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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern und Überwachen einer Federspeicherbremse (FspBr) an einem lokbespannten Reisezug, mit einem Führerraum, wobei der lokbespannte Reisezug mit einem Zugkommunikations-Bussystem (WTB) ausgestattet ist.
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Eine Federspeicherbremse ist eine Bremseinheit, wo die Anpresskraft zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag nicht nur, wie bei Schienenfahrzeugen üblich, mit Druckluft sondern auch mit Federkraft ausgeführt werden kann. Um die Wirkung einer anliegenden Federspeicherbremse wieder aufzuheben, muss eine Kraft aufgewendet werden, die in der Regel durch Druckluft (Pneumatikzylinder) aufgebracht wird.
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Die Federspeicherbremse kommt bei Schienenfahrzeugen als Feststellbremse (anstelle einer manuell betätigten Handbremse) zum Einsatz. Um bei Ausfall der Steuerung oder beim Bruch der Federspeicherlöseleitung die Bremse lösen zu können, ist bei Federspeicherbremsen eine Notlösevorrichtung vorgesehen. Dabei wird über einen Betätigungsmechanismus eine Sperrklinke entriegelt, worauf sich die Feder entspannt.
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Beim Bremsen unterscheidet man zwischen Betriebsbremsungen und Schnell-, Not- und Zwangsbremsungen. Während die Betriebsbremsung der Geschwindigkeitsreduzierung des Zuges - auch bis in den Stillstand - dient, werden an Schnell-, Not- und Zwangsbremsungen hohe Sicherheitsanforderungen gestellt. Üblicherweise wird bei der Betriebsbremsung die elektrodynamische Bremse bevorzugt eingesetzt.
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Bei einer Schnell-, Not- und Zwangsbremsung wird die generatorische Bremse in der Regel abgeschaltet und nur die Reibungsbremse eingesetzt. Der Grund hierfür liegt in der bis dato geringeren Ausfallsicherheit der elektrodynamischen Bremse gegenüber der pneumatischen Reibungsbremse, sodass die größtmögliche Bremswegsicherheit bisher nur über die Reibungsbremsen erreicht werden kann.
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Zur Ansteuerung von Feststellbremsen in Schienenfahrzeugen sind grundsätzlich zwei Systeme bekannt: Beim bisher bei der DB etablierten System wird das Be- oder Entlüften der Federspeicherbremse durch Bedienung eines Betätigungsorgans durch den Triebfahrzeugführer (Tf) bewirkt. Die Feststellbremse kann folglich durch den Triebfahrzeugführer unabhängig vom Status der Druckluftbremse angelegt oder gelöst werden, z. B. bei der Durchführung von Bremsproben. Die Steuerung ist so ausgelegt, dass sich relativ kurze Anlege- und Lösezeiten realisieren lassen.
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Nachteil dieser Lösung ist, dass die Feststellbremse während der Fahrt aufwändig überwacht werden muss, da beispielsweise ein Schlauchbruch der Federspeicherlöseleitung zwangsweise zu einem ungewollten Anlegen der Federspeicherbremse führt. Dadurch ergeben sich an den betreffenden Reibpartnern hohe thermische Belastungen. Außerdem kann die zwangsweise und ungewollte Bremsung insbesondere im Falle eines Stillstands in langen Tunneln eine Gefahr darstellen.
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Beim Stand der Technik erfolgt die Ansteuerung der Federspeicherbremse durch den Triebfahrzeugführer (Tf). Voraussetzung für das Lösen ist, dass genügend Druck im Federspeichervorratsbehälter zur Verfügung steht. Während der Fahrt bis zum Stillstand wird das Fahrzeug nur mit der Druckluftbremse gebremst und von dieser zunächst gehalten. Dabei wird die Feststellbremse mit demselben Ausführungsorgan betätigt, mit dem auch die Druckluftbremse als Betriebsbremse betätigt wird. Erst wenn sich bei abgestelltem oder abgerüstetem Fahrzeug der Vorratsdruck im Vorratsbehälter aufgrund von unvermeidbaren Undichtigkeiten im Druckluftsystem verringert hat, wird die Bremskraft der Federspeicherbremse in dem Maße wirksam wie die Bremskraft der Druckluftbremse abnimmt. Bei solchen Systemen sind die Federspeicherbremsen in der Regel mit einer zusätzlichen Notlöseeinrichtung ausgerüstet, die bei einem Schlauchbruch, d. h. bei plötzlichem Druckverlust in der Versorgungsleitung die Federspeicherzylinder manuell entriegeln können.
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Die Speicherbremseinheit ist im Allgemeinen als Federspeicherbremse ausgebildet. Ein Kraftumsetzer sorgt für eine Umsetzung der vom Bremskrafterzeuger und/oder vom Energiespeicher abgegebenen Energie in eine Bremskraft. Bei Anlegen der Federspeicherbremse im Parkmodus- oder im Falle eines Schlauchbruches wird die in der Speicherfeder gespeicherte Spannenergie freigesetzt und während der Fahrt die hohe kinetische Energie des Zuges in der Reibpaarung in Wärme umgewandelt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine sowohl wagenselektive Steuerung und Überwachung, als auch eine im Gesamtsystem funktionierende Feststellbremse in der Ausführung als Federspeicherbremse an einem lokbespannten Reisezug zu realisieren. Weiterhin ist auch die Steuerung der Federspeicher während einer Abstellung oder im Schleppfall ohne Energieversorgung und ohne Leittechnik sowohl als Einzelwagen, als auch im Zugverband zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Federspeicherbremse sichert sowohl die selbstständige Lokomotive als auch den 6-Wagen-Zugverband am Gefälle 40‰ mit 1,4facher Sicherheit, wenn alle Einheiten der Federspeicherbremse aktiv sind.
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Die Betätigung der Federspeicherbremse ist aus dem Führerraum der Lok oder des Steuerwagens sowohl im Stillstand, als auch während der Fahrt möglich. Im Falle der Aktivierung während der Fahrt, kommt es außer dem Abschalten der Traktion auch zur Aktivierung der Zwangsbremsung.
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Der Status (Aktivierung) der Federspeicherbremse ist in die Fahrzeugdiagnose einbezogen. Er wird am Fahrzeugdisplay dargestellt. Von außen ist der Status der Federspeicherbremse der Lokomotive und der Wagen an den Schauzeichen ablesbar.
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Die Federspeicherbremse ist so ausgeführt, dass an dem abgestellten Wagen ein automatischer und kontinuierlicher Übergang von der Rückhaltkraft der Druckluftbremse auf die Rückhaltekraft der Federbremse gesichert ist.
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Als führendes Fahrzeug (Lok oder Steuerwagen) ist es möglich, die Federspeicherbremse mittels Zugkommunikation WTB zu steuern. Das Zusammenwirken der verschiedenen Bremsbauarten wird über die Bremssteuerung (Bremssteuergerät BSG) realisiert. Vom Triebfahrzeugführer (Tf) wird mit dem Fahr-/ Bremsschalter eine Bremsung eingeleitet. Der gewünschte Bremskraftsollwert wird über die Leittechnik und den Fahrzeugbus (MVB) dem Bremssteuergerät (BSG) zugeleitet. Im Zugverband wird das Signal auch über eine Verbindung zum Zugbus (WTB) und von dort an die Bremssteuergeräte der geführten Fahrzeuge weitergegeben. Beim Ausfall des Zugsteuergerät (ZSG), aber funktionsfähigem BSG werden die Bremsbefehle über Zugsteuerleitungen vom Fahr-/ Bremsschalter direkt an das BSG übertragen.
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Beim Ausschalten des Bremssystems am Schlaufengriff des Steuerventils ist sichergestellt, dass die Entlüftung der Federspeicherlöseleitung kein automatisches Notlösen der Federspeicherbremse bewirkt.
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Im Zugverband (Lokomotive und Wagen) wird die Prüfung auf Schlauchbruch mittels Druckwandler durchgeführt, welches sich am Bremsgeräteträger in jedem Wagen befindet. Im Falle einer Aktivierung der Federspeicherbremse bei einer Geschwindigkeit von mehr als 5 km/h erfolgt eine Zwangsbremsung.
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Für eine funktionsfähige Schlauchbruchüberwachung wird vorausgesetzt, dass ausreichend Batteriespannung vorhanden ist und die Federspeicherbremse nicht notabgesperrt ist. Außerdem müssen auf der Lokomotive und am Wagen die Absperrhähne geöffnet sein. Falls die Absperrhähne geschlossen sind, ist die Schlauchbruchüberwachung nicht aktiv. In diesem Fall muss die Federspeicherbremse notabgesperrt werden.
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Im Falle eines Schlauchbruchs wird auf der Lokomotive die Entlüftung der HL (Hauptluftleitung) durchgeführt. An den Wagen wird die Entlüftung der HL durch das Kolbenventil ausgelöst. Die Zwangsbremsung ist mit Schließung der Doppelhahn-Federspeicherbremse sowohl am Wagen, als auch an der Lokomotive beendet.
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Das Lösen der Federspeicherbremse mit der Außentaste ist nicht möglich, wenn beim Schleppen der Hahn geschlossen ist oder die Batteriespannung unzureichend ist. In diesem Fall muss der Triebfahrzeugführer die Federspeicherbremse manuell absperren und notlösen. Dadurch wird sichergestellt, dass nicht ohne wirksame Schlauchbruchüberwachung gefahren wird.
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Die Federspeicherbremse dient zur Sicherung des Zugverbandes (oder der einzelnen Wagen) gegen eine Bewegung bei einem längeren Abstellen oder beim Verlassen des Zugverbandes durch den Triebfahrzeugführer. Die Bremskraft wird durch die Federwirkung erzeugt. Zur Betätigung der Federspeicherbremse dienen Impulsventile.
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Die Betätigung der Federspeicherbremse erfolgt mittels WTB Bus - mit den Tasten „Bremsen- Lösen“ aus dem Führerraum. Diese Tasten ermöglichen die Steuerung der Federspeicherbremse im ganzen Zugverband. Es existieren auch Tasten „Bremsen - Lösen“ außen an dem Wagen und der Lokomotive. Diese Tasten ermöglichen die Steuerung der Federspeicherbremse nur am betreffenden Fahrzeug. Falls im Zugverband ein Führerraum aktiv ist, sind die Außentasten für das Lösen der Federspeicherbremse nicht aktiv.
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An den Wagen sind die Tasten zum Anlegen und Lösen der Federspeicher im Kasten der Fremdeinspeisung unter dem Wagen angebracht. Der Zugang zu den Tasten ist über eine Abdeckung mit Vierkantschlüssel gesichert. Die Außentasten werden aus der Wagenbatterie noch vor dem Batterietrennschalter ständig versorgt. Der Elektroimpuls für Anlegen wird direkt eingespeist, für Lösen erfolgt die Versorgung über MBF (Modul of Basic Function), sodass die Schlauchbruchüberwachung gewährleistet wird. Wenn die Batteriespannung nicht ausreichend ist, wird die Federspeicherbremse von MBF nicht gelöst und die Federspeicherbremse muss abgesperrt und notgelöst werden.
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Im Normalbetrieb wird die Federspeicherbremse mittels WTB-Bus mit zwei Tasten im Führerraum betätigt. Durch betätigen einer Taste wird die Federspeicherbremse angelegt und durch betätigen einer anderen Taste wird die Federspeicherbremse gelöst. Mittels WTB-Bus wird diese Betätigung der Federspeicherbremse über den ganzen Zug übertragen. Bei Mehrfachsteuerung wird bei allen Zugkonfigurationen die Federspeicherbremse an allen an den WTB angeschlossenen Fahrzeugen gesteuert.
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Für den Fall, dass kein Führungsfahrzeug (Steuerwagen oder Lok) zur Verfügung steht, wird eine Bedienmöglichkeit unter Anwendung einer dafür festzusetzenden Logik Anlegen/Lösen über Außentaster am Längsträger bereitgestellt. Diese Tasten ermöglichen die Steuerung der Federspeicherbremse nur am betreffenden Fahrzeug. Im Zugverband, mit einem aktiven Führerraum, sind diese Außentasten für das Lösen der Federspeicherbremse nicht aktiv.
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Die Kombination Druckwandler und Kolbenventil lösen beim Ereignis: „Schlauchbruch in der Federspeicherlöseleitung“, welches akute Brandgefahr bedeutet, eine Zwangsbremsung aus. Diese Zwangsbremsung ist jedoch unter gewissen Bedingungen und nachfolgenden Einschränkungen aus dem Führerraum ohne nennenswerte Zeitverluste auslösbar (z.B. zur Räumung eines Tunnels).
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Bei einer Störung der Federspeicherbremse, z.B. Schlauchbruch, kommt es zum Entweichen der Luft aus der Löseleitung; das Diagnosesystem aktiviert die Zwangsbremse.
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Falls es nötig ist, die Fahrt mit angelegter Federspeicherbremse unmittelbar fortzusetzen (Tunnelausfahrt), kann der Tf das Diagnosesystem der Schleife überbrücken und die Fahrt ohne Überwachung der Federspeicherbremse nach den Vorgaben der Geschwindigkeitstabelle fortsetzen.
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Falls die zugweite FÜS (Federspeicherbremsen-Überwachungsschleife) nicht überbrückt wird, kann der Tf die Störung am betroffenen Fahrzeug überbrücken. In diesem Fall wird die Zugverband-Geschwindigkeit automatisch auf 20 km/h beschränkt und die zurückgelegte Strecke auf 6,0 km beschränkt. Die Entscheidung über die Verwendung von diesem Modus liegt im Zuständigkeitsbereich des Fahrzeugbetreibers (z.B. schlechte Adhäsionsbedingungen - in diesen Fällen ist es nötig, nach dem Abstellen des Fahrzeugs den Belag der Bremsscheiben und Laufflächen der Räder zu prüfen). Die Verwendung dieses Modus wird im Diagnosespeicher des Fahrzeugs aufgezeichnet.
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Wenn der Zug zum Halten gebracht wurde, muss die Federspeicherbremse an jenem Fahrzeug mit dem beschädigten Schlauch mit Doppelhahn ausgeschaltet werden, alle Federspeicherbremsen am betroffenen Fahrzeug müssen notgelöst werden und der Tf bestätigt die ordnungsgemäße Federspeicherbremse-Abschaltung am Display.
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Falls es trotz Schließen des Doppelhahnes nicht möglich ist, die Federspeicherbremse notzulösen, kann nach der nachstehenden Tabelle für Schleppen des Zugverbandes mit angelegter Federspeicherbremse vorgegangen werden:
Übersicht der zulässigen Geschwindigkeit bei Weiterfahrt nach Schlauchbruch ohne Notlösen
| Schleppgeschwindigkeit | [km/h] | 20 |
| | | |
| Max. Entfernung für Schleppen, Wagen | [km] | 6,0 |
| Max. Entfernung für Schleppen, Lokomotive | [km] | ∞ |
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Die zeichnerische Darstellung zeigt in
- 1 Schema der Betätigung der Federspeicherbremse
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Die Federspeicherbremse dient beim Abstellen der Lokomotive als Feststellbremse. Sie löst bei einem Druck von mindestens 4,8 bar in den Federspeicherbremszylindern aus und legt beim Entlüften der Federspeicherbremszylinder an.
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Bedient wird die Federspeicherbremse im Regelfall jeweils durch den Leuchtdrucktaster „Anlegen“ und den Drucktaster „Lösen“ auf der Schalttafel an der Führungsraumrückwand der Lok oder des Steuerwagens.
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Bei fehlender Batteriespannung oder in Störungsfällen kann die Federspeicherbremse auch manuell am Impulsventil an der Bremstafel angelegt oder gelöst werden.
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Mit der Notbedieneinrichtung kann bei vorhandener Druckluft die Federspeicherbremse des betroffenen Wagens angelegt und gelöst werden.
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Das Anlegen der Federspeicherbremse während der Fahrt (z.B. durch Schlauchbruch) bewirkt bei intakter Leittechnik eine Zwangsbremsung.
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Der Status der Federspeicherbremse ist in der Fahrzeugdiagnose enthalten Der Druck in der Löseleitung für die Federspeicherbremse wird in den Wagen sowie in der Lokomotive von zwei Drucksensoren gemessen.
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Der Druckschalter, welcher den niedrigen Druck (angelegt) detektiert, ist auf einen Druck von 0,8 bar eingestellt. Der Druckwandler der den hohen Druck im Federspeicherbremszylinder detektiert (gelöst), ist auf einen Druck von 4,8 bar eingestellt.
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An den Wagen kann der Zustand (gelöst/angelegt) an den Schauzeichen der Federspeicherbremse visuell von außen überwacht werden. Das grüne Zeichen bedeutet gelöst, das rote angelegt. Die Anzeige ist nur bei offenem Doppelhahn und bei einem ausreichenden Druck im Federspeichersystem gültig. Unzureichender Druck oder geschlossener Doppelhahn wird am Schauzeichen mit einem schwarzen Kreuz auf weißem Feld angezeigt. In diesem Fall ist zu prüfen, ob der Doppelhahn geschlossen ist und ob die Federspeicherbremse notgelöst ist.
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In 1 ist ein Schema zur Betätigung der Federspeicherbremse zu sehen. Die Federspeicherbremse dient zur Sicherung des Zugverbandes (oder der einzelnen Wagen) gegen eine Bewegung bei einem längeren Abstellen oder beim Verlassen des Zugverbandes durch den Tf. Die Bremskraft wird durch die Federwirkung erzeugt Zur Betätigung der Federspeicherbremse dienen Impulsventile (9).
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Die Federspeicherbremse kann auf zwei Arten betätigt werden:
- 1. Betätigung mittels WTB-Bus (7) - mit Tasten „Bremsen - Lösen“ aus dem Führerraum (Tasten Federspeicher: Anlegen 306, Lösen 307). Diese Tasten ermöglichen die Steuerung der Federspeicherbremse im ganzen Zugverband.
- 2. Mit den Tasten „Bremsen - Lösen“ außen am Wagen und der Lokomotive. (Anlegen 308, Lösen 309) Diese Tasten ermöglichen die Steuerung der FspBr nur am betreffenden Fahrzeug. Falls im Zugverband ein Führerraum aktiv ist, sind die Außentasten für das Lösen der FsBr nicht aktiv.
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An den Wagen sind die Tasten zum Anlegen und Lösen der Federspeicher im Kasten der Fremdeinspeisung unter dem Wagen angebracht (Tasten Federspeicher: Anlegen 308, Lösen 309). Der Zugang zu den Tasten ist über eine Abdeckung mit Vierkantschlüssel gesichert. Die Außentasten werden aus der Wagenbatterie noch vor dem Batterietrennschalter ständig versorgt. Der Elektroimpuls für Anlegen wird direkt eingespeist, für Lösen erfolgt die Versorgung über MBF (Modul of Basic Function) (3), sodass die Schlauchbruchüberwachung gewährleistet wird. Wenn die Batteriespannung nicht ausreichend ist, wird die Federspeicherbremse von MBF (3) nicht gelöst und die Fspbr muss abgesperrt und notgelöst werden.
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Im Normalbetrieb wird die Federspeicherbremse mittels WTB-Bus (7) mit zwei Tasten im Führerraum (FR) betätigt. Durch Betätigung einer Taste wird die Federspeicherbremse angelegt und durch Betätigung der anderen Taste wird die Federspeicherbremse gelöst. Mittels WTB-Bus (7) wird diese Betätigung der Federspeicherbremse über den ganzen Zug übertragen.
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Bei Mehrfachsteuerung wird bei allen Zugkonfigurationen die Fspbr an allen an den WTB (7) angeschlossenen Fahrzeugen gesteuert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- HL - Hauptluftleitung
- 2
- HBL - Hauptluftbehälterleitung
- 3
- MBF - Modul für Grundfunktionen (Modul of Basic Function)
- 4
- WSP - Gleitschutzeinrichtung
- 5
- LCC -
- 6
- GTW - Gelenktriebwagen
- 7
- WTB - Zugkommunikations-Bussystem (wired train bus)
- 8
- MVB - Multifunktionsbus (Multifunction Vehicle Bus)
- 9
- Impulsevalve - Impulsventil
- 10
- HL > 1.8 bar
- 11
- V < 5km/h
