DE3803639C2

DE3803639C2 - Vorrichtung zur Regelung der Bremsintensität an Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE3803639C2
Application number: DE19883803639
Authority: DE
Inventors: Martin Heller; Alfred Jander
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2008-02-07
Also published as: DD270820A3; DE3803639A1; CS4188A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Bremsinten sität an Schienenfahrzeugen, bei denen technische Mittel konven tioneller pneumatischer Bremsanlagen vorhanden sind und durch elektronische Mittel und elektropneumatische Stellglieder ergänzt werden. Sie läßt sich insbesondere dann anwenden, wenn beab sichtigt wird, einen Übergang von pneumatischen zu überwiegend elektronischen Bremssystemen so zu vollziehen, das die pneu matische Bremsanlage in der Anfangsphase nicht verändert wird und die elektronische Einrichtung in der Lage ist, mehr und mehr Funktionen der pneumatischen Geräte zu übernehmen und dadurch allmählich deren Einsparung zu gestatten.

Bekannt sind Verfahren zur Gleitschutz- und Schlupfregelung, die überwiegend mit elektronischen Mitteln arbeiten, elektropneu matische Stellglieder verwenden und mit dem konventionellen pneumatischen Bremssystem zusammenarbeiten. Ein gemeinsames Merkmal dieser Verfahren sowie der bekannten Einrichtungen zu deren Durchführung ist, daß die in den Phasen geringen Rad schlupfes keinen Einfluß auf den Bremszylinderdruck haben und den freien Durchgang von einem Druckluftsteuerventil zu den Bremszylindern gestatten, so daß sie nicht ohne das pneumatische Bremssystem arbeiten können, dessen Nachteile in den kostspieligen und mit großer Zeitverzögerung und geringer Empfindlichkeit und Genauigkeit arbeitenden Geräten liegen. Durch die Unwirksamkeit der bekannten Verfahren zur Gleitschutz- und Schlupfregelung bei ausreichendem Haftwert zwischen Rad und Schiene kann in diesem Fall kein Einfluß auf den Bremszylinderdruck ausgeübt werden, so daß es z. B. nicht möglich ist, die Bremszylinderfüllzeit brems artabhängig zu beeinflussen oder den Bremszylinderdruck bei schlechtem Reibwert an den Reibelementen der Bremse oder bei hoher Fahrzeuglast zu erhöhen. Für diese Funktionen sind daher zusätzliche kostspielige pneumatische Geräte erforderlich, wie sie z. B. durch DE-AS 21 36 915 beschrieben werden.

Innerhalb der Verfahren zur Gleitschutzregelung sind solche bekannt, z. B. durch DE-OS 21 44 868, bei denen für die Gleit schutz-Entbremsung und für die Wiedereinbremsung Schwellwerte der Umfangsbeschleunigung der Räder verwendet werden. Nachteil dieser Verfahren ist die Anwendung empirisch ermittelter Konstanten, die aus Sicherheitsgründen genügend groß gewählt werden müssen, um eine unbeabsichtigte Entbremsung bei guten Haftwertbedingungen und hohen Bremszylinderdruck zu vermeiden, wodurch jedoch bei schlechten Haftwertbedingungen und mäßigem Bremszylinderdruck die Empfindlichkeit gegenüber ungewollt hohen Verzögerungen der Achsen, d. h. gegenüber Blockierneigung vermindert und infolge wachsender Totzeit der Regelung insbe sondere die Gefahr der gleichzeitigen Blockierung aller Achsen erhöht wird, was ein möglicherweise gleichzeitig zur Anwendung kommendes Drehzahldifferenzkriterium unwirksam macht.

Nun sind wiederum Verfahren, z. B. durch DE-OS 27 33 778 bekannt, bei denen in diesem Fall die Bezugsgröße des Schlupfkriteriums durch eine ebenfalls empirisch angenommene Verzögerung erhalten bleibt. Diesem Verfahren haftet, abgesehen vom zusätzlichen Auf wand, ebenfalls der Nachteil an, daß diese Verzögerung in den meisten Fällen zu groß ist, um die schnelle Einstellung eines geringen Radschlupfes und einer geringen Drehzahldifferenz zu ermöglichen.

Weiterhin sind elektropneumatische Bremsen verschiedener Bau arten bekannt, die den Nachteil der Zeitverzögerung der pneu matischen Bremsen umgehen. Die Verfahren der elektropneumatischen Bremsung setzt jedoch voraus, daß ganze Zugverbände vollständig mit den notwendigen Mitteln ausgerüstet sein müssen. Die stufen weise Umstellung des Wagenparks ist daher nicht möglich. Der Zwang zur gleichzeitigen Umstellung ist als entscheidener Nach teil anzusehen, da hierbei in kurzer Zeit außerordentlich große Aufwendungen erforderlich sind.

Weiterhin ist nach DE 28 40 262 eine Einrichtung zur Steuerung pneumatischer oder elektropneumatischer Bremsen von Schienen fahrzeugen bekannt, bei der über mehrere Druck-Spannungswandler elektrische Signale, die bestimmten Drücken der Bremsanlage zuge ordnet sind, und von Druckspannungswandlern erzeugt werden, einer elektronischen Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt und dort in Steuersignale für Magnetventile umgewandelt werden, die mindestens einen programmierbaren Mikrorechner enthält. Bei dieser Einrichtung wird das gesamte Signalverhalten der bis herigen komplexen pneumatischen Geräten (z. B. Steuerventil) elektronisch nachgebildet.

Dieser Einrichtung haftet in noch stärkerem Maße als den kon ventionellen elektropneumatischen Bremsen der Nachteil an, daß sie von einer grundlegenden und plötzlichen technischen Umge staltung der Bremsanlage ausgeht. Eine solche Umgestaltung ist für eine Bahnverwaltung jedoch mit schweren ökonomischen und organisatorischen Belastungen und Risiken verbunden, da ja nicht nur die Änderungen an den Fahrzeugen selbst, sondern auch der materiellen und organisatorischen Voraussetzungen von Bremsbetrieb und Instandhaltung mit Konsequenzen bis hin zu den Vorschriften für die Zulassung zum internationalen Verkehr erforderlich sind. An diesen Nachteilen, die letztlich dazu geführt haben, daß sich elektrisch gesteuerte Bremsen gegenüber pneumatischen nicht durch setzen konnten, ist erkennbar, daß eine Umgestaltung auf andere Signalverarbeitungsverfahren nur stufenweise erfolgen kann, wobei die Zusammenarbeit von neuen und alten Systemen gewährleistet sein muß.

Die DE 32 07 793 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Regelung der Brems intensität bei Nutzfahrzeugen, bei welchen eine Verbindung zwischen dem Motorwagen und Anhänger er forderlich ist. In Abhängigkeit eines Bremssignales werden über ein Magnetventil die Bremszylinder mit dem im Anhänger autark bestimmten Bremsdruck beaufschlagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die stufen weise Umrüstung von Schienenfahrzeugen auf elektronische Brems ausrüstungen geeignetes und das Zusammenwirken von konventionellen und elektronisch gesteuerten Bremsen in einem Zug gewährleistendes Verfahren zur Regelung der Bremsintensität zu schaffen, bei dem die Bremsintensität entsprechend der durch den Lokomotivführer bzw. die Fahr- und Bremssteuerung gewählten Stufe der Brems intensität so geregelt wird, daß auch bei ungünstiger Rad/ Schiene-Haftung, wechselnder Fahrzeuglast, schlechter Reibung an den Bremsbelägen oder anderen von Umwelt oder Fahrzeug auf den Bremsvorgang wirkenden Störgrößen eine hohe Empfindlichkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Bremsregelung zur Ein haltung des gewünschten Bremsweges bei größtmöglicher Schonung der Laufflächen der Räder erreicht wird. Dabei bezeichnet der Begriff Bremsintensität im Sinne der Aufgabenstellung gewichtete Kombinationen beliebiger der bei der Bremsung regelbaren Größen wie Bremszylinderdruck, Radumfangsverzögerung, Radschlupf, Brems kraft, Bremsleistung, Abbremsung, Bremsgewicht, thermische Rad reifenbelastung oder Längskraft an der Zug- und Stoßeinrichtung.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird ein mit der Einrich tung zur durchgehenden Signalübertragung im Zug übermitteltes, der durch den Lokomotivführer mit Führerbrems ventil bzw. die Fahr- und Bremssteuerung gewählten Stufe der Bremsintensität entsprechendes Signal von einer Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug erfaßt, als Eingangssignal an das am Fahrzeug angeordnete Übertragungsglied weitergegeben, durch dieses in eine Führungsgröße zur ständigen Regelung der Bremsintensität umgewandelt und einem Regelkreis zugeführt wird, der vorzugsweise aus einem Regler, einem Achsdrehzahlgeber, fakultativen Meßgliedern und einem Stellglied besteht, das über eine Anordnung von mindestens einem Magnetventil die Anpreßkraft der Reibungsbremse beeinflußt.

In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Führungsgröße als Zahl zwischen 0 und 1 gebildet, die den Anteil an einer maximal möglichen Bremsintensität ausdrückt, welche die oberen Grenzen der Größen, die definitionsgemäß in die Brems intensität eingehen, beinhaltet und in einem besonderen Verfahrens schritt, der in gewissen Abständen die Abarbeitung der übrigen Schritte unterbricht, aus einem Geschwindigkeitsbegrenzungswert, aus von den fakultativen Meßgliedern gelieferten Daten, z. B. über die Achslast und aus gespeicherten Informationen über den zurückliegenden Verlauf des Bremsvorganges berechnet wird. In Abhängigkeit davon, in welchem Umfang der Übergang von pneu matischen auf elektronische Verfahrensschritte vollzogen wird, ergeben sich verschiedene weitere Ausführungen des erfindungs gemäßen Verfahrens.

In einer Anfangsstufe der Umrüstung auf elektronische Bremsaus rüstungen ist die konventionelle Bremsausrüstung noch beizubehalten und die Verbesserung des Bremsvorganges entsprechend der Aufgabe der Erfindung wird durch Abarbeitung von Schritten mit zusätzlich angeordneten Mitteln erreicht.

Unter der Bedingung, daß die konventionelle pneumatische Brems ausrüstung des Fahrzeuges unverändert beibehalten wird, so daß die Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung durch eine Hauptluftleitung und die Einrichtung zur Signalerfassung durch ein Steuerventil mit Relaisventil bzw. Druckübersetzer gebildet wird, kommt eine Ausführung zur Anwendung, bei der erfindungs gemäß der Druck am Ausgang des Relaisventils bzw. Drucküber setzers als das Eingangssignal für das Übertragungsglied ver wendet wird.

Die Kosten für Druckübersetzer bzw. Relaisventil sowie andere redundante Baugruppen lassen es wünschenswert erscheinen, deren Funktionen im Zuge einer Vereinfachung des konventionellen Brems systems durch den Elektronikteil übernehmen zu lassen.

Unter der Bedingung, daß das Fahrzeug über eine konventionelle, aber vereinfachte Bremsausrüstung verfügt, so daß die Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung duch die Hauptluftleitung und die Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug durch ein vereinfachtes Steuerventil gebildet wird, kommt eine Ausführung zur Anwendung, bei der erfindungsgemäß der von dem vereinfachten Steuerventil erzeugte Vorsteuerdruck als des Eingangssignal für das Übertragungsglied verwendet und durch dieses in die Führungs größe zur ständigen Regelung der Bremsintensität durch Anwendung verschiedener Zeitverzögerungen, proportionaler Übertragungs faktoren und Schwellwerte so übertragen wird, daß ihre Änderungs geschwindigkeiten und Größe der Bremsart (Güterzug-, Personen zug- und Rapidbremse) und Fahrzeuglast entsprechen.

Nach Entfernung auch des vereinfachten Steuerventils verbleiben als Elemente der konventionellen pneumatischen Bremssteuerung noch die Hauptluftleitung und ein Vorratsluftbehälter am Fahr zeug.

Danach kommt durch die Bedingung, daß das Fahrzeug als Ein richtung zur durchgehenden Signalübertragung im Zug eine Haupt luftleitung und als Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug ein Meßglied für die Druckabsenkung in der Hauptluftleitung besitzt, eine Ausführung zur Anwendung, bei der erfindungs gemäß die Absenkung des Druckes in der Hauptluftleitung gegen über dem Regelbetriebsdruck als das Eingangssignal für das Übertragungsglied verwendet wird und durch dieses in die Führungsgröße zur ständigen Regelung der Bremsintensität durch Anwendung verschiedener Zeitverzögerungen, proportionaler Über tragungsfaktoren und Schwellwerte so übertragen wird, daß ihre Änderungsgeschwindigkeit und Größe der Bremsart bzw. Fahrzeug last entsprechen und daß zusätzliche Verfahrensschritte zur Verwirklichung der an sich bekannten Beschleunigung der Fort pflanzung von Druckänderungen in der Hauptluftleitung und der Füllung eines Vorratsluftbehälters wirkenden Stellglied abge arbeitet werden.

Bei den vorgenannten Ausführungen wurde davon ausgegangen, daß eine Einrichtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale nicht vorhanden ist, so daß die Hauptluftleitung, wie bei konventionellen Bremsen üblich, nicht nur die erforderliche Arbeitsluft übertragen, sondern auch durch die Größe des Druckes kodierte Signale. Eine durchgehende Übertragung eines Signals für die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeuge, die beim Bremsen mit der Radumfangsgeschwindigkeit im allgemeinen nicht identisch ist, aber im Schritt der Berechnung der maximal möglichen Bremsintensität erforderlich ist, ist dabei nicht möglich.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, daß ein an die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit ange näherter Geschwindigkeitsbezugswert in einem besonderen Verfahrens schritt aus der größten der Radumfangsgeschwindigkeiten und einem ereignisabhängigen Zuschlag mit der zusätzlichen Bedingung berechnet wird, daß sich der Geschwindigkeitsbegrenzungswert von jedem, um ein beliebiges Zeitintervall zurückliegenden Wert nur um eine der Führungsgröße entsprechende Differenz unterscheidet.

Unter der Bedingung, daß Fahrzeug und Zug über eine Einrichtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale für die Fahrgeschwindigkeit des Zuges verfügt, kommt eine Ausführung zur Anwendung, bei der erfindungsgemäß im Schritt der Berechnung der maximal möglichen Bremsintensität die Ermittlung eines Geschwindigkeitsbezugswertes durch Abfrage und Verarbeitung der Signale für die Fahrgeschwindigkeit eingeschlossen ist. Die Möglichkeit der Beseitigung eines schwerwiegenden Nachteiles der konventionellen Bremsen, der in dem begrenzten Informations gehalt und der geringen Fortpflanzungsgeschwindigkeit der pneu matischen Signalübertragung in der Hauptluftleitung liegt.

Unter der Bedingung, daß Fahrzeug und Zug über eine Einrichtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale verfügt und als Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug Schnitt stellen des Übertragungsgliedes zur Dateneingabe vorhanden sind, kommt daher eine Ausführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens zur Anwendung, bei der das Signal von der Schnittstelle erfaßt, als Eingangssignal an das Übertragungsglied weiterge leitet und von diesem durch Anwendung verschiedener Zeitver zögerungen, proportionaler Übertragungsfaktoren und Schwellwerte so in die Führungsgröße zur ständigen Regelung der Bremsinten sität umgewandelt wird, daß ihre Änderungsgeschwindigkeit und Größe der Bremsart bzw. der Achslast entsprechen.

Weiterhin sieht die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens vor, daß als Übertragungsglied ein je Fahrzeug einmal vorhandener Mikrorechner verwendet wird, der die Eingabe einer Information über die eingestellte Bremsart (Güterzug-, Personen zug- oder Rapidbremse) gestattet und mit dem fakultativ zusätzliche Verfahrensschritte zur Türfreigabe, zur Ansteuerung haftwertunabhängiger Bremsen, zur Laufwegermittlung des Fahr zeuges und zur Eigendiagnose und Fehlersuche im Bremssystem durchgeführt werden und daß als Regler ein je Radsatz mit Reibungsbremse einmal vorhandener Mikrorechner verwendet wird. Ein zusätzlicher Gewinn an Sicherheit und eine Rationalisierung der Instandhaltung ist zu erreichen, wenn Informationen aus der Eigendiagnose und andere Daten über den Verlauf des Bremsvor ganges zur Auswertung auf der Lokomotive zur Verfügung stehen. Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, daß die Einrichtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale dazu genutzt wird, um mit Hilfe des als Übertragungsglied dienenden Mikrorechners Informationen an die Lokomotive zu übertragen.

In den vorgenannten Ausführungen wurde auf kinematische Größen, z. B. Geschwindigkeiten und Beschleunigungen Bezug genommen. Es ist jedoch z. B. auch möglich, als Achsdrehzahlgeber ein Gerät zu verwenden, dessen Meßwert den Kehrwert der Radumfangsge schwindigkeit entspricht. Außerdem ist es für den Ablauf des Verfahrens ungünstig, wenn Differentiationen erforderlich sind.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in beliebigen der beschreibenen Ausführungen sieht daher vor, statt der genannten kinematischen Größen deren Kehrwerte, Ableitungen oder Stammfunktionen zu verwenden und diese auf eine durch die vorhandenen Mikrorechner gegebene Zeitbasis zu beziehen, insbesondere auf eine konstante Zeitschrittweite bei der sequentielen Abarbeitung der Verfahrensschritte.

Außerdem ist zur Ausgestaltung des erfindungsgmäßen Verfahrens die Abarbeitung eines von den übrigen Verfahrensschritten unab hängigen Schritts mit dem Stellglied vorgesehen, um im Störungs fall mindestens bei Schnellbremsungen einen begrenzten Brems zylinderdruck zu erzeugen.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll im folgenden an einem Aus führungsbeispiel näher erläutert werden.

Dabei zeigen:

Fig. 1: Allgemeine Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrens schritte und der technischen Mittel zu ihrer Durch führung,

Fig. 2: Darstellung der Verfahrensschritte und der technischen Mittel zu ihrer Durchführung für die Ausführung gemäß Anspruch 2 und 3,

Fig. 3: Anordnung der technischen Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführung unter Beibehaltung der konventionellen pneumatischen Brems anlage.

Das im folgenden erläuterte Ausführungsbeispiel des erfindungs gemäßen Verfahrens gemäß Darstellung in Fig. 1 entspricht, wie durch Fig. 2 näher erläutert wird, der Anfangsstufe der Umrüstung der Fahrzeuge von konventionellen auf elektronische Bremsausrüstungen.

Dabei besteht gemäß Darstellung in Fig. 3 die Bremsausrüstung eines Reisezugwagens aus der Hauptluftleitung 1.1 als Ein richtung zur durchgehenden Signalübertragung im Zug 1, aus dem Steuerventil mit Relaisventil bzw. Druckübersetzer 2.1 als Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug 2 und dem Bremszylinder 9.1, außerdem den Einrichtungen zur Abarbeitung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, so dem Übertragungs glied 3, den Regelkreisen 4 mit Reglern 5, Achsdrehzahlgebern 6, Stellgliedern 8 und fakultativen Meßgliedern 7. Die Einrichtungen sind durch Luftleitungen 11 und Datenleitungen 10 verbunden. An dieser Anordnung werden die Verfahrensschritte folgendermaßen abgearbeitet:

Bei einer bestimmten Situation während der Zugfahrt hält es der Lokomotivführer rein gefühlsmäßig für zweckmäßig, den Zug mit 50% der maximal möglichen Bremsintensität abzubremsen und ver mindert dazu den Druck in der Hauptluftleitung um 90 kPa. Dieser Wert bildet das Signal A und pflanzt sich im Zug wie üblich fort. Das Steuerventil mit Relaisventil bzw. Druckübersetzer 2.1 reagiert darauf mit Erzeugung eines Druckes am Ausgang. Dieser Druck wird bei konventionellen Bremsanlagen direkt als Brems zylinderdruck verwendet, so daß es keine Möglichkeit mehr gibt, auf den Bremsvorgang einwirkende Störgrößen zu kompensieren. Im erfindungsgemäßen Verfahren bildet der Druck jedoch das Eingangs signal B für das Übertragungsglied 3. Das Übertragungsglied 3 entnimmt ihm die Information, daß die Bremsintensität 50% ihres Maximums zu betragen hat. Das Maximum wird in Abständen von einigen Sekunden so berechnet, daß geschwindigkeitsabhängig und fakultativ auch lastabhängig ein Sollwert der Radumfangsver zögerung, eine Obergrenze des Bremszylinderdruckes und abge stufte Grenzwerte der Radumfangsverzögerung und der Differenz von Radumfangsgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsbezugswert festgelegt werden, deren Überschreitung verschieden stark und schnell wirkende Regelantworten bewirken. Der Geschwindigkeits bezugswert wird dabei wie in Anspruch 6 beschrieben berechnet. Die genannten Größen der maximal möglichen Bremsintensität werden im Beispiel mit dem Wert 0,5 (für 50%) multipliziert und bilden die Führungsgröße C zur ständigen Regelung der Brems intensität. Sie werden in konstanten und für die quasi-konti nuierliche Regelung hinreichend kleinen Zeitabständen an den Regler übergeben. Im genannten Beispiel eines Bremsvorganges könnte der Prozeß folgendermaßen verlaufen:

Bei einer Geschwindigkeit von 120 km/h beinhaltet die maximal mögliche Bremsintensität die Radumfangsverzögerung 1,6 m/s² (der Wert steigt bei sinkender Geschwindigkeit etwas an, um kurz vor dem Halt zur Vermeidung des Halteruckes wieder abzu fallen). Multipliziert mit 0,5 ergibt sich der Wert der Führungsgröße zu 0,8 m/s², der von der Ausgabe an die Regel kreise gemäß Anspruch 11 noch in eine auf den Zeitabstand der Abarbeitung der Schritte bezogene Differenz der Breiten der vom Achsdrehzahlgeber gelieferten Impulse umgewandelt wird. Bei Beginn der Bremsung wird der Bremszylinderdruck zunächst stufenweise erhöht. Erreicht die Radumfangsverzögerung nicht den Sollwert, dann bleibt er auf der durch die Führungsgröße vorgegebenen Obergrenze stehen. Die Bildungsvorschrift für diese Obergrenze ist dabei so ausgelegt, daß dieser Fall bei normaler oder mäßig gestörter Bremsung nicht eintritt, d. h. die Obergrenze ist höher als der erfahrungsgemäß erforderliche Wert.

Bei Überschreitung des Sollwertes der Radumfangsverzögerung oder der zulässigen Differenz von Radumfangsgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsbezugswert bzw. der diesbezüglich gesetzten Grenzwerte kommt entsprechend des Regelalgorithmus des Reglers 5 eine abgestufte schnelle und starke Verminderung des Brems zylinderdruckes zur Anwendung.

Die neue Qualität der Regelung gegenüber bekannten Verfahren der Blockierschutz- und Schlupfregelung, die zur Herausbildung der Vorteile gemäß Ziel- und Aufgabenstellung der Erfindung führt, besteht in der Wirksamkeit auch bei fehlender Blockier neigung und in der ständigen Aktualisierung der Führungsgröße entsprechend dem Willen des Lokomotivführers. Dadurch wird erreicht, daß die Einhaltung des gewünschten Bremsweges gesichert wird, daß die Bremsung ruckfrei verläuft und daß Einrichtungen zur geschwindigkeitsabhängigen Steuerung der Bremse eingespart werden können. Außerdem können Verfahrens schritte gemäß Anspruch 4 und 5 ohne zusätzliche Einrichtungen so ergänzt werden, daß weitere Teile der Druckluftbremsaus rüstung eingespart werden können.

Bezugszeichenliste

1

Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung im Zug

1.1

Hauptluftleitung

1.2

Einrichtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale

2

Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug

2.1

Steuerventil mit Relaisventil bzw. Druckübersetzer

2.2

vereinfachtes Steuerventil

2.3

Signal des Meßgliedes

2.4

Schnittstelle (des Übertragungsgliedes zur Dateneingabe)

3

Übertragungsglied

4

Regelkreis

5

Regler

6

Achsdrehzahlgeber (Meßglied für die Achsdrehfrequenz)

7

fakultative Meßglieder

8

Stellglied

9

Radsatz mit Reibungsbremse

9.1

Bremszylinder

10

Datenleitungen

11

Luftleitungen

13

Lokführer mit Führerbremsventil/Fahr- und Bremssteuerung
A Signal (der durch den Lokomotivführer bzw. die Fahr- und Bremssteuerung gewählten Stufe der Bremsintensität entsprechend)
B Eingangssignal (für das Übertragungsglied)
C Führungsgröße (zur ständigen Regelung der Bremsintensität)

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung der Bremsintensität an Schienenfahrzeugen mit einer Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung im Schienenfahrzeug, einer Einrichtung zur Signalerfassung (2) am Fahrzeug, einem Übertragungsglied (3) zur Verarbeitung der übertragenen Signale und einem Regelkreis (4) zur Regelung der Bremsintensität mit Meßgliedern (6, 7) und Stellgliedern (8), wobei ein Übergang von einer überwiegend mit pneumatischen Mitteln arbeitenden Bremsregelung eine überwiegend mit elektronischen Mitteln arbeitende Bremsregelung stufenweise so vollzogen wird, daß die Möglichkeit der Zusammenarbeit elektronischer Komponen ten mit der konventionellen Bremsanlage des Schienenfahrzeuges gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein mit der Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung im Schienenfahr zeug (1) übermitteltes, der durch den Lokomotivführer bzw. die Fahr- und Brems steuerung (13) gewählten Stufe der Bremsintensität entsprechendes Signal (4) von der Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug (2) erfaßt, als Eingangs signal (8) an das am Fahrzeug angeordnete Übertragungsglied (3) weitergegeben
- und von diesem durch Anwendung verschiedener Zeitverzögerungen, propor tionaler Übertragungsfaktoren und/oder Schwellwerte so in eine Führungsgröße (C) zur ständigen Regelung der Bremsintensität umgewandelt und einem Regel kreis (4) zugeführt wird, daß ihre Änderungsgeschwindigkeit und Größe der Bremsart und/oder der Achslast entsprechen,
- wobei der Regelkreis (4) einen Regler (5), ein elektropneumatisches Stellglied (8) sowie weitere faktultative Meßglieder (6, 7) aufweist und dessen Stellglied über eine Anordnung von mindestens einem Magnetventil die Anpreßkraft der Reibungsbremse beeinflußt, wobei als Bremsintensität die gewichtete Kom bination beliebiger der bei der Bremsung regelbaren Größen definiert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs größe (C) zur ständigen Regelung der Bremsintensität durch das Übertragungsglied (3) als Zahl zwischen 0 und 1 gebildet wird, die den Anteil an einer maximal möglichen Bremsintensität aus drückt, welche die oberen Grenzen der Größen, die definitions gemäß in die Bremsintensität eingehen, beinhaltet und in einem besonderen Verfahrensschritt, der in gewissen Abständen die Abarbeitung der übrigen Schritte unterbricht, aus einem Geschwindigkeitsbezugswert, aus von den fakultativen Meßgliedern gelieferten Daten, und aus gespeicherten Informationen über den zurückliegenden Verlauf des Bremsvor ganges berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die konventionelle pneumatische Bremsausrüstung des Fahrzeuges unverändert beibehalten wird, so daß die Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung durch eine Hauptluftleitung und die Einrichtung zur Signalerfassung durch ein Steuerventil mit Relaisventil bzw. Druckübersetzer gebildet wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Druck am Ausgang des Steuer ventiles mit Relaisventil bzw. Druckübersetzer (2.1) als das Eingangssignal (B) für das Übertragungsglied (3) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug über eine konven tionelle, aber vereinfacht pneumatische Bremsausrüstung verfügt, so daß die Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung durch die Hauptluftleitung und die Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug durch ein vereinfachtes Steuerventil gebildet wird, gekennzeichnet dadurch, daß der von dem vereinfachten Steuer ventil (2.2) erzeugt Vorsteuerdruck als Eingangssignal (B) für das Übertragungsglied (3) verwendet und durch dieses in die Führungsgröße (C) zur ständigen Regelung der Bremsintensität durch Anwendung verschiedener Zeitverzögerungen, proportionaler Übertragungsfaktoren und Schwellwerte übertragen wird, daß ihre Änderungsgeschwindigkeit und Größe der Bremsart (Güterzug-, Personenzug- oder Rapidbremse) bzw. Fahrzeuglast entsprechen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug als Einrichtung zur durchgehenden Signalübertragung im Zug eine Hauptluft leitung und als Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug ein Meßglied für die Druckabsenkung in der Hauptluftleitung verfügt, gekennzeichnet dadurch, daß das Signal des Meßgliedes (2.3) für die Absenkung des Druckes in der Hauptluftleitung gegenüber dem Regelbetriebsdruck als des Eingangssignal (B) für das Über tragungsglied (3) verwendet wird und durch dieses in die Führungs größe (C) zur ständigen Regelung der Bremsintensität durch Anwendung verscheidener Zeitvezögerungen, proportionaler Über tragungsfaktoren und Schwellwerte so übertragen wird, daß ihre Änderungsgeschwindigkeit und Größe der Bremsart bzw. der Achslast entsprechend und daß es einen zusätzlichen Verfahrensschritt zur Verwirklichung der an sich bekannten Beschleunigung der Fort pflanzung von Druckänderungen in der Hauptluftleitung und der Füllung eines Vorratsluftbehälters mit einem zusätzlichen, auf die Hauptluftleitung und den Vorratsluftbehälter wirkenden Stell glied einschließt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (4) einen Achsdrehzahlgeber (6) aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, gekenzeichnet dadurch, daß das Verfahren einen Schritt zur Ermittlung eines Geschwindigkeitsbezugswertes aus der größten der Radumfangs geschwindigkeiten und einem ereignisabhängigen Zuschlag mit der zusätzlichen Bedingung einschließt, daß sich der Geschwindig keitsbezugswert von jedem, um ein beliebiges Zeitintervall zurückliegenden Wert nur um eine der Führungsgrößen (C) zur ständigen Regelung der Bremsintensität entsprechenden Differenz unterscheidet.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei Fahrzeug und Zug über eine Einrichtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale für die Fahrgeschwindigkeit des Zuges verfügt, gekenn zeichnet dadurch, daß das Verfahren im Schritt der Berechnung der maximal möglichen Bremsintensität die Ermittlung eines Geschwindigkeitsbezugswertes durch Abfrage und Verarbeitung der Signale für die Fahrgeschwindigkeit einschließen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Fahrzeug und Zug über eine Ein richtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale für das Signal verfügen und als Einrichtung zur Signalerfassung am Fahrzeug eine Schnittstelle des Übertragungsgliedes zur Daten eingabe vorhanden ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Signal (A) von der Schnittstelle (2.4) erfaßt, als Eingangssignal (B) an des Übertragungsglied (3) weitergegeben.

10. Verfahren nach Anspruch 1 und beliebigen der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß als Übertragungsglied (3) ein je Fahrzeug einmal vorhandener Mikrorechner verwendet wird, der die Eingabe einer Information über die eingestellte Bremsart (Güter zug-, Personenzug- oder Rapidbremse) gestattet und mit dem fakultativ zusätzliche Verfahrensschritte zur Türfreigabe, zur Ansteuerung haftwertunabhängiger Bremsen, zur Laufwegermittlung des Fahrzeuges und zur Eigendiagnose und Fehlersuche im Brems system durchgeführt werden und daß als Regler (5) ein je Radsatz mit Reibungsbremse (9) einmal vorhandener Mikrorechner verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und 8 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zur durchgehenden Übertragung binär kodierter Signale (1.2) dazu genutzt wird, um mit Hilfe des als Übertragungs glied (3) genutzten Mikrorechners Informationen über den Zustand der Bremsausrüstung und den Verlauf des Bremsvorganges am Fahr zeug an die Lokomotive zu übertragen.

12. Verfahren nach Anspruch 1 und beliebigen der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle der genannten kinematischen Größen deren Kehrwerte, Ableitungen oder Stammfunktionen ver wendet und diese auf eine bestimmte Zeitbasis bezogen werden, insbesondere auf die Zeitschrittweite bei der sequentielen Abarbeitung der Verfahrensschritte.

13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Stellglied (8) ein von der Abarbeitung der übrigen Verfahrens schritte unabhängigen Verfahrensschritt abarbeitet, um im Störungsfall mindestens bei Schnellbremsung einen begrenzten Bremszylinderdruck zu erzeugen.