DE19918803C1

DE19918803C1 - Bremseinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19918803C1
Application number: DE1999118803
Authority: DE
Inventors: Stefan Witte
Original assignee: Deutsche Bahn AG
Current assignee: DB Cargo AG
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2019-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit wenigstens einem mechanisch eine Bremskraft erzeugenden Element, wobei eine Betätigung des wenigstens einen Elementes durch einen Aktor, insbesondere über einen den Aktor mit dem wenigstens einen Element verbindenden Betätigungsglied, erfolgt, und ein Verfahren zum Überprüfen des Bremszustandes einer Bremseinrichtung eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, wobei ein Anlegen beziehungsweise ein Lösen eines eine mechanische Bremskraft erzeugenden Elementes an beziehungsweise von einem Bremspartner überprüft wird. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß dem wenistens einen Element (20) und/oder dem wenigstens einen Betätigungsglied (18) wenigstens ein Beschleunigungssensor (30) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkma len.

Bremseinrichtungen der gattungsgemäßen Art sind be kannt. So werden üblicherweise in Schienenfahrzeugen sogenannte Klotzbremssysteme eingesetzt, bei denen wenigstens ein Bremsklotz mechanisch gegen einen Bremspartner, entweder einen Radkranz eines Rades oder eine auf einer Achse angeordnete Bremsscheibe, bewegt wird. Die mechanisch die Bremskraft erzeugen den Elemente werden in Schienenfahrzeugen üblicher weise pneumatisch betätigt. Hierzu wird ein Bremszy linder mit einem definierten Bremsdruck angesteuert, der daraufhin ein Bremsgestänge auslöst. Mittels des Bremsgestänges werden die Bremsklötze verlagert. Die Bremsklötze werden durch das Bremsgestänge zwischen zwei Endstellungen, einerseits der Anlagestellung mit dem Bremspartner und andererseits der Lösestellung, bewegt.

Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es erforder lich, nach Zusammenstellung eines Zuges eine Brems probe durchzuführen. Die Bremsprobe beinhaltet das Anlegen aller Bremsklötze und die nachfolgende Über prüfung der Anlageposition der Bremsklötze. Hierzu ist bekannt, eine Sichtprüfung vorzunehmen. Neben dem damit verbundenen hohen manuellen Aufwand sind menschliche Fehler nicht auszuschließen. Ferner ist nachteilig, dass bei verdeckt angeordneten Bremspart nern, beispielsweise bei auf einer Fahrzeugachse an geordneten Scheibenbremsen, eine Sichtprüfung nicht möglich ist. Ferner ist eine indirekte Überprüfung bekannt, bei der der in einer Bremsleitung anliegende Druck überprüft wird. Hierbei wird unterstellt, dass bei entsprechendem Druck die Bremssysteme funktionie ren.

Aus der DE 44 25 598 C1 ist eine Vorrichtung für die automatische Bremskraftermittlung im Stillstand oder während der Fahrt an Bremsflächen von Schienenfahr zeugen bekannt. Dort wird vorgeschlagen, einen Sensor zwischen Gelenklagern einer Bremszange an einem Ab schnitt einer Bremstraverse anzuordnen, um eine mo mentane tatsächliche Bremskraft zu messen.

Insbesondere aus der Automobilindustrie ist bekannt, Beschleunigungssensoren in Fahrzeugen einzusetzen. Die Beschleunigungssensoren umfassen üblicherweise eine federnd aufgehängte seismische Masse, die bei einer Beschleunigungseinwirkung auslenkt. Über Aus wertemittel kann die Auslenkung der seismischen Masse erfasst und ein entsprechendes Beschleunigungssensor ausgangssignal bereitgestellt werden. Bekannterweise werden derartige Beschleunigungssensoren beispiels weise zur Auslösung von Sicherheitssystemen, bei spielsweise Gurtstraffer, Airbag oder dergleichen, bei einem Unfall genutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brems einrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen mit tels der in einfacher Weise eine sichere Überprüfung des Bremszustandes möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Brems einrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Dadurch, dass dem wenigstens einen, mecha nisch eine Bremskraft erzeugenden Bremsklotz und/oder wenigstens einem Bremsgestänge des Bremsklotzes wenigstens ein Beschleunigungssensor zugeordnet ist, ein während einer Betätigung der Bremseinrichtung von dem wenigstens einen Beschleunigungssensor geliefer tes Beschleunigungssensorausgangssignal einem Steuer gerät zur Anzeige und Auswertung übergeben wird und bei Erreichen eines Beschleunigungsmaxima (-minima) auf Anliegen beziehungsweise Lösen des wenigstens einen Bremsklotzes erkannt wird, ist es vorteilhaft möglich, eine direkte Überprüfung des Bremszustandes der Bremseinrichtung vorzunehmen. Diese direkte Über prüfung schließt Fehlerquellen, beispielsweise durch eine lediglich indirekte Überprüfung oder eine Sicht überprüfung, zuverlässig aus. Durch die Anordnung wenigstens eines Beschleunigungssensors und die Aus wertung der gelieferten Beschleunigungssignale wird der Umstand ausgenutzt, dass beim Überführen der die mechanische Bremskraft erzeugenden Bremsklötze diese einerseits in ihre Bremsposition, das heißt in direk tem Anlagekontakt mit dem Bremspartner, und anderer seits in ihre Ruheposition überführbar sind. Während der Verlagerung erfahren das wenigstens eine Bremsge stänge und der wenigstens eine Bremsklotz eine Be schleunigung, die bei Erreichen der Anlageposition beziehungsweise der Löseposition durch einen mechani schen Stoß durch eine sprunghafte Änderung der Be schleunigung charakterisiert ist. Diese plötzliche impulsartige Beschleunigungswertänderung repräsen tiert das Auftreffen des mechanisch die Bremskraft erzeugenden Bremsklotzes auf ein Hindernis, entweder auf den Bremspartner beim Anlegen oder an den Endan schlag beim Lösen der Bremseinrichtung. Es ist quasi unmittelbar der Bewegungsverlauf der mechanischen Be standteile der Bremseinrichtungen überwachbar, so dass der tatsächliche Bewegungsverlauf erkannt und somit direkt der Bremszustand überprüft werden kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, dass die Beschleunigungssensorsignale mit ei nem von einem Fahrzeugführer, im Falle eines zusammengestellten Zuges von einem Triebfahrzeugfüh rer, und/oder einem elektronischen Copiloten gelie ferten Bremssignal korreliert werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass plötzlich auftretende Beschleu nigungsvorgänge, die auf den Beschleunigungssensor einwirken, beispielsweise Stöße infolge von Uneben heiten oder dergleichen, nicht als Bremsüberprüfungs signal erkannt werden. Erst wenn tatsächlich ein Bremsbefehl gegeben ist, wird das vom Beschleuni gungssensor gelieferte Signal zur Überprüfung des Bremszustandes ausgewertet.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschleunigungssensorsignale in einen Fahrzeugbus und über diesen gegebenenfalls in einen Zugbus eingespeist werden. Hierdurch stehen die Beschleunigungssensorsignale weiteren fahrzeug beziehungsweise zugspezifischen Komponenten zur Be achtung, Auswertung beziehungsweise Verarbeitung zur Verfügung. Insbesondere lässt sich so in einfacher Weise, beispielsweise bei einem eine Vielzahl einzel ner Fahrzeuge aufweisenden Zug, eine automatische Überprüfung des Bremszustandes durchführen, wobei ei nem Triebfahrzeugführer an zentraler Stelle des Zuges sämtliche Informationen zur Verfügung stehen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Anordnung einer Bremsein richtung für ein Schienenfahrzeug und

Fig. 2 schematisch den Beschleunigungsverlauf beim Anlegen einer Bremseinrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Bremseinrichtung 10 für ein Schienenfahrzeug, beispielsweise ein Trieb fahrzeug, ein Steuerwagen, ein Güterwagen, ein Per sonenwagen oder dergleichen. Die Darstellung in Fig. 1 erfolgt lediglich anhand einer Bremseinrichtung 10, wobei klar ist, dass bei einem zusammengestellten Zug mit einer Vielzahl von Fahrzeugen eine entsprechende Anzahl von Bremseinrichtungen vorhanden sind.

Die Bremseinrichtung 10 umfasst einen Aktor 12, der beispielsweise von einem Bremszylinder 14 gebildet ist. Der Bremszylinder 14 ist in nicht näher darge stellter Weise mit einer Druckluftleitung verbunden. Über die Druckluftleitung wird der Bremszylinder 14 mit einem Mindestdruck beaufschlagt. Fällt dieser Druck unter einen vorgegebenen Grenzwert - auf Brems druck - ab, beispielsweise durch Auslösen einer Aktion 16, wird die Bremseinrichtung 10 betätigt. Hierzu wird über ein Bremsgestänge 18, das aus we nigstens einem, in der Regel mehreren miteinander ge koppelten Gliedern besteht, ein eine mechanische Bremskraft erzeugendes Element 20 (nachfolgend auch Bremsklotz 20 genannt) verlagert. Die Verlagerung er folgt entsprechend dem Doppelpfeil 22 entweder zum Anlegen des Bremsklotzes 20 an ein Rad 24 in der Dar stellung nach rechts oder zum Lösen des Bremsklotzes 20 in der Darstellung nach links. Die Aktion 16 ist über eine Bremssteuerung 26 in Abhängigkeit eines Bremsbefehles 28 von einem Triebfahrzeugführer, einem elektronischen Copiloten oder dergleichen auslösbar. Aufbau und Wirkungsweise derartiger Bremseinrichtun gen 10 sind bekannt, so dass im Rahmen der vorliegen den Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen wer den soll. Selbstverständlich kann die Bremseinrich tung 10 auch als Scheibenbremse ausgebildet sein, wo bei das Bremsgestänge 18 zangenförmig ausgebildet ist und zwei Bremsklötze 20 gegen eine auf einer die Räder 24 tragenden Achse drehfest angeordneten Brems scheibe geführt werden.

Der Bremseinrichtung 10 ist wenigstens ein Beschleu nigungssensor 30 zugeordnet. Im gezeigten Beispiel ist der Beschleunigungssensor 30 an dem Bremsklotz 20 befestigt. Nach weiteren Ausführungsbeispielen kann dieser beispielsweise auch an dem Bremsgestänge 18 befestigt sein. Der Beschleunigungssensor 30 ist mit einem Steuergerät 32 verbunden. Das Steuergerät 32 ist über eine hier lediglich angedeutete Verbindung 34 mit einer Zentraleinheit 36, die beispielsweise im Triebfahrzeug eines zusammengestellten Zuges angeord net ist, verbunden. Die Verbindung 34 kann hierbei über einen Fahrzeugbus und einen Zugbus erfolgen.

Die in Fig. 1 dargestellte Bremseinrichtung 10 zeigt folgende, anhand von Fig. 2 verdeutlichte Funktion:

Nach Zusammenstellung eines Zuges mit einer Vielzahl von Fahrzeugen wird eine Bremsprobe durchgeführt. Hierzu werden die zuvor mit dem mit Druckluft beauf schlagten Bremszylinder 14 gelüftet, so dass der Druck auf den Bremsdruck abfällt und dadurch das Bremsgestänge 18 mit dem Bremsklotz 20 in Richtung des Rades 24 verlagert wird. In vollkommen analoger Weise findet ein Anlegen des Bremsklotzes 20 während einer Fahrt des Fahrzeuges beziehungsweise Zuges statt.

Durch den Beschleunigungssensor 30, der mit dem Bremsklotz 20 oder dem Bremsgestänge 18 verbunden ist, wird die auf den Bremsklotz 20 beziehungsweise das Bremsgestänge 18 einwirkende Beschleunigung a gemessen. Während einer Fahrt des Fahrzeuges ergibt sich eine Ausgangsbeschleunigung a₁ - durch Beschleu nigung des Zuges -, die von dem Beschleunigungssensor 30 gemessen und dem Steuergerät 32 als Ausgangssignal 31 übermittelt wird. Nach Auslösen der Bremseinrich tung 10, beispielsweise durch den Bremsbefehl 28, wird der Bremsklotz 20 in Richtung des Rades 24 be wegt. Hierdurch wird der Bremsklotz 20 in Richtung Rad 24 beschleunigt. Entsprechend ergibt sich ein steiler Abfall der Beschleunigung (negative Beschleu nigung) bis auf einen Wert a₂ zum Zeitpunkt t₁. Zum Zeitpunkt t₁ trifft der Bremsklotz 20 auf das Rad 24 auf. Entsprechend dem Anlagekontakt des Bremsklotzes 20 an dem Rad 24 beginnt der Bremsvorgang. Die auf den Beschleunigungssensor 30 infolge der Verlagerung des Bremsklotzes 20 wirkende Beschleunigung lässt nach, so dass der Verlauf der Beschleunigung a bis auf einen Wert a₂ ansteigt, der der Verzögerung des nunmehr gebremsten Fahrzeuges (Zuges) entspricht.

Anhand des in Fig. 2 gezeigten Verlaufes der Be schleunigung a wird somit deutlich, dass durch das plötzliche und kurzzeitige (impulsförmig) Absinken der Beschleunigung a auf den Wert a₂ das tatsächliche Anlegen des Bremsklotzes 20 an seinen Bremspartner, hier dem Rad 24, detektiert werden kann. Dies stellt ein direktes, mit dem mechanischen Auftreffen des Bremsklotzes 20 aus dem Rad 24 in Zusammenhang ste hendes Signal dar.

Von dem Steuergerät 32 wird über die Verbindung 34 das Beschleunigungssignal 31 der Zentraleinheit 36 zur Verfügung gestellt. Die Zentraleinheit 36 erhält gleichzeitig von der Bremssteuerung 26 ein mit dem Bremsbefehl 28 ausgelöstes Signal 28'. Durch Korrela tion des Signals 28' mit dem Beschleunigungssignal 31 wird sichergestellt, dass das tatsächlich gemessene Beschleunigungssignal 31 auch infolge eines ausgelö sten Bremsbefehles 28 anliegt. Somit wird die Sicher heit der Überprüfung der Bremseinrichtung 10 erhöht, da durch eventuell andere einwirkende Stoßbelastungen hergerufene Beschleunigungssignaländerungen herausge filtert werden können.

Beim Lösen der Bremseinrichtung 10 kann der Beschleu nigungsverlauf in analoger Weise erfasst werden, wo bei hier die Beschleunigung zunächst Null ist und dann auf ein Maxima impulsartig - bei Erreichen der Löse-Endstellung - ansteigt. Dieses Maxima repräsen tiert den mechanischen Stoß bei Erreichen der Löse stellung.

Claims

1. Bremseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit wenigstens einem mecha nisch eine Bremskraft erzeugenden Bremsklotz, wobei eine Betätigung des wenigstens einen Bremsklotzes durch ein Aktor erfolgt, der mit dem wenigstens einen Bremsklotz über ein Bremsgestänge verbunden ist, da durch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Bremsklotz (20) und/oder dem wenigstens einen Brems gestänge (18) wenigstens ein Beschleunigungssensor (30) zugeordnet ist, um eine Veränderung der Verlage rungsgeschwindigkeit des Bremsklotzes (20) zu erfas sen und beim Auftreten einer impulsartigen Beschleu nigungsänderung ein Anliegen oder Lösen des Brems klotzes (20) zu erkennen.

2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der wenigstens eine Beschleunigungs sensor (30) mit einem Steuergerät (32) verbunden ist.

3. Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergerä te (32) einer Vielzahl von Bremseinrichtungen (10) über einen Fahrzeugbus mit einem Zugbus verbunden sind.

4. Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleuni gungssignal mit einem Bremsbefehlssignal korreliert wird.

5. Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Bremszustandes bei einer Bremsprobe nach Zusam menstellung eines Zuges mit wenigstens einem Fahrzeug erfolgt.

6. Bremseinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Betriebszustandes während eines betriebsmäßigen Einsatzes des Fahrzeuges, insbesondere einer Fahrt eines Zuges, erfolgt.