DE19513004A1 - Steuer- und Überwachungseinrichtung für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Überwachungseinrichtung für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen, insbesondere nach Art einer Steuertafel.

Moderne Bremssysteme für Schienenfahrzeuge umfassen sowohl pneumatisch und/oder hydraulisch als auch elektronisch zu steuernde Komponenten. Bei der Überwachung und Ansteuerung der verschiedenen Bremskomponenten werden nach dem Stand der Technik i. allg. die Steuerleitungen der pneumatischen (oder der hydraulischen) Komponenten auf einer Steuer- und Überwachungseinrichtung nach Art einer Steuertafel (bzw. in einer Einschubeinheit - Rack) zusammengefaßt, die im Maschinenraum der jeweiligen Antriebseinheit eines Zuges untergebracht ist. Die Elektroniksteuerung erfolgt dagegen i. allg. über eine weit von der Steuertafel entfernt untergebrachte separate Steuer- und Überwachungseinheit. Problematisch ist der große Kabel- und Installationsaufwand zur Realisierung der Verbindungen zwischen den Elektronikkomponenten des Bremssystemes und den übrigen Steuereinheiten des Zuges. Die Erfindung zielt darauf ab, diesen Aufwand zu verringern.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 7. Durch die Erfindung wird eine integrierte Steuereinheit für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen geschaffen, die sowohl die elektronischen als auch die pneumatischen Steuerkomponenten in einer Schalteinheit zusammenfaßt. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung der Steuereinrichtung für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen liegt in der Möglichkeit, einen großen Teil der Abnahme des Bremssystemes bereits am Ort der Herstellung des Bremssystemes und nicht erst beim Einbau in den Zug vorzunehmen, was insbesondere die Inbetriebnahmezeiten und -kosten des Bremssystemes verringert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß außer Datenübertragungskabeln - die Verbindung zwischen Steuerpult "Antriebseinheit" und Steuergerät erfolgt über ein Bus- System (z. B. ESRA der Firma Knorr-Bremse) - keine Verbindungsleitungen zwischen Maschinenraum und Führerstand zu verlegen sind, was ebenfalls den Kostenaufwand beträchtlich verringert. Das Bremssystem bildet eine in sich geschlossene Einheit mit minimalen Verknüpfungen zur übrigen Steuereinheit. Bis zu 50 oder mehr Kabelverbindungen zu anderen Systemen.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steuern die Elektronikkomponenten die Bremse direkt über Aktuatoren ohne zwischengeschaltete Relaisebene an (siehe Anspruch 2). Die Einsparung der Relaisebene verringert die Kosten des Bremssystemes weiter.

Weitere Varianten der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, daß die Ansteuerung steuerventilfrei erfolgt (siehe Anspruch 3) und daß die elektronische Steuereinheit über die Aktuatoren vorgegebene Bremsfunktionen aussteuert (siehe Anspruch 4).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuer- und Überwachungseinrichtung.

Fig. 2 ein weiteres Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuer- und Überwachungseinrichtung.

Nach Fig. 1 umfaßt eine erfindungsgemäße Steuer- und Überwachungseinrichtung 1 für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen im wesentlichen einen Steuerabschnitt 2 zur elektronischen Steuerung pneumatischer Bremskomponenten und einen Steuerabschnitt 3, bestehend aus Sensoren und elektropneumatischen Aktuatoren.

Der Steuerabschnitt 3 dient bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung zur elektronischen Ansteuerung der Bremskomponenten indirekte Bremse 4, direkte Bremse 5, Sifa-Ventil 6, HL-Steuerung 7, Federspeicher-Betätigung 8, Abschleppumstellung 9, Hilfsluftpresser 10 und Sandung 11. Der Steuerabschnitt 2 "Elektronik" ist aus Gründen der Verfügbarkeit in zwei Abschnitte (i.w. Rechner) "Elektronische Steuereinheit a" und "Elektronische Steuereinheit b" unterteilt.

Die Bedieneinheiten des Führerstandes sind mit der Steuereinheit 1 über zwei redundante (nicht dargestelltes) Datenübertragungskabel verbunden, welches in einfacher Weise an die integrierte Busstation an der Rückseite der Bedienelementeinheit "Bremse" und der Steuereinheit 1 angeschlossen wird.

Die Ansteuerung der pneumatischen Bremskomponenten erfolgt über baulich einfache Aktuatoren ohne zwischengeschaltete Relaisebene. Während zwischen der Bedienstation in den Antriebseinheiten des Zuges und dem Maschienenraum mit Steuergerät eine Verbindung über einen Bus hergestellt wird, erfolgt die Ansteuerung der Komponenten im übrigen Zug über einen separaten Datenbus, der die gesamten Zugfunktionen miteinander verbindet.

Fig. 2 verdeutlicht anhand eines weiteren Blockschaltbildes weitere Vorteile der Erfindung. Danach weist die Steuer- und Überwachungseinrichtung 1 zur Absicherung gegen Ausfälle zwei getrennte Prozeßrechner 16, 17 auf, die wiederum über Aktuatoren die verschiedenen pneumatischen Bremskomponenten ansteuern. Jeder der Prozeßrechner kann die elektronische Bremssteuerung allein übernehmen. Die Prozeßrechner sind wiederum mit einem Fahrzeugdatenbus (MVB) verbunden. Als Zusatz zur Bremssteuerung ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ferner eine Gleitschutzeinheit 15 (MGS) in die Bremstafel integriert. Von den Führerbremshebeln a′′, b′ werden Bremsvorgaben an die Bremstafel 1 (IBP=Intelligent Brake Panel) über einen Datenbus 12 weitergeleitet. Beide Elektronikrechner realisieren zusammen mit den Führerbremshebeln und je einem Analogwandler 13 die üblichen Führerbremsventilfunktionen. Sämtliche Sollwerte werden vom Führerstand aus über den Datenbus übertragen (Füllstoß, Bremsstufe, Angleicher, ep-Steuerung ein/aus) . Der direkte Bremshebel ist auf herkömmliche Weise mit der Bremstafel verdrahtet. Sämtliche Sensoren und Aktuatoren 14 der Bremstafel sind mit beiden Elektroniken verbunden - aktiv ist jedoch jeweils nur eine der beiden Elektroniken, wobei z. B. über ein Eingangssignal "Kanalnummer" umgeschaltet wird.

Die Führerbremshebel sind mit zwei unabhängigen Anschlüssen für Datenbusse ausgerüstet. Die Hebel a′′ und b′′ enthalten eine pneumatische Stellung, ein pneumatisches Führerventil wird nicht integriert (Kosteneinsparung). Um die für die Bremse relevanten Schalterstellungen von der Führerstandsrückwand einlesen zu können, ist eine Rückwandstation vorgesehen, die ebenfalls an die Datenbusse (ESRA) anschließbar ist.

Zusammengefaßt integriert die erfindungsgemäße Steuereinrichtung beispielsweise folgende Funktionen:

• - Vollständiges Führerventil mit ep-Steuerung, inkl. der Schütze zur Ansteuerung der Zug-ep-Leitung;
• - elektronisches Steuerventil, das die E-Bremsanforderung aus dem HL-Druck ermittelt und über MVB ausgibt;
• - Blendingfunktion, der aktuelle E-Bremswert wird mitgeteilt und mit dem ermittelten Sollwert verglichen. Das Defizit wird in konfigurierbarer Weise durch die Reibungsbremse ausgeglichen. Als Aktuatoren dienen die Magnetventile der direkten Bremse, die sonst üblichen Bremsstromventile entfallen;
• - Funktion der Notbremsüberbrückung in Interaktion mit der ep-Steuerung;
• - Schnittstelle für ATC bzw. AFB;
• - Automatische Bremsprobe;
• - Schnittstelle für alle Sensoren und Aktuatoren der Tafel;
• - Vor- und Nachverarbeitung von Signalen von bzw. für die Tafel, dadurch Vereinfachung für die übergeordnete Leittechnik;
• - integrierte Diagnose der gesamten Bremstafel;
• - pneumatischer Gleitschutz mit Koordination Gleitschutz E-Bremse und Pneumatikgleitschutz;
• - Schleuderschutz;
• - Luftpressersteuerung;
• - Ansteuerung Sandungsmagnetventile.

Bezugszeichenliste

1 Steuer- und Überwachungseinrichtung
2 Steuerabschnitt "Pneumatik"
3 Steuerabschnitt "Elektronik"
4 indirekte Bremse
5 direkte Bremse
6 Sifa-Ventil
7 HL-Steuerung
8 Federspeicher-Betätigung
9 Abschleppumstellung
10 Hilfsluftpresser
11 Sandung
12 Datenbus
13 Analogwandler
14 Aktuatoren
15 Gleitschutz
16, 17 Prozeßrechner
a, b Elektronische Steuereinheit

Claims (10)

1. Steuer- und Überwachungseinrichtung für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen, insbesondere nach Art einer Geräte-Steuertafel, dadurch gekennzeichnet, daß elektronische und pneumatische oder hydraulische Steuer- und/oder Überwachungselemente (16, 17, 2, 3) des Bremssystemes in einer einzelnen Geräteeinheit (1) zusammengefaßt sind.

2. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronikkomponenten die pneumatischen Bremskomponenten direkt über Aktuatoren (14) ohne zwischengeschaltete Relaisebene ansteuern.

3. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung steuerventilfrei erfolgt.

4. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit über die Aktuatoren vorgegebene Bremsfunktionen aussteuert.

5. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuerpult des Zuges die Bremsgeräte über einen Datenbus angesteuert werden.

6. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuereinheit aus die Kommunikation mit den Bremskomponenten über einen universell nutzbaren Fahrzeug-Datenbus (12) erfolgt.

7. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) wenigstens zwei separate Steuerrechner (16, 17) aufweist, die zusammen mit Führerbremshebeln (a′′, b′′) und Analogwandlern (13-AW) Führerbremsventilfunktionen realisieren.

8. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit folgende Funktionen integriert:

• - vollständiges Führerbremsventil mit ep-Steuerung, inkl. der Schütze zur Ansteuerung der Zug-ep-Leitung;
• - elektronisches Steuerventil, das die E-Bremsanforderung aus dem HL-Druck ermittelt und über MVB ausgibt.

9. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit weiterhin folgende Funktionen integriert:

• - Blendingfunktion;
• - Funktion der Notbremsüberbrückung in Interaktion mit der ep-Steuerung.

10. Steuer- und Überwachungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit weiterhin folgende Funktionen integriert:

• - Schnittstelle für ATC bzw. AFB;
• - Automatische Bremsprobe;
• - Schnittstelle für alle Sensoren und Aktuatoren der Tafel;
• - Vor- und Nachverarbeitung von Signalen von bzw. für die Tafel;
• - integrierte Diagnose der gesamten Bremstafel;
• - pneumatischer Gleitschutz mit Koordination Gleitschutz E-Bremse und Pneumatikgleitschutz;
• - Schleuderschutz;
• - Luftpressersteuerung;
• - Ansteuerung Sandungsmagnetventile.