DE102018208664A1

DE102018208664A1 - Überwachung einer elektrodynamischen Bremse in einem Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102018208664A1
Application number: DE102018208664.8A
Authority: DE
Inventors: Marcus Otto; Lukas Misch; Stefan Reinicke
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-12-05
Also published as: EP3774470A1; WO2019228745A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse (1) in einem Schienenfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, bei dem eine solche Überwachung realisiert ist. Die Erfindung schlägt vor, die elektrodynamische Bremse (1) diversitär und redundant zu überwachen. Hierzu wird ein zweiter Rückmeldungskanal (22) vorgeschlagen, um ein Signal zu erfassen, dass auf nicht-elektrischen, insbesondere mechanischen Messgrößen beruht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse in einem Schienenfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, bei dem eine solche Überwachung realisiert ist. Insbesondere betrifft die Erfindung die Überwachung des positiven und negativen Moments in Drehgestellen in Schienenfahrzeugen, mit anderen Worten eine Momentenüberwachung.
Bauartabhängig verfügen Lokomotiven und Triebzüge neben der pneumatischen Bremse (Druckluftbremse) auch über eine elektrodynamische Bremse, nachfolgend kurz als ED-Bremse bezeichnet. Solche ED-Bremsen wirken im oder am Antriebsstrang des Fahrzeugs. Bei Schienenfahrzeugen werden ED-Bremsen typischerweise durch die Antriebsmotoren (Fahrmotoren) realisiert, die als Bremsen betreibbar sind, wenn sie als Generatoren geschaltet werden.
In der Regel wird die erforderliche sichere Bremsleistung durch die pneumatische Bremse alleine aufgebracht. Jedoch soll die ED-Bremse wegen ihrer Verschleißfreiheit vorrangig verwendet werden.
Bei weniger relevanten Bremsvorgängen, bei denen die Auswirkungen eines nicht erkannten ED-Bremsausfalls begrenzt sind, beispielsweise bei Betriebsbremsungen, kann die ED-Bremsung von einer sicheren pneumatischen Bremsung begleitet werden. Insbesondere kann immer dann, wenn die verfügbare ED-Bremskraft kleiner als die erforderliche Bremskraft ist, ein Steuergerät die fehlende Bremskraft von den pneumatischen Bremsen anfordern; das kann das zentrale Steuergerät (ZSG), das Bremssteuergerät oder ein anderes geeignetes Steuergerät sein. Hierzu ist eine Blendingfunktion vorhanden, so dass je nach Bremsanforderung sowohl elektrische als auch pneumatische Bremskräfte gleichzeitig aufgebracht werden können.
Leittechnisch können sich die Aufgaben bei pneumatischer oder elektrischer Bremsung beispielsweise auf drei Steuergeräte verteilen. Zum Beispiel kann das ZSG die Berechnung der elektrischen und - im Fall von Blending - auch der pneumatischen Sollwerte übernehmen. Dort werden auch die zentralen Funktionen und Zustände der Fahrzeuge (z.B. der Lokomotiven) gesteuert und es wird entschieden, ob und in welchem Maße die ED-Bremse und das Blending eingesetzt werden. Das Antriebssteuergerät (ASG) setzt die Sollwerte für die ED-Bremsen als Drehmoment für die Fahrmotoren um. Der Gleitschutz der elektrischen Bremsen wird wegen der deutlich schnelleren Signalverarbeitung ebenfalls im ASG realisiert. Die verfügbaren und aktuell umgesetzten ED-Bremskräfte werden z. B. an das ZSG und/oder das Bremssteuergerät übermittelt, um diesem die Berechnung der korrekten Sollwerte zu erlauben. Das Steuergerät des pneumatischen Gleitschutzes führt die Gleitschutzfunktion für die pneumatische Bremse aus. Wenn beim Blending die pneumatische Bremse und die ED-Bremse gleichzeitig wirken, übernimmt der pneumatische Gleitschutz die Führung beider Bremssysteme und kann die Bremskraft der ED-Bremse reduzieren. Eine andere Zuordnung der einzelnen Funktionalitäten zu den einzelnen Steuergeräten ist ebenfalls möglich.
Der Einsatz einer ED-Bremse ist in einigen Ländern auch bei sicherheitsrelevanten Schnell- bzw. Zwangsbremsungen erlaubt und aus Verschleißgründen sowie wegen der Energierückgewinnung bei Netzrückspeisung auch erwünscht. In diesen Fällen soll die pneumatische Bremse nur dann aktiviert werden, wenn die ED-Bremse nicht wirkt. Ein Einsatz der ED-Bremse setzt also voraus, dass sie die erforderliche Bremskraft sicher aufbringen kann und Ausfälle der ED-Bremse geeignet offenbart werden. Es muss mit anderen Worten sicher bekannt sein, ob die ED-Bremse wirkt.
Bislang erfolgt die Überwachung der Wirkung der ED-Bremse allein über Rückmeldungen aus dem Antriebssteuergerät (ASG). Die achsweise Rückmeldung wird dabei aus elektrischen Größen (anliegende Spannung und Stromfluss durch den Pulswechselrichter des jeweiligen Fahrmotors) gewonnen, welche von den Signalprozessoren in jeweils ein Ist-Drehmoment umgerechnet werden. Die einzelnen Drehmomente werden in den ASG unter Verrechnung der aktuellen Raddurchmesser sowie von Wirkungsfaktoren usw. in die entsprechenden Ist-Kräfte umgewandelt. Mit anderen Worten erfolgt im ASG eine Umrechnung in beiden Richtungen zwischen Soll- bzw. Ist-Bremskraftwerten und den Drehmomenten am Motor bzw. den Strom- und Spannungswerten zusammen mit dem Signalprozessor unter Verwendung des Motorenmodells, des Wirkungsgrades, der Getriebeübersetzung und des aktuellen Raddurchmessers. Die erhaltenen Ist-Bremskraftwerte werden dann dem ZSG von dem ASG zur Verfügung gestellt. Das ZSG (und das Bremssteuergerät) vergleicht die an das ASG übergebenen Soll-Bremskraftwerte mit den vom ASG gemeldeten Ist-Bremskraftwerten. Ergibt der Vergleich eine Abweichung außerhalb der Vergleichskriterien, so wird die ED-Bremse für das betroffene Drehgestell deaktiviert und die pneumatische Bremse aktiviert. Infolge der Komplexität des ASG ist es jedoch schwierig, einen Nachweis zu führen, wie sicher diese Rückmeldungen tatsächlich sind. Insbesondere ist es nur mit einem Sicherheitsniveau von SIL1 erkennbar, ob jeweils ein Antriebsmoment oder aber ein Bremsmoment vorliegt. Eine sichere Ausfallerkennung ist jedoch eine Grundvoraussetzung für die sicherheitsgemäße Verwendung der ED-Bremstechnik auch bei Schnellbremsungen.
