aufwand für die Steuerungslogistik und insbesondere sind nur kurze Leitungswege erforderlich.

Wenn die lokale Einrichtung zur Erfassung von aktuellen Betriebsgrößen radweise und/oder achsweise und/oder im Drehgestell angeordnet ist, können auch hier diese Daten vor Ort erfaßt und auf kurzem Wege in die lokale Bremssteuereinheit geleitet werden. Lange Verbindungsleitungen mit der damit verbundenen Gefahr von Beschädi­ gungen derselben können so vermieden werden und die Signale lassen sich direkt nutzen.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die jeweilige lokale Bremssteuereinheit über Daten verfügt, mittels der eine Verknüpfung von Signalen der Vorgabeeinrichtungen mit Signalen der Betriebsgrößen-Erfassungseinrichtung erfolgen kann. Dann können diese Informationen wirksam zum Optimieren des Bremsvorgangs genutzt werden.

Wenn mittels den der lokalen Bremssteuereinheit vorliegenden Daten eine Umset­ zung der Bremssignale derart erfolgt, daß ein möglichst gleichmäßiger Verschleiß der Bremsen erzielbar ist, können die Wartungsintervalle für das Schienenfahrzeug vergrö­ ßert werden. Durch den gleichmäßigen Verschleiß der Bremsen werden diese zudem optimaler ausgenutzt, da die Bremsen an einem einzelnen Schienenfahrzeug immer ins­ gesamt ausgewechselt werden, auch wenn einige der Bremsbeläge noch nicht abgenutzt sind. Damit lassen sich vorteilhaft Einspareffekte bewirken.

Dadurch, daß die lokalen Bremssteuereinheiten, das Zugsteuergerät, die Vorgabe­ einrichtungen in den Führungsständen, die Drehgestelle und ggf. die lokalen Betriebs­ größen-Erfassungseinrichtungen über eine Sicherheitsschleife miteinander verknüpft sind, kann ein noch zuverlässigeres Notbremssystem bereitgestellt werden. Daraus erhöht sich die Sicherheit des Bremssystems weiter.

Wenn die lokale Bremssteuereinheit eine lokale Steuerelektronik, eine "Fail- Safe"-Einrichtung und eine Drucksteuerung aufweist, kann auch im Falle einer Not­ bremsung eine gesteuerte Bremsung durchgeführt werden, welche z. B. Fahrzeugkenn­ größen und aktuelle Betriebsgrößen wie auch eine Gleitschutzregelung berücksichtigt. Daher kann dieses System in zuverlässiger Weise z. B. eine Sicherheitsbremsung durch­ führen, bei der die Länge des Bremsweges häufig nicht von besonderer Bedeutung ist.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die Drucksteuerung vorzugsweise zwei in Reihe geschaltete, elektro-pneumatische Ventile zur Bremsdruckregulierung durch Be- bzw. Entlüften entsprechend des vorliegenden Bremssignal-Sollwertes und der vorliegenden Gleitschutz-Information aufweist. Durch die beiden in Reihe geschalteten Ventile lassen sich gewünschte Druckverhältnisse oder Reaktionszeiten noch besser einstellen. Hierdurch lassen sich ferner ohne weitere Ventilbaugruppen sowohl der Bremsdruck einstellen, als auch die Gleitschutzfunktion bewerkstelligen.

Wenn die beiden Ventile als Elektromagnetventil mit vorzugsweise kleiner Leistung ausgeführt sind, kann der Schaltverbrauch gering gehalten werden, wobei dennoch schnelle Reaktionszeiten erreichbar sind.

Dadurch, daß die Drucksteuerung einen zwischen den beiden Ventilen und der Bremse angeordneten Durchsatzverstärker aufweist, kann an den Bremszylindern ein ausreichender pneumatischer Druck bzw. ein ausreichender Fluiddurchsatz bereitgestellt werden. Damit kann der Bremssollwert besser eingestellt werden und die Gleitschutzfunktion läßt sich noch besser bewerkstelligen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bremssteu­ ereinheit für ein Bremssystem eines Schienenfahrzeugs bereitgestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bremssteuereinheit im Drehgestell angeordnet ist, wobei der Bremssteuereinheit Bremssignale über einen zentralen Bremsdatenbus zugeführt wer­ den, und wobei die Bremssteuereinheit zur Ansteuerung von Betriebsbremsventilen und/oder zur Ansteuerung der Federspeicherbremse und/oder zur Ansteuerung weiterer Hilfsaggregate vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Bremssteuereinheit kann so als ein an sich selbständiges Modul am Drehgestell vorgesehen werden und ermöglicht konstruktive Freiheit hin­ sichtlich des Fahrzeugaufbaus. Des weiteren lassen sich mit dieser Bremssteuereinheit die oben diskutierten zusätzlichen Vorteile erzielen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Bremssystems;

Fig. 2 eine schematische Übersicht über Detaileinrichtungen des erfindungsgemäßen Bremssystems an einem Drehgestell;

Fig. 3 die elektropneumatische Drucksteuereinrichtung des Bremssystems im Detail;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des pneumatischen Bremsmoduls.

Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 1 weist ein Schienenfahrzeug 1 im wesentlichen einen Fahrzeugaufbau 2 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Drehgestelle 3 auf. Das Schienenfahrzeug 1 ist hier als Zugfahrzeug dargestellt, wobei auch weitere angetriebene oder nicht angetriebene Fahrzeuge zur Ausbildung eines Zugverbandes angekoppelt sein können.

In Fig. 1 ist die elektronische Ansteuerung des Bremssystems des Schienenfahr­ zeugs 1 gezeigt. Eine zentrale Steuereinheit 21 und eine Drucklufterzeugungseinrich­ tung 22 sind im Fahrzeugaufbau 2 angeordnet. Die zentrale Steuereinheit 21 erhält durch einen Fahrzeugdatenbus 23 Betriebsdaten über das gesamte Schienenfahrzeug bzw. vom gesamten Zugverband. Die hieraus abgeleiteten Steuerungsdaten für das Bremssystem des Schienenfahrzeugs werden über einen Bremsdatenbus 24 an die Lufterzeugungseinrichtung und die lokalen Steuereinheiten 31 und optional weiter vorhandenen Funktionsmodulen in den Drehgestellen 3 weitergegeben. Über Anschlußeinheiten 25 können diese Daten auch an weitere Fahrzeuge eines Zugverbandes weiter geleitet werden. Die pneumatischen Einrichtungen sind aus Fig. 2 ersichtlich.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines Bremssystems 100 in näherem Detail dargestellt. Das Bremssystem 100 erstreckt sich hierbei insgesamt über drei Ebenen des Schienenfahrzeugs 1, welche in Fig. 2 auf der rechten Seite mit römischen Buchstaben I, II und III gekennzeichnet sind. In dem mit I eingegrenzten Bereich sind die im Fahr­ zeugaufbau angeordneten Einrichtungen dargestellt. II zeigt die im Wagenkasten ange­ ordneten Vorrichtungen, während III die in einem Drehgestell angeordneten elektri­ schen und pneumatischen Module zeigt.

Zusätzlich zu den elektrischen Leitungen sind in Fig. 2 auch die pneumatischen Leitungen gezeigt. So wird ein pneumatisches Bremsmodul 160 von einer Druckluft­ leitung 111 und in dieser Ausführungsform von einer pneumatischen Steuerleitung 112 gespeist. Die pneumatische Steuerleitung 112 und die Druckluftleitung 111 wirken dabei auf ein Steuerventil 113 mit lastabhängiger Druckbegrenzung und einer Absperrvorrichtung ein, welches im Wagenkasten angeordnet ist. Der Pneumatikdruck in der Druckluftleitung 111 liegt zudem an einer Puffereinrichtung 114 für den Versorgungsdruck mit einer Absperrvorrichtung an, welche ebenfalls im Wagenkasten angeordnet ist.

Die Ausgabedrücke des Steuerventils 113 und der Puffereinrichtung 114 werden einer Drucksteuerung 161 im Drehgestell zugeführt. Diese Drucksteuerung 161 stellt über eine elektropneumatische Drucksteuerungseinrichtung 162, ein Umschaltmodul 163 und ein als Durchsatzverstärker wirkendes Relaisventil 164 den gewünschten Bremszylinderdruck an einer Ausgabestelle C ein. Dieser Ausgabedruck wird durch einen Drucksensor 165 überwacht.

Die Druckniveausteuerung 161 wirkt ferner auf eine Ansteuereinheit 166 für eine Parkbremse P ein.

Die im Drehgestell angeordnete lokale Bremssteuereinheit 150 weist eine Steuer­ elektronik 151 und eine "Fail-Safe"-Überwachungseinheit 152 auf.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Steuereinheit 151 über den Bremsdatenbus 24 mit Steuersignalen von der zentralen Bremssteuereinheit 21 versorgt. Ferner verbin­ det eine Schleife 171 eine Notbrems-Sicherheitsleitung 170 mit der Steuereinheit 151 und der "Fail-Safe"-Überwachungseinheit 152. Die Steuereinheit 151 steuert die elektropneumatische Drucksteuereinrichtung 162. Wird durch die Schleife 171 angezeigt, daß eine Notbremsung erforderlich ist, überwacht die "Fail-Safe"-Überwa­ chungseinheit 152 zudem ein Ausgangssignal der Steuereinheit 151, um sicherzustellen, daß die Steuereinheit 151 die Notbremsung korrekt eingeleitet hat.

Ist dies nicht der Fall, so wirkt die Fail-Safe-Überwachungseinheit 152 direkt auf das Umschaltmodul 163 ein und bewirkt ein Umschalten auf die pneumatische Rück­ fallebene, das heißt eine pneumatische Notbremsung des Systems.

Wenn die Steuereinheit 151 eine korrekte Notbremsung eingeleitet hat, wird diese gesteuert durchgeführt, das heißt es können fahrzeugspezifische Daten und/aktuelle Be­ triebsgrößen bei der Durchführung der Notbremsung ebenso berücksichtigt werden wie zum Beispiel eine Schlupfregelung.

Wie in Fig. 2 ferner dargestellt ist, kann die zentrale Bremssteuereinheit 21 eben­ falls mit der Notbremssicherheitsleitung 170 verbunden sein, um über den Bremsdaten­ bus 24 auf die dezentrale Steuereinheit 151 einzuwirken. Bei entsprechender Ausge­ staltung der elektronischen Steuereinheit 151 zur Verarbeitung derartiger zusätzlicher Daten ist es jedoch auch möglich, daß diese die Notbremsung unabhängig und dezentral von der zentralen Bremssteuereinheit 21 ausführt.

Fig. 2 zeigt den Systemaufbau an einer Fahrachse bzw. einem Drehgestell des Schienenfahrzeugs 1. Die im Wagenkasten angeordneten Bauelemente und insbeson­ dere die im Drehgestell vorgesehenen Einrichtungen sind an jedem einzelnen Wagenka­ sten bzw. Drehgestell vorgesehen, wobei die fahrzeugaufbauseitige zentrale Bremssteu­ ereinheit 21 nur einmal pro Fahrzeug oder Zugverband erforderlich ist.

Nachfolgend sei die Funktion und Struktur des dezentralen Bremssteuermoduls im näheren Detail erläutert. Es führt folgenden Funktionen an einem Drehgestell aus:

• - geregelte Einstellung eines angeforderten Bremszylinderdrucks für das Drehgestell oder für jede einzelne Achse;
• - Gleitschutz: Erfassung und Auswertung der Achs- bzw. Raddrehzahlen. Bei Auf­ treten unzulässig hoher Schlupfwerte während des Bremsens wird eine schnelle Veränderung des drehgestell- oder achsweise eingestellten Bremszylinderdrucks ermittelt und der Bremszylinderdruck entsprechend schnell korrigiert;
• - Ermittlung des Beladungszustands des Drehgestells beispielsweise aus den beiden Federbalgdrücken; und
• - Überwachung und Diagnose aller beeinflußten elektropneumatischen und sensori­ schen Komponenten.

Das dezentrale Bremssteuermodul gemäß dieser Ausführungsform ist für die An­ steuerung aktiver Bremszylinder konzipiert. Wie oben bereits erläutert wurde setzt sich das beispielhaft beschriebene Modul aus einer Kompaktventilbaugruppe, einer an die Steuerfunktion angepaßten Steuerelektronik sowie einer für die Gewährleistung der signaltechnischen Sicherheit des Moduls erforderlichen Überwachungsbaugruppe zusammen. Zu diesem Modul können neben den mechanischen Komponenten auch eine standardisierte Funktionssoftware zählen. Das Bremssteuermodul erhält eine Bremsanforderung vorzugsweise über zwei Signalwege: den Bremssystembus und die Notbremsschleife.

Jede Bremsanforderung wird dabei elektropneumatisch mittels der Steuerelektro­ nik und entsprechenden Elektromagnetventilen als Stellglieder bedient. Somit wird auch das Signal der Notbremsschleife von der Steuerelektronik eingelesen und weiterverarbeitet. Eine über diesen Signalweg ausgelöste Bremsung ist lastkorrigiert und durch den Gleitschutz unterstützt.

Im Falle einer schweren Funktionsstörung der elektronischen/elektropneumati­ schen Steuerung verfügt das Bremssteuermodul zudem über die rein pneumatisch ausge­ führte Rückfallebene, die bei einer Bremsanforderung über die Notbremsschleife einen festen Bremsdruck einsteuert, der nicht lastkorrigiert ist und auch keine Gleitschutz­ regelung aufweist.

Fig. 3 zeigt einen Teil der elektro-pneumatischen Drucksteuerungseinrichtung 162 und insbesondere die beiden in Reihe geschalteten elektro-pneumatischen Ventile 180 und 181. Dabei dient das Ventil 180 dem Druckaufbau während das andere Ventil 181 den Druckabbau ermöglicht. Damit können bei kleiner Luftdurchsetzung schnelle Re­ aktionszeiten erzielt werden. Der nachgeschaltete Durchsatzverstärker 164 sorgt schließlich für ein ausreichendes Maß an Druckluftdurchsatz, damit der Bremszylinder mit dem gewünschten Bremsdruck beaufschlagt werden kann.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine zur Ausführung der definierten Funktionen ge­ eignete Struktur der pneumatischen Steuerung.

Eine im Drehgestell angeordnete pneumatische Steuerung 200 weist auf Seiten der externen Einspeisung zunächst ein Hilfslöseventil 201 auf. Über einen Drucksensor 202 wird der Pneumatikdruck auf das Drucksteuerventil 203 und parallel hierzu auf das Druckminderventil 204 geführt. Dem anschließenden Notbremsumschaltventil 206 vor­ geschaltet ist ein Kontrollstutzen 205. Auf der Abgabenseite des Notbremsumschalt­ ventils 206 ist ein Relaisventil 207 angeschlossen, an dem zu dem direkt der Eingangs­ luftdruck anliegt. Am Ausgang des Relaisventils 207 ist ein weiterer Drucksensor 208 für die Erfassung des Bremsdrucks vorgesehen. Dieser Anordnung parallel geschalten ist zudem ein Rückschlagventil 209. Nach dem Relaisventil 207 ist ferner einer Druck­ schalter 210 und ein Kontrollstutzen 211 vorgesehen, mittels dem die Bremse lösbar ist. Der vom Relaisventil 207 abgegebene pneumatische Druck wirkt auf den Bremszylin­ der. Zudem sind weitere T-Drucksensoren 212 und 213 vorgesehen.

Nachfolgend werden diese Komponenten näher beschrieben:
Der Drucksensor 202 mißt den am Modul 200 anstehenden Versorgungsdruck. Die beiden Sensoren 212 und 213 dienen zur individuellen Erfassung der Lastdrücke der beiden Luftfederbälge, um Aufschluß über den Lastzustand des Schienenfahrzeugs zu erhalten. Das Drucksteuerventil 203 enthält als Stellglied des Druckregelkreises zwei Schaltventile, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Im nicht angesteuerten Zustand beider Ventile stellt sich ein Druck gleich 0 Bar ein. Hierbei können zwei 2/2-Wege-Ventile zur Anwendung kommen, wobei das erste Ventil als NC (Belüfter) und das zweite Ven­ til als NO (Entlüfter) ausgebildet sein kann. Alternativ kann das zweite Ventil auch ein 3/2-Wege-Ventil sein. Diese Drucksteuerventile werden von der Elektronik angesteuert und mit einer stabilisierten Spannung versorgt. Diese beträgt im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel nominal 24 Volt.

Das zum Drucksteuerventil 203 parallel geschaltete Druckminderventil 204 dient der Einstellung eines Drucks, der bei Aktivierung der pneumatischen Rückfallebene als Bremszylinderdruck eingesteuert wird. Das Notbremsumschaltventil 206 aktiviert die pneumatische Rückfallebene bei Störung der elektronisch gestützten Bremsfunktion.

Das nachgeschaltete Relaisventil 207 dient zur Verstärkung des Luftdurchsatzes. Es erfüllt dabei die für die Gleitschutzfunktion erforderlichen Be- und Entlüftegradien­ ten.

Der Drucksensor 208 nach dem Relaisventil 207 dient zur Erfassung des Ist-Wer­ tes des Bremsdrucks, der eine Regelgröße des Druckregelkreises darstellt. Der Sensor erfüllt dabei die ausreichende Genauigkeit für die Druckregeln und seine Eingänge sind auf die Steuerelektronik des Moduls ausgelegt.

Bei einer achsweisen Steuerung sind diese Elemente im wesentlichen doppelt vor­ handen.

Die Druckregelung im System wird durch den Druckregelkreis verwirklicht, wo­ bei die an das dezentrale Bremssteuermodul übermittelte Bremsanforderung (Brems­ sollwert über Bremsdatenbus, festverdrahtete Bremsanforderung) als Drucksollwert vom Druckregelkreis weiterverarbeitet wird. Der Druckregelkreis wird dabei durch einen durch Software realisierten Druckregeler (Steuerelektronik), einen Drucksensor und den zugehörigen Analogeingang (Eingangsverstärker und AD-Umsetzer) der Steuerelektronik zur Erfassung der Regelgröße, Leitungsendstufen der Steuerelektronik, elektropneumatische Drucksteuerventile als Stellglied und das Relaisventil zur pneuma­ tischen Durchsatzverstärkung gebildet.

Dabei kommt der Wiederholgenauigkeit bei der Bremszylinderdruckregelung in einem verteilten Bremssteuersystem in der Praxis eine höhere Bedeutung zu als der Absolutgenauigkeit des eingestellten Druckwertes, da ein Fahrzeugführer immer ein gleichbleibendes Bremsverhalten erwarten und weniger auf den exakten Bremsdruck achtet. Die Auswirkungen externer Einflußgrößen wie Temperatur, Drift, Alterung, schwankende Versorgung etc. auf die Komponenten sind daher zu berücksichtigen.

Das erfindungsgemäße Bremssteuermodul ist für die Ansteuerung der Betriebs- und Notbremse eines Drehgestells ausgelegt. Dies beinhaltet die kontinuierliche Bremsdruckregelung in vorbestimmten Druckbereich, die Einsteuerung eines Not­ bremsdruckes und eine Gleitschutzfunktion. Für das Drehgestellmodul wird ein defi­ niertes Ausfallverhalten gefordert, das heißt, in jedem Betriebszustand stellt sich ein eindeutig definierter Zustand der Bremse ein:

• - arbeitet die Elektronik fehlerfrei, so ist die Bremse gelöst bzw. durch die Brems­ anforderung einstellbar;
• - arbeitet die Elektronik fehlerfrei und ist eine Notbremsung ausgelöst, so wird die Bremse mit Lastkorrektur und Gleitschutz aktiviert;
• - arbeitet die Elektronik fehlerhaft und ist keine Notbremsung ausgelöst, so ist die Bremse gelöst;
• - arbeitet die Elektronik fehlerhaft und ist eine Notbremsung ausgelöst, so wird die Bremse mit Feststufe aktiviert.

Das erfindungsgemäße Bremssystem führt zudem eine Gleitschutzregelung aus, wobei ein Gleitschutzregelkreis auch bei schlechten Haftwertbedingungen zwischen Rad und Schiene die Einhaltung eines zulässigen Schlupfwertes ermöglicht. Ein Gleiten des Fahrzeugs wird durch den Gleitschutzregelkreis wirksam verhindert. Hierzu besteht er im wesentlichen aus Drehzahlsensoren an den Radsätzen oder am Getriebe zur Erfas­ sung der tatsächlichen Radgeschwindigkeit, einer durch Software realisierten Verarbei­ tungslogik, die zur Berechnung einer Referenzgeschwindigkeit als Maß der tatsächli­ chen Fahrzeuggeschwindigkeit und zur Ermittlung von Stellbefehlen zur Beeinflussung des Bremszylinderdrucks bei Auftreten zu hoher Schlupfwerte an einzelnen Radsätzen dient, und einem geeigneten Stellglied zur Beeinflussung des eingeregelten Bremszylin­ derdrucks.

Beim dezentralen Bremssteuermodul kann der Bremszylinderdruck auch aus­ schließlich über die Drucksteuerung beeinflußt werden. Dabei greift die Gleitschutzre­ gelung entweder parallel zum Druckregler auf die Drucksteuerventile zu oder sie nutzt den Druckregelkreis als Stellglied.

Das erfindungsgemäße Bremssystem 100 läßt sich an einem Fahrzeug mit und ohne Hauptluftleitung bzw. Zugbremsventil realisieren.

Die lokalen Bremssteuereinheiten können zudem auch Signale von Einrichtungen zur Überwachung und automatischen Betriebsführung, z. B. ATO (Automatic Train Operation), ATC (Automatic Train Control) oder ATP (Automatic Train Protection), zur Steuerung des Bremsvorgangs nutzen.

Weitere Details des erfindungsgemäßen Bremssystems sind Gegenstand der pa­ rallelen deutschen Patentanmeldungen vom gleichen Tage mit dem selben Titel und dem Anwaltsaktenzeichen KN08K02, KN08K03 und KN08K05, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Die Erfindung schafft somit ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, bei dem lokale elektronische Bremssteuereinheiten zu einer wesentlichen Vereinfachung der Versorgungslogistik verhelfen. Damit läßt sich nicht nur der konstruktive Aufwand am Schienenfahrzeug deutlich verringern, sondern es werden auch in allen Betriebszustän­ den die erforderlichen Bremsfunktionen bereitgestellt, um einen sicheren Stillstand des Schienenfahrzeuges herbeiführen zu können.

Claims (18)

1. Bremssystem (100) für ein Schienenfahrzeug (1) mit einer Hauptluftbehälterlei­ tung, die von einer Drucklufterzeugungseinrichtung (22) gespeist wird, wobei jedem Drehgestell (3) wenigstens eine Druckluftleitung zugeführt ist, welche über beispielsweise ein Absperrventil, ein Rückschlagventil und einen Druckluftbehäl­ ter mit der Hauptluftbehälterleitung oder direkt mit dieser verbunden ist und welche beispielsweise die Betriebsbremsventile zur Beaufschlagung von Bremsen des Drehgestells (3) oder eine Steuereinheit für die Federspeicherbremse und/oder weitere Steuereinheiten für weitere Hilfsaggregate speist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Betriebsbremsventile und/oder die Ansteuerung der Feder­ speicherbremse und/oder die Ansteuerung weiterer Hilfsaggregate über wenig­ stens eine lokale, elektronische Bremssteuereinheit (31) erfolgt.

2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lokalen Bremssteuereinheit (31) Signale der vom Lokführer bedienbaren Vorgabeeinrich­ tungen und Signale von lokalen Einrichtungen zur Erfassung von aktuellen Betriebsgrößen - wie Schlupf, Achslast, Raddrehzahl, Ist-Verzögerung und Dreh­ gestellast - und/oder Signale von Einrichtungen zur Überwachung und automati­ schen Betriebsführung (ATO, ATC, ATP) eingangsseitig vorliegen.

3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssignale über einen zentralen Schienenfahrzeug-Datenbus (23) zu wenigstens einem als geeignete Schnittstelle ausgebildeten Gateway geleitet werden, von wo aus diese bzw. korrespondierende Bremssignale über einen zentralen Bremsdaten­ bus an die lokalen Bremssteuereinheiten (31) weitergeleitet werden.

4. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssignale direkt vom zentralen Schienenfahrzeug-Datenbus (23) zu den loka­ len Bremssteuereinheiten (31) weitergeleitet werden.

5. Bremssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die lokale Bremssteuereinheit (31) achsweise und/oder drehgestell­ weise im Drehgestell (3) oder am Wagenkasten im Bereich des Drehgestells plaziert ist.

6. Bremssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die lokale Einrichtung zur Erfassung von aktuellen Betriebsgrößen radweise und/oder achsweise und/oder im Drehgestell (3) angeordnet ist.

7. Bremssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jeweilige lokale Bremssteuereinheit (31) über Daten verfügt, mittels der eine Verknüpfung von Signalen der Vorgabeeinrichtungen mit Signa­ len der Betriebsgrößen-Erfassungseinrichtung erfolgen kann.

8. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels den der lokalen Bremssteuereinheit (31) vorliegenden Daten eine Umsetzung der Bremssignale derart erfolgt, daß ein möglichst gleichmäßiger Verschleiß der Bremsen erzielbar ist.

9. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lokalen Bremssteuereinheiten (31), das Zugsteuergerät, die Vorgabeeinrich­ tungen in den Führerständen, die Drehgestelle (3) und ggf. die lokalen Betriebs­ größen-Erfassungseinrichtungen über eine Sicherheitsschleife (170) miteinander verknüpft sind.

10. Bremssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die lokale Bremssteuereinheit (31) eine lokale Steuerelektronik, eine "Fail-Safe"-Einrichtung (152) und eine Drucksteuerung (161, 162, 164) auf­ weist.

11. Bremssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteue­ rung (162) vorzugsweise zwei in Reihe geschaltete, elektro-pneumatische Ventile (180, 181) zur Bremsdruckregulierung durch Be- bzw. Entlüften entsprechend des vorliegenden Bremssignal-Sollwertes und der vorliegenden Gleitschutz-Informa­ tion aufweist.

12. Bremssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Ventile (180, 181) als Elektromagnetventile mit vorzugsweise kleiner Leistung ausgeführt sind.

13. Bremssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerung einen zwischen den beiden Ventilen (180, 181) und der Bremse angeordneten Durchsatzverstärker (164) aufweist.

14. Bremssteuereinheit (31) für ein Bremssystem eines Schienenfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremssteuereinheit (31) im Drehgestell (3) angeordnet ist, wobei der Brems­ steuereinheit (31) Bremssignale über einen zentralen Bremsdatenbus (24) zuge­ führt werden, wobei die Bremsteuereinheit (31) zur Ansteuerung von Betriebs­ bremsventilen und/oder zur Ansteuerung der Federspeicherbremse und/oder zur Ansteuerung weiterer Hilfsaggregate vorgesehen ist.

15. Bremssteuereinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine lokale Steuerelektronik eine "Fail-Safe"-Einrichtung (152) und eine Drucksteuerung (161, 162, 164) aufweist.

16. Bremssteuereinheit nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerung (162) vorzugsweise zwei in Reihe geschaltete, elektropneumati­ sche Ventile (180, 181) zur Bremsdruckregulierung durch Be- bzw. Entlüften ent­ sprechend des vorliegenden Bremssignal-Sollwertes und der vorliegenden Gleit­ schutz-Information aufweist.

17. Bremssteuereinheit nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventile (180, 181) als Elektromagnetventile mit vorzugsweise kleiner Leistung ausgeführt sind.

18. Bremssteuereinheit nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuerung einen stromabwärts der beiden Ventile (180, 181) angeordneten Durchsatzverstärker (164) aufweist.