DD225675A1

DD225675A1 - Verfahren und anordnung zur diagnostischen pruefung der druckluftbremsen an schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DD225675A1
Application number: DD25760383A
Authority: DD
Inventors: Dieter Jaenichen; Martin Heller
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1985-08-07

Abstract

Verfahren und Anordnung zur diagnostischen Pruefung der Druckluftbremsen an Schienenfahrzeugen zur rationellen Durchfuehrung der vorgeschriebenen Pruefmassnahmen und Gewinnung zusaetzlicher Informationen fuer eine Restnutzungsdauerprognose, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines einheitlichen Mess- und Steuergeraetes, das pneumatisch an die Hauptluftleitung und elektrisch an die im Fahrzeug befindlichen Bremszylinderdruckmesswandler angeschlossen wird, in einem Pruefprogramm, das die wesentlichen Einzelfunktionen der Armaturen prueft, darunter auch die Bremszylinderdichtheit nach einer auf einem Druckausgleich beruhenden Methode, das Uebertragungsverhalten der Druckluftbremse ermittelt und anhand dessen der allgemeie Zustand bewertet wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Prüf- und Instandhaltungsmaßnahmen an Druckluftbremsarmaturen von Schienenfahrzeugen. Durch die Dienstvorschriften der Deutschen Reichsbahn (DV 979 Th 3, 946 Th 26, 984 Th 28, 29) wird ein zeitabhängiges System für Prüf-, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten für Schienenfahrzeugbremsen vorgeschrieben. Das diagnostische Prüfverfahren dient dazu, die vorgeschriebenen Prüfungen der Druckluftbremsarmaturen mit neuartigen Meßverfahren zu rationalisieren und durch bisher nicht verwendete Kriterien zu ergänzen, welche den Zustand der Armaturen und Bremszylinder besser charakterisieren und daher Voraussetzungen für eine bessere Ausnutzung ihrer Standzeiten im Betrieb schaffen, z. B. durch Übergang zur zustandsbezogenen Instandhaltung nach Überprüfungen. Das Verfahren ist hauptsächlich für die Eingangsprüfung druckluftgebremster Schienenfahrzeuge zu Instandhaltungsstufen geeignet, wobei ein positiver Befund bestimmte Instandhaltungsarbeiten ersparen kann; außerdem für die Abschlußprüfungen nach Bremsrevisionen und -Untersuchungen, für Abnahmeprüfungen und Bremsprüfungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Prüfverfahren, bei denen der Hauptluftleitungsdruck durch von Hand oder elektrisch betätigte Druckluftversorgungseinrichtungen gesteuert wird. Da diese Geräte keine Meßergebnisse liefern können, werden diese durch Arbeitskräfte unmittelbar am Fahrzeug gewonnen, wobei die Bewertungen oftmals subjektiv (Kontrolle des festen Anliegens der Bremse) oder qualitativ (Dichtheitsprüfung durch Abseifen) sind oder nur durch Demontage von Baugruppen (Bremszylinderdichtheitsprüfung) gewonnen werden können. Weiterhin ist ein Verfahren zur Bremszylinderdichtheitsprüfung nach DD-WP 159165 bekannt, das auf dem Verschluß der Auslaßöffnung der Relaisventile beruht. Der Nachteil des Verfahrens ist, daß an der von der Fahrzeugunterseite schlecht zugänglichen und schwierig abzudichtenden Öffnung des betreffenden Steuerventils ein Gerät befestigt werden muß.

Weiterhin sind verschiedene Dichtheitsprüfverfahren und -geräte bekannt, denen gemeinsam ist, daß der zu prüfende Druck mit Hilfe einer pneumatischen Schaltung und eines Differenzdruckmessers mit einem Solldruck aus einer Kammer konstanten Drucks bzw. einem anderen Referenzdruck verglichen wird, wobei die Kammer vor Beginn der Prüfung gemeinsam mit dem Prüfobjekt auf den gleichen Druck gefüllt wird. Nachteil des Verfahrens ist, daß es nur für einzelne Geräte angewendet werden kann, jedoch nicht für die im Fahrzeug ständiger Nachspeisung unterliegenden Bremszylinder.

Weiterhin bekannt sind Ventilprüfstände verschiedener Bauarten mit oder ohne Zuhilfenahme von Magnetventilen und Steuer- und Auswerteelektronik, z.B. durch DD-AP 125018. Nachteil der ventil prüfstände ist, daß die Ventile zur Prüfung vom Fahrzeug demontiert und an den Prüfstand montiert werden müssen, und daß die Messung der Kammerdrücke der Steuerventile erforderlich ist, die am Fahrzeug nicht ohne weiteres meßbar sind.

Weiterhin ist ein Gerät bekannt, mit dessen Hilfe an Fahrzeugen, die mit speziellen pneumatischen Prüfanschlüssen ausgerüstet sind, durch Bedienhebel und Linearventile Undichtheiten an der Hauptluftleitung simuliert werden, die Reaktionszeiten der Steuerventile auf diese Undichtheiten werden als Kriterium ihrer weiteren Funktionsfähigkeit verwendet. Nachteil des Gerätes ist, daß es nur für speziell dafür vorgesehene Fahrzeuge verwendbar ist, und daß die Aussagekraft der Prüfungsergebnisse begrenzt ist.

Weiterhin ist durch die Ungarische Staatsbahn MAV eine „Neue patentierte Methode zur Untersuchung pneumatischer Bremsen von Lokomotiven und Wagen" bekannt. Diese beruht auf der Aufzeichnung bestimmter Drücke auf einem Linienbandschreiber nach pneumatisch-elektrischer Meßwandlung. Dabei sind die Pneumatik betreffende neuartige Lösungen z. B. gegenüber dem Bremsprüfgerät Pdr 4 der Deutschen Bundesbahn nach den vorliegenden Informationen nicht erkennbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine exakte Aussage über die Funktionsfähigkeit der einzelnen pneumatischen Bauteile sowie der Druckluftbremse insgesamt zu erhalten, ohne dazu Eingriffe in die Bremsanlage vornehmen zu müssen. Durch die genaue Aufnahme von Kennlinien und der Prüfung auch nach bisher aufgrund fehlender Meßeinrichtungen nicht verwendeter Kriterien, die jedoch für die Ermittlung des Zustandes der Bremsarmaturen erforderlich sind, sollen subjektive Einflüsse und rein qualitative Bewertungen, wie sie bei den bisherigen Prüfverfahren vorkommen, vermieden werden. Dadurch ist einerseits die Zuverlässigkeit der Druckluftbremsen zu erhöhen und die Zahl der Bremsstörungen, wie z. B. Überbremsungen durch mangelhafte Löseempfindlichkeit zu verringern, andererseits können die Standzeiten der Armaturen im Betrieb erhöht und routinemäßige Instandhaltungsarbeiten eingespart werden, indem mit Hilfe von statistisch gesicherten Kennwerten eine Restnutzungsdauerprognose ermöglicht wird.

Bei Anwendung der Erfindung auf Prüfmaßnahmen der bestehenden Instandhaltungstechnologie soll der Arbeitszeitaufwand und der Anteil von Handarbeiten, insbesondere an der Fahrzeugunterseite verringert werden, wozu die Montage von Prüfflanschen und anderen Geräten an Bremszylinder und -armaturen vermieden und das Abseifen soweit wie möglich eingeschränkt werden soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den allgemeinen Zustand der Druckluft-Bremsarmaturen an Schienenfahrzeugen in einem demontagelosen Verfahren zu ermitteln.

Dabei sind die technischen Ursachen für die Unzulänglichkeiten bereits bekannter Verfahren, die in der qualitativen und subjektiven Bewertung, im Arbeitszeitaufwand für das Abseifen und die Montage von Prüfgeräten und im Aufwand für die Ausrüstung der Fahrzeuge mit pneumatischen Prüfanschlüssen sowie der durch diese gebildeten zusätzlichen Störungsquellen liegen, zu beseitigen bzw. zu umgehen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Verfahren und Anordnung zur diagnostischen Prüfung der Druckluftbremsen an Schienenfahrzeugen gelöst, bei dem mit Hilfe eines einheitlichen Meß- und Steuergerätes, das insbesondere einen elektropneumatischen Steuerteil, einen Schalt- und Logikteil und einen Meß- und Schreibgerätesatz enthält, die Eingangsgrößen der Druckluftbremse, mindestens der Hauptluftleitungsdruck, je nach Bremsbauart zusätzlich die den Druckübersetzer, das regelbare Relaisventil und das Auslaßventil beeinflussenden Drücke bzw. Spannungen gesteuert und gleichzeitig die Ausgangsgrößen gemessen werden und mit Hilfe des auf diese Weise ermittelten Übertragungsverhaltens der allgemeine Zustand der Druckluftbremsarmaturen bewertet wird. Dabei wird ein spezielles Prüfprogramm verwirklicht, bei dem durch das Steuergerät der Hauptluftleitungsdruck in bestimmten Zeiten um bestimmte Größen verändert wird und neben den Bremszylinderdrücken bei den verschiedenen Stellungen der Druckübersetzer und regelbaren Relaisventile, den Füll-, Löse-, Umschalt- und Ausfallzeiten, den Empfindlichkeiten und Unempfindlichkeiten der Steuerventile und Schnellbremsbeschleuniger und der Dichtheit der Hauptluftleitung auch die Bremszylinderdichtheit gemessen wird, wobei auftretende Fehler durch getrennte Veränderung der Eingangsgrößen den verursachenden Baugruppen zugeordnet werden können, ohne daß deren Vorsteuerdrücke gemessen werden müssen.

