DE102011113118B4

DE102011113118B4 - 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: DE102011113118B4
Application number: DE102011113118.7A
Authority: DE
Inventors: Marc-Oliver Herden; Erich Fuderer; Michael Lehneis; Marc-Gregory Elstorpff
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2031-09-10
Also published as: WO2013034744A2; WO2013034744A3; DE102011113118A1

Abstract

Bremssteuereinrichtung (24) für ein Schienenfahrzeug, wobei die Bremssteuereinrichtung (24) zum Empfang von Daten mit einer Sensoreinrichtung (26) verbunden oder verbindbar ist, wobei die Sensoreinrichtung (26) dazu ausgelegt ist, während einer Bremsung eine als eine Bremskraft, Anpresskraft oder ein Bremsmoment wirkende Belastung zwischen einem Bremsbelag (16) und einer zu bremsenden Scheibe (14) einer Scheibenbremseinrichtung zu erfassen, die zum Bremsen eines Rades (12) vorgesehen ist, wobei die Bremssteuereinrichtung (24) dazu ausgelegt ist, basierend auf einem zeitlichen Verlauf der Belastung während der Bremsung zu ermitteln, ob mindestens eine Unebenheit der Scheibenbremseinrichtung vorliegt.Brake control device (24) for a rail vehicle, the brake control device (24) for receiving data being connected or connectable to a sensor device (26), the sensor device (26) being designed to apply a braking force, contact pressure or a braking force during braking Braking torque acting load between a brake pad (16) and a disc to be braked (14) of a disc brake device, which is provided for braking a wheel (12), the brake control device (24) being designed based on a time profile of the load to determine during braking whether there is at least one unevenness in the disc brake device.

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.To brake rail vehicles, very high braking forces are often applied using friction brakes. In the case of disc brakes in particular, high temperatures can develop in components in contact with the brake. If there are bumps on the brake disc or on a brake pad, certain areas may be subject to a higher temperature development than other areas. In this case, for example, elevations on the pane can be subject to increased frictional contact in comparison to lower areas of the pane, which results in an increased thermal load at these raised areas. Uneven distribution of heat on a brake disc can, on the one hand, have an unfavorable effect on the wear in the lining. On the other hand, increased or accelerated crack formation in the pane can occur due to thermal stresses. In particular, elevated temperatures locally on a brake disc or a brake lining can lead to different temperature expansion effects, as a result of which existing differences can be continuously increased. Such differences can trigger unwanted vibrations of a bogie or a braking device, which can have a negative impact on driving behavior and driving comfort. In extreme cases, such vibrations can even damage the vehicle and in particular the brake system. In order to determine the formation of cracks in the pane, extensive maintenance is generally necessary, during which a rail vehicle cannot be used.

Aus der DE 100 26 125 A1 ist eine Bremssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der Steuersignale von Aktuatoren während einer Bremsung ausgewertet werden.From the DE 100 26 125 A1 A brake control device for a motor vehicle is known, in which control signals from actuators are evaluated during braking.

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 enable unevenness in the disk and / or the brake lining to be detected even while a rail vehicle is in operation. 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 disc 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 refinements and developments of the invention result 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 als eine Bremskraft, Anpresskraft oder ein Bremsmoment wirkende 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 entsteht durch Anpressen des Bremsbelags an die Scheibe und damit verbundene Reibung. 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 wirkt als eine Bremskraft, Anpresskraft, oder ein Moment wie ein Bremsmoment. 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, the brake control device being connected or connectable to a sensor device for receiving data. During braking, the sensor device is designed to detect a load acting as a braking force, contact pressure or a braking torque between a brake pad and a disc to be braked in a disc brake device which is provided for braking a wheel. The brake control device is also designed to determine, based on a time profile of the load during braking, whether there is at least an unevenness in the disk brake device. An unevenness can thus be determined during the operation of the rail vehicle in order to determine possible damage or crack formation and / or an uneven load on the disc brake device at an early stage. The brake control device can be set up to receive data relating to the load from the sensor device. The data can already be processed by the sensor device, or it can be data to be processed by the brake control device. The load between the brake pad and the disc to be braked is caused by pressing the brake pad against the disc and the associated friction. It goes without saying that the brake control device can be connected or can be connected to more than one sensor device and / or more than one disc brake device. It can be assumed that a disc brake device can be used to brake one wheel or two wheels arranged on a common axle. The disc brake device can be provided for one-sided or two-sided contacting of the disc to be braked by means of devices covered with a brake lining. The brake pad can be attached to a carrier element. A force generator can be provided, for example a pneumatic cylinder, which can apply a braking force to the carrier element and the brake lining. A force generator can generally be actuated by a pneumatic brake pressure, a hydraulic brake pressure or electrical current. Accordingly, the braking device can be a pneumatic, electropneumatic, hydraulic, electrohydraulic or electrical or electromechanical braking device. An electropneumatic or electrohydraulic braking device can be provided by a brake control device have electrically controllable valves to set a brake pressure. Determining the presence of at least one bump based on a time history of the load may include transforming data on a time basis into a frequency domain. For example, a Fourier transformation can be carried out. Such calculations and transformations can be carried out by the brake control device. The at least one unevenness can be an elevation, depression and / or a crack in the disk and / or the covering. It is conceivable that a loose or broken fastening screw protruding from a friction surface such as a brake pad represents an unevenness. The disk can be a wheel or can be arranged on the wheel axle or wheel hub. The disc brake device can be part of a pneumatic, electropneumatic, hydraulic, electrohydraulic, electrical or electromechanical brake device. In particular, the disc brake device can be equipped with compressed air for generating a braking effect via an electro-pneumatically controlled control valve. The load acts as a braking force, pressing force, or a moment as a braking torque. Provision can be made for a threshold value to be specified for a signal determined from the data, and if this is exceeded, it can be concluded that there is an unevenness. The signal can represent a measured deviation of the load from a uniform load of 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 can be designed to determine the presence of at least one bump based on a periodically occurring change in load. If the disc rotates with the wheel, such a periodic signal will easily set up due to bumps.

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 chronological courses of a large number of braking operations and to determine the presence of at least one bump based on the stored courses. For example, bumps, in particular cracks, in a pane tend to enlarge over time, so that a signal indicating unevenness can be amplified 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 an unevenness based on a time profile. A sudden occurrence of an unevenness can indicate a damage, for example if a fastening screw loosens. A sudden occurrence of an unevenness can, for example, be noticeable over time by a signal that starts at a certain point in time. Such a signal can in particular be a periodic signal that occurs from a certain point in time while driving and was not previously present and / or did not previously exceed a certain threshold value. A suddenly occurring signal can be characterized in particular by a jump in a signal amplitude. In comparison, a signal that rises over a longer period of time can give an indication of progressively increasing wear of a disc brake device. The brake control device can generally be designed to differentiate between a damage event and increasing wear and tear based on a time course 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 further development, the brake control device can be designed to take into account a wheel speed of the wheel in order to determine the presence of at least one bump. In particular, the wheel speed can be correlated with the data from the sensor device, for example in order to identify a quasi-periodic signal even when vehicle speeds are changing. For example, a time course of a wheel speed value can be correlated and / or folded with the corresponding time course 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 can be connected to a wheel speed sensor device for detecting the speed of the wheel. The connection can be made directly or indirectly, in particular an electronic device for evaluating the data of the speed sensor device can be connected between the brake control device and the wheel speed sensor device.

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 can 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 pad and a disk to be braked, since braking force and / or braking torque represent a load between the brake pad and brake disks when braking by means of the disk brake device. The use of an additional sensor device is therefore 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 one development, the brake control device can be designed to take into account a target value or actual value of a braking force and / or a braking torque in order to determine the presence of at least one unevenness. In particular, such a setpoint or actual value can be obtained from the Data is filtered out to make it easier to filter out a periodic deviation due to an unevenness. It is conceivable to use a setpoint or actual value to normalize the data. A setpoint or actual value can be calculated by averaging, for example by turning the wheel. A setpoint value can be, for example, a value determined by a control device, such as the brake control device, which is used to control or regulate 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 with a brake control device described here can be provided. The brake system can have a pneumatic, electropneumatic, hydraulic, electrohydraulic, electrical or electromechanical braking device. A rail vehicle with such a brake system is also conceivable.

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 als eine Bremskraft, Anpresskraft oder ein Bremsmoment wirkende 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 here and / or for a brake system described here. The method comprises the steps of receiving data from a sensor device, wherein the sensor device detects during braking a load acting as a braking force, contact pressure or a braking torque between a brake pad and a disc to be braked by a disk brake device and determining it, based on a time profile of the Load during braking, whether there is at least an unevenness in the disc brake device. The presence of at least one bump can be determined based on a periodically occurring change in load. It is conceivable to store chronological courses of a large number of braking operations and to determine the presence of at least one unevenness on the basis of the saved courses. It can be provided to take into account a wheel speed of the wheel to determine the presence of at least one unevenness. In a further development, a brake control device can be connected to a wheel speed sensor device for detecting the speed of the wheel. The sensor device can be a device for detecting a braking force and / or a braking torque. To determine the presence of at least one unevenness, a setpoint or actual value of a braking force and / or a braking torque can be taken into account. It can be displayed whether or that an unevenness has been determined.

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 can be provided, which is stored on a computer-readable storage medium and contains instructions which cause a brake control device to carry out the method described herein. The brake control device can be viewed 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 braking system and / or such a braking device. The brake control device can 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 designed as a separate component and can be connected or connectable, for example, to a brake computer and / or an on-board computer. A brake control device can be provided for controlling the wheels of a wagon of a rail vehicle or more than one wagon. A rail vehicle can designate one or more wagons with or without its own drive and / or a towing vehicle in any combination. It can be provided that a braking force is exerted by a force generator such as a pneumatic or hydraulic cylinder or an electrically operated force generator in such a way that a brake pad is brought into frictional contact with a wheel to be braked and / or a brake disc or shaft disc in order to To effect braking of the rail vehicle or a wheel of the rail vehicle. Such an application of braking force can 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 can depend on friction between the brake pad and the wheel or a brake disc and on an adhesion coefficient that influences the transmission of force between the wheel and the rail. A brake system or a brake system can in particular have one or more pneumatic, electropneumatic, hydraulic, electrohydraulic, electrical and / or electromechanical brake devices which can be controlled by the brake control device. An electropneumatic braking device can comprise a pneumatic braking device, for example with a pneumatic cylinder, and electrically controllable valves. An electrohydraulic braking device can comprise a hydraulic braking 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 explained by way of example with reference to the accompanying drawings using preferred embodiments

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug mit einer Bremssteuereinrichtung; und
2 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Ermitteln, ob mindestens eine Unebenheit einer Scheibenbremseinrichtung vorliegt.

Show it:

1 a schematic representation of a brake system for a rail vehicle with a brake control device; and
2 a flowchart for a method for determining whether there is at least one unevenness of a disc brake device.

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, identical reference symbols designate identical or comparable components. In 1 pneumatic and mechanical connections are shown in solid lines, 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 shows schematically a brake system 10 for a rail vehicle. The brake system 10 is set up a wheel 12 to brake the rail vehicle. This is done on an axis on which the wheel 12 is attached, a brake disc 14 intended. The brake disc 14 can via a brake caliper device 15 with brake pads on both sides 16 be brought into contact. The brake caliper device 15 can via a pneumatic cylinder 18 with an appropriate braking force. Will over the cylinder 18 a braking force on the caliper device 15 is exercised, a corresponding contact is made and the wheel 12 will over the disc 14 braked, whereby 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. Via the control valve device 20 can from a compressed air supply device 22 , which is only shown schematically, compressed air to the pneumatic cylinder 18 be performed. Via 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 can be provided. A sensor device 26 is in the area of through the pane 14 and the brake caliper device 15 disc brake device provided. The sensor device 26 is designed to place a load between the washer 14 and the brake caliper device 15 or the brake pads 16 this brake caliper device 15 during braking, i.e. when the brake pads 16 against the disc 14 be pressed. The sensor device is via a signal line 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 for the control valve device 20 to control, for example, to initiate a braking process or to release a brake. For this purpose, suitable solenoid valves or electropneumatic pilot valves can be used by the control device 24 can 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 control device can 24 determine the time course of the load during braking. If there is a bump on the disc 14 is present, this can be reflected, for example, in a periodically recurring signal. A Fourier transformation can be carried out, for example, to determine such a signal. Such a Fourier transformation can be done, for example, by the sensor device 26 or the control device 24 be performed. For this or for other purposes of data processing, the sensor device can 26 be designed in particular as an intelligent sensor device with its own control electronics. In this example is the sensor device 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 The measured braking force or the braking torque can be taken into account when determining an unevenness. In particular, a normalization of by the sensor device 26 determined data by an actual value or setpoint of the braking force and / or the braking torque. For example, the braking force and / or the braking torque can take place over one or more revolutions of the wheel or the disk 14 be averaged. By means of such normalization, even small quasi-periodic signals can be transmitted by the control device 24 be identified. There is also a wheel speed sensor 30 provided which is a speed of the wheel 12 determined. This speed can be the control device 24 are provided, which they take into account when determining an unevenness. In particular, the speed 30 be correlated with a periodic or quasi-periodic signal. In this way it can be taken into account, for example, that the braking speed reduces the speed of the wheel, as a result of which a 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 flow chart for a method for determining at least one unevenness of a disc brake device. The method can, for example, by a control device described above 24 and / or for a brake system described above 10 be performed. In one step S10 braking of a wheel is triggered by a disc brake device. At the same time, in one step S12 started with a detection and / or recording of the time course of a load between the brake pads and the disc of the disc brake device. It is also conceivable that the control device 24 even if the wheel 12 is not braked, data from a sensor device is recorded and / or evaluated. Parallel to the step S12 wheel speed data can be received by the control device. These can be temporally correlated with the data of the sensor device with regard to the load during braking. In one step S16 , which is also parallel to the step S12 and / or to step S14 a braking force and / or a braking torque can be recorded. This can be done by the sensor device 26 take place, or take place by a separate, specially provided braking force sensor device. On the steps S12 . S14 and S16 following, or in parallel, can be done in one step S18 the presence of an unevenness of the disc 14 and / or the brake pad 16 be determined. You can in the step S14 and S16 determined data 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 course of the load between the disc and the brake pad or the brake pads take place in order to more clearly highlight any periodic behavior. The wheel speed can also be taken into account in order to take into account the braking of the wheel when evaluating the occurrence of a periodic behavior. It is also conceivable, the time course of the load and that of the others in steps S14 and S16 parameters to be taken into account during further, previously performed braking operations when determining an unevenness of the disc brake device. For example, a gradual abrasion of the brake pad can be taken into account by the time monitoring. In this way, it can be distinguished, for example, whether there is an unevenness in the brake lining or in the brake disc, because an unevenness in the brake lining will compensate itself over time rather than a crack in the brake disc, for example. In one step S18 following step S20 the result of the determination of an unevenness can be output via a suitable display unit. For example, if a certain threshold value is exceeded, cracking in the brake disc can occur 14 be closed and a warning signal is issued, which indicates 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 above description, in the drawings and in the claims can be essential for realizing 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, the brake control device (24) for receiving data being connected or connectable to a sensor device (26), the sensor device (26) being designed to apply a braking force, contact pressure or a braking force during braking Braking torque acting load between a brake pad (16) and a disc to be braked (14) of a disc brake device, which is provided for braking a wheel (12), the brake control device (24) being designed based on a time profile of the load to determine during braking whether there is at least one unevenness in the disc brake device.

Brake control device after Claim 1 , wherein the brake control device (24) is designed to determine the presence of at least one bump based on a periodically occurring change in load.

Brake control device after Claim 1 or 2 The brake control device (24) is designed to store chronological courses of a large number of braking operations and to determine the presence of at least one unevenness on the basis of the stored courses.

Brake control device according to one of the Claims 1 to 3 The brake control device (24) is designed to take into account a wheel speed of the wheel (12) in order to determine the presence of at least one unevenness.

Brake control device according to one of the Claims 1 to 4 The brake control device (24) is or can be connected to a wheel speed sensor device (30) for detecting the speed of the wheel (12).

Brake control device according to one of the 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 the Claims 1 to 6 The brake control device (24) is designed to take into account a target value or actual value of a braking force and / or a braking torque in order to determine the presence of at least one unevenness.

Brake system (10) with a brake control device (24) according to one of the 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 is performed in particular by a brake control device (24) according to one of the Claims 1 to 7 and / or for a brake system (10) Claim 8 The method comprises the steps of: receiving data from a sensor device (26), the sensor device (26) during braking, acting as a braking force, contact pressure or braking torque, between a brake pad (16) and a disc to be braked (14) a disc brake device is detected; Determine whether there is at least one unevenness in the disc brake device based on a time profile of the load during braking.

Computer program product that is stored on a computer-readable storage medium and contains instructions that cause a brake control device to perform a method Claim 9 perform.