DE19755175A1 - Verfahren zur Bremsbetätigung beim Haltebremsbetrieb bei Lokomotiven mit automatischer Fahrzeugsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsbetätigung beim Haltebremsbetrieb bei Lokomotiven mit automatischer Fahrzeug­ steuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei aus einzelnen Waggons zusammengesetzten Personen- und Gü­ terzügen, die von einem Triebfahrzeug gezagen werden, kommen im allgemeinen drei verschiedene Bremssysteme zum Einsatz, wobei für jedes der drei Bremssysteme im Führerraum des Triebfahrzeuges ein eigenes Bedienelement in der Form eines Bremshebels vorgesehen ist, über das es vom Triebfahrzeugfüh­ rer angesteuert werden kann.

Das erste Bremssystem, die generatorische Bremse des Trieb­ fahrzeuges (elektrische Bremse), wird über die Fahrmotoren der Drehgestelle des Triebfahrzeuges realisiert. Es wird vom Triebfahrzeug elektrisch gesteuert und als "normale" Be­ triebsbremse eingesetzt. Seine Ansprech- und Lösezeiten sind kurz. Es ist abhängig von der Verfügbarkeit und der Aufnahme­ fähigkeit des Bahnstromnetzes und funktioniert nicht im Ge­ schwindigkeitsbereich unter ca. 3 km/h und somit nicht im Stillstand.

Das zweite Bremssystem dient zum pneumatischen Bremsen der Waggons (Zugbremse, indirekte Bremse). Es wirkt mechanisch über Klotz- oder Scheibenbremsen auf die Räder der Achsen.

Dieses Bremssystem wird vom Triebfahrzeug aus pneumatisch oder elektro-pneumatisch angesteuert und auch als "normale" Betriebsbremse eingesetzt. Die Ansprechzeiten dieses Bremssy­ stems sind relativ groß. Es hat lange Lösezeiten (bei Güter­ zügen bis 45 Sekunden und darüber).

Das dritte Bremssystem dient zum Pneumatischen Bremsen des Triebfahrzeuges (Zusatzbremse, direkte Bremse). Es wirkt me­ chanisch auf die Räder oder Achsen (Klotz- oder Scheibenbrem­ sung) des Triebfahrzeuges und wird von diesem pneumatisch an­ gesteuert. Dieses Bremssystem dient nicht als "normale" Be­ triebsbremse. Es wird nur als Haltebremse eingesetzt. Es hat relativ kurze Ansprech- und Lösezeiten. Es wird insbesondere bei Lokfahrt ohne Zug eingesetzt (Rangierbremse).

Wenn Züge mit einer elektronischen Fahrzeugsteuerung ausgerü­ stet sind, kann alternativ zu dem geschilderten manuellen Be­ trieb durch den Triebfahrzeugführer durch Betätigen der ge­ nannten Bedienelemente von Hand auch eine automatische Fahr/Bremssteuerung (AFB) die Ansteuerung der genannten drei Bremssysteme übernehmen, in dem sie die entsprechenden Soll­ werte für ein Bremssteuergerät generiert. Beispielsweise sind die Lokomotiven der Baureihe 120, 145, 152 und 101 der Deut­ schen Bahn AG mit solchen automatischen Fahr/Bremssteuerungen ausgerüstet. Im Automatikbetrieb muß sich der Triebfahrzeug­ führer nicht um das Aktivieren, Regeln und Lösen der Bremssy­ steme kümmern. Er kann den Zug allein für die Vorgabe der Sollgeschwindigkeit an einem Stellglied (V_soll-Steller) fah­ ren.

Unabhängig davon, ob die Steuerung der Bremssysteme manuell durch den Triebfahrzeugführer oder automatisch durch die au­ tomatische Fahr/Bremssteuerung erfolgt, gilt im allgemeinen die folgende Priorität beim Einsatz der Bremsen von lokbe­ spannter Zügen:

• 1) Höchste Priorität hat die generatorische Bremse des Triebfahrzeuges (elektrische Bremse), da sie am wenigsten verschleißbehaftet ist, die kürzesten Ansprechzeiten be­ sitzt und so die beste Regelung erlaubt. Außerdem kann sie Energie in das Bahnstromnetz zurückspeisen. Die gene­ ratorische Bremse ist allerdings technisch bedingt im un­ tersten Geschwindigkeitsbereich (unter ca. 3 bis 5 km/h) nicht mehr einsetzbar.
• 2) An zweiter Stelle wird die pneumatische Bremse der Wag­ gons (Zugbremse, indirekte Bremse) herangezogen, wenn für die erforderlichen Bremsvorgänge die Bremskraft der gene­ ratorischen Bremse allein nicht ausreicht. Die Aktivie­ rung der indirekten Bremse erfolgt dann entweder rein pneumatisch (Regelfall bei Güterzügen) oder über eine elektro-Pneumatische Steuerung (ep-Steuerung, Regelfall bei Personenzügen der DB AG). Die rein pneumatische Steuerung ist relativ träge und auch nur relativ schlecht regulierbar. Insbesondere bei Güterzügen sind die An­ sprech- und Lösezeiten hoch. Bei Zügen mit einer elektro­ pneumatischen Steuerung fallen die Zeiten zwar kürzer aus, die Lösezeit liegt aber noch um ein mehrfaches über der Lösezeit der direkten Bremse.
• 3) An dritter Stelle steht die pneumatische Bremse des Triebfahrzeuges (Zusatzbremse, direkte Bremse). Sie wird nur im untersten Geschwindigkeitsbereich eingesetzt, um den Zug bei Rangier- oder Anhaltevorgängen dosiert ab zu­ bremsen und um ein Wegrollen des Zuges im Stillstand zu verhindern. Die direkte Bremse wird ebenfalls pneumatisch gesteuert; ihre Ansprech- und Lösezeiten liegen aber deutlich unter denen der indirekten Bremse. Sie ist somit auch besser zu regulieren.

Eine besondere Bedeutung kommt der direkten Bremse im soge­ nannten Haltebremsbetrieb zu. Der Haltebremsbetrieb wird nur bei Bremsungen bis zum Stillstand aktiviert und beinhaltet die letzte Phase der Bremsung im Geschwindigkeitsbereich un­ terhalb ca. 5 km/h, die Zeit im Stillstand und die erste Pha­ se des Anfahrvorganges. Im Haltebremsbetrieb wird die direkte Bremse eingesetzt, um ein Wegrollen des Zuges zu verhindern. Die direkte Bremse wird bereits kurz vor Erreichen des Still­ standes aktiviert, um ein sicheres, gebremstes Anhalten unter Berücksichtigung der Ansprechzeit der Bremse zu gewährlei­ sten. Sie bleibt außerdem auch in der ersten Anfahrphase noch aktiviert, bis die Zugkraft und/oder die Geschwindigkeit ei­ nen bestimmten Mindestwert erreicht hat bzw. haben. Dies ge­ schieht, um ein mögliches Zurückrollen des Zuges nach dem Lö­ sen der Bremse sicher auszuschließen.

Im manuellen Betrieb sorgt der Triebfahrzeugführer für die korrekte Abwicklung des Haltebremsbetriebes. Im AFB-Betrieb erfolgt der Haltebremsbetrieb automatisch durch die automati­ sche Fahr/Bremssteuerung, d. h. der Triebfahrzeugführer kann auch Bremsungen bis zum Stillstand der Automatik überlassen, ohne daß er sich selbst um das Anlegen oder Lösen der einzel­ nen Bremssysteme kümmern muß.

Im Zusammenhang mit den beschriebenen Bremssystemen besteht das folgende Problem. Bei neueren Triebfahrzeugen der Deut­ schen Bahn AG wird die direkte Bremse über eine Ruhestrom­ schleife angesteuert. Im Ruhezustand ist diese Schleife ge­ schlossen und die direkte Bremse gelöst. Eine Unterbrechung der Schleife führt zum Anlegen der direkten Bremse. Dieses Konzept kommt z. B. bei den Fahrzeugen der Baureihen 145 und 152 der Deutschen Bahn AG zum Einsatz. Dabei stellt ein Bremssteller der direkten Bremse im Führerraum die einzige Möglichkeit dar, um ein Anlegen der direkten Bremse durch Öffnen der genannten Schleife zu veranlassen. Eine zusätzli­ che Ansteuerungsmöglichkeit seitens der elektronischen Fahr­ zeugsteuerung ist nicht mehr vorgesehen.

Im Haltebremsbetrieb ergeben sich dadurch im AFB-Betrieb Pro­ bleme. Nachdem die elektronische Fahrzeugsteuerung keine Mög­ lichkeit mehr hat, die direkte Bremse anzusteuern, kann auch die Software der automatischen Fahr/Bremssteuerung keinen Be­ fehl zum Anlegen der direkten Bremse mehr an das Bremssteuer­ gerät geben.

Diesem Umstand könnte zum einen dadurch abgeholfen werden, daß der Triebfahrzeugführer selbst auch im AFB-Betrieb die Steuerung der direkten Bremse manuell über den Bremssteller übernimmt. Ein Nachteil dieser Lösung besteht aber darin, daß der Triebfahrzeugführer im AFB-Betrieb den Zug nicht mehr wie bisher alleine über die Vorgabe der Sollgeschwindigkeit steu­ ern kann, sondern bei Bremsungen bis zum Stillstand zusätzli­ che Bedienhandlungen vornehmen muß, um ein mögliches Wegrol­ len des Zuges zu verhindern. Diese Lösung ist somit anfällig für Fehlbedienungen.

Eine andere Lösung würde darin bestehen, daß die automatische Fahr/Bremssteuerung anstelle der direkten Bremse auch im Hal­ tebremsbetrieb die indirekte Bremse verwendet. Ein Nachteil besteht dabei darin, daß diese Lösung sich nur schlecht für die Praxis eignet. Vor allem bei Güterzügen sind die Lösezei­ ten der indirekten Bremse viel zu lange (bis 45 Sekunden und darüber). Bliebe die indirekte Bremse auch im Stillstand an­ gelegt, so müßte die Anfahrt jedesmal gegen den eingebremsten Zug erfolgen, was aus verschiedenen Gründen nicht wünschens­ wert ist. Die Anfahrt wäre stark verschleißbehaftet, denn das Triebfahrzeug müßte mit hoher oder maximaler Zugkraft den ge­ bremsten Zug in Bewegung setzen. Vor allem bei ungünstigen Schienenverhältnissen (Schlupf an den Antriebsrädern) könnte das dazu führen, daß sich der Zug zunächst überhaupt nicht in Bewegung setzt und erst mit fortschreitendem Lösen der Brem­ sen Fahrt aufnehmen kann. Auch in Bezug auf den Energiever­ brauch wären solche Anfahrvorgänge nicht wünschenswert. In jedem Fall würden derart durchgeführte Anfahrten aber deut­ lich länger als bisher dauern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bremsbetätigung beim Haltebremsbetrieb bei Lo­ komotiven mit automatischer Fahrzeugsteuerung zu schaffen, durch das es ermöglicht wird, eine über eine Ruhestromschlei­ fe angesteuerte direkte Bremse beim AFB-Betrieb auch im Hal­ tebremsbetrieb zu verwenden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die über eine Ruhestromschleife angesteuerte di­ rekte Bremse auch im AFB-Betrieb für den Haltebremsbetrieb über das Bremssteuergerät angesteuert werden kann. Vorteil­ hafterweise kann die automatische Fahr/Bremssteuerung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wie bisher im Haltebremsbetrieb vollautomatisch bis zum Stillstand bremsen, ohne daß der Triebfahrzeugführer manuell eingreifen muß. Die Anfahrt aus dem Haltebremsbetrieb kann vorteilhafterweise wie bisher durch Bedienung des Sollgeschwindigkeitsstellers und Fahr­ schalters erfolgen, allerdings unter Umständen nur gegen den eingebremsten Zug. Der Triebfahrzeugführer hat vorteilhafter­ weise zusätzlich die Möglichkeit, auf einfache Art und Weise den Anfahrprozeß hinsichtlich Verschleiß, Energieaufwand und Fahrzeug zu optimieren, in dem er über die Betätigung des Bremsstellers der direkten Bremse das Umschalten von der in­ direkten Bremse auf die direkte Bremse veranlaßt. Im Normal­ fall reicht die Zeit im Stillstand bei einem Halt an einem Bahnsteig oder vor einem Signal aus, um die indirekte Bremse komplett lösen zu können. Ein wesentlicher Vorteil der Erfin­ dung besteht darin, daß Fehlbedienungen seitens des Trieb­ fahrzeugführers nicht mehr zu einem unkontrollierten, unsi­ cheren Zustand des Zuges führen können. Solche Zustände könn­ ten entweder zu einem ungebremsten Wegrollen des Zuges führen oder zu längeren Anfahrten mit angelegter direkter Bremse. Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren rein softwaretechnisch realisiert werden. Es sind keine Umbauten an der Technik des Triebfahrzeuges erforderlich. Somit ent­ steht kein zusätzlicher Hardwareaufwand. Der Einbau von zu­ sätzlichen Schützen- oder Bedienelementen sowie Änderungen an der Verkabelung sind nicht erforderlich. Ferner ist vorteil­ hafterweise keine Änderung am Konzept der Bremssteuerung nö­ tig, da die Ansteuerung der direkten Bremse über die Ruhe­ stromschleife beibehalten werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Erfindung und

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Erfindung.

Es ist erkennbar, daß der Triebfahrzeugführer Tf manuell (unterbrochene Linien) auf den Bremssteller B1 die Befehle für die generatorische Bremse, über den Bremssteller B2 die Befehle für die indirekte Bremse und über den Bremssteller B3 die Befehle zur Betätigung der direkten Bremse an das Brems­ steuergerät BSG geben kann. Für die generatorische und die indirekte Bremse können die Befehle auch von der automati­ schen Fahr/Bremssteuerung AFB an das BSG gegeben werden (durchgezogene Linien), nicht jedoch für die direkte Bremse.

Zur Vermeidung der oben genannten Nachteile dient das erfin­ dungsgemäße Verfahren, gemäß dem bei Erreichen des Halte­ bremsbetriebes während einer Stillstandsbremsung, d. h. mit V_soll = 0 km/h, die automatische Fahr/Bremssteuerung AFB über das Bremssteuergerät BSG zunächst die indirekte Bremse an­ steuert. Die Ansteuerung erfolgt mindestens mit einer ersten Bremsstufe, die ein sicheres Ansprechen der Bremsen aller Waggons gewährleistet. Zu diesem Zweck wird durch das Brems­ steuergerät BSG an die indirekte Bremse ein bestimmter Soll­ wert angelegt (Zeitpunkt t₁ in Fig. 2).

Nach einer bestimmten Mindestansteuerzeit T1, spätestens je­ doch bei Erreichen des Stillstandes, d. h. wenn das Signal V_ist = 0 km/h vorliegt, wird der vom Bremssteuergerät BSG angeleg­ te Sollwert für die indirekte Bremse durch die automatische Fahr/Bremssteuerung auf einen kleineren Wert reduziert, der unter der ersten Bremsstufe liegt, bei dem jedoch ein Lösen der Bremsen vermieden wird (Zeitpunkt t₂).

Der Triebfahrzeugführer Tf kann nun im Stillstand, d. h. wenn V_ist = 0 km/h ist, durch Betätigen des Bremsstellers B3 die direkte Bremse betätigen (t₃). Die automatische Fahr/Brems­ steuerung AFB nimmt dann den Wert für die indirekte Bremse auf Null zurück, d. h. die indirekte Bremse löst vollständig und der Zug wird nur noch mit der direkten Bremse gehalten. Bei der nachfolgenden Anfahrt wird wie bisher auch nur die direkte Bremse gelöst und nicht die gesamte indirekte Bremse des Zuges.

Wenn der Triebfahrzeugführer nach dem manuellen Eingriff am Bremssteller B3 und dem dadurch veranlaßten Lösen der indi­ rekten Bremse die direkte Bremse wieder löst (Zeitpunkt T4), muß er innerhalb einer bestimmten Zeitdauer T2, die z. B. 5 Sekunden beträgt, den Anfahrprozeß einleiten. Erfolgt dies nicht, legt die automatische Fahr/Bremssteuerung (Zeitpunkt t₅) durch Betätigen des Bremssteuergerätes BSG die indirekte Bremse wieder mit der ersten Bremsstufe an (Anlegen des Soll­ wertes).

Wenn der Triebfahrzeugführer nach dem Einleiten des Anfahr­ vorganges das Lösen der direkten Bremse vergißt, sperrt die automatisch Fahr/Bremssteuerung nach einer vorbestimmten Zeitdauer T3, die beispielsweise 10 Sekunden beträgt, die Traktion und schaltet wieder in den Haltebremsbetrieb um.

Claims (5)

1. Verfahren zur Bremsbetätigung beim Haltebremsbetrieb bei Lokomotiven mit automatischer Fahrzeugsteuerung, wobei eine automatische Fahr/Bremssteuerung (AFB) über ein Bremssteuer­ gerät (BSG) eine indirekte Bremse, die die von der Lokomotive gezogenen Wagen bremst, ansteuert und wobei eine direkte Bremse zum Bremsen der Lokomotive in einer im Ruhezustand geschlossenen Ruhestromschleife angeordnet und bei Unter­ brechung der Ruhestromschleife durch einen Bremssteller (B3) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - bei einer Stillstandsbremsung die automatische Fahr/Brems­ steuerung (AFB) das Bremssteuergerät (BSG) ansteuert, um die indirekte Bremse durch Erzeugen eines Sollwertes so anzusteuern, daß die Bremsen aller Waggons sicher anspre­ chen (Zeitpunkt t₁), daß
• - nach Ablauf einer Mindestansteuerzeit (T1) oder nach Er­ reichen des Stillstandes die automatische Fahr/Bremssteue­ rung (AFB) veranlaßt, daß das Bremssteuergerät (BSG) den Sollwert derart reduziert, daß ein Lösen der Bremsen der indirekten Bremse vermieden wird (Zeitpunkt t₂), und daß
• - die automatische Fahr/Bremssteuerung (AFB) beim Stillstand nach Betätigen des Bremsstellers (B3) über das Bremssteuer­ gerät (BSG) den reduzierten Sollwert auf Null zurücknimmt, um die indirekte Bremse vollständig zu lösen (Zeitpunkt t₃).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Bremssteuerung (AFB) nach Lösen der direkten Bremse durch Betätigen des Bremsstellers (B3) (Zeitpunkt t₄), die indi­ rekte Bremse über das Bremssteuergerät (BSG) durch Anlegen des Sollwertes anlegt (Zeitpunkt t₅), wenn der Fahrbetrieb nicht innerhalb einer zweiten Zeitdauer (T2) aufgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Fahr/Bremssteuerung (AFB) die Traktion des Zuges sperrt und den Haltebremsbetrieb wieder einleitet, wenn nach Einleiten des Fahrbetriebes innerhalb einer dritten Zeitdauer (T3) die direkte Bremse nicht durch Betätigen des Bremsstellers (B3) gelöst wird (Zeitpunkt t₆).

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitdauer (T2) etwa 5 Sekunden beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zeitdauer (T3) etwa 10 Sekunden beträgt.