DE102011113118A1

DE102011113118A1 - Brake control device for a rail vehicle, brake system with a brake control device, method for determining at least one unevenness of a disc brake device and computer program product

Info

Publication number: DE102011113118A1
Application number: DE102011113118A
Authority: DE
Inventors: Marc-Oliver Herden; Erich Fuderer; Michael Lehneis; Marc-Gregory Elstorpff
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2031-09-10
Also published as: WO2013034744A2; DE102011113118B4; WO2013034744A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremssteuereinrichtung (24) für ein Schienenfahrzeug, wobei die Bremssteuereinrichtung (24) zum Empfang von Daten mit einer Sensoreinrichtung (26) verbunden oder verbindbar ist. Die Sensoreinrichtung (26) ist dazu ausgelegt, während einer Bremsung eine Belastung zwischen einem Bremsbelag (16) und einer zu bremsenden Scheibe (14) einer Scheibenbremseinrichtung zu erfassen, die zum Bremsen eines Rades (12) vorgesehen ist. Die Bremssteuereinrichtung (24) ist dazu ausgelegt, basierend auf einen zeitlichen Verlauf der Belastung während der Bremsung zu ermitteln, ob mindestens eine Unebenheit der Scheibenbremseinrichtung vorliegt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Bremsanlage (10) mit einer Bremssteuereinrichtung (24) sowie ein entsprechendes Verfahren und ein Computerprogrammprodukt.The invention relates to a brake control device (24) for a rail vehicle, wherein the brake control device (24) for receiving data with a sensor device (26) is connected or connectable. The sensor device (26) is designed to detect during braking a load between a brake lining (16) and a disc (14) of a disc brake device to be braked, which is provided for braking a wheel (12). The brake control device (24) is designed to determine whether there is at least one unevenness of the disc brake device based on a time profile of the load during braking. The invention also relates to a brake system (10) with a brake control device (24) and a corresponding method and a computer program product.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremssteuereinrichtung für ein Schienenfahrzeug, eine Bremsanlage mit einer Bremssteuereinrichtung, ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Unebenheit einer Scheibenbremseinrichtung sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a brake control device for a rail vehicle, a brake system with a brake control device, a method for determining at least one unevenness of a disc brake device and a corresponding computer program product.

Zum Bremsen von Schienenfahrzeugen werden häufig über Reibungsbremsen sehr hohe Bremskräfte aufgebracht. Insbesondere bei Scheibenbremsen können sich dabei hohe Temperaturen in Bremskontakt stehender Komponenten entwickeln. Wenn Unebenheiten auf der Bremsscheibe oder bei einem Bremsbelag vorliegen, können bestimmte Bereiche einer stärkeren Temperaturentwicklung unterliegen als andere Bereiche. Dabei können beispielsweise Erhebungen auf der Scheibe im Vergleich zu tieferen Stellen der Scheibe einem erhöhten Reibkontakt unterliegen, wodurch sich eine erhöhte Wärmebelastung an diesen erhobenen Stellen ergibt. Ungleichmäßige Verteilung von Wärme auf einer Bremsscheibe kann sich einerseits ungünstig auf den Verschleiß im Belag auswirken. Andererseits kann durch Wärmespannungen eine verstärkte beziehungsweise eine beschleunigte Rissbildung in der Scheibe auftreten. Insbesondere können lokal auf einer Bremsscheibe oder einem Bremsbelag erhöhte Temperaturen zu unterschiedlichen Temperaturdehnungseffekten führen, wodurch sich bereits bestehende Unterschiede fortlaufend verstärken können. Durch derartige Unterschiede können unerwünschte Schwingungen eines Drehgestells oder einer Bremseinrichtung ausgelöst werden, die sich negativ auf Fahrverhalten und Fahrkomfort auswirken können. Im Extremfall können derartige Schwingungen sogar zu Schäden am Fahrzeug und insbesondere der Bremsanlage führen. Zur Feststellung von Rissbildungen in der Scheibe ist in der Regel eine aufwendige Wartung notwendig, während der ein Schienenfahrzeug nicht einsatzfähig ist.For braking rail vehicles very high braking forces are often applied via friction brakes. In particular, disc brakes can thereby develop high temperatures in brake contact standing components. If there are bumps on the brake disc or on a brake pad, certain areas may experience a higher temperature than other areas. In this case, for example, elevations on the disc may be subject to an increased frictional contact in comparison to deeper areas of the disc, which results in an increased heat load on these raised areas. Uneven distribution of heat on a brake disc can on the one hand adversely affect the wear in the lining. On the other hand, thermal stress can lead to increased or accelerated crack formation in the pane. In particular, locally elevated temperatures on a brake disk or on a brake pad can lead to different effects of thermal expansion, as a result of which already existing differences can continuously increase. Such differences can cause unwanted vibrations of a bogie or a braking device, which can have a negative effect on driving behavior and ride comfort. In extreme cases, such vibrations can even lead to damage to the vehicle and in particular the brake system. To detect cracks in the disc usually requires a complex maintenance, during which a rail vehicle is not operational.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Erfassung von Unebenheiten in der Scheibe und/oder dem Bremsbelag bereits während des Betriebs eines Schienenfahrzeugs zu ermöglichen. Es sollen eine entsprechende Bremssteuereinrichtung für ein Schienenfahrzeug, eine Bremsanlage mit einer solchen Bremssteuereinrichtung sowie ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Unebenheit einer Scheibenbremseinrichtung und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden.An object of the present invention is to allow detection of bumps in the disc and / or the brake pad already during operation of a rail vehicle. A corresponding brake control device for a rail vehicle, a brake system with such a brake control device and a method for determining at least one unevenness of a disk brake device and a corresponding computer program product are to be provided.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is solved by the features of the independent claims.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine Bremssteuereinrichtung für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, wobei die Bremssteuereinrichtung zum Empfang von Daten mit einer Sensoreinrichtung verbunden oder verbindbar ist. Die Sensoreinrichtung ist dazu ausgelegt, während einer Bremsung eine Belastung zwischen einem Bremsbelag und einer zu bremsenden Scheibe einer Scheibenbremseinrichtung zu erfassen, die zum Bremsen eines Rades vorgesehen ist. Die Bremssteuereinrichtung ist ferner dazu ausgelegt, basierend auf einem zeitlichen Verlauf der Belastung während der Bremsung zu ermitteln, ob mindestens eine Unebenheit der Scheibenbremseinrichtung vorliegt. Somit kann während des Betriebs des Schienenfahrzeugs eine Unebenheit ermittelt werden, um frühzeitig eine mögliche Beschädigung oder Rissbildung und/oder eine ungleichmäßige Belastung der Scheibenbremseinrichtung zu ermitteln. Die Bremssteuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, von der Sensoreinrichtung Daten bezüglich der Belastung zu empfangen. Die Daten können durch die Sensoreinrichtung bereits aufbereitet sein, oder es können von der Bremssteuereinrichtung noch zu bearbeitende Daten sein. Die Belastung zwischen dem Bremsbelag und der zu bremsenden Scheibe kann durch Anpressen des Bremsbelags an die Scheibe und damit verbundene Reibung entstehen. Es versteht sich, dass die Bremssteuereinrichtung mit mehr als einer Sensoreinrichtung und/oder mehr als einer Scheibenbremseinrichtung verbunden oder verbindbar sein kann. Dabei kann angenommen werden, dass eine Scheibenbremseinrichtung zum Bremsen eines Rades beziehungsweise zweier auf einer gemeinsamen Achse angeordnete Räder eingesetzt werden kann. Die Scheibenbremseinrichtung kann zum einseitigen oder zweiseitigen Kontaktieren der zu bremsenden Scheibe über mit Bremsbelag belegte Einrichtungen vorgesehen sein. Der Bremsbelag kann an einem Trägerelement befestigt sein. Es kann ein Krafterzeuger vorgesehen sein, beispielsweise ein pneumatischer Zylinder, der das Trägerelement und den Bremsbelag mit einer Bremskraft zu beaufschlagen vermag. Ein Krafterzeuger kann allgemein durch einen pneumatischen Bremsdruck, einen hydraulischen Bremsdruck oder elektrischen Strom betätigbar sein. Entsprechend kann die Bremseinrichtung eine pneumatische, elektropneumatische, hydraulische, elektrohydraulische oder elektrische oder elektromechanische Bremseinrichtung sein. Eine elektropneumatische oder elektrohydraulische Bremseinrichtung kann durch eine Bremssteuereinrichtung elektrisch ansteuerbare Ventile aufweisen, um einen Bremsdruck einzustellen. Das Ermitteln des Vorhandenseins mindestens einer Unebenheit basierend auf einem zeitlichen Belauf der Belastung kann das Transformieren von Daten auf einer zeitlichen Basis in eine Frequenzdomäne umfassen. Beispielsweise kann eine Fourier-Transformation vorgenommen werden. Derartige Berechnungen und Transformationen können durch die Bremssteuereinrichtung durchgeführt werden. Die mindestens eine Unebenheit kann eine Erhöhung, Vertiefung und/oder ein Riss in der Scheibe und/oder dem Belag sein. Es ist vorstellbar, dass eine aus einer Reibfläche wie etwa einem Bremsbelag herausstehende lose oder gebrochene Befestigungsschraube eine Unebenheit darstellt. Die Scheibe kann ein Rad sein oder auf der Radachse oder Radnabe angeordnet sein. Die Scheibenbremseinrichtung kann teil einer pneumatischen, elektropneumatischen, hydraulischen, elektrohydraulischen, elektrischen oder elektromechanischen Bremseinrichtung sein. Insbesondere kann die Scheibenbremseinrichtung über ein elektropneumatisch angesteuertes Steuerventil mit Druckluft zum Erzeugen einer Bremswirkung belegbar sein. Die Belastung kann als eine Bremskraft, Anpresskraft, oder ein Moment wie ein Bremsmoment wirken. Es kann vorgesehen sein, dass ein Schwellenwert für ein aus den Daten ermitteltes Signal vorgegeben ist, bei dessen Überschreiten auf das Vorhandensein einer Unebenheit geschlossen werden kann. Das Signal kann eine gemessene Abweichung der Belastung von einer gleichmäßigen Belastung der Scheibenbremseinrichtung repräsentieren.According to the invention, a brake control device for a rail vehicle is provided, wherein the brake control device is connected or can be connected to receive data with a sensor device. The sensor device is designed to detect during braking a load between a brake pad and a disc to be braked a disc brake device, which is provided for braking a wheel. The brake control device is further configured to determine, based on a time profile of the load during braking, whether at least one unevenness of the disc brake device is present. Thus, during operation of the rail vehicle, unevenness may be determined to promptly determine possible damage or cracking and / or uneven loading of the disc brake device. The brake control device may be configured to receive data relating to the load from the sensor device. The data may already be processed by the sensor device, or it may be data to be processed by the brake control device. The load between the brake pad and the disc to be braked by pressing the brake pad to the disc and friction associated arise. It is understood that the brake control device can be connected or connectable to more than one sensor device and / or more than one disc brake device. It can be assumed that a disc brake device for braking a wheel or two arranged on a common axis wheels can be used. The disc brake device can be provided for unilateral or two-sided contacting of the disc to be braked via devices equipped with brake pad. The brake pad may be attached to a support member. It can be provided a force generator, for example a pneumatic cylinder, which is able to act on the carrier element and the brake pad with a braking force. A force generator may generally be actuatable by a pneumatic brake pressure, a hydraulic brake pressure, or electric current. Accordingly, the braking device may be a pneumatic, electropneumatic, hydraulic, electrohydraulic or electrical or electromechanical brake device. An electropneumatic or electrohydraulic brake device can have electrically controllable valves by a brake control device in order to set a brake pressure. Determining the presence of at least one unevenness based on a temporal load of the load may Transform data into a frequency domain on a timely basis. For example, a Fourier transformation can be performed. Such calculations and transformations may be performed by the brake control device. The at least one unevenness may be an elevation, depression and / or a crack in the disc and / or the pad. It is conceivable that a loose or broken fastening screw protruding from a friction surface, such as a brake pad, represents a bump. The disc may be a wheel or arranged on the wheel axle or hub. The disc brake device may be part of a pneumatic, electro-pneumatic, hydraulic, electro-hydraulic, electrical or electromechanical brake device. In particular, the disc brake device can be assignable via an electropneumatically actuated control valve with compressed air for generating a braking effect. The load may act as a braking force, pressing force, or a torque such as a braking torque. It can be provided that a threshold value is specified for a signal determined from the data, which, if exceeded, can be used to conclude the presence of unevenness. The signal may represent a measured deviation of the load from a uniform load on the disc brake device.