Zusammenfassend ist es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen von Nachteil, dass nicht zuverlässig und sicher genug erkannt wird, ob während eines Bremsvorgangs am Radsatz ein antreibendes (positives) Moment oder aber ein Bremsmoment (negatives Moment) vorliegt und somit auf die Signalgebung des ASG angewiesen ist, welches jedoch ein niedrigeres Sicherheitsniveau aufweist. Hinzu kommt, dass auch das ASG selbst nicht zwischen antreibenden Moment und Bremsmoment unterscheiden kann, wenn bei geringen Geschwindigkeiten aufgrund von Signalstörungen eine sichere Signalauswertung nicht mehr möglich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sichere Ausfallerkennung einer ED-Bremse in einem Schienenfahrzeug zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 5 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse in einem Schienenfahrzeug, das ein Drehgestell mit einem Radsatz umfasst, dessen Radachse von einem Fahrmotor antreibbar ist, der mittels eines Antriebssteuersystems ansteuerbar und als die elektrodynamische Bremse betreibbar ist, erfolgt unter Verwendung von Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem eine Überwachung der elektrodynamischen Bremse erfolgt, wobei diese Rückmeldungen aus elektrischen Größen gewonnen werden, und ist dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von aus einem Messsystem erhaltenen elektrischen Signalen eine Überwachung der elektrodynamischen Bremse erfolgt, wobei die elektrischen Signale aus nicht-elektrischen Größen gewonnen werden, welche nicht-elektrischen Größen an einem Element des Antriebsstrangs erfasst werden, welches Element in Verbindung mit dem Fahrmotor steht, und dass eine Auswertung der Überwachungsergebnisse erfolgt.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug umfasst ein Drehgestell, in dem ein Radsatz gelagert ist, und einen Radsatzantrieb, der einen Fahrmotor zum Antreiben einer Radachse des Radsatzes umfasst, wobei der Fahrmotor als elektrodynamische Bremse betreibbar ist. Es umfasst weiter ein erstes System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse unter Verwendung von Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem, wobei diese Rückmeldungen aus elektrischen Größen gewonnen werden. Es ist gekennzeichnet durch ein zweites System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse, aufweisend ein Messsystem zur Messung einer nicht-elektrischen Messgröße, die an einem Element des Antriebsstrangs erfasst wird, welches Element in Verbindung mit dem Fahrmotor steht, und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Überwachungsergebnisse der beiden Überwachungssysteme.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug und umgekehrt.
Eine Kernidee der Erfindung ist es, eine sichere Ausfallerkennung dadurch zu verwirklichen, dass eine zusätzliche Überwachung der ED-Bremse erfolgt, die unabhängig von der Rückmeldung der Antriebssteuerung funktioniert. Mit der Erfindung wird eine redundante Überwachung der ED-Bremse an Schienenfahrzeugen, insbesondere an elektrischen Lokomotiven oder Triebzügen, realisiert. Insbesondere wird eine sichere Ausfallerkennung durch zwei unabhängige Rückmeldungen bewirkt, wobei sich diese Rückmeldungen wenigstens auf die Funktionstüchtigkeit der ED-Bremse beziehen bzw. darauf, ob ein antreibendes oder aber ein bremsenden Moment anliegt. Die Rückmeldung kann sich also in einer einfachen Ausführung der Erfindung darauf beziehen, ob die ED-Bremse überhaupt wirkt und falls ja, in welcher Richtung sie wirkt, d.h. ob sie versehentlich antreibend oder aber wie gewünscht bremsend wirkt. Vorzugsweise beziehen sich die Rückmeldungen aber auf die tatsächlich anliegenden ED-Bremskräfte. Mit anderen Worten soll über die einfachen Aussagen zur Funktionstüchtigkeit hinaus eine quantitative Aussage zur Bremswirkung getroffen werden, also ein konkreter Bremskraft-Istwert ermittelt werden.
Insbesondere wird eine Aussage über die Wirkung der ED-Bremse mit Hilfe eines unabhängigen und diversitären, nämlich zusätzlich zur bestehenden elektrischen Rückmeldung von den Antriebseinheiten, durchgeführten Messverfahrens getroffen, wobei dieses Messverfahren zur Erfassung einer von dem Drehmoment des Fahrmotors abhängigen, nicht-elektrischen, vorzugsweise mechanischen Messgröße dient und die Erfassung dieser Messgröße an der Drehmomentstütze des Fahrmotors oder einem anderen Element des Drehgestells bzw. des Radsatzantriebs erfolgt, das in mechanischer und/oder Wirkverbindung mit dem Fahrmotor steht.
Die Erfindung umfasst, mit anderen Worten, den Vorschlag, die bestehende Überwachung der ED-Bremse über die Motorsteuerung über eine wenigstens einkanalig aufgebaute Überwachung der Bremsleistung an der Drehmomentstütze zu erweitern. Damit ergibt sich durch den Vergleich der Werte aus dem ASG mit den Informationen aus der Messung an der Drehmomentstütze bzw. eine Kombination der so erhaltenen Signale eine mehrkanalige, mindestens zweikanalige Überwachung der ED-Bremse. Aufgrund der Diversität der beiden Überwachungswege ist die Überwachungssicherheit erhöht und es wird eine besonders sichere Ausfallerkennung ermöglicht.
Die Erfindung schlägt vor, an einem Element des Antriebsstrangs eine nicht-elektrische Messgröße zu erfassen, wobei dieses Element des Antriebsstrangs in Verbindung mit dem Fahrmotor steht, insbesondere in einer Wirkverbindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Überwachung durch eine Istwerterfasssung an den Radsätzen, genauer gesagt durch eine Messung der Kraft an der Drehmomentstütze des Fahrmotors gegen den Drehgestellrahmen, die während des ED-Bremsvorgangs auftritt. Die Messwerterfassung erfolgt dabei vorzugsweise unter Verwendung von Dehnmessstreifen (DMS).
