DE19836026A1

DE19836026A1 - Ablaufbremse

Info

Publication number: DE19836026A1
Application number: DE19836026A
Authority: DE
Inventors: Juergen Burghoff
Original assignee: Tiefenbach GmbH
Current assignee: Tiefenbach GmbH
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 1999-06-02

Description

Die Ablaufbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist allgemein bekannt. Sie wird an den Ablaufbergen eines Rangierbahnhof verwandt und ist an den Gleisen ortsfest angebracht. Die Ablaufbremse wird verwandt, um die Waggons auf eine gewünschte Geschwindigkeit abzubremsen. Dazu klemmen zwei sich gegenüber liegende Bremsbacken die Räder bzw. Radkränze bzw. Bandagen der Räder des jeweils von dem Ablaufberg ablaufenden oder abgelaufenen, in der horizontalen Ebene befindlichen Waggons zwischen sich fest. Die Backen haben eine Länge von mehreren (z. B. 15) Metern.

Diese Ablaufbremsen werden durch ein Steuergerät, das in modernen Anlagen mit Speicher und Rechner ausgebildet ist (im folgenden als Rechner bezeichnet), in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des ankommenden Waggons und der gewünschten Endgeschwindigkeit hinsichtlich der Höhe der Bremskraft und der Bremszeit gesteuert. Bei Erreichen der Zielgeschwindigkeit wird die Bremskraft durch den Rechner gelöst.

Unter - nicht geklärten - Umständen entsteht beim Bremsen ein ohrenbetäubendes quietschendes Geräusch, das bisher nicht wirksam vermieden werden konnte. Tatsache ist, daß das Geräusch bei Regen kaum auftaucht und daß eine Segmentierung der Bremsbacken (Teilung der Bremsbacken in Längsrichtung) eine Verminderung bringt.

Aufgabe der Erfindung ist die Verminderung oder Vermeidung dieses Geräusches.

Die Lösung der Aufgabe nach Anspruch 1 hat den Vorteil, daß die Umstände, die zu der Geräuschentwicklung führen, gebrochen werden. Dabei geht die Erfindung davon aus, daß die wissenschaftlich nicht geklärten Umstände und Bedingungen dieser Geräuschentwicklung zum einen die Anregung der das Geräusch ausmachenden Schwingungen und zum anderen die Entstehung von Resonanzbedingungen umfassen. Daher wurde erkannt, daß die bisher angewandte (im wesentlichen konstante oder gleichbleibende) Vorgabe der Bremskraft in Abhängigkeit von der kinetischen Energie des ankommenden Waggons und der gewünschten Geschwindigkeit des aus der Bremse auslaufenden Waggons unerwünscht ist. Es erfolgt daher eine Korrektur der Bremskraft.

Anspruch 1 kann z. B. dadurch ausgeführt werden, daß der Rechner fest derart programmiert wird, daß der jeweils auf die kinetische Energie des Waggons abgestimmte und vom Rechner ausgegebene Vorgabewert der Bremskraft korrigiert wird.

Die Art dieser Korrektur ist zuvor durch Versuche an der Ablaufbremse zu ermitteln und dann mit Hilfe des Speichers des Rechners einzuprogrammieren.

Die Ansprüche 7 bis 10 kennzeichnen günstige Möglichkeiten für eine derartige Korrektur.

Die Korrektur des Vorgabewertes der Bremskraft kann dadurch erfolgen, daß die Bremskraft einmal kurzzeitig abgesenkt wird. Dies kann vor allem im ersten Drittel oder ersten Viertel der Bremszeit geschehen (Anspruch 7). Die Bedeutung der Lösung nach Anspruch 7 liegt darin, daß man die Änderung mehr oder weniger kurzzeitig vornehmen kann, so daß die Bremszeit dadurch nur unwesentlich verlängert oder verkürzt werden muß, um die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit zu erreichen. Bei mehrfacher Korrektur kann eine Absenkung der Bremskraft nachfolgend durch eine Erhöhung kompensiert werden.

Vorzugsweise erfolgen die Korrekturen bei einem stetigen Verlauf der Bremskraft, wenn festgestellt wird, daß durch schlagartige Änderungen andere störende Geräusche entstehen.

Es wurde insbesondere festgestellt, daß eine kurzeitige und kurzzeitig wiederholte schlagartige Absenkung oder Verstärkung der Bremskraft - Stottern - (Anspruch 9) oder das stetige wellen- oder sinusförmige Schwingen der Bremskraft um einen Mittelwert - z. B. bei einer Frequenz von 3 bis 10 Schwingungen pro Minute - (Anspruch 10) zur Erreichung des Zieles der Geräuschminderung oder Geräuschvermeidung günstig ist, ohne daß dadurch eine Änderung der Bremsdauer notwendig wird. Das liegt zum einen daran, daß der Mittelwert der Bremskraft nach wie vor dem Vorgabewert entspricht, der sich aus der kinetischen Energie des Waggons ergibt (Anspruch 11).

Um das gewünschte Abbremsen sicher zu erreichen, kann der Vorgabewert der Bremskraft bzw. der Mittelwert aber auch entsprechend erhöht oder - sofern die Korrektur durch Erhöhung der Bremskraft erfolgt - abgesenkt wird.

Soweit bisher geschildert, setzt die Realisierung der Erfindung die Durchführung von Versuchen voraus, in denen generell und ein für alle Mal die Art der Korrekturen Abbremskraft ermittelt wird, mit denen übermäßige Geräuschentwicklung von vornherein wirkungsvoll verhindert wird. Dabei ist damit zu rechnen, daß eine für alle Betriebsbedingung wirksame Korrektur nicht möglich ist bzw. zu einer unliebsamen Verringerung der Bremswirkung führt. Dieser Nachteil wird durch die Lösung nach Anspruch 4 vermieden.

Dabei wird durch Erfassung eines Geräuschparameters und Steuerung der Bremskraft in Abhängigkeit vom Erreichen eines Schwellwertes dieses Geräuschparameters eine Verminderung der Geräusche erzielt.

Dazu wird im Bereich jeder Bremse oder an der Bremse ein Sensor für den Geräuschparameter installiert. Als Geräuschparameter kommen in Betracht: Lautstärke, Schalldruck, Frequenz und Frequenzverteilung, u. a. Die Sensoren können Luftschall oder Körperschall erfassen.

Die Bremskraft kann nach verschiedenen Vorgaben bei Überschreiten des Schwellwertes gesteuert werden, z. B.: Absenken, kurzzeitiges Absenken, kurzzeitiger Einbruch, Erhöhen, kurzzeitiges Erhöhen, Bremskraftimpuls, Schwingen um einen Mittelwert, stetiges Absenken und Anschwellen, ABS-ähnliches Absenken und Erhöhen (Stottern) usw., so wie es zuvor anhand der Lösungen nach den Ansprüchen 7 bis 10 geschildert wurde.

Um auch in diesem Falle die Bremsdauer durch den Rechner an die für die Geräuschvermeidung erforderliche Korrektur der Bremskraft anzupassen (Anspruch 11), wird die dazu erforderliche Änderung des Vorgabewertes der Bremskraft ebenfalls in Abhängigkeit von dem Entstehen des Alarmsignals des Geräuschsensors so gesteuert, daß die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit des Waggons aus der Ablaufbremse erreicht wird.

Um die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit des Waggons aus der Ablaufbremse auch bei starker Geräuschentwicklung und entsprechend intensiver Korrektur der Bremskraft sicher zu erreichen, wird nach Anspruch 3 der Ablaufbremse ein Geschwindigkeitssensor zugeordnet, durch den dem Bremsrechner die erzielte Geschwindigkeit des Waggons laufend oder in Intervallen aufgegeben wird. Wenn dem Rechner ein Verlauf der Sollgeschwindigkeit für den durch die Ablaufbremse laufenden Waggon vorgegeben ist, kann hierdurch die Einhaltung dieser Sollgeschwindigkeit trotz der vorgenommenen Geräuschkorrekturen geregelt und sicher gestellt werden, daß die Bremskraft über die Kraftgeber derart gesteuert wird, daß die erreichte Geschwindigkeit des Waggons jedenfalls der Sollgeschwindigkeit entspricht. Bei Erreichen der Zielgeschwindigkeit wird die Bremskraft durch den Rechner gelöst.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 die Aufsicht auf eine Schiene mit Rad und Ablaufbremse sowie deren Steuerung,

Fig. 2 dasselbe in einer Ansicht,

Fig. 3, 4 Diagramme für den Verlauf der Bremskraft.

Die folgende Beschreibung der Fig. 1/2 sowie Fig. 3, 4 gilt für ein Ausführungsbeispiel mit sowie ein Ausführungsbeispiel ohne Geräuschsensoren in gleicher Weise. Soweit Unterschiede bestehen, werden diese besonders erwähnt. Der Geräuschsensor ist in Fig. 1, 2 eingezeichnet, jedoch bei dem erstgenannten Ausführungsbeispiel nicht vorhanden.

Dargestellt ist ein Rad eines nicht dargestellten Waggons, der einen Ablaufgeber hinunterläuft. Das Rad ist in den Bereich einer Ablaufbremse (Bremsbereich) hineingefahren. Die Ablaufbremse besitzt zwei Bremsbacken 3 und 4, die sich längs jeder Schiene 6 erstrecken. Die Bremsbacken sind etwas oberhalb der Schiene derart angeordnet, daß sie das Rad zwischen sich einklemmen können. Hier ist lediglich eine Schiene dargestellt. Für die andere Schiene gilt dasselbe: auch dort ist eine Ablaufbremse mit zwei Bremsbacken angeordnet. Die Bremsbacken können z. B. 10 m lang sein und werden bei Einfahren eines Waggons synchron betätigt, wie im folgenden beschrieben.

Zur Betätigung der Bremsbacken dienen mehrere Kraftgeber 4 und 5, die auf den Außenseiten der Bremsbacken angreifen und die die Bremsbacken gleichzeitig gegen das Rad drücken oder davon abziehen können. Längs jeder Bremsbacke sind mehrere solcher Kraftgeber 4 angeordnet, um eine gewünschte Andruckung und Bremskraft über die gesamte Länge der Bremsbacken zu erzielen. Die Kraftgeber 5 werden durch Bremsrechner 7 angesteuert. Der Bremsrechner 7 erhält seine Befehle von einem Eingabegerät 9, einem oder mehreren Geschwindigkeitssensoren 8 sowie Pulsgeber 10 und - bei dem zweiten Ausführungsbeispiel - mindestens einen Geräuschsensor.

Das Eingabegerät 9 dient dazu, Steuerbefehle für die Ablaufbremse von Hand oder durch entsprechende Meßgeräte und Sensoren vorzugeben zur Anpassung der Bremskraft an z. B.:
die Geschwindigkeit des ankommenden Waggons;
das Gewicht bzw. die Masse des ankommenden Waggons einschließlich seiner Ladung;
einen gewünschten Geschwindigkeitsverlauf während des Bremsvorgangs;
eine gewünschte Auslaufgeschwindigkeit.

Die Geschwindigkeitssensoren 8 sind längs der Schiene angeordnet. Es handelt sich bei jedem Geschwindigkeitssensor um zwei Näherungsschalter, die in einem bestimmten kurzen Abstand längs des Schienenweges angeordnet sind. Diese Geschwindigkeitssensoren melden jeweils die Vorbeifahrt eines Rades sowie die Istgeschwindigkeit im Eingang und/oder Ausgang der Bremsstrecke. Aus der Abweichung zwischen einer in dem Bremsrechner 7 gespeicherten Sollgeschwindigkeit und der gemessenen Istgeschwindigkeit wird die Bremskraft durch den Bremsrechner berechnet und den Kraftgebern vorgegeben. Auch vor dem Auslauf aus der Bremsstrecke kann ein Geschwindigkeitssensor 8 angeordnet sein, dessen Signal dazu dienen kann, die Bremse zu lösen, wenn die gemessene Istgeschwindigkeit der vorgegebenen Auslaufgeschwindigkeit entspricht.

Auch andere Steuerverfahren sind denkbar und zweckmäßig.

In jedem Falle wird die Bremskraft auf einen für eine bestimmte Zeit konstanten Wert eingestellt.

Dabei kommt es zu einem u. U. erheblichen Geräuschentwicklung, die vermieden wird, wenn zusätzlich der Pulsgeber 10 eingeschaltet wird.

Der Pulsgeber gibt dem Bremsrechner ein schwankendes Signal vor. Es kann sich um eine Kette von Impulsen, eine Sinuslinie oder dergl. handeln. Dieses Signal wird dem durch das Eingabegerät bzw. die Geschwindigkeitssensoren vorgegeben Bremssignal überlagert, so daß das Bremssignal um den vorgegebenen Mittelwert schwankt. Siehe dazu Fig. 3. Es ist aber auch möglich und wirksam, daß der Pulsgeber lediglich eine Folge von Schaltimpulsen abgibt, durch die die Bremskraft in bestimmten regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen abgeschaltet oder abgesenkt und wieder eingeschaltet bzw. die vorgegebene Höhe geschaltet wird. In diesem Falle wird die Zeitdauer und Amplitude der Abschaltung durch den Bremsrechner erfaßt und der zeitliche Mittelwert 12 der Bremskraft so erhöht, daß die vorgegebene Verzögerung erreicht wird. Siehe dazu Fig. 4.

Der Pulsgeber kann von Hand nach Erfahrungen eingestellt und programmiert werden, die durch Versuche erzielt worden sind. Es ist jedoch auch möglich, an der Bremsstrecke einen oder mehrere Geräuschsensoren 11 zu installieren, durch die der Pulsgeber ein- und ausgeschaltet wird (zweites Ausführungsbeispiel). Dabei kann der Pulsgeber wiederum so betrieben werden, wie es zuvor beschrieben wurde; d. h.: das Bremskraftsignal kann mit einem nicht konstanten Signal überlagert werden, so daß das Bremskraftsignal um einen Mittelwert schwankt; oder die Bremskraft kann bei Entstehen des Geräuschs und während der Geräuschentwicklung in bestimmten Zeitabständen schnell oder abrupt erhöht oder abgesenkt bzw. abgesenkt und wieder erhöht werden. Das geeignete Verfahren ist durch Versuche zu ermitteln und hängt insbesondere von der Höhe der aufzubringenden Bremskraft, der Länge der Bremsstrecke ab. Geeignete Geräuschsensoren erfassen Geräuschparameter wie z. B. die Lautstärke, insbesondere unter Berücksichtigung ihrer Lästigkeit (dba), die Frequenz und insbesondere das Frequenzspektrum, den Schallpegel, insbesondere mit Terzanalyse. Die Geräuschsensoren können an der Schiene, an einer oder beiden Bremsbacken angebracht sein. In Betracht kommen auch Mikrophone, die im Abstand von der Schiene oder zwischen den Schienen angeordnet sind. Der Pulsgeber 10 enthält in diesem Ausführungsbeispiel einen Schwellwertschalter, so daß der Pulsgeber aktiviert wird, wenn der erfaßte Geräuschparameter einen zuvor eingegebenen Schwellwert erreicht, z. B. wenn eine vorbestimmte Lautstärke erreicht wird, wenn vorher als störend ermittelte Frequenzen oder Frequenzspektren auftreten.

Bezugszeichenliste

1

Rad

2

Bremsbacke

3

Bremsbacke

4

Kraftgeber

5

Kraftgeber

6

Schiene

7

Bremsrechner

8

Geschwindigkeitssensor

9

Eingabegerät

10

Pulsgeber

11

Geräuschsensoren

12

Mittelwert

Claims

1. Ablaufbremse zum Abbremsen eines von einem Ablaufberge ablaufenden Eisenbahnwaggon;
die Ablaufbremse ist ortsfeste an dem Ablaufgleis angeordnet;
die Ablaufbremse besteht aus einem Paar von langgestreckten sich gegenüber liegende Bremsbacken (2, 3), die oberhalb und an beiden Seiten zumindest einer der Schienen (6) des Ablaufgleises angeordnet sind;
die Bremsbacken der Ablaufbremse werden durch Kraftgeber (5) gegen die beiden Seiten der zwischen den Bremsbacken laufenden Räder (1) des ablaufenden Waggons gedrückt und klemmen dabei die Räder bzw. deren Radkränze bzw. Bandagen zwischen sich fest;
die Vorgabe der von den Kraftgebern (5) aufgebrachten Bremskraft nach Höhe und/oder Zeitdauer erfolgt durch einen Bremsrechner (7), der mit den Kraftgebern zur Ansteuerung verbunden ist;
Kennzeichen:
die Bremskraft wird zur Minderung des bei der Bremsung entstehenden Geräusches variabel vorgegeben.

2. Ablaufbremse nach Anspruch 1; Kennzeichen:
zur Steuerung von Höhe und/oder Zeitdauer der Bremskraft, welche die Kraftgeber ausüben, werden dem Bremsrechner (7) Vorgabewerte ausgegeben (Eingabegeräte 9), die insbesondere die Geschwindigkeit des ankommenden Waggons und/oder das Gewicht bzw. die Masse des ankommenden Waggons einschließlich seiner Ladung und/oder die gewünschte Endgeschwindigkeit und/oder einen gewünschten Geschwindigkeitsverlauf während des Bremsvorgangs repräsentieren.

3. Ablaufbremse nach Anspruch 2; Kennzeichen:
der Ablaufbremse ist ein Geschwindigkeitssensor zugeordnet, durch den dem Bremsrechner (7) die Geschwindigkeit des ankommenden Waggons und/oder die erzielte Geschwindigkeit des Waggons oder der Geschwindigkeitsverlauf laufend oder in Intervallen als Vorgabewert zur Steuerung der Kraftgeber aufgegeben wird.

4. Ablaufbremse nach Anspruch 1, 2 oder 3; Kennzeichen:
im Bereich der Ablaufbremse ist ein Geräuschsensor angeordnet, der einen Geräuschparameter des durch die Bremsung erzeugten Geräuschs erfaßt und dessen Ausgangssignal dem Rechner aufgegeben wird;
die Vorgabe der Bremskraft wird in Abhängigkeit von dem Geräuschparameter derart korrigiert, daß das Geräusch verschwindet oder vermindert und/oder in seiner Frequenz verändert wird.

5. Ablaufbremse nach Anspruch 4; Kennzeichen:
dem Rechner wird der Schwellwert eines Geräuschparameters vorgegeben, bei dessen Erreichen die Bremskraft über die Kraftgeber gesteuert wird.

Ablaufbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5; Kennzeichen:
der von dem Rechner ausgegebene Vorgabewert der Bremskraft wird in Abhängigkeit von der durchgeführten Geräuschkorrektur derart geändert, daß die gewünschte Sollgeschwindigkeit für den aus der Ablaufbremse auslaufenden Waggon erreicht wird.

7. Ablaufbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6; Kennzeichen:
der dem Rechner aufgegebene Vorgabewert der Bremskraft wird in Abhängigkeit von dem entstehenden Geräusch im Verlauf der Bremsung einmal oder mehrfach derart korrigiert, daß die Bremskraft schlagartig oder in einem stetigen Verlauf abgesenkt oder erhöht wird.

8. Ablaufbremse nach Anspruch 7; Kennzeichen:
die Absenkung bzw. Erhöhung erfolgt nur kurzzeitig.

9. Ablaufbremse nach Anspruch 8; Kennzeichen:
die Absenkung erfolgt wiederholt kurzzeitig (Stottern).

10. Ablaufbremse nach Anspruch 7; Kennzeichen:
die Absenkung und Erhöhung erfolgt in einem wellenförmigen Verlauf, z. B. sinusförmig.

11. Ablaufbremse nach einem der Ansprüche 4 bis 10; Kennzeichen:
der dem Rechner aufgegebene Vorgabewert der Bremskraft wird Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Geräuschsensors derart korrigiert, daß sein Mittelwert dem Vorgabewert der Bremskraft im wesentlichen entspricht.