Die Bremssteuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, das Vorhandensein mindestens einer Unebenheit basierend auf einer periodisch auftretenden Belastungsänderung zu ermitteln. Wenn nämlich die Scheibe mit dem Rad rotiert, wird sich durch Unebenheiten leicht ein derartiges periodisches Signal einstellen.The brake control device may be configured to determine the presence of at least one unevenness based on a periodically occurring load change. Namely, when the disc rotates with the wheel, such a periodic signal is easily adjusted by unevenness.

Es ist vorstellbar, dass die Bremssteuereinrichtung dazu ausgelegt ist, zeitliche Verläufe einer Vielzahl von Bremsungen zu speichern und basierend auf den gespeicherten Verläufen das Vorhandensein mindestens einer Unebenheit zu ermitteln. Beispielsweise neigen Unebenheiten, insbesondere Risse, einer Scheibe dazu, sich im Laufe der Zeit zu vergrößern, so dass sich eine Verstärkung eines auf eine Unebenheit hinweisenden Signals im Verlauf eines längeren Zeitraums ergeben kann.It is conceivable that the brake control device is designed to store time profiles of a plurality of braking operations and to determine the presence of at least one unevenness based on the stored progressions. For example, bumps, particularly cracks, of a disk tend to increase over time so that an enhancement of a bumpy signal may result over a longer period of time.

Es kann vorgesehen sein, dass die Bremssteuereinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf einem zeitlichen Verlauf ein plötzliches Auftreten einer Unebenheit zu erfassen. Ein plötzliches Auftreten einer Unebenheit kann auf einen Schadensfall hinweisen, etwa dann, wenn sich eine Befestigungsschraube löst. Ein plötzliches Auftreten einer Unebenheit kann sich beispielsweise in einem zeitlichen Verlauf durch ein zu einem bestimmten Zeitpunkt einsetzendes Signal bemerkbar machen. Ein derartiges Signal kann insbesondere ein periodisches Signal sein, dass ab einem bestimmten Zeitpunkt während der Fahrt auftritt und vorher nicht vorlag und/oder vorher einen bestimmten Schwellenwert nicht überschritten hat. Ein plötzlich auftretendes Signal kann insbesondere durch einen Sprung in einer Signalamplitude ausgezeichnet sein. Im Vergleich dazu kann ein über einen längeren Zeitraum ansteigendes Signal einen Hinweis auf einen progressiv anwachsenden Verschleiß einer Scheibenbremseinrichtung geben. Die Bremssteuereinrichtung kann allgemein dazu ausgebildet sein, basierend auf einem zeitlichen Verlauf mindestens einer Bremsung zwischen einem Schadensfall und einem zunehmenden Verschleiß zu unterscheiden.It can be provided that the brake control device is designed to detect a sudden occurrence of unevenness based on a time profile. A sudden occurrence of unevenness may indicate a damage event, for example, when a fastening screw comes loose. A sudden occurrence of unevenness may, for example, become noticeable over a period of time due to a signal which sets in at a given time. Such a signal may, in particular, be a periodic signal which occurs at a certain point in time during the journey and has not previously existed and / or has not previously exceeded a specific threshold value. A sudden signal can be distinguished in particular by a jump in a signal amplitude. By comparison, a rising signal over a longer period of time may indicate a progressive increase in wear on a disc brake device. The brake control device may generally be configured to differentiate between a damage event and an increasing wear based on a time profile of at least one braking operation.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Bremssteuereinrichtung dazu ausgelegt sein, zum Ermitteln des Vorhandenseins mindestens einer Unebenheit eine Raddrehzahl des Rades zu berücksichtigen. Insbesondere kann die Raddrehzahl mit den Daten der Sensoreinrichtung korreliert werden, um beispielsweise auch bei veränderlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein quasi-periodisches Signal zu identifizieren. Dabei kann beispielsweise ein zeitlicher Verlauf eines Raddrehzahlwertes mit dem entsprechend zeitlichen Verlauf der Belastung korreliert und/oder gefaltet werden.According to a development, the brake control device can be designed to take into account the presence of at least one unevenness of a wheel speed of the wheel. In particular, the wheel speed can be correlated with the data of the sensor device in order, for example, to identify a quasi-periodic signal even at variable vehicle speeds. In this case, for example, a time profile of a wheel speed value can be correlated and / or folded with the corresponding time profile of the load.

Es kann vorgesehen sein, dass die Bremssteuereinrichtung mit einer Raddrehzahlsensoreinrichtung zum Erfassen der Drehzahl des Rades verbunden oder verbindbar ist. Die Verbindung kann direkt oder indirekt erfolgen, insbesondere kann eine elektronische Einrichtung zur Auswertung der Daten der Drehzahlsensoreinrichtung zwischen Bremssteuereinrichtung und Raddrehzahlsensoreinrichtung geschaltet sein.It can be provided that the brake control device is connected or connectable to a wheel speed sensor device for detecting the rotational speed of the wheel. The connection can be direct or indirect, in particular, an electronic device for evaluating the data of the speed sensor device between brake control device and wheel speed sensor device may be connected.

Die Sensoreinrichtung kann eine Einrichtung zum Erfassen einer Bremskraft und/oder eines Bremsmomentes aufweisen. Eine derartige Sensoreinrichtung kann eine Belastung zwischen einem Bremsbelag und einer zu bremsenden Scheibe direkt oder indirekt erfassen, da Bremskraft und/oder Bremsmoment eine Belastung zwischen Bremsbelag und Bremsscheiben darstellen, wenn mittels der Scheibenbremseinrichtung gebremst wird. Damit ist das Verwenden einer zusätzlichen Sensorreinrichtung unnötig.The sensor device may have a device for detecting a braking force and / or a braking torque. Such a sensor device can directly or indirectly detect a load between a brake lining and a disc to be braked, since braking force and / or braking torque represent a load between the brake pad and the brake discs when braking by means of the disc brake device. Thus, the use of an additional sensor device is unnecessary.

Bei einer Weiterbildung kann die Bremssteuereinrichtung dazu ausgelegt sein, zum Ermitteln des Vorhandenseins mindestens einer Unebenheit einen Sollwert oder Istwert einer Bremskraft und/oder eines Bremsmomentes zu berücksichtigen. Insbesondere kann ein solcher Sollwert oder Istwert aus den Daten herausgefiltert werden, um leichter eine periodische Abweichung aufgrund einer Unebenheit herausfiltern zu können. Es ist vorstellbar, einen Sollwert oder Istwert zur Normalisierung der Daten zu verwenden. Ein Sollwert oder Istwert kann durch eine Mittelwertbildung berechnet werden, beispielsweise über eine Radumdrehung. Ein Sollwert kann beispielsweise ein durch eine Steuereinrichtung, wie etwa die Bremssteuereinrichtung, bestimmter Wert sein, der einer Ansteuerung oder Regelung der Bremsung zugrunde liegt.In a further development, the brake control device may be designed to take into account a setpoint or actual value of a braking force and / or a braking torque for determining the presence of at least one unevenness. In particular, such a desired value or actual value can be filtered out of the data in order to be able to more easily filter out a periodic deviation due to unevenness. It is conceivable to set a setpoint or actual value to normalize the data use. A setpoint or actual value can be calculated by averaging, for example over one wheel revolution. A desired value may be, for example, a value determined by a control device, such as the brake control device, which is the basis for a control or regulation of the braking.

Ferner kann eine Bremsanlage mit einer hierin beschriebenen Bremssteuereinrichtung vorgesehen sein. Die Bremsanlage kann eine pneumatische, elektropneumatische, hydraulische, elektrohydraulische, elektrische oder elektromechanische Bremseinrichtung aufweisen. Es ist auch ein Schienenfahrzeug mit einer derartigen Bremsanlage vorstellbar.Furthermore, a brake system may be provided with a brake control device described herein. The brake system may have a pneumatic, electro-pneumatic, hydraulic, electro-hydraulic, electrical or electromechanical braking device. It is also conceivable a rail vehicle with such a brake system.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Unebenheit einer Scheibenbremseinrichtung zum Bremsen eines Rades eines Schienenfahrzeugs, welches insbesondere durch eine hierin beschriebene Bremssteuereinrichtung und/oder für eine hierin beschriebene Bremsanlage durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst die Schritte des Empfangens von Daten einer Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung während einer Bremsung eine Belastung zwischen einem Bremsbelag und einer zu bremsenden Scheibe einer Scheibenbremseinrichtung erfasst und des Ermittelns, basierend auf einem zeitlichen Verlauf der Belastung während der Bremsung, ob mindestens eine Unebenheit der Scheibenbremseinrichtung vorliegt. Das Vorhandensein mindestens einer Unebenheit kann basierend auf einer periodisch auftretenden Belastungsänderung ermittelt werden. Es ist vorstellbar, zeitliche Verläufe einer Vielzahl von Bremsungen zu speichern und basierend auf den gespeicherten Verläufen das Vorhandensein mindestens einer Unebenheit zu ermitteln. Es kann vorgesehen sein, zum Ermitteln des Vorhandenseins mindestens einer Unebenheit eine Raddrehzahl des Rades zu berücksichtigen. Bei einer Weiterbildung kann eine Bremssteuereinrichtung mit einer Raddrehzahlsensoreinrichtung zum Erfassen der Drehzahl des Rades verbunden werden. Die Sensoreinrichtung kann eine Einrichtung zum Erfassen einer Bremskraft und/oder eines Bremsmomentes sein. Zum Ermitteln des Vorhandenseins mindestens einer Unebenheit kann ein Sollwert oder Istwert einer Bremskraft und/oder eines Bremsmomentes berücksichtigt werden. Es kann angezeigt werden, ob oder dass eine Unebenheit ermittelt wurde.The invention also relates to a method for determining at least one unevenness of a disc brake device for braking a wheel of a rail vehicle, which is carried out in particular by a brake control device described herein and / or for a brake system described herein. The method includes the steps of receiving data from a sensor device, wherein the sensor device detects a load between a brake pad and a disc to be disc brake brake device during braking and determining if at least one unevenness, based on a time course of the load during braking the disc brake device is present. The presence of at least one unevenness can be determined based on a periodically occurring load change. It is conceivable to store temporal courses of a plurality of stunts and to determine the presence of at least one unevenness based on the stored progressions. It can be provided to take into account the presence of at least one unevenness of a wheel speed of the wheel. In a development, a brake control device can be connected to a wheel speed sensor device for detecting the rotational speed of the wheel. The sensor device may be a device for detecting a braking force and / or a braking torque. For determining the presence of at least one unevenness, a nominal value or actual value of a braking force and / or a braking torque can be taken into account. It can be displayed whether or that a bump has been detected.

Ferner kann ein Computerprogrammprodukt vorgesehen sein, das auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist und Instruktionen enthält, die eine Bremssteuereinrichtung dazu veranlassen, das hierin beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Bremssteuereinrichtung kann dabei als Computer angesehen werden.Furthermore, a computer program product may be provided that is stored on a computer readable storage medium and includes instructions that cause a brake control device to perform the method described herein. The brake control device can be regarded as a computer.

Allgemein kann die Bremssteuereinrichtung mit einem pneumatischen, elektropneumatischen, hydraulischen, elektrohydraulischen, elektrischen oder elektromechanischen Bremssystem und/oder einer solchen Bremseinrichtung verbunden oder verbindbar sein. Die Bremssteuereinrichtung kann jede geeignete Art von Bremssteuereinrichtung sein, insbesondere ein Bremsrechner und/oder ein Bordrechner eines Schienenfahrzeugs. Die Bremssteuereinrichtung kann auch als separate Komponente ausgebildet sein und beispielsweise mit einem Bremsrechner und/oder einem Bordrechner verbunden oder verbindbar sein. Eine Bremssteuereinrichtung kann zum Ansteuern von Rädern eines Wagens eines Schienenfahrzeugs oder mehr als eines Wagens vorgesehen sein. Ein Schienenfahrzeug kann einen oder mehrere Wagen mit oder ohne eigenen Antrieb und/oder ein Zugfahrzeug in beliebiger Kombination bezeichnen. Es kann vorgesehen sein, dass durch einen Krafterzeuger wie einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder oder einen elektrisch betätigten Krafterzeuger eine Bremskraft derart ausgeübt wird, dass ein Bremsbelag in einen reibenden Kontakt mit einem zu bremsenden Rad und/oder einer Bremsscheibe oder Wellenscheibe gebracht wird, um eine Bremsung des Schienenfahrzeugs beziehungsweise eines Rades des Schienenfahrzeugs zu bewirken. Ein derartiges Ausüben von Bremskraft kann als Betätigen der Bremseinrichtung bezeichnet werden. Ein Bremsmoment bestimmt die tatsächliche Bremsung des Rades. Neben der Bremskraft kann es von einer Reibung zwischen dem Bremsbelag und dem Rad oder einer Bremsscheibe und von einem Adhäsionsbeiwert abhängen, der die Kraftübertragung zwischen Rad und Schiene beeinflusst. Eine Bremsanlage oder ein Bremssystem kann insbesondere eine oder mehrere pneumatische, elektropneumatische, hydraulische, elektrohydraulische, elektrische und/oder elektromechanische Bremseinrichtungen aufweisen, die durch die Bremssteuereinrichtung ansteuerbar sind. Eine elektropneumatische Bremseinrichtung kann eine pneumatische Bremseinrichtung, beispielsweise mit einem pneumatischen Zylinder, und elektrisch ansteuerbare Ventile umfassen. Eine elektrohydraulische Bremseinrichtung kann eine hydraulische Bremseinrichtung, beispielsweise mit einem hydraulischen Zylinder, und elektrisch ansteuerbare Ventile umfassen.In general, the brake control device can be connected or connectable to a pneumatic, electropneumatic, hydraulic, electrohydraulic, electrical or electromechanical brake system and / or such a brake device. The brake control device may be any suitable type of brake control device, in particular a brake computer and / or an on-board computer of a rail vehicle. The brake control device can also be embodied as a separate component and be connected or connectable, for example, to a brake computer and / or an on-board computer. A brake control device may be provided for driving wheels of a railcar of a rail vehicle or more than one car. A rail vehicle may designate one or more cars with or without its own drive and / or a towing vehicle in any combination. It can be provided that by a force generator such as a pneumatic or hydraulic cylinder or an electrically operated force generator, a braking force is applied such that a brake pad is brought into frictional contact with a wheel to be braked and / or a brake disc or wave washer to a To effect braking of the rail vehicle or a wheel of the rail vehicle. Such application of braking force may be referred to as actuating the braking device. A braking torque determines the actual braking of the wheel. In addition to the braking force, it may depend on a friction between the brake pad and the wheel or a brake disc and on an adhesion coefficient, which influences the power transmission between the wheel and rail. A brake system or a brake system may in particular comprise one or more pneumatic, electropneumatic, hydraulic, electrohydraulic, electrical and / or electromechanical brake devices that can be activated by the brake control device. An electropneumatic brake device may comprise a pneumatic brake device, for example with a pneumatic cylinder, and electrically controllable valves. An electrohydraulic brake device may comprise a hydraulic brake device, for example with a hydraulic cylinder, and electrically controllable valves.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutertThe invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug mit einer Bremssteuereinrichtung; und 1 a schematic representation of a brake system for a rail vehicle with a brake control device; and

2 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Ermitteln, ob mindestens eine Unebenheit einer Scheibenbremseinrichtung vorliegt. 2 a flowchart for a method for determining whether at least one unevenness of a disc brake device is present.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. In 1 sind pneumatische und mechanische Verbindungen durchgezogen dargestellt, während elektrische Signalverbindungen gestrichelt gezeigt sind.In the following description of the drawings, like reference characters designate like or similar components. In 1 pneumatic and mechanical connections are shown drawn through, while electrical signal connections are shown in dashed lines.

1 zeigt schematisch eine Bremsanlage 10 für ein Schienenfahrzeug. Die Bremsanlage 10 ist dazu eingerichtet, ein Rad 12 des Schienenfahrzeugs zu bremsen. Dazu ist auf einer Achse, an der das Rad 12 befestigt ist, eine Bremsscheibe 14 vorgesehen. Die Bremsscheibe 14 kann über eine Bremszangeneinrichtung 15 beidseitig mit Bremsbelägen 16 in reibenden Kontakt gebracht werden. Die Bremszangeneinrichtung 15 kann über einen pneumatischen Zylinder 18 mit einer entsprechenden Bremskraft beaufschlagt werden. Wird über den Zylinder 18 eine Bremskraft auf die Bremszangeneinrichtung 15 ausgeübt, wird entsprechend ein reibender Kontakt hergestellt und das Rad 12 wird über die Scheibe 14 gebremst, wobei Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Wärme umgewandelt wird. Der Zylinder 18 ist über eine Druckluftleitung mit einer Steuerventileinrichtung 20 verbunden. Über die Steuerventileinrichtung 20 kann aus einer Druckluftversorgungseinrichtung 22, die nur schematisch gezeigt ist, Druckluft zum pneumatischen Zylinder 18 geführt werden. Über die Steuerventileinrichtung 20 kann auch Druckluft aus dem pneumatischen Zylinder 18 abgelassen werden. Dazu kann beispielsweise ein geeignetes Luftablassventil vorgesehen sein. Eine Sensoreinrichtung 26 ist im Bereich der durch die Scheibe 14 und die Bremszangeneinrichtung 15 gebildeten Scheibenbremseinrichtung vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 26 ist dazu ausgelegt, eine Belastung zwischen der Scheibe 14 und der Bremszangeneinrichtung 15 beziehungsweise der Bremsbeläge 16 dieser Bremszangeneinrichtung 15 bei einer Bremsung zu erfassen, also dann, wenn die Bremsbeläge 16 gegen die Scheibe 14 gepresst werden. Über eine Signalleitung ist die Sensoreinrichtung 26 mit einer Steuereinrichtung 24 verbunden. Die Steuereinrichtung 24 kann als eine elektronische oder elektropneumatische Steuereinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 24 dazu ausgelegt sein, die Steuerventileinrichtung 20 anzusteuern, um beispielsweise einen Bremsvorgang einzuleiten oder eine Bremse zu lösen. Dazu können beispielsweise geeignete Magnetventile oder elektropneumatische Vorsteuerventile durch die Steuereinrichtung 24 angesteuert werden. Die Steuereinrichtung 24 ist dazu ausgelegt, während einer Bremsung Signale von der Sensoreinrichtung 26 zu empfangen. Basierend auf den mit diesen Signalen empfangenen Daten kann die Steuereinrichtung 24 den zeitlichen Verlauf der Belastung während der Bremsung ermitteln. Wenn eine Unebenheit auf der Scheibe 14 vorhanden ist, kann sich dies beispielsweise in einem periodisch wiederkehrenden Signal widerspiegeln. Zur Feststellung eines solchen Signals kann beispielsweise eine Fourier-Transformation vorgenommen werden. Eine solche Fourier-Transformation kann beispielsweise durch die Sensoreinrichtung 26 oder die Steuereinrichtung 24 durchgeführt werden. Dazu oder auch zu anderen Zwecken der Datenbearbeitung kann die Sensoreinrichtung 26 insbesondere als intelligente Sensoreinrichtung mit eigener Steuerelektronik ausgebildet sein. In diesem Beispiel ist die Sensoreinrichtung 26 als Sensoreinrichtung zum Erfassen einer durch den pneumatischen Zylinder 18 erzeugten Bremskraft und/oder eines auf die Scheibe 14 beziehungsweise das Rad 12 ausgeübten Bremsmomentes ausgelegt. Die durch die Sensoreinrichtung 26 gemessene Bremskraft oder das Bremsmoment können bei der Ermittlung einer Unebenheit berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine Normalisierung von durch die Sensoreinrichtung 26 ermittelten Daten durch einen Istwert oder Sollwert der Bremskraft und/oder des Bremsmoments erfolgen. Dabei kann beispielsweise die Bremskraft und/oder das Bremsmoment über eine oder mehrere Umdrehungen des Rades beziehungsweise der Scheibe 14 gemittelt werden. Durch eine derartige Normalisierung können auch kleine quasi-periodisch auftretende Signale durch die Steuereinrichtung 24 identifiziert werden. Ferner ist ein Raddrehzahlsensor 30 vorgesehen, welcher eine Drehzahl des Rades 12 ermittelt. Diese Drehzahl kann der Steuereinrichtung 24 zur Verfügung gestellt werden, welche sie bei dem Ermitteln einer Unebenheit berücksichtigt. Insbesondere kann die Drehzahl 30 mit einem periodischen oder quasi-periodisch auftretenden Signal korreliert werden. Dadurch kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass durch den Bremsvorgang sich die Drehzahl des Rades vermindert, wodurch eine Quasi-Periodizität in den Daten oder Signalen auftreten kann. 1 schematically shows a brake system 10 for a rail vehicle. The brake system 10 is set to a wheel 12 of the rail vehicle to brake. This is on an axis where the wheel 12 is attached, a brake disc 14 intended. The brake disc 14 Can via a brake caliper device 15 on both sides with brake pads 16 be brought into frictional contact. The brake caliper device 15 Can be via a pneumatic cylinder 18 be subjected to a corresponding braking force. Will over the cylinder 18 a braking force on the brake caliper device 15 exercised, a rubbing contact is made and the wheel accordingly 12 gets over the disc 14 braked, with kinetic energy of the vehicle is converted into heat. The cylinder 18 is via a compressed air line with a control valve device 20 connected. About the control valve device 20 can from a compressed air supply device 22 , which is shown only schematically, compressed air to the pneumatic cylinder 18 be guided. About the control valve device 20 can also use compressed air from the pneumatic cylinder 18 be drained. For this purpose, for example, a suitable air release valve may be provided. A sensor device 26 is in the field of through the disc 14 and the brake caliper device 15 provided disc brake device provided. The sensor device 26 is designed to be a load between the disc 14 and the brake caliper device 15 or the brake pads 16 this brake caliper device 15 to detect when braking, so then when the brake pads 16 against the disc 14 be pressed. Via a signal line is the sensor device 26 with a control device 24 connected. The control device 24 can be designed as an electronic or electropneumatic control device. In particular, the control device 24 be designed to the control valve device 20 to initiate, for example, to initiate a braking operation or to release a brake. For this example, suitable solenoid valves or electropneumatic pilot valves by the control device 24 be controlled. The control device 24 is designed to receive signals from the sensor device during braking 26 to recieve. Based on the data received with these signals, the controller 24 determine the time course of the load during braking. If a bump on the disc 14 This may, for example, be reflected in a periodically recurring signal. To determine such a signal, for example, a Fourier transformation can be performed. Such a Fourier transformation can be achieved, for example, by the sensor device 26 or the controller 24 be performed. For this purpose or for other purposes of data processing, the sensor device 26 be designed in particular as an intelligent sensor device with its own control electronics. In this example, the sensor device is 26 as a sensor device for detecting a by the pneumatic cylinder 18 generated braking force and / or one on the disc 14 or the wheel 12 applied braking torque designed. The through the sensor device 26 Measured braking force or braking torque can be taken into account when determining a bump. In particular, a normalization of the sensor device 26 determined data by an actual value or setpoint of the braking force and / or the braking torque done. In this case, for example, the braking force and / or the braking torque over one or more revolutions of the wheel or the disc 14 be averaged. By means of such normalization, small quasi-periodically occurring signals can also be generated by the control device 24 be identified. Further, a wheel speed sensor 30 provided, which is a speed of the wheel 12 determined. This speed can the controller 24 be provided, which takes into account in determining a bump. In particular, the speed 30 be correlated with a periodic or quasi-periodic occurring signal. As a result, it can be taken into account, for example, that the braking speed reduces the speed of the wheel, as a result of which quasi-periodicity can occur in the data or signals.

2 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Unebenheit einer Scheibenbremseinrichtung. Das Verfahren kann beispielsweise durch eine oben beschriebene Steuereinrichtung 24 und/oder für eine oben beschriebene Bremsanlage 10 durchgeführt werden. In einem Schritt S10 wird eine Bremsung eines Rades durch eine Scheibenbremseinrichtung ausgelöst. Gleichzeitig wird in einem Schritt S12 mit einem Erfassen und/oder einer Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufes einer Belastung zwischen Bremsbelägen und der Scheibe der Scheibenbremseinrichtung begonnen. Es ist auch vorstellbar, dass die Steuereinrichtung 24 auch dann, wenn das Rad 12 nicht gebremst wird, Daten einer Sensoreinrichtung aufzeichnet und/oder auswertet. Parallel zum Schritt S12 können Raddrehzahldaten von der Steuereinrichtung empfangen werden. Diese können zeitlich mit den Daten der Sensoreinrichtung bezüglich der Belastung während der Bremsung korreliert werden. In einem Schritt S16, der ebenfalls parallel zum Schritt S12 und/oder zum Schritt S14 ausgeführt werden kann, kann eine Bremskraft und/oder ein Bremsmoment erfasst werden. Dies kann durch die Sensoreinrichtung 26 erfolgen, oder durch eine separate, speziell dafür vorgesehene Bremskraftsensoreinrichtung erfolgen. Auf die Schritte S12, S14 und S16 folgend, oder parallel dazu, kann in einem Schritt S18 das Vorhandensein einer Unebenheit der Scheibe 14 und/oder des Bremsbelags 16 ermittelt werden. Dabei können im Schritt S14 und S16 ermittelte Daten beispielsweise durch geeignete zeitliche Korrelation mit dem zeitlichen Verlauf der Belastung berücksichtigt werden. Beispielsweise kann im Schritt S18 eine Normalisierung des zeitlichen Verlaufs der Belastung zwischen der Scheibe und dem Bremsbelag oder den Bremsbelägen erfolgen, um ein eventuelles periodisches Verhalten deutlicher herauszustellen. Es kann auch die Raddrehzahl berücksichtigt werden, um der Abbremsung des Rades bei der Bewertung des Auftretens eines periodischen Verhaltens Rechnung zu tragen. Es ist auch vorstellbar, den zeitlichen Verlauf der Belastung und den der anderen in Schritten S14 und S16 erfassten Parameter während weiterer, zuvor erfolgter Bremsvorgänge bei dem Ermitteln einer Unebenheit der Scheibenbremseinrichtung zu berücksichtigen. So kann beispielsweise ein schleichender Abrieb des Bremsbelags durch die zeitliche Überwachung berücksichtigt werden. Auf diese Art kann beispielsweise unterschieden werden, ob eine Unebenheit beim Bremsbelag oder bei der Bremsscheibe vorliegt, denn eine Unebenheit beim Bremsbelag wird sich im Verlauf der Zeit eher ausgleichen als beispielsweise ein Riss in der Bremsscheibe. In einem auf den Schritt S18 folgenden Schritt S20 kann über eine geeignete Anzeigeneinheit das Ergebnis der Ermittlung einer Unebenheit ausgegeben werden. Beispielsweise kann bei Überschreiten eines gewissen Schwellenwertes auf eine Rissbildung in der Bremsscheibe 14 geschlossen werden, und ein Warnsignal ausgegeben werden, welches darauf hinweist, dass eine Wartung notwendig ist. 2 shows a flowchart for a method for determining at least one unevenness of a disc brake device. The method may, for example, by a control device described above 24 and / or for a brake system described above 10 be performed. In a step S10, a braking of a wheel is triggered by a disc brake device. At the same time, in a step S12, detection and / or recording of the time course of a load between brake linings and the disk of the disk brake device is started. It is also conceivable that the control device 24 even if the wheel 12 is not braked, records data of a sensor device and / or evaluates. In parallel with step S12, wheel speed data may be received by the controller. These can be correlated in time with the data of the sensor device with respect to the load during braking. In a step S16, which can likewise be carried out in parallel to step S12 and / or to step S14, a braking force and / or a braking torque can be detected. This can be done by the sensor device 26 take place, or by a separate, specially provided braking force sensor device done. Following or in parallel with steps S12, S14 and S16, in a step S18, the presence of unevenness of the disc 14 and / or the brake pad 16 be determined. In this case, data determined in step S14 and S16 can be taken into account, for example, by suitable temporal correlation with the time profile of the load. For example, in step S18, a normalization of the time profile of the load between the disc and the brake pad or the brake pads can be made to highlight a possible periodic behavior more clearly. Wheel speed may also be taken into account to account for deceleration of the wheel in assessing the occurrence of periodic behavior. It is also conceivable to take into account the time course of the load and that of the other parameters detected in steps S14 and S16 during further, previously performed braking operations when determining an unevenness of the disc brake device. For example, a creeping abrasion of the brake lining can be taken into account by the temporal monitoring. In this way it can be distinguished, for example, whether there is unevenness in the brake pad or in the brake disc, because a unevenness in the brake pad will compensate more over time than, for example, a crack in the brake disc. In a step S20 following the step S18, the result of the determination of unevenness can be output via a suitable display unit. For example, when a certain threshold value is exceeded, cracking in the brake disk can occur 14 be closed, and a warning signal is issued indicating that maintenance is necessary.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the realization of the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Bremsanlagebraking system
1212: Radwheel
1414: Bremsscheibebrake disc
1515: BremszangeneinrichtungCaliper device
1616: Bremsbelagbrake lining
1818: pneumatischer Zylinderpneumatic cylinder
2020: SteuerventileinrichtungControl valve means
2222: DruckluftversorgungseinrichtungCompressed air supply system
2424: Steuereinrichtungcontrol device
2626: Sensoreinrichtungsensor device
3030: RaddrehzahlsensoreinrichtungRaddrehzahlsensoreinrichtung

Claims

Brake control device ( 24 ) for a rail vehicle, wherein the brake control device ( 24 ) for receiving data with a sensor device ( 26 ) is connectable or connectable, wherein the sensor device ( 26 ) is adapted, during braking, a load between a brake pad ( 16 ) and a disc to be braked ( 14 ) of a disc brake device, which is used to brake a wheel ( 12 ), wherein the brake control device ( 24 ) is adapted to determine, based on a time course of the load during braking, whether at least one unevenness of the disc brake device is present.

Brake control device according to claim 1, wherein the brake control device ( 24 ) is adapted to determine the presence of at least one unevenness based on a periodically occurring load change.

Brake control device according to claim 1 or 2, wherein the brake control device ( 24 ) is adapted to store temporal courses of a plurality of stunts and to determine the presence of at least one unevenness based on the stored progressions.

Brake control device according to one of claims 1 to 3, wherein the brake control device ( 24 ) is adapted to determine the presence of at least one unevenness a wheel speed of the wheel ( 12 ).

Brake control device according to one of claims 1 to 4, wherein the brake control device ( 24 ) with a wheel speed sensor device ( 30 ) for detecting the rotational speed of the wheel ( 12 ) is connected or connectable.

Brake control device according to one of claims 1 to 5, wherein the sensor device ( 26 ) has a device for detecting a braking force and / or a braking torque.

Brake control device according to one of claims 1 to 6, wherein the brake control device ( 24 ) is designed to take into account the presence of at least one unevenness a desired value or actual value of a braking force and / or a braking torque.

Brake system ( 10 ) with a brake control device ( 24 ) according to one of claims 1 to 7.

Method for determining at least one unevenness of a disc brake device for braking a wheel ( 12 ) of a rail vehicle, which in particular by a brake control device ( 24 ) according to one of claims 1 to 7 and / or for a brake system ( 10 ) according to claim 8, the method comprising the steps of: receiving data from a sensor device ( 26 ), wherein the sensor device ( 26 ) during a braking load between a brake pad ( 16 ) and a disc to be braked ( 14 ) a disc brake device detected; Determine whether at least one unevenness of the disc brake device is present, based on a time course of the load during braking.

A computer program product stored on a computer readable storage medium and containing instructions that cause a brake control device to perform a method according to claim 9.