DE102021131928A1 - Verfahren und Einrichtung zur Beeinflussung einer Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs - Google Patents

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Ralf Furtwängler
Fabian Hauss
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Gerhard Stahlbauer
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung einer Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs, welches ein wenigstens ein Reibelement (1, 2) umfassendes Reibungsbremssystem aufweist, wobei die Beeinflussung abhängig von wenigstens einer Begleiterscheinung erfolgt, insbesondere Bremsbelag-verschleiß, Bremslärm und/oder Bremsgeruch, welche bei einem in einer aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs durch das Reibungsbremssystem fiktiv durchgeführten Bremsvorgang entstehen würde und darauf basierende steuerungstechnische Empfehlungs- und Zwangssignale erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beeinflussung einer Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs, welches ein wenigstens ein Reibelement umfassendes Reibungsbremssystem aufweist, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11. Die Erfindung betrifft auch ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Einrichtung gemäß Anspruch 19 sowie ein das Verfahren beinhaltendes Computerprogramm nach Anspruch 20.
  • Gebiet der Erfindung
  • Schienenfahrzeuge weisen oft elektrodynamische Bremsen und zusätzlich ein Reibungsbremssystem auf (Blending), wobei die elektrodynamischen Bremsen vorrangig zum Einsatz kommen, um den Bremsverschleiß des Reibungsbremssystems zu reduzieren. Manche Schienenfahrzeuge weisen zwar ein Reibungsbremssystem, aber keine elektrodynamischen Bremsen auf.
  • Daher kann es bei einem kompletten oder teilweisen Ausfall der elektrodynamischen Bremsen vorkommen, dass eine Betriebsbremsung hauptsächlich oder ausschließlich mit dem Reibungsbremssystem durchgeführt werden muss. Je höher die Bremseintrittsgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs ist, d.h. je höher die Geschwindigkeit ist, bei welcher mit der Reibungsbremsung begonnen wird, desto höher ist der Energieeintrag und damit die Temperaturerhöhung der Bremsscheiben und Bremsbeläge. Als Konsequenz erhöht sich die Schwankung des Reibbeiwerts µ der Bremsscheibe-Bremsbelag-Paarung und damit die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Reibbeiwert µ verringert. Bei hohen Bremseintrittsgeschwindigkeiten besteht daher die Gefahr, dass sich aufgrund von Bremsfading die Bremswege verlängern.
  • Unter Bremsfading (Bremsschwund) versteht man hierbei das Nachlassen der Bremswirkung eines Reibungsbremssystems durch Erwärmung. Um Bremsfading zu vermeiden, wird die maximale Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs situationsbedingt limitiert durch eine maximal erlaubte Geschwindigkeit. Außerdem sollen hierdurch unerwünschte Begleiterscheinungen des Bremsens, wie Bremsverschleiß, Bremslärm und/oder Bremsgeruch oder -rauch minimiert werden.
  • Stand der Technik
  • Die gattungsgemäße WO 2018/054736 A1 offenbart ein Verfahren zur Beeinflussung einer u.a. zulässigen Fahrgeschwindigkeit eines insbesondere Schienenfahrzeugs mit einem Reibungsbremssystem, bei dem eine Bremswirkung durch ein Gegeneinanderdrücken von Reibelementen erzeugt wird, wobei zumindest aus Informationen über eine Geschwindigkeit, einen Bremsdruck und eine Außentemperatur des Fahrzeugs sowie über Absolut-Zeiten zumindest Temperaturen eines der Reibelemente prognostiziert werden, wobei auch eine Wärmeleitung durch das Reibelement sowie eine geschwindigkeitsabhängige Abkühlung dieses Reibelements berücksichtigt werden, um die u.a. zulässige Fahrgeschwindigkeit hinsichtlich eines berechneten zulässigen Fahrprofils zu beeinflussen.
  • Zwar lässt sich im Rahmen der Berechnungen die Wärmeleitung durch das Reibelement recht exakt berücksichtigen, da es sich hierbei um einen materialabhängigen Einflussfaktor mit geringer Streubreite handelt. Dies trifft jedoch nicht auf den Einflussfaktor einer geschwindigkeitsabhängigen Abkühlung des Reibelements zu. Denn diesbezügliche Einflüsse, wie eine Störung in der Luftströmung oder eine veränderte Luftfeuchtigkeit erzeugen eine recht hohe Streubreite, welche das Prognoseergebnis verfälschen können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der vorstehend beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass unerwünschte Begleiterscheinungen beim Bremsen zuverlässig reduziert werden, ohne dass die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zu stark herabgesetzt werden muss. Ebenso soll ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Einrichtung zur Verfügung gestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 11, 19 oder 20 gelöst.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Hintergrund der erfindungsgemäßen Überlegungen ist, dass im Betrieb bzw. unter Fahrt des Schienenfahrzeugs in einer aktuellen Fahrbetriebssituation wenigstens ein Parameter ermittelt wird, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation charakterisiert, und dass ausgehend von der aktuellen Fahrbetriebssituation ein Bremsvorgang fiktiv durchgeführt wird, beispielsweise simuliert wird.
  • Die Ausgangssituation bildet daher die aktuelle Fahrbetriebssituation, in welcher das Schienenfahrzeug beispielsweise mit einer bestimmten Geschwindigkeit und Beladung und unter bestimmten Umgebungs- und Streckenbedingungen entlang einer Strecke fährt, welche beispielsweise eben ist oder ein bestimmtes Gefälle oder eine bestimmte Steigung aufweist. Beispielsweise die Geschwindigkeit, die Beladung, das Gefälle bzw. die Steigung der Strecke werden dann als Parameter erfasst.
  • Unerwünschte Begleiterscheinungen sollen nicht nur in Bezug auf die aktuelle Fahrbetriebssitutation reduziert werden, sondern auch in einem vordefinierten Rahmen bleiben für den Fall, dass in der aktuellen Fahrbetriebssituation eine definierte Bremsung ausgeführt wird.
  • Durch die aktuelle Fahrbetriebssituation, welche beispielsweise unter einer bestimmten Umgebungstemperatur stattfindet, die dann ebenfalls auf das Reibungsbremselement einwirkt, und durch den fiktiv durchgeführten, beispielsweise simulierten Bremsvorgang würde sich dann an oder in dem wenigstens einem Reibungsbremselement eine prädiktive (vorhergesagte) Temperatur Tpred einstellen, welche mittels eines Modells berechnet oder geschätzt wird. Die prädiktive Temperatur Tpred des Reibelements ist die Summe aus der aktuellen Temperatur Tact und dem Temperaturanstieg ΔT, der aus einer fiktiven Bremsung resultiert: Die prädiktive Temperatur Tpred, die auf der Basis der aktuellen Fahrbetriebssituation und dem fiktiv durchgeführten Bremsvorgang berechnet oder geschätzt wird, würde dann ein bestimmtes Ausmaß einer unerwünschten ersten Begleiterscheinung in Form von Bremsverschleiß an dem Reibelement, und/oder ein bestimmtes Ausmaß einer unerwünschten zweiten Begleiterscheinung in Form von Bremslärm, und/oder ein bestimmtes Ausmaß einer unerwünschten dritten Begleiterscheinung in Form von Bremsrauch oder Bremsgeruch hervorrufen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die unerwünschten Begleiterscheinungen je mit einer spezifischen maximal erlaubten Bremselementtemperatur Tmax korrespondieren, die während des Fahrbetriebs nicht überschritten werden darf, damit das Ausmaß der jeweiligen Begleiterscheinung unterhalb einer gewünschten Grenze bleibt.
