DE19513004C2 - Control and monitoring device for braking systems of rail vehicles - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Überwachungseinrichtung für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen, mit an den Bedieneinheiten eines Fahrzeuges angeordneten Bremshebeln zum Schalten elektrischer Schaltelemente für das Einsteuern elektrischer Bremssteuersignale in zu räumlich entfernt in diesem Fahrzeug angeordneten Prozeßrechnern führende Datenbusse, wobei die Prozeßrechner elektrische Steuereingänge zum Zuführen weiterer, den Brems- bzw. Fahrzuständen der Fahrzeuge zugeordneter, elektrischer Steuersignale und elektrische Steuerausgänge zum Ansteuern von pneumatische oder hydraulische, Brems- bzw. Bremssteuervorgänge bewirkende Drücke steuernden Magnet- bzw. Magnetregelventilen aufweisen.The invention relates to a control and monitoring device for brake systems of rail vehicles, on the control units of a vehicle Arranged brake levers for switching electrical switching elements for the Control of electrical brake control signals in too distant in this Vehicle arranged process computers leading data buses, the Process computer electrical control inputs for supplying further braking or Driving states of the vehicles assigned electrical control signals and electrical control outputs for controlling pneumatic or hydraulic, Brake or brake control processes causing pressures controlling magnet or Have solenoid control valves.
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 Geräteeinheit nach Art einer Steuertafel bzw. in einer Einschubeinheit, einem sog. Rack, zusammengefaßt, die bzw. das im Maschinenraum der jeweiligen Antriebseinheit eines Zuges untergebracht ist. Die Elektroniksteuerung erfolgt dagegen i. allg. über eine weit von der Steuertafel entfernt untergebrachte, separate, elektronische Steuereinheit. Problematisch ist der große Kabel- und Installationsaufwand zur Realisierung der Verbindungen zwischen den Elektronikkomponenten des Bremssystemes und den übrigen Steuereinheiten des Zuges.Modern braking systems for rail vehicles include both pneumatic and / or hydraulically and electronically controlled components. In the Monitoring and control of the various brake components according to the state of the art i. generally the control lines of the pneumatic (or of the hydraulic) components on a device unit like a control panel or summarized in a slide-in unit, a so-called rack, which in the Engine room of the respective drive unit of a train is housed. The Electronics control, however, takes place i. generally over a far from the control panel remotely housed separate electronic control unit. The problem is large cable and installation effort to realize the connections between the electronic components of the braking system and the rest Control units of the train.
Die ältere DE-Patentanmeldung nach der DE 43 39 013 A1 lehrt für die Bremsen von insbesondere Schienenfahrzeugen, das übliche, pneumatische Bremssteuerventil durch eine Steuerventileinrichtung zu ersetzen, welche eine Elektronik und mehrere von dieser ansteuerbare Ventileinrichtungen, darunter ein Proportionalventil, umfaßt. Die Elektronik ist vom Druckverhalten in einer Hauptluftleitung über einen P/U-Wandler und von elektrischen Steuersignalen in Steuerkabeln, die einer EP-Bremssteuerung zugehörenden, ansteuerbar. Die Elektronik und die Ventileinrichtungen der Steuerventileinrichtung sind in der Druckschrift als gesonderte Bauteile dargestellt, der Druckschrift ist nichts entnehmbar, ob und wie diese Bauteile zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden können.The older DE patent application according to DE 43 39 013 A1 teaches for the brakes of rail vehicles in particular, the usual pneumatic Brake control valve to be replaced by a control valve device, which a Electronics and several valve devices controllable by this, including one Proportional valve. The electronics are in a pressure behavior Main air line via a P / U converter and electrical control signals in Control cables that belong to an EP brake control can be controlled. The Electronics and the valve devices of the control valve device are in the Document shown as separate components, the document is nothing can be seen whether and how these components are combined to form a structural unit can be.
Die DE 28 40 262 A1 offenbart eine Bremseinrichtung für Reisezugwagen, welche prinzipiell ähnlich derjenigen nach der vorstehend erwähnten Patentanmeldung ausgebildet ist, zusätzlich jedoch mit von der Elektronik ansteuerbaren Magnetventilen zum Einsteuern bzw. Unterstützen von Notbrems- und Beschleuniger-Druckgradienten in die Hautluftleitung ausgestattet ist. Weiterhin ist dieser Druckschrift eine Bremsanlage für eine Strecken-Rangierlok entnehmbar, die neben einem Führerbremsventil für direkte Bremsungen einen gesonderten Bremshebel aufweist, vermittels welchem elektrische Schalter schaltbar sind, welche dem Einsteuern von Steuersignalen für das Bremsen, Schnellbremsen, Lösen und den automatischen Füllstoß in Steuerkabel dienen, die zur Elektronik führen. Die Elektronik kann hier mehrere programmierbare Mikroprozessoren in redundanter Anordnung aufweisen. Auch nach dieser Druckschrift sind die Elektronik bzw. Mikroprozessoren und die pneumatischen Ventileinrichtungen, insbesondere Magnetventile, sowie die P/U- und U/P-Wandler als voneinander gesonderte Bauteile ausgebildet, der Druckschrift ist ebenso wie der zuvor erwähnten Patentanmeldung nichts entnehmbar, ob bzw. wie diese Bauteile zu einer Baueinheit zusammenfaßbar sind.DE 28 40 262 A1 discloses a braking device for passenger cars, which in principle similar to that according to the aforementioned patent application is formed, but additionally with controllable by the electronics Solenoid valves for controlling or supporting emergency braking and Accelerator pressure gradient in the skin air line is equipped. Still is this publication, a brake system for a track shunting locomotive can be found, the in addition to a driver's brake valve for direct braking, a separate one Has brake lever, by means of which electrical switches can be switched, which control signals for braking, rapid braking, Solve and serve the automatic fill level in control cables leading to the electronics to lead. The electronics can have multiple programmable microprocessors in here have redundant arrangement. According to this publication, too Electronics or microprocessors and the pneumatic valve devices, especially solenoid valves, as well as the P / U and U / P converters as one another separate components formed, the document is the same as that before mentioned patent application nothing inferable whether or how these components a unit can be summarized.
Die Bremseinrichtungen nach sowohl der DE 43 39 013 A1 wie nach der DE 28 40 262 A1 erfordern somit einen großen Kabel- und Installationsaufwand, wie er eingangs bereits erläutert wurde.The braking devices according to both DE 43 39 013 A1 and DE 28 40 262 A1 therefore require a great deal of cable and installation effort, as he does was already explained at the beginning.
Die Erfindung zielt darauf ab, diesen Aufwand zu verringern.The invention aims to reduce this effort.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch eine Ausbildung der eingangs genannten Steuer- und Überwachungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Durch die Erfindung wird eine derartige Einrichtung mit einer integrierten Geräteeinheit für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen geschaffen, wobei die Geräteeinheit sowohl die elektronischen als auch die pneumatischen Steuerkomponenten 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.The invention achieves this goal by training the aforementioned Control and monitoring device according to the characteristics of the Claim 1. By the invention, such a device with a integrated device unit for braking systems of rail vehicles, the device unit being both electronic and pneumatic Control components summarized. A particular advantage of this configuration the control device for braking systems of rail vehicles is in the Possibility of a large part of the acceptance of the braking system already at the site Manufacture of the braking system and not only when installing it on the train to carry out, in particular the commissioning times and costs of the Braking system reduced.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß außer Datenübertragungskabeln - die Verbindung zwischen den Bedieneinheiten und der Geräteeinheit 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 zu übrigen Steuereinrichtungen.Another advantage of the invention is that except Data transmission cables - the connection between the control units and the Device unit is implemented via a bus system (e.g. ESRA from Knorr-Bremse) - no connecting cables to be laid between the machine room and the driver's cab are, which also significantly reduces the cost. The braking system forms a self-contained unit with minimal links to the rest Control devices.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steuern die Elektronikkomponenten die Bremse direkt über Aktuatoren ohne zwischengeschaltete Relaisebene an und die pneumatischen Bremskomponenten weisen keine der sonst üblichen, pneumatischen Bremssteuerventile auf (siehe Anspruch 2). Die Einsparung der Relaisebene und der Bremssteuerventile verringert die Kosten des Bremssystemes weiter.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the Electronic components the brake directly via actuators without intermediate relay level and the pneumatic brake components do not have any of the usual pneumatic brake control valves (see Claim 2). The savings on the relay level and the brake control valves are reduced the cost of the braking system further.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the subclaims specified.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawing explains in more detail. It shows:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuer- und Überwachungseinrichtung. Fig. 1 is a block diagram of a control and monitoring device according to the invention.
Fig. 2 ein weiteres Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuer- und Überwachungseinrichtung. Fig. 2 shows a further block diagram of a control and monitoring device according to the invention.
Nach Fig. 1 umfaßt eine erfindungsgemäße Steuer- und Überwachungseinrichtung für Bremssysteme von Schienenfahrzeugen eine von den Bedieneinheiten a′ und b′ im Führerstand entfernt angeordnete Geräteeinheit 1 mit im wesentlichen einen Steuerabschnitt 2 zur elektronischen Steuerung pneumatischer Bremskomponenten und einen Steuerabschnitt 3, bestehend aus Sensoren und elektropneumatischen Aktuatoren. Der Steuerabschnitt 2 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) a und b unterteilt, die eine "Elektronische Steuereinheit a" und eine "Elektronische Steuereinheit b" darstellen.According to Fig. 1, a control according to the invention and monitoring device for brake systems of railway vehicles comprising a remotely located from the control units A 'and B' in the cab unit 1 having substantially a control section 2 for electronic control of pneumatic brake components and a control section 3, consisting of sensors and electropneumatic actuators. In the present embodiment of the invention, the control section 2 is used for the electronic control of the brake components indirect brake 4 , direct brake 5 , Sifa valve 6 , HL control 7 , spring actuation 8 , towing changeover 9 , auxiliary air press 10 and sanding 11 . For reasons of availability, the control section 2 "electronics" is divided into two sections (mainly computers) a and b, which represent an "electronic control unit a" and an "electronic control unit b".
Die Bedieneinheiten a′ und b′ des Führerstandes sind mit der Geräteeinheit 1 über zwei redundante, in Fig. 1 nicht dargestellte Datenübertragungskabel verbunden, welche in einfacher Weise an eine integrierte Busstation an der Rückseite der in den Bedieneinheiten a′ und b′ jeweils enthaltenen Bedienelementeinheit "Bremse" und der Geräteeinheit 1 angeschlossen sind. The control units a 'and b' of the driver's cab are connected to the unit 1 via two redundant data transmission cables, not shown in Fig. 1, which in a simple manner to an integrated bus station on the back of the control element unit contained in the control units a 'and b'"Brake" and the unit 1 are connected.
Die Ansteuerung der pneumatischen Bremskomponenten im Steuerabschnitt 3 erfolgt über baulich einfache Aktuatoren ohne zwischengeschaltete Relaisebene. Während zwischen den Bedieneinheiten a′ und b′ in den Führerständen des Zuges und dem Maschinenraum mit Geräteeinheit 1 je eine Verbindung über je einen Bus hergestellt ist, erfolgt die Ansteuerung der Komponenten im übrigen Zug über einen in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten, separaten Datenbus, der allgemein als MVB-Bus benannt wird und der die gesamten 2ugfunktionen miteinander verbindet.The pneumatic brake components in control section 3 are controlled via structurally simple actuators without an intermediate relay level. While between the control units a 'and b' in the driver's cabs of the train and the machine room with device unit 1 each one connection is established via a bus, the components are controlled in the rest of the train via a separate data bus, also not shown in FIG. 1 , which is generally known as the MVB bus and which connects the entire 2ug functions.
Fig. 2 verdeutlicht anhand eines weiteren Blockschaltbildes weitere Vorteile der Erfindung. Danach weist die Geräteeinheit 1 zur Absicherung gegen Ausfälle zwei getrennte Prozeßrechner 16, 17 auf, die wiederum über Aktuatoren 14 die verschiedenen pneumatischen Bremskomponenten ansteuern. Jeder der Prozeßrechner 16, 17 kann die elektronische Bremssteuerung allein übernehmen. Die Prozeßrechner 16, 17 sind wiederum mit dem Datenbus MVB verbunden, der, wie vorstehend bereits erwähnt, der Ansteuerung der Komponenten im übrigen Zug dient und die gesamten Zugfunktionen verbindet. Als Zusatz zur Bremssteuerung ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ferner eine Gleitschutzeinheit 15 (MGS) in die Geräteeinheit 1 integriert, die auch als "Bremstafel" bezeichenbar ist. Von den Führerbremshebeln a′′, b′′ der Bedieneinheiten a′ und b′ werden Bremsvorgaben an die Geräteeinheit 1, die als "IBP = Intelligent Brake Panel" bezeichnet wird, über je einen Datenbus 12 weitergeleitet. Beide Prozeßrechner 16 und 17 realisieren zusammen mit den Führerbremshebeln a′′ und b′′ und je einem Analogwandler I3 die üblichen Führerbremsventilfunktionen. Sämtliche Sollwerte werden vom Führerstand, d. h. den Bedieneinheiten a′ und b′, aus über einen der Datenbusse 12 übertragen (Füllstoß, Bremsstufe, Angleicher, ep-Steuerung ein/aus). Der direkte Bremshebel ist auf herkömmliche Weise mit der Geräteeinheit 1 verdrahtet. Sämtliche Sensoren und Aktuatoren I4 der Geräteeinheit 1 sind mit beiden Prozeßrechnern 16 und 17 verbunden - aktiv ist jedoch jeweils nur einer der beiden Prozeßrechner 16 oder 17, wobei z. B. über ein Eingangssignal "Kanalnummer" umgeschaltet wird. Fig. 2 illustrates by way of further block diagram further advantages of the invention. Thereafter, the device unit 1 has two separate process computers 16 , 17 for protection against failures, which in turn control the various pneumatic brake components via actuators 14 . Each of the process computers 16 , 17 can take over the electronic brake control alone. The process computers 16 , 17 are in turn connected to the data bus MVB which, as already mentioned above, is used to control the components in the rest of the train and connects the entire train functions. As an addition to the brake control in the embodiment of FIG. 2, a wheel slide protection unit 15 (MGS) is also integrated in the device unit 1 , which can also be referred to as a "brake panel". From the driver's brake levers a '', b '' of the control units a 'and b', braking specifications are forwarded to the device unit 1 , which is referred to as "IBP = Intelligent Brake Panel", via a data bus 12 each. Both process computers 16 and 17 realize the usual driver brake valve functions together with the driver brake levers a '' and b '' and one analog converter I3 each. All setpoints are transmitted from the driver's cab, ie the control units a 'and b', via one of the data buses 12 (filling pulse, braking level, adjuster, ep control on / off). The direct brake lever is wired to the unit 1 in a conventional manner. All sensors and actuators I4 of the device unit 1 are connected to both process computers 16 and 17 - however, only one of the two process computers 16 or 17 is active in each case. B. is switched over an input signal "channel number".
Die Führerbremshebel a′′ und b′′ sind mit jeweils zwei unabhängigen Anschlüssen für Datenbusse ausgerüstet. Die Führerbremshebel a′′ und b′′ enthalten eine pneumatische Stellung für Schnellbremsungen (SB), ein pneumatisches Führerventil ist jedoch zur Kosteneinsparung nicht integriert. Um die für die Bremse relevanten Schalterstellungen von der Führerstandsrückwand einlesen zu können, ist eine Rückwandstation vorgesehen, die ebenfalls an die Datenbusse 12 (ESRA) anschließbar ist.The driver brake levers a '' and b '' are each equipped with two independent connections for data buses. The driver's brake levers a '' and b '' contain a pneumatic position for quick braking (SB), but a pneumatic driver's valve is not integrated to save costs. In order to be able to read in the switch positions relevant for the brake from the driver's cab rear wall, a rear wall station is provided which can also be connected to the data buses 12 (ESRA).
Zusammengefaßt integriert die erfindungsgemäße Steuereinrichtung beispielsweise folgende Funktionen:In summary, the control device according to the invention integrates, for example following functions:
- - Vollständiges Führerbremsventil mit ep-Steuerung, inkl. der Schütze zur Ansteuerung der Zug-ep-Leitung;- Complete driver brake valve with ep control, including the contactors for Control of the train ep line;
- - elektronisches Steuerventil, das die E-Bremsanforderung aus dem HL-Druck ermittelt und über den Datenbus MVB ausgibt;- Electronic control valve that the e-braking request from the HL pressure determined and output via the data bus MVB;
- - 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;- Blending function, the current e-braking value is communicated and with the determined Setpoint compared. The deficit is configurable by the Friction brake balanced. The solenoid valves of the serve as actuators direct brake, the otherwise usual brake current valves are omitted;
- - Funktion der Notbremsüberbrückung in Interaktion mit der ep-Steuerung;- Function of the emergency brake override in interaction with the ep control;
- - Schnittstelle für ATC bzw. AFB;- Interface for ATC or AFB;
- - Automatische Bremsprobe;- automatic brake test;
- - Schnittstelle für alle Sensoren und Aktuatoren der Bremstafel;- Interface for all sensors and actuators on the brake panel;
- - Vor- und Nachverarbeitung von Signalen von bzw. für die Bremstafel, dadurch Vereinfachung für die übergeordnete Leittechnik;- Pre- and post-processing of signals from or for the Brake plate, thereby simplification for the parent Control technology;
- - integrierte Diagnose der gesamten Bremstafel; pneumatischer Gleitschutz mit Koordination Gleitschutz, E-Bremse und Pneumatikgleitschutz;- Integrated diagnosis of the entire brake panel; pneumatic anti-skid with coordination anti-skid, E-brake and pneumatic slide protection;
- - Schleuderschutz;- anti-skid;
- - Luftpressersteuerung;- air compressor control;
- - Ansteuerung Sandungsmagnetventile.- Activation of sanding solenoid valves.
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- - Blendingsfunktion und
- - Funktion einer Notbremsüberbrückung in Interaktion mit der ep-Steuerung.
- - Blending function and
- - Function of an emergency brake override in interaction with the ep control.
- - 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.
- - Interface for ATC or AFB;
- - automatic brake test;
- - Interface for all sensors and actuators on the board;
- - Pre- and post-processing of signals from or for the board;
- - Integrated diagnosis of the entire brake panel
- - pneumatic anti-skid with coordination anti-skid E-brake and pneumatic anti-skid;
- - anti-skid;
- - air compressor control;
- - Activation of sanding solenoid valves.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |