DE10205139A1 - Integriertes pneumatisches und elektropneumatisches Bremssystem eines Zuges - Google Patents

Abstract

Ein integriertes pneumatisches und elektropneumatisches Zugbremssystem und ein entsprechendes Betriebsverfahren. Eine elektropneumatische Bremssteuerung in mindestens einer der Lokomotiven liefert ein Notbremssignal auf eine Leitung und dem Netzwerk zu den pneumatischen und elektropneumatischen Bremsen für eine Notstellung der Bedienschnittstelle. Die Bremssteuerung liefert zudem in der Dauerbetriebsstellung der Bedienschnittstelle ein Notsignal nur auf dem Netzwerk zu den elektropneumatischen Bremsen.

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein integriertes pneumatische und elektropneumatisches Brems­ system eines Zuges und ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems.

Die Erfindung beschäftigt sich im allgemeinen mit elektrisch gesteuerten Druckluft­ zugbremsen und computergesteuerten Zugbremsensystemen, und insbesondere Not­ bremsen in integrierten Bremssystemen.

Computergesteuerte Bremssysteme sind gut bekannt, wie beispielsweise CCBI und CCBII von der New York Air Brake Corporation. Diese Systeme bieten eine Compu­ tersteuerung des Druckluftreglers für die Druckluftrohre im gesamten Zug. Dies er­ möglicht die Druckluftsteuerung der Lokomotivbremsen sowie der Bremsen der ein­ zelnen Waggons. In letzter Zeit hat sich die Industrie um die Bereitstellung elektrisch gesteuerter Druckluftbremsen oder elektropneumatischer Bremsen an den einzelnen Waggons bemüht. Dies hat zum elektronisch gesteuerten Druckluftsystem (ECP- System) geführt, das unabhängig von dem computergesteuerten Bremssystem ist. Ein Überblick über ein solches System ist EP-60 von der New York Air Brake Corpora­ tion.

So wie es zur Zeit implementiert wird, läuft das ECP-System in der Lokomotive par­ allel zu jenem der konventionellen pneumatischen Lokomotivenzugsteuerungen. Es sind zwei Bremsventile vorgesehen, von denen eines das Bremsventil für die Druck­ luftbremse und das andere das ECP-Bremsventil ist. Gleicherweise sind getrennte An­ zeigen für die einzelnen Systeme vorgesehen. Die Lokomotive oder die Lokomotiven- Zusammensetzung reagiert nicht auf die Bremsbefehle des ECP-Systems, da die Lo­ komotiven auf pneumatische Signale auf Rohren/Leitungen reagieren. Auch hat das ECP-System seinen eigenen, separaten Eingang vom Messwertschreiber und von den Lokomotivensteuerungen zur Feststellung von Penalties.

Mit der Implementierung elektrisch gesteuerter Druckluft- oder elektropneumatischer Bremsen ist die Diskussion über die Wünschbarkeit einer Integration der computerge­ steuerten Bremssysteme in die elektrisch gesteuerten Druckluftbremssysteme aufge­ kommen.

Die vorliegende Erfindung ist ein integriertes Druckluft- und elektropneumatisches Zugbremsensystem und ein entsprechendes Verfahren, einschließlich eines Bremsroh­ res bzw. einer Bremsleitung, das/die sich durch Lokomotiven und Waggons auf dem Zug erstreckt. Eine Bedienschnittstelle ist mindestens mit den Stellungen Lösen, Be­ trieb, Dauerbetrieb und einer Notstellung versehen. Ein elektropneumatisches Brems­ system in den Waggons und Lokomotiven ist mit dem Bremsrohr verbunden und in einem elektrischen Netzwerk untereinander verbunden. Eine elektropneumatische Bremssteuerung in mindestens einer der Lokomotiven liefert ein Notbremssignal auf dem Bremsrohr und dem Netzwerk für die Notstellung der Bedienschnittstelle und liefert nur ein Notbremssignal auf dem Netzwerk für die Dauerbetriebsstellung der Bedienschnittstelle. Die Bedienschnittstelle umfasst des weiteren eine Betriebszone zwischen einer Minimal- und einer Vollbetriebsstellung und einer Unterdrückungs­ stellung. Die Bremssteuerung überträgt Bremssignale auf dem Bremsrohr in einem Pneumatik-Betriebsmodus und auf dem Netzwerk in einem elektrischen Betriebsmo­ dus. Die Bedienschnittstelle umfasst einen automatischen Zugbremsengriff mit den entsprechenden Stellungen und kann zudem einen unabhängigen Griff für Lokomotiv­ bremsen aufweisen.

Andere Ziele, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezug auf die Zeichnung hervor.

Zweckmäßig überträgt die Bedienschnittstelle des weiteren eine Servicezone zwischen einer Minimal- und einer Vollbetriebsstellung und einer Unterdrückungsstellung.

Vorzugsweise umfaßt die Bremssteuerung Bremssignale auf dem Bremsrohr in einem pneumatischen Betriebsmodus und auf dem Netzwerk in einem elektrischen Betriebs­ modus.

Zweckmäßig ist die Bremssteuerung ein automatischer Zugbremsengriff mit den ge­ nannten Stellungen.

Vorzugsweise umfaßt die Bedienschnittstelle des weiteren einen unabhängigen Bremsgriff für die Lokomotivenbremsen.

Insbesondere überträgt die Bedienschnittstelle ein Betriebsbremsensignal auf dem Zugbremsrohr, solange die Dauerbetriebsstellung der Bedienschnittstelle gegeben ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 7 angegeben.

Vorzugsweise erfolgt die Übertragung eines Betriebsbremssignals auf dem Zugbrems­ rohr, solange die Dauerbetriebsstellung der Bedienschnittstelle festgestellt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm der Architektur bzw. des Aufbaus eines typischen inte­ grierten elektrischen und pneumatischen Bremsensystems für Eisenbahn­ züge für Anwendungen in einer Lokomotivensystemintegration und in Nicht-Lokomotivensystemintegrationen;

Fig. 2 ist ein Diagramm der Systemproportionierung zwischen dem computer­ gesteuerten Bremssystem und einem elektropneumatischen Bremssy­ stem;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Integration eines computergesteuerten Brems­ systems und eines ersten elektropneumatischen Bremssystems für An­ wendungen in der Lokomotivsystemintegration;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, in dem die Bremsventilsteuerung des integrierten Systems dargestellt ist;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm der elektrischen Notsteuerung des integrierten Systems;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Griffstellungen der automatischen und der unabhängigen Bremssteuerung;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm der Penaltykontrolle des integrierten Systems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Zwar wird das vorliegende Bremssystem beschrieben unter Verwendung eines elek­ tropneumatischen Zugbremsensystems EP-60 und eines CCBI/CCBII computergesteu­ erten Lokomotivenbremssystems als Beispiel zweier integrationsfähiger Systeme, das vorliegende integrierte System kann aber auch unter Verwendung anderer, ähnlicher pneumatischer EAB und elektropneumatischer ECP-Systeme für Zug- und Lokomoti­ venbremssteuerungen implementiert werden.

Ein Überblick der Systemarchitektur ist in Fig. 1 gegeben. Ein computergesteuertes Lokomotivenbremssystem 10 wird dargestellt als CCB. Es steuert die Bremsleitung 21. Es ist angeschlossen an ein elektropneumatisches Zugbremsensystem 12, das als EP-60 dargestellt ist, und steuert eine elektropneumatische Bremsleitung 40. Ein inte­ grierter Lokomotivencomputer (ILC) 29 ist angeschlossen an das CCB 10 und das EP-60 12. Ein verteiltes Stromsystem DP 14 ist ebenfalls vorgesehen und angeschlossen an den ILC 29. Der ILC 29 ist zudem angeschlossen an ein Antriebssystem 16 und überträgt Daten auf den Messwertschreiber 30. Ein integriertes Display 32 ist ebenfalls an den ILC 29 angeschlossen. Für Anwendungen der Systemintegration bei Nicht- Lokomotiven, namentlich wo der ILC-Anschluss an das EP-60 12 nicht vorhanden ist, ist eine Bedienschnittstelle oder ECP-Display 44 vorgesehen und an das EP-60 ange­ schlossen, und ein separater Messwertschreiber 30A ist an dem EP-60 angeschlossen. Der Messwertschreiber 30 kann ein getrenntes und eigenständiges Gerät sein, oder integriert in den ILC 29. Wenn es sich um einen separaten Messwertschreiber handelt, ist es der gleiche Messwertschreiber wie 30A.

Die operative Aufteilung der unterschiedlichen von EP-60 und CCB ausgeführten Operationen ist in Fig. 2 dargestellt. Das EP-60 empfängt ECP Setup- und Displayin­ formationen. Es sendet Ausgänge zum Stromausschalter PCS des Lokomotivensy­ stems sowie der ECP Bremsleitungssteuerung. Das EP-60 ist verantwortlich für die Bremsenansteuerung der ECP Bremsleitung, das Bremsleitungs-Strommanagement, die Zugzusammensetzung und Sequenzierung sowie andere funktionelle AAR- Erfordernisse.

Das CCB empfängt Eingänge von den CCB Setup- und Displaybefehlen, Bremsgriff­ befehlen und Penaltybefehlen. Es liefert Ausgänge an das PCS und andere unter­ schiedliche Lokomotiven-Eingänge und Ausgänge. Es steuert zudem das Bremsrohr, das 20 Rohr und 13 Rohr sowie lokale Bremszylindersteuerungen. Das CCB ist ver­ antwortlich für Bremsrohrladung, Bremsgriffinterpretation, Bremsrohrnotfallsmana­ gement, Penaltyinterpretation, Lokomotivenbremszylindersteuerung, Mehrfachbe­ triebsfunktion oder MU-Funktionen (Griff und unabhängig) und die Anwendung lo­ komotivenspezifischer Erfordernisse.

Die Interaktion und die Signalübertragung und Steuerung zwischen EP-60 und dem CCB wird erklärt in bezug auf eine Standard- oder Luftdruckbremse und elektrische Bremse.

Ein Beispiel eines computergesteuerten Lokomotivenbremssystems 10 in Fig. 3 um­ fasst eine elektropneumatische Steuereinheit (EPCU) 20, die auf Eingangssignale zur Steuerung des Drucks auf dem Bremsrohr 21, ein unabhängiges Betätigungs- und Lös­ rohr (#20) 22 und das Stellrohr (#13) 23 reagiert, sowie die Bremszylinder 24 auf sei­ ner Lokomotive. Das unabhängige Betätigungs- und Löserohr 22 und das Stellrohr 23 laufen durch die Lokomotivenzusammensetzung und ermöglichen die unabhängige Steuerung der Lokomotivenbremsen zum Unterschied von der Steuerung der Luft­ druckbremsen in jedem Waggon durch das Bremsrohr 21, welches durch den gesamten Zug verläuft. Die elektrische Kommunikation und Steuerung der Lokomotiven in der Zusammensetzung ist erhältlich über das 27-pin-MU-Kabel 25. Dieses steht im allge­ meinen unter der Kontrolle des (nicht dargestellten) Antriebssteuerungssystems.

Ein computergesteuertes Bremssystem 10 ist beispielsweise dargestellt als CCBII und enthält ein integriertes Prozessormodul IPM 27, welches die Luftdruckreglereinheit 20 elektrisch steuert. Das IPM 27 empfängt Eingänge von einem elektronischen Brems­ ventil EBV 26, das mit einem automatischen Bremsgriff 26A versehen ist zur Steue­ rung der Zugbremsen über das Bremsrohr 21 und einen unabhängigen Bremsgriff 26B zur Steuerung der Lokomotivbremsen über das unabhängige Rohr 22 und ein Stellrohr 23. Das EBV 26 ist eine Bedien-Bremssteuerung oder Schnittstelle. Ein integrierter Lokomotivencomputerrechner ILC 29 verbindet das IPM mit einem Messwertschrei­ ber 30 und den Displays 32. Der Messwertschreiber 30 kann ein separates Element oder integriert in den ILC 29 sein. Penalties (Strafen oder Verbote), beispielsweise Alerter (Warnung) oder Overspeed (Geschwindigkeitsüberschreitung), sind Eingänge in den ILC 29. Das Antriebssystem 16 kommuniziert mit dem ILC 29. Das führende Antriebssystem kommuniziert mit anderen Lokomotiven in seiner Zusammensetzung über die MU Bremsleitung 25.

Das IPM 27 ist mit anderen (nicht dargestellten) Lokomotivensystemen verbunden und bietet typische Ausgänge wie ein Stromausschaltersignal PCS, Notsandsignal ES und Notmagnetventil EMV. Das IPM 27 kann in das verteilte Stromsystem DP 14 inte­ griert sein und würde über ein Funkmodul 33 mit den anderen Lokomotiven in der Zusammensetzung sowie verteilt im gesamten Zug kommunizieren. Das Zugende- Funkgerät 31 kommuniziert mit der Zugendevorrichtung.

Die Verbindung zwischen dem IPM 27, dem Bremsenventil 26 und der elektropneu­ matischen Steuereinheit 20 erfolgt über einen gemeinsamen Bus. Die vorgeschlagene Verbindung ist ein LonWorks-Bus, wobei jedes Modul einen Knoten im Netzwerk bildet. Die Verbindung zwischen dem IPM 27 und dem ILC 29 ist ein standardmäßiger serieller Anschluss, beispielsweise ein RS422-HDLC. Das bisher beschriebene System ist gut bekannt und braucht im einzelnen nicht weiter beschrieben zu werden.

Die Steuerungen eines elektrisch gesteuerten Luftdruckbremsensystems ECP der älte­ ren Technik ist dargestellt bzw. bekannt als "EP-60", wie es beispielsweise bei der New York Air Brake Corporation erhältlich ist. Die elektrisch gesteuerten Luftdruck­ bremsen umfassen eine Bremsleitungsstromversorgung TPS 41, die den Batteriestrom von der Lokomotive in Strom für die ECP Bremsleitung 40 konvertiert. Dies ist eine elektrische Leitung, welche durch den gesamten Zug verläuft und elektrische Energie und Kommunikation an die EP-60 Bremsen auf den einzelnen Waggons und - falls vorhanden - auf den Lokomotiven liefert. Eine Bremsleitungs- Kommunikationssteuerung TCC 42 ist verbunden mit der ECP Bremsleitung 40 als Knoten im Bremsleitungsnetzwerk. Ein Waggon-ID-Knoten 45 wird dargestellt als Teil des EP-60-Systems. In der älteren Technik hat die TCC 42 keine Kontrolle über die Luftdruckbremsenleitungen 21, 22 und 23. Sie steuert lediglich die Kommunikati­ on, indem sie über die ECP Bremsleitung 40 Daten entweder versendet oder empfängt. Somit kann sie nur mit anderen Lokomotiven im Zug kommunizieren, die ECP Bremsleitungssteuerungen oder ECP Waggonknoten im Netzwerk haben und an die ECP Bremsleitung 40 angeschlossen sind. Zwar wird die ECP Bremsleitung darge­ stellt als Leitung, die durch jeden Waggon im Zug geht, es ist aber festzuhalten, dass das ECP-Netzwerk auch per Funk oder andere drahtlose Verbindung funktionieren kann.

Das ECP Bremssystem gemäß Stand der Technik verläuft parallel zu dem der konven­ tionellen pneumatischen oder computergesteuerten Lokomotivzugsteuerungen. Die zwei Bremsventile sind vorgesehen, von denen eines das Druckluftbremsventil und das andere das ECP Bremsventil ist. Gleicherweise sind getrennte Displays vorgese­ hen. Die Lokomotive oder die Zusammensetzung der Lokomotiven reagieren nicht auf die Bremsbefehle durch das ECP Lokomotivensystem. Auch verfügt das ECP-System über seinen eigenen selbständigen Eingang vom Messwertschreiber 30A und von den Lokomotivensteuerungen zur Bestimmung von Penalties.

Die Integration der computergesteuerten Bremssysteme 10 in das elektrisch gesteuerte Luftdruckbremsensystem 12 wird erreicht durch die Verbindung dieser Systeme als Knoten in einem gemeinsamen Netzwerk, wie dargestellt. Die Integration bewirkt, dass nur ein einziges Bremsregelventil oder eine einzige Bedienschnittstelle vorhanden ist, und zwar das CCB Regelventil 26, bei Eliminierung des ECP Regelventils. Auch getrennte Zugänge zum Messwertschreiber 30, eine Zugende-Vorrichtung und ein Display für die TCC 42 sind nicht erforderlich und werden vom Computersteuerungs­ bremsabschnitt 10 oder direkt vom ILC zur Verfügung gestellt. Der Zugang zu den Penalties und anderen Lokomotivsteuerungen für die TCC 42 erfolgt ebenfalls über das computergesteuerte Bremssystem 10 oder direkt vom ILC. Schließlich wird die Fähigkeit der Lokomotivbremsen, unter dem elektronisch gesteuerten Luftdrucksystem TCC 42 zu stehen, zur Verfügung gestellt.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der ILC 29 direkt verbunden beispielsweise durch eine serielle Kommunikationsverbindung RS 422 HDLC mit der TCC 42 Anwendungen mit integriertem Lokomotivensystem. Dies ermöglicht den Zugang zum Messwert­ schreiber 30 über den ILC 29. Für nicht-integrierte Anwendungen kann die TCC 42 ihre eigene (nicht dargestellte) Bedienschnittstelle 44 haben.

Das Zugsteuerungssignal vom Bremsventil 26 wird an das IPM 27 gesendet und - je nach dem, ob das IPM 27 im pneumatischen oder elektrischen Modus ist - steuert die elektropneumatische Reglereinheit 20 zur Steuerung des Bremsrohres 21 oder sendet die Bremsbefehlssignale an die TCC 42, womit elektrische Zugbremsensignale über die ECP Bremsleitung 40 gesendet werden. Als Reaktion auf die automatischen Griff­ bewegungen des Bremsventils im ECP-Modus reduziert das IPM 27 nicht den (nicht dargestellten) Ausgleichsbehälter, wie dies im pneumatischen Modus der Fall wäre. Damit bleibt das Bremsrohr 21 im elektrischen Modus voll geladen.

Alle mit dem ECP ausgerüsteten Lokomotiven reagieren auf das Steuersignal auf der ECP Bremsleitung 40, ihre Bremsen als Reaktion auf eine ECP-Anwendung zu akti­ vieren. Gleichzeitig wenden die führende und eine allfällige entfernte Lokomotive mit ECP-Ausrüstung das proportionale Luftdruckbremsensignal auf das unabhängige Rohr 22 für Bremsbetätigung und Lösung an. Das Signal auf diesem Rohr wird von den an­ gehängten Lokomotiveinheiten überwacht, die keine ECP-Fähigkeit aufweisen, und bringt die Lokomotivenbremsen entsprechend zur Anwendung.

Ein Schalt- oder Setup-Verfahren liefert einen Hinweis für die IPM-Steuerung 27, ob diese im pneumatischen oder elektrischen Steuermodus betrieben werden soll.

Das IPM 27 bildet gemeinsam mit dem EBV 26 in Fig. 3 eine Bremssteuerung, die Lokomotiven- und Zugbremsenbefehle bereitgestellt. TCC 42 schafft eine erste Steue­ rung der Bremsen, die mit der Bremsensteuerung 27,26 verbunden ist, und überträgt ein Waggonbremsensignal auf dem Netzwerk oder der ECP Bremsleitung 40 für Zug­ bremsbefehle. Eine zweite Bremsensteuerung, die die elektropneumatische Steuerein­ heit 20 umfasst, ist ebenfalls mit der Bremsensteuerung 27, 26 verbunden und überträgt ein Lokomotivenbremssignal auf dem Lokomotivenbremsrohr, welches das unabhän­ gige Rohr 22 ist, für Lokomotivenbremsbefehle. Für die verteilte Stromzufuhr besteht eine Schnittstelle des integrierten Lokomotivencomputers 29 in Kombination mit dem IPM 27 zum Antriebssystem 16 und den Lokomotivensystemen mit dem Bremssystem zur Übertragung von Antriebssignalen über TCC 42 auf entfernte Lokomotiven. Die Betätigung und Lösung der Lokomotivenbremsen unter Verwendung des unabhängi­ gen Rohrs 22 kann ebenso wie das Bügel-Ausschalten ohne Verwendung des Stell­ rohrs 23 oder des Bremsrohrs 21 bewirkt werden. Das Stellrohr 23 kann deshalb ent­ fernt werden.

Wie weiter oben erörtert, verfügt die Bremsensteuerung 27, 26 über einen pneumati­ schen und einen elektrischen Modus. Voreingestellt für den Start und bestimmte Aus­ falltypen ist der pneumatische Modus. Im elektrischen Modus liefert die Bremsen­ steuerung 27, 26 Bremsleitungsbremssignale auf der Bremsleitung 40 für die Waggons und Lokomotiven, die ECP Bremsen haben und mit der Bremsleitung 40 verbunden sind. Im pneumatischen Modus liefert die Bremsensteuerung 27, 26 die Zug- oder Waggonbremsensignale auf dem Bremsrohr 21. Für den elektrischen wie für den pneumatischen Modus liefert die Reglereinheit 20 Lokomotivenbremssignale auf dem Lokomotivenbremsrohr oder dem unabhängigen Bremsrohr 22.

Eine Gesamtübersicht über die Bremsventilsteuerung ist in Fig. 4 dargestellt. Das EBV 26 sieht einen automatischen Griff, einen unabhängigen Griff und Bügel- Ausschalteingaben in das CCB vor, das auch anwendungsspezifische Erfordernisse für die Lokomotive ausführt. In einem herkömmlichen oder pneumatischen Modus steuert es die elektropneumatische Reglereinheit 20 zur Kontrolle des Bremsrohrs 21. Im elektrischen Modus findet eine Kommunikation zwischen dem EP-60 12 und dem CCB 10 statt, welches die ECP Bremsleitung 40 steuert. Die Stellungen des automati­ schen Griffs 26A und des unabhängigen Griffs 26B sind in Fig. 6 dargestellt.

Im elektrischen Modus wird die Betätigung des automatischen Griffs 26A über das IPM 27 verarbeitet und liefert Zugbremsensignale an das TCC 42. Das TCC 42 sendet dann ein elektrisches Zugbremssignal auf der Bremsleitung 40. Es sendet zudem sein elektrisches Zugsignal zurück zum IPM, und das IPM 27 sendet seinerseits Bremsbe­ fehle an die elektropneumatische Reglereinheit 20. Die elektropneumatische Reg­ lereinheit 20 stellt sodann einen entsprechenden Bremszylinderdruck für den Bremszylinder 24 dieser Lokomotive zur Verfügung. Die TCCs 42 auf anderen ent­ fernten Lokomotiven senden die empfangen Zugbremsenbefehle an ihre IPMs 27, die ihre elektropneumatische Reglereinheit 20 so steuern, dass sie ihre Bremsen oder Bremszylinder 24 betätigt.

Das TCC 42 steuert über das IPM 27 auch die elektropneumatische Reglereinheit 20, so dass ein Bremssignal auf das unabhängige Rohr 22 aufgebracht wird. Die ermög­ licht die pneumatische Betätigung der Bremsen der angehängten Lokomotiven, wo­ durch der Lokomotivenzusammensetzung ermöglicht wird, angehängte Lokomotiven ohne ECP-Ausrüstung zu haben, oder die gezogenen ECP-Lokomotiven könnten ihren elektrischen Modus ausgeschaltet oder deaktiviert haben. Somit wird die Bremszylin­ dersteuerfunktion der elektropneumatischen Reglereinheit 20 im elektrischen Modus durch das TCC 42 gesteuert, und nicht durch das EBV 26.

Da das unabhängige Rohr 22 dazu verwendet wird, pneumatische Signale an Anhän­ gerlokomotiven auch im elektrischen Modus zu senden, müssen auch Vorkehrungen für den Betrieb des unabhängigen Griffes 26B im elektronischen Modus getroffen werden. Wenn der unabhängige Bremsgriff 26B im elektrischen Modus betrieben wird, sendet das EBV 26 über das IPM 27 ein Signal an das TCC. Das TCC 42 sendet dann über das IPM 27 einen Befehl zurück zu der elektropneumatischen Reglereinheit 20, um ein pneumatisches Bremssignal an das unabhängige Rohr 22 zu legen. Wenn die ECP Bremsleitung 40 und das TCC 42 dazu imstande sind, senden sie ein Loko­ motivenbremssignal an andere ECP-ausgerüstete Lokomotiven, die mit der Bremslei­ tung 40 verbunden sind. Wenn der automatische Griff 26A und der unabhängige Griff 26B beide gleichzeitig bremsen, wird der restriktivere Bremsbefehl zur Steuerung der Lokomotivenbremsen herangezogen.

Gleichermaßen können verteilte Stromsignale auf der ECP Bremsleitung 40 versendet werden, die an die entfernten Lokomotiven in den pneumatischen und elektrischen Modi adressiert sind. Dies würde verteilte Strombefehle Status- und Ausnahmesignale einschließen.

Die Bremsensteuerung 27, 26 kann einen systemausgelösten Notbremsbefehl oder ei­ nen Bediener-ausgelösten Notbremsbefehl festlegen, wie in Fig. 5 dargestellt. Die Bediener-ausgelösten Bremsbefehle kommen vom Bremsventil 26 in einer Notgriff­ stellung. Die systemausgelösten Bremsbefehle umfassen einen Notfall per elektri­ schem System und einen Notfall per Lufidrucksystem. Die Notfälle per elektrischem System umfassen Ausfälle des EP-60 Systems und des CCB-Systems. Die Notfälle per Lufidrucksystem umfassen den "Brake-in-two-Fall" und "Fireman's Brake Valve".

Für Notfälle sendet die Steuerung 27, 26 Signale an das TCC 42, das ein Not­ bremssignal auf dem Netzwerk für system- und Bediener-ausgelöste Notbremsbefehle überträgt. Die Steuerung 27, 26 sendet Befehle an die Reglereinheit 20, welche ein Notbremssignal auf den Zug- und Lokomotivenbremsenrohren 21, 22 für Bediener­ ausgelöste und pneumatische systemausgelöste Notbremssignale überträgt. Für Not­ bremsbefehle des elektrischen Systems wird deshalb nur die ECP-Bremse betätigt, während für Bediener-ausgelöste und Notbremsbefehle des pneumatischen Systems die ECP und die Luftdruckbremssysteme betätigt werden. Die Zugbremsensignale und die Lokomotivbremsensignale werden auf der Bremsleitung 40 als Anteil an Bremssignalen übertragen.

Ein Notfallmagnetventil EMV unter der Kontrolle des TCC 42 kann parallel zu der elektropneumatischen Reglereinheit 20 vorgesehen sein. Wenn das verteilte Stromsy­ stem DP das Notfallmagnetventil enthält, kann das TCC 42 gemeinsam das Magnet­ ventil steuern. Das elektromagnetische Ventil EMV wird nur bei pneumatisch oder Bediener-ausgelösten Notfällen aktiviert. Bei Bediener-ausgelösten Notfällen wird in diesem Zusammenhang der automatische Griff in die Notfallstellung bewegt, um einen pneumatischen und elektrischen Notfall zu generieren.

Das TCC 42 steuert die elektrische Rücksetzung und das IPM 27 steuert die pneumati­ sche Rücksetzung nach einem Bediener-ausgelösten oder vom Luftdrucksystem aus­ gelösten Notfall. Das TCC 42 steuert die elektrische Rücksetzung nach einem vom elektrischen System ausgelösten Notfall und nachdem der automatische Griff 26A eine bestimmte Zeit vor der möglichen Wahl der Lösestellung voll in Betrieb oder unter­ drückt war.

Der automatische Bremsengriff 26A hat sechs Stellungen, wie im Sektordiagramm in Fig. 6 dargestellt und wie folgt für die ECP Bremsenbetätigung definiert:

• a) Die Lösestellung dient dem Lösen der Zugbremsen und der Anfangsla­ dung des Bremsrohrs im ECP-Modus;
• b) in der Minimum-Bremsstellung wird der ECP Zugbremsenbefehl auf Mindestbetriebsniveau gesteigert, um die Minimalzugbremse auszulösen (in der Regel 15% Zugbremsbefehl) und die Bremsen leicht zu betätigen,
• c) der Sektor oder die Zone zwischen der Minimal- und der Vollbetriebs­ stellung ist die Betriebszone. Wenn der automatische Bremsventilhebel durch diese Zone von Minimalbetrieb bis Vollbetrieb bewegt wird, wird der Zugbremsbefehl mit dem Griff auf Vollbetriebsstellung auf 100% gesteigert; es wird eine Vollbetriebsbremsenbetätigung erreicht,
• d) neben der Bereitstellung der Vollbetriebsbremsenbetätigung wie mit dem Bremsventilgriff in Vollbetriebsstellung wird in der Unterdrückungs­ stellung eine Unterdrückung der Geschwindigkeitsüberschreitungskon­ trolle und der Sicherheitskontrollanwendung erzielt;
• e) die Stellung Griff Aus/Dauerbetrieb bietet dem Zugbetreiber die Mög­ lichkeit, nur eine ECP Notbremsbetätigung von 120% zu befehlen, ohne eine herkömmliche Luftdrucknotbremsung auszulösen. Diese Stellung wird auch für Anhängereinheiten einer mehrteiligen Lokomotive oder für Lokomotiven verwendet, die in einem Zug "tot" gezogen werden;
• f) die Notfallstellung wird zur Durchführung von Bremsventil- Notbremsbetätigungen verwendet und resultiert in Bremsrohrentleerung und Bremsrohrentlüftung auf der höchsten Reduktionsrate bis 0 psi so­ wie einem ECP 120% Notbremsbefehl.

Der unabhängige Bremsgriff 26B hat zwei Extremstellungen, die durch eine Betäti­ gungszone getrennt sind: Lösen und Vollbetätigung. Der Griff wird von der Lösestel­ lung durch die Betätigungszone in Richtung Vollbetätigungsstellung bewegt, um die Lokomotivenbremsen zu betätigen. Der unabhängige Griff 26B kann so gedrückt wer­ den, dass er die Lösung oder Ausschaltung jeder auf der Lokomotive bestehenden au­ tomatischen Bremsanwendung veranlasst (infolge des Betätigung des automatischen Bremsgriffs 26A). Wenn der unabhängige Bremsgriff 26B in einer Betätigungsstellung ist, wird die Lokomotivenbremse je nach dem höheren Niveau von unabhängiger oder automatischer Bremse betätigt.

Wenn der automatische Griff 26A in Notstellung gebracht wird, ergeben sich ein ECP Bremsleitungsnotfall und ein herkömmlicher pneumatischer Bremsleitungsnotfall. In dieser Stellung ist die herkömmliche Luftdruckbremsensteuerung so konstruiert, dass das Bremsrohr in Notfallsgeschwindigkeit an die Umgebung entlüftet wird. Beim Be­ trieb im elektrischen Modus ist es wünschenswert, den Bremsrohrdruck nicht abzulas­ sen. Um dem Zugtechniker die Möglichkeit zu geben, eine Notbremsbetätigung im elektrischen Modus ohne Belüftung des Bremsrohrs zu befehlen, kann die Notfallstel­ lung nicht verwendet werden.

Das vorliegende integrierte Luftbremsensystem ist darauf ausgelegt, einen "Nur- ECP"-Notfall zu befehlen, wenn der automatische Griff 32A in die Stellung Dauerbe­ trieb (Griff-Aus) gebracht ist. In den Anwendungen der älteren Technik (herkömmli­ che Luftdrucklösung) wird diese Stellung dazu verwendet, den Bremsrohrdruck konti­ nuierlich bei einer Betriebsrate zu reduzieren, so dass der Betriebsbremsenbefehl durch die Überreduktion des Bremsrohrs aufrechterhalten wird.

Bei ECP Bremsensteuerung bietet die kontinuierliche Reduzierung des Bremsrohrs keinen Vorteil in der Betätigung der elektropneumatischen Bremse. Zudem bieten die Stellungen Dauerbetrieb/Griff-Aus auch keinen zusätzlichen Vorteil für die ECP Be­ triebsbremsensteuerung. Der ECP Vollbetriebs-Bremsenbefehl wird immer erreicht, wenn der Bremsgriff 26A in der Vollbetriebsstellung ist. Daraus folgt, dass die Stel­ lung Dauerbetrieb/Griff-Aus für die Befehlsstellung "Nur ECP" verwendet werden kann. Anhand dieser Funktion hat der Zugtechniker die Möglichkeit, den Bremsgriff 26A in die Stellung Dauerbetrieb/Griff-Aus zu bringen, um einen Notbremsbefehl "Nur ECP" auszulösen, oder in die Notstellung, um beide auszulösen. Der Notbrems­ leitungsbefehl "Nur ECP" und ein herkömmlicher pneumatischer Notbremsleitungsbe­ fehl werden von der Notstellung aus ausgelöst.

Die Notbremsbefehlsfunktion "Nur ECP" bietet dem Zugbetreiber die Möglichkeit, eine Zugbremse auf Notfallsniveau zu befehlen, ohne den Bremsendruck auf 0 psi zu entlüften. Damit werden einige Probleme im Zusammenhang mit herkömmlichen Luftdrucksystemen beseitigt. Die Neuladungszeit des Bremsrohrs fällt weg und die Zeit zum Lösen der Notbremse wird beträchtlich reduziert. Der Luftverbrauch zur Neuladung des Bremsrohrs wird reduziert. Zugbezogene Verzögerungen wegen ausge­ fallener offener Notventile werden reduziert, damit die Bremsrohrneuladung verhin­ dert wird.

Die Steuerung 27, 26 stellt Penalty-Bremsbefehle zur Verfügung, wie in Fig. 7 darge­ stellt. Für diese Penalty-Bremsbefehle im elektrischen Steuermodus stellt sie Penalty- Bremsbefehlsignale zur Steuerung TCC 42 bereit, um ein Waggonbremsensignal auf dem Netzwerk für Penalty-Bremsbefehle zu übertragen. Penalty-Bremsungen sind im allgemeinen ein Vollbetriebsbremsbefehl. So wie bei anderen Waggonbremssignalen im Netzwerk wird das Bremsrohr 21 in geladenem Zustand gehalten.

Eine Penalty-Bestätigung von der TCC 42 zum IPM 27 wird benötigt. Wird diese nicht empfangen, befiehlt das IPM 27 eine pneumatische Notbetätigung unter Verwendung der elektropneumatischen Reglereinheit 20.

Die Steuerung 27 bestimmt zudem, ob der Unterdrückungsbremsenbefehl stattgefun­ den hat, um die Betätigung einer Penalty-Bremse entweder zu entfernen oder zu ver­ hindern. Dies ist die Unterdrückungsstellung des automatischen Bremsgriffes des elektrischen Bremsventils 26. Wenn die Unterdrückungsbremsbefehle im Verlauf ei­ nes Penalty-Bremsbefehls stattfinden, sendet die Steuerung 27, 26 keine Steuerungs- oder Bremsbefehlsignale an die TCC 42 oder entfernt und unterbricht alle Penalty- Awendungen, welche die Steuerung TCC 42 auf der ECP Bremsleitung 40 bereitstellt. Wie gut bekannt, sendet die Steuerung 27,26 ein Stromausschaltsignal an das Loko­ motivenantriebssystem für Penalty-Bremsbefehle.

In älteren Systemen verursacht die Bewegung des automatischen Bremsgriffes in die Unterdrückungsstellung eine Bremsrohrreduzierung, welche zur Betätigung der Zug­ bremsen führt. Dies ist nicht wünschenswert und wird vom vorliegenden System ver­ mieden, welches die Unterdrückungsstellung nur als elektrisches Steuersignal benützt und keine pneumatischen Ergebnisse im Bremsrohr 21 produziert.

Wie zu sehen ist, ist das Bremsrohr in einem ECP-Zug in erster Linie eine Luftversor­ gung und wird nicht für Bremssteuerungen verwendet. Im vorliegenden System wird das Bremsrohr 21 als Backup verwendet, um den pneumatischen Betrieb der Zug­ bremsen zu ermöglichen sowie für vom Bediener und vom Luftdrucksystem ausgelö­ ste Notfälle. Bei einer zukünftigen Akzeptanz von ECP-Bremsen in der Industrie ha­ ben das Zugbremsrohr 21 und die Lokomotivenrohre 22 und 23 womöglich keine Steuerfunktionen mehr. In einem durchgehenden ECP-Zug können das unabhängige Lokomotivenbremsrohr 23 und das Lokomotivenstellrohr 23 eliminiert werden. Alle Signale werden über die ECP Zugleitung Bremsleitung 40 ausgesendet. Deshalb wer­ den Bremsleitungsbremssignale auf Waggons und Lokomotiven getrennt aufgebracht und spezielle Lokomotivenbremssignale werden nur an Lokomotiven gesendet.

In dem vorliegenden System ist des weiteren zu beachten, dass selbst bei jenen, die das unabhängige Bremsrohr 22 mit oder ohne Stellrohr 23 enthalten, jene Lokomotiven, die mit ECP-Bremsen ausgerüstet sind, ihr Bremssignal vorzugsweise über die elektri­ sche Bremsleitung 40 empfangen. Jene Lokomotiven, die keine ECP-Bremsen haben, empfangen die Signale pneumatisch über das unabhängige oder Lokomotivenbrems­ rohr 22. Jene Lokomotiven, die nicht an die Führungslokomotive angrenzen und nicht durch das unabhängige Bremsrohr 22 mit anderen Lokomotiven verbunden sind, emp­ fangen ihre Signale entweder über Funk 33, oder die entfernte Lokomotive kann ECP- Fähigkeit haben und ihre Signale auf der ECP Bremsleitung 40 empfangen. Sie kann sodann andere angrenzende Lokomotiven in ihrer Zusammensetzung pneumatisch steuern, wenn sie über ein unabhängiges Rohr 22 angeschlossen sind.

Ein weiteres Beispiel einer entfernten Lokomotive wäre eine Schiebelokomotive, die am Ende des Zugs angehängt ist, um bei bestimmten Steigungen zu helfen. Diese Lo­ komotiven wären mit ECP ausgestattet und würden ihre Lokomotivenbremssignale von der ECP Bremsleitung 40 nehmen. Diese würden automatische, unabhängige und Bügel-Aus-Befehle umfassen.

Die Bremsensteuerung 27 wird in einem herkömmlichen oder pneumatischen Modus mit Energie versorgt. Zum Umschalten auf den elektrischen Modus muss sie als eine Führungslokomotive ausgewählt und dann auf den elektrischen Modus umgestellt werden.

Die Integration oder Koordinierung der elektrisch gesteuerten Pneumatik oder des ECP-Systems über das computergesteuerte Bremssystem ermöglicht die Steigerung der Sicherheit. Das computergesteuerte Bremssystem kann bestimmen, ob die elek­ trisch gesteuerte Pneumatik 42 in Betrieb ist oder nicht, und wenn nicht, die pneumati­ sche Steuerung des Bremsrohrs 21 sicherstellen, um eine Bremsung im gesamten Zug zu gewährleisten. Durch die Bereitstellung eines einzelnen Bremssteuerungsventils 26 und eines einzelnen Displays 32 braucht die Bedienperson zudem im Notfall keine Entscheidung zu treffen, ob er/sie von elektrischer auf pneumatische Steuerung um­ schalten soll. Die Bedienperson verwendet einen einzigen Griff und ein einziges Dis­ play und wählt aus, ob pneumatische oder elektrische Steuerung verwendet werden soll. Wenn die elektrisch gesteuerten Bremsen nicht in Betrieb sind, schaltet das Sy­ stem automatisch auf die pneumatische Steuerung um, ohne weitere Eingabe von Sei­ ten der Bedienperson. Auf diese Weise erhöht die Integration nicht nur die Zuverläs­ sigkeit der beiden Systeme, sondern entfernt im wesentlichen auch Fehler der Bedien­ person.

Zwar wurde die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt, es ist aber nachdrücklich festzuhalten, dass dies nur zu illustrativen und Beispielszwecken erfolgt ist und keinen einschränkende Wirkung hat. Prinzip und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung werden nur durch die Bedingungen der angehängten Ansprüche limitiert.

Claims (8)

1. Integriertes pneumatisches und elektropneumatisches Bremssystem eines Zuges, umfassend:
ein Bremsrohr bzw. eine Bremsleitung, das/die sich durch wenig­ stens eine Lokomotive und Waggons des Zuges erstreckt;
eine Bedienschnittstelle, die wenigstens Stellungen für Lösung, Betrieb, Dauerbetrieb und Notfall aufweist;
ein elektropneumatisches Bremssystem in den Waggons und Lo­ komotiven, angeschlossen an das Bremsrohr und untereinander verbunden durch ein elektrisches Netzwerk; und
eine elektropneumatische Bremssteuerung in der mindestens einen Lokomotive, wobei die Bremssteuerung ein Notbremssignal auf dem Bremsrohr und dem Netzwerk für die Notstellung der Be­ dienschnittstelle bereitstellt und ein Notbremssignal nur auf dem Netzwerk für die Dauerbetriebsstellung der Bedienschnittstelle be­ reitstellt.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Bedienschnittstelle des weiteren eine Ser­ vicezone zwischen einer Minimal- und einer Vollbetriebsstellung und einer Unterdrückungsstellung überträgt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bremssteuerung Bremssignale auf dem Bremsrohr in einem pneumatischen Betriebsmodus und auf dem Netzwerk in einem elektrischen Betriebsmodus umfasst.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bremssteuerung ein au­ tomatischer Zugbremsengriff mit den genannten Stellungen ist.

5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bedienschnittstelle des weiteren einen unabhängigen Bremsgriff für die Lokomotivbremsen um­ fasst.

6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bedienschnittstelle ein Betriebsbremsensignal auf dem Zugbremsrohr überträgt, so lange die Dau­ erbetriebsstellung der Bedienschnittstelle gegeben ist.

7. Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems eines Zugs, das ein Zugbremsrohr umfasst, welches sich durch Lokomotiven und Waggons im Zug erstreckt, des weiteren elektropneumatische Bremsen auf den Lokomotiven und Waggons, die mit dem Zugbremsrohr und einem elektrischen Netzwerk verbunden sind, eine Bremssteuerung auf den Lokomotiven, die Bremsbefehle bereitstellt, und eine Bedienschnittstelle mit mindestens den Stellungen Lösen, Betrieb, Dauerbetrieb und Notfall, wobei das Verfahren umfasst:
die Bestimmung, ob die Bedienschnittstelle sich in der Dauerbetrieb- oder Notstellung befindet;
die Übertragung eines elektrischen Notbremssignals auf dem Netzwerk für die festgestellte Dauerbetriebs- bzw. Notstellung der Bedienschnitt­ stelle; und
die Übertragung eines pneumatischen Notbremssignals auf dem Zug­ bremsrohr nur für eine festgestellte Notposition der Bedienschnittstelle.

8. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend die Übertragung eines Betriebs­ bremssignals auf dem Zugbremsrohr, so lange die Dauerbetriebsstellung der Bedienschnittstelle festgestellt ist.