DE102006011963B3

DE102006011963B3 - Verfahren zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges

Info

Publication number: DE102006011963B3
Application number: DE102006011963A
Authority: DE
Inventors: Hagen Gross; Roger Dr. Helling; Dieter Dr. Maischak; Manfred Wiesand
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: WO2007096213A1; US20100292875A1; EP1986900A1; RU2422307C2; RU2008137768A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges, das mindestens zwei einzeln ansteuerbare Bremssysteme aufweist, insbesondere mindestens ein elektrisches und mindestens ein mechanisches Bremssystem, wobei die Bremssysteme abhängig von ihrer Verfügbarkeit angesteuert werden. Es ist vorgesehen, dass die abzubremsende Masse des Schienenfahrzeuges und für jedes Bremssystem die momentan bereitstehenden Bremskräfte (Kannkräfte) ermittelt werden. Auch die momentan erforderliche Bremskraft (Sollkraft) wird ermittelt. Die Sollkraft wird dann unter Berücksichtigung der abzubremsenden Masse und der Kannkräfte durch eine Managementfunktion auf die Bremssysteme verteilt, indem die Managementfunktion die Bremssysteme einzeln oder kombiniert ansteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges, das mindestens zwei einzeln ansteuerbare Bremssysteme aufweist, wobei die Bremssysteme abhängig von ihrer Verfügbarkeit angesteuert werden.

Aus der DE 30 13 222 C2 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges bekannt, bei dem ein elektrisches Bremssystem bevorzugt eingesetzt wird und nur bei Bedarf ein hydraulisches Bremssystem zugeschaltet wird. Bei der Steuerung wird die Fahrzeugmasse berücksichtigt.

Aus der DE 15 30 262 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem für einen Bremsvorgang die abzubremsende Masse bestimmt werden kann.

Auch aus der DE 66 08 396 U ist eine Bremseinrichtung bekannt, bei der eine mechanische Bremse nur dann zugeschaltet wird, wenn die elektrische Bremse nicht ausreicht.

Bisher war es also üblich, dass von einem Bremssteuergerät aus die erforderliche Bremskraft auf zwei vorhandene Bremssysteme verteilt wurde. Dabei kam es insbesondere darauf an, dass, wenn eines der Bremssysteme ausgefallen war, ein anders Bremssystem entsprechend mehr belastet wurde.

Bisher wurde stets nur die momentane Verfügbarkeit der einzelnen Bremssysteme beachtet, wobei in der Regel zum Bremsen eine elektrische Bremse bevorzugt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges anzugeben, das laufend eine optimale Verteilung der erforderlichen Bremskraft auf die vorhandenen Bremssysteme ermöglicht.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die abzubremsende Masse des Schienenfahrzeuges und für jedes Bremssystem die momentan bereitstehenden Bremskräfte (Kannkräfte) ermittelt werden, dass die momentan erforderliche Bremskraft (Sollkraft) ermittelt wird und dass die erforderliche Bremskraft unter Berücksichtigung der abzubremsenden Masse und der bereitstehenden Bremskräfte durch eine Managementfunktion auf die Bremssysteme verteilt wird, indem die Managementfunktion die Bremssysteme einzeln oder kombiniert ansteuert.

Der Rechner für die Managementfunktion unterscheidet sich vom bekannten Bremssteuergerät. Beim Bekannten wird die erforderliche Bremskraft nur aufgrund der Verfügbarkeit der Bremssysteme verteilt. Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird nicht nur untersucht, ob die Bremssysteme funktionsfähig sind und falls das nicht zutrifft, ein Ersatzbremssystem aktiviert, sondern es wird für jedes Bremssystem die momentan bereitstehende Bremskraft (Kannkraft) ermittelt.

Wenn neben der abzubremsenden Masse (Leermasse + Zuladung), also der tatsächlichen Fahrzeugmasse des Schienenfahrzeuges, die sich in üblicher Weise durch Wiegen ergeben kann, auch die verschiedenen Kannkräfte der Bremssysteme bekannt sind, wird die momentan erforderliche Bremskraft (Sollkraft) ermittelt. Die Sollkraft hängt einerseits davon ab, wie groß die Verzögerung (negative Beschleunigung) ist, die der Fahrzeugführer vorgibt, und andererseits von der vorhandenen Strecke, nämlich ob z. B. eine Steigung oder ein Gefälle vorliegt. Um dann die ermittelte erforderliche Bremskraft auch wirklich zu erzeugen, steuert der Managementrechner auch im normalen Betrieb, wenn alle Bremssysteme funktionsfähig sind, diese Bremssysteme einzeln an. Er verteilt dabei die erforderliche Bremskraft, die auch Sollkraft genannt wird, auf die vorhandenen Bremssysteme unter Berücksichtigung der jeweiligen Kannkräfte und der abzubremsenden Masse.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass eine gleichmäßige und damit optimale Belastung der einzelnen Bremssysteme ermöglicht wird.

Beispielsweise wird beim Ermitteln der Kannkräfte der Bremssysteme die maximale thermische und/oder mechanische Belastung der Bremssysteme berücksichtigt. Eine Überhitzung oder mechanische Beschädigung wird dadurch ausgeschlossen.

Nach einem ersten Beispiel minimiert die Managementfunktion beim Verteilen der erforderlichen Bremskraft auf die Bremssysteme den Bauteileverschleiß. Die Managementfunktion steu ert die Bremssysteme stets so an, dass diejenigen Bremssysteme, die einen höheren Verschleiß haben, möglichst geschont werden. Es werden also elektrische Bremsen mechanischen Bremsen vorgezogen.

Beispielsweise wird der Bauteileverschleiß dabei gleichmäßig auf vorhandene Wagen des Schienenfahrzeuges verteilt. Es werden also z. B. bei einem Zug, der aus mehreren Wagen besteht, die mechanischen Bremsen der einzelnen Wagen in gleicher Weise beansprucht.

Nach einem zweiten Beispiel verteilt die Managementfunktion die erforderliche Bremskraft auf die Bremssysteme in der Weise, dass ein zuvor zum Gleitschutz festgelegter Maximalwert der Reibung der Räder auf der Schiene nicht überschritten wird. Dadurch wird verhindert, dass der Zug so stark abgebremst wird, dass es zu einem Gleiten blockierter Räder auf der Schiene kommt, was für das Abbremsen ungünstig ist.

Beispielsweise wird unter Beachtung des Maximalwertes der Reibung der Bauteileverschleiß minimiert. Die Managementfunktion kombiniert also die beiden Voraussetzungen für ein optimales Abbremsen, nämlich dass es nicht zu einem Gleiten der Räder auf der Schiene kommt und dass trotzdem der Bauteileverschleiß durch das Bremsen möglichst klein bleibt.

Beispielsweise wird fließend umgeschaltet zwischen der Vorgabe, dass der Bauteileverschleiß zu minimieren ist und der Vorgabe, dass die erforderliche Reibung der Räder auf der Schiene minimiert wird. Durch das fließende Umschalten wird der Vorteil erzielt, dass ein für die Fahrgäste unangenehmer Ruck beim Bremsen unterbleibt.

Beispielsweise ist mindestens ein Bremssystem ein elektrisches Bremssystem.

Nach einem anderen Beispiel ist mindestens ein Bremssystem ein mechanisches Bremssystem.

Beispielsweise können mindestens ein elektrisches und mindestens ein mechanisches Bremssystem vorhanden sein.

Beispielsweise wird der Einsatz des mindestens einen mechanischen Bremssystems minimiert. Da ein elektrisches Bremssystem weniger Verschleiß hat, wird durch die Bevorzugung des elektrischen Bremssystemes der gesamte Verschleiß der Bremssysteme verkleinert.

Nach einem anderen Beispiel wird zunächst das mindestens eine elektrische Bremssystem und erst dann das mindestens eine mechanische Bremssystem eingesetzt. Es wird grundsätzlich zunächst versucht, die Sollkraft allein durch das mindestens eine elektrische Bremssystem bereitzustellen. Erst wenn die Kannkräfte des mindestens einen elektrischen Bremssystems nicht ausreichen sollten, wird dann das mindestens eine mechanische Bremssystem zugeschaltet.

Beispielsweise setzt die Managementfunktion beim Verteilen der erforderlichen Bremskraft auf die Bremssysteme das mindestens eine elektrische Bremssystem im Bereich eines Bahnhofes nicht voll ein, um eine Regelung des mindestens einen elektrischen Bremssystems zu ermöglichen. Eine zusätzlich erforderliche Bremskraft kommt dann vom mindestens einen mechanischen Bremssystem. Die Anfahrt an einen Haltepunkt ist bis zum Stillstand des Schienenfahrzeuges dann besser zu regeln. Vorteilhaft wird durch die ermöglichte Regelung eines elektrischen Bremssystems, das dynamisch regelbar ist, ein gewünschter Anhaltepunkt mit hoher Genauigkeit schnell angefahren.

Nach einer Weiterbildung des Verfahrens wird, wenn ein Bremssystem versagt, mit den anderen noch verfügbaren Bremssystemen gebremst.

Mit dem Verfahren zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges nach der Erfindung wird durch den Einsatz der Managementfunktion insbesondere der Vorteil erzielt, dass während eines Bremsvorganges die vorhandenen Bremssysteme stets optimal eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges, das mindestens zwei einzeln ansteuerbare Bremssysteme aufweist, wobei die Bremssysteme abhängig von ihrer Verfügbarkeit angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die abzubremsende Masse des Schienenfahrzeuges und für jedes Bremssystem die momentan bereitstehenden Bremskräfte (Kannkräfte) ermittelt werden, dass die momentan erforderliche Bremskraft (Sollkraft) ermittelt wird und dass die erforderliche Bremskraft unter Berücksichtigung der abzubremsenden Masse und der bereitstehenden Bremskräfte durch eine Managementfunktion auf die Bremssysteme verteilt wird, indem die Managementfunktion die Bremssysteme einzeln oder kombiniert ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der momentan bereitstehenden Bremskräfte (Kannkräfte) der Bremssysteme die maximale thermische und/oder mechanische Belastung der Bremssysteme berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementfunktion beim Verteilen der erforderlichen Bremskraft auf die Bremssysteme den Bauteileverschleiß minimiert.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteileverschleiß gleichmäßig auf vorhandene Wagen des Schienenfahrzeuges verteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementfunktion beim Verteilen der erforderlichen Bremskraft auf die Bremssysteme einen zuvor zum Gleitschutz festgelegten Maximalwert der Reibung der Räder auf der Schiene nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter Beachtung des Maximalwertes der Reibung der Bauteileverschleiß minimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass fließend umgeschaltet wird zwischen Minimierung des Bauteileverschleißes und Minimierung der erforderlichen Reibung der Räder auf der Schiene.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bremssystem ein elektrisches Bremssystem ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bremssystem ein mechanisches Bremssystem ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrisches und mindestens ein mechanisches Bremssystem vorhanden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz des mindestens einen mechanischen Bremssystems minimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das mindestens eine elektrische Bremssystem und erst dann das mindestens eine mechanische Bremssystem eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines Bahnhofes die Management funktion beim Verteilen der erforderlichen Bremskraft auf die Bremssysteme das mindestens eine elektrische Bremssystem nicht voll einsetzt, um eine Regelung zu ermöglichen und dass eine zusätzlich erforderliche Bremskraft vom mindestens einen mechanischen Bremssystem kommt.