  • Unter realen Bedingungen reicht es aber nicht aus, sicherzustellen, dass die Temperatur des Bremselements immer unterhalb einer maximal erlaubten Bremselementtemperatur Tmax liegt. Denn würde stets mit der jeweils maximal erlaubten Bremselementtemperatur Tmax gebremst werden, dann würde es im Falle einer beispielsweise Notbremsung unweigerlich zu einer undefinierten Überhitzung des Bremselements kommen.
  • Um diese Problematik zu beheben, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) eine auf zumindest eine der Begleiterscheinungen bezogene spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) des Schienenfahrzeugs in einer Zuordnung (Γ) zugeordnet wird, bei welcher das bei der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der jeweiligen Begleiterscheinung so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß dieser Begleiterscheinung der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements ist, und darüber hinaus die die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oder die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) mit einer auf diese Begleiterscheinung bezogene maximale Reibelement-Temperatur (Tmax) des Reibelements (1, 2) verglichen wird.
  • Das hieraus resultierende Vergleichsergebnis wird erfindungsgemäß fallbezogen ausgewertet, um in einer nachfolgend erstgenannten kritischen Fahrbetriebssituation eine Geschwindigkeitsreduzierung zu erzwingen, wohingegen in einer nur bedenklichen Fahrbetriebssituation eine Geschwindigkeitsreduzierung empfohlen wird.
  • Konkret wird dem entsprechend für den Fall, dass bereits die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oberhalb einer vordefinierten maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Zwangssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf Null oder auf eine unterhalb der maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) vordefinierten Abkühlungs-Fahrgeschwindigkeit (vmin) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben.
  • Für den Fall, dass die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) oberhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, aber die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, wird ein Empfehlungssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben.
  • Mit anderen Worten wird bei der erfindungsgemäßen Lösung also die Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs derart temperaturabhängig begrenzt, dass beim Bremsen das Ausmaß wenigstens einer von mehreren umwelt- oder bauteilbelastenden Begleiterscheinungen, insbesondere Bremsbelagverschleiß, Bremslärm und Bremsgeruch bis hin zu Bremsrauch, fallbezogen reduziert wird. Dies ermöglicht eine differenzierte Reaktion auf unerwünschte Begleiterscheinungen verursachende Fahrbetriebssituationen, worauf situationsgerecht reagiert wird. Hierdurch kann insbesondere auch eine energieverzehrende Überreaktion auf nur bedenkliche Fahrbetriebssituation vermieden werden.
  • Da die prädiktive Temperatur Tpred des Reibelements einen maßgeblichen Einfluss auf das jeweilige Ausmaß der oben genannten Begleiterscheinungen hat, wird davon ausgegangen, dass die prädiktive Temperatur Tpred des Reibelements das Ausmaß der Begleiterscheinung repräsentiert. Dabei ist natürlich auch ein Zusammenhang zwischen der prädiktiven Temperatur Tpred des Reibelements und der Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs vorhanden, weil eine Bremsung aus einer relativ hohen Fahrgeschwindigkeit v eine relativ hohe prädiktive Temperatur Tpred nach sich zieht.
  • Daher wird in dem Modell eine Korrelation oder Zuordnung zwischen der prädiktiven Temperatur Tpred und der Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs hergestellt. Dabei wird durch das Modell eine spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed bestimmt, welche auf die jeweilige(n) Begleiterscheinung(en) bezogen ist, und welche nicht nur die aktuelle Fahrbetriebssituation, sondern zusätzlich auch eine fiktiv durchgeführte Bremsung berücksichtigt. Dies bedeutet, dass wenn beispielsweise der Triebwagenführer oder eine Automatic Train Operation (ATO) in einer Fahrbetriebssituation mit einer Fahrgeschwindigkeit v, welche höchstens so groß wie die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed ist, einen Bremsvorgang veranlassen würde, dann würde die jeweilige Begleiterscheinung immer noch im erlaubten Bereich liegen.
  • Andererseits soll bei der Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs das Geschwindigkeitspotential ausgenutzt werden, welches in einer aktuellen Fahrbetriebssituation noch bis zum Erreichen des maximalen Ausmaßes der betreffenden Begleiterscheinung(en) besteht, wenn in der aktuellen Fahrbetriebssituation beispielsweise das maximale Ausmaß der betreffenden Begleiterscheinung(en), z.B. eine obere erlaubte Grenze für den Bremsverschleiß, und/oder für den Bremsrauch, und/oder für den Bremsgeruch und/oder für den Bremslärm noch nicht erreicht ist. Folglich kann die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed auch eine optimale Geschwindigkeit darstellen.
  • Die Erfindung betrifft gemäß eines ersten Aspekts ein Verfahren zur Beeinflussung einer Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs, welches ein wenigstens ein Reibelement umfassendes Reibungsbremssystem aufweist, wobei die Beeinflussung abhängig von wenigstens einem Ausmaß einer ersten, zweiten oder dritten Begleiterscheinung erfolgt, welche bei einem in einer aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs durch das Reibungsbremssystem fiktiv durchgeführten Bremsvorgang entstehen würde, wobei bei dem Verfahren
    1. a) wenigstens ein Parameter erfasst wird, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert, und bei dem
    2. b) als erste Begleiterscheinung der in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachte Bremsverschleiß des wenigstens einen Reibelements, und/oder als zweite Begleiterscheinung der in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachte Lärm, und/oder als dritte Begleiterscheinung der in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachte Bremsgeruch oder -rauch herangezogen wird, und bei dem mittels eines Modells, vorzugsweise eines Simulationsmodells,
    3. c) auf der Basis des wenigstens einen erfassten Parameters und des in der aktuellen Fahrbetriebssituation fiktiv durchgeführten Bremsvorgangs eine prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements berechnet oder geschätzt wird, welche sich in oder an dem Reibelement einstellen würde, wenn in der aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs der Bremsvorgang fiktiv durchgeführt wird, und
    4. d) der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) eine auf zumindest eine der Begleiterscheinungen bezogene spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) des Schienenfahrzeugs in einer Zuordnung (Γ) zugeordnet wird, bei welcher das bei der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der jeweiligen Begleiterscheinung so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß dieser Begleiterscheinung der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements ist, und darüber hinaus
    5. e) die die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oder die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) mit einer auf diese Begleiterscheinung bezogene maximale Reibelement-Temperatur (Tmax) des Reibelements (1, 2) verglichen wird, um
    6. f) für den Fall, dass bereits die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oberhalb einer vordefinierten maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Zwangssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf Null oder auf eine unterhalb der maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) vordefinierten Abkühlungs-Fahrgeschwindigkeit (vmin) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben wird,
    7. g) für den Fall, dass die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) oberhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, aber die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Empfehlungssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben wird.
  • Die Erfindung betrifft gemäß eines zweiten Aspekts eine Einrichtung zur Beeinflussung einer Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs, welches ein wenigstens ein Reibelement umfassendes Reibungsbremssystem aufweist, wobei die Einrichtung ausgebildet ist, dass die Beeinflussung abhängig von wenigstens einem Ausmaß einer ersten, zweiten oder dritten Begleiterscheinung erfolgt, welche bei einem in einer aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs durch das Reibungsbremssystem fiktiv durchgeführten Bremsvorgang entstehen würde, wobei die Einrichtung wenigstens Folgendes umfasst:
    1. a) Mit dem Schienenfahrzeug verbundene Erfassungsmittel, die ausgebildet sind zum Erfassen von wenigstens einem Parameter, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert,
    2. b) eine Recheneinheit, in welcher ein Modell, insbesondere ein Simulationsmodell, implementiert ist,
    3. c) eine Steuereinrichtung, welche ausgebildet ist zur Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, wobei
    4. d) das Modell Schritte und Berechnungen derart ausführt, dass es
      • d1) als erste Begleiterscheinung den bei dem in der aktuellen Fahrbetriebssituation fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachten Bremsverschleiß des wenigstens einen Reibelements, und/oder als zweite Begleiterscheinung den bei dem in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachten Bremslärm, und/oder als dritte Begleiterscheinung den bei dem in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachten Bremsrauch oder Bremsgeruch heranzieht, und dass es
      • d2) auf der Basis des wenigstens einen Parameters und des in der aktuellen Fahrbetriebssituation fiktiv ausgeführten Bremsvorgangs eine prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements berechnet oder schätzt, und dass es
      • d3) in einer Zuordnung (Γ) der prädikativen Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements eine auf mindestens eine der Begleiterscheinungen bezogene spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) des Schienenfahrzeugs zuordnet, bei welcher das bei der prädikativen Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der jeweiligen Begleiterscheinung so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der Begleiterscheinung der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) ist, und dass es darüber hinaus
      • e) die die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oder die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) mit einer auf diese Begleiterscheinung bezogene maximale Reibelement-Temperatur (Tmax) des Reibelements (1, 2) vergleicht, um
      • f) für den Fall, dass bereits die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oberhalb einer vordefinierten maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Zwangssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf Null oder auf eine unterhalb der maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) vordefinierten Abkühlungs-Fahrgeschwindigkeit (vmin) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung auszugeben, und
      • g) für den Fall, dass die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) oberhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, aber die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Empfehlungssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung auszugeben.
  • Folglich kann (können) nur eine Begleiterscheinung aus der Gruppe der ersten, zweiten und dritten Begleiterscheinung oder auch zwei Begleiterscheinungen oder alle drei Begleiterscheinungen ausgewählt oder herangezogen werden, um die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed zu bestimmen. Wenn mehrere Begleiterscheinungen herangezogen werden, so wird beispielsweise die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed als eine erlaubte Maximal-Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs ausgewählt, die den absolut kleinsten Wert hat. Die maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed ist dann auch spezifisch, weil sie sich auf eine bestimmte Begleiterscheinung bezieht, in diesem Fall eben auf die Begleiterscheinung, welche den kleinsten Wert für die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed aufweist. Alternativ könnte beispielsweise abschnittsweise jeweils eine der drei spezifischen maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeiten vmaxAllowed als Maximal-Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs herangezogen werden. Denkbar ist auch eine Gewichtung von spezifischen maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeiten vmaxAllowed für wenigstens zwei Begleiterscheinungen bei der Bestimmung der Maximal-Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs.
  • Daher, wenn die Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs auf die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed des Schienenfahrzeugs begrenzt wird, so stellt diese spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed eine erlaubte Höchstgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs dar, welche auf die erste Begleiterscheinung und/oder die zweite Begleiterscheinung und/oder die dritte Begleiterscheinung bezogen ist. Dabei ist es selbstverständlich möglich, dass das Schienenfahrzeug mit einer in Bezug auf die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed geringeren Fahrgeschwindigkeit betrieben wird.
  • Wenn die Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs auf die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed gesetzt wird, so stellt diese spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed zusätzlich auch eine optimale Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs dar, weil dann das oben beschriebene Potenzial voll ausgenutzt wird.
  • Unter einem Schienenfahrzeug soll hier jegliche Art von spurgebundenem Fahrzeug mit Antriebsmaschine, insbesondere Triebfahrzeuge oder auch ohne Antriebsmaschine wie Wagen in Schienenfahrzeugverbänden sowie ein Schienenfahrzeugverband aus mehreren Schienenfahrzeugen verstanden werden.
  • Unter einem Modell soll jegliches mathematisches Modell verstanden werden, welches durch ein speicherbares Programm in einer Recheneinheit implementierbar ist und mit dessen Hilfe basierend auf den Parametern die genannten Größen berechnet werden können.
  • Der Parameter kann insbesondere keine Temperaturgröße sein. Mit anderen Worten besteht dann ein Zweck des Modells darin, die prädiktive Reibelement-Temperatur Tpred aus dem wenigstens einen Parameter zu schätzen oder zu berechnen, wobei aber die prädiktive Reibelement-Temperatur Tpred vorzugsweise nicht von einem Temperatursensor gemessen wird. Dann können vorteilhaft Temperatursensoren vermieden werden, deren Aufwand für die Montage, Verkabelung, Kalibrierung und Implementierung relativ hoch ist.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindung dargestellt.
  • So kann aus dem erfindungsgemäßen Vergleich außerdem die folgende Maßnahme resultieren. Für den Fall nämlich, dass sowohl die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) als auch die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegen, kann zusätzlich auch ein Empfehlungssignal zur Hochsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben wird. Diese Maßnahme resultiert aus der Erkenntnis, dass das Geschwindigkeitspotenzial unterhalb der die Zuordnung vorzugsweise beschreibende Γ-Randkurve noch nicht ausgereizt ist.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Empfehlungssignal so lange in Form einer binären akustischen und/oder optischen Geschwindigkeitsreduzierungsinformation ausgegeben wird, bis die angestrebte Herabsetzung beziehungsweise Hochsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) erzielt ist. Hierdurch wird eine zuverlässige Umsetzung der Empfehlung bewirkt und das Empfehlungssignal kann dank der kontinuierlichen Ausgabe nicht überhört oder übersehen werden.
  • Zusätzlich kann das Empfehlungssignal als eine spezielle akustische und/oder optische Information ausgegeben wird, welche den Betrag angibt, um den die Fahrgeschwindigkeit (v) zu reduzieren ist, um die angestrebte Herabsetzung beziehungsweise Hochsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) zu erzielen.
  • Eine Weiterbildung des Verfahrens schlägt vor, dass in dem Modell ersten Werten der aktuellen Reibelement-Temperatur Tact des Reibelements zweite Werte der Fahrgeschwindigkeit vact des Schienenfahrzeugs derart zugeordnet werden, dass ein erlaubter Bereich (Tact, vact) von ersten Werten Tact und zweiten Werten vact definiert wird, bei dem das bei der prädiktiven Reibelement-Temperatur des Reibelements sich einstellende Ausmaß der ersten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der ersten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der prädiktiven Reibelement-Temperatur des Reibelements sich einstellende Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der prädiktiven Reibelement-Temperatur des Reibelements sich einstellende Ausmaß der dritten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der dritten Begleiterscheinung. Dabei wird der erlaubte Bereich (Tact, vact) von einer Randkurve Γ begrenzt, welche die Zuordnung zwischen der spezifischen maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed und der prädiktiven Reibelement-Temperatur Tpred definiert.
  • Mit anderen Worten wird die aktuelle Temperatur Tact des Reibelements ermittelt, gemessen oder geschätzt. Weiterhin ist die aktuelle Geschwindigkeit vact des Fahrzeugs bekannt. Aus den gegebenen Tact und vact wird die prädiktive Reibelement-Temperatur Tpred berechnet, also die fiktive Zieltemperatur, wenn zum aktuellen Zeitpunkt eine definierte Bremsung ausgeführt werden würde. Tpred darf aber nie größer als Tmax sein, im Idealfall liegt Tpred knapp darunter. Wie groß Tpred tatsächlich sein darf, kann aus der Randkurve Γ abgelesen werden. Wenn erkannt wird, dass Tpred noch weit unter Tmax liegt, kann darauf geschlossen werden, dass das fahrdynamische Potential noch lange nicht ausgeschöpft ist, dass also vact noch erhöht werden kann, und zwar bis vmaxAllowed. Dieses vmaxAllowed liegt auf dem Rand der Randkurve Γ.
  • Weiterhin kann bei dem Verfahren der fiktive Bremsvorgang mit einer bestimmten Bremswirkung, einer bestimmten Bremskraft oder mit einem bestimmten Bremsdruck oder mit einem bestimmten Bremsmoment durchgeführt werden.
  • Auch kann bei dem Verfahren der fiktive Bremsvorgang mit einer standardisierten Bremsart durchgeführt werden, wobei als standardisierte Bremsart wenigstens eine der folgenden Bremsarten herangezogen wird: Eine Notbremsung, eine Zwangsbremsung, eine Schnellbremsung, eine Gefahrbremsung, eine Betriebsbremsung gemäß DIN EN 14478:2005-06.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann als Parameter, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert, wenigstens einer der folgenden Parameter herangezogen werden: Die aktuelle Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Bremskraft, das aktuelle Bremsmoment, der aktuelle Bremsdruck, die Umgebungstemperatur des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Last und/oder Beladung des Schienenfahrzeugs, eine Steigung oder ein Gefälle der durch das Schienenfahrzeug befahrenen Strecke.
  • Das Reibelement kann insbesondere eine Bremsscheibe und/oder einen Bremsbelag einer Scheibenbremse des Reibungsbremssystems beinhalten.
  • Die Begrenzung oder das Setzen der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs auf die spezifische maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) kann insbesondere durch eine Automatic Train Operation (ATO) oder durch einen Triebwagenführer (Tf) durchgeführt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann für den Fall, dass das Reibungsbremssystem des Schienenfahrzeugs mehrere Reibungsbremseinrichtungen umfasst, die Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs anhand von der Radbremseinrichtung erfolgen, für welche der kleinste Betrag der spezifischen maximal zulässigen oder erlaubten Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed ermittelt worden ist.
  • Die oben beschriebene Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit durch Ermittlung der spezifischen maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) kann sich auf eine lokale Reibungsbremseinrichtung beziehen, d.h. beispielsweise auf eine bestimmte Scheibenbremse. In einer Zughierarchie mit Segment-, Consist- und Zugebene können dann die an Reibungsbremseinrichtungen i lokal ermittelten maximal erlaubten Zuggeschwindigkeiten vmaxAllowed i innerhalb der Zughierarchie konsolidiert werden. Für die Konsolidierung können verschiedene Verfahren verwendet werden:
    • - Im einfachsten Fall wird die absolut kleinste spezifische maximal erlaubte Geschwindigkeit vmaxAllowed (ermittelt über alle Reibungsbremseinrichtungen im Zug) als maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit des gesamten Schienenfahrzeugverbands herangezogen.
    • - Daneben stehen verschiedene Verfahren zur Elimination von statistischen Ausreißern zur Verfügung. Beispielsweise können alle ermittelten Werte vmaxAllowed i in einer Reihe ansteigender Werte sortiert und von den kleinsten X Prozent (wobei X ein vordefinierter Prozentsatz ist) und dann ein gemittelter oder höchster Wert der kleinsten X Prozent herangezogen werden.
  • Wie oben bereits ausgeführt, kann der Parameter, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation charakterisiert, wenigstens einer der folgenden Parameter sein: Die aktuelle Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Bremskraft, das aktuelle Bremsmoment, der aktuelle Bremsdruck, die Umgebungstemperatur des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Last und/oder Beladung des Schienenfahrzeugs, eine Steigung oder ein Gefälle der durch das Schienenfahrzeug befahrenen Strecke, eine Betriebs- oder Notbremsung, mit einer Bremswirkung, welche geringer ist als die Bremswirkung bei der definierten Bremsart. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Weiterhin sind weitere Parameter denkbar, welche eine aktuelle Fahrbetriebssituation eines Schienenfahrzeugs charakterisieren können wie beispielsweise auch ein Reibwert zwischen den Rädern und den Schienen.
  • Bevorzugt kann das wenigstens eine Reibelement des Reibungsbremssystems eine Bremsscheibe und/oder einen Bremsbelag einer Scheibenbremse des Reibungsbremssystems beinhalten.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Einrichtung kann das Modell ausgebildet sein, dass es ersten Werten der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements zweite Werte der Fahrgeschwindigkeit (vact) des Schienenfahrzeugs derart zugeordnet, dass ein erlaubter Bereich (Tact, vact) von ersten Werten (Tact) und zweiten Werten (vact) definiert wird, bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements sich einstellende Ausmaß der ersten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der ersten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements sich einstellende Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1) sich einstellende Ausmaß der dritten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der dritten Begleiterscheinung, wobei der erlaubte Bereich (Tact, vact) von einer Randkurve (Γ) begrenzt wird, welche die Zuordnung zwischen der spezifischen maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) und der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) definiert.
  • Bevorzugt kann bei der Einrichtung die Steuereinrichtung von einer Automatic Train Operation (ATO) umfasst sein.
  • Auch können von der Einrichtung mit dem Modell zusammenwirkende erste Auswahlmittel umfasst sein, mit denen die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Begleiterscheinung auswählbar ist (sind). Die Auswahlmittel können insbesondere weiterhin ein Bedienfeld umfassen, mit welchem eine Bedienperson die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Begleiterscheinung auswählen kann, wobei dann das Modell auf der Basis der ausgewählte Begleiterscheinung(en) die oben beschriebenen Berechnungen, Zuordnungen und Schritte ausführt.
  • Bei der Einrichtung kann auch das Modell ausgebildet sein, dass der fiktive Bremsvorgang mit einer bestimmten Bremswirkung, einer bestimmten Bremskraft oder mit einem bestimmten Bremsdruck oder mit einem bestimmten Bremsmoment durchgeführt wird.
  • Weiterhin kann bei der Einrichtung das Modell ausgebildet sein, dass der fiktive Bremsvorgang mit einer definierten Bremsart durchgeführt wird, wobei das Modell als definierte Bremsart wenigstens eine der folgenden Bremsarten heranzieht: Eine Notbremsung, eine Zwangsbremsung, eine Schnellbremsung, eine Gefahrbremsung, eine Betriebsbremsung.
  • Auch kann bei der Einrichtung das Modell ausgebildet sein, dass es als Parameter, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert, wenigstens einen der folgenden Parameter heranzieht: Die aktuelle Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Bremskraft, das aktuelle Bremsmoment, der aktuelle Bremsdruck, die Umgebungstemperatur des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Last und/oder Beladung des Schienenfahrzeugs, eine Steigung oder ein Gefälle der durch das Schienenfahrzeug befahrenen Strecke.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Schienenfahrzeug mit einer oben beschriebenen Vorrichtung.
  • Figurenliste
  • Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung einer pneumatischen Reibungsbremseinrichtung mit einer Bremsscheibe und einer Bremszange mit Bremsbelägen;
    • 2 ein Funktionsschaubild einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Einrichtung für eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • 3 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
    • 4 ein Diagramm, in welchem in welchem eine Zuordnung zwischen einer aktuellen Reibelement-Temperatur Tact und der Fahrgeschwindigkeit v sowie ein erlaubter Bereich unter einer Randkurve Γ für die exemplarische Begleiterscheinung „Bremsverschleiß“ dargestellt sind.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Ein in 1 schematisch dargestellter Ausschnitt aus einem Reibungsbremseinrichtung eines Schienenfahrzeugs zeigt eine pneumatische Scheibenbremse. Diese umfasst ein erstes Reibelement 1, das beispielsweise als Bremsscheibe ausgeführt ist, die auf einer nicht dargestellten Radsatzwelle des Schienenfahrzeugs gelagert ist sowie eine Bremszange. Die Bremszange weist ein zweites Reibelement 2 auf, welches zwei Bremsbeläge umfasst. Weiterhin weist die Bremszange einen Bremszylinder 4 mit Druckluftanschlüssen 6 und einen Kolben 5 sowie ein Gestänge 3 auf. Der Kolben 5 betätigt das Gestänge 3, wodurch die auf dem Gestänge 3 angeordneten Bremsbeläge, d.h. das zweite Reibelement 2 an die Bremsscheibe, d.h. das erste Reibelement 1 gepresst werden. Über die Druckluftanschlüsse 6 wird der Kolben 5 zur Betätigung des Gestänges 3 mit Druckluft aus einem nicht dargestellten Druckluftsystem des Schienenfahrzeugs beaufschlagt.
  • Das Druckluftsystem weist Komponenten zur Steuerung und Regelung der Reibungsbremseinrichtung, wie z.B. Kompressoren, Bremssteuergeräte etc. auf.
  • Eine in 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zur Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs weist eine Recheneinheit 7 auf, in welcher ein Modell implementiert ist, mit welchem Berechnungen, Zuordnungen und Schritte entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden.
  • Die Einrichtung umfasst weiterhin eine als Regeleinheit ausgebildete Fahrzeugsteuerung 8, mit welcher die Fahrgeschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs aufgrund von Ergebnissen der Berechnungen, Zuordnungen und Schritte des Modells beeinflusst wird. Dabei ist die Fahrzeugsteuerung 8 insbesondere auch dazu eingerichtet, ein Zwangssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit direkt umzusetzen. Daneben kann auch ein Empfehlungssignal direkt umgesetzt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können die aus der Recheneinheit 7 nach Maßgabe des nachstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens resultierenden Zwangs- und Empfehlungssignale auch durch eine Anzeigeeinheit 9 an den Fahrer ausgegeben werden.
  • Ein Gegeneinanderdrücken des ersten Reibelements 1 und des zweiten Reibelements 2 verursacht eine Bremswirkung auf das Schienenfahrzeug. Dabei erfolgt eine Umwandlung von kinetischer Energie des Schienenfahrzeugs in Wärme, wodurch eine Temperaturerhöhung des ersten Reibelements 1 und des zweiten Reibelements 2 verursacht wird. Ein Lösen des ersten Reibelements 1 und des zweiten Reibelements 2 voneinander bewirkt eine Reduktion bzw. eine Aufhebung der Bremswirkung auf das Schienenfahrzeug. Dadurch sowie durch eine Wirkung bekannter Wärmeübergangsprinzipien werden die Temperaturen in dem ersten Reibelement 1 sowie in dem zweiten Reibelement 2 reduziert, d.h. das erste Reibelement 1 und das zweite Reibelement 2 kühlen ab. Das beschriebene Temperaturverhalten wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet oder geschätzt.
  • Die Einrichtung umfasst einen Fahrgeschwindigkeitssensor 10 zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit v, einen Bremsdrucksensor 11 zur Erfassung eines Bremsdrucks p und damit einer Bremskraft FB, einen Umgebungstemperatursensor 12 zur Erfassung einer Umgebungstemperatur TU, ein Zeitmessgerät 13 zur Erfassung einer Absolut-Zeit t sowie die vorstehend bereits erwähnte Anzeigeeinheit 9, die über entsprechende Datenleitungen mit einer Recheneinheit 7 verbunden sind. Der Fahrgeschwindigkeitssensor 10, der Bremsdrucksensor 11 und der Umgebungstemperatursensor 12 sind in einem nicht dargestellten Fahrwerk des Schienenfahrzeugs angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Fahrgeschwindigkeit v sowie der Bremsdruck p aus einem Datenbussystem des Schienenfahrzeugs in die Recheneinheit 7 eingelesen werden. Weiterhin ist es auch vorstellbar, dass der Bremsdruck p aus einer Verzögerung und einer abzubremsenden Masse näherungsweise bestimmt wird. Die Verzögerung wird dabei beispielsweise durch Differentiation der Fahrgeschwindigkeit v berechnet und die abzubremsende Masse m über eine Lastbremseinrichtung bestimmt.
  • Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass statt einer Fahrgeschwindigkeit v eine Winkelgeschwindigkeit eines Rads bzw. eine Raddrehzahl erfasst und die thermischen Berechnungen mit dieser Winkelgeschwindigkeit bzw. dieser Raddrehzahl durchgeführt werden.
  • Das Zeitmessgerät 13 sowie die Recheneinheit 7 sind, implementiert in ein nicht dargestelltes Steuergerät, in einem nicht dargestellten Wagenkasten angeordnet. Die Recheneinheit 7 empfängt über entsprechende Datenleitungen von dem Fahrgeschwindigkeitssensor 10 Daten bezüglich der Fahrgeschwindigkeit v, von dem Bremsdrucksensor 11 Daten bezüglich des Bremsdrucks p bzw. der Bremskraft FB, von dem Umgebungstemperatursensor 12 Daten bezüglich der Umgebungstemperatur Tu sowie von dem Zeitmessgerät 13 Daten bezüglich der Absolut-Zeit t (Zeitstempel) und führt Rechenoperationen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren aus.
  • Weiterhin können auch in die Recheneinheit 7 eingesteuerte Konfigurationsdaten des Schienenfahrzeugs in die Rechenoperationen einfließen. Hier wird beispielsweise eine aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs unter Heranziehen der Fahrgeschwindigkeit v, der Umgebungstemperatur TU, der Absolut-Zeit t und der Konfigurationsdaten charakterisiert.
  • Gemäß 3 wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis von praktischen Versuchen und/oder technischen Erfahrungen in einem vorbereitenden Schritt 100 zunächst eine oder mehrere begleiterscheinungsindividuelle Randkurven Γ erstellt und bereitgestellt, die unterhalb des Kurvenverlaufs den Bereich aller Wertepaare T_act, v_act begrenzt, für welche sich selbst bei einer definierten Bremsung aus T_act, v_act heraus die Reibelementtemperatur nur soweit erhöht, dass die neue Temperatur T_pred T _ pred = T _ act + Δ T
    Figure DE102021131928A1_0001
    immer noch unterhalb einer maximal erlaubten Reibelementtemperatur verbleibt, welche die hiermit verbundene Begleiterscheinung - beispielsweise Bremsverschleiß - nicht oder nur in einem geringen, tolerablen Ausmaß auftreten lässt. Die Gestalt der Randkurve Γ hängt dabei von der Art der Begleiterscheinung, von den physikalischen Eigenschaften der Reibelement-Bremsscheibe-Kombination und von der definierten fiktiven Bremsart ab.
  • In einem initialen Schritt 200 wird die aktuelle Fahrbetriebssituation FBS des Schienenfahrzeuges herangezogen, die entweder aktuell ermittelt werden kann oder die abrufbar hinterlegt ist. Die aktuelle Fahrbetriebssituation wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch die folgenden technischen Parameter charakterisiert: Bremsdruck p oder Bremskraft, Fahrgeschwindigkeit v, Oberflächentemperatur des Reibelements - vorzugsweise einer Bremsscheibe - T_act, Umgebungstemperatur TU, Zeit(stempel) t und diverse Konfigurationsdaten.
  • In einem folgenden Schritt 300 wird festgelegt, welche der störenden Begleiterscheinungen Bremsverschleiß, Bremslärm, Bremsgeruch oder -rauch minimiert werden soll, womit auch eine Selektion der fiktiven Bremsart und der zugehörigen begleiterscheinungsindividuellen Randkurve Γ verbunden ist. In dieser Randkurve ist die Berechnung der prädiktiven Temperatur Tpred in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit vact schon implizit als Wertepaar enthalten.
  • Beim optionalen Parallelschritt 400 wird für den Fall, daß die Randkurve Γ nicht oder nicht vollständig vorgegeben ist, auf Basis dieser Eingangsinformationen anhand eines fiktiv durchgeführten Bremsvorgangs eine prädiktive Reibelement-Temperatur Tpred des Reibelements berechnet oder geschätzt oder gemessen, welche sich in oder an dem Reibelement einstellen würde, wenn in der aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs der Bremsvorgang fiktiv durchgeführt wird. Hieraus resultiert ebenfalls ein auf die zugeordnete Geschwindigkeit bezogenes Wertepaar Tpred, vact, Der fiktiv durchgeführte Bremsvorgang kann beispielsweise anhand eines Simulationsmodells vorgenommen werden.
  • Im Folgeschritt 500 wird ermittelt, ob das Wertepaar Tact, vact noch unterhalb des Kurvenverlaufs der Randkurve Γ liegt bzw. ob die alternativ im Schritt 400 berechnete Temperatur Tpred kleiner als die maximal erlaubte Temperatur Tmax ist. Falls nicht, so würde bei einer fiktiven Bremsung die prädiktive Temperatur Tpred die maximal erlaubte Temperatur Tmax überschreiten. Konkret wird also die aktuelle Reibelement-Temperatur Tact bzw. die prädiktive Reibelement-Temperatur Tpred des Reibelements 1, 2 mit der auf diese Begleiterscheinung bezogene maximale Reibelement-Temperatur Tmax des Reibelements 1, 2 verglichen.
  • Im nachfolgenden Schritt 600 wird für den Fall, dass bereits die aktuelle Reibelement-Temperatur Tact oberhalb einer vordefinierten maximalen Reibelement-Temperatur Tmax liegt, ein Zwangssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit v auf Null oder auf eine unterhalb der maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed vordefinierten Abkühlungs-Fahrgeschwindigkeit vmin generiert. Für den Fall, dass die prädiktive Reibelement-Temperatur Tpred oberhalb der maximalen Reibelement-Temperatur Tmax liegt, aber die aktuelle Reibelement-Temperatur Tact unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur Tmax) liegt, wird hingegen ein Empfehlungssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit v auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit vmaxAllowed generiert.
  • Das generierte Zwangs- oder Empfehlungssignal wird im Schritt 700 zur Information an den Fahrer ausgegeben. Dabei stellt ein Empfehlungssignal eine Handlungsempfehlung für den Fahrer dar, wohingegen ein Zwangssignal als Befehlssignal anzusehen ist.
  • Im Parallelschritt 800 wird zumindest das Zwangssignal direkt einer Regeleinheit der Fahrzeugsteuerung als Sollwert zur Herabsetzung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v auf die begleiterscheinungsspezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) vorgegeben.
  • In 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft für den Fall der Begleiterscheinung „Bremsverschleiß“ illustriert. Die Randkurve Γ ist so gewählt, dass für jedes Wertepaar Tact, vact unterhalb dieser Randkurve Γ, also im schraffierten Bereich, zu keinem Zeitpunkt des Fahrbetriebs unter vordefinierten Bedingungen und unter Anwendung vordefinierter fiktiver oder realer Szenarien der Wert der Bremsscheibentemperatur größer als der für die Verschleißoptimierung kritische Temperaturwert Tmax wird. Wird dieser Maximalwert trotzdem überschritten, so hat dies das vorstehend erläuterte Zwangssignal zur unbedingten Geschwindigkeitsreduzierung zur Folge.
  • Die Definition der Randkurve Γ hängt von gerätespezifischen Faktoren, wie Materialzusammensetzung und Dimensionierung der Bremseinheit, und situationsbezogenen Anforderungen, wie Temperatursicherheit auch unter vordefinierten Bremsszenarien ab.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel liegen optimierte Wertepaare für Tact, vact auf dem Rand der Randkurve Γ. Sollte ein Wertepaar Tact, vact also unterhalb der Randkurve Γ liegen, so kann unter Beibehaltung der Temperatur die Geschwindigkeit v auf einen Wert vmaxAllowed erhöht werden, so dass das Wertepaar Tact, vmaxAllowed auf dem Rand der Randkurve Γ liegt. vmaxAllowed würde daher als maximal erlaubte Geschwindigkeit gelten.
  • Die prädiktive Reibelement-Temperatur Tpred lässt sich mit diesem Diagramm geometrisch ermitteln. Der tatsächliche, aktuelle Zustand, der durch das Wertepaar Tact, vact beschrieben wird, ist ein Koordinatenpunkt im Diagramm. Tpred läßt sich hiervon ausgehend folgendermaßen ermitteln:
    1. 1. Bilden einer horizontalen, also zur x-Achse parallele Gerade durch den Koordinatenpunkt.
    2. 2. Die parallele Gerade schneidet die Kurve Γ in einem Schnittpunkt. Abhängig von der Lage des Koordinatenpunkts liegt der Schnittpunkt meist rechts des Koordinatenpunks. Ist der Schnittpunkt mit dem Koordinatenpunkt identisch, liegt der Schnittpunkt links des Koordinatenpunkts.
    3. 3. Der Temperaturhub ΔT entspricht in jedem Fall dem Abstand des Schnittpunkts zur Vertikalen T = Tmax.
    4. 4. Tpred = Tact + ΔT
  • Es ist aber anzumerken, dass eine Optimierung der Geschwindigkeit v nicht in allen Fällen erwünscht wird oder möglich ist. Denn einerseits kann es sein, dass eine Reduktion der Begleiterscheinungen eine höhere Priorität hat als eine optimierte Geschwindigkeit v. Beispielsweise kann es wichtiger sein, mit reduzierter Geschwindigkeit v zu fahren, um den Verschleiß der Bremsbeläge zu minimieren. Andererseits gibt es betriebsbedingte Rahmenbedingungen, die eine solche Geschwindigkeitserhöhung nicht erlauben, beispielsweise Fahren mit reduzierter Geschwindigkeitsvorgabe durch Wohngebiete, Einfahrt mit reduzierter Geschwindigkeit in Haltestationen oder ähnliches.
  • Sollten es die Rahmenbedingungen aber zulassen, dass eine Geschwindigkeitsoptimierung erlaubt und sinnvoll ist, so kann dieses Verfahren auch verwendet werden, um Verspätungen im Fahrplan auf geeigneten Strecken zu kompensieren.
  • Ferner sei angemerkt, dass das vorstehend beispielhaft beschriebene Verfahren für die Optimierung des Bremsverschleißes entsprechend - unter Verwendung begleiterscheinungsspezifischer Randkurven Γ für jede der übrigen genannten Begleiterscheinungen, also auch „Bremslärm“ und/oder „Bremsgeruch“ bis hin zu „Bremsrauch“ analog verwendet werden kann. Darüber hinaus können mehrere dieser Verfahren simultan projektiert werden, situationsspezifisch könnte dann eines der projektierten Verfahren selektiert und verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erstes Reibelement
    2
    zweites Reibelement
    3
    Gestänge
    4
    Bremszylinder
    5
    Kolben
    6
    Druckluftanschlüsse
    7
    Recheneinheit
    8
    Regeleinheit
    9
    Anzeigeeinheit
    10
    Fahrgeschwindigkeitssensor
    11
    Bremsdrucksensor
    12
    Umgebungstemperatursensor
    13
    Zeitmessgerät
    v
    Fahrgeschwindigkeit
    vact
    aktuelle Fahrgeschwindigkeit
    vmaxAllowed
    spezifische maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit
    TU
    Umgebungstemperatur
    p
    Bremsdruck
    Tact
    aktuelle Reibelement-Temperatur
    Tpred
    prädiktive Reibelement-Temperatur
    Γ
    Randkurve
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2018/054736 A1 [0005]

Claims (20)

  1. Verfahren zur Beeinflussung einer Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs, welches ein wenigstens ein Reibelement (1, 2) umfassendes Reibungsbremssystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung abhängig von wenigstens einem Ausmaß einer ersten, und/oder zweiten und/oder dritten unerwünschten Begleiterscheinung erfolgt, welche bei einem in einer aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs durch das Reibungsbremssystem zusätzlich zu einer tatsächlichen Bremsung eines fiktiv durchgeführten Bremsvorgangs entstehen würde, wobei bei dem Verfahren a) wenigstens ein Parameter erfasst wird, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert, und bei dem b) als erste Begleiterscheinung der in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachte Bremsverschleiß des wenigstens einen Reibelements (1, 2), und/oder als zweite Begleiterscheinung der in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachte Bremslärm, und/oder als dritte Begleiterscheinung der in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachte Bremsgeruch oder -rauch herangezogen wird, und bei dem mittels eines Modells c) auf der Basis des wenigstens einen erfassten Parameters und des in der aktuellen Fahrbetriebssituation fiktiv durchgeführten Bremsvorgangs eine prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) berechnet oder geschätzt wird, welche sich in oder an dem Reibelement (1, 2) einstellen würde, wenn in der aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs der Bremsvorgang fiktiv durchgeführt wird, und d) der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) eine auf zumindest eine der Begleiterscheinungen bezogene spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) des Schienenfahrzeugs in einer Zuordnung (Γ) zugeordnet wird, bei welcher das bei der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der jeweiligen Begleiterscheinung so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß dieser Begleiterscheinung der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements ist, und darüber hinaus e) die die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oder die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) mit einer auf diese Begleiterscheinung bezogene maximale Reibelement-Temperatur (Tmax) des Reibelements (1, 2) verglichen wird, um f) für den Fall, dass bereits die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oberhalb einer vordefinierten maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Zwangssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf Null oder auf eine unterhalb der maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) vordefinierten Abkühlungs-Fahrgeschwindigkeit (vmin) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben wird, g) für den Fall, dass die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) oberhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, aber die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Empfehlungssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass sowohl die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) als auch die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegen, ein Empfehlungssignal zur Hochsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung ausgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfehlungssignal so lange in Form einer binären akustischen und/oder optischen Geschwindigkeitsreduzierungsinformation ausgegeben wird, bis die angestrebte Herabsetzung beziehungsweise Hochsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) erzielt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfehlungssignal als eine akustische und/oder optische Geschwindigkeitsreduzierungsinformation ausgegeben wird, welche den Betrag angibt, um den die Fahrgeschwindigkeit (v) zu reduzieren ist, um die angestrebte Herabsetzung beziehungsweise Hochsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) zu erzielen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modell ersten Werten der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1) zweite Werte der aktuellen Fahrgeschwindigkeit (vact) des Schienenfahrzeugs derart zugeordnet werden, dass ein erlaubter Bereich (Tact, vact) von ersten Werten (Tact) und zweiten Werten (vact) definiert wird, bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der ersten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der ersten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der dritten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der dritten Begleiterscheinung, wobei der erlaubte Bereich (Tact, vact) von einer Randkurve (Γ) begrenzt wird, welche die Zuordnung zwischen der spezifischen maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) und der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) definiert.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der fiktive Bremsvorgang mit einer bestimmten Bremswirkung, einer bestimmten Bremskraft, einem bestimmten Bremsdruck oder mit einem bestimmten Bremsmoment durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fiktive Bremsvorgang mit einer definierten Bremsart durchgeführt wird, die ausgewählt wird aus einer Gruppe aus den folgenden standardisierten Bremsarten: Notbremsung, Zwangsbremsung, Schnellbremsung, Gefahrbremsung, Betriebsbremsung.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert, wenigstens einer der folgenden Parameter herangezogen wird: die aktuelle Geschwindigkeit (v) des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Bremskraft, das aktuelle Bremsmoment, der aktuelle Bremsdruck, die Umgebungstemperatur des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Last und/oder Beladung des Schienenfahrzeugs, eine Steigung oder ein Gefälle der durch das Schienenfahrzeug befahrenen Strecke.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (1, 2) eine Bremsscheibe und einen Bremsbelag einer Scheibenbremse oder eine Klotzbremseinheit des Reibungsbremssystems beinhaltet.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung oder das Setzen der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs auf die spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) durch einen Triebfahrzeugführer, ein übergeordnetes Leitsystem oder eine Automatic Train Operation (ATO) durchgeführt wird.
  11. Einrichtung zur Beeinflussung einer Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs, welches ein wenigstens ein Reibelement (1, 2) umfassendes Reibungsbremssystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung abhängig von wenigstens einem Ausmaß mindestens einer Begleiterscheinung erfolgt, welche bei einem in einer aktuellen Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs durch das Reibungsbremssystem fiktiv durchgeführten Bremsvorgang entstehen würde, wozu die Einrichtung wenigstens Folgendes umfasst: a) mit dem Schienenfahrzeug verbundene Erfassungsmittel (10, 11, 12, 13), die ausgebildet sind zum Erfassen von wenigstens einem Parameter, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert, b) eine Recheneinheit (7), in welcher ein Modell implementiert ist, c) eine Fahrzeugsteuerung (8), welche ausgebildet ist zur Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit (v) des Schienenfahrzeugs, wobei d) das Modell Schritte und Berechnungen derart ausführt, dass es d1) als erste Begleiterscheinung den bei dem in der aktuellen Fahrbetriebssituation fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachten Bremsverschleiß des wenigstens einen Reibelements (1, 2), und/oder als zweite Begleiterscheinung den bei dem in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachten Bremslärm, und/oder als dritte Begleiterscheinung den bei dem in der aktuellen Fahrbetriebssituation durch den fiktiv durchgeführten Bremsvorgang verursachten Bremsgeruch oder -rauch heranzieht, und dass es d2) auf der Basis des wenigstens einen Parameters und des in der aktuellen Fahrbetriebssituation fiktiv ausgeführten Bremsvorgangs eine prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) berechnet oder schätzt, und dass es d3) in einer Zuordnung (Γ) der prädikativen Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements eine auf mindestens eine der Begleiterscheinungen bezogene spezifische maximal erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) des Schienenfahrzeugs zuordnet, bei welcher das bei der prädikativen Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der jeweiligen Begleiterscheinung so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der Begleiterscheinung der prädiktiven Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) ist, und dass es darüber hinaus e) die die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oder die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) des Reibelements (1, 2) mit einer auf diese Begleiterscheinung bezogene maximale Reibelement-Temperatur (Tmax) des Reibelements (1, 2) vergleicht, um f) für den Fall, dass bereits die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) oberhalb einer vordefinierten maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Zwangssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf Null oder auf eine unterhalb der maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) vordefinierten Abkühlungs-Fahrgeschwindigkeit (vmin) an eine Anzeigeeinheit (9) für den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung (8) auszugeben, und g) für den Fall, dass die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) oberhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, aber die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegt, ein Empfehlungssignal zur Herabsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an eine Anzeigeeinheit (9) für den Fahrer und/oder eine Fahrzeugsteuerung (8) auszugeben.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass sowohl die aktuelle Reibelement-Temperatur (Tact) als auch die prädiktive Reibelement-Temperatur (Tpred) unterhalb der maximalen Reibelement-Temperatur (Tmax) liegen, ein Empfehlungssignal zur Hochsetzung der Fahrgeschwindigkeit (v) auf zumindest die erlaubte Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) an die Anzeigeeinheit (9) für den Fahrer und/oder die Fahrzeugsteuerung (8) auszugeben.
  13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell ausgebildet ist, dass es ersten Werten der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1, 2) zweite Werte der Fahrgeschwindigkeit (vact) des Schienenfahrzeugs derart zuordnet dass ein erlaubter Bereich (Tact, vact) von ersten Werten (Tact) und zweiten Werten (vact) definiert wird, bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der ersten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der ersten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der zweiten Begleiterscheinung, und/oder bei dem das bei der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) des Reibelements (1, 2) sich einstellende Ausmaß der dritten Begleiterscheinung höchstens so groß ist wie ein maximal erlaubtes Ausmaß der dritten Begleiterscheinung, wobei der erlaubte Bereich (Tact, vact) von einer Randkurve (Γ) begrenzt wird, welche die Zuordnung zwischen der aktuellen Reibelement-Temperatur (Tact) und der zugehörigen spezifischen maximal erlaubten Fahrgeschwindigkeit (vmaxAllowed) derart definiert, dass, wenn das Wertepaar (Tact, vact) unterhalb der Randkurve Γ liegt, die prädiktive Temperatur (Tpred) nach einer definierten Bremsung kleiner ist als die maximal erlaubte Temperatur (Tmax).
  14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung von einem übergeordneten Leitsystem oder einer Automatic Train Operation (ATO) umfasst ist.
  15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit dem Modell zusammenwirkende erste Auswahlmittel umfasst, mit denen die erste, und/oder die zweite und/oder die dritte Begleiterscheinung auswählbar ist.
  16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell ausgebildet ist, dass der fiktive Bremsvorgang mit einer bestimmten Bremswirkung, einer bestimmten Bremskraft oder mit einem bestimmten Bremsdruck oder mit einem bestimmten Bremsmoment durchgeführt wird.
  17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell ausgebildet ist, dass der fiktive Bremsvorgang mit einer definierten Bremsart durchgeführt wird, die wenigstens eine der folgenden standardisierten Bremsarten umfasst: eine Notbremsung, eine Zwangsbremsung, eine Schnellbremsung, eine Gefahrbremsung, eine Betriebsbremsung.
  18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell ausgebildet ist, dass es als Parameter, welcher die aktuelle Fahrbetriebssituation des Schienenfahrzeugs charakterisiert, wenigstens einen der folgenden Parameter heranzieht: die aktuelle Geschwindigkeit (v) des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Bremskraft, das aktuelle Bremsmoment, der aktuelle Bremsdruck, die Umgebungstemperatur des Schienenfahrzeugs, die aktuelle Last und/oder Beladung des Schienenfahrzeugs, eine Steigung oder ein Gefälle der durch das Schienenfahrzeug befahrenen Strecke.
  19. Schienenfahrzeug mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18.
  20. Computerprogramm mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer Recheneinheit (7) einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018054736A1 (de) 2016-09-21 2018-03-29 Siemens Ag Österreich Verfahren zur beeinflussung eines kinematischen verhaltens eines fahrzeugs
AT519312A1 (de) 2016-09-21 2018-05-15 Siemens Ag Oesterreich Verfahren zur Beeinflussung eines kinematischen Verhaltens eines Fahrzeugs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Norm DIN EN 14478 2005-06-00. Bahnanwendungen - Bremsen - Oberbegriffe; Dreisprachige Fassung EN 14478:2005. URL: http://perinorm/Perinorm-Volltexte/2016-11_Grunbestand/CD21DE_02/9573083/9573083.pdf? [abgerufen am 2021-03-31].

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