Die Bremszylinderdichtheitsprüfung beruht auf der Eigenschaft der Steuerventile, daß nach Ansteuerung einer Vollbremsung durch den dafür notwendigen Hauptluftleitungsdruck (höchstens 35OkPa) der Vorratsluftdruck infolge Nachspeisung nicht unter diesen Wert sinkt und daß der Bremszylinderdruck, wenn der durch das Kräftegleichgewicht am Dreidruckventil und durch einen vorhandenen Höchstdruckbegrenzer bestimmte Wert unterschritten wird, sich bei 1 !"!-Übersetzung der nachgeschalteten Relaisventile nur geringfügig vom Vorratsluftdruck unterscheiden kann und daß man in diesem Zustand des Druckausgleichs das Verhalten des Hauptluftleitungsdruckes als Maß für die Bremszylinderundichtheit verwenden kann, wobei der Druckabfall bei fehlender Nachspeisung oder der Durchfluß bei konstantem Druck meßbar sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles für Reisezugwagenbremsen der Bauart KE-GPR-A näher beschrieben: Fig. 1 zeigt die Übersicht über die Prüfanordnung. Dargestellt sind das Fahrzeug A und das einheitliche Meß- und Steuergerät B mit seinen Elementen, zwischen denen pneumatische Verbindungen 1 bestehen sowie elektrisch-analoge Meßsignale 2 und digitale Steueranweisungen 3 übertragen werden. Auf dem Fahrzeug befinden sich die Hauptluftleitung 4, die Druckluftbremsarmaturen einschließlich der Bremszylinder 5 sowie die Meßwandler 6 für den Bremszylinderdruck. Die Verbindung zum Meß- und Steuergerät erfolgt über Schlauchkupplung 7 und Vielfachstecker 8. Die Hauptteile des Meß- und Steuergerätes sind der Differenzdruckmeßwandler 9, das elektropneumatisch^ Steuergerät 10, der Schalt- und Logikteil 11, die Meß- und Schreibgeräte 12 und die Bedien- und Auswertefunktion 13, die je nach Ausbaustufe durch Bediener oder mit Hilfe eines Mikrorechners ausgeführt wird.

Für die Dichtheitsprüfung enthält der Meß- und Schreibgerätesatz ein Zweistoff-U-Rohrmanometer aus Metall, das mit Quecksilber und Öl gefüllt ist und durch Membranen abgeschlossen wird. Diese Ausführung sichert die erforderliche Robustheit und Überlastbarkeit. Zur kontinuierlichen Meßwertübertragung wird ein Widerstand verwendet, der einen Schenkel des U-Rohr-Manometers durchzieht und je nach Stand der Quecksilbersäule kurzgeschlossen wird, wobei Nullpunktverstellung und Kalibrierung auf einfachste Weise durch Neigung des U-Rohres durchgeführt werden. Zur Messung wird zunächst eine Vollbremsung eingeleitet, wobei sich das regelbare Relais /er*il und der Druckübersetzer im Zustand der höchsten Abbremsung befinden. Danach wird der erforderliche Gleichgewichtszustand durch Betätigen des Absperrorgans herbeigeführt, und ein mit dem einen Schenkel des U-Rohres verbundener Behälter mit diesem Ausgleichsdruck gefüllt. Anschließend, nachdem nur noch der andere Schenkel des U-Rohres mit der Hauptluftleitung verbunden ist und das Steuergerät in Abschlußstellung liegt, erfolgt die Aufnahme des Meßwertes. Die Messung der Dichtheit der Hauptluftleitung erfolgt auf gleiche Weise, wenn die Bremsanlage mit Regelbetriebsdruck gefüllt ist.

Diese Messungen sind ebenso durchführbar, wenn nur eine einfache Druckluftversorgung über Führerbremsventil zur Verfügung steht.

Fig.2 zeigt den pneumatischen Schaltplan des elektropneumatischen Steuergerätes 10, das den Druck in der Hauptluftleitung entsprechend dem vorgesehenen Prüfprogramm steuert. Es wird einerseits an die Hausleitung H, andererseits an die Hauptluftleitung des Fahrzeuges angeschlossen. Die Verbindung zum Schalt- und Logikteil besteht in der elektrischen Ansteuerung der Wegeventile, die hier ebenso wie die Hilfsluftversorgung nicht dargestellt ist. Das Gerät gewährleistet mit Hilfe eines Druckminderventiles DMV den Vorratsluftdruck im Behälter R und mit Hilfe eines

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Schnelldruckreglers Vsr den Regelbetriebsdruck. Der Hauptluftleitungsdruck wird indirekt über ein 1:1 übersetzendes Relaisventil DU gesteuert, wodurch die Rückwirkung des Meßobjektes ausgeschlossen wird. Die Düsen für die Betriebsbremsung BB, Bremsunempfindlichkeit BUE, Bremsempfindlichkeit BE, Schnellbremsempfindlichkeit SBE und Schnellbremsunempfindlichkeit SBUE wirken auf den Vorsteuerbehälter Lv, die Düse für die Löseempfindlichkeit LE direkt auf die Hauptluftleitung. Die Hilfsbehälter V₁ und V₂ dienen zur Steuerung zweier Bremsstufen. Durch Wegeventile G und H werden die entsprechenden Verbindungen hergestellt. Zur Kontrolle ist ein Ferngebermanometer F vorhanden. Der Schalt- und Logikteil besteht aus Relaisbausteinen, die die Stelleinheiten der Wegeventile und das Ventil des Differenzdruckmeßwandlers ansteuern. Sie sind so verkettet, daß durch Tastendruck bzw. Spannungsimpuls folgende Zustände erreicht werden: 1. Abschlußstellung, 2. Füllen/Lösen, 3. Löseempfindlichkeit, 4. Schnellbremsung (direkte Entlüftung), 5. Bremsunempfindlichkeit, 6. Bremsempfindlichkeit, 7. Schnellbremsunempfindlichkeit, 8. Schnellbremsempfindlichkeit, 9. Erste Bremsstufe, 10. Vollbremsung. Als Meßwandler für den Bremszylinderdruck werden im Ausführungsbeispiel Widerstands-Ferngebermanometer verwendet, die anstelle der bisherigen Schleppzeigermanometer in den Einstiegsräumen der Fahrzeuge mit geringem Aufwand zu installieren sind.

Die Meß- und Schreibgeräte 12 entsprechen den für Widerstandsferngeber herkömmlichen Bauarten, welche bei entsprechender Auslegung in gleicher Weise für den Differenzdruckmeßwandler anwendbar sind. Schreibgeräte sind nur erforderlich, wenn eine elektronische Meßwertverarbeitung nicht vorgesehen ist.

Die Bedien-und Auswertefunktion wird durch einen Bediener allein oder mit Unterstützung durch einen Mikrorechner ausgeführt und umfaßt folgende Aufgaben:

— Auslösung der Druckfunktionen der Hauptluftleitung über Schalt- und Logikteil und elektropneumatisches Steuergerät

— Auslösung der Prüfeinrichtung am Fahrzeug (Prüfventile für T- und F-Druck, Gleitschutz)

— Umschaltung der Meßstellen auf die Meß- und Schreibgeräte

— Vergleich der Schriebe mit Musterdruckschaulinien (nur bei Handbedienung)

— Ausdruck von Meßwerten und Bewertung anhand der Sollgrößen und der Kennwerte für die Restnutzungsdauerprognose Das Prüfprogramm wurde so gestaltet, daß die größtmögliche Zahl von Meßwerten bei geringstmöglichem Zeit- und Luftverbrauch erreicht wird. Trotz fehlender Messung von Vorsteuerdrücken und anderer interner Drücke sind auftretende Fehler auf die einzelnen Armaturen lokalisierbar, indem die entsprechenden Eingangsgrößen einzeln verändert werden. Der T- und F-Druck wird vom Bediener entsprechend der zu prüfenden Stellung der Hoch- und Lastabbremsung eingestellt, soweit die entsprechenden Ventile am Fahrzeug nicht elektrisch ansteuerbar sind. Das Prüfprogramm umfaßt im Ausführungsbeispiel folgende Punkte:

Erstauffüllung

Dichtheit der Hauptluftleitung

Schnellbremsung R — Hochabbremsung — beladen

— Messung des Knickpunktes, der Füllzeit, des Bremszylinderdruckes C_hb

— Auslösung des Gleitschutzes, Messung der Bremsausfallzeit

— Umstellung Hoch/Niedrig, Messung der Umschaltzeit, des Bremszylinderdruckes C_nb

Lösen, Vollbremsung R — Hochabbremsung — beladen, Vollösen, Messung der Lösezeit, des Knickpunktes, Schnellbremsung G — leer

— Messung des Ansprunges, der Füllzeit, des Bremszylinderdruckes C_ni Lösen, Messung der Lösezeit

Bremsempfindlichkeit G, Messung der Zeit bis zum Ansprung Löseempfindlichkeit Bremsempfindlichkeit ohne Überströmeinrichtung, Messung der Zeit bis zum Anlegen

Bremsunempfindlichkeit

Füllen

Schnellbremsunempfindlichkeit

— Messung des Bremszylinderdruckes C_h| Lösen

Schnellbremsempfindlichkeit, Messung der Ansprungzeit

Betriebsbremsung P — beladen

— Messung der Erhaltung der ersten Bremsstufe

— Überprüfung des C_nb-Druckes bei L = 35OkPa (Stufen-)Lösen

Vollbremsung R — Hochabbremsung — beladen Herbeiführung des Druckausgleiches

— Messung der Bremszylinderdichtheit Lösen

Diejenigen Funktionen, die an verschiedenen Bremszylindern unabhängig auftreten, da sie durch mehrfach vorhandene Ventile einzeln beeinflußt werden, sind gesondert zu messen. Für die KE-GPR-A-Bremse betrifft das die Bremszylinderdrücke der verschiedenen Lastzustände.

Claims

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Erfindungsansprüche:

1. Verfahren zur diagnostischen Prüfung der Druckluftbremsen an Schienenfahrzeugen, gekennzeichnet dadurch, daß die Eingangsgrößen der Druckluftbremse, mindestens der Hauptluftleitungsdruck, je nach Bremsbauart zusätzlich die den Druckübersetzer, das regelbare Relaisventil und das Auslaßventil beeinflussenden Drücke bzw. Spannungen gesteuert und gleichzeitig die Ausgangsgrößen gemessen werden und der Zustand der pneumatischen Elemente der Bremsanlage anhand des ermittelten Übertragungsverhaltens bewertet wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Eingangsgrößen nach einem besonderen Prüfprogramm in bestimmten Zeiten um bestimmte Größen verändert werden, um das Übertragungsverhalten hinsichtlich der bestehenden Normative einzuschätzen und auftretende Abweichungen der diese verursachenden Baugruppe zuzuordnen, ohne daß dabei Eingriffe in die pneumatische Bremsanlage zur Messung der Kammerdrücke durchgeführt werden, wobei das Prüfprogramm neben der Prüfung der Höchstdrücke bei verschiedenen Stellungen der Druckübersetzer und regelbaren Relaisventile, der Füll-, Löse-, Umschalt- und Ausfallzeiten, Empfindlichkeiten und Unempfindlichkeiten der Steuerventile und Schnellbremsbeschleuniger insbesondere eine Dichtheitsmessung der Bremszylinder einschließt, die auf einem Druckausgleich von Vorratsluft-, Bremszylinder- und Hauptluftleitungsdruck beruht und sich auf die Ermittlung des Verhaltens des Hauptluftleitungsdruckes als Maß für die Bremszylinderundichtheit durch Differenzdruck- oder Durchflußmessung beschränkt.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hauptluftleitung des zu prüfenden Fahrzeuges mit einem einheitlichen Meß- und Steuergerät verbunden ist, das insbesondere einen elektropneumatischen Steuerteil, einen Schalt- und Logikteil und einen Meß- und Schreibgerätesatz enthält, wobei der elektropneumatische Steuerteil aus einer Kombination von Behältern, Wegeventilen, Strömungsdrosseln und Relaisventil besteht, die den Hauptluftleitungsdruck in bestimmten Zeiten um bestimmte Größen ändert.
4. Anordnung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Meß- und Schreibgerätesatz zur Dichtheitsprüfung der Bremszylinder ein Zweistoff-U-Manometer mit elektrischer Meßwertübertragung enthält, dessen einer Schenkel mit einem Behälter, der andere mit der Hauptluftleitung verbunden ist, wobei eine verschließbare Verbindung der beiden Schenkel vorhanden ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen