DE3990898C2 - Druckluftbremsensteuerungssystem - Google Patents

Druckluftbremsensteuerungssystem

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen für Druckluftbremssysteme für Eisenbahnzüge im allgemeinen und ist insbesondere auf einen Steuerungsmechanismus gerichtet, welcher einen wirksamen Bremsvorgang gemäß vorbestimmter Be­ triebseigenschaften des Bremssystems sicherstellt.
Aus der DE 32 05 846 C2 ist eine Bremsanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge bekannt, die hydraulisch oder mit Druckluft arbeitet. Die Bremsanlage umfaßt Radbremszylinder, welche über Ventile gesteuert mit Hydraulikmedium bzw. Druckluft beauf­ schlagt werden. Mittels Druckmeßeinrichtungen wird der Druck des Hydraulikmediums bzw. der Druckluft in den Bremszylindern in elektrische Signale gewandelt, die einer Steuereinheit zuge­ führt werden. Die Steuereinheit enthält einen Speicher, in den während eines ungestörten, über den Bremszylinderdruck geregel­ ten Bremsbetriebes der zeitliche Verlauf des Bremszylinderdruc­ kes sowie die zugehörigen Stellungen der Steuerventile einge­ speichert werden. Die Bremsanlage weist darüber hinaus Überwa­ chungsmittel auf, mittels derer eine Fehlfunktion der Bremsan­ lage, insbesondere der Druckmeßeinrichtungen, feststellbar ist. Wird eine Fehlfunktion erkannt, so wird über die Steuereinheit die Bremsanlage von geregelter auf adaptiv gesteuerte Bremsung umgeschaltet, bei der die Steuerventile unter Rückgriff auf die in dem Speicher abgelegten Werte gesteuert werden.
In der DE 35 05 898 A1 ist ein Führerbremsventil für Vollbahn- Lokomotiven beschrieben, das selbsttätigen, indirekt wirkenden Druckluftbremsen zugeordnet ist und einen Druck-Spannungs­ wandler zum Erfassen eines pneumatischen Vorsteuerdruckes ent­ hält, mittels dessen ein Relaisventil gesteuert wird, das einen Hauptluftleitungsdruck überwacht. Der pneumatische Vorsteuer­ druck wird in einem elektro-pneumatischen Wandler über Löse- und Bremsmagnetventile eingestellt und durch eine Regelelektro­ nik gesteuert. Mittels dieses Führerbremsventiles werden ver­ kürzte Lösezeiten und Füllvorgänge in der Druckluftbremsanlage erzielt, wobei ein Ansteuern des Führerbremsventiles über Vor­ steuereinheiten möglich ist, die in einem Lokomotiven- Führerstand angeordnet sind und dort keine pneumatischen, son­ dern nur elektrische Leitungen erfordern.
Einer der kritischsten Aspekte bei der Steuerung des Betriebs von Eisenbahnfahrzeugen, insbesondere Güterzügen, stellt ein vorhersagbar erfolgreicher Betrieb des Druckluftbremssystems dar. Das Druckluftbremssystem unterliegt einer Vielzahl dynami­ scher Effekte, nicht nur infolge eines gesteuerten Aufbringens und Wegnehmens von Bremsleitungsdruck als Reaktion auf unter­ schiedliche, von dem Zug vorgefundene Bedingungen, sondern auch infolge des Auftretens unvorhersagbarer Anomalien innerhalb des Gesamtkomplexes des Bremssystems selbst.
Insbesondere wird, und hier ist auf die schematisch ein typi­ sches, in einem Eisenbahngüterzug eingesetztes Druckluftbrems­ system darstellende Fig. 1 Bezug genommen, das Betätigen und das Lösen eines Bremsvorgangs im allgemeinen vom Lokomotivfüh­ rer im Inneren einer Lokomotive (10) gesteuert. Die Lokomotive (10) enthält ein Druckluftbremsensteuerungssystem mit einer kontrolliert druckbeaufschlagten Bremsleitung (101), welche (über eine von einer Reihe von Abschaltventilen 120) mit einer seriellen Druckluftleitung (201) des Zuges verbunden ist, mit­ tels derer jedem Waggon (20) des Zuges Bremsluftdruck zugeführt wird. Das Druckluftbremsensteuerungssystem enthält auch eine Zuführleitung (111) zur Druckluftversorgung, um ein Fluid (Luft), mit dem die Bremsleitung und die Druckluftleitung des Zuges beaufschlagt sind, unter Druck zuzuführen und damit den Betrieb des pneumatisch betriebenen Bremsmechanismus der Räder des Zuges zu steuern.
Angeschlossen an die Zuführleitung (111) zur Druckluftversor­ gung sind ein Adapter (113) zur Luftdurchflußmessung und ein zugehöriges Differentialdruckmeßgerät (115) eingebracht, um die Füllrate (bezogen auf den Druck der Druckluftversorgung) der der Bremsleitung zugeführten Luft zu messen. Die Zuführleitung (111) ist mit einem ersten, zuführenden Anschluß (121) eines Führungsventils (117) und mit einem zweiten, bidirektionalen Anschluß (122) verbunden, der andererseits mit der Bremsleitung (101) verbunden ist. Das Führungsventil enthält ferner einen dritten Anschluß (123), der über eine Luftdrucksteuerungsleitung (103) mit einem Ausgleichsbehälter (105) und einer Drucksteue­ rungseinheit (107) für den Ausgleichsbehälter verbunden ist, mit welcher die Leitung (103) und der Ausgleichsbehälter (105) im Verlauf eines Bremsvorgangs in gesteuerter Weise befüllt und entlüftet werden. Ein vierter Anschluß (124) des Führungs­ ventils (117) ist als Entlüftungsöffnung steuerbar zur Atmos­ phärenluft geführt. An die Bremsleitung (101) und die Luft­ drucksteuerungsleitung (103) sind jeweils Druckmeßgeräte (131 und 133) angeschlossen, mit welchen die Drücke in der Bremslei­ tung (101) und in der Luftdrucksteuerungsleitung (103) über­ wacht werden.
Die Bremsensteuerungseinheit eines typischen Waggons (20) des Zuges enthält ein Steuerventil (203), von welchem ein erster Anschluß (221) mit der Druckluftleitung (201) des Zuges verbun­ den ist. Das Steuerventil (203) weist einen zweiten, mit einem oder mehreren Druckspeicher- und Referenzreservoirs (205) ver­ bundenen Anschluß (222) und einen dritten Anschluß (223) auf, welcher mit dem eigentlichen Bremszylinder (231) verbunden ist, der die Bewegung der Bremsbacken (233) relativ zu den Rädern (235) des Waggons steuert.
Im Betrieb sind die Abschaltventile (120), über die die Brems­ leitung (101) und aufeinanderfolgende Abschnitte der Druckluft­ leitung (201) des Zuges in Serie geschaltet sind, als voll geöffnet anzunehmen, so daß zwischen der Lokomotive (10) und allen Eisenbahnwagen (20) des Zuges ein kontinuierlicher Brem­ sen-Druckluftleitungsweg besteht. Das Bremssystem ist anfangs mittels der Drucksteuerungseinheit (107) druckbeaufschlagt, welche die Druckluftversorgung mit der Leitung (103) verbindet, um dadurch den Ausgleichsbehälter (105) vollständig zu befül­ len. Das Führungsventil (117) wird dann so betätigt, daß der Anschluß (121) mit dem Anschluß (122) verbunden ist, so daß hierdurch der Bremsleitung (101) und damit der Druckluftleitung (201) des Zuges Druckluft zugeführt wird, um den Fluidweg Brems­ leitung/Druckluftleitung (101/201) bis zu seinem maximalen Fülldruck aufzufüllen, was durch den Druck (beispielsweise 5,8 × 105 Pa) des Ausgleichsbehälters (105) innerhalb der Lokomoti­ ve (10) bestimmt wird. Der Druck in der Bremsleitung (101) (und der Druckluftleitung 201 des Zuges) hat nämlich dann sein Maxi­ mum, wie es von dem voll befüllten Ausgleichsbehälter (105) vorgegeben ist, erreicht, wenn der Druck am Anschluß (122) mit dem Druck am Anschluß (123) übereinstimmt. über Steuerventile (203) in jedem Waggon (20) des Zuges werden die Druckspeicher- und Referenzreservoirs (205) voll befüllt, um dadurch einen Re­ ferenzdruck für ein maximales Zurückfahren des Kolbens eines jeden Bremszylinders (231) und so für ein vollständiges Lösen der Bremsen an jedem Waggon (20) zu schaffen.
Wenn der Lokführer die Bremsen auf die Räder der Zugwaggon einwirken lassen möchte, betätigt er die Drucksteuerungseinheit (107), typischerweise über ein handbetriebenes, pneumatisches Steuerventil, welches an die Druckluftsteuerungsleitung (103) angeschlossen ist. Die Betätigung der Drucksteuerungseinheit (107) bewirkt dann eine teilweise Entlüftung der Druckluftsteu­ erungsleitung (103) und so eine Druckminderung im Ausgleichsbe­ hälter (105) (über die Leitung 103). Diese Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105) wird vom Führungsventil (117) (über den Anschluß 123) erfaßt, was daraufhin dazu führt, daß dessen bidirektionaler Anschluß (122) mit dem Entlüftungsanschluß (124) verbunden wird, wodurch die Bremsleitung (101) zur Atmo­ sphärenluft hin so lange entlüftet wird bis der Bremsleitungs­ druck so groß ist wie der Druck im Ausgleichsbehälter (105). Wegen des beträchtlich größeren Volumens des Fluidweges von Bremsleitungs/Zugdruckluftleitungs-Rohrverbindung (101/201) ist die Zeitdauer, die zum Abfallen des Luftdrucks innerhalb von Bremsleitung/Druckluftleitung auf den Druck im Ausgleichs­ behälter (105) benötigt wird, bedeutend länger als die Zeit, die für eine Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105) benö­ tigt wird, letzteres geschieht sehr schnell in Reaktion auf die Betätigung der Drucksteuerungseinheit (107).
Sowie der Druck in der Bremsleitung (101) und entsprechend in der Druckluftleitung (201) des Zuges abfällt, erkennen die je­ weiligen Steuerventile (203) in jedem Waggon (20) die Druckmin­ derung in der Druckluftleitung (201) des Zuges durch einen Ver­ gleich des Bremsleitungsdrucks in der Leitung (201) mit dem Druck in dem Druckspeicher- und Referenzreservoir (205) und be­ wirken eine entsprechende Erhöhung des auf die Bremszylinder (231) wirkenden Drucks, was in einer Einwirkung der Bremsen auf die Räder im Verhältnis zur erfaßten Druckminderung in der Druckluftleitung (201) des Zuges resultiert. Weitere Druckmin­ derungen im Ausgleichsbehälter (105) durch den Lokführer erzeu­ gen entsprechende Druckminderungen in der Druckluftleitung (201) des Zuges und dadurch eine zusätzliche Bremsleistung durch die Bremsanlage in jedem Waggon (20). Mit anderen Worten, die für den beabsichtigten Betrieb des Bremssystems bei jedem Waggon zur Anwendung gebrachte Bremsleistung ist proportional zur Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105) innerhalb der Lokomotive (10).
Sobald der Lokführer die Bremsen lösen möchte, betätigt er die Drucksteuerungseinheit (107), um eine Wiederbefüllung des Sy­ stems zu bewirken und den Druck im Ausgleichsbehälter wieder auf denjenigen im voll befüllten Zustand zurückzuführen, wie oben beschrieben. Ist das Ausgleichsbecken (105) wieder befüllt, so herrscht wiederum eine Druckdifferenz (nun jedoch umgekehrt zu dem vorangegangenen Druckabfall in der Leitung (103)) zwi­ schen den Anschlüssen (122 und 123), welche vom Führungsventil (117) erkannt wird. Das Ventil (117) verbindet daraufhin die Luftversorgungsleitung (111) mit der Bremsleitung (101), um so durch eine Wiederbefüllung den Druck in der Bremsleitung/Zug­ druckluftleitung (101/201) zu erhöhen. Dieser Druckanstieg in der Druckluftleitung (101/201) des Zuges wird von den Steuer­ ventilen (203) in jedem Waggon (20) erfaßt, um so das Lösen der Bremsen zu bewirken.
Im Normalbetrieb wird das Einwirken und Lösen der Bremsen gemäß dem oben beschriebenen Ablauf gesteuert. Es können jedoch ent­ weder durch eine Handlung des Lokführers oder durch andere, un­ vorhersehbare Ereignisse herbeigeführte Umstände eintreten, wel­ che möglicherweise zu einem sicherheitsgefährdenden Betrieb des Bremssystems führen. Eine dieser Bedingungen tritt infolge einer vom Lokführer ausgelösten Bremsung ein, wenn diese auf ein Lösen der Bremsen nach einem vorangegangenen Bremsvorgang erfolgt, je­ doch vor dem Zeitpunkt, zu dem das System wieder voll befüllt ist und sich der Druck in dem Fluidweg von Bremsleitung/Druck­ luftleitung stabilisiert hat.
Noch genauer, sobald der Lokführer ein Lösen der Zugbremsen nach einem vorangegangenen Bremsvorgang auslöst, wird Druckluft zur Befüllung des Bremssystems über die Druckluftversorgungsleitung (111) und das Führungsventil (117) zugeführt, um so, wie oben ausgeführt, die Bremsleitung (101) und die Druckluftleitung (201) des Zuges wieder zu befüllen. Während dieses Bremslei­ tungs/Druckluftleitungs-Befüllungszeitraums steigt der Druck in der Bremsleitung (101) nur langsam (verglichen mit der hohen Befüllungsgeschwindigkeit des Ausgleichsbehälters (105), welcher durch Betätigung der Drucksteuerungseinheit (107) wieder be­ füllt wurde) bis er gleich groß ist wie der Druck in der Lei­ tung (103), wobei zu diesem Zeitpunkt dann das Führungsventil (117) die Verbindung der Zuführleitung (111) mit der Bremslei­ tung (101) unterbricht, da die Druckluftleitung (201) des Zuges nunmehr völlig befüllt ist.
Wenn nun der Lokführer einen neuen Bremsvorgang (durch Druck­ minderung im Ausgleichsbehälter (105) mittels Betätigung der Drucksteuerungseinheit (107)) auslöst bevor die Bremsleitung (101) und die Druckluftleitung (201) des Zuges wieder völlig befüllt sind, so wird der Druckunterschied zwischen der erst teilweise befüllten Druckluftleitung (201) des Zuges und den Druckspeicherreservoirs (205) in jedem Waggon (20) von demjeni­ gen verschieden sein, der von der neuerlich ausgelösten Druck­ minderung im Ausgleichsbehälter (105) eigentlich beabsichtigt ist. Als Folge hiervon erfaßt jedes Steuerventil (203) eine kleinere Druckdifferenz zwischen den Anschlüssen (221 und 222) als den im Ausgleichsbehälter (105) stattfindenden Druckabfall, so daß die den Bremszylindern (231) jedes Waggons (20) erteilte Bremsleistung kleiner sein wird als sie vom Lokführer gefordert wurde. Wird dies nicht sofort vom Lokführer erkannt, so kann dieser Bremsvorgang mit reduzierter Leistung einen möglicher­ weise sicherheitsgefährdenden Zustand des Zuges herbeiführen.
Aber auch wenn der Lokführer das Nichtausreichen des neuen Bremsvorgangs erkennt, wird er oftmals versuchen, das Problem durch eine weitere geringfügige Druckminderung im Ausgleichs­ behälter (105) zu beseitigen. Wiederum wird jedoch nur die oben beschriebene teilweise Bremsleistung eintreten, so daß die Bremswirkung für die Eisenbahnwaggons immer noch unzureichend sein kann. Einfach gesagt, wenn der Lokführer eine unzureichen­ de, auf einem einzelnen Druckminderungsbefehl basierende Brem­ sung stückweise zu vervollständigen sucht und jedesmal schei­ tert, ist es möglich, daß weitere, in diesem Prozeß stattfin­ dende Maßnahmen nicht mehr erfolgreich sind und die ursprüng­ lich beabsichtigte Bremsleistung nicht zustandezubringen ist.
Eine solche Vorgehensweise mit zyklischen Bremseingriffen ist z. B. in "Management of Train Operation and Train Handling", The Air Brake Association, Chicago, Illinois, (1972) Seiten 161 bis 166 beschrieben.
Ein erfahrener Lokführer (im Hinblick auf den Zug und die die­ sem Zug gerade begegnenden Umstände) könnte bei Erkennen des sicherheitsgefährdenden Betriebszustandes eine merkliche Druck­ minderung dergestalt anwenden, daß das ursprüngliche Fehlen der Bremsreaktion auf die Druckminderung in einem unvollständig ge­ füllten System kompensiert wird. Dennoch handelt es sich bei der vom Lokführer ergriffenen Maßnahme nur um eine Schätzung; eine Schätzung (wenngleich eine auf Erfahrung beruhende), ob eine weitere Bremseinwirkung den Zug erfolgreich wird abbremsen können, kann nicht mit einem sicheren Zugebetrieb gleichgesetzt werden.
Ein anderer Umstand, bei dem ein "schätzendes" Bremssteuerungs­ verfahren verwendet wird, tritt bei dem Festlegen ein, wann die Druckluftleitung des Zuges völlig gefüllt ist, so daß die Brem­ sen vollständig zurückgeführt sind und eine antreibende Zug­ kraft auf den Zug zur Einwirkung gebracht werden kann. Eine für diesen Zweck vom Lokführer üblicherweise angewandte Praxis be­ steht darin, daß er zur Bestimmung, ab wann die Bremsen voll­ ständig gelöst sind und die Zugdruckluftleitung vollständig ge­ füllt ist, das Geräusch heranzieht, das die durch das Bremsfüh­ rungsventil strömende Luft verursacht. Tatsächlich stellt diese Praxis ein "instinktives" Verfahren dar, das nicht notwendiger­ weise zuverlässig ist.
Wie oben ausgeführt, ist zusätzlich zu möglichen Sicherheitsri­ siken, die aus der Anwendung von unzureichenden Druckminderun­ gen für die Bremsensteuerung durch den Lokführer resultieren (z. B. durch einen unerwarteten dynamischen Vorfall verursacht), der Gesamtkomplex der Druckluftleitung des Zuges unvorhersehba­ ren Veränderungen unterworfen (z. B. daß ein Abschaltventil einen unerwarteten Schlag erhält oder an ihm manipuliert wurde, was eine Änderung in der Durchgängigkeit der Druckluftleitung ver­ ursacht), welche, wenn sie unentdeckt bleiben, dazu führen können, daß die Bremsen an einem Teil des Zuges normal ein­ wirken, an einem anderen Teil des Zuges dagegen aber nicht oder nur teilweise einwirken. Die Notwendigkeit, die Druckluftleitung in ihrer Gesamtheit funktionsfähig zu erhalten, ist besonders wichtig, wenn der Lokomotivführer eine Abkopplung der Maschine vom Rest des Zuges an einem Zielpunkt oder für Rangierzwecke vornimmt. Im Verlauf dieses Vorgehens möchte der Lokführer im Normalfall eine Normalbetriebsvollbremsung des Zuges auslösen, um so die Räder der Waggons zu blockieren. Nach Durchführen eines solchen an der Drucksteuerungseinheit (107) eingegebenen Vollbetriebs wird der Lokführer eine zeitlang warten bis die Bremsdruckwirkung sich entlang des gesamten Zuges ausgebreitet hat und der Entlüftungsanschluß (124) des Führungsventils (117) aufgehört hat, den Bremsleitungsdruck gegen die Atmosphäre ab­ zulassen. Sowie der Lokführer überzeugt ist, daß der Luftdruck vollständig abgebaut wurde, indem er auf das seiner Meinung nach letzte Ablassen von Luft aus dem Entlüftungsanschluß des Führungsventils (117) horcht, setzt er mit dem Abtrennen oder Schließen des Bremsleitung/Zugdruckluftleitung-Abschaltventils (120) und dem Abkoppeln der Lokomotive(n) vom übrigen Zug fort.
Wenn sich der Druck in der Druckluftleitung des Zuges nicht stabilisiert hat, bevor der Lokführer die Maschine vom übrigen Zug abtrennt, kann ein unerwünschtes Lösen der Waggonbremsen durch eine abrupte Änderung des Luftdurchsatzes in der Zug­ druckluftleitung verursacht werden. Wenn zusätzlich eine Ver­ stopfung in der Leitung auftritt, die ein korrektes Ablassen des Bremsleitungs-Druckluftleitungsdrucks verhindert, können sich in der Tat die Bremsen einiger oder aller Eisenbahnwaggons lösen! Wiederum ist das Vertrauen des Lokführers auf das, was er hört, als ein Kriterium für die Steuerung des Betriebs eines Güterzugs weit von einem angemessen sicheren Eisenbahn-Be­ triebsverfahren entfernt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und Vor­ richtungen zur Steuerung eines Bremssystems zu schaffen, welche nicht mehr die oben beschriebenen Mängel bekannter Bremssteue­ rungssysteme aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind Verfahren und Vorrichtungen für ein adaptives Bremssteuerungssystem vorgesehen, welches zusätz­ lich zu bisher dem Lokführer als Pegelwerte angezeigte Zustände eine Mehrzahl von Bremsleitungs-/Druckluftleitungsparametern überwacht, wie z. B. das Fluidwegvolumen und die Luftdurchfluß­ menge, und welches die vom Lokführer ergriffenen Maßnahmen ge­ zielt verändert oder eine Notsteuerung der Bremsen durchführt, um es so dem Bremssystem fortwährend zu ermöglichen, sich an dynamische Betriebsbedingungen und Anomalien im Gesamtkomplex des Fluidweges anzupassen.
Speziell ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Steue­ rungsmechanismus vorgesehen, mit dem die Anwendung einer Ände­ rung (Verminderung) des Druckes im Ausgleichsbehälter und da­ durch des Drucks im Fluidweg von Bremsleitung/Zugdruckluftlei­ tung, durch die der Bremssteuerungsmechanismus der Eisenbahn­ waggons gesteuert wird, präzise gesteuert wird, und zwar in Re­ aktion auf einen Befehl zur Druckminderung im Ausgleichsbehäl­ ter durch den Lokführer (um einen Bremsvorgang auszulösen), wobei der momentane Zustand der Bremsleitung berücksichtigt wird, um sicherzustellen, daß der angeforderte Bremsvorgang wie gewünscht ausgeführt wird.
Zu diesem Zweck überwacht der Steuerungsmechanismus, der vor­ zugsweise durch einen hierfür vorgesehenen Mikroprozessor und begleitende Signalschnittstellen-Komponenten, zusätzlich zu seiner Ankopplung für die Überwachung der vom Lokführer ange­ forderten Druckminderung die Bremsleitung, um festzustellen, ob diese momentan eine Änderung im Luftdruck erfährt (wie dies während einer dem Lösen eines vorangegangenen Bremsvorgangs nachfolgenden Wiederbefüllung der Bremsleitung der Fall wäre). Sowie der Druck im Ausgleichsbehälter in Reaktion auf die Druckminderung durch den Lokführer abfällt, nimmt die Füllrate der in die Bremsleitung über das Führungsventil einströmenden Luft so lange ab bis der Druckabfall im Ausgleichsbehälter dem langsam ansteigenden Druck in der Bremsleitung entspricht. Wenn die Durchflußrate in die Bremsleitung vernachlässigbar (effek­ tiv gleich Null) wird, was anzeigt, daß der Bremsleitungsdruck nunmehr derselbe ist wie im Ausgleichsbehälter, wird der Wert des Drucks im Ausgleichsbehälter zu diesem Zeitpunkt gespei­ chert. Unter Verwendung des gespeicherten Wertes wird die ver­ langte Druckänderung im Ausgleichsbehälter um einen der Diffe­ renz zwischen dem Maximaldruck im Ausgleichsbehälter und dem gespeicherten Druckwert im Ausgleichsbehälter entsprechenden Unterschiedsbetrag modifiziert (vergrößert). Als Folge hiervon wird der Druck in der Bremsleitung/Zugdruckluftleitung genau um einen Betrag verringert, der effektiv die vom Lokführer gefor­ derte Druckminderung erzielt.
In ähnlicher Weise verursacht der Steuerungsmechanismus eine zusätzliche Druckminderung im Ausgleichsbehälter, wenn die verlangte Druckminderung im Ausgleichsbehälter geringer als der Bremsleitungsdruck ist (so daß die Bremsleitung das Einziehen von Zufülluft fortsetzt), so daß ein Abfallen des Luftstroms in die Bremsleitung auf Null erzwungen wird. Sobald der Luftstrom auf Null abfällt, wird dann der Wert des Drucks im Ausgleichs­ behälter gespeichert. Unter Verwendung des gespeicherten Wertes wird die angeforderte Druckänderung im Ausgleichsbehälter wie­ derum um einen Unterschiedsbetrag modifiziert (vergrößert), der der Differenz zwischen dem Maximaldruck im Ausgleichsbehälter und dem gespeicherten Druckwert im Ausgleichsbehälter entspricht. Als Folge hiervon wird der Druck in der Bremslei­ tung/Zugdruckluftleitung genau um einen Betrag reduziert, der effektiv die vom Lokführer verlangte Druckminderung bewirkt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung überwacht der Steue­ rungsmechanismus auf Prozessorbasis den Gesamtkomplex des Fluidströmungsweges von Bremsleitung/Zugdruckluftleitung, so daß der Lokführer in Alarmbereitschaft versetzt und für den Fall einer plötzlichen gefährlichen Veränderung in der Leitung (z. B. ein unbeabsichtigter Verschluß wegen Abknickens) eine vorgewählte Zugsicherheitsmessung durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck wird immer dann, wenn der Zug neu zusammengestellt wird und dadurch eine neue Länge von Bremsleitung und Zugdruck­ luftleitung entsteht, das Volumen des neu entstandenen Fluid­ strömungsweges durch die Bremsleitung- und die Zugdruckluftlei­ tung berechnet und als Bezugswert abgespeichert. Das Volumen wird basierend auf fortwährend überwachte Bremssystem-Parame­ terdaten wiederholt überprüft. Sollte eine Abweichung in der physikalischen Konfiguration des Systems auftreten (z. B. eine zum Ausfall führende Verstopfung eines Ventils), welche das gemessene Volumen des Fluidströmungsweges verändert (z. B. sieht die Lokomotive nunmehr eine kürzere Bremsleitung/Druckluftlei­ tung) und, falls nicht entdeckt, einen wirksamen Betrieb des Zugbremssystems verhindern könnte, so werden Maßnahmen ergrif­ fen, um eine vorgewählte Druckminderung im Ausgleichsbehälter durchzuführen, so daß sich der Druck im Fluidströmungsweg um einen Betrag verringert, der zum Abbremsen des Zuges bis zum Anhalten ausreicht.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Steuerungsmechanismus dazu befähigt, eine genaue Anzei­ ge für den Lokführer darüber vorzusehen, daß die Zugbremsen entsprechend eines Bremsenlösevorgangs (z. B. vor der Einwirkung einer Lokomotivenzugkraft ausgelöst) vollständig gelöst wurden. Zu diesem Zweck wird wie bei dem oben beschriebenen Über­ prüfungsschema des Bremsleitungskomplexes immer dann das Volu­ men des Fluidflußweges durch die Bremsleitung und die Zugdruck­ luftleitung bei einem nachfolgenden Lösevorgang gemessen, wenn ein Bremsvorgang oder eine Bremsenlösemaßnahme eingeleitet wird. Gestützt auf dieses gemessene Volumen, welches die Länge des Fluidweges anzeigt, wird ein "Bremsen gelöst"-Signal nach Ablauf einer Zeitdauer erzeugt, die auf die Auslösung des Brem­ senlösevorgangs folgt und derjenigen Zeitdauer entspricht, die erforderlich ist, um alle Bremsen dieses Zuges zu lösen, und die gemäß dem gemessenen Volumen des Fluidströmungsweges fest­ gelegt ist. Bis das "Bremsen gelöst"-Signal erzeugt wird, verhindert ein Sperrsignal den Einsatz einer Zugkraft der Lokomotive.
Gemäß einem vierten, dem oben beschriebenen dritten Gesichts­ punkt ähnlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Steu­ erungsmechanismus dazu befähigt, dem Lokführer eine genaue An­ zeige darüber bereitzustellen, daß der Fluidweg störungsfrei in Reaktion auf einen Befehl für eine Normalbetriebsvollbremsung (z. B. vor dem Abkoppeln der Lokomotive vom restlichen Zug aus­ gelöst) entlüftet wurde. Wiederum wird in Reaktion auf den Anforderungsbefehl des Lokführers (hier der Anwendung einer Normalbetriebsvollbremsungs-Druckminderung im Ausgleichsbehäl­ ter, durch die der Fluiddruck in der Bremsleitung/Zugdruckluft­ leitung effektiv über das Bremsleitungssteuerventil abgelassen wird) das Volumen des Fluidströmungsweges durch die Bremslei­ tung und die Zugdruckluftleitung gemessen. Sowie die Bremslei­ tung über den Entlüftungsanschluß des Führungsventils entlüftet wird, werden der Bremsleitungsdruck, die Temperatur und die Entlüftungsdurchflußrate überwacht. Wenn das gemessene Volumen demjenigen des zuletzt konfigurierten Zuges entspricht, dann wird, sobald der Druck und die Entlüftungsdurchflußrate auf niedrige und stabile Werte abfallen, was die effektive Entlüf­ tung der Bremsleitung/Zugdruckluftleitung anzeigt, ein Ausgangs­ signal erzeugt, welches anzeigt, daß die Waggonbremsen des Zuges vollständig wirksam sind und daher ein sicheres Abkoppeln der Lokomotive möglich ist. Bis dieses Ausgangssignal erzeugt wird, wird die Einleitung einer Antriebskraft durch die Lokomo­ tive verhindert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein typisches, bekanntes, in Eisenbahngüterzügen eingesetztes Druckluftbremssystem, bei dem das Einleiten und das Lösen eines Bremsvorgangs im allgemeinen vom Lokführer in der Lokomotive ge­ steuert wird;
Fig. 2 zeigt eine Modifikation des Druckluftbremsensteue­ rungssystems der Fig. 1, die den Steuerungsmechanismus der vorliegenden Erfindung enthält; und
Fig. 3 bis 7 stellen Flußdiagramme des im Bremsensteuerungssystem der Fig. 2 eingesetzten Steuerungsmechanismus dar.
Vor einer detaillierten Beschreibung eines bevorzugten, verbes­ serten, adaptiven Druckluftbremsensteuerungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist zu beachten, daß die Erfindung haupt­ sächlich auf einer neuartigen strukturellen Kombination von üblichen, Bremsleitungsparameter erfassenden Schaltkreisen und Signalverarbeitungskoponenten und nicht in deren ganz besonde­ rer, detaillierter Konfiguration besteht. Demgemäß sind Struk­ tur, Steuerung und Anordnung dieser üblichen Schaltkreise und Komponenten in den Zeichnungen in leicht verständlichen Block­ diagrammen dargestellt, welche nur die spezifischen Details zeigen, die einen Bezug zur vorliegenden Erfindung haben, um den Offenbarungsgehalt der Erfindung nicht mit strukturellen Details zu verdecken, die für den Fachmann unter Benutzung der vorgelegten Beschreibung leicht ersichtlich sind. Die Blockdia­ grammzeichnungen der Figuren repräsentieren also nicht notwen­ digerweise die strukturelle mechanische Anordnung eines exempla­ rischen Ausführungsbeispiels, sondern dienen vor allem dazu, die wichtigen strukturellen Systemkomponenten in einer geeigne­ ten funktionellen Gruppierung darzustellen, wodurch die Erfin­ dung leichter verständlich wird.
Um nun auf Fig. 2 Bezug zu nehmen, so ist dort eine Modifika­ tion des oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Druck­ luftbremsensteuerungssystems gezeigt, die einen adaptiven Brem­ sensteuerungsmechanismus gemäß der Erfindung enthält, welcher eine Mehrzahl von Bremsleitungs-/Druckluftleitungsparametern, wie z. B. Temperatur und Luftdurchflußrate zusätzlich zu norma­ lerweise dem Lokführer als Pegelwerte angezeigte Zustandswerte überwacht und vom Lokführer ergriffene Maßnahmen gesteuert verändert oder eine Notsteuerung der Bremsen durchführt, um es dem Bremssystem fortwährend zu ermöglichen, sich an dynamische Betriebsbedingungen und Anomalien im Gesamtkomplex des Fluidwe­ ges anzupassen. Um die Darstellung und die Beschreibung der Er­ findung zu vereinfachen, wiederholt Fig. 2 die Fig. 1 und zeigt ferner die Art und Weise, in der das bekannte Bremsensteuerungs­ system modifiziert ist, um die zusätzlichen, adaptiven Steue­ rungseigenschaften zu ermöglichen. Um einer Steuersignalverar­ beitungseinheit für das Bremssystem eine Überwachung von Brems­ systemparamtern zu ermöglichen, sind in Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigten Meßgeräte durch entsprechende (mit gestrichenen Be­ zugszeichen versehene), Meßgrößen erfassende Umwandler ersetzt.
In Fig. 2 ist nun zusätzlich ein bidirektionaler Luftdurchfluß- Meßumformer (141) und ein Luftstromtemperatur-Meßumformer (143) gezeigt, die in einen Verbindungsabschnitt (101A) der Bremslei­ tung zwischen dem bidirektionalen Anschluß (122) des Führungs­ ventils (117) und der Bremsleitung (101) eingebracht sind. Der bidirektionale Luftdurchfluß-Meßumformer (141) mißt den Luft­ durchfluß (in beiden Richtungen) zwischen dem Anschluß (122) des Führungsventils (117) und der Bremsleitung (101) (und der hiermit verbundenen Zugdruckluftleitung (201)) und erzeugt ein den gemessenen Luftdurchfluß repräsentierendes Ausgangssignal. Der Ausgang des Luftdurchfluß-Meßumformers (141) ist über eine Leitung (151) mit einer Signalverarbeitungseinheit (140) für die Bremsleitungsparameter verbunden. In ähnlicher Weise überwacht der Temperatursensor (143) die Temperatur der Bremsleitungsluft und sendet ein entsprechendes Signal über eine Leitung (153) zu der Signalverarbeitungseinheit (140). Die Signalverarbeitungs­ einheit (140) kann eine übliche, einen Mikroprozessor, einen Spei­ cher und eine Signalinterfaceschaltung beinhaltende, computerge­ steuerte Einheit sein, wie sie z. B. in der US-PS 4 553 723 be­ schrieben ist. An weiteren Eingängen der Signalverarbeitungs­ einheit (140) werden der Druck im Ausgleichsbehälter (105), der über eine Leitung (155) als Signal eines Ausgleichsbehälter- Meßumformers (133') zugeführt ist, der von einem Bremsleitungs- Meßumformer (131') überwachte Bremsleitungsdruck, der über die Leitung (157) zugeführt ist, sowie über einen in die Leitung (159) eingebrachten Meßumformer (158) der Druck am Ausgang der Drucksteuerungseinheit (107), der einem vom Lokführer angefor­ derten Wert des Ausgleichsbehälterdrucks entspricht, erfaßt. Die Signalverarbeitungseinheit (140) ist auch so geschaltet, daß weitere Eingänge aufgenommen werden können, wie z. B. durch eine beigefügte Eingabetastatur, die zusätzliche Betriebspara­ meter darstellen, wie weiter unter beschrieben wird.
Die Signalverarbeitungseinheit (140) überwacht die von den Aus­ gängen der jeweiligen, oben beschriebenen Meßumformer übertra­ genen Fluiddruck-/Durchfluß-Parameter von Bremsleitung- und Zugdruckluftleitung und erzeugt Steuersignale zur Verwendung in einer Anzeige und verschiedenen Steuergeräten für die Zugbewe­ gung (wie z. B. über eine Leitung (161) ein die Druckminderung im Ausgleichsbehälter modifizierendes Signal an das Drucksteue­ rungsgerät (107), um eine vom Lokführer ausgelöste Druckminde­ rung gesteuert zu verändern), um unter Berücksichtigung einer Anzahl von Bremseneinwirkungs/-lösungsbedingungen, einschließlich der vom Lokführer ausgelösten, einen sicheren Zugbetrieb gewährleisten, wie im weiteren beschrieben wird.
Wie vorstehend ausgeführt, ergibt sich ein möglicherweise si­ cherheitsgefährdender Zustand im Zugbetrieb, wenn der Lokführer einen Bremsversuch (durch Betätigung der Drucksteuerungseinheit (107)) durchführt, welcher nach einem vorangegangenen Betätigen und Lösen der Bremsen jedoch vor einem vollständigen Wiederher­ stellen und Stabilisieren des Bremsdrucks im Bremsleitungs-/­ Druckluftleitungssystem erfolgt. Um das Problem kurz wieder aufzunehmen, sobald der Lokführer nach einem vorangegangenen Bremsvorgang das Lösen der Zugbremsen einleitet, wird Druckluft zur Befüllung des Bremssystems über die Druckluftversorgungs­ leitung (111) und das Führungsventil (117) zugeführt, um so die Bremsleitung (101) und die Zugdruckluftleitung (201) wieder zu befüllen. Während dieses Füllzeitraums steigt der Druck in der Bremsleitung (101) mit einer wesentlich kleineren Geschwindig­ keit an als die hohe Geschwindigkeit, mit der der Ausgleichsbe­ hälter (105) wieder befüllt wird. Sobald der Druck in der Brems­ leitung (101) gleich groß ist wie der Druck in der Leitung (103), unterbricht das Führungsventil (117) die Verbindung der Druckluftversorgungsleitung (111) mit der Bremsleitung (101), da die Zugdruckluftleitung (201) nun wieder völlig befüllt ist.
Wenn der Lokführer die Drucksteuerungseinheit (107) für eine Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105) betätigt und einen neuen Bremsvorgang auslöst bevor die Bremsleitung (101) und die Zugdruckluftleitung (201) wieder völlig befüllt sind, wird die Druckdifferenz zwischen der erst teilweise befüllten Zugdruck­ luftleitung (201) und den Druckspeicherreservoirs (205) in je­ dem Waggon (20) gegenüber der Druckdifferenz unterschiedlich sein, die durch die neuerlich bewirkte Druckminderung im Aus­ gleichsbehälter (105) beabsichtigt ist. Als Folge hiervon wird jedes Steuerventil (203) eine kleinere Druckdifferenz zwischen den Anschlüssen (221 und 222) erfassen als der bewirkte Druck­ abfall im Ausgleichsbehälter, so daß die von den Bremszylindern (231) in jedem Waggon (20) erzeugte Bremsleistung kleiner als vom Lokführer gefordert sein wird. Wenn dies vom Lokführer nicht sofort erkannt wird, kann dieser Bremsvorgang mit reduzierter Leistung möglicherweise einen sicherheitsgefährdenden Betriebs­ zustand des Zuges heraufbeschwören.
Gemäß dem Steuerungsmechanismus der Erfindung wird die Anwendung einer Druckveränderung (Verminderung) im Ausgleichsbehälter ge­ steuert um einen Betrag vergrößert, der einen Fehlbetrag in der Bremsleitung zum Zeitpunkt des neuen Bremsvorgangs korrigiert und so sicherstellt, daß der geforderte Bremsvorgang wie beab­ sichtigt abläuft. Zu diesem Zweck überwacht der Steuerungsmecha­ nismus den Bremsleitungsdruck und die Füllrate, um so festzu­ stellen, ob die Bremsleitung momentan einer Veränderung im Luft­ druck unterliegt (wie dies während einem auf das Lösen der Bremsen nach einem vorangegangenen Bremsvorgang folgenden Wie­ derbefüllen der Bremsleitung der Fall sein würde). Sowie der Druck im Ausgleichsbehälter in Reaktion auf die Druckminde­ rungsanforderung des Lokführers abfällt, nimmt die Füllrate der über das Führungsventil in die Bremsleitung zufließenden Luft so lange ab, bis der fallende Druck im Ausgleichsbehälter und der langsam ansteigende Druck in der Bremsleitung einander gleich sind. Wenn die Durchflußrate in die Bremsleitung hinein vernachlässigbar wird (effektiv gleich Null), was anzeigt, daß der Ausgleichsbehälterdruck nunmehr dem Bremsleitungsdruck ent­ spricht, wird zu diesem Zeitpunkt der Wert des Drucks im Aus­ gleichsbehälter gespeichert. Unter Benutzung dieses gespeicher­ ten Wertes wird die vom Lokführer durch Betätigen des Druck­ steuerungsventils (107) geforderte Druckänderung im Ausgleichs­ behälter um einen Unterschiedsbetrag modifiziert, der gleich der Differenz zwischen dem maximalen Fülldruck des Ausgleichs­ behälters und dem gespeicherten Wert für den Ausgleichsbehäl­ terdruck ist. Folglich wird der Druck in der Bremsleitung/Zug­ druckluftleitung genau um den Betrag reduziert, mit dem effek­ tiv die vom Lokführer angeforderte Verminderung erreicht wird.
Die von der Signalverarbeitungseinheit (140) für die Implemen­ tierung dieses Steuerungsmechanismus ausgeführte Schrittfolge ist in den den Prozeß darstellenden Flußdiagrammen der Fig. 3 bis 5 dargelegt. Anfangs werde angenommen, daß der Zug mit einer gewissen, bestimmten Länge gerade einem Bremsvorgang unterwor­ fen wird. Zu diesem Zeitpunkt startet der Lokführer den Prozeß durch Auslösen eines Bremsenlösungsschritts "START" (301) mit­ tels Betätigen des Drucksteuergerätes (107), um das Auffüllen des Ausgleichsbehälters (105) zu bewirken, wodurch die Signal­ verarbeitungseinheit (140) davon in Kenntnis gesetzt wird, daß eine Wiederbefüllung angefordert wurde. Wird für den Moment ein Zeitnahmeschritt (303) und ein Vergleichsschritt (311) übergan­ gen, die weiter unten beschrieben sind, so setzt der Prozeß mit einem Schritt "MESSWERTAUFNAHME" (305) fort, in dem die Signal­ verarbeitungseinheit (140) den Druck, die Temperatur und die Durchflußrate in der Bremsleitung mißt. Unter Überwachung die­ ser Variablen berechnet die Signalverarbeitungseinheit (140) im Schritt "VOLUMENBERECHNUNG" (307) die gesamte Luftmenge bzw. das Luftvolumen, welches über die Druckluftversorgungsleitung (111) und das Führungsventil (117) während des Befüllens der Bremsleitung (101) und der Druckluftleitung (201) in das System gepumpt wird. Das Druckluftleitungsvolumen wird von der Signal­ verarbeitungseinheit (140) auf der Basis der gemessenen Werte für die Durchflußrate, die Temperatur und den Druck der Luft innerhalb des Fluidströmungsweges unter Benutzung bekannter Gasgesetze errechnet.
Ein stabiler und völlig befüllter Zustand, eine "JA"-Antwort eines Abfrageschritts "DURCHFLUSS (DF) KLEIN UND STABIL?" (315) ist erreicht, wenn die Luftdurchflußrate zur Befüllung vernach­ lässigbar wird oder konstant und unterhalb eines vorgewählten Grenzwertes ist (z. B. ein Durchfluß in der Größenordnung von 25 × 10-4 m3/s). Bis jedoch die Bremsleitung vollkommen befüllt ist, setzt der Prozeß mit einem Schritt "NEUER BREMSVORGANG?" (317) fort, in dem eine Abfrage gemacht wird, ob der Lokführer einen neuen Bremsvorgang initiiert hat, ob also die angeforderte Druckminderung im Ausgleichsbehälter einer Veränderung bedarf, um den Bremsleitungsdruck auf einen Wert herabzusetzen, der be­ wirkt, daß der Bremsmechanismus in jedem Waggon (20) die beab­ sichtigte Bremskraft erzeugt. Angenommen es herrscht noch ein signifikanter Luftdurchfluß durch die Bremsleitung (101) (wie im Schritt (315) vom Meßumformer (141) angezeigt) und der Lok­ führer hat einen Bremsleitungseinsatz initiiert (Schritt 317), so setzt der Prozeß mit einem Schritt "DURCHFLUSSMESSUNG" (401) der Fig. 4 fort.
Als nächstes wird im Schritt "AUSGLEICHSBEHÄLTERDRUCK FALLEND?" (403) der Ausgang des Ausgleichsbehälterdruck-Meßumformers (133') abgefragt, um festzustellen, ob der Ausgleichsbehälter­ druck fällt oder den vom Lokführer geforderten Druck erreicht hat. Wenn der Ausgleichsdruck nicht abfällt, setzt der Prozeß in Fig. 5 mit dem Schritt "DRUCKWERT SPEICHERN" (501) fort; zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgleichsbehälterdruck abgespei­ chert. An dieser Stelle der Beschreibung soll jedoch zunächst die Betriebsbedingung gegeben sein, in welcher der Lokführer eine weitere Bremsleitungsdruckminderung angefordert hat, wo­ durch der Druck im Ausgleichsbehälter (105) weiterhin abfällt, so daß der Prozeß mit einem Abfrageschritt "DURCHFLUSS GLEICH NULL?" (404) fortsetzt. Bis die Durchflußrate auf den oben angegebenen vernachlässigbaren Wert abfällt, führt der Prozeß als Schleife zum Schritt (401) zurück. Mit weiter langsam steigendem Druck in der Bremsleitung (101) und weiter fallendem Druck im Ausgleichsbehälter wird jedoch schließlich die Durch­ flußrate immer kleiner und erreicht einen Wert (gemessen vom Durchfluß-Meßumformer (141)), der das Fortführen des Prozesses mit einem Schritt (405) bewirkt, in dem ein Differenzdruckwert DP abgespeichert wird, der sich als Differenz des maximalen (voll befüllten) Ausgleichsbehälterdrucks (PMAX) und dem Ausgangssignal (PMOM) des Ausgleichsbehälterdruck-Meßumformers (133') ergibt, gemessen zu dem Zeitpunkt, in dem die Bremslei­ tungsdurchflußrate effektiv auf Null abgefallen ist (Bremslei­ tungsdruck entspricht Ausgleichsbehälterdruck).
Als nächstes steuert die Signalverarbeitungseinheit (140) im Schritt "P = PR - DP" (406) die Drucksteuerungseinheit (107) und den Ausgleichsbehälter (105) an, um den angeforderten Druck (PR) durch den im Schritt (405) bestimmten Wert (DP) zu modifi­ zieren (weiter zu verringern). Genauso modifiziert die Signal­ verarbeitungseinheit (140) bei jedem weiteren Bremseneinsatz (vor dem vollständigen Lösen) die angeforderte Druckminderung durch den im Schritt (405) bestimmten Wert, was als Schritt "WEITERER BREMSENEINSATZ" (407) dargestellt ist. In beiden Fällen stellt die Veränderung des angeforderten Ausgleichsbe­ hälterdrucks sicher, daß der Druck in der Bremsleitung (101) sich auf dem richtigen Wert befindet, der die Steuerventile (203) in den Waggons (20) des Zuges dazu veranlaßt, die angeforderte Bremsleitungsdruckminderung wirksam durchzuführen.
Wie oben gesagt, setzt der Prozeß mit Schritt (501) in Fig. 5 fort, in dem der Wert des momentanen Ausgleichsbehälterdrucks abgespeichert wird, wenn der vom Lokführer angeforderte Brems­ vorgang bewirkt, daß der Ausgleichsbehälterdruck höher ist als der Bremsleitungsdruck ("NEIN" in Schritt (403)). Als nächstes wird im Schritt "WEITERE DRUCKMINDERUNG" (503) der Ausgleichs­ behälterdruck reduziert und dann in einem Abfrageschritt "DURCH­ FLUSS GLEICH NULL?" (504) festgestellt, ob die Luftdurchfluß­ rate, wie sie vom Durchfluß-Meßumformer (141) erfaßt wird, auf Null abgefallen ist. Bis der Durchfluß auf Null abgefallen ist, führt der Prozeß als Schleife zum Schritt (503) zurück, was in einem fallenden Ausgleichsbehälterdruck resultiert. Bei Errei­ chen des Wertes Null für die Luftdurchflußrate in der Bremslei­ tung, was die Gleichheit von Bremsleitungsdruck und Ausgleichs­ behälterdruck anzeigt, fährt der Prozeß mit weiteren Schritten (505, 511 und 513) fort, welche eine Subtraktion der erfaßten Druckdifferenz DP vom angeforderten Druck bewerkstelligen, in ähnlicher Weise wie dies in den Schritten (405, 406 und 407), wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 oben beschrieben, stattfindet.
Zusätzlich zu möglichen Sicherheitsgefahren, die aus vom Lok­ führer ergriffenen Maßnahmen resultieren könnten (z. B. Auslösen eines Bremsvorgangs vor einer Stabilisierung des Drucks bei der Befüllung der Bremsleitung/Zugdruckluftleitung), überwacht, wie bereits gesagt, der Steuerungsmechanismus der vorliegenden Er­ findung außerdem fortwährend den Gesamtkomplex der Zugdruck­ luftleitung und veranlaßt korrigierende Maßnahmen für den Fall, daß eine Abweichung auftritt. So wird beispielsweise im Fall einer Verstopfung oder Blockade der Bremsleitung/Zugdruckluft­ leitung, was in einer Änderung des effektiven Volumens der Bremsleitung/Zugdruckluftleitung resultiert, für den Lokführer ein Warnsignal an seinem Kontrollstand abgegeben und ein Sig­ nal erzeugt, welches eine Zugbewegung so lange unterbindet, bis die Verstopfung lokalisiert und beseitigt ist.
Eine mögliche Ursache für eine Volumenänderung in der Druck­ luftleitung bildet eine falsche Einstellung eines der Abschalt­ ventile (120) in der Bremsleitung/Zugdruckluftleitung. Wenn diese falsche Einstellung unentdeckt bleibt, ist es möglich, daß im folgenden der Zug Bremsen aufweist, die für einen Teil des Zuges noch ansteuerbar, für den Rest des Zuges jedoch außer Funktion sind. Um dies zu verhindern, führt der erfindungsge­ mäße Steuerungsmechanismus eine in Fig. 6 (für einen Bremsen­ einsatz) und in ähnlicher Weise in Fig. 3 (für ein Lösen der Bremsen) gezeigte Schrittfolge aus. In Reaktion auf das Auslö­ sen eines Bremseneinsatzes durch den Lokführer wird in einem Schritt "MESSWERTAUFNAHME" (601) der Luftdruck, die Temperatur und die Durchflußrate der Bremsleitung/Zugdruckluftleitung ge­ messen. Als nächstes wird in einem Schritt "VOLUMENBERECHNUNG" (603) das Volumen der Bremsleitung berechnet. In den Schritten (605 und 607) wird das gerade berechnete Volumen der Bremslei­ tung mit einem vormals bestimmten (bekannten) Wert verglichen. Wenn das neu berechnete Bremsleitungsvolumen dem Vergleichsvo­ lumen entspricht, wird das (übliche) Programm ausgeführt. Dif­ feriert jedoch das gerade berechnete Volumen von seinem erwar­ teten Wert, so fährt der Prozeß mit einem Schritt "ZUGLÄNGE" (607) und einem Schritt "NEUES VOLUMEN" (613) fort. Als Folge hiervon wird ein Zuglängenänderungssignal an den Kontrollstand des Lokführers geleitet (Schritt 611), das neue Volumen wird abgespeichert (Schritt 613) und eine Vollbremsung wird ausge­ löst (Schritt 615). Die Vollbremsung wird durchgeführt, um den Zug zum völligen Anhalten zu bringen, so daß der Bremsleitungs­ komplex überprüft und das Problem korrigiert werden kann.
In Verbindung mit der Möglichkeit einer Überprüfung des Brems­ leitungskomplexes ist es wichtig, daß der Lokführer weiß, zu welchem Zeitpunkt ein Abkoppeln der Maschine vom restlichen Zug ohne Sicherheitsrisiko möglich ist, beispielsweise an einem Ziel- oder Verschiebebahnhof. Das bekannte Verfahren erfordert vom Lokführer die Auslösung einer Normalbetriebs-Vollbremsung des Zuges für die Vorbereitung der Abkopplung. Der Lokführer wartet dann bis der Bremsvorgang (voller Normalbetriebs-Brem­ seneinsatz) sich über die Bremsleitung/Zugdruckluftleitung ausgebreitet hat und keine Luft mehr aus dem Luftauslaßventil des Führungsventils (117) der Lokomotive ausströmt. Er fährt dann mit dem Schließen der Abschaltventile (120) der Bremslei­ tung/Zugdruckluftleitung fort und koppelt die Lokomotive von den Waggons ab. Wie oben ausgeführt, stellt die Stabilisierung des Luftdrucks in der Zugdruckluftleitung ein kritisches Erfor­ dernis für diesen Prozeß dar; ist dies nicht der Fall, so kann die abrupte Durchflußänderung in einem Lösen der Eisenbahnwag­ gonbremsen resultieren. Anstatt daß sich der Lokführer auf das verlassen muß, was er hört, eine sehr unpräzise Methode, führt der Steuerungsmechanismus der Erfindung einen in Fig. 7 gezeig­ ten Prozeß durch.
Wie im Flußdiagramm der Fig. 6 mißt die Signalverarbeitungsein­ heit (140) in einem Schritt "MESSWERTAUFNAHME" (701) die Brems­ leitungsparameter, wie Druck, Temperatur und Durchfluß, und fragt dann in einem Schritt "VOLLBREMSUNG?" (703) ab, ob der Lokführer einen vollen Einsatz der Bremsen angefordert hat (für eine maximale, nicht auf eine Notbremsung begründete Bremslei­ stung). Eine maximale Normalbetriebsbremsung annehmend fährt der Prozeß mit einem Schritt "DURCHFLUSS GLEICH NULL?" (705) fort und überwacht den Ausgang des Durchflußsensors (141), um festzustellen, wann der Luftdurchfluß aufhört (effektiver Durch­ fluß gleich Null), wodurch angezeigt wird, daß die Entlüftungs­ strömung am Anschluß (124) des Führungsventils (117) beendet ist. Sobald die Bremsleitung (101) und die Zugdruckluftleitung (201) sich stabilisiert haben ("JA" in Schritt (705)), setzt der Prozeß mit einem Schritt "ABKOPPELN" (707) fort, in dem dem Lokführer auf einer Anzeige am Kontrollstand ein Zeichen gege­ ben wird, daß die Lokomotive von den Eisenbahnwaggons ohne Sicherheitsgefahr abgekoppelt werden kann. Bis sich die Brems­ leitung stabilisiert hat, führt eine negative Antwort in Schritt (705) zu einem Schritt "KEIN ANTRIEB" (709), in dem ein Signal zur Verhinderung einer Lokomotivenzugkraft erzeugt wird, das der Antriebssteuerung der Lokomotive zugeführt wird, so daß kein Zugteil sich bewegen kann, solange die Normalbetriebsvoll­ bremsung nicht abgeschlossen ist.
Ein zusätzlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Steuerungsmecha­ nismus besteht darin, dem Lokführer genau anzuzeigen, daß die Zugbremsen gemäß einer Bremsenlösungsmaßnahme (z. B. vor dem Ein­ setzen einer Lokomotivenzugkraft ausgelöst) vollständig gelöst wurden. Für diesen Zweck wird, wie im oben beschriebenen Über­ prüfungsschema für den Bremsleitungskomplex, immer dann das Volumen des Fluidströmungsweges durch die Bremsleitung und die Zugdruckluftleitung gemessen, wenn ein Bremsvorgang oder eine Bremsenlösungsmaßnahme ausgelöst wird. Basierend auf diesem ge­ messenen, als Indikator für die Länge des Fluidweges dienenden Volumen wird nach Ablauf einer auf die Auslösung der Bremsen­ lösungsmaßnahme folgenden Zeitdauer ein "Bremsen gelöst"-Signal erzeugt, wobei diese Zeitdauer in Abhängigkeit vom gemessenen Volumen des Fluidströmungsweges bestimmt ist. Bis das "Bremsen gelöst"-Signal erzeugt wird verhindert ein Sperrsignal das Einsetzen einer Zugkraft durch die Lokomotive.
Dieser Verzögerungsbetrieb wird gemäß einer Schrittfolge inner­ halb des Flußdiagramms der Fig. 3 erzielt, auf die in Verbin­ dung mit der Beschreibung der Druckminderungsmodifikation Bezug genommen wird. In Reaktion auf die Auslösung einer Druckerhö­ hungsanforderung wird in der Signalverarbeitungseinheit (140) ein Zeittakter für die Zeit tR gestartet (Schritt 303). Danach fragt der Prozeß unter Benutzung der in einer vorangegangenen Durchführung von Schritt (307) ausgeführten Volumenberechnung ab, ob der Zeittaktgeber einen Wert gezählt hat, der derjenigen Zeitdauer (tRM) entspricht, die für eine vollständige Ausbrei­ tung der Druckerhöhung über die gesamte Bremsleitung und Zug­ druckluftleitung benötigt wird. Wenn nicht, setzt der Prozeß, wie oben beschrieben, mit dem Schritt (315) fort. Ist die Ant­ wort im Schritt (311) "JA", so fährt der Prozeß einem Schritt "BREMSEN GELÖST" (313) fort, in dem die Anzeige am Lokomotiv­ kontrollstand den Lokführer davon unterrichtet, daß die Bremsen nunmehr völlig gelöst sind. In einem Schritt "ANTRIEB" (314) wird dann das Zugkraftsperrsignal nicht mehr zur Lokomotivenan­ triebssteuerung übermittelt, so daß der Zug angetrieben werden kann.
Als weitere Eigenschaft des Bremsleitungsdrucküberwachungs- und Druckminderungsmodifizierungmechanismus, der in Reaktion auf das Auslösen einer Bremsenlösungsmaßnahme ausgeführt wird (Fig. 3), sieht die Erfindung ein Schema für eine genaue Anzeige vor, wann die Bremsleitung wieder vollständig befüllt ist. Zu diesem Zweck werden, wie in Fig. 3 gezeigt, bei Erreichen eines effek­ tiven Nulldurchflusses im Durchflußsensor (141) (daraus resul­ tierend, daß der Druck in der Bremsleitung (101) seinen maxima­ len Wert erreicht hat), was durch eine "JA"-Antwort in Schritt (315) angezeigt wird, die weiteren Schritte (321, 323 und 325) ausgeführt, um dem Lokführer anzuzeigen, daß die Bremsleitung vollständig befüllt ist. Zusätzlich kann bei nun vollständig befüllter Bremsleitung jedes Leck (z. B. an Verbindungspunkten und Anschlußstücken) exakt am Ausgang des Durchflußsensors (141) erfaßt werden, so daß das Bremsleitungsvolumen genau be­ stimmt werden kann (unter Berücksichtigung des Leckwertes). Mit diesen neu abgespeicherten Werten wird das Volumen mit dem im vorigen Durchlauf berechneten im Schritt "LEITUNGSVOLUMEN GEÄN­ DERT?" (331) verglichen. Ist das Volumen unverändert, wird das (übliche) Programm ausgeführt. Berechnet der Prozessor einen unterschiedlichen Volumenwert, wird daraus gefolgert, daß eine Anomalie in der Bremsleitung vorliegt, die Beachtung erfordert. Dementsprechend werden zusätzlich zum Aufleuchten einer Anzeige im Schritt "ZUGLÄNGENÄNDERUNG UND ALARM" eine dynamische Brem­ sung (des Lokomotivenzugantriebs) und eine maximale Bremsdruck­ verringerung in einem Schritt (333) ausgeführt.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, erhöht die vorliegende Erfindung die Möglichkeiten eines Zugsteue­ rungssystems hinsichtlich eines erfolgreichen Bremseinsatzes und einer betriebssicheren Zugsteuerung mittels eines adaptiven Steuerungsmechanismus, der eine Mehrzahl von Bremsleitungs-/­ Zugdruckluftleitungsparametern, wie dem Fluidwegvolumen und der Luftdurchflußrate, zusätzlich zu weiteren Zustandsgrößen über­ wacht, die normalerweise dem Lokführer als Pegelwerte angezeigt werden; weiterhin modifiziert der erfindungsgemäße Mechanismus vom Lokführer ergriffene Maßnahmen in gesteuerter Weise oder führt die Steuerung einer Notbremsung durch, um es dem Bremssy­ stem fortwährend zu ermöglichen, sich an dynamische Betriebsbe­ dingungen und Anomalien im Gesamtkomplex des Fluidweges anzu­ passen.
Während verschiedene Ausführungen der Erfindung gezeigt und be­ schrieben wurden, ist klar daß sich die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern auch zahlreiche Änderungen und Modifikatio­ nen umfaßt, die für einen Fachmann naheliegend sind. Die Erfin­ dung ist daher nicht auf die gezeigten und beschriebenen Details beschränkt, sondern umfaßt ebenso derartige Änderungen und Modifikationen.

Claims (33)

1. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Eisen­ bahnzuges mit einer Lokomotive (10), die einen Ausgleichsbehäl­ ter (105) und eine mit diesem über ein Bremsleitungssteuer­ ventil (117) in Verbindung stehende Bremsleitung (101) enthält, wobei das Bremsleitungssteuerventil (117) an eine Versorgung für ein Bremssteuerungsfluid angeschlossen ist, mittels der die Bremsleitung (101) gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), von denen jeder ein Bremsdruckreferenz­ reservoir (205) und eine mit diesem über ein Bremsmechanismus­ steuerventil (203) in Verbindung stehende Fluidleitung (201) aufweist, wobei die Fluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) gesteuert über das Bremsleitungssteuerventil (117) entsprechend der Steuerung des Fluiddrucks im Ausgleichsbehälter (105) befüllbar ist, wobei zur Steuerung des Drucks im Ausgleichs­ behälter (105) und dadurch des Drucks in der Fluidleitung (201) ein Bremssteuerungsmechanismus in Reaktion auf einen Befehl zur Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105) gesteuert wird, ge­ kennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
  • a) Überwachen einer in Reaktion auf einen Befehl zum Einsatz der Zugbremsen erfolgenden Druckänderung in der Bremsleitung (101);
  • b) Abspeichern des bei Erreichen eines vorgewählten Zustandes des Drucks in der Bremsleitung (101) erreichten Wertes des Drucks im Ausgleichsbehälter (105); und
  • c) Verändern des Drucks im Ausgleichsbehälter (105) auf einen Wert, welcher dem durch Befehl zur Druckminderung angeforderten Wert modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vorgewähl­ ten Ausgleichsbehälterdruck und dem gespeicherten Ausgleichsbe­ hälterdruck entspricht, wodurch der Druck in der Fluidleitung (201) auf einen Wert reduziert wird, der dem durch Befehl angeforderten Wert der Druckminderung entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) ein Überwachen der Durchflußrate des in die Bremsleitung (101) strömenden Bremssteuerungsfluids enthält, und daß der Schritt (b) ein Abspeichern des Wertes des Druckes im Ausgleichsbehälter (105) nach Verminderung der Durchflußrate auf einen vorgewählten Wert enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fest vorgegebene Ausgleichsbehälter­ druck dem maximalen Druck entspricht, mit dem der Ausgleichsbe­ hälter (105) befüllt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt (c) ein Verändern des Druckes im Ausgleichsbehälter (105) auf einen Wert enthält, der der Summe aus der durch Befehl angeforderten Druckminderung und der Dif­ ferenz zwischen dem maximalen Druck, mit dem der Ausgleichsbe­ hälter (105) befüllt ist, und dem gespeicherten Druck im Aus­ gleichsbehälter (105) entspricht.
5. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekenn­ zeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • a) Überwachen der in Reaktion auf einen Befehl zum Einsatz der Zugbremsen erfolgenden Druckänderung in der Bremsleitung (101);
  • b) Weiteres Vermindern des Drucks im Ausgleichsbehälter (105) bei Nichterreichen eines vorgewählten Zustands für den Druck in der Bremsleitung (101);
  • c) Abspeichern des Wertes für den Druck im Ausgleichsbehälter (105) bei Erreichen eines vorgewählten Zustands für den Druck in der Bremsleitung (101) als Resultat der Durchführung von Schritt (b); und
  • d) Durchführen einer weiteren Druckänderung im Ausgleichsbe­ hälter (105) auf einen Wert, der dem durch Befehl angeforder­ ten Druck modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vorgegebenen Druck im Ausgleichsbehälter (105) und dem abge­ speicherten Druck im Ausgleichsbehälter (105) entspricht, wo­ durch der Druck in der Fluidleitung (201) um einen der ange­ forderten Druckminderung entsprechenden Betrag verringert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) ein Ändern des Druckes im Ausgleichsbehälter (105) um einen betrag beinhaltet, welcher der Summe aus der angeforderten Druckminderung und dem Differenzbetrag ent­ spricht, der sich aus dem maximalen Druck, mit dem der Aus­ gleichsbehälter (105) befüllt ist, und dem abgespeicherten Druck im Ausgleichsbehälter ergibt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt (a) ein Überwachen der Durchflußrate des in die Bremsleitung (101) strömenden Bremssteuerungsfluids und der Schritt (c) das Abspeichern des Wertes des Druckes im Aus­ gleichsbehälter (105) nach Vermindern der Durchflußrate auf einen vorgewählten Wert beinhalten.
8. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Eisen­ bahnzuges mit einer Lokomotive (10), die einen Ausgleichs­ behälter (105) und eine mit diesem über ein Bremsleitungs­ steuerventil (117) in Verbindung stehende Bremsleitung (101) enthält, wobei das Bremsleitungssteuerventil (117) an eine Ver­ sorgung für ein Bremssteuerungsfluid angeschlossen ist, mittels der die Bremsleitung (101) gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), von denen jeder ein Brems­ druckreferenzreservoir (205) und eine mit diesem über ein Bremsmechanismussteuerventil (203) in Verbindung stehende Fluidleitung (201) aufweist, wobei die Fluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) gesteuert über das Bremsleitungssteuerventil (117) entsprechend der Steuerung des Fluiddrucks im Ausgleichs­ behälter (105) befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachung des gesamten Bremssystems durchgeführt wird, wobei im Falle einer eventuell gefährlichen Veränderung eine Zug­ sicherheitsmessung mit folgenden Verfahrensschritten durch­ geführt wird:
  • a) Abspeichern einer ersten Information über das Volumen des Fluidströmungsweges durch die Bremsleitung (101) und die Zug­ fluidleitung (201) hindurch;
  • b) bei einer Volumenänderung des Fluidströmungsweges Durch­ führen einer vorgegebenen Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105), wodurch der Druck im Fluidströmungsweg auf einen Betrag reduziert wird, der für eine Vollbremsung des Zuges ausreicht, wobei der Schritt (b) folgende weitere Schritte enthält:
    • 1. wiederholtes Messen des Volumens der Fluidleitung;
    • 2. Überwachen der Bremsleitung (101) auf das Vorhandensein einer Änderung im Druck des Bremssteuerungsfluids; und
    • 3. bei konstanter und unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegender Durchflußrate in die Bremsleitung (101) und bei einer Volumenänderung in der Fluidleitung Vermindern des Drucks im Ausgleichsbehälter (105) um einen Betrag, der zur Durchführung einer Vollbremsung des Zuges ausreicht.
9. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Ei­ senbahnzuges mit einer Lokomotive (10), die einen Ausgleichsbe­ hälter (105) und eine mit diesem über ein Bremsleitungssteuer­ ventil (117) in Verbindung stehende Bremsleitung (101) enthält, wobei das Bremsleitungssteuerventil (117) an eine Versorgung für ein Bremssteuerungsfluid angeschlossen ist, mittels der die Bremsleitung (101) gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), von denen jeder ein Bremsdruckreferenz­ reservoir (205) und eine mit diesem überein Bremsmechanismus­ steuerventil (203) in Verbindung stehende Zugfluidleitung (201) aufweist, wobei die Fluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) gesteuert über das Bremsleitungssteuerventil (117) entsprechend der Steuerung des Fluiddrucks im Ausgleichsbehälter (105) be­ füllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige für das Zugbetriebspersonal bereitgestellt ist, daß die Zugbremsen gemäß einer Bremsenlösungsmaßnahme vollständig gelöst wurden, und daß das Verfahren folgende Verfahrensschritte enthält:
  • a) Messen des Volumens eines Fluidströmungsweges durch die Bremsleitung (101) und die Zugfluidströmungsleitung (201); und
  • b) bei Auslösen einer Bremsenlösungsmaßnahme Erzeugen eines "Bremsen gelöst"-Signals nach Ablauf einer auf die Auslösung der Bremsenlösungsmaßnahme folgenden Zeitdauer, die wenigstens zum Teil durch das im Schritt (a) gemessene Volumen des Fluid­ strömungsweges bestimmt wird.
10. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Ei­ senbahnzuges mit einer Lokomotive (10), die einen Ausgleichs­ behälter (105) und eine mit diesem über ein Bremsleitungs­ steuerventil (117) in Verbindung stehende Bremsleitung (101) enthält, wobei das Bremsleitungssteuerventil (117) an eine Versorgung für ein Bremssteuerungsfluid angeschlossen ist, mittels der die Bremsleitung (101) gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), von denen jeder ein Bremsdruckreferenzreservoir (205) und eine mit diesem über ein Bremsmechanismussteuerventil (203) in Verbindung stehende Zug­ fluidleitung (201) aufweist, wobei die Fluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) gesteuert über das Bremsleitungssteuerventil (117) entsprechend der Steuerung des Fluiddrucks im Ausgleichs­ behälter (105) befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige für das Zugbetriebspersonal bereitgestellt wird, daß die Bremsen aller in Betrieb befindlichen Eisenbahnwaggons (20) gemäß eines Bremsbefehls wirksam eingesetzt wurden, auf den hin der Fluiddruck in der Fluidleitung wirksam über das Brems­ leitungssteuerventil (117) bis auf den angeforderten Leitungs­ druck entlüftet wird, wodurch der Bremsmechanismus eines jeden Waggons (20) zum Bremsen der Räder veranlaßt wird, und daß das Verfahren folgende Verfahrensschritte enthält:
  • a) Überwachen des Drucks des Bremssteuerungsfluids in der Bremsleitung (101);
  • b) Erzeugen eines Ausgangssignals als Reaktion auf einen Bremsbefehl und als Reaktion auf das Erreichen eines vorbe­ stimmten Wertes sowie das Verändern um weniger als einen vorgewählten Wert für den gemäß Schritt (a) überwachten Druck in der Bremsleitung (101), welches anzeigt, daß die Bremsen aller vorhandenen Waggons (20) des Zuges wirksam betätigt sind, und daß ein Abkoppeln der Lokomotive (10) von diesen Waggons (20) ohne eine Sicherheitsgefahr möglich ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) das Überwachen des Drucks des Bremssteuerungs­ fluids und der Durchflußrate des in die Bremsleitung (101) einströmenden Bremssteuerungsfluids und der Schritt (b) das Er­ zeugen des Ausgangssignals bei Erreichen des vorbestimmten Wertes für den Druck und bei einer konstanten und unterhalb des vorgewählten Wertes liegenden Durchflußrate beinhalten.
12. Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Bremssystems eines Eisenbahnzuges mit einer Lokomotive (10), die einen Ausgleichsbehälter (105) und eine mit diesem über ein Bremsleitungssteuerventil (117) in Verbindung stehende Brems­ leitung (101) enthält, wobei das Bremsleitungssteuerventil (117) an eine Versorgung für ein Bremssteuerungsfluid ange­ schlossen ist, mittels der die Bremsleitung (101) gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), vor deren jeder ein Bremsdruckreferenzreservoir (205) und eine mit diesem über ein Bremsmechanismussteuerventil (203) in Verbin­ dung stehende Zugfluidleitung (201) aufweist, wobei die Zugfluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) gesteuert über das Bremsleitungssteuerventil (117) entsprechend der Steuerung des Fluiddrucks im Ausgleichsbehälter (105) befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung den Druck im Ausgleichsbehälter (105) und dadurch den Druck in der Fluid­ leitung (201) steuert, durch den der Bremsensteuerungsmechanis­ mus gesteuert wird, und zwar in Reaktion auf einen Befehl zur Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105), und folgende Ele­ mente enthält:
mit der Bremsleitung (101) verbundene Bremsleitungsüberwa­ chungsmittel (131') zur Erfassung einer Druckänderung in der Bremsleitung (101) und Bereitstellung eines diese Änderung darstellenden Ausgangssignals; und
für die Aufnahme des Ausgangssignals von den Bremsleitungsüber­ wachungsmitteln angeschlossene Steuerungsmittel, die bei Er­ reichen eines vorgewählten Zustands für den Druck in der Brems­ leitung (101) den Wert des Drucks im Ausgleichsbehälter (105) abspeichern und eine Druckänderung im Ausgleichsbehälter (105) um einen Betrag veranlassen, der der befohlenen Druckminderung modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vorgegebenen Ausgleichsbehälterdruck und dem abgespeicherten Ausgleichs­ behälterdruck entspricht, wodurch der Druck in der Fluidleitung (201) zur Reduzierung um einen der befohlenen Druckminderung entsprechenden Betrag veranlaßt wird.
13. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bremsleitungsüberwachungsmittel Mittel zur Überwachung der Durchflußrate des in die Bremsleitung einströmenden Bremssteuerungsfluids enthalten und daß die Steuerungsmittel Mittel zum Abspeichern des Wertes des Druckes im Ausgleichsbehälter (105) nach Verminderung der Durchflußrate auf einen vorgewählten Wert enthalten.
14. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der fest vorgegebene Aus­ gleichsbehälterdruck dem maximalen Druck entspricht, auf den der Ausgleichsbehälter (105) befüllt wird.
15. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel Mittel zur Druckänderung im Ausgleichsbehälter (105) auf einen Betrag beinhalten, welcher der Summe aus der geforderten Verminderung und der Differenz zwischen dem maximalen Druck, auf den der Ausgleichsbehälter (105) befüllt wird, und dem abgespeicherten Ausgleichsbehälterdruck entspricht.
16. Steuerungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Druck im Ausgleichsbehälter (105) und dadurch den Druck in der Fluidlei­ tung (201) steuert, durch den der Bremsensteuerungsmechanismus gesteuert wird, und zwar in Reaktion auf einen Befehl zur Druckminderung im Ausgleichsbehälter (105), und folgende Elemente enthält:
Bremsleitungsüberwachungsmittel für die Überwachung einer Druckänderung in der Bremsleitung (101) als Folge eines Ein­ satzbefehls für die Zugbremsen; und
mit den Bremsleitungsüberwachungsmitteln verbundene Steuerungs­ mittel, die bei Nichterreichen eines vorgewählten Zustandes für den Druck in der Bremsleitung (101) eine weitere Verminderung des Drucks im Ausgleichsbehälter (105) veranlassen und bei Erreichen eines vorgewählten Zustandes für den Bremsleitungs­ druck als Resultat der weiteren Druckminderung den Wert für den Druck im Ausgleichsbehälter (105) abspeichern und eine Änderung des Drucks im Ausgleichsbehälter (105) auf einen Betrag bewir­ ken, welcher der angeforderten Verminderung modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vorgegebenen Ausgleichsbehälter­ druck und dem abgespeicherten Ausgleichsbehälterdruck ent­ spricht, wodurch der Druck in der Fluidleitung um einen der angeforderten Verminderung entsprechenden Betrag reduziert wird.
17. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerungsmittel Mittel für eine Änderung des Drucks im Ausgleichsbehälter (105) um einen Betrag beinhalten, welcher der Summe aus der angeforderten Verminderung und der Differenz zwischen dem maximalen Druck, auf den der Ausgleichs­ behälter (105) befüllt wird, und dem abgespeicherten Aus­ gleichsbehälterdruck entspricht.
18. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsleitungsüberwachungsmittel Mittel für die Überwachung der Durchflußrate des in die Bremsleitung (101) einströmenden Bremssteuerungsfluids enthalten und daß die Steuerungsmittel Mittel für die Abspeicherung des Wertes des Druckes im Ausgleichsbehälter (105) nach Verminderung der Durchflußrate auf einen vorgewählten Wert enthalten.
19. Steuerungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Ausgangssignal zum Auslösen einer Zugkraft des Antriebssystems der Lokomotive (10) erzeugt, so daß die Lokomotive (10) von den Zugwaggons (20) abgekoppelt werden kann, und daß die Steuerungseinrichtung eine Anzeige für das Zugbetriebspersonal dahingehend bereitstellt, daß die Zugbremsen gemäß eines Bremseneinsatzbefehls voll­ ständig betätigt worden sind, indem der Fluiddruck in der Fluidleitung (201) wirksam über das Bremsleitungssteuerungs­ ventil (117) auf den erforderlichen Luftleitungsdruck abge­ senkt wird, wodurch der Bremsmechanismus jedes Waggons (20) zu einem Abbremsen von dessen Rädern (235) eingesetzt wird, wobei die Steuerungseinrichtung folgende Elemente enthält:
An die Bremsleitung (101) angeschlossene Sensormittel für die Erfassung des Bremsleitungsdrucks (131') und die Erzeugung eines diesen darstellenden Ausgangssignals; und
für den Empfang des den Druck repräsentierenden und von den Sensormitteln erzeugten Ausgangssignals angeschlossene Steue­ rungsmittel, die auf einen Bremsbefehl und das den Druck re­ präsentierende Signal reagieren, welches anzeigt, daß der Druck in der Bremsleitung (101) einen vorbestimmten Wert erreicht hat und sich um weniger als einen vorgewählten Wert verändert, und die ein Signal erzeugen, welches anzeigt, daß die Bremsen der Zugwaggons (20) wirksam und vollständig eingesetzt sind und daß die Lokomotive (10) daher ohne Sicherheitsgefahr von den Waggons (20) abgekoppelt werden kann, und die dieses anzeigende Signal an das Antriebssystem der Lokomotive (10) weiterleiten, um dieses in die Lage zu versetzen, eine Zugkraft auf die Lokomotive (10) wirken zu lassen, so daß diese von den Eisen­ bahnwaggons (20) abgekoppelt werden kann.
20. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensormittel einen Durchfluß erfassende Mit­ tel (141) aufweisen, mit denen der Druck des Bremssteuerungs­ fluids und dessen Durchflußrate in die Bremsleitung überwacht werden, und daß die Steuerungsmittel Mittel zur Erzeugung eines anzeigenden Signals in Reaktion auf das Erreichen des vorbe­ stimmten Wertes für den Druck und das Verändern der Durch­ flußrate um weniger als den vorgewählten Wert beinhalten.
21. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für einen Eisenbahnzug mit einer Lokomotive (10), die eine mit einem Bremsleitungsdrucksteuerungsmechanismus in Verbindung stehende Bremsleitung (101) enthält, wobei der Mechanismus an eine Bremssteuerungsfluidversorgung angeschlossen ist, über die die Bremsleitung gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), welche jeweils ein Bremsdruckreferenz­ reservoir (205) und eine damit über ein Bremsmechanismussteuer­ ventil (203) in Verbindung stehende Fluidleitung (201) auf­ weisen, wobei die Fluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) über den Bremsleitungsdrucksteuerungsmechanismus gesteuert befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung (201) gemäß einem abgespeicherten, den erforderlichen Bremsdruck repräsen­ tierenden Referenzdruckparameter befüllbar ist, und daß der Druck in der Fluidleitung (201), durch den der Bremssteuerungs­ mechanismus gesteuert wird, in Reaktion auf einen Befehl für eine Reduzierung des Drucks in der Bremsleitung (101) gesteuert wird und folgende Verfahrensschritte enthält:
  • a) Überwachung der Druckänderung in der Bremsleitung (101) auf einen Einsatzbefehl für die Zugbremsen hin;
  • b) Abspeichern eines Druckwertes, der dem Momentanwert des Referenzdruckparameters entspricht, bei Erreichen eines vorge­ wählten Zustands für den Druck in der Bremsleitung (101); und
  • c) Änderung des Wertes des Referenzdruckparameters um einen Betrag, welcher der geforderten Verminderung modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vorgegebenen Referenzdruckparame­ terwert und dem gespeicherten Druckwert entspricht, wodurch der Druck in der Fluidleitung (201) um einen der geforderten Ver­ minderung entsprechenden Betrag reduziert wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) die Überwachung der Durchflußrate des in die Bremsleitung einströmenden Bremssteuerungsfluids und der Schritt (b) die Abspeicherung eines dem Referenzdruckparameter entsprechenden Druckwertes nach Verminderung der Durchflußrate auf einen vorgewählten Wert enthalten.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der fest vorgegebene Referenzdruckwert dem maximalen Wert entspricht, auf den der Referenzdruckparameter gesetzt ist.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (c) eine Änderung des Referenz­ druckparameters auf einen betrag enthält, welcher der Summe aus der geforderten Verminderung und der Differenz zwischen dem maximalen Wert, auf den der Referenzdruckparameter gesetzt ist, und dem gespeicherten Druckwert entspricht.
25. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für einen Eisenbahnzug mit einer Lokomotive (10), die eine mit einem Bremsleitungsdrucksteuerungsmechanismus in Verbindung stehende Bremsleitung (101) enthält, wobei der Mechanismus an eine Bremssteuerungsfluidversorgung angeschlossen ist, über die die Bremsleitung (101) gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), welche jeweils ein Bremsdruckreferenzreservoir (205) und eine damit über ein Bremsmechanismussteuerventil (203) in Verbindung stehende Fluidleitung (201) aufweisen, wobei die Fluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) über den Bremsleitungsdrucksteuerungsmecha­ nismus gesteuert befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung (201) gemäß einem abgespeicherten, den erforder­ lichen Bremsdruck repräsentierenden Referenzdruckparameter befüllbar ist, daß der Referenzdruckparameter und dadurch der Druck in der Fluidleitung (201), durch den der Bremssteuerungs­ mechanismus gesteuert wird, in Reaktion auf einen Befehl zur Verminderung des Drucks in der Bremsleitung (101) gesteuert wird, und daß das Verfahren folgende Verfahrensschritte enthält:
  • a) Überwachen der Druckänderung in der Bremsleitung (101) in Reaktion auf einen Einsatzbefehl für die Zugbremsen;
  • b) bei Nichterreichen eines vorgewählten Zustandes für den Druck in der Bremsleitung (101) Durchführen einer weiteren Verminderung des Druckwertes des Referenzdruckparameters;
  • c) bei Erreichen eines vorgewählten Zustands für den Druck in der Bremsleitung (101) als Ergebnis der Ausführung von Schritt (b) Abspeichern eines Referenzdruckwertes, der dem Momentanwert für den Referenzdruckparameter entspricht; und
  • d) Durchführen einer weiteren Änderung des Wertes des Refe­ renzdruckparameters auf einen Betrag, welcher der angeforderten Verminderung modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vorgewählten Referenzdruckparameterwert und dem abgespeicherten Referenzdruckwert entspricht, wodurch der Druck in der Fluid­ leitung um einen der angeforderten Verminderung entsprechenden Betrag reduziert wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (d) der Wert für den Referenzdruckparameter auf einen Betrag geändert wird, welcher der Summe aus der angefor­ derten Verminderung und der Differenz zwischen dem maximalen Wert, auf den der Referenzdruckparameter gesetzt ist, und dem abgespeicherten Referenzdruckwert entspricht.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Schritt (a) die Durchflußrate des in die Bremsleitung einströmenden Bremssteuerungsfluids überwacht wird und im Schritt (c) der Wert des Referenzdruckparameters nach Verminderung der Durchflußrate auf einen vorgewählten Wert ab­ gespeichert wird.
28. Steuerungseinrichtung für die Steuerung des Betriebs ei­ nes Bremssystems für einen Eisenbahnzug mit einer Lokomotive (10), die eine mit einem Bremsleitungsdrucksteuerungsmechanis­ mus in Verbindung stehende Bremsleitung (101) enthält, wobei der Mechanismus an eine Bremssteuerungsfluidversorgung ange­ schlossen ist, über die die Bremsleitung (101) gesteuert befüllbar ist, und mit einem oder mehreren Waggons (20), welche jeweils ein Bremsdruckreferenzreservoir (205) und eine damit über ein Bremsmechanismussteuerventil (203) in Verbindung stehende Fluidleitung (201) aufweisen, wobei die Fluidleitung (201) und die Bremsleitung (101) miteinander verbunden sind, so daß die Fluidleitung (201) über den Bremsleitungsdrucksteuer­ ungsmechanismus gesteuert befüllbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fluidleitung (201) gemäß einem abgespeicherten, den erforderlichen Bremsdruck repräsentierenden Referenzdruck­ parameter befüllbar ist, und daß die Steuerungseinrichtung den Referenzdruckparameter und damit den Druck in der Fluidleitung (201), über die der Bremssteuerungsmechanismus gesteuert wird, in Reaktion auf einen Befehl zur Verminderung des Drucks in der Bremsleitung (101) steuert und folgende Elemente enthält:
mit der Bremsleitung (101) verbundene Bremsleitungsüber­ wachungsmittel für die Überwachung bei der Druckänderung in der Druckleitung und der Bildung eines die Änderung repräsentieren­ den Ausgangssignals bei einem Einsatz der Zugbremsen; und
für den Empfang des Ausgangssignals der Bremsleitungsüber­ wachungsmittel zugeschaltete Steuerungsmittel, die bei Errei­ chen eines vorgewählten Zustandes des Bremsleitungsdrucks einen dem Momentanwert des Referenzdruckparameters entsprechenden Wert abspeichern und eine Änderung des Wertes des Referenz­ druckparameters auf einen Betrag auslösen, welcher der angefor­ derten Verminderung modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vorgegebenen Referenzdruckparameterwert und dem abgespei­ cherten Referenzdruckwert entspricht, wodurch der Druck in der Fluidleitung (201) um einen der befohlenen Verminderung entsprechenden Betrag reduziert wird.
29. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bremsleitungsüberwachungsmittel Mittel für die Überwachung der Durchflußrate des in die Bremsleitung ein­ strömenden Bremssteuerungsfluids und die Steuerungsmittel Mittel für das Abspeichern des Wertes des Referenzdruckparame­ ters nach Verminderung dar Durchflußrate um einen vorgewählten Wert beinhalten.
30. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel Mittel für das Auslösen der Änderung des Referenzdruckparameterwertes um einen Betrag beinhalten, welcher der Summe aus der befohlenen Ver­ minderung und der Differenz zwischen dem maximalen Wert, auf den der Referenzdruckparameter gesetzt ist, und dem abgespei­ cherten Referenzdruckwert entspricht.
31. Steuerungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung (201) gemäß einem abgespeicherten, den erforderlichen Bremsdruck repräsen­ tierenden Referenzdruckparameter befüllbar ist und daß die Steuerungseinrichtung den Referenzdruckparameter und damit den Druck in der Fluidleitung (201), über die der Bremssteuerungs­ mechanismus gesteuert wird, in Reaktion auf einen Befehl zur Verminderung des Druckes in der Bremsleitung (101) steuert und folgende Elemente enthält:
Bremsleitungsüberwachungsmittel für die Überwachung einer Druckänderung in der Bremsleitung in Reaktion auf einen Ein­ satzbefehl für die Zugbremsen; und
mit den Bremsleitungsüberwachungsmitteln verbundene Steuerungs­ mittel für das Auslösen einer weiteren Verminderung des Wertes des Referenzdruckparameters bei Nichterreichen eines vorgewähl­ ten Zustandes für den Bremsleitungsdruck und bei Erreichen ei­ nes vorgewählten Zustandes für den Bremsleitungsdruck als Er­ gebnis der weiteren Verminderung des Referenzdruckparameterwer­ tes für das Abspeichern eines dem Momentanwert des Referenz­ druckparameters entsprechenden Referenzdruckwertes und für das Auslösen einer weiteren Änderung des Wertes für den Referenz­ druckparameter auf einen Betrag, welcher der angeforderten Ver­ minderung modifiziert um die Differenz zwischen einem fest vor­ gegebenen Referenzdruckparameterwert und dem abgespeicherten Referenzdruckwert entspricht, wodurch der Druck in der Fluid­ leitung (201) um einen der befohlenen Verminderung entsprechen­ den Betrag reduziert wird.
32. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerungsmittel Mittel für das Auslösen ei­ ner Änderung des Referenzdruckparameterwertes auf einen Betrag aufweisen, welcher der Summe aus der befohlenen Verminderung und der Differenz zwischen dem maximalen Wert, auf den der Referenzparameter gesetzt ist, und dem abgespeicherten Refe­ renzdruckwert enspricht.
33. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsleitungsüberwachungsmittel Mittel für die Überwachung der Durchflußrate des in die Bremsleitung einströmenden Bremssteuerungsfluids und die Steuerungsmittel Mittel für das Abspeichern des Wertes des Referenzdruckpara­ meters nach Verminderung der Durchflußrate auf einen vorge­ wählten Wert beinhalten.
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