DE602005000267T3

DE602005000267T3 - Bremssteuersystem für Schienenfahrzeuge mit integriertem Antiblockier- und Antriebsschlupfregelsystem

Info

Publication number: DE602005000267T3
Application number: DE602005000267T
Authority: DE
Inventors: Roberto Tione
Original assignee: Faiveley Transport Italia SpA
Current assignee: Faiveley Transport Italia SpA
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2013-12-24
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: EP1577185B2; DE602005000267T2; PL1577185T3; EP1577185A1; EP1577185B1; ITTO20040179A1; PL1577185T5; US20050212354A1; US7413265B2; ES2275257T3; ATE345959T1; DE602005000267D1; ES2275257T5

Description

Diese Erfindung betrifft ein Eisenbahnfahrzeug.
Im Besonderen besteht der Gegenstand der Erfindung in einem Eisenbahnfahrzeug mit einem Bremssteuersystem mit einer Gleitschutz- und einer Blockierschutzfunktion für die Räder eines Eisenbahn- oder Straßenbahnfahrzeugs, das mit einem Druckluft-Bremssystem ausgestattet ist, das eine Steuervorrichtung für die Bremsen aufweist, mit der eine Vielzahl von elektropneumatischen Ventileinheiten verbunden werden kann, um die Bremszylinder zu steuern, die den Rädern/Achsen des Fahrzeugs zugeordnet sind. Diese Ventileinheiten können so gesteuert werden, dass ein wahlweises Anlegen eines Bremsdrucks an die zugeordneten Bremszylinder, ein Halten dieses Drucks und ein Ablassen des Drucks von den Bremszylindern möglich ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Eisenbahnfahrzeug zu liefern, das eine leistungsfähige Vereinigung der Gleitschutzfunktion mit der Blockierschutzfunktion besitzt, um eine größere Betriebssicherheit des Eisenbahnfahrzeugs/Zugs sowie einen wirksameren Schutz seiner Räder zu erreichen.
Diese sowie andere Ziele werden erfindungsgemäß mit einem Eisenbahnfahrzeug erreicht, das die in Anspruch 1 definierten Merkmale hat.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, worin:
1 ein Teilblockdiagramm eines Eisenbahnfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
2 ein Teildiagramm ist, in dem der Aufbau einer möglichen Ausführungsform einer elektropneumatischen Ventileinheit dargestellt ist, die einer Achse in einem Eisenbahnfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist.
1 zeigt ein Bremssteuersystem mit einer Gleitschutz- und einer Blockierschutzfunktion für die Räder eines Eisenbahnfahrzeugs, das mit einem Druckluft-Bremssystem ausgestattet ist, das auf eine für sich bekannte Art eine Bremssteuereinrichtung BCU aufweist, mit der elektropneumatische Steuereinheiten G1–G4 gekuppelt sind, beispielsweise ein Steuerverteiler.
Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform besitzt das Eisenbahnfahrzeug vier Achsen, die mit den Bezugsziffern 1 bis 4 versehen sind, wobei jeder Achse eine entsprechende elektropneumatische Ventileinheit G1 bis G4 zugeordnet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vereinfacht dargestellte Ausführungsform beschränkt, die lediglich als Beispiel dient.
Die Ventileinheiten G1–G4 steuern entsprechende Bremszylinder BC1–BC4, die den Rädern/Achsen des Fahrzeugs zugeordnet sind. Im Besonderen ist, wie später besser ersichtlich wird, jede Ventileinheit G1–G4 so aufgebaut, dass sie das wahlweise Anlegen eines Bremsdrucks an die entsprechenden Bremszylinder, das Halten dieses Drucks sowie das Ablassen dieses Drucks aus den Bremszylindern ermöglicht.
Jeder Achse 1–4 des Fahrzeugs ist ein entsprechender erster und zweiter unabhängiger Winkelgeschwindigkeits-Sensor zugeordnet. In 1 tragen die der Achse 1 zugeordneten Sensoren die Bezugszeichen S11 und S12, die der Achse 2 zugeordneten Sensoren die Bezugszeichen S21 und S22, die der Achse 3 zugeordneten Sensoren die Bezugszeichen 31 und 32 und schließlich die der Achse 4 zugeordneten Sensoren die Bezugszeichen S41 und S42.
Wie aus der nun folgenden Beschreibung, die im Besonderen im Hinblick auf 2 erfolgt, deutlich hervorgeht, enthält jede elektropneumatische Ventileinheit G1–G4 entsprechende redundante Magnetsteuerventile mit ersten und zweiten unabhängigen Einlass-Steuereinheiten, die mit den Bezugszeichen G11, G12, G21, G22, G31, G32 und G41, G42 versehen sind.
Das Steuersystem weist weiters zwei unabhängige elektronische Steuereinheiten auf, die das Bezugszeichen A bzw. B tragen.
Diese Steuereinheiten A und B sind mit dem ersten bzw. zweiten Geschwindigkeits-Sensoren der Achsen 1–4 sowie mit den ersten bzw. zweiten Einlass-Steuereinheiten der Ventileinheiten G1–G4 verbunden, wie dies die Pfeile in 1 zeigen.
Die Steuereinheit A ist so aufgebaut, dass sie einen Gleitschutzvorgang auf die Räder des Fahrzeugs ausführt, beispielsweise in Übereinstimmung mit Vorschriften des UIC-Merkblatts 541-05.
Andererseits ist die elektronische Steuereinheit B so aufgebaut, dass sie für die Räder einen Blockierschutzvorgang ausführt, oder gleichzeitig einen Gleitschutz- und einen Blockierschutzvorgang.
Die Einheiten A und B sind jedoch voneinander vollständig unabhängig und auch dahingehend getrennt, was ihre Stromversorgung betrifft. Es ist günstig, wenn sie ihre eigene unabhängige Stromversorgung besitzen, so dass eine Störung jener Stromversorgungseinrichtung, die einer Einheit zugeordnet ist, die Betriebsfähigkeit der anderen Steuereinheit nicht beeinträchtigen kann.
Jede elektrische Stromversorgung kann ihrerseits mit der Stromversorgung an Bord (beispielsweise einer Batterie) über einen unabhängigen Anschluss verbunden sein.
Die Steuereinheiten oder Module A und B sind so aufgebaut, dass sie zueinander (wechselseitig) ein entsprechendes Zustandssignal oder ”Vital”-Signal übertragen, das ihren Betriebszustand anzeigt. Dies kann beispielsweise über zwei Einweg-Kommunikationsleitungen, etwa mit jenen, die das Bezugszeichen L1 und L2 tragen, und/oder über eine einzige Zweiwegleitung erfolgen, wie sie in 1 bei dem Bezugszeichen L dargestellt ist.
Jedes Zustandssignal kann ein Signal sein, das einen ersten Zustand (Vorhandensein einer vorgegebenen Frequenz) besitzt, wenn die Steuereinheit A oder B, die das Signal aussendet, wünscht, dass jener Einheit ein richtiger Betriebszustand signalisiert wird, die das Signal empfängt, sowie einen zweiten Zustand (beispielsweise das Fehlen einer vorgegebenen Frequenz) besitzt, um den Zustand einer Störung oder eines Ausfalls und das Umschalten oder den Übergang zur Abschaltung anzuzeigen.
Wenn im Betrieb beide Steuereinheiten A und B richtig arbeiten, führt die Einheit A, falls dies notwendig ist, den Gleitschutzvorgang für die Räder aus, während die Einheit B – falls dies notwendig ist – den Blockierschutzvorgang ausführt.
Die zweite Steuereinheit B ist jedoch so aufgebaut, dass sie für die Räder sowohl den Gleitschutzvorgang als auch den Blockierschutzvorgang ausführt, wenn das von der ersten Einheit A zu ihr übertragene Zustandssignal eine Störung oder einen Ausfall der ersten Einheit A anzeigt.
Wenn die Steuervorgänge für die Gleitschutzfunktion mit Hilfe einer Software ausgeführt werden, ist es günstig, wenn die Software, die dies Vorgänge durchführt, in der Einheