DE60012444T2

DE60012444T2 - Integrierte elektrische und pneumatische Zugbremsen

Info

Publication number: DE60012444T2
Application number: DE60012444T
Authority: DE
Inventors: Kevin B. Black River Root; Bryan M. Watertown McLaughlin; Dale R. Adams Center Stevens; Jon M. Henderson Marra; John J. Allen
Original assignee: New York Air Brake LLC
Current assignee: New York Air Brake LLC
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: US20040084957A1; EP1084925A3; CA2318685A1; ZA200004765B; US6648422B2; BR0004248A; US7073753B2; EP1084925A2; US7004550B2; US6334654B1; BR0004248B1; CA2318685C; US7029076B2; EP1084925B1; US20030183729A1; US20020050737A1; US20040090111A1; DE60012444D1; MXPA00009044A

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrisch gesteuerte pneumatische Zugbremsen und computergesteuerte Zugbremssysteme und insbesondere auf die Integration der beiden Systeme.
Computergesteuerte Bremssysteme sind allgemein bekannt, beispielsweise die Systeme CCBI und CCBII von der New York Air Brake Corporation. Diese Systeme weisen eine Computersteuerung der pneumatischen Steuereinheit für die pneumatischen Leitungen auf, die durch den Zug verlaufen. Dies erlaubt die pneumatische Steuerung der Lokomotivbremsen sowie der Bremsen der einzelnen Wagen. In jüngerer Zeit versucht die Industrie, elektrisch gesteuerte pneumatische Bremsen an jedem der Wagen vorzusehen. Dies hat zu dem elektrisch gesteuerten pneumatischen ECP-System geführt, das unabhängig von dem Computersteuerungs-Bremssystem ist. Eine Übersicht eines solchen Systems ist das EP-60 von der New York Air Brake Corporation.
In der derzeitigen Ausführung verläuft das ECP-System in der Lokomotive parallel zu dem der konventionellen pneumatischen Lokomotivzugsteuerungen. Zwei Bremsventile sind vorgesehen, wobei eines das Bremsventil für die pneumatische Bremse und das andere das ECP-Bremsventil ist. In gleicher Weise sind getrennte Displays für jedes System vorhanden. Die Lokomotive oder der Lokomotivverband reagiert nicht auf die Bremsbefehle von dem ECP-System, weil die Lokomotiven auf pneumatische Signale auf den Leitungen reagieren. Außerdem hat das ECP-System einen eigenen diskreten Eingang von dem Ereignisschreiber und von den Lokomotivsteuerungen, um Penalties zu bestimmen.
Mit der Implementierung von elektrisch gesteuerten pneumatischen Bremsen wird auch der Wunsch zur Integration der computergesteuerten Bremssysteme mit den elektrisch gesteuerten pneumatischen Bremssystemen diskutiert.
Das vorliegende System sieht eine solche Integration eines Zugbremssystems mit einer Zugbremsleitung, die durch Lokomotiven und Wagen in dem Zug verläuft, einer Lokomotivbremsleitung, die durch benachbarte Lokomotiven verläuft, mit der Lokomotivbremsleitung verbundenen pneumatischen Bremsen an der Lokomotive und mit der Bremsleitung und einem elektrischen Netzwerk verbundenen elektropneumatischen Bremsen an den Wagen vor. Elektropneumatische Bremsen an der Lokomotive sind ebenfalls mit dem elektrischen Netzwerk verbunden. Das System umfasst eine einzelne Bremssteuerung, die Lokomotiv- und Zugbremsbefehle abgibt. Eine erste Steuerung ist an die Bremssteuerung ange schlossen und sendet bei Zugbremsbefehlen ein Wagenbremssignal auf dem Netzwerk. Eine zweite Steuerung ist an die Bremssteuerung angeschlossen und sendet bei Zug- und Lokomotivbremsbefehlen ein Lokomotivbremssignal auf der Lokomotivbremsleitung.
Das Bremssystem kann einen pneumatischen Modus und einen elektrischen Modus aufweisen. Die erste Steuerung sendet im elektrischen Modus Wagenbremssignale auf dem Netzwerk, und die zweite Steuerung sendet im pneumatischen Modus Wagenbremssignale auf der Zugbremsleitung. Die zweite Steuerung sendet in jedem Modus Lokomotivbremssignale auf der Lokomotivbremsleitung. Die vorgegebene Betriebsart des Bremssystems ist der pneumatische Modus.
Die Steuerung liefert einen vom System ausgelösten Notbremsbefehl oder einen vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehl. Die erste Steuerung sendet bei vom System und vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehlen ein Notbremssignal auf dem Netzwerk. Die zweite Steuerung sendet bei vom Bediener und von dem pneumatischen System ausgelösten Notbremsbefehlen ein Notbremssignal auf den Zug- und Lokomotivbremsleitungen. Die Bremssteuerung hat einen Führungs- oder Schleppmodus und gibt die Bremsbefehlssignale nur im Führungsmodus ab.
Wenn der Lokomotivverband eine Lokomotive mit elektropneumatischen Bremsen in dem elektrischen Netzwerk umfasst, sendet die erste Steuerung bei Zug- und Lokomotivbremsbefehlen die Lokomotivbremssignale auf dem Netzwerk. Die zweite Steuerung sendet weiter Lokomotivbremssignale auf der Lokomotivbremsleitung für die Lokomotiven, die keine elektropneumatischen Bremsen haben. Die Zug- und/oder Lokomotivbremssignale auf dem Netzwerk werden als prozentualer Anteil der Bremssignale gesendet.
Die Steuerung gibt auch Penalty-Bremsbefehle ab. Die erste Steuerung sendet bei einem Penalty-Bremsbefehl ein Penalty-Bremssignal auf dem Netzwerk. Stellt die Steuerung fest, dass während eines Penalty-Bremsbefehls eine Unterdrückung des Bremsbefehls auftritt, gibt sie kein Penalty-Bremsbefehlssignal ab. Bei Penalty-Bremsbefehlen gibt die Steuerung auch ein Ausschaltsignal für den Zugantrieb ab.
Weist der Zug nur elektropneumatische Bremsen an den Lokomotiven und den Wagen auf, sendet die erste Steuerung bei Zug- und Lokomotivbremsbefehlen ein Wagenbremssignal auf dem Netzwerk. Im Notfall werden auf dem Netzwerk auch die Wagen- und Lokomotivbremsbefehle gesendet, wenn eine zweite Steuerung ein Bremssignal auf der Zugbremsleitung abgibt.
Nach dem Einschalten oder einem Ausfall geht das Bremssystem in den pneumatischen Modus. Der Einstellung des pneumatischen Modus folgt die Einstellung des elektrischen Modus, wenn dieser gewählt wird. Weist das System ein verteiltes Kraftsystem auf, wird die Einstellung des verteilten Kraftsystems nach der Einstellung des elektrischen Mo dus durchgeführt. Bei dem verteilten Kraftsystem werden Bremssignale auf der Zugbremsleitung gesendet und Kraftsignale werden über Funk gesendet, wenn der Zug im pneumatischen Modus arbeitet. Bremssignale und Kraftsignale werden auf dem Netzwerk gesendet, wenn der Zug im elektrischen Modus arbeitet.
Die Steuerung weist eine Bedienersteuerung zur Abgabe von Bedienerbremssignalen auf. Im elektrischen Modus führt die Steuerung die Bedienerbremsbefehle der ersten Steuerung zu. Die erste Steuerung sendet die Lokomotiv- und Wagenbremssignale auf dem Netzwerk und die Lokomotivbremssignale zurück an die Steuerung. Die Steuerung führt die Lokomotivbremssignale der zweiten Steuerung zu und diese legt die Lokomotivbremsen an. Im pneumatischen Modus führt die Steuerung die Bedienerbremsbefehle der zweiten Steuerung zu und diese sendet die Wagenbremsbefehle auf der Zugbremsleitung und legt die Lokomotivbremse an. Ist eine Lokomotivbremsleitung vorhanden, gibt die zweite Steuerung in beiden Modi Lokomotivbremssignale auf der Lokomotivbremsleitung ab. Eine nicht übertragende erste Steuerung führt bei Empfang des Lokomotivbremssignals auf dem Netzwerk das Lokomotivbremssignal ihrer Steuerung zu. Ihre Steuerung führt sodann das Lokomotivbremssignal ihrer zweiten Steuerung zu, die wiederum die Lokomotivbremsen anlegt. Bei von dem pneumatischen und elektrischen System und vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehlen stellt die erste Steuerung das Netzwerk zurück. Bei von dem pneumatischen System und vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehlen stellt die Steuerung die zweite Steuerung zurück.
Bei einem Penalty-Bremsbefehl gibt die Steuerung einen Penalty-Bremsbefehl ab, und die erste Steuerung sendet das Penalty-Wagenbremssignal auf dem Netzwerk. Die erste Steuerung bestätigt der Steuerung auch die Übertragung eines Penalty-Bremssignals. Wenn die Penalty-Bestätigung nicht erhalten wird, sendet die Steuerung einen Notbremsbefehl an die zweite Steuerung. Ein integrierter Lokomotivcomputer ist an die Steuerung angeschlossen und verbindet die Steuerung und die erste Steuerung mit den Lokomotivsystemen. Bei diesen Systemen kann es sich zum Beispiel um das verteilte Kraftsystem handeln.
Ein Verfahren zur Ausführung der Integration der Funktionen ist ebenfalls beschrieben.
Andere Zwecke, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Diagramm des Aufbaus eines integrierten elektrischen und pneumatischen Zugbremssystems für die Integration von Lokomotivsystemen (LSI) und andere Integrationsanwendungen.
2 zeigt ein Diagramm der Systemaufteilung zwischen dem computergesteuerten Bremssystem und einem elektropneumatisches Bremssystem.
3 zeigt ein Blockdiagramm der Integration eines computergesteuerten Bremssystems und eines ersten elektropneumatischen Bremssystems für Anwendungen bei der Integration von Lokomotivsystemen.
4 zeigt ein Blockdiagramm der Integration eines computergesteuerten Bremssystems und eines zweiten elektropneumatischen Bremssystems für Anwendungen bei der Integration von Lokomotivsystemen.
5 zeigt ein Blockdiagramm einer Alternative zu 4 für andere Anwendungen als die Integration von Lokomotivsystemen.
6 zeigt ein Diagramm der elektrischen Moduseinstellung des integrierten Systems.
7 zeigt ein Blockdiagramm der Bremsventilsteuerung des integrierten Systems.
8 zeigt ein Blockdiagramm der Notfallsteuerung des integrierten Systems im elektrischen Modus.
9 zeigt ein Blockdiagramm der Penalty-Steuerung des integrierten Systems.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Auch wenn das vorliegende Bremssystem anhand des elektropneumatischen Zugbremssystems EP-60 und des computergesteuerten Lokomotivbremssystems CCBI/CCBII als Beispiel für zwei Systeme beschrieben wird, die miteinander integriert werden können, kann das vorliegende integrierte System auch mit anderen ähnlichen pneumatischen und elektropneumatischen Systemen für Zug- und Lokomotivbremssteuerungen implementiert werden.
Eine Übersicht des Systemaufbaus ist in 1 gezeigt. Ein computergesteuertes Lokomotivbremssystem 10 ist als CCB gezeigt. Es steuert die Zugbremsleitung 21 und ist mit einem elektropneumatischen Zugbremssystem 12 verbunden, das als EP-60 gezeigt ist und eine elektropneumatische Zugleitung 40 steuert. Ein integrierter Lokomotivcomputer (ILC) 29 ist mit dem CCB 10 und dem EP-60 12 verbunden. Ein verteiltes Kraftsystem DP 14 ist ebenfalls vorgesehen und mit dem ILC 29 verbunden. Der ILC 29 ist auch mit einem Antriebssystem 16 verbunden und sendet Informationen an den Ereignisschreiber 30. An den ILC 29 ist auch ein LSI-Display 32 angeschlossen.
Bei anderen Anwendungen als zur Integration von Lokomotivsystemen, insbesondere wenn die ILC-Verbindung zum EP-60 12 nicht vorgesehen ist, ist eine Bediener-Schnittstelleneinheit oder ein ECP-Display 44 vorgesehen und mit dem EP-60 verbunden, und ein getrennter Ereignisschreiber 30A ist an das EP-60 angeschlossen. Der Ereignisschreiber 30 kann ein getrenntes, unabhängiges Gerät oder in den ILC 29 integriert sein. Handelt es sich um einen getrennten Ereignisschreiber, ist dies derselbe Ereignisschreiber wie 30A.
Die Aufteilung der verschiedenen vom EP-60 und CCB ausgeführten Funktionen ist in 2 gezeigt. Das EP-60 empfängt EP-Einstellungs- und Anzeigedaten. Es liefert Ausgangssignale an den Leistungstrennschalter PCS für das Lokomotivsystem sowie die EP-Zugleitungssteuerung. Das EP-60 ist zuständig für die EP-Zugleitungs-Bremsanforderung, das Zugleitungs-Kraftmanagement, die Zugzusammenstellung und -abfolge sowie die AAR-Funktionsanforderungen.
Das CCB empfängt Eingangssignale für die CCB-Einstellung und das Display, Bremshebelbefehle und Penalty-Befehle. Es liefert Ausgangssignale an den PCS und verschiedene sonstige Lokomotivein- und -ausgangssignale. Außerdem steuert es die Bremsleitung 21, die unabhängige Leitung (Nr. 20) 22 und die Betätigungsleitung (Nr. 13) 23 sowie die lokalen Bremszylindersteuerungen. Das CCB ist zuständig für das Füllen der Bremsleitung, die Auswertung des Bremshebels, das Bremsleitungs-Notfallmanagement, die Penalty-Auswertung, die Lokomotivbremszylindersteuerung, die Mehreinheiten-Betriebsfunktion oder MU-Funktionen („bail" und unabhängig) und die Anwendung der lokomotivspezifischen Anforderungen.
Das Zusammenspiel und die Übertragung der Signale und der Steuerung zwischen dem EP-60 und dem CCB werden im Hinblick auf die normale oder pneumatische Bremsung und die elektrische Bremsung beschrieben.
Das computergesteuerte Lokomotivbremssystem 10 in 3 weist eine elektropneumatische Steuereinheit (EPCU) 20 auf, die auf Eingangssignale reagiert, um den Druck in der Bremsleitung 21, der unabhängigen Anlege- und Löseleitung (Nr. 20) 22 und der Betätigungsleitung (Nr. 13) 23 sowie die Bremszylinder 24 an ihrer Lokomotive zu steuern. Die unabhängige Anlege- und Löseleitung 22 und die Betätigungsleitung 23 verlaufen durch den gesamten Lokomotivverband und erlauben die unabhängige Steuerung der Lokomotivbremsen im Unterschied zu der Steuerung der pneumatischen Bremsen an jedem Wagen durch die Bremsleitung 21, die durch den gesamten Zug verläuft. Die elektrische Kommunikation und die Steuerung der Lokomotiven in dem Verband erfolgt über die 27adrige MU-Zugleitung 25. Diese wird im Allgemeinen vom Antriebssteuersystem (nicht gezeigt) gesteuert.
Ein computergesteuertes Bremssystem 10 ist zum Beispiel als ein CCBII gezeigt und weist ein integriertes Prozessormodul IPM 27 für die elektrische Steuerung der pneumati schen Steuereinheit 20 auf. Das IPM 27 empfängt Eingangssignale von einem elektronischen Bremsventil EBV 26 mit einem automatischen Bremshebel 26A zur Steuerung der Bremsleitung 21 und einem unabhängigen Bremshebel 26B zur Steuerung der Lokomotivbremsen über die unabhängige Leitung 22 und die Betätigungsleitung 23. Das EBV 26 ist eine vom Bediener betätigte Bremssteuerung. Ein integrierter Lokomotivcomputer ILC 29 verbindet das IPM mit einem Ereignisschreiber 30 und Displays 32. Der Ereignisschreiber 30 kann ein getrenntes Gerät oder in den ILC 29 integriert sein. Penalties wie z.B. Alarm- und Übergeschwindigkeitssignale sind Eingänge für den ILC 29. Das Antriebssystem 16 kommuniziert mit dem ILC 29. Der ILC kommuniziert über die MU-Zugleitung 25 mit anderen Lokomotiven in seinem Verband.
Das IPM 27 ist mit nicht gezeigten Lokomotivsystemen verbunden und tauscht ein Abschaltsignal PCS, ein Notsandsignal ES und ein Not-Magnetventil EMV aus. Das IPM 27 kann mit dem verteilten Kraftsystem DP 14 integriert sein, um über Funkmodule 33 mit den anderen Lokomotiven in dem Verband und über den Zug verteilt zu kommunizieren. Ein Zugende-Funkmodul 31 kommuniziert mit dem Zugendegerät.
Die Verbindung zwischen dem IPM 27, dem Bremsventil 26 und der elektropneumatischen Steuereinheit 20 erfolgt über einen gemeinsamen Bus. Die empfohlene Verbindung, die ein AAR-Standard ist, ist ein LonWork-Netzwerk, in dem jedes der Module einen Knoten in dem neuralen Netzwerk bildet. Die Verbindung zwischen dem IPM 27 und dem ILC 29 ist ein normaler Computer-Bus, zum Beispiel ein RS422-HDLC. Das bisher beschriebene System ist hinlänglich bekannt und muss nicht im Detail beschrieben werden.
Die Steuerungen eines elektrisch gesteuerten pneumatischen Bremssystems ECP nach dem Stand der Technik sind als EP 60 von der New York Air Brake Corporation gezeigt. Die elektrisch gesteuerten pneumatischen Bremsen weisen eine Zugstromversorgung TPS 41 auf, die die Lokomotivbatterien mit einer EP-Zugleitung 40 verbindet. Dies ist eine elektrische Leitung, die durch den gesamten Zug verläuft und die EP 60-Bremsen an jedem Wagen und, sofern vorhanden, an Lokomotiven mit Strom und Kommunikationsdaten versorgt. Eine Zugleitungskommunikationssteuerung TCC 42 ist mit der EP-Zugleitung 40 als ein Knoten in dem neuralen Netzwerk verbunden. Ein Wagen-ID-Knoten ist als ein Knoten in dem Netzwerk gezeigt und ist Bestandteil des EP-60-Systems. Nach dem bisherigen Stand der Technik hat die TCC 42 keine Kontrolle über die pneumatischen Bremsleitungen 21, 22 und 23. Sie steuert lediglich die Kommunikation, d.h. das Senden oder Empfangen von Daten über die EP-Zugleitung 40. Daher kann sie nur mit anderen Lokomotiven in dem Zug kommunizieren, die über Zugleitungssteuerungen TCC 42 oder EP-Knoten in dem Netzwerk verfügen und mit der EP-Zugleitung 40 verbunden sind.
Auch wenn die EP-Zugleitung als eine durch jeden Wagen in dem Zug verlaufende Leitung gezeigt ist, ist zu beachten, dass das neurale EP-Netzwerk auch eine Funk- oder andere drahtlose Verbindung sein kann.
Nach dem bisherigen Stand der Technik verläuft das EP-Bremssystem parallel zu dem der konventionellen pneumatischen oder computergesteuerten Lokomotivzugsteuerungen. Zwei Bremsventile sind vorgesehen, wobei eines das pneumatische Bremsventil und das andere das EP-Bremsventil ist. In gleicher Weise sind getrennte Displays vorgesehen. Die Lokomotive oder der Lokomotivverband reagiert nicht auf die Bremsbefehle von dem EP-Lokomotivsystem. Außerdem hat das EP-System einen eigenen diskreten Eingang von dem Ereignisschreiber 30A (5) und den Lokomotivsteuerungen, um Penalties zu bestimmen.
Die Integration des computergesteuerten Bremssystems (10) mit dem elektrisch gesteuerten pneumatischen Bremssystem (12) erfolgt durch Verbinden dieser Systeme als Knoten in einem gemeinsamen Netzwerk, wie gezeigt. Die Integration führt dazu, dass nur noch ein einzelnes Bremssteuerventil vorhanden ist, nämlich das CCB-Steuerventil 26, und dass das EPC-Steuerventil wegfällt. Auch ein getrennter Zugang zu dem Ereignisschreiber 30, das Zugendegerät und ein Display für die TCC 42 sind nicht erforderlich und stehen aus dem computergesteuerten Bremsabschnitt 10 in 3 bis 5 oder direkt aus dem ILC in 3 und 4 zur Verfügung. Der Zugang zu den Penalties und anderen Lokomotivsteuerungen für die TCC 42 erfolgt ebenfalls durch das computergesteuerte Bremssystem 10 in 3 bis 5 oder direkt aus dem ILC in 3 und 4. Schließlich wird die Möglichkeit der Steuerung der Lokomotivbremsen unter dem elektronisch gesteuerten pneumatischen System TCC 42 bereitgestellt.
Wie in 3 und 4 gezeigt, ist der ILC 29 bei Anwendungen zur Integration von Lokomotivsystemen direkt zum Beispiel über eine RS 422-HDLC mit der TCC 42 verbunden. Dies gestattet den Zugang zu dem Ereignisschreiber 30 über den ILC 29. In 5 weist die TCC 42 ihre eigene Bedienerschnittstelle 44 und eine direkte Verbindung zum Ereignisschreiber 30A für eine Nicht-LSI-Anwendung auf. Die Verbindung zu dem Ereignisschreiber 30 kann eine RS 232 sein.
Eine Implementierung des integralen Systems für ein CCBI-artiges Steuersystem ist in 4 und 5 gezeigt. Ein integriertes System für das CCBI- und EP-60-Steuersystem ist in 4 und 5 gezeigt. Die Computerrelaiseinheit CRU 28 ist über elektrische Leitungen anstelle von Kommunikationsbussen mit dem elektronischen Bremsventil 26 verbunden. Die CRU 28 ist als ein Knoten in dem Kommunikationsnetzwerk mit der TCC verbunden. Das IPM 27 ist ein getrenntes verteiltes Kraftsystem DP einschließlich dem DP-Funkmodul 33 und dem Zugendemodul EOT 31. Das IPM 27 ist als ein Knoten in dem Netzwerk mit der TCC 42 verbunden.
Die Zugsteuersignale von dem Bremsventil 26 werden dem IPM 27 zugeführt und abhängig davon, ob sich das IPM 27 im pneumatischen Modus oder im elektrischen Modus befindet, steuern sie entweder die pneumatische Steuereinheit 20 zur Steuerung der Bremsleitung 21 oder führen die Bremsbefehlssignale der TCC 42 zu, die über die EP-Zugleitung 40 elektrische Zug- oder Wagenbremssignale aussendet. Das IPM 27 bewirkt keine Reduzierung des Ausgleichsbehälters (nicht gezeigt) als Reaktion auf die Bewegungen des automatischen Bremsventilhebels im EP-Modus, wie dies im pneumatischen Modus der Fall ist. Dadurch bleibt die Bremsleitung 21 vollständig gefüllt.
Alle mit EP ausgerüsteten Lokomotiven reagieren auf das Steuersignal auf der EP-Zugleitung 40 zum Anlegen ihrer Bremsen als Reaktion auf eine EP-Betätigung. In gleicher Weise legen die führende und jede entfernt führende mit ECP ausgerüstete Lokomotive das proportionale pneumatische Bremssignal auf der unabhängigen Bremsanlege- und Löseleitung 22 an. Das Signal auf dieser Leitung wird von den geschleppten Lokomotiveinheiten überwacht, die nicht über EP-Funktionen verfügen und entsprechend die Lokomotivbremsen anlegen.
Ein Schalt- oder Einstellverfahren liefert eine Anzeige an die IPM-Steuerung 27, ob sie im pneumatischen oder im elektrischen Steuerungsmodus arbeiten soll.
Das IPM 27 in Kombination mit dem EBV 26 in 3 und die CRU 28 und das EBV 26 in 4 und 5 bilden eine Bremssteuerung, die Lokomotiv- und Zugbremsbefehle abgibt. Die TCC 42 bildet eine erste Steuerung, die mit der Bremssteuerung 27, 26 verbunden ist, und sendet bei Zugbremsbefehlen ein Wagenbremssignal auf dem Netzwerk oder der EP-Zugleitung 40. Eine zweite Steuerung, die eine Steuereinheit 20 umfasst, ist ebenfalls mit der Bremssteuerung 27, 26 verbunden und sendet bei Zug- und Lokomotivbremsbefehlen ein Lokomotivbremssignal auf der Lokomotivbremsleitung, bei der es sich um eine unabhängige Leitung 22 handelt. Das Anlegen und Lösen der Lokomotivbremsen mit der unabhängigen Leitung 22 kann ebenso wie das „bail-off" (Druckentlastung) ohne Verwendung der Betätigungsleitung 23 oder der Bremsleitung 21 erreicht werden. Daher kann die Betätigungsleitung 23 entfallen.
Wie bereits erwähnt, weist die Bremssteuerung 27, 26 einen pneumatischen Modus und einen elektrischen Modus auf. Die normale Betriebsarbeit beim Einschalten und nach bestimmten Arten von Ausfällen ist der pneumatische Modus. Im elektrischen Modus gibt die Bremssteuerung 27, 26 auf der Zugleitung 40 Zugleitungsbremssignale für die Wagen und Lokomotiven ab, die EP-Bremsen haben und mit der Zugleitung 40 verbunden sind. Im pneumatischen Modus gibt die Bremssteuerung 27, 26 die Zug- oder Wagenbremssignale auf der Bremsleitung 21 ab. Im elektrischen Modus und im pneumatischen Modus liefert die Steuereinheit 20 Lokomotivbremssignale auf der Lokomotivbremsleitung oder der unabhängigen Bremsleitung 22.
Das Einstellungsverfahren für den elektrischen Modus ist in 6 gezeigt. Das Einstellen des CCB umfasst das Einschalten der Führungsmodus und Einstellen des Ausgleichsbehälters. Das System wird auf Fracht oder Passagiere eingestellt. Der unabhängige Hebel wird auf Maximum und der automatische Hebel auf Lösen eingestellt. Die Bremsleitung wird gefüllt, das funkgesteuerte DP wird ausgeschaltet und die Geschwindigkeit wird auf null eingestellt.
Nach Abschluss dieser Aktivitäten erlaubt das CCB-System jetzt den Übergang vom konventionellen oder pneumatischen Modus in den EP-Modus. Ab diesem Punkt kann das EP-System jetzt nach den üblichen EP-Verfahren initialisiert werden. Die Menüauswahl und die Einstelloptionen werden auf dem LSI-Display des ILC angeboten. Für Anwendungen, bei denen die Schnittstelle zwischen ILC und ECP nicht vorhanden ist, erfüllt das getrennt bereitgestellte ECP-Display denselben Zweck.
Die Einstellung des EP 60 umfasst das Aufrufen des Führungsmodus, das Einschalten und Festlegen des Leer/Beladen-Zustands und die Betriebsverriegelung.
Nach Abschluss der Einstellung des EP-Lokomotivsystems kann das EP-Zugeinstellungs-Initialisierungsverfahren durchgeführt werden. Hierzu gehört das Feststellen oder Bestätigen der Identität aller Zugleitungsgeräte (Lokomotiven oder Wagen) sowie der Position und Ausrichtung aller mit EP ausgerüsteten Lokomotiven und Wagen. Es umfasst auch das Zuweisen von eindeutigen Netzwerkadressen, das Erfassen von Gerätedaten und das Herunterladen von Konfigurationsdaten. Während des Initialisierungsverfahrens liegt eine Betriebsverriegelung vor, bis das EP bestätigt, dass alle Geräte zu 100 Prozent betriebsbereit sind. Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, muss der automatische Bremshebel für 10 Sekunden in die Unterdrückungsstellung gebracht werden, um die Verriegelung zurückzusetzen. Danach ist die EP-Bremse vollständig aktiviert, und die Bremse kann jetzt gelöst werden.
Nachdem das EP aktiviert ist, kann die Option „Wired Distributed Power" (leitungsgebundene Kraftverteilung) gewählt werden, und die Einstellung der entfernt führenden Lokomotive kann durchgeführt werden. Alle Einstellverfahren für entfernte Lokomotiven werden von der führenden Lokomotive aus ausgeführt. Es ist nicht erforderlich, für Einstellungen zu den entfernten Lokomotiven zu gehen, wie dies derzeit bei „Radio Distributed Power" (funkgesteuerte Kraftverteilung) nötig ist.
Eine Gesamtansicht der Bremsventilsteuerung ist in 7 gezeigt. Das EBV 26 weist einen automatischen Hebel, einen unabhängigen Hebel und „bail-off"-Eingänge zu dem CCB auf, das auch die anwendungsspezifischen Anforderungen für die Lokomotive aus führt. In einem konventionellen oder pneumatischen Modus steuert es die EP-Steuereinheit 20 zur Steuerung der Bremsleitung 21. Im elektrischen Modus kommuniziert die TCC 42 mit dem CCB, das die EP-Zugleitung 40 steuert.
Im elektrischen Modus wird die Betätigung des automatischen Hebels 26A durch das IPM 27 verarbeitet, das Zugbremssignale an die TCC 42 abgibt. Die TCC 42 gibt dann ein elektrisches Zugbremssignal auf der EP-Zugleitung 40 ab. Außerdem führt sie ihr elektrisches Zugsignal an das IPM zurück, und das IPM 27 liefert wiederum Bremsbefehle an die EP-Steuereinheit 20. Die EP-Steuereinheit 20 liefert daraufhin einen entsprechenden Bremszylinderdruck für den Bremszylinder 24 der betreffenden führenden Lokomotive. Die TCCs 42 auf anderen entfernt führenden Lokomotiven geben die empfangenen Zugbremsbefehle an ihre IPMs 27, die die EP-Steuereinheit 20 steuern, um ihre Bremsen oder Bremszylinder 24 anzulegen.
Über das IPM 27 weist die TCC 42 außerdem die EP-Steuereinheit 20 an, ein Bremssignal auf die unabhängige Leitung 22 zu geben. Dies ermöglicht die pneumatische Betätigung der geschleppten Lokomotiven entsprechend der führenden Lokomotive und der entfernt führenden Lokomotive. Dadurch kann der Verband auch nicht mit EP ausgerüstete Lokomotiven aufweisen oder bei den geschleppten EP-Lokomotiven könnte der elektrische Modus ausgeschaltet oder deaktiviert sein. Daher wird die elektropneumatische Steuereinheit 20 im elektrischen Modus von der TCC 42 gesteuert und nicht von dem EBV 26.
Weil die unabhängige Leitung 22 benutzt wird, um den geschleppten Lokomotiven auch im elektrischen Modus pneumatische Signale zuzuführen, müssen Vorkehrungen für die Betätigung des unabhängigen Hebels 26B im elektrischen Modus getroffen werden. Wird der unabhängige Bremshebel 26B im elektrischen Modus betätigt, gibt das EBV 26 über das IPM 27 ein Signal an die TCC. Die TCC 42 gibt danach über das IPM 27 einen Befehl zurück an die EP-Steuereinheit 20, um ein pneumatisches Bremssignal auf die unabhängige Leitung 22 zu geben. Wenn die EP-Zugleitung 40 und die TCC 42 die Möglichkeiten dazu haben, geben sie ein Lokomotivbremssignal an die mit EP ausgerüsteten Lokomotiven und nicht an die Wagen, die ebenfalls mit der EP-Leitung 40 verbunden sind. Wenn der automatische Hebel 26A und der unabhängige Hebel 26B beide gleichzeitig bremsen, wird der restriktivere Bremsbefehl zur Steuerung der Lokomotivbremsen verwendet. In gleicher Weise kann die verteilte Kraft auf der EP-Leitung 40 an die entfernt führende Lokomotive gesendet werden.
Die Steuerung 27, 26 kann einen vom System ausgelösten Notbremsbefehl oder einen vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehl ermitteln, wie in 8 gezeigt. Die vom Bediener ausgelösten Bremsbefehle kommen von dem Bremsventil 26 in Nothebelstellungen. Zu den vom System ausgelösten Bremsbefehlen gehören eine Störung des elektrischen Systems oder eine Störung des pneumatischen Systems. Bei den Störungen des elektrischen Systems kann es sich um einen Ausfall des EP-60-Systems, einen Ausfall des CCB-Systems und Meldungen der Zugbesatzung handeln. Zu den Störungen des pneumatischen Systems gehören das Trennen des Verbands und das Heizerbremsventil.
Bei Störungen gibt die Steuerung 27, 26 Signale an die TCC 42, die bei vom System und vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehlen ein Notbremssignal auf dem Netzwerk sendet. Die Steuerung 27, 26 gibt Befehle an die Steuereinheit 20, die bei vom Bediener und von dem pneumatischen System ausgelösten Notbremsbefehlen ein Notbremssignal auf den Zug- und Lokomotivbremsleitungen 21, 22 sendet. Daher wird bei Notbremsbefehlen des elektrischen Systems nur die EP-Bremse angelegt, während bei vom Bediener und vom pneumatischen System ausgelösten Notbremsbefehlen die EP- und die pneumatischen Bremssysteme betätigt werden. Die Zugbremssignale und die Lokomotivbremssignale werden auf der Zugleitung 40 als prozentualer Anteil der Bremssignale gesendet.
Parallel zu der EP-Steuereinheit 20 kann ein Notmagnetventil EMV unter der Steuerung der TCC 42 vorgesehen sein. Wenn das verteilte Kraftsystem DP das Notmagnetventil umfasst, kann die TCC 42 das Magnetventil gemeinsam steuern.
Nach einer vom Bediener oder von dem pneumatischen System ausgelösten Störung steuert die TCC 42 das elektrische Zurückstellen, und das IPM 27 steuert das pneumatische Zurückstellen. Die TCC 42 steuert das elektrische Zurückstellen nach einer von dem elektrischen System ausgelösten Störung und nachdem der automatische Hebel 26A eine bestimmte Zeit lang in der Betriebs- oder Unterdrückungsstellung war, ehe die Lösestellung gewählt werden kann.
Die Steuerung 27, 26 gibt Penalty-Bremsbefehle ab, wie in 9 gezeigt. Im elektrischen Steuerungsmodus gibt sie bei diesen Penalty-Bremsbefehlen Penalty-Bremsbefehlssignale an die Steuerung TCC 42, um bei Penalty-Bremsbefehlen ein Wagenbremssignal auf dem Netzwerk zu senden. Wie bei anderen Wagenbremssignalen auf dem Netzwerk bleibt die Bremsleitung 21 gefüllt. Eine Penalty-Bestätigung von der TCC 42 an das IPM 27 ist nötig. Wird sie nicht empfangen, gibt das IPM 27 den Befehl für eine pneumatische Notbetätigung mit der EP-Steuereinheit 20.
Die Steuerung 27 ermittelt auch, ob ein Bremsunterdrückungsbefehl aufgetreten ist, um eine Penalty-Bremse aufzuheben oder das Anlegen der Penalty-Bremse zu verhindern. Dies ist die Unterdrückungsstellung des automatischen Bremshebels des elektrischen Bremsventils 26. Wenn die Bremsunterdrückungsbefehle während eines Penalty-Bremsbefehls auftreten, sendet die Steuerung 27, 26 keine Steuerungs- oder Bremsbefehlssignale an die Steuerung 42 oder entfernt und unterbricht jede Penalty-Betätigung, die von der Steue rung 42 auf der EP-Zugleitung 40 gegeben wird. Wie bekannt, gibt die Steuerung 27, 26 bei Penalty-Bremsbefehlen ein Abschaltsignal an das Lokomotivantriebssystem.
Bei früheren Systemen bewirkt das Betätigen des automatischen Bremshebels in die Unterdrückungsstellung ein Reduzieren der Bremsleitung, wodurch die Zugbremsen angelegt werden. Dies ist unerwünscht und wird durch das vorliegende System vermieden, bei dem die Unterdrückungsstellung nur als ein elektrisches Steuersignal benutzt wird, ohne dass pneumatische Ergebnisse in der Bremsleitung 21 bewirkt werden.
Wie zu erkennen, ist bei einem ECP-Zug die Bremsleitung primär eine Druckluftversorgung und wird nicht zur Bremsensteuerung benutzt. Bei dem vorliegenden System wird die Bremsleitung 21 als Reserve benutzt, um die pneumatische Betätigung der Zugbremsen zu ermöglichen, sowie für vom Bediener und von dem pneumatischen System ausgelöste Störungen. Mit der künftigen Akzeptanz von ECP-Bremsen in der Industrie haben die Zugbremsleitung 21 und die Lokomotivleitungen 22 und 23 eventuell keine Steuerfunktionen mehr. In einem komplett mit EP ausgerüsteten Zug entfallen die unabhängige Lokomotivbremsleitung 22 und die Lokomotivbetätigungsleitung 23. Alle Signale werden auf der EP-Zugleitung 40 gesendet. Daher werden Zugleitungs-Bremssignale getrennt an Wagen und Lokomotiven adressiert, und spezielle Lokomotivbremssignale werden nur an Lokomotiven adressiert.
Bei dem vorliegenden System ist auch zu beachten, selbst wenn dies die unabhängige Bremsleitung 22 mit oder ohne die Betätigungsleitung 23 umfasst, dass diese Lokomotiven mit EP-Bremsen ihr Bremssignal vorzugsweise über die elektrische Zugleitung 40 erhalten. Jene Lokomotiven, die keine EP-Bremsen haben, erhalten die Signale pneumatisch über die unabhängige oder Lokomotivbremsleitung 22. Jene Lokomotiven, die nicht der führende Lokomotive benachbart sind und nicht durch die unabhängige Bremsleitung 22 mit anderen Lokomotiven verbunden sind, erhalten ihre Signale entweder über das Funkmodul 33, oder die entfernte Lokomotive kann über EP-Funktionen verfügen und erhält ihre Signale auf der EP-Zugleitung 40. Sie kann dann andere benachbarte Lokomotiven in ihrem Verband pneumatisch steuern, wenn sie mit einer unabhängigen Leitung 22 verbunden sind. Ein anderes Beispiel für eine entfernte Lokomotive wäre eine Schiebelokomotive, die bei Bedarf am Ende des Zuges angekuppelt wird, um eine bestimmte Steigung zu bewältigen. Diese Lokomotiven wären mit EP ausgerüstet und erhielten ihre Lokomotivbremssignale auf der EP-Zugleitung 40. Hierzu gehören automatische, unabhängige und „bail-off"-Befehle.
Die Bremssteuerung 27 wird in einem konventionellen oder pneumatischen Modus eingeschaltet. Zum Umschalten in den elektrischen Modus muss sie als eine führende Lokomotive ausgewählt und dann in den elektrischen Modus umgeschaltet werden.
Die Integration oder Koordination des elektrisch gesteuerten Pneumatiksystems oder des ECP-Systems durch das computergesteuerte Bremssystem ermöglicht eine höhere Sicherheit. Das computergesteuerte Bremssystem kann feststellen, ob das elektrisch gesteuerte Pneumatiksystem 42 arbeitet; ist dies nicht der Fall, kann es die pneumatische Steuerung der Bremsleitung 21 übernehmen, um das Anlegen der Bremsen im gesamten Zug zu gewährleisten. Durch Vorsehen eines einzelnen Bremssteuerventils 26 und eines einzelnen Displays 32 braucht der Bediener bei einem Störfall nicht zu entscheiden, ob er von elektrischer Steuerung auf pneumatische Steuerung umschalten soll. Der Bediener verwendet nur einen Hebel und ein Display und wählt aus, ob die pneumatische oder elektrische Steuerung benutzt wird. Sind die elektrisch gesteuerten Bremsen nicht betriebsbereit, schaltet das System automatisch ohne weiteres Zutun des Bedieners auf pneumatische Steuerung. Auf diese Weise erhöht die Integration nicht nur die Zuverlässigkeit der beiden Systeme, sondern trägt auch wesentlich zur Vermeidung von Bedienerfehlern bei.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und dargestellt worden ist, sollte klar sein, dass dies nur der Illustration und als Beispiel dient und nicht als Einschränkung anzusehen ist. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist lediglich durch die Bestimmungen der anliegenden Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Zugbremssystem mit einer Zugbremsleitung (21); die durch Lokomotiven und Wagen in dem Zug verläuft, mit der Zugbremsleitung verbundene Bremsen an den Lokomotiven, mit der Zugbremsleitung (21) und einem elektrischen Netzwerk (40) verbundenen elektropneumatischen Bremsen an den Wagen, einer Bremssteuerung (27, 26, 28) zur Abgabe von Bremsbefehlen, einer an die Bremssteuerung angeschlossenen ersten Steuerung (42) zum Übertragen von Bremssignalen an das Netzwerk, einer an die Bremssteuerung angeschlossenen zweiten Steuerung (20) zum Übertragen von Bremssignalen an die Zugbremsleitung (21) und einem mit der Bremssteuerung (27, 26, 28) verbundenen Lokomotivcomputer (29), dadurch gekennzeichnet, daß der Lokomotivcomputer (29) direkt mit der ersten Steuerung (42) zur Kommunikation über das elektrische Netzwerk (40) verbunden ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (26, 27, 28) ermittelt, ob das Bremsbefehlssignal ein von dem pneumatischen und elektrischen System oder vom Bediener ausgelöster Notbremsbefehl ist, bei vom pneumatischen und elektrischen System und vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehlen die erste Steuerung (42) ein Notbremssignal an das Netzwerk (40) sendet, und bei vom pneumatischen System und vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehlen die zweite Steuerung (40) ein Notbremssignal an die Zugbremsleitung (42) sendet.
System nach Anspruch 1, wobei die Lokomotivbremsen an eine durch benachbarte Lokomotiven verlaufende Lokomotivbremsleitung (22) angeschlossen sind, die Bremssteuerung (26, 27, 28) Lokomotiv- und Zugbremsbefehle abgibt, bei Zugbremsbefehlen die erste Steuerung (42) ein Wagenbremssignal an das Netzwerk (40) sendet und bei Zug- und Lokomotivbremsbefehlen die zweite Steuerung (20) ein Lokomotivbremssignal an die Lokomotivbremsleitung (22) sendet.
System nach Anspruch 1, wobei das Bremssystem einen pneumatischen oder einen elektrischen Modus aufweist, im elektrischen Modus die erste Steuerung (42) das Wagenbremssignal an das Netzwerk (40) sendet und im pneumatischen Modus die zweite Steuerung (20) das Wagenbremssignal an die Wagenbremsleitung (21) sendet.
System nach Anspruch 4, wobei das Bremssystem bei Ausfall in den pneumatischen Modus geht.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine Lokomotive eine elektropneumatische Bremse an dem elektrischen Netzwerk (40) aufweist und die erste Steuerung (42) bei Zug- und Lokomotivbremsbefehlen die Lokomotivbremsbefehle an das Netzwerk (40) sendet.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (26, 27, 28) einen Penalty-Bremsbefehl abgibt und die erste Steuerung (42) bei Penalty-Bremsbefehlen ein Penalty-Wagenbremssignal an das Netzwerk (40) sendet.
System nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (26, 27, 28) ermittelt, ob während eines Penalty-Bremsbefehls ein Bremsunterdrückungsbefehl auftritt und, wenn dies der Fall ist, das Penalty-Bremsbefehlssignal nicht abgibt.
System nach Anspruch 1 mit einem an die Zugbremsleitung (21) angeschlossenen Elektromagnetventil, das von der zweiten Steuerung (20) zur Erzeugung eines Notbremssignals auf der Zugbremsleitung (21) gesteuert ist.
System nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (26, 27, 28) eine Bedienersteuerung (26) zur Abgabe von Bedienerbremsbefehlen aufweist und wobei im elektrischen Modus die Steuerung (27, 28) die Bedienerbremsbefehle der ersten Steuerung (42) zuführt, die erste Steuerung Lokomotiv- und Wagenbremsbefehle an das Netzwerk (40) und die Lokomotivbremsbefehle zurück an die Steuerung (27, 27) sendet, die Steuerung (27, 28) das Lokomotivbremssignal der zweiten Steuerung (40) zuführt und die zweite Steuerung die Lokomotivbremse anlegt, und im pneumatischen Modus die Steuerung (27, 28) die Bedienerbremsbefehle der zweiten Steuerung (20) zuführt und diese das Wagenbremssignal an die Zugbremsleitung (21) sendet und die Lokomotivbremse anlegt.
System nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (27, 28) eine Bedienersteuerung (26) zur Erzeugung von Bedienerbremsbefehlen aufweist und wobei im elektrischen Modus die Steuerung (27, 28) die Bedienerbremsbefehle der ersten Steuerung (42) zuführt, die erste Steuerung (42) Lokomotiv- und Wagenbremssignale an das Netzwerk (40) und das Lokomotivbremssignal zurück zu der Steuerung (27, 28) sendet, die Steuerung (27, 28) das Lokomotivbremssignal der zweiten Steuerung (20) zuführt und diese das Lokomotivbremssignal an die Lokomotivbremsleitung (21) sendet und die Lokomotivbremse anlegt und im pneumatischen Modus die Steuerung (27, 28) die Bedienerbremsbefehle der zweiten Steuerung (20) zuführt und diese das Wagenbremssignal an die Zugbremsleitung (21) sendet, das Lokomotivbremssignal an die Lokomotivbremsleitung (22) sendet und die Lokomotivbremse anlegt.
System nach Anspruch 2, wobei bei vom pneumatischen und elektrischen System und vom Bediener ausgelösten Notbremssignalen die erste Steuerung (42) das Netzwerk (40) zurückstellt und bei vom pneumatischen System und vom Bediener ausgelösten Notbremsbefehlen die Steuerung (26, 27, 28) die zweite Steuerung (20) zurückstellt.
System nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine nicht-übertragende erste Steuerung (42) bei Empfang eines Lokomotivbremssignals an dem Netzwerk (41) das Lokomotivbremssignal seiner ersten Steuerung (26, 27, 28) zuführt, die das Lokomotivbremssignal der zweiten Steuerung (20) zuführt, die ihrerseits die Lokomotivbremse anlegt.
System nach einem der Ansprüche 1, 10 und 11, wobei die Steuerung (26, 27, 28) einen Penalty-Bremsbefehl abgibt, bei Penalty-Bremsbefehlen die erste Steuerung (42) ein Penalty-Wagenbremssignal an das Netzwerk (40) sendet und die Übertragung eines Penalty-Bremssignals der Steuerung (26, 27, 28) bestätigt und die Steuerung (26, 27, 28) dann, wenn die Penalty-Bestätigung nicht erhalten wird, einen Notbremsbefehl an die zweite Steuerung (20) sendet.
System nach Anspruch 1, wobei der Zug ein verteiltes Kraftsystem zwischen mindestens einer führenden und einer entfernten führenden Lokomotive aufweist, dann, wenn der Zug im pneumatischen Modus arbeitet, die zweite Steuerung (20) Bremssignale an die Zugbremsleitung (21) sendet und das verteilte Kraftsystem Kraftsignale über Radio (33) sendet, und dann, wenn der Zug im elektrischen Modus arbeitet, die erste Steuerung (42) Bremssignale und Kraftsignale an das Netzwerk (40) sendet.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (26, 27, 28) das Bremssystem in einen preumatischen Modus als Startvorgabe setzt, beim Start die pneumatische Moduseinstellung bewirkt und dann, wenn der elektrische Modus gewählt ist, nach der pneumatischen Moduseinstellung die elektrische Moduseinstellung bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Zug ein verteiltes Kraftsystem zwischen mindestens einer führenden und einer entfernten führenden Lokomotive aufweist und die Steuerung nach der elektrischen Moduseinstellung eine Einstellung mit verteilter Kraft durchführt.