-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung
einer elektropneumatischen Bremse (ep-Bremse) mit Notbremsüberbrückungseinrichtung
(NBÜ).
Diese Vorrichtung und dieses Verfahren wird insbesondere bei Fahrzeugen
angewendet, die auf Schnellfahrstrecken des Schienenverkehrs verkehren.
-
Es
ist bekannt, dass Fahrzeuge, die auf Schnellfahrstrecken verkehren,
mit einer NBÜ und
mit einer ep-Bremse ausgerüstet
sind. Mit diesen Einrichtungen kann der Triebfahrzeugführer die
Wirkung einer eingeleiteten Notbremsung aufheben, wenn der Zug sich
in einem Tunnelabschnitt befindet.
-
Eine
im Wagenzug betätigte
Notbremse wird über
ein Kabel dem Triebfahrzeugführer
optisch und akustisch angezeigt. Der Triebfahrzeugführer kann
insbesondere in einem Tunnelabschnitt die Notbremsung aufheben.
Hierzu steuert er vom Triebfahrzeug aus über ein Kabel ein Magnetventil
an, welches sich in einer Druckluftsteuerleitung vor dem betätigten pneumatischen
Notbremsventil der betätigten
Notbremse befindet, wodurch das Notbremsventil schließt.
-
Zusätzlich erkennt
ein Zugbegleitpersonal an einem rot blinkenden Leuchtmelder auf
einer Bedienungsschalttafel, in welchem Wagen die Notbremse betätigt wurde.
Ist der Zug vom Triebfahrzeugführer
außerhalb
des Tunnelabschnittes zum Halten gebracht worden, hebt das Zugbegleitpersonal
die Notbremsung wieder auf.
-
Die
NBÜ erfordert
zusätzlich
den Einbau der ep-Bremse, da beim bisherigen Steuersystem über die Hauptluftleitung
nicht sicher verhindert werden kann, dass der Zug bei einer Notbremsung
zum Halten kommt.
-
Bei
der ep-Bremse werden parallel zur bisher üblichen Bremssteuerung über die
Hauptluftleitung besondere Magnetventile an jedem Steuerventil über ein
Kabel elektrisch angesteuert. Der Druck in der Hauptluftleitung
wird dabei beim Bremsen gesenkt und beim Lösen der Bremsen erhöht. Dadurch
sprechen alle Steuerventile gleichzeitig an, d.h. es wird ein schnelleres
Anlegen und Lösen
der Bremsen des hinteren Zugteils erreicht (z. B.
DE 102 09 913 C1 ).
-
Eine
elektrische Steuerung von Druckluftbremsen wird insbesondere angewendet,
um die bei pneumatischer Steuerung zwangsläufig auftretende Durchschlagszeit
der Druckwelle auszuschalten und damit eine am ganzen Zug gleichzeitig
einsetzende Bremswirkung zu erzielen.
-
Es
sind 2 Systeme zu unterscheiden: Direkte und indirekte ep-Bremse.
Beim direkten System werden die Bremszylinder über elektrische Brems- und
Löseventile
direkt be- und entlüftet.
Die Druckluft wird einem Vorratsluftbehälter einer selbsttätigen Bremse
oder Sonderbehältern
entnommen, die Trennung von der selbsttätigen Bremse geschieht über ein
Doppefrückschlagventil.
Das Steuerventil der selbsttätigen
Bremse bleibt in Lösestellung.
-
Beim
indirekten System wird durch Magnetventile der Druck in der Hauptluft-
beziehungsweise Bremsleitung verändert,
die Brems- und Lösevorgänge laufen
dann über
die Steuerventile ab. Um zum Lösen
den Druck in der Hauptluftleitung erhöhen zu können, ist eine zweite Luftleitung
(Fülleitung)
erforderlich. Es können so
Fahrzeuge ohne elektrische Leitungen und mit nur einer Luftleitung
in beschränkter
Anzahl am Schluss des Zuges angehängt werden, deren Bremsen dann
normal mitarbeiten.
-
Das
direkte System wird bei Triebzügen
und somit Fahrzeugen, die aus einem nicht wechselnden Fahrzeugverband
bestehen, angewandt. Bei Fahrzeugen, die aus einem wechselnden Fahrzeugverband
bestehen, werden die Fahrzeuge mit der indirekt wirkenden ep-Bremse
ausgerüstet.
-
Für die Übertragung
der ep- und NBÜ-Signale
werden z.Zt. bei Zügen,
die aus einzelnen, freizügig
einsetzbaren Fahrzeugen bestehen, bestimmte Adern der IS-Leitung
nach UIC 558 oder eine gesonderte ep-Leitung nach UIC 541-5 verwendet.
-
Nachteil
dieser Lösung
ist insbesondere, dass insbesondere für führende Fahrzeuge spezifische,
auf Fahrzeug und gewähltes Übertragungssystem
zugeschnittene Lösungen
mit verschiedenem Geräteaufbau und
unterschiedlichen Funktionsausführungen
bestehen, die nur einem relativ geringen Sicherheitsstandard genügen.
-
Weitere
Nachteile des Standes der Technik sind:
- – nach der
im UIC-Merkblatt 541-5 beschriebenen Schaltung muss eine Fehlermeldung
durch Betätigen
eines zusätzlichen
Einschalttasters quittiert werden, wobei nur während des Bremsens die Ausgabe
des Brems- und Nichtausgabe eines Lösebefehles geprüft werden.
wenn keine Notbremsmeldung vorliegt, werden nach dem bisher angewendeten
Steuerverfahren die Löseventile
der ep-Bremse, nur solange angesteuert, wie durch den Triebfahrzeugführer ein
Füllstoß abgegeben
wird, indem der Hebel des Führerbremsventils
betätigt
wird.
Dies bedeutet insbesondere, dass so lange ein Füllstoß geben
werden muss, bis die Bremsleitung wieder auf den erforderlichen
Druck, insbesondere 5 bar, aufgefüllt ist.
- – Für eine Bremsprobe
sind grundsätzlich
mindestens zwei Personen erforderlich: eine Person, der Triebfahrzeugführer, die
die Funktionsfähigkeit
der Bremse auf dem Triebfahrzeug überwacht sowie einer weiteren
Person, die die entsprechende Bedienungen in den angehängten Fahrzeugen
durchführen
muss.
-
Es
ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren
bereitzustellen, die bzw. das anpassbar an einen wechselnden Fahrzeugverband
aus einem führenden
Fahrzeug und wechselnden geführten
Fahrzeugen sowie an bestimmte Gegebenheiten wie Passagieraufkommen
oder Streckenverlauf ist sowie durch nur eine einzige Bedienperson
durchzuführen
ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren
durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale sowie für die Vorrichtung
durch die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Ansprüche 2 bis
6 beinhalten vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Lösung aus Anspruch
1: Ansprüche
3 bis 12 beinhalten vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung aus
Anspruch 7.
-
Nach
Anspruch 1 bzw. 7 wird über
einen Betriebsartenschalter entsprechend der Ausrüstung der
angehängten
Fahrzeuge der Betrieb eines bestimmten auf dem Fahrzeug installierten Übertragungssystems (insbesondere
ep-Kabel oder IS-Leitung) oder innerhalb dessen bestimmte Funktionen
(insbesondere nur ep-Bremse, nur NBÜ, Kombination ep-Bremse und
NBÜ) ausgewählt.
-
Zur
Ermittlung der Betriebsbereitschaft der ep-Bremse erfolgt die Aktivierung
der ausgewählten
Betriebsart mittels anschließend
ausgelöstem
Bremsbefehl. Erfolgt nach Auslösung
des Bremsbefehls eine (positive) Rückmeldung, dann wird die Funktionsfähigeit der
ep-Bremse angezeigt Innerhalb des Systems werden bestimmte Funktionen
der ep- Bremse überwacht
und entsprechende Fehlermeldungen generiert, die eine Sammelmeldung „Störung der
ep-Bremse" auslösen, welche
mit einem Bremsbefehl quittiert werden muss.
-
Eine
Aktivierung der Betriebsart und Quittierung einer Fehlermeldung
erfolgt erst, wenn nach Auslösung
eines Bremsbefehles dieser ordnungsgemäß auf das gewählte Übertragungssystem
ausgegeben wird.
-
Wenn
eine Fehlermeldung auftritt wird die Meldung der Funktionsfähigkeit
der ep-Bremse zurückgenommen.
Daraufhin muss der Triebfahrzeugführer einen Bremsbefehl mittels
des Führerbremsventil
abgeben. Tritt der Fehler danach nicht mehr auf (insbesondere nach
einem Wackelkontakt), wird die Funktionsfähigkeit der ep-Bremse wieder
angezeigt. Tritt der Fehler weiterhin auf, bleibt die Fehlermeldung
bestehen.
-
Eine
Steuerung der ep- Befehle „Bremsen" und „Lösen" erfolgt durch eine
festgefegte Definition der von der Führerbremsventilanlage auszugebenden
und von der Steuerung NBÜ/ep
für die
Bildung der entsprechenden Befehle aufzunehmenden Informationen.
Insbesondere wird eine Kennlinie des Druckverlaufes an den Bremszylindern/-ventilen
der angehängten
Fahrzeuge an die Kennlinie des Druckverlaufes am Führerbremsventil
angepasst, d.h. eine Ansteuerung der ep-Bremse verläuft parallel
und zeitgleich zu einer „normalen" Bremsung.
-
Dies
wird verknüpft
mit einer Plausibilitätsprüfung durch
einen Vergleich der Stellungsmeldungen des Betätigungselementes für das Führerbremsventil
mit aus den nach einem bestimmten Verfahren von der Führerbremsventilanlage
gebildeten Anforderungen für
ep-Bremse anlegen und ep-Bremse lösen unter Berücksichtigung
des tatsächlichen
Druckes in der Hauptluftleitung. Somit werden die Vorgaben des Führerbremsventils
als Master in Form von Soll-Druckverhältnissen
mit den realen Druckverhältnissen
verglichen. Die Plausibilitätskontrolle
erfolgt somit zwischen den Soll-Vorgaben der eingeleiteten Bremsung
und dem Ist-Zustand des örtlichen
Bremsventils über
Stellung des Hebels des Führerbremsventils.
-
Hierdurch
wird sichergestellt, dass die Bildung des Befehls „ep-Bremse
lösen" nicht möglich ist,
wenn gleichzeitig die Bedingungen für die Bildung des Befehls „ep-Bremse
anlegen" erfüllt sind.
-
Ein
automatisches Füllen
der Hauptluftleitung bis auf den vom Führerbremsventil vorgegebenen
Solldruck erfolgt durch einen kurzzeitigen Füllstoßbefehl. Zusätzlich werden
Ventile der Notbremse automatisch geschlossen.
-
Durch
einen manuell oder von einem Sicherheitsssystem ausgelösten Bremsbefehl
wird das Befüllen automatisch
unterbrochen. Falls somit während
des Befüllens
eine Zwangsbremsung erfolgt, wird das Auffüllen der Hauptluftleitung automatisch
unterbrochen.
-
Die
Hauptluftleitung wird automatisch so lange aufgefüllt, bis
der Solldruck erreicht ist. Der Triebfahrzeugführer muss das Führerbremsventil
nur kurz antippen und hat danach Zeit für andere (sicherheitsrelevante)
Handlungen.
-
Gemäß Anspruch
2 und 3 bzw. 8 und 9 erfolgt eine Überwachung der Befehle „ep-Bremsen
und Bremse lösen" durch eine ständige Kontrolle
auf Anliegen eines einem Bremsbefehl und auf Anliegen eines einem Lösebefehl
entsprechenden Signals auf den dafür vorgesehenen Leitungsadern.