Mit anderen Worten wird dem Bremssteuergerät oder einem anderen zuständigen Steuergerät, wie beispielsweise dem ZSG, ein zusätzliches diversitäres Rückmeldesignal zur Verfügung gestellt, das über die Messung des Drehmomentes in Zug- und Druckrichtung an der Drehmomentstütze jedes Fahrmotors erhalten wird, zu welchem Zweck ein DMS-Messaufnehmer mit nachgeschalteter Messelektronik zur Verstärkung und Aufbereitung des Signals eingesetzt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden an der Drehmomentstütze Dehnungsmessstreifen angebracht, welche über eine Wheatstone-Messbrücke ausgelesen werden und deren Messwerte an ein Steuergerät zur Weiterverarbeitung geleitet werden. Ziel der Datenauswertung ist es, zu Erkennen, ob ein antreibendes Moment oder ein Bremsmoment vorliegt.
Alternativ und abhängig von der Bauart des Drehgestells bzw. des Radsatzes und des Radsatzantriebs kann eine Messwerterfassung alternativ auch an einer durch das Motordrehmoment angetriebenen Achse, insbesondere der Achse des Fahrmotors, erfolgen oder an einem anderen dafür geeigneten konstruktiven Element des Antriebsstrangs.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung können als Messaufnehmer anstelle von Dehnmessstreifen andere geeignete Sensoren verwendet werden, wie beispielsweise Piezoelemente oder Abstandssensoren, oder die Messung der durch Zug- bzw. Druckkräfte hervorgerufenen mechanischen Dehnung bzw. Stauchung des betreffenden Bauteils erfolgt mit Hilfe anderer mechanischer Messmethoden oder mit Hilfe optischer Mittel, beispielsweise mittels Kameras oder Radar.
Nach dem Erfassen der Messwerte werden diese an das Bremssteuergerät oder ein anderes geeignetes Steuergerät des Schienenfahrzeugs übertragen und dort ausgewertet. Die Auswertung kann in einem einfachen Fall darauf beschränkt sein, die Funktionstüchtigkeit der ED-Bremse zu untersuchen, insbesondere festzustellen, ob die ED-Bremse überhaupt am Radsatz wirkt und ob sie in die richtige Richtung wirkt. Die Auswertung kann aber auch einen Vergleich der ermittelten Werte mit vorgegebenen bzw. berechneten Sollwerten umfassen, um auf der Grundlage dieses Vergleiches eine Aussage über die tatsächliche Bremswirkung der ED-Bremse treffen zu können. Als Ergebnis kann in beiden Fällen von dem Bremssteuergerät oder einer anderen geeigneten, mit der Auswertung der gemessenen Daten betrauten Auswerteeinheit innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs ein Entscheidungssignal erzeugt werden, wobei dieses Signal entweder allgemein die Anrechenbarkeit der ED-Bremse auf die Gesamtbremsleistung oder aber konkret die Einsetzbarkeit der ED-Bremse für den konkreten Bremsvorgang betreffen kann.
Mit der Erfindung wird ein vollständig diversitärer Weg zur Überwachung der ED-Bremse geschaffen. Es handelt sich dabei um einen zweiten, sicheren Meldekanal, zusätzlich zur Überwachung über die Antriebssteuerung. Dieser Überwachungsweg ist dabei so einfach aufgebaut, dass er sich hinsichtlich der erreichbaren Sicherheit robust analysieren lässt.
Durch die redundante Rückmeldung der ED-Bremse kann die Wirksamkeit der elektrischen Bremse mit einem Sicherheitsniveau von mindestens SIL2 überwacht werden. Das macht in erster Linie die ausschließliche Verwendung der ED-Bremse bei Schnell- und Zwangsbremsungen sicherheitstechnisch vertretbar und ermöglicht ferner die Berücksichtigung von Eingriffen des elektrischen Gleitschutzes während des Bremsvorgangs.
Mit anderen Worten lässt sich mit der Anwendung der Erfindung erreichen, dass für die Gesamtüberwachung, genauer gesagt für die Rückmeldung des anliegenden Motordrehmoments, ein Sicherheitsniveau von SIL2 erreicht wird. Auch für die Freigabe der bei ED-Bremsungen zurückgehaltenen pneumatischen Bremskraft für den Fall einer von der Überwachung detektierten mangelhaften Wirkung der ED-Bremse wird ein Sicherheitsniveau von SIL2 erreicht.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Überwachung der ED-Bremse kann deren Verfügbarkeit nachgewiesen werden, so dass es möglich ist, Schnell- und Zwangsbremsungen rein elektrisch auszuführen, ohne dabei Abstriche bei der Sicherheit machen zu müssen.
Nach bisherigem Stand der Technik müsste bei einem längeren Eingriff des elektrischen Gleitschutzes die reduzierte Bremskraft als Ausfall der ED-Bremse gewertet werden. Der von der Erfindung vorgeschlagene zusätzliche Rückmeldeweg der ED-Bremse ermöglicht nun die Überwachung und Bewertung von Eingriffen des Gleit- und Schleuderschutzes während einer rein elektrischen Schnell- oder Zwangsbremsung, insbesondere dann, wenn der elektrische Gleitschutz selbst über zusätzliche Überwachungseinrichtungen sicherer im Hinblick auf eine Fehlfunktion ausgelegt wird.
Weitere Anwendungen mit einer Auswertung des mit Hilfe der Erfindung ermittelbaren Antriebs- oder Bremsmomentes der Fahrmotoren sind denkbar, wie beispielsweise die Überwachung einer sicheren Traktionsabschaltung oder die volle Anrechenbarkeit der ED-Bremse auf das Bremsgewicht. Mit Hilfe der über den zweiten Rückmeldungskanal erhaltenen Daten von dem Messsystem kann im ZSG bei einer Traktionsabschaltung verifiziert werden, ob die von dem Antriebssystem erhaltenen Werte richtig sind. Mit der Erfindung lässt sich, auch bei geringen Geschwindigkeiten bis hin zum Stillstand des Fahrzeuges, sicher ermitteln, ob ein antreibendes oder bremsendes Moment vorliegt. Die sicheren Bremsentwicklungszeiten können verkürzt werden.
Mit der Erfindung kann die Wirkung der ED-Bremse sicher erkannt werden. Insbesondere kann erkannt werden, ob die Wirkung der pneumatischen Bremse durch eine fehlerhafte, nämlich mit einem Antriebsdrehmoment in Antriebsrichtung wirkende ED-Bremse beeinträchtigt wird. Hierdurch kann ein besonders kurzer sicherer Anhalteweg für das Schienenfahrzeug gewährleistet werden. Die im Europäisches Zugbeeinflussungssystem (ETCS) bisher verwendeten pauschalen Sicherheitsmargen können verkleinert werden. Im Ergebnis läßt sich der Streckendurchsatz erhöhen.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Überwachungsfunktion kann auch im Stillstand des Fahrzeuges, d.h. bei wirkender pneumatischer Bremse, durchgeführt werden, indem bei einer Bremsprobe der ED-Bremse geprüft wird, ob durch die Fahrmotoren ein Moment aufgebaut wird.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Funktion kann bei geeigneter Anbringung der Messaufnehmer außerdem verwendet werden, um im Fahrbetrieb durch eine Überprüfung des Drehverhaltens der Achse eine Drehgestellüberwachung durchzuführen, insbesondere zur Feststellung von Lagerschäden. Das Ergebnis dieser Überprüfung kann dazu verwendet werden, den Zeitpunkt von Wartungsarbeiten am Fahrzeug zu bestimmen.
Die Erfindung ist anwendbar im Bereich der Bahntechnik, insbesondere im Bereich der Brems- und Antriebssteuerung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann teilweise rechnergestützt durchgeführt werden, nämlich insoweit es die Verarbeitung der über die beiden Rückmeldungskanäle erhaltenen Daten betrifft. Die zur Durchführung der diesbezüglichen Verfahrensschritte geeignete Vorrichtung lässt sich im Wesentlichen durch die Bereitstellung eines geeigneten Computerprogramms für das ZSG und/oder für andere an der Datenverarbeitung beteiligte Steuergeräte realisieren. Die Verfahrensschritte zur Datenverarbeitung werden realisiert, indem das Computerprogramm durch einen Prozessor ausgeführt wird.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Dabei zeigt die einzige Figur eine vereinfachte Darstellung der Schaltungsarchitektur einer Überwachung der ED-Bremse.
Die Figur zeigt die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind sowohl die Stromversorgung der einzelnen Komponenten als auch das parallel zu dem ED-Bremssystem vorgesehene pneumatischen Bremssystem nicht dargestellt.
Bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen mit Triebdrehgestellen sind in der Regel alle Achsen angetrieben. Beispiele hierfür sind elektrische Lokomotiven und elektrische Triebwagen, beispielsweise Triebzüge.
In der Figur sind die beiden zweiachsige Triebdrehgestelle 2, 12 einer vierachsigen Lokomotive dargestellt, wobei in jedem Drehgestell 2, 12 zwei Treibradsätze federnd gelagert sind. Die diesen Treibradsätzen zugewiesene Radsatzantriebe haben jeweils die Aufgabe, das Drehmoment der Motorwelle eines Fahrmotors 3, 13, 23, 33 auf den Treibradsatz zu übertragen. Jeder Radsatzantrieb weist hierfür zwei elektrische Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 auf. Jeder der beiden Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 dient zum Antreiben einer der beiden Achsen des Radsatzes. Die Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 sind im Rahmen des Drehgestells 2, 12 aufgehängt und über eine Kupplung mit dem Getriebe verbunden. Jeder Fahrmotor 3, 13, 23, 33 stützt sich dabei mittels einer Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 an dem Drehgestell 2, 12 ab. Bei einer Übertragung eines Antriebs- oder Brems-Drehmoments auf die Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 wird diese entweder gedehnt oder gestaucht.
Die Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 sowie beide Bremssysteme, nämlich das ED-Bremssystem 1 und das pneumatische Bremssystem, werden mit Hilfe geeigneter Steuergeräte angesteuert. Hinsichtlich der Bremsen kann es sich dabei um spezielle Bremssteuergeräte handeln. Im nachfolgend beschriebenen Beispiel wird die Funktionalität eines Bremssteuergerätes durch ein ZSG 5 und zwei ASG 6, 16 realisiert.
Messwerterfassung
Bei der Überwachung der ED-Bremse 1 an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 wird das aktuell anliegende Bremsmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 direkt durch Messung der an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 des Motors 3, 13, 23, 33 auftretenden Kraft gemessen. Die Kraftmessung erfolgt über Dehnmessstreifen. Das Spannungssignal der Dehnmessstreifen wird von einem Verstärker 7, 17, 27, 37 verstärkt und in ein Stromsignal umgewandelt. Das Signal kann so kalibriert werden, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Bremsmoment und dem Stromsignal hergestellt wird. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Größe des Bremsmoments (wenigstens jedoch eine Angabe zur Größenordnung) sowie dessen Wirkrichtung (antreibendes oder bremsendes Moment) ermittelt werden kann. Dies wird nachfolgend genauer erläutert.
Über die rein rechnerische, sensorlose Erfassung der ED-Ist-Bremskräfte über das ASG 6, 16 hinaus erfolgt eine zusätzliche diversitäre Istwerterfassung an jedem Radsatz. Diese diversitäre Erfassung der aktuell wirkenden ED-Bremskraft (Ist-Bremskraft) findet durch Messung des jeweiligen Drehmoments des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 statt, welches sich proportional als Längskraft an den Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 widerspiegelt. Diese Längskraft wird als mechanische Dehnung über eine Wheatstone'sche Messbrücke 8, 18, 28, 38 aus Dehnmessstreifen (DMS) erfasst. Die Messbrücke 8, 18, 28, 38 wird zu diesem Zweck von dem Messverstärker 7, 17, 27, 37 der Messelektronik mit einer Speisespannung beaufschlagt, wodurch bei geeigneter Anordnung der DMS-Brücke 8, 18, 28, 38 die elektrische Brückenverspannung ein Maß für die Dehnung der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 ist. Genauer gesagt repräsentiert die aus dieser Schaltung rückgemeldete Spannungsverstimmung in der Wheatestone'schen Brücke 8, 18, 28, 38 die zur anliegenden Längskraft proportionale Widerstandsänderung der einzelnen DMS.
Entscheidend für die Qualität des gewonnenen Signals in Abhängigkeit von der anliegenden Kraft ist dabei die Federsteifigkeit des Messkörpers sowie eine entsprechende Linearität und möglichst geringe Hysterese im angestrebten Nennbereich. Obwohl die Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 als Graugussteil nicht die idealen Eigenschaften mitbringt, konnte in den Fahrversuchen eine ausreichende Eignung festgestellt werden. Mögliche auftretende Querkräfte, welche das gewünschte Nutzsignal beeinträchtigen, werden durch die Anordnung der DMS-Brücke 8, 18, 28, 38 kompensiert.
Vorzugsweise kommt als Sensor oder Messaufnehmer eine Dehnmessstreifen-Vollbrücke 8, 18, 28, 38 zur Anwendung. Diese wird unter Hitzeeinwirkung unter einer Epoxidharz-Schutzschicht klebend an dem betreffenden Bauteil, hier der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 appliziert.
Es kommen dabei vier Messanordnungen zum Einsatz, nämlich eine erste DMS-Vollbrücke 8 am ersten Fahrmotor 3 des ersten Drehgestells 2, eine zweite DMS-Vollbrücke 18 am zweiten Fahrmotor 13 des ersten Drehgestells 2, eine dritte DMS-Vollbrücke 28 am ersten Fahrmotor 23 des zweiten Drehgestells 12 und eine vierte DMS-Vollbrücke 38 am zweiten Fahrmotor 33 des zweiten Drehgestells 12. In der Figur sind die für die Situation gültigen Drehrichtungen der Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 ebenso mit Pfeilen eingezeichnet wie die in Längsrichtung wirkenden Zug- bzw. Druckkräfte an den Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34.
Die verwendete, für DMS-Vollbrücken angepasste vierkanalige Messelektronik umfasst einen hardwarebasierten Messverstärker 7, 17, 27, 37 mit 50 Hz Abtastrate in Trägerfrequenztechnik. Der Verstärker 7, 17, 27, 37 wird über die 24V-Versorgung des Bordnetzes (nicht abgebildet) gespeist und legt die Messbrücken 8, 18, 28, 38 unter Spannung.
Vorzugsweise wird die Dehnmessstreifen-Vollbrücke 8, 18, 28, 38 auf beiden Seiten, d.h. sich gegenüber liegenden Seiten, jeder Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 appliziert. Mit dieser Anordnung kann eine gewisse Kompensation von Messfehlern erreicht werden, die infolge von Biegungen der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 43 auftreten können. Die Messbrückenteile auf beiden Seiten der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 und die Verbindung zwischen ihnen werden durch einen Verguss (nicht dargestellt) geschützt. Vorteilhafterweise beinhaltet die Messbrücke 8, 18, 28, 38 eine Temperaturkompensation, da die Motorabluft an den Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 vorbeigeführt wird.
Es ist jedoch ebenso möglich, die Vollbrücke jeweils nur auf einer Seite der Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 aufzubringen. In dieser Konfiguration geht allerdings die Kompensation der Drehmomentstützen-Biegung verloren. Insgesamt wird ohne die Biegekompensation aber der Messsensoraufbau erheblich vereinfacht.
Die Spannungen der Dehnmessstreifen-Vollbrücken 8, 18, 28, 38 an der Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 werden von jeweils einem Messverstärker 7, 17, 27, 37 in Stromsignale umgewandelt. Vereinfacht ausgedrückt wird die erfasste ED-Bremskraft dem ZSG 5 elektrisch aufbereitet zur Verfügung gestellt. Genauer gesagt werden die über die vier Kanäle mit 50 Hz gemessenen, den Bremskräften entsprechenden Signale intern über ein einstellbares Butterworth-Tiefpass-Filter 9, 19, 29, 39 entsprechend der Übertragungsrate des Fahrzeugbusses 10 geglättet und an einem galvanisch getrennten Analogausgang als Gleichströme im Bereich 4 bis 20 mA ausgegeben. Diese Stromsignale werden wiederum in einer elektrischen Eingabe-/AusgabeBaugruppe 11 mit vier analogen Eingängen eingelesen und über das verwendete Fahrzeugbussystem 10 an das ZSG 5 übertragen. Das bereitgestellte Schnittstellensignal kann jedoch auch unmittelbar von dem ZSG 5 einlesbar sein. Die Signalverarbeitung erfolgt auf eine Art und Weise, dass bezüglich der ermittelten Bremskräfte bei der anschließenden Auswertung durch das ZSG 5 eine Genauigkeit von +/-2 kN vorausgesetzt werden kann.
Das Messsystem 20 ist aufgrund der verwendeten Kapselung unempfindlich gegenüber äußeren Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit oder umherfliegende Kleinteile sowie gegenüber der Reinigung des Drehgestells 2, 12 mit Hochdruckreinigern und Chemikalien. Die eingesetzten Mittel zur Messung sind so gewählt, dass mechanische Störeinflüsse wie Stöße und Vibrationen durch das Fahrverhalten sowie elektrische Störeinflüsse wie elektromagnetische Felder im Bereich des Drehstrommotors 3, 13, 23, 33 das reine Nutzsignal nicht über den erlaubten Rahmen hinaus beeinflussen.
Vorteilhafterweise verfügt das Messsystem 20 über eine geeignete Ausfallerkennung, so dass eine Beschädigung des Sensors 8, 18, 28, 38 oder der Ausfall der integrierten Messelektronik 7, 9, 17, 19, 27, 29, 37, 39 sicher erkannt werden.
Der Signalweg der aus der Datenquelle ASG 6, 16 stammenden Informationen verläuft über die Fahrmotoren 3, 13, 23, 33, die diesen zugeordneten Pulswechselrichter 41, 42, 43, 44 und Signalprozessoren 45, 46, 47, 48 über die den jeweiligen Drehgestellen 2, 12 zugewiesenen Antriebssteuergeräten 6, 16, die über das Bussystem 10 mit dem ZSG 5 verbunden sind, wodurch der erste Rückmeldungskanal 21 definiert wird. Ein solcher erster Rückmeldungskanal 21 ist beispielhaft für die erste Drehmomentstütze 4 angegeben.
Die aus dem Messsystem 20 als der Datenquelle stammenden Informationen werden zu dem ZSG 5 über einen zweiten Rückmeldungskanal 22 übertragen, der von den Messverstärkern 7, 17, 27, 37 über die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 11 und das Bussystem 10 verläuft. Ein solcher zweiter Rückmeldungskanal 22 ist beispielhaft für die erste Drehmomentstütze 4 angegeben.
Auswertung
Im ZSG 5 erfolgt, wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, die Sollwertberechnung für die ED-Bremskraft. Dieser Bremskraft-Sollwert dient später für den Vergleich mit den an das ZSG 5 rückgemeldeten Ist-Werten. Die Sollwertberechnung kann in anderen Ausführungsformen der Erfindung alternativ auch im Bremssteuergerät oder in einem anderen geeigneten Steuergerät des Schienenfahrzeuges erfolgen. Es gilt hier, wie auch bei der Durchführung der anderen Rechenschritte, dass auch eine andere Zuordnung der einzelnen Funktionen zu den einzelnen Steuergeräten möglich ist.
Die redundant ermittelten, vom ZSG 5 erhaltenen ED-Bremskräfte werden im ZSG 5 auf Hinlänglichkeit überprüft, um bei Bedarf in einem oder beiden Drehgestellen 2, 12 die pneumatische(n) Ersatzbremse(n) freigeben zu können. Als erste Ist-Größe wird dabei die für jede Achse vom ASG 6, 16 gemeldete Ist-Bremskraft verwendet, wie das bereits bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung realisiert ist. Als zweite Ist-Größe dient die erfindungsgemäß über das Messsystem 20 ermittelte Ist-Bremskraft. Anders ausgedrückt dienen als Ist-Größen die beiden aus verschiedenen Quellen stammenden Rückmeldungen.
Im ZSG 5 erfolgen eine Glättung und gegebenenfalls eine Verzögerung der Eingangswerte aller vier Achsen. Anschließend werden im ZSG 5 die diversitär zur Verfügung gestellten Ist-Daten aller vier Radsätze, welche die gemessene Bremskraft repräsentieren, in Echtzeit mit dem aktuellen ED-Bremskraftsollwert verglichen. Mit anderen Worten werden durch das ZSG 5 achsweise die beiden empfangenen Istwerte mit dem dazugehörigen Sollwert verglichen. Dabei werden zeitliche Verzögerungen bedingt durch Erfassung, Buslaufzeit, Eingangsverarbeitung und in erster Linie wegen der Filterung bis zu einer Sekunde toleriert. Das Ergebnis dieses Vergleiches wird zur Überwachung der ED-Bremse 1, genauer zur Bewertung der Funktion und Wirkung der ED-Bremse 1 verwendet.
Zusätzlich kann im ZSG 5 auch ein Vergleich der aus den beiden verschiedenen Datenquellen stammenden Ist-Daten und in diesem Zusammenhang eine Plausibilitätsprüfung stattfinden, gegebenenfalls unter Hinzuziehung weiterer geeigneter Daten von ASG 6, 16 und/oder ZSG 5. Hierdurch können beispielsweise Fehlfunktionen der Datenquellen bzw. Rückmeldungskanäle 21, 22 erkannt werden.
Wenn bei der Überwachung der Wirkung der ED-Bremse 1 detektiert wird, dass die ED-Bremse 1 nicht oder nicht ausreichend wirkt, muss die pneumatische Bremse aktiviert werden. Entsprechend wird bei unzulässiger Abweichung eines der zurückgemeldeten Istwerte vom vorgegebenen Sollwert von dem ZSG 5 der Befehl zur Freigabe der pneumatischen Bremse generiert. Es kommt, anders ausgedrückt, durch das ZSG 5 zur Erzeugung eines Entscheidungssignals hinsichtlich der Einsetzbarkeit der ED-Bremse 1, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches der Ist-Werte mit dem Bremskraft-Sollwert.
Die Aktivierung der pneumatischen Bremse dient in diesem Fall als Rückfallmöglichkeit, um trotz nicht ordnungsgemäß wirkender ED-Bremse 1 eine ausreichende Schnellbremsung zu bewerkstelligen. Vorteilhafterweise ist die pneumatische Bremse bereits während einer aktiven Schnellbremsung mit ED-Bremse 1 vorgesteuert und muss lediglich über die Ansteuerung durch das ZSG 5 über am Bussystem 10 angeschlossene Eingabe-/Ausgabe-Baugruppen (nicht abgebildet) freigegeben werden.
Für den Vergleich können grundsätzlich ähnliche Verfahren zugrunde gelegt werden, wie sie bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Vergleich verwendet werden, bei dem lediglich die Istwerte aus der Antriebssteuerung 6, 16 zur Überwachung der ED-Bremse 1 zur Verfügung stehen (achsenweiser Vergleich mit Anpassung des Istwertes, Vergleich mit den Sollvorgaben auf Drehgestell- und Fahrzeugebene). In einer Ausführungsform ist für die Entscheidung zur Freigabe der pneumatischen Bremse in einem Drehgestell 2, 12 eine drehgestell- sowie fahrzeugweise Betrachtung der verfügbaren ED-Bremskräfte entscheidend, wobei zur Berechnung die verfügbar gemeldete Bremskraft vom ASG 6, 16 herangezogen wird, sofern nicht die Istwerte der Überwachungen eine erlaubte Toleranz von beispielsweise 2 kN überschreiten.
Bei dem Vergleich wird vorteilhafterweise berücksichtigt, dass die Verarbeitungszeiten für die beiden über die verschiedenen Rückmeldungskanäle 21, 22 erhaltenen Signale unterschiedlich sein können. Der Vergleich muss daher neben dem Toleranzfenster für den Wert der Bremskraft auch ein zeitliches Toleranzfenster haben. In einer Ausführungsform ist es daher vorgesehen, dass die Ergebnisse der beiden Überwachungen der ED-Bremse 1 über die Informationen aus dem Messsystem 20 bzw. dem ASG 6, 16 über einen logischen ODER-Operator miteinander verknüpft werden. Die Überwachung löst aus, sobald eine der beiden über die verschiedenen Datenquellen realisierten Überwachungen auslöst. Diese Logik kann grundsätzlich realisiert werden, indem entweder die beiden Istwerte separat mit dem Sollvorgabewert verglichen werden, oder zunächst eine Minimumbildung zwischen den beiden Istwerten durchgeführt wird und dann dieser Wert mit dem Sollvorgabewert verglichen wird. Voraussetzung für die zuletzt genannte Variante ist, dass die Toleranzfenster des Vergleiches nicht zu unterschiedlich sind.
Versuche haben ergeben, dass sich die Kräfte an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 grundsätzlich reproduzierbar messen lassen. Typische Werte für die ED-Bremskraft bei Schnellbremsungen liegen bei 35 kN, infolge der mechanischen Übersetzung ergeben sich hieraus ca. 40 kN je Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34. Der Vergleich von experimentell ermittelten Daten für die beiden Datenquellen Messsystem 20 einerseits und Antriebssteuerung 6, 16 andererseits deutet auf maximale Differenzen von 2 kN.
Da der Gleitschutz separat für ED-Bremse 1 und pneumatische Bremse die von der Bremssteuerung kommandierte Bremsleistung reduzieren kann, um den Schlupf zwischen Rad und Schiene zu begrenzen, müssen Gleitschutz und Gleitschutzüberwachung bei der Überwachung der ED-Bremse 1 berücksichtigt werden, insofern Istwerte der Bremsleistung bzw. Bremskraft mit Vorgabewerten verglichen werden.
Um kurzzeitige den tolerierten Wertebereich verletzende Überschwinger, bedingt beispielsweise durch Stöße, Sprungantworten oder speziell während Gleitvorgängen, aus der Betrachtung ausblenden zu können, wird vorteilhafterweise der Überwachung ein zeitliches Toleranzfenster von beispielsweise zwei Sekunden Länge gewährt. Kehrt der ausgeschlagene Istwert innerhalb der Toleranzzeit wieder in den erlaubten Wertebereich zurück, wird die ED-Bremse 1 nicht deaktiviert und eine gegebenenfalls darauffolgende Abweichung zeitlich neu bemessen.
Die Überwachung der ED-Bremse 1 erfolgt vorzugsweise nicht nur im Fall einer Schnell- oder Zwangsbremsung, sondern permanent während des gesamten Fahrbetriebes. In einer Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass bei Verletzung der Überwachungskriterien im Regelbetrieb, also noch vor der Schnellbremsung, die ED-Bremse 1 schon vor Beginn oder zu Beginn einer Schnellbremsung deaktiviert und die pneumatische Bremse freigegeben wird. Generell ist die vorliegende Erfindung nicht nur bei Gefahrenbremsungen, insbesondere bei Schnell- oder Zwangsbremsungen, einsetzbar, sondern bei jedem Einsatz von ED-Bremsen 1.
Das hierin beschriebene Konzept sieht eine zusätzliche einkanalige Überwachung der ED-Bremse 1 vor, insbesondere mittels einer diversitären Messtechnologie, hier vorteilhafterweise mittels Kraftmessungen an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34, zusätzlich zu der bestehenden Überwachung aus der Antriebssteuerung 6, 16, wodurch sich eine zweikanalige und damit redundante Überwachung ergibt. Dieses Konzept eignet sich dafür, die Sicherheitsnachweisführung zu vereinfachen und die Sicherheit bei Bremsvorgängen von Schienenfahrzeugen zu verbessern.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse 1 in einem Schienenfahrzeug, das ein Triebdrehgestell 2, 12 mit einem Treibradsatz umfasst, dessen Radachse von einem Fahrmotor 3, 13, 23, 33 antreibbar ist, der mittels eines Antriebssteuersystems 6, 16 ansteuerbar und als die elektrodynamische Bremse 1 betreibbar ist, wobei eine erste Überwachung der elektrodynamischen Bremse 1 erfolgt (erste Istwerterfassung), unter Verwendung von achsweisen Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem 6, 16, welche Rückmeldungen aus elektrischen Messgrö-ßen, wie Strom- und Spannungswerten, gewonnen werden bzw. elektrische Messgrößen umfassen oder auf elektrischen Messgrößen beruhen, die im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 stehen, welche elektrischen Messgrößen über einen ersten Rückmeldungskanal 21 übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche bzw. parallele zweite Überwachung der elektrodynamischen Bremse 1 erfolgt (zweite Istwerterfassung), unter Verwendung von aus einem Messsystem 20 erhaltenen elektrischen Signalen, die aus dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 entsprechenden bzw. von dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 abhängigen bzw. auf dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 beruhenden nicht-elektrischen, insbesondere mechanischen Messgrößen gewonnen werden, wobei in diesem Zusammenhang eine Umwandlung der nicht-elektrischen Messgrößen in elektrische Signale erfolgt, welche nicht-elektrischen Messgrößen an einem konstruktiven Element 4, 14, 24, 34 des Triebdrehgestells 2, 12 bzw. des Radsatzantriebs erfasst werden, welches Element 4, 14, 24, 34 in mechanischer und/oder Wirk-Verbindung mit dem Fahrmotor 3, 13, 23, 33 steht, wobei die den nicht-elektrischen Messgrößen entsprechenden Signale über einen zweiten, von dem ersten Rückmeldungskanal 21 verschiedenen, vorzugsweise unabhängigen zweiten Rückmeldungskanal 22 übertragen werden, und dass eine vorzugsweise gemeinsame Auswertung bzw. Bewertung der beiden Überwachungsergebnisse erfolgt.
Außerdem betrifft die Erfindung insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Triebdrehgestell 2, 12, in dem ein Treibradsatz gelagert ist, mit einem Radsatzantrieb, der einen Fahrmotor 3, 13, 23, 33 zum Antreiben einer Radachse des Treibradsatzes umfasst, bei dem sich der Fahrmotor 3, 13, 23, 33 mittels einer Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 an dem Triebdrehgestell 2, 12 abstützt, wobei der Fahrmotor 3, 13, 23, 33 als elektrodynamische Bremse 1 betreibbar ist, mit einem ersten System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse 1 unter Verwendung von achsweisen Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem 6, 16 (erstes Überwachungssystem), welche Rückmeldungen aus elektrischen Messgrößen, wie Strom- und Spannungswerten, gewonnen werden bzw. elektrische Messgrößen umfassen oder auf elektrischen Messgrößen beruhen, die im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 stehen, welche elektrischen Messgrößen über einen ersten Rückmeldungskanal 21 übertragen werden, gekennzeichnet durch ein zweites System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse 1 (zweites Überwachungssystem), aufweisend ein Messsystem 20 zur Messung einer dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 entsprechenden bzw. von dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 abhängigen bzw. auf dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 beruhenden nicht-elektrischen, insbesondere mechanischen Messgröße, die an einem konstruktiven Element 4, 14, 24, 34 des Triebdrehgestells 2, 12 bzw. des Radsatzantriebs erfasst wird, welches Element 4, 14, 24, 34 in mechanischer und/oder Wirk-Verbindung mit dem Fahrmotor 3, 13, 23, 33 steht, und eine Auswerteeinheit 5 zur Auswertung der Überwachungsergebnisse der beiden Überwachungssysteme, wobei das Messsystem 20, um das während eines Bremsvorgangs an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 auftretende Motordrehmoment gegen den Rahmen des Drehgestells 2, 12 zu ermitteln, zur Messung der mechanischen Dehnung der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 ausgeführt ist, welche Dehnung durch auf die Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 wirkenden Längskräfte hervorgerufen wird, die proportional zu dem Motordrehmoment sind, zu welchem Zweck jeweils eine Dehnmessstreifen-Vollbrücke 8, 18, 28, 38 auf beiden Seiten der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 angebracht ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: elektrodynamische Bremse
2: erstes Drehgestell
3: erster Fahrmotor des ersten Drehgestells
4: Drehmomentstütze des ersten Fahrmotors
5: Zentrales Steuergerät
6: Antriebssteuergerät des ersten Drehgestells
7: Messverstärker der ersten Messanordnung
8: DMS-Messbrücke der ersten Messanordnung
9: Filter der ersten Messanordnung
10: Fahrzeugbus
11: Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe
12: zweites Drehgestell
13: zweiter Fahrmotor des ersten Drehgestells
14: Drehmomentstütze des zweiten Fahrmotors
16: Antriebssteuergerät des zweiten Drehgestells
17: Messverstärker der zweiten Messanordnung
18: DMS-Messbrücke der zweiten Messanordnung
19: Filter der zweiten Messanordnung
20: Messsystem
21: erster Rückmeldungskanal
22: zweiter Rückmeldungskanal
23: erster Fahrmotor des zweiten Drehgestells
24: Drehmomentstütze des ersten Fahrmotors
27: Messverstärker der dritten Messanordnung
28: DMS-Messbrücke der dritten Messanordnung
29: Filter der dritten Messanordnung
33: zweiter Fahrmotor des zweiten Drehgestells
34: Drehmomentstütze des zweiten Fahrmotors
37: Messverstärker der vierten Messanordnung
38: DMS-Messbrücke der vierten Messanordnung
39: Filter der vierten Messanordnung
41: Pulswechselrichter des ersten Fahrmotors (1. Drehgestell)
42: Pulswechselrichter des zweiten Fahrmotors (1. Drehgestell)
43: Pulswechselrichter des ersten Fahrmotors (2. Drehgestell)
44: Pulswechselrichter des zweiten Fahrmotors (2. Drehgestell)
45: erster Signalprozessor
46: zweiter Signalprozessor
47: dritter Signalprozessor
48: vierter Signalprozessor

Claims

Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse (1) in einem Schienenfahrzeug, das ein Drehgestell (2, 12) mit einem Radsatz umfasst, dessen Radachse von einem Fahrmotor (3, 13, 23, 33) antreibbar ist, der mittels eines Antriebssteuersystems (6, 16) ansteuerbar und als die elektrodynamische Bremse (1) betreibbar ist, wobei unter Verwendung von Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem (6, 16) eine Überwachung der elektrodynamischen Bremse (19) erfolgt, wobei diese Rückmeldungen aus elektrischen Größen gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von aus einem Messsystem (20) erhaltenen elektrischen Signalen eine Überwachung der elektrodynamischen Bremse (1) erfolgt, wobei die elektrischen Signale aus nicht-elektrischen Größen gewonnen werden, welche nicht-elektrischen Größen an einem Element (4, 14, 24, 34) des Antriebsstrangs erfasst werden, welches Element (4, 14, 24, 34) in Verbindung mit dem Fahrmotor (3, 13, 23, 33) steht, und dass eine Auswertung der Überwachungsergebnisse erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Größen, auf denen die Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem (6, 16) beruhen, über einen ersten Rückmeldungskanal (21) und die den nicht-elektrischen Größen entsprechenden Signale über einen zweiten, von dem ersten Rückmeldungskanal (21) verschiedenen zweiten Rückmeldungskanal (22) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswertung der Überwachungsergebnisse einen Vergleich der aus elektrischen Größen gewonnen Rückmeldungen sowie der aus nicht-elektrischen Größen gewonnen Rückmeldungen mit einem Sollwert umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf der Grundlage des Ergebnisses der Auswertung der Überwachungsergebnisse ein Entscheidungssignal zur Einsetzbarkeit der elektrodynamischen Bremse (1) erzeugt wird, insbesondere ein Freigabesignal zur Aktivierung einer pneumatischen Bremse.
Schienenfahrzeug, mit einem Drehgestell (2, 12), in dem ein Radsatz gelagert ist, mit einem Radsatzantrieb, der einen Fahrmotor (3, 13, 23, 33) zum Antreiben einer Radachse des Radsatzes umfasst, wobei der Fahrmotor (3, 13, 23, 33) als elektrodynamische Bremse (1) betreibbar ist, mit einem ersten System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse (1) unter Verwendung von Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem (6, 16), wobei diese Rückmeldungen aus elektrischen Größen gewonnen werden, gekennzeichnet durch ein zweites System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse (1), aufweisend ein Messsystem (20) zur Messung einer nicht-elektrischen Messgröße, die an einem Element (4, 14, 24, 34) des Antriebsstrangs erfasst wird, welches Element (4, 14, 24, 34) in Verbindung mit dem Fahrmotor (3, 13, 23, 33) steht, und eine Auswerteeinheit (5) zur Auswertung der Überwachungsergebnisse der beiden Überwachungssysteme.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem sich der Fahrmotor (3, 13, 23, 33) mittels einer Drehmomentstütze (4, 14, 24, 34) an dem Drehgestell (2, 12) abstützt, wobei das Messsystem zur Messung der mechanischen Dehnung der Drehmomentstütze (4, 14, 24, 34) ausgeführt ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei jeweils eine Dehnmessstreifen-Vollbrücke (8, 18, 28, 38) auf beiden Seiten der Drehmomentstütze (4, 14, 24, 34) angebracht ist.