DE4420896C2 - Verfahren zum Steuern von Gleisbremsen einer Rangieranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Gleisbremsen, insbesondere Tal- und Richtungsgleisbremsen in jeweils verschiedenen Ausführungsformen einer Rangieranlage, d. h. einen Rangierbahnhof sowohl mit Gefälle angeordneten Gleisen, als auch mit flachen Gleisgruppen zum gesteuerten Bremsen frei laufender Rangierabteilungen auf eine vorgegebene Geschwindigkeit.

In automatisch arbeitenden Rangieranlagen erfolgt die Zerlegung von zulaufenden Güterzügen, indem entsprechend ihrer Bestimmungsrichtung einzelne Rangierabteilungen abgekuppelt und sodann mit Hilfe einer Rangierlok abgedrückt werden. Die einzelnen Rangierabteilungen rollen daraufhin unter den Einfluß der Schwerkraft talwärts in das jeweils vorbestimmte Richtungsgleis, wo sie mit weiteren Rangierabteilungen zu neuen Zügen zusammengestellt werden.

Entlang des Laufweges der Rangierabteilungen sind Gleisbremsen angeordnet, die unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen haben. Die Talbremsen gleichen die großen Streuungen unterworfenen Laufeigenschaften der einzelnen Rangierabteilungen derart aus, daß der für eine einwandfreie Laufwegtrennung erforderliche Abstand zum jeweiligen Voraus- und Nachläufer eingehalten wird.

Außerdem haben die Talbremsen die Aufgabe, den ablaufenden Rangierabteilungen den Anteil an kinetischer Energie zu entziehen, der mit dem Bremsvermögen nachgeordneter, insbesondere der üblicherweise kleiner dimensionierten Richtungsgleisbremsen, nicht mehr bewältigt werden kann.

An die Richtungsgleisbremsen wir die Forderung gestellt, die Rangierabteilungen auf solche Auslaufgeschwindigkeiten abzubremsen, daß sie mit einer zulässigen Auflaufgeschwindigkeit entweder nachgeordnete Fördereinrichtungen oder, wie beim Verfahren der Laufzielbremsung, im Richtungsgleis bereits vorhandene Rangierabteilungen mit geringem Auflaufstoß erreichen.

Um diesen Zielsetzungen möglichst nahe zu kommen, sollen Gleisbremsen so arbeiten, daß vorgegebene Sollauslaufgeschwindigkeiten für alle in Frage kommenden Rangierabteilungen sehr genau eingehalten werden, der Idealfall wäre dabei, wenn die jeweiligen Gleisbremsen über ihre gesamte Länge hinweg gleichmäßig beansprucht und demzufolge auch gleichmäßig abgenutzt werden. Ein optimaler Bremsverlauf ist also immer dann gegeben, wenn die gewünschte Sollauslaufgeschwindigkeit genau dann erreicht ist, kurz bevor, oder wenn die Rangierabteilung mit der letzten Achse aus der Gleisbremse rollt.

Ein bekanntes Verfahren, gemäß DE 22 46 306, zur Bremsensteuerung orientiert den Bremsvorgang an einer Sollkurve über das Geschwindigkeitsquadrat von der gemessenen Einlaufgeschwindigkeit. Solange sich Rangierabteilungen innerhalb des Wirkungsbereiches der Gleisbremse befinden, wird kontinuierlich der Ist-Geschwindigkeitsverlauf gemessen und in der Art eines Zweipunktregelers die Brems- bzw. Lösebefehle an die Gleisbremse ausgegeben, um die Ist-Geschwindigkeit möglichst nahe an den Verlauf der Sollkurve heranzuführen. Der Lösevorhalt wird als Produkt einer ermittelten Bremsverzögerung und der erwarteten Reaktionszeit der Bremse ermittelt.

Nachteilig bei der Anwendung des Verfahrens ist der Umstand, daß sich im allgemeinen nur etwa mittelschwere und relativ lange Rangierabteilungen durch fortlaufendes Zu- und Abschalten der Gleisbremse beherrschen lassen, wobei jedoch zahlreiche Lösespiele in Kauf zu nehmen sind. Anders zu beschreibenden Rangierabteilungen wird mit diesem Verfahren zumeist ein Geschwindigkeitsverlauf aufgeprägt, der zumindest die Bestimmung der für eine korrekte Berechnung des Lösevorhaltes notwendigen Bremsverzögerung nicht mehr zuläßt.

Bei einer anderen bekannten Steuerung, gemäß des Bulletins SEV/VSE 78 (1987) 5, 7. März, wird eine ähnliche Sollkurve, allerdings auf die Geschwindigkeit und nicht auf deren Quadrat bezogen, in vorteilhafter Weise als Rampensollwert für einen P-Regler oder PI-Regler benutzt, der ausgangsseitig durch Variation der aktuellen Bremskraftstufe den Verlauf der Ist-Geschwindigkeit so beeinflußt, daß diese dem Rampensollwert folgt.

Ein anderes Verfahren, gemäß DE 29 10 511, benutzt die für die jeweiligen Rangierabteilungen berechneten Überschußanteile an kinetischer Energie, um daraus eine geeignete Soll-Bremskraftstufe festzulegen, mit der der Bremsvorgang begonnen wird. Ebenso wird, beginnend mit der Einlaufgeschwindigkeit, schrittweise ein Soll- Geschwindigkeitsverlauf unter Zugrundelegung einer achsbezogenen Soll- Bremsverzögerung vorgegeben.

Aufgabe der Bremsensteuerung ist es nun, den tatsächlichen Verlauf der Bremsverzögerung an deren Soll-Bremsverlauf heranzuführen oder Parallelität zu diesem herzustellen, damit der vorbestimmte Wert der Bremsverzögerung unmittelbar und ohne den bei Messungen sonst eintretenden Zeitverzug zur Berechnung des Lösevorhaltes herangezogen werden kann.

Das Verfahren gestattet durchaus eine hohe Präzision bei der Einhaltung vorgegebener Auslaufgeschwindigkeiten, setzt dazu aber voraus, daß sich alle Kategorien von Rangierabteilungen praktisch gleichermaßen schematisch so verhalten, daß spätestens im Bereich des Gleisbremsenendes Parallelität zur Soll-Bremsverzögerung besteht, ggf. um einen Festbetrag gegenüber der Sollkurve nach oben hin verschoben.

Sind Korrekturen der Ist-Bremsverzögerung nötig, was in der Praxis allein schon wegen des beständig abnehmenden Anteils an kinetischer Eigenenergie sehr häufig der Fall ist, so kann ein zugeschalteter Regler Bremskraftstufenänderungen veranlassen.

Dazu bedarf es einer Mindestzeitspanne, über die eine Abweichung feststellbar sein muß, und ebenso muß eine Änderungstendenz über eine Mindestzeitspanne bestehen bleiben. Eine unmittelbare und sofortige Reaktion des Reglers auf von diesem auszugleichende Einflüsse, wie Witterung oder veränderliche Reibungskoeffizienten, ist damit nur noch begrenzt möglich.

Andere bekannte Verfahren, gemäß DD 1 26 826, DE 20 48 335, Rangiertechnik 12/69 S. 41, zeigen Methoden auf, mit denen das verzögerte Einschalten von Gleisbremsen realisiert werden kann, wenn dies aus ablauftechnologischen Gründen heraus erforderlich oder zweckmäßig ist.

Beim "verzögerten" Bremsen läuft die abzubremsende Rangierabteilung zunächst in die gelöste Gleisbremse ein, und der Bremsvorgang beginnt erst zu einem späteren Zeitpunkt, wenn das Bremsvermögen der Gleisbremse unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabschlages gerade noch ausreicht, um der Rangierabteilung die Überschußanteile an kinetischer Energie zu entziehen.

Der Grundgedanke dieser Verfahren ist, daß die die Rangierabteilung charakterisierenden Kenngrößen, vor allem die Bremsverzögerung im voraus neben den anderen eine Rangierabteilung charakterisierenden Kenngrößen spezifiziert werden. Die Bremsverzögerung einer Rangierabteilung stellt sich nach dem Einstellen einer bestimmten Bremskraftstufe ein.

Soll die Bestimmung der zu erwartenden Bremsverzögerung umgangen werden, so wird vorgeschlagen, auf analoge Kenngrößen zurückzugreifen, wie zum Beispiel über eine Gewichtsmessung an der gesamten Rangierabteilung das Verhältnis von Bremskraft je Achse zum Rangierabteilungsgewicht zu bilden.

Hierbei ist der Streubereich allerdings so groß, zum Beispiel an Balkengleisbremsen um 50%, daß diese Methode nicht hinreichend genau ist.

Für die Bestimmung der zu erwartenden Bremsverzögerung wird daher vor allem eine kurze Probebremsung beim Einlauf der Rangierabteilung in die Gleisbremse vorgeschlagen, die zumindest solange aktiviert wird, daß in deren Verlauf die Messung aller derjenigen Daten erfolgt, die die Berechnung der eingetretenen Bremsverzögerung gestatten. Der Erkenntnisgewinn auf dem Wege einer Probebremsung offenbart jedoch eine Reihe von Nachteilen.

Das Verfahren des "verzögerten" Bremsens ist aus technologischer Sicht insbesondere für lange Ablaufgruppen sinnvoll, diese aber lassen auf Grund der sehr unterschiedlichen Beschaffenheit der Achsen sowie der Achsfolgen innerhalb der Rangierabteilung kaum eine Reproduzierbarkeit des Verzögerungsverlaufes erwarten. Das Ablaufen von Einzelwagen dagegen verlangt, sofern überhaupt verzögert gebremst werden soll, wegen der kurzen Verweildauer im Bremsbereich eine möglichst kurzfristige Festsetzung des optimalen Bremsverlaufes, was kaum Zeit für eine Probebremsung beläßt. Erfolgt sie dennoch, besteht speziell bei energiearmen Einzelabläufen schon allein durch eine hinreichend lange Probebremsung ohne zusätzliche Steueralgorithmen die Gefahr des Überbremsens.

Handelt es sich bei der anzusteuernden Gleisbremse um eine Balkengleisbremse, tritt ein weiterer Nachteil ein. Da diese beim Einlauf der ersten Achse einer Rangierabteilung zunächst aus ihrer Grundbremsstellung aufgeschnitten werden muß wirken kurzzeitig zusätzliche Kraftkomponenten, die die Bremswirkung verstärken und bei leichteren bis mittelschweren Rangierabteilungen ein falsches Bild von der gesuchten Bremsverzögerung erzeugen. Vorteilhaft wäre es in diesem Sinne, die Probebremsung erst nach dem Einlauf von mindestens einer Achse in die Gleisbremse auszulösen, dann jedoch könnte dringend benötigtes Bremsvermögen für energiereiche Abläufe verlorengehen. Darüber hinaus sind Probebremsungen generell mit einer erhöhten Anzahl von Brems-/Löse-Vorgängen verbunden.

Gemäß der DE-OS 16 05 368 ist ein Verfahren bekannt, nach dem der Zeitpunkt des Beginns der Bremswirkung so gewählt werden kann, daß die zu bremsenden Rangierabteilungen erst kurz vor dem Verlassen der Bremse auf eine vorgegebene Auslaufgeschwindigkeit abgebremst sind. Dabei wird vor der Bremse die Einlaufgeschwindigkeit gemessen und ein von dieser Einlaufgeschwindigkeit abhängiger Kennwert gebildet. Der Kennwert dient dazu den Einschaltzeitpunkt der Gleisbremse zu variabel zu gestalten.

Der Kennwert wird von dem Zeitpunkt an, in welchem die erste Achse der Rangierabteilung in die Gleisbremse einläuft proportional zur Zeit oder zu dem von der Achse zurückgelegten Weg verändert, wobei die Änderung proportional zur jeweiligen Achsenanzahl sein soll. Die Gleisbremse wird dann eingeschaltet, wenn der Kennwert einen bestimmten Betrag erreicht hat.

Von Nachteil ist dabei, daß der Kennwert nur einmalig auf der Grundlage der Einlaufgeschwindigkeit gebildet werden kann und für den Kennwert ein idealisierter, das heißt proportionaler, Verlauf zum zurückgelegten Weg einer Achse in der Gleisbremse oder zur Zeit festgesetzt ist. Objektive Einflüsse, die sich vor und/oder während des Bremsen auf die Gleisbremse und die Rangierabteilung auswirken und von Bremsung zu Bremsung unterschiedlich sein können, können nicht berücksichtigt werden. Daher ist an Hand des idealisierten, proportionalen Verlaufes des Kennwertes der exakte Moment für das Einschalten der Gleisbremse nicht ermittelbar. Des weiteren ist es nicht möglich an Hand dieses Kennwertes eine im vorab eingestellte Bremskraftstufe entsprechend der objektiv auftretenden, umweltbedingten Einflüsse und/oder rangierabteilungsabhängigen Kenngrößen zu verändern und diese zum gegebenen Zeitpunkt an die Gleisbremse auszugeben.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zum Steuern von Gleisbremsen einer Rangieranlage mit minimalem Aufwand zu vermindern und für die Vielzahl verschiedener Bauformen, insbesondere von hydraulischen Balkengleisbremsen und elektrodynamischen Gleisbremsen als Tal- oder Richtungsgleisbremsen, anwendbar ist, wobei die Genauigkeit bezüglich der Einhaltung vorgegebener Sollauslaufgeschwindigkeiten es gestattet, das Verfahren der Laufzielbremsung anzuwenden.

Das Problem wird mit den Maßnahmen des Anspruches 1 gelöst.

Durch dieses Verfahren ist es möglich, für alle Rangierabteilungen, einschließlich der Rangierabteilungen, die zum Beispiel durch einen der Extremfälle, das heißt durch eine kleine Achsmasse und eine hohe Überschußenergie oder durch eine große Achsmasse und eine niedrige Überschußenergie gekennzeichnet sind, die kleinstmögliche Bremskraftstufe zu ermitteln und diese Bremskraftstufe zum gegebenen Zeitpunkt als Initial-Bremskraftstufe an die Gleisbremse auszugeben.

Das Verfahren führt somit zu einer gleichmäßigeren Abnutzung der Bremsleisten auf ihrer gesamten Länge sowie zu einer Minderung des Verschleißes an den Bremsleisten und an anderen mit dem eigentlichen Bremsvorgang im Zusammenhang stehenden, hochbeanspruchten Teilen einer Gleisbremse.

Der an jeder Rangierabteilung errechnete Überschuß an kinetischer Energie bezüglich einer vorgegebenen Sollauslaufgeschwindigkeit wird ins Verhältnis gesetzt zu der Bremsarbeit, die eine Gleisbremse bei einer bestimmten mittleren Achslast und bei einer bestimmten Achsfolge des Ablaufes zu leisten vermag. Der Bremsvorgang beginnt unmittelbar, wenn eine Bremskraftstufe errechnet werden kann, deren zu erwartende Bremsarbeit dem Überschußanteil an kinetischer Energie des Ablaufes entspricht. Die Gleisbremse geht dagegen noch vor dem Einlauf der ersten Achse in den Lösezustand über, wenn die ermittelte Bremsarbeit den zu entziehenden Anteil an kinetischer Energie mindestens übersteigt und eine Bremskraftstufe nicht weiter reduziert werden kann, wobei während der sich dann anschließenden Lösedauer der Gleisbremse das Energieniveau der Rangierabteilung sowie das sich infolge des fortschreitenden Auslaufens von Achsen beständig verringernde Bremsvermögen ständig nachgerechnet werden, und der Bremsvorgang erst dann einsetzt wenn die Überschußenergie der Rangierabteilung und das verbliebene Bremsvermögen in einem geeigneten Verhältnis zueinander stehen.

Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede für den unmittelbaren Bremsbeginn ohne verzögertes Einschalten der Gleisbremse vorgesehene Initial- Bremskraftstufe vor ihrer Ausgabe an die Gleisbremse zuerst in eine Berechnungsmethode zur Ermittlung des damit tatsächlich zu erreichenden Bremsvermögens eingesetzt wird, und daß diese Bremskraftstufe, gegebenenfalls mehrmals, reduziert wird, wenn das ermittelte Bremsvermögen den Anteil der der Rangierabteilung zu entziehenden kinetischen Energie um eine Mindestdifferenz überschreitet.

Nachdem der Bremsvorgang eingesetzt hat, bleibt eine ermittelte Initial-Bremskraftstufe mindestens so lange bestehen, wie die Gleisbremse auf Grund ihrer Beschaffenheit an Zeit benötigt, um die zugehörige Bremskraft an die Rangierabteilung zu übermitteln. Erst dann wird ein Regelalgorithmus gestartet, der dann die weitere Ausgabe von Bremskraftstufen steuert, so daß sich der Ist-Geschwindigkeitsverlauf an den Soll-Geschwindigkeitsverlauf bei einem entsprechend vorgegebenen Laufweg für eine Rangierabteilung angleicht.

Der Soll-Geschwindigkeitsverlauf über einem entsprechend vorgegebenen Laufweg als Führungsgröße für den Regler wird in der Weise gebildet, indem einen Kurvenverlauf, beginnend mit der Einlaufgeschwindigkeit der Rangierabteilung und zunächst endend auf dem Niveau der Sollauslaufgeschwindigkeit beim Austritt der zweiten Achse um den Betrag des Achsabstandes zur vorauslaufenden Achse hinter das bisherige Bremslängenende in der Weise neu ausgerichtet wird, als ob diese die letzte Achse der Rangierabteilung wäre, so daß ein leicht gekrümmter Verlauf eines Rampensollwertes entsteht.

Die aus der energetischen Betrachtung sich ergebende und vom Regler eingestellte Bremskraftstufe wird im Falle der Ansteuerung von Balkengleisbremsen in Abhängigkeit vom Gewicht der jeweils zunächst in die Balkengleisbremse einlaufenden Achse nach oben hin auf einen Wert begrenzt, bis zu dem das Aufklettern von Achsen unwahrscheinlich ist. Folgen innerhalb einer Rangierabteilung wesentlich schwerere Achsen auf leichtere, so wird die bis dahin gültige Begrenzung der Bremskraftstufen solange beibehalten, wie sich noch leichte Achsen in der Bremse befinden.

Das nachfolgend dargelegte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Anwendung der erfindungsgemäßen Zusammenhänge insbesondere unter den Bedingungen einer Balkengleisbremse. Das bedeutet, daß bei der Berechnung aller für die Ausgabe an die Gleisbremse vorgesehenen Bremskraftstufen zusätzlich den Bedingungen der Aufklettersicherheit entsprochen werden muß.

Nähert sich einer Balkengleisbremse eine Rangierabteilung, die von dieser in geeigneter Weise zu behandeln ist, und weist diese Rangierabteilung eine höhere Ist-Geschwindigkeit v_i auf als die für sie vorgesehene Sollauslaufgeschwindigkeit v_soll, so beginnt die Berechnung der energetischen Ausgangsbedingungen in der Weise, daß noch vor dem Einlauf der ersten Achse in die Balkengleisbremse eine Gegenüberstellung von kinetischer Überschußenergie der Rangierabteilung Δh_abl und der Zuordnung einer geeigneten Bremskraftstufe bks erfolgen kann.

Demzufolge wird zunächst ein Bremsvermögen h_br ermittelt, das an einer Balkengleisbremse bei einer mittleren Achsmasse g_m und einer bezüglich der Rangierabteilung überwiegende Achsfolge der sich annähernden Rangierabteilung maximal nutzbar ist.

Dazu ist es notwendig, eine Bremskraftstufe bks_m zu bestimmen, die ausgehend von der mittleren Achsmasse g_m der Rangierabteilung unter den Bedingungen der Aufklettersicherheit höchstens eingesetzt werden darf. Das kann entweder mittels eines tabellarischen Vergleichs direkt erfolgen, oder aber, bei einer höheren Anzahl der verfügbaren Bremskraftstufen n_bks, durch Anwendung einer geometrischen Reihe über einen Modifikationsfaktor modf. Dieser ist die n_bks-te Wurzel aus dem Quotienten des Endachsgewichtes und des Anfangsachsgewichtes.

Innerhalb dieser so definierten geometrischen Reihe ist die mittlere Achsmasse g_m einzuordnen, so daß daraus die zugehörige Bremskraftstufe bks_m hervorgeht sowie eine Grenzachsmasse g_end bis zu dem diese Bremskraftstufe bks_m als Maximum zulässig ist. Dazu wird die Grenzachsmasse g_end unter fortlaufender Erhöhung der eingesetzten Bremskraftstufe bks_m als Exponent, beginnend mit der Ziffer 1, nach der Beziehung

so oft berechnet, bis die Bedingung g_end = g_m erstmalig erfüllt ist.

Ausgedrückt in Energiehöhen ergibt sich für das nutzbare Bremsvermögen h_br

Hierbei sind h_{br end 2}, h_{br end 4} und h_{br end 6} diejenigen Nennwiderstandshöhen, die für jeden Gleistyp experimentell ermittelt und bezogen auf die Endachsmasse vorliegen und entsprechend der mit geeigneten Mitteln am aktuellen Ablauf bestimmten Achsfolge einer 2-, 4- oder 6-achsigen Rangierabteilung eingesetzt werden.

Der so berechnete Wert für das maximal verfügbare Bremsvermögen h_br gegenüber einer durch ihre mittlere Achsmasse g_m gekennzeichneten Rangierabteilung wird schließlich noch um den Einfluß der am aktuellen Ablauf wirkenden Streckenkräfte korrigiert, die in einem Wert für den Laufwiderstand W_abl zusammengefaßt und beispielsweise in der Dimension ‰ eingesetzt werden.

4) h_br = h_br + ((l_a + l_ab) · w_abl · 10^-3)

Hierbei bedeuten weiterhin
l_b . . . wirksame Bremslänge
l_abl . . . Länge des Ablaufes.

Als nächster Verfahrensschritt erfolgt die Berechnung des tatsächlichen Überschußanteils an kinetischer Energie der Rangierabteilung Δh_abl gegenüber der Sollauslaufgeschwindigkeit v_soll. Dazu wird zunächst der um den Anteil an rotierender Masse verminderte Betrag der Erdbeschleunigung g_red ermittelt.

Hierbei bedeuten
g_abl . . . Gesamtgewicht des Ablaufes
n_achs . . . Anzahl der Achsen des Ablaufes.

Damit ergibt sich für die Überschußenergie Δh_abl, wiederum ausgedrückt als Energiehöhe:

An dieser Stelle wird das erste Entscheidungskriterium gesetzt, das heißt, entweder für die Überschußenergie Δh_abl der Rangierabteilung ein Wert ermittelt, der sich im Grenzbereich des verfügbaren Bremsvermögens h_br befindet oder diesen in bestimmten Ausnahmesituationen gar überschreitet, so daß der Bremsvorgang umgehend begonnen und als Initialbremskraft die anfangs bestimmte Bremskraftstufe bks_m eingestellt wird, oder es erfolgt ausgehend von den energetischen Gegebenheiten der Rangierabteilung und bezogen auf den ausnutzbaren Gesamtbremsweg die Berechnung einer passenden Anfangsbremskraft f₀.

Diese Anfangsbremskraft f₀ wird einer Normierung unterzogen, in deren Ergebnis eine Bremskraftstufe bks zuzuordnen ist, beispielsweise durch den Vergleich mit einer Normierungstabelle.

Die nach erfolgter Normierung gewonnene Bremskraftstufe bks wird erneut in den Berechnungsvorgang eingesetzt um so diejenige Bremswiderstandshöhe h_br zu berechnen, die sich aus der Verwendung eben dieser Bremskraftstufe bks ergibt.

Der berechnete Wert der Bremswiderstandshöhe h_br wird wiederum um den Anteil der an der Rangierabteilung außerdem wirkenden Streckenkräfte korrigiert.

Daran anschließend wird der Wert der so ermittelten Bremswiderstandshöhe h_br nochmals mit der bereits berechneten Überschußenergie Δh_abl der Rangierabteilung verglichen, und es ergibt sich erneut ein Entscheidungskriterium. Das bedeutet, entweder der Wert der Bremswiderstandshöhe h_br entspricht dem Wert der Überschußenergie Δh_abl der Rangierabteilung, so daß die zugehörige Bremskraftstufe bks als Steuerbefehl an die Gleisbremse ausgegeben wird, oder das Bremsvermögen h_br auf der Basis der errechneten und normierten Bremskraftstufe bks wird als zu groß erkannt, so daß ein durchgehendes Bremsen mit dieser Bremskraftstufe bks nicht möglich ist. Die ermittelte Bremswiderstandshöhe h_br liegt in diesem Falle um einen Mindestbetrag über der Überschußenergie Δh_abl der Rangierabteilung. Die ermittelte Bremskraftstufe bks wird um eine Stufe reduziert und die sich hierauf ergebende Bremswiderstandshöhe h_br ein weiteres Mal berechnet. Daraufhin erfolgt wieder der Vergleich mit der Überschußenergie Δh_abl.

Gegebenenfalls kann eine Bremskraftstufe bks solange dekrementiert werden, bis Überschußenergie Δh_abl der Rangierabteilung und Bremswiderstandshöhe h_br in einem geeigneten Verhältnis zueinander stehen. Die zugehörige Bremskraftstufe bks wird dann als Initial-Bremskraftstufe an die Gleisbremse ausgegeben, und der Bremsvorgang beginnt unmittelbar mit dem Einlauf der ersten Achse in die Gleisbremse.

Insbesondere bei längeren und/oder leichten bis mittelschweren Abläufen tritt jedoch häufig der Fall ein, daß selbst mit der niedrigsten an einer Gleisbremse einzustellenden Bremskraftstufe bks ein so großer Mehrbetrag der Bremswiderstandshöhe h_br gegenüber dem Überschußenergieanteil Δh_abl der Rangierabteilung wirksam wird, daß, sollte mit der ersten Achse beginnend gebremst werden, ein unverhältnismäßig frühzeitiges Erreichen der Lösegeschwindigkeiten wahrscheinlich ist. Wenn im Ergebnis der bis dahin durchlaufenen Verfahrensschritte eine solche Konstellation erkannt wird, und wenn ferner spezielle Randbedingungen, zum Beispiel eine genügend freie Gleislänge hinter einer Richtungsgleisbremse und ähnlichem, erfüllt sind, dann wird der Gleisbremse umgehend ein Lösebefehl erteilt noch bevor die erste Achse der Rangierabteilung diese Gleisbremse erreicht hat.

Von diesem Moment an verfolgt die Steuerung den weiteren Verlauf der Energiebilanz zwischen der Rangierabteilung einerseits und der Gleisbremse andererseits, um den richtigen Zeitpunkt des Bremsbeginns bestimmen zu können.

Innere, steuerungsbedingte, und äußere, rangierabteilungsabhängige Einflüsse, die Veränderungen der Energiebilanz verursachen, werden bei diesem Verfahrensschritt berücksichtigt.

Bei jedem der folgenden Abfragezyklen wird durch die Steuerung kontinuierlich die Überschußenergie Δh_abl der Rangierabteilung berechnet und auch wieder die verfügbare Bremswiderstandshöhe h_br geprüft. Bei der fortwährenden Berechnung der jeweils zuzuordnenden Anfangsbremskraft f₀ ist eine mögliche Anzahl zwischenzeitlich ausgelaufener Achsen n_aus zu berücksichtigen.

Verfahrensgemäß wird der Zustand des verzögerten Bremsens regelmäßig in Form des Lösens aus der kleinsten Bremskraftstufe bks heraus eingenommen. Es ist daher zweckmäßig, die weiteren energetischen Berechnungen nunmehr auf den Beginn mit eben dieser Bremskraftstufe bks zu orientieren.

Eine erneute Berechnung der Anfangsbremskraft kann dann unterbleiben. Statt dessen wird der Normativwert eingetragen, der beim Vergleich mit der Normierungstabelle die Zuweisung der kleinsten Bremskraftstufe bks auslöst. Diese Bremskraftstufe bks wird dann zur fortlaufenden Berechnung der nutzbaren Bremswiderstandshöhe h_br unter Berücksichtigung des Auslaufes von Achsen einer Rangierabteilung aus der Gleisbremse und/oder von Abweichungen in der Achsfolge der Rangierabteilung genutzt.

An besonders energiearmen Rangierabteilungen, deren letzte Achsen die Gleisbremse mit einer Verzögerung gegenüber normal laufenden Rangierabteilungen befahren, sind unter Umständen zusätzlich der Laufweg s_{achs n} spätestens der letzten Achse bei 2-achsigen oder der vorletzten bei 4-achsigen oder der drittletzten Achse bei 6-achsigen Rangierabteilungen innerhalb der Gleisbremse sowie die Verzögerungszeit T_v, die diese Gleisbremse braucht, um von der Löse- in die Bremsstellung zu gelangen, mit zu berücksichtigen.

Die Berechnungsgleichung der Bremswiderstandshöhe h_br erhält daher eine modifizierte Form

Eine regelmäßige Korrektur des berechneten Wertes für die Bremswiderstandshöhe h_br um den Anteil von Streckenkräften erfolgt wiederum.

Der auf diese Weise in jedem Abfragezyklus des Steuerrechners neu ermittelte Wert für die Bremswiderstandshöhe h_br wird regelmäßig mit dem berechneten Wert für die Überschußenergie Δh_abl verglichen. Das Entscheidungskriterium zur Fortsetzung des "verzögerten" Bremsens bleibt letztlich solange bestehen, wie die Bremswiderstandshöhe h_br um einen Mindestbetrag größer ist als die Überschußenergiehöhe Δh_abl der Rangierabteilung. Ist dies nicht mehr der Fall, beginnt der Bremsvorgang unmittelbar mit dem Schließbefehl an die Gleisbremse und der Ausgabe der Initial-Bremskraftstufe bks.

Wenn der Bremsvorgang beginnt, das heißt, gleichgültig ob beim Einlauf mit der ersten Achse oder bei verzögertem Bremsen nach Einlauf in die gelöste Gleisbremse, bleibt die ermittelte Initial-Bremskraftstufe bks mindestens so lange bestehen, wie die Gleisbremse auf Grund ihrer Beschaffenheit an Zeit benötigt, um die zugehörige Bremskraft an die Rangierabteilung zu übermitteln.

Diese Zeiten können allerdings unterschiedlich bemessen sein, da im Falle des verzögerten Bremsens die Verzögerungszeit T_v für den Übergang in die Bremsstellung hinzukommt.

Während dieser Zeit ist die Steuerung bereits hinsichtlich ihres gesamten Funktionsumfanges aktiv (Vorhaltberechnung usw.), mit einer Ausnahme, daß erst nach Ablauf der Verzögerungszeit T_v ein Regelalgorithmus gestartet wird, der von da an die weitere Ausgabe von Bremskraftstufen bks steuert, indem sich der Ist- Geschwindigkeitsverlauf an den Soll-Geschwindigkeitsverlauf über einen entsprechend vorgegebenen Laufweg, beginnend mit der Ist-Geschwindigkeit beim Bremsbeginn und endend mit der vorgegebenen Auslaufgeschwindigkeit beim Austritt der letzten Achse einer Rangierabteilung aus der Gleisbremse, angleicht.

Wenn der Bremsvorgang beginnt, das heißt, gleichgültig ob beim Einlauf mit der ersten Achse oder bei verzögertem Bremsen nach Einlauf in die gelöste Gleisbremse, bleibt die ermittelte Initial-Bremskraftstufe bks mindestens so lange bestehen, wie die Gleisbremse auf Grund ihrer Beschaffenheit an Zeit benötigt um die zugehörige Bremskraft an die Rangierabteilung zu übermitteln.

Diese Zeiten können allerdings unterschiedlich bemessen sein, da im Falle des verzögerten Bremsens die Verzögerungszeit T_v für den Übergang in die Bremsstellung hinzukommt.

Während dieser Zeit ist die Steuerung bereits hinsichtlich ihres gesamten Funktionsumfanges aktiv (Vorhaltberechnung usw.), mit einer Ausnahme, daß erst nach Ablauf der Verzögerungszeit T_v ein Regelalgorithmus gestartet wird, der von da an die weitere Ausgabe von Bremskraftstufen bks steuert, indem sich der Ist-Geschwindigkeitsverlauf an den Soll-Geschwindigkeitsverlauf über einen entsprechend vorgegebenen Laufweg, beginnend mit der Ist-Geschwindigkeit beim Bremsbeginn und endend mit der vorgegebenen Auslaufgeschwindigkeit beim Austritt der letzten Achse einer Rangierabteilung aus der Gleisbremse, angleicht.

Der Soll-Geschwindigkeitsverlauf über einen entsprechend vorgegebenen Laufweg als Führungsgröße für den Regler wird gebildet, indem ein Kurvenverlauf, beginnen mit der Einlaufgeschwindigkeit der Rangierabteilung und zunächst endend auf dem Niveau der Sollauslaufgeschwindigkeit beim Austritt der zweiten Achse aus der Gleisbremse, mit jeder in die Gleisbremse einlaufenden weiteren Achse hinter das bisherige Bremslängenende in der Weise neu ausgerichtet wird, als ob diese die letzte Achse der Rangierabteilung wäre, so daß ein leicht gekrümmter Verlauf des Rampensollwertes entsteht. Dadurch ist es möglich, insbesondere auch solchen Rangierabteilungen jederzeit reale Geschwindigkeits-Sollwerte vorzugeben, die auf Grund ihrer größeren Länge gegenüber einer der Gleisbremse vorgelagerten Meßstrecke erst zu einem entsprechend späteren Zeitpunkt vollständig bemessen sind.

Der Soll-Geschwindigkeitsverlauf über einen entsprechend vorgegebenen Laufweg als Führungsgröße für den Regler wird gebildet, indem ein Kurvenverlauf, beginnend mit der Einlaufgeschwindigkeit der Rangierabteilung und zunächst endend auf dem Niveau der Sollauslaufgeschwindigkeit beim Austritt der zweiten Achse aus der Gleisbremse, mit jeder in die Gleisbremse einlaufenden weiteren Achse um den Betrag des Achsabstandes zur vorauslaufenden Achse hinter das bisherige Bremslängenende in der Weise neu ausgerichtet wird, als ob diese die letzte Achse der Rangierabteilung wäre, so daß ein leicht gekrümmter Verlauf des Rampensollwertes entsteht. Dadurch ist es möglich, insbesondere auch solchen Rangierabteilungen jederzeit reale Geschwindigkeits-Sollwerte vorzugeben, die auf Grund ihrer größeren Länge gegenüber einer der Gleisbremse vorgelagerten Meßstrecke erst zu einem entsprechend späteren Zeitpunkt vollständig bemessen sind.

Alle für die Ausgabe an die Gleisbremse vorgesehenen Bremskraftstufen bks, gleichgültig, ob diese im Ergebnis der energetischen Betrachtung oder im Verlauf der Regelung ermittelt werden, sind in Abhängigkeit von der Masse der jeweils zunächst in die Gleisbremse einlaufende Achse nach oben hin auf einen Wert begrenzt, bis zu dem das Aufklettern von Achsen unwahrscheinlich ist. Folgen innerhalb einer Rangierabteilung wesentlich schwerere Achsen auf leichtere so wird eine bis dahin gültige Begrenzung der Bremskraftstufen solange beibehalten wie sich noch leichte Achsen in der Gleisbremse befinden.

Hierzu wird die Masse jeder einlaufenden Achse mit der davor laufenden Achse verglichen. Sobald die Differenz ein bestimmtes Maß überschreitet, wird sofort die Anzahl der sich noch in der Bremse befindlichen Achsen bestimmt und das Gewicht der vorausgelaufenen Achse noch solange zur Bemessung einer maximal zulässigen Bremskraftstufe bks weiterbenutzt, bis die ermittelte Anzahl von Achsen über den Bremsenauslauf gezählt wurde.

Claims (10)

1. Verfahren zum Steuern von Gleisbremsen einer Rangieranlage, insbesondere mit einem Ablaufberg sowie Tal- und Richtungsgleisbremsen, um Rangierabteilungen von einer Einlaufgeschwindigkeit auf eine vorgegebene Sollauslaufgeschwindigkeit abzubremsen, wobei mittels einer Regeleinrichtung Bremskraftstufen an die Gleisbremse ausgegeben werden, so daß die Sollauslaufgeschwindigkeit dann erreicht ist, wenn die letzte Achse der Rangierabteilung die Gleisbremse verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Grundlage der Einlaufgeschwindigkeit der Rangierabteilung ermittelte Bremskraftstufe nicht unmittelbar an die Regeleinrichtung der Gleisbremse ausgegeben wird, daß noch vor dem Einlauf der ersten Achse einer Rangierabteilung in die Gleisbremse und unter Berücksichtigung einer berechenbaren Bremsarbeit der Gleisbremse der Betrag der Bremsarbeit der ermittelten Bremskraftstufe und ein Differenzenergiebetrag der Rangierabteilung in eine zyklische Grenzwertabfrage einfließen, wobei beim Erreichen eines im Abfragezyklus vorgegebenen Grenzwertes oder eines Grenzbereiches eine zum Erzielen der vorgegebenen Sollauslaufgeschwindigkeit einstellbare Bremskraftstufe ermittelt und diese als Initial-Bremskraftstufe an die Regeleinrichtung der Gleisbremse ausgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Gleisbremse ausgegebene Initial-Bremskraftstufe mindestens solange erhalten bleibt, bis eine zugehörige Bremskraft an die Rangierabteilung übermittelt ist, und erst danach ein Regelalgorithmus gestartet wird, der von da an die weitere Ausgabe von Initial-Bremskraftstufen an die Gleisbremse so steuert, daß der Verlauf der Ist-Geschwindigkeit der Rangierabteilung an den Verlauf der Sollgeschwindigkeit herangeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleisbremse noch vor Einlauf der ersten Achse in die Gleisbremse in einen Lösezustand versetzt wird, wenn selbst mit der kleinsten einzustellenden Bremskraftstufe eine Bremsarbeit der Gleisbremse vorbestimmt wird, die den Differenzenergiebetrag um ein Mindestmaß überschreitet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in einen Lösezustand versetzten Gleisbremse fortlaufend das Verhältnis des momentanen Differenzenergiebetrages der Rangierabteilung zum infolge des fortschreitenden Ein- und Auslaufens von Achsen der Rangierabteilung sich bestandig verringernden Betrages des Bremsarbeitsvermögens der Gleisbremse berechnet wird und daß der Bremsvorgang mit einer dabei zugrunde gelegten Initial- Bremskraftstufe beginnt, wenn die Beträge miteinander komparabel sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Moment des Einlaufes einer zweiten Achse einer Rangierabteilung in die Gleisbremse und bei jeder weiteren nachfolgenden Achse der selben Rangierabteilung ein Soll-Geschwindigkeitsverlauf über einen vorgegebenen Laufweg in der Weise um den Betrag des Achsabstandes zur vorauslaufenden Achse der Rangierabteilung hinter das bisherige Bremslängenende neu ausgerichtet wird, als ob jede dieser einlaufenden Achsen die letzte Achse der Rangierabteilung wäre.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungsrechnung zur Ausgabe einer Initial-Bremskraftstufe an die Regeleinrichtung der Gleisbremse mit einer kleinstmöglichen Bremsarbeit führt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine im vorab ermittelte mittlere Achsmasse und/oder im vorab ermittelte mittlere Achsfolge der Rangierabteilung in die Ermittlung des Differenzenergiebetrages einfließen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur dann eine Ausgabe der ermittelten Bremskraftstufe als Initial-Bremskraftstufe an die Regeleinrichtung der Gleisbremse erfolgt, wenn der Differenzenergiebetrag der berechneten Bremsarbeit der Gleisbremse entspricht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Bremskraftstufe nach oben oder unten hin korrigiert wird, wenn ein Vergleich des Differenzenergiebetrages mit der berechneten Bremsarbeit der Gleisbremse einen Betrag ergibt, der vom Grenzbereich oder Grenzwert abweicht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ansteuerung von Balkengleisbremsen alle an die Gleisbremse auszugebenden Bremskraftstufen in Abhängigkeit von der Masse der in die Gleisbremse einlaufenden Achsen einer Rangierabteilung auf einen Wert nach oben hin begrenzt werden, bis zu dem ein Aufklettern von Achsen unwahrscheinlich ist, wobei bei einer Folge von schweren nach leichteren Achsmassen die für die leichteren Achsen gültige Begrenzung solange erhalten bleibt, wie sich noch Achsen mit der geringeren Achsmasse in der Gleisbremse befinden.