Dies wird verknüpft
mit einer Plausibilitätsprüfung durch
Vergleich mit dem von der Steuerung gebildeten Status der entsprechenden
Ausgabe; bei Erkennung eines nicht plausiblen Zustandes erfolgt
eine Störmeldung.
D.h. es wird sowohl für ep-Bremse anlegen als
auch lösen überwacht,
ob tatsächlich
ein entsprechender Bremsbefehl anliegt oder ob es sich um eine Fremdspannung
handelt.
-
Für die Überwachung
des Zustandes der Leiterschleife für ep-Bremsen wird eine Meldung
in mindestens 4 Stufen durch Erkennung von mindestens 3 festgelegten
Widerstandsbereichen abgegeben. Die Stufen der Meldungen lauten
hierbei insbesondere allgemeiner Fehler, Zugschluss in Ordnung,
Bremsprobe Endwagen, Bremsprobe Mittelwagen. Dabei werden verschiedene,
jedem Fahrzeug zugeordnete elektrische Widerstände, durch das Bedienpersonal
während
der Bremsprobe geschaltet. Insbesondere wird bei einem Endwagen
ein Zugschluss mit Festwiderstand 1000 Ohm überbrückt. Bei einem Mittelwagen
mit einem von 1000 Ohm verschiedenen Widerstand wird hingegen der
Zugschluss nicht überbrückt. Somit
kann festgestellt werden, in welchem Wagen die Bremsprobe durchgeführt wird.
-
Eine Überprüfung der
Funktionsfähigkeit
der ep- Bremse erfolgt zusammen mit einer Überprüfung der Funktionsfähigkeit
der gesamten Bremsanlage des Fahrzeugverbandes. Durch ein Geschwindigkeitssignal und
den Betriebsartschalter erfolgt ein verriegeltes Auslösen eines
ep- Bremsbefehles in Abhängigkeit
vom Erkennen eines bestimmten Widerstandsbereiches in der ep- Bremsschleife.
-
Eine
Bedienperson (insbesondere der Triebfahrzeugführer) startet im führenden
Fahrzeug ein halbautomatisches Bremsprobenprogramm. Daraufhin steigt
die Bedienperson aus und betätigt
nacheinander entsprechende Bremsproben-Taster an den angehängten Fahrzeugen. Das Bremsprobenprogramm
erkennt aufgrund des entspr. elektrischen Widerstandes, ob es sich
um einen Mittel- oder
Endwagen handelt und löst
einen Bremsbefehl aus. Die Bedienperson stellt ein ordnungsgemäßes Funktionieren
der Bremse fest, indem sie das Anlegen der Bremsbeläge an Bremsscheiben
bzw. Radreifen kontrolliert.
-
Die
Vorrangschaltung der Ausgabe des ep-Bremsbefehls vor einem ep-Lösebefehl
ist zusätzlich
zur Logik durch Kontakte sichergestellt.
-
Die
Leiterschleife für
Notbremsmeldung und -überbrückung wird
durch Erkennung bestimmter Bereiche des Schleifenwiderstandes überwacht.
Dabei erfolgen bei Notbremsbetätigungen
und im Fehlerfall entsprechende Meldungen. Z.B. sinkt bei Betätigung einer
Fahrgastnotbremse im Zug der Widerstand unter 240 Ohm. Mittels bestimmter
Taster können
diese Funktionen geprüft
werden.
-
Die
Ausgabe eines NBÜ Befehles
kann ebenfalls überwacht
werden.
-
Nach
Anspruch 4 und 5 bzw. 10 und 11 erfolgt eine Überwachung des Befehls ep-Bremse
anlegen und ep-Bremse lösen
durch eine ständige
Kontrolle eines Leitungsweges einer Steuerleitung mit mindestens
4 Adern nach dem UIC-Merkblatt
558, insbesondere deren Adern 12 und 10, auf Anliegen eines einem
Bremsbefehl und eines weiteren Leitungsweges, insbesondere deren
Adern 12 und 11, auf Anliegen eines einem Lösebefehl entsprechenden Signals.
Dies wird verknüpft
mit einer Plausibilitätsprüfung durch
Vergleich mit dem von der Steuerung gebildeten Status der entsprechenden
Ausgabe; bei Erkennung eines nicht plausiblen Zustandes erfolgt
eine Störmeldung.
Es erfolgt somit eine Plausibilitätskontrolle ob die Befehlsausgabe
mit der Befehlsauslösung übereinstimmt.
-
Insbesondere
wird erkannt, ob ein nicht abgegebener ep-Befehl anliegt, da ein
ep-Befehl rückgemeldet
wird obwohl kein Befehl ausgelöst
wurde.
-
Des
Weiteren sind folgende Funktionen bezüglich des gewählten Übertragungsverfahrens
realisiert:
- – Vorrangschaltung der ep-Befehle
gegenüber
den mit gegensätzlicher
Polarität
auf den gleichen Adern zu übertragenden
Steuerbefehlen für
Zuglicht und Türschließen,
- – Überwachung
Notbremse: Meldung Fahrgastnotbremse bei entsprechender Gebermeldung
und Ausgabe einer Störmeldung
bei Fehlermeldung des NBÜ-Gebers,
- – Die
Vorrangschaltung der Ausgabe des ep-Bremsbefehls vor einem ep-Lösebefehl
ist zusätzlich
zur Logik durch Kontakte sichergestellt.
-
Vorteil
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus Anspruch 13 ist, dass sie aufgrund ihres modularen Aufbaus leicht
an unterschiedliche Fahrzeugbauarten anpassbar und entsprechend
der gewünschten
Funktionen konfigurierbar ist. Ein Funktionsablauf ist strukturiert
aus Blöcken
aufgebaut, wobei an bestimmte, unabhängig vom gewählten Übertragungssystem
stets vorhandene Grundfunktionen, je nach Aufgabenstellung entsprechende
Funktionsblöcke
anfügbar sind.
Des Weiteren können
alle gegenwärtig
geltenden Sicherheitsanforderungen erfüllt werden.
-
Ein
weiterer Vorteil des modularen Aufbaus aus Anspruch 13 ist, dass
ein Steuerungssystem bestehend aus einem zentralem Steuerteil im
führenden
Fahrzeug und peripheren Baugruppen in den geführten Fahrzeugen für Bedienung,
Anzeige sowie aktiven Elementen wie Schaltgeräte und Magnetventile verwendet wird.
Desweiteren erfolgen Verbindungen des zentralen Steuerteils mit
peripheren Baugruppen und Fahrzeugsteuersystemen innerhalb des Fahrzeuges
mittels Spannungssignalen insbesondere über eine Steuerleitung (insbesondere
eine UIC-/IS-Leitung) oder ein zusätzlich verlegtes (9-adriges)
Kabel oder mittels digitaler Telegramme über elektronische Bussysteme.
Zusätzlich
ist ein zentrales Steuerteil NBÜ/ep
einheitlich aus Modulen aufgebaut und damit entsprechend der Anforderungen
konfigurierbar, womit eine Anpassung an alle Fahrzeugbauarten und
funktionale Anforderungen ermöglicht
wird.
-
Des
Weiteren wird durch Redundanz eine Erhöhung der Sicherheit erzielt,
indem eine direkte Ansteuerung der Ausgabe ep- Bremsen durch Schaltkontakte
bei Anforderung Schnell- oder Zwangsbremsen sowie Notbremsüberbrückung bei
Füllstoßstellung
des Führerbremsventils
erfolgt.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand von einem Ausführungsbeispiel und einer Zeichnung
mit 26 Figuren näher
erläutert.
Die Figuren zeigen in
-
1 schematisch ein Beispiel
eines Ablaufplanes zum Aufbau eines Steuerungssystems NBÜ/ep mit allen
möglichen Übertragungssystemen,
-
2 schematisch eine Übersicht über die
Auswahl „Betriebsart/System/Funktionen"
-
3 schematisch eine Übersicht über Teilprozesse „Grundfunktionen"
-
4 schematisch einen Teilprozess „Status
Steuerung"
-
5 schematisch einen Teilprozess „Betriebsbereitschaft
ep-Bremse"
-
6 schematisch einen Teilprozess „Überwachung
ep-Bremse"
-
7 schematisch einen Teilprozess
einer Steuerung von ep-Befehlen „Bremsen" und „Lösen"
-
8 schematisch einen Teilprozess
des Befehl „Füllen"
-
9 schematisch einen Teilprozess „Steuerung
Führerbremsventilanlage:
Füllstoß"
-
10 schematisch einen Teilprozess „Steuerung
Führerbremsventilanlage:
Füllstoßsperre"
-
11 schematisch einen Teilprozess „Überwachung
und Meldung Notbremse"
-
12 schematisch einen Teilprozess „Steuerung
Notbremsmeldung/-überbrückung"
-
13 schematisch eine Übersicht über Teilprozesse
Funktionen System DB
-
14 schematisch einen Teilprozess „Verriegelung
einer Automation im Zug (AiZ)"
-
15 schematisch einen Teilprozess Überwachung
ep-Brems-/Lösebefehl über eine
IS- Leitung nach UIC 558 (System DB) insbesondere eine Überwachung
eines ep Bremsbefehls
-
16 schematisch einen Teilprozess „Überwachung
ep-Brems-/Lösebefehl" über eine IS- Leitung nach UIC
558 (System DB) insbesondere eine Überwachung eines ep-Lösebefehls
-
17 schematisch einen Teilprozess „Überwachung
Fahrgastnotbremse" (FGN)
DB über
eine IS- Leitung nach UIC 558 (System DB)
-
18 schematisch eine Überwachung
des Befehls „NBÜ" über eine IS-Leitung nach UIC 558 (System DB)
-
18 schematisch Funktionen
für ein
System gemäß UIC-Merkblatt
UIC 541-5
-
20 schematisch einen Teilprozess „Überwachung
ep" gemäß UIC-Merkblatt UIC 541-5
insbesondere eine Überwachung
eines ep-Bremsbefehls
-
21 schematisch einen Teilprozess „Überwachung
ep" gemäß UIC-Merkblatt UIC 541-5
insbesondere eine Überwachung
eines ep-Lösebefehls
-
22 schematisch eine Leitungsüberwachung
der ep-Bremse gemäß UIC-Merkblatt
UIC 541-5, Adern 2 und 4
-
23 schematisch eine Anzeige
zur Leitungsüberwachung
der ep-Bremse gemäß UIC-Merkblatt UIC
541-5, Adern 2 und 4
-
24 schematisch einen Teilprozess
Bremsprobe gemäß UIC-Merkblatt
UIC 541-5
-
25 schematisch eine Leitungsüberwachung
der FGN, Adern D und 4
-
26 schematisch eine Überwachung
des Befehls „NBÜ" gemäß UIC-Merkblatt UIC 541-5.
-
Im
Ausführungsbeispiel
wird ein Steuersystem für
ep-Bremse und Notbremsüberbrückung in
führenden
Fahrzeugen (Lok und Steuerwagen) mit über eine Logik zu realisierenden
Verknüpfungen
beschrieben.
-
Aufgrund
eines modularen Aufbaus ist es an unterschiedliche Fahrzeugbauarten
anpassbar und entsprechend der gewünschten Funktionen konfigurierbar.
Des Weiteren werden gegenwärtig
geltenden Sicherheitsanforderungen erfüllt.
-
Steuerung NBÜ/ep in Fahrzeugen:
-
An
Erzeugung, Verarbeitung und Übertragung
der entsprechenden Meldungen und Befehle zur Steuerung sind im führenden
Fahrzeug die folgenden Komponenten beteiligt:
- – Bedien-
und Anzeigeelemente im Führerraum.
Hierbei sind verschiedene Betriebsarten und Funktionen des Systems
NBÜ/ep
einstellbar, die je nach Ausrüstung
des Zuges und betrieblicher Erfordernisse vom Triebfahrzeugführer durch
den Schalter für
Betriebsart und bei System nach UIC 541-5 zusätzlich für Bremsprobe gewählt werden.
Des Weiteren wird eine Betätigung
der Fahrgastnotbremse, je nach gewähltem Übertragungssystem ggf. eines
Prüftasters
für Bremsprobe
im Zug sowie der Zustand der Übertragungs- bzw.
Meldeeinrichtung werden auf dem Führerstand optisch bzw. akustisch
durch entsprechende Elemente signalisiert.
- – eine
Führerbremsventilanlage,
die je nach Ausführung
aus mechanisch bzw. pneumatisch betätigten Schaltelementen oder
einer entsprechenden Steuerung besteht, die folgende binäre elektrische
Signale bereitstellen:
- – Stellungen
der Bedieneinheit „Fahrt", („Betriebsbremsen") „Schnellbremsen" und „Füllstoß"
- – Anforderung „Bremsen/Lösen"
- – Differenz
zwischen Soll- und Istwert des Hauptluftleitungsdruckes" richtungsbezogen
sowie eine Einrichtung für
die Unterbindung des Füllstoßes bei
aktivierter ep-Bremse.
- – Fahrzeugsteuerung-
und Zugsicherungssysteme, die Signale über Fahrtrichtung, Bewegungszustand
des Fahrzeuges und automatisch gesteuerte Bremsanforderungen liefern
- – eine
Steuerungsbaugruppe: Die Steuerbefehle und Signale werden abhängig von
bestimmten Bedienhandlungen auf dem Führerstand und bestimmten Parametern
des Bremssystems gebildet. Über
Koppelelemente wird eine Verbindung zu Übertragungssystemen hergestellt.
-
Je
nach Einsatz und Verwendungszweck enthalten alle Fahrzeuge des Fahrzeugverbandes
folgende Einrichtungen vollständig
oder teilweise.
- – einen Schaltkontakt, welcher
bei Betätigung
einer FGN schließt
- – einen
Leuchtmelder für
die Signalisierung einer betätigten
Fahrgastnotbremse
- – einen
Leuchtmelder welcher die Funktion der Notbremsüberbrückung anzeigt
- – eine
elektropneumatische Steuereinheit für elektrisch gesteuertes Bremsen
durch Entlüften
der Hauptluftleitung bzw. Lösen
durch Auffüllen
der Hauptluftleitung aus der Behälterleitung,
- – ein
Magnetventil mit Bypass für
die Unterbrechung der durch Betätigung
der Fahrgastnotbremse ausgelösten
Entlüftung
der Hauptluftleitung,
- – eine
Steuerungsbaugruppe für
das jeweilige Übertragungssystem.
Sie enthält
alle für
die Leitungsüberwachung
erforderlichen Elemente und realisiert die Verknüpfung der Befehle und die Ansteuerung
der Anzeige- und Funktionselemente der Notbremsüberbrückung und Meldung.
- – bei
Ausrüstung
mit System nach UIC 541-5, Taster und Leuchtmelder für Auslösen und
Signalisierung der ep-Bremsprobe an jeder Längsseite
-
1 zeigt ein Beispiel zum
Aufbau des Steuerungssystems NBÜ/ep
mit allen möglichen Übertragungssystemen.
Hierbei
- – besteht
ein Steuerungssystem aus zentralem Steuerteil und peripheren Baugruppen
für Bedienung,
Anzeige und aktiven Elementen wie Schaltgeräte und Magnetventile,
- – erfolgen
Verbindungen des zentralen Steuerteils mit peripheren Baugruppen
und Fahrzeugsteuersystemen innerhalb des Fahrzeuges sowohl mittels
Spannungssignalen über
diskrete Leitungen als auch in bestimmten Fällen mittels digitaler Telegramme über elektronische
Bussysteme,
- – erfolgt
parallel zur Logik eine direkte Ansteuerung der Ausgabe ep- Bremsen
durch Schaltkontakte bei Anforderung Schnell- oder Zwangsbremsen
sowie Notbremsüberbrückung bei
Füllstoßstellung
des Führerbremsventils,
- – ist
das zentrale Steuerteil NBÜ/ep
einheitlich aus Modulen aufgebaut und damit entsprechend der Anforderungen
konfigurierbar, womit eine Anpassung an alle Fahrzeugbauarten und
funktionale Anforderungen gewährleistet
ist.
-
Übertragungssystem für Informationen
und Steuerbefehle:
-
Für eine Übertragung
der Informationen und Steuerbefehle können verschiedene Systeme eingesetzt werden:
- – DB
mit Befehls- und Signalübertragung über die
IS- Leitung mit 13- bzw. 18 Adern entsprechend UIC 558
- – über die
Bremssteuerleitung mit 9 Adern nach dem UIC-Merkblatt 541-5
- – digitale
Telegramme in einem elektronischen Bussystem auf einer speziellen
Leitung Im Falle einer IS- Leitung mit 13- bzw. 18 Adern entsprechend
UIC 558 (System DB) werden Steuerbefehle mittels Gleichspannung
24 V wie folgt übertragen:
- – „ep- Bremsen": Adern 10–12, gegensätzlich polarisiert
zu „Beleuchtung
Ein"
- – „ep-Lösen": Adern 11–12, gegensätzlich polarisiert
zu „Beleuchtung
Aus"
- – „NBÜ": Adern 09–12, gegensätzlich polarisiert
zu „Türen Schließen"
-
Da
die Ader 12 als gemeinsamer Rückleiter
durch die NBÜ/ep-
Bremssteuerbefehle mit unterschiedlicher Polarität gegenüber den Befehlen zum zentralen
Türschließen und
zur Beleuchtungssteuerung beaufschlagt wird, müssen die Befehlsgruppen im
führenden
Fahrzeug wie folgt gegeneinander verriegelt werden:
Bei ep/NBÜ- Befehlen
werden die Türblockierung
und die zentrale Beleuchtungssteuerung (AiZ) abgeschaltet, um einen
direkten Kurzschluss der beide Gruppen versorgenden Spannungsquelle
zu verhindern. (siehe 14)
-
Damit
haben die Befehle des Bremssystems immer Vorrang vor denen der Zugbeleuchtung
und der Einstiegtüren.
-
Zusätzlich zu
den bisher bekannten Ausführungen
wird dabei die Belegung der Ader 10 mit Bremsbefehl, der Ader 11
mit Lösebefehl
und der Ader 9 mit NBÜ-Befehl überwacht
und auf Plausibilität
geprüft.
(siehe 15, 16 und 18) Die Überwachung der Notbremseinrichtungen
im Zug erfolgt über
die Adern 9 und 10 mittels einer Wechselspannung von Ueff = 1V bei einer Frequenz von 1 kHz. Diese
wird von einem auf dem Führungsfahrzeug
installierten Geber erzeugt.
-
Bei
Betätigen
einer Fahrgastnotbremse in einem Wagen verbindet im Notbremszugkasten
ein Schalter diese Spannungsquelle mit einer Reihenschaltung L-C
auf der sogenannten NBÜ-Wagenkarte.
Der resultierende Stromfluss in dem so entstandenen Saugkreis löst im führenden
Fahrzeug die Meldung aus.
-
Eine
Bremssteuerleitung mit 9 Adern ist im Merkblatt der UIC 541-5 als
System zur Steuerung ep-Bremse und Überwachung der Steuerleitungen
beschrieben.
-
Für die hier
beschriebenen Funktionen werden die Adern 1,2,3,4 und D der Steuerleitung
nach UIC 541-5 benötigt.
-
Die
Leitungswege 2–4
und D-4 sind jeweils am Zugende durch Widerstände verbunden. Diese Stromkreise
werden überwacht,
indem in jede Schleife ein konstanter Strom von 20 mA eingespeist
und der dem jeweiligen Widerstand entsprechende Spannungsabfall
registriert wird.
-
Die
Komponenten für
die Überwachung
dieser Schleife sind in Merkblatt UIC 541-5 Punkt 5.4.3 beschrieben.
-
Die
Adern 2 und 4 sind am Zugende durch einen Zugschlusswiderstand R1 = 1000 Ω verbunden.
-
Bremsproben
werden durch Betätigung
des Tasters P, welcher einen Widerstand R
3 =
1600 Ω zwischen
die Adern schaltet, ausgelöst.
Dabei wird unter schieden zwischen Betätigung am Endwagen oder an einem
Zwischenwagen. Damit kann der Schleifenwiderstand R
S drei
verschiedene Werte annehmen:
RS = R3 = 1600 Ω | Bremsprobe
am Endwagen |
RS = R1 = 1000 Ω | ein
Zugschluss |
RS = 1/(1/R1 + 1/R3)= 615 Ω | Bremsprobe
an Mittelwagen |
-
Er
wird durch die Überwachungseinrichtung
SEP überwacht,
welche jeden dieser 3 Werte erkennt und die entsprechenden Meldungen
SEP2: „Bremsprobe
Endwagen"
SEP1: „Zugschluss
ep"
SEP3: „Bremsprobe
Mittelwagen"
an
die nachgeschaltete Logik weitergibt.
-
Erfindungsgemäß erfolgt
die Signalisierung der durch die Überwachungseinrichtung gewonnenen Messergebnisse
in 4 Stufen mittels dreier Leuchtmelder oder auf einem Display.
Eine Darstellung dieser Verknüpfung
als Ablaufplan zeigt 20 und 21.
-
Die
Meldung einer betätigten
Fahrgastnotbremse aus einem Wagen erfolgt nach dem gleichen Prinzip.
-
Die
Adern D und 4 sind am Endwagen über
einen Widerstand R2 = 1300 Ω verbunden
Ein Kontakt der Fahrgastnotbremse schaltet dazu einen Widerstand
von 240 Ω parallel.
-
Die
Erkennung und Meldung erfolgt durch die Überwachung SSA auf dem Führungsfahrzeug,
welche die Meldungen SSA1 für „Schleife
NBÜ i.O." und SSA2 für „FGN" steuert:
- – SSA1
(Meldung Schleife NBÜ i.O.)
ist „ein", wenn ein Widerstand
von 1300 Ω (Zugschluss)
registriert wird. Zustand „aus" zeigt Unterbrechung
oder mehrere Zugschlüsse
im Leitungsweg, d.h. „Fehler" an.
- – SSA2
(Meldung FGN) ist „ein", wenn ein Widerstand
von weniger als 240 Ω gemessen
wird. Erfolgt gleichzeitig ein Druckabfall in der Hauptluftleitung,
bedeutet dies, dass eine oder mehrere Fahrgastnotbremsen betätigt sind.
Eine Fehlermeldung ohne Druckabsenkung der Hauptluftleitung zeigt
Kurzschluss.
-
Die
Auswertung der durch die Meldekontakte übermittelten Informationen
und die Steuerung des Leuchtmelders „FGN" erfolgt in der nachgeschalteten Logik.
-
Die
Magnetventile der Bremse in den Wagen werden durch eine Nennspannung
von 110 V Gleichspannung über
die Adern 3 und 4 mit gemeinsamem Rückleiter (0) auf Ader 2 angesteuert.
Das positive Potential des Bremsbefehles wird zur Überwachung
auf Ader 1 rückgeführt.
-
Erfindungsgemäß wird die
Ader 4 ständig
auf Belegung mit einem Bremsbefehl überwacht und die Plausibilität geprüft, siehe 20.
-
Nach
Merkblatt UIC 541-5 kann auch eine vereinfachte Variante ohne die
oben beschriebene Schleifenüberwachung
angewendet werden. Danach wird bei Ausgabe eines Bremsbefehls auf
Ader 4 seine Rückführung auf
Ader 1 überprüft. Bleibt
diese aus, wird eine Fehlermeldung ausgegeben.
-
Die
Erkennung des Systems wird in 24 dargestellt.
-
Erfindungsgemäß wird die
Ader 3 ständig
auf Belegung mit einem Lösebefehl überwacht
und die Plausibilität
geprüft,
siehe 21.
-
Die
Ansteuerung der Relais „NBÜ" in den Wagen erfolgt
mit 48V Gleichspannung über
die Adern 4 (0) und D (+).
-
Erfindungsgemäß erfolgt
zusätzlich
eine Prüfung
der Rückmeldung
bei Ausgabe des Befehles, siehe 26.
-
Im
Falle der Verwendung eines elektronischen Busssystems realisiert
eine spezielle Buskopplerbaugruppe folgende Funktionen:
- – Umsetzung
der von der Logik des zentralen Steuerteiles ausgegebenen Befehle
in Bustelegramme
- – Senden
der Telegramme mit ep- und NBÜ-Befehlen
an Fahrzeuge des Zuges, dabei haben die Telegramme für „ep-Bremsen" Vorrang vor „ep-Lösen"
- – Überwachung
der Signalübertragung
- – Überwachung
Zugschluss Überwachung
Fahrgastnotbremse
- – Umsetzung
der empfangenen Telegramme in Eingangssignale für die Logik des zentralen Steuerteiles Die
Spezifikation erfolgt entsprechend dem Standard des gewählten Bussystems.
-
Funktionsbeschreibung
eines Steuerungsablaufes in einem führenden Fahrzeug:
-
Erfindungsgemäß ist ein
Funktionsablauf im führenden
Fahrzeug strukturiert aus Blöcken
aufgebaut, mit der Möglichkeit,
an bestimmte, unabhängig
vom gewählten Übertragungssystem
stets vorhandene Grundfunktionen, je nach Aufgabenstellung entsprechende
Funktionsblöcke
anzufügen.
-
Als
Grundfunktionen werden die Funktionen bezeichnet, die unabhängig von
der Wahl des Informations- und Befehls- Übertragungssystems vorhanden
sein müssen.
-
Auf
jedem Führerstand
ist ein Wahlschalter vorhanden. Er verfügt gemäß 2 über
folgende Stellungen:
- – 0: Aus
- – 2:
ep- Bremse UIC mit Überwachung
und NBÜ/UIC
- – 3
ep- Bremse UIC mit Überwachung
ohne NBÜ
- – 4:
ep- Bremse UIC ohne Überwachung
(vereinfachtes System)
-
Die
Steuerung ist hierbei so ausgelegt, dass sie alle möglichen
Konfigurationen berücksichtigt.
-
Innerhalb
des Systems UIC 541-5 sind die Betriebsarten ep-Bremse mit NBÜ, ep-Bremse
ohne NBÜ oder
ep-Bremse vereinfacht (ohne NBÜ)
möglich.
Danach laufen die einzelnen Teilprozessen entsprechend ab.
-
In
der Betriebsart „NBÜ/ep ein" können gemäß 3 einzelne Teilprozesse
als Grundfunktionen betrachtet werden:
- – Status
Steuerung, siehe 4
- – Betriebsbereitschaft
ep – Bremse,
siehe 5
- – Überwachung
ep – Bremse,
siehe 6
- – Steuerung
ep- Bremse mit EP2 Einheit, siehe 7
- – Steuerung
Befehl Füllen,
siehe 8
- – Steuerung
Füllstoßventil
Führerbremsventilanlage
D2/D5, siehe 9
- – Steuerung
Füllstoßventil
Führerbremsventilanlage
GD/HD, siehe 10
- – Überwachung
und Meldung „Notbremse", siehe 11
- – Steuerung
Notbremsmeldung/-überbrückung, siehe 12
-
Erfindungsgemäß erfolgt
nach 5 die Aktivierung
der ausgewählten
Betriebsart mittels anschließend
ausgelöstem
Bremsbefehl. Die ep-Bremse befindet sich im Zustand „Störung", wenn das gewählte System
- – nach
Betätigen
des Wahlschalters nicht aktiviert ist, oder
- – eine
Fehlermeldung ausgibt.
-
Eine „Störung" im System ep -Steuerung
wird gemäß 6 signalisiert durch die
entsprechende Meldelampe wie folgt:
- – bei Steuerungsfehler
durch Dauerlicht
- – bei
System nach UIC 541-5 mit ständig
aktiver Überwachung
durch Blinken bei System UIC 541-5 vereinfacht durch Dauerlicht
- – bei
System DB durch Dauerlicht
-
Gemäß 7 können im Teilprozess Steuerung
ep- Befehle „Bremsen" und „Lösen" über die Bedienung des Führerbremsventils
folgende Funktion vorgegeben werden: „Füllstoß"(Fü), „Fahrt" (F), „Betriebsbremsen" (BB), oder „Schnellbremsen" (SB). Die entsprechend
zugeordneten Schaltkontakte melden diese an die Steuerung.
-
Die
Anforderungen ep-Bremsen und ep-Lösen werden in der Führerbremsventilanlage
gebildet und sind nicht Gegenstand dieses Schutzrechtsanspruches.
-
Erfindungsgemäß
-
- – erfolgt
eine Plausibilitätsprüfung durch
Verknüpfung
der Stellungsmeldungen des Betätigungselementes für das Führerbremsventil
mit aus den nach einem bestimmten Verfahren von der Führerbremsventilanlage gebildeten
Anforderungen für
ep-Bremsen und -Lösen.
unter Berücksichtigung
des tatsächlichen
Druckes in der Hauptluftleitung. Dabei ist ein Signal „Betriebsbremsen" (BB) nur bei automatisch
gesteuertem Fahr- und Bremsbetrieb (AFB) zwingend erforderlich.
- – wird
durch die Logik sichergestellt, dass die Bildung des Befehls „ep- Lösen" nicht möglich ist,
wenn gleichzeitig die Bedingungen für die Bildung des Befehls „ep-Bremsen
erfüllt
sind.
- – wird
bei SB ep- Bremsen direkt angesteuert.
-
Nach 8 erfolgt erfindungsgemäß eine Funktion
zum automatischen Füllen
der Hauptluftleitung bis auf den vom Führerbremsventil vorgegebenen
Solldruck durch kurzzeitigen Füllstoßbefehl
mit Interruptmöglichkeit
durch einen manuell oder von einem Sicherheitsssystem ausgelösten Bremsbefehl.
-
Nach 9 und 10 (Steuerung Führerbremsventilanlage Füllstoßfunktion)
bewirkt bei einer rein pneumatisch gesteuerter Bremse die Füllstoßfunktion
erhöhte
Nachspeiseleistung, um ein schnelles Lösen der Bremsen im Zug zu erzielen.
Mit der Zusatzfunktion ep ist dies nicht erforderlich.
-
Bei
längerer
Betätigung
oder Bedienung bei gelösten
Bremsen ist eine Überhöhung des
Hauptluftleitungsdruckes möglich,
was zum Überladen
der A-Kammer im Steuerventil von Bremsen im Zug führt. Zur
Notbremsüberbrückung wird
das Bedienteil des Führerbremsventils
in Füllstoßstellung
gelegt. Um dabei das beschriebene Überladen zu verhindern, muss
die pneumatische Füllstoßfunktion
unterbunden werden.
-
Je
nach Ausführung
kann die Führerbremsventilanlage
mit aktiver Ansteuerung oder Sperre der Funktion Füllstoß ausgeführt sein.
-
Nach 11 (Teilprozess Überwachung
und Meldung „Notbremse") zeigt eine Meldelampe „Notbremse" mit Blinken die
Betätigung
einer Fahrgastnotbremse und mit Dauerlicht einen Fehler in der Überwachung an.
(siehe auch 12) Für das System
DB sind zusätzlich
zu den Grundfunktionen nach 13 folgende Funktionen
erforderlich:
- – Teilprozess Verriegelung
AiZ (TB0,TAV, Zuglicht), siehe 14
- – Teilprozess Überwachung
ep- Brems-/Lösebefehl
DB, siehe 15 und 16
- – Teilprozess Überwachung
Notbremse DB, siehe 17
- – Teilprozess Überwachung
Befehl NBÜ DB,
siehe 18
-
Um
einen Kurzschluss über
die Ader 12 zu vermeiden, muss die gleichzeitige Ausgabe von Befehlen für die Türsteuerung
und für
die ep- Bremse/NBÜ (AiZ)
im Führungsfahrzeug
verhindert werden.
-
Gemäß 15 und 16 (Teilprozess Überwachung ep- Brems-/Lösebefehl
DB) erfolgt eine ständige Kontrolle
der Adern IS 12-10 auf Anliegen eines einem Bremsbefehl und der
Adern IS 12-11 auf Anliegen eines einem Lösebefehl entsprechenden Signals
und Plausibilitätsprüfung durch
Vergleich mit dem von der Steuerung gebildeten Status der entsprechenden
Ausgabe; bei Erkennung eines nicht plausiblen Zustandes erfolgt eine
Störmeldung.
-
Gleichzeitige
Befehle „Türen schließen" auf Ader 9 und „Zuglicht
ein/aus" oder „ep-Bremsen/Lösen" auf Ader 10/11 der
IS-Leitung interpretiert der Geber systembedingt, fälschlicherweise
als „Notbremsmeldung". In diesen Fällen wird
gemäß 17 (Teilprozess Überwachng
FGN DB) deshalb die Generierung einer Meldung unterdrückt. Eine
bereits vorher ausgegebne Meldung FGN bleibt erhalten.
-
Nach 18 (Überwachung Befehl NBÜ DB) erfolgt
eine Prüfung
der Rückmeldung
bei Ausgabe des Befehles NBÜ DB.
-
Für das System
UIC 541-5 sind nach 19 folgende
Funktionen zusätzlich
zu den Grundfunktionen erforderlich:
- – Teilprozess Überwachung
Befehle ep UIC 541-5, siehe 20 und 21
- – Teilprozess
Leitungsüberwachung
UIC 541-5 Adern 2–4 (ep)
, siehe 22
- – Teilprozess
Leuchtmelder Überwachung
ep-Schleife, siehe 23
- – Teilprozess
Bremsprobe UIC 541-5, siehe 24
- – Teilprozess
Leitungsüberwachung
UIC 541-5 Adern D-4 (FGN), siehe 25
- – Teilprozess Überwachung
Befehl NBÜ UIC
541-5, siehe 26.
-
Nach 20 und 21 (Teilprozess Überwachung ep UIC 541-5) erfolgt
eine ständige
Kontrolle der Ader 4 auf Anliegen eines einem Bremsbefehl und der
Ader 3 auf Anliegen eines einem Lösebefehl entsprechenden Signals
und Plausibilitätsprüfung durch
Vergleich mit dem von der Steuerung gebildeten Status der entsprechenden
Ausgabe. Bei Erkennung eines nicht plausiblen Zustandes erfolgt
eine Störmeldung.
-
Nach 23 (Leitungsüberwachung
ep, Adern 2–4)
erfolgt eine Bildung der Meldung über den Zustand der Leiterschleife
für ep-
Bremsen in 4- Stufen durch Erkennung von 3 festgelegten Widerstandsbereichen
sowie eine Anzeige der 4-stufigen Überwachung mittels Leuchtmelder.
-
Nach 24 (Teilprozess Bremsprobe
541-5) erfolgt durch ein Geschwindigkeitssignal und ein Betriebsartschalter
ein verriegeltes Auslösen
eines ep-Bremsbefehles
zum Zwecke der Bremsprobe in Abhängigkeit
vom Erkennen eines bestimmten Widerstandsbereiches in der ep- Bremsschleife.
-
Nach 26 (Überwachung Befehl NBÜ 541-5)
erfolgt eine Prüfung
der Rückmeldung
bei Ausgabe des Befehles NBÜ 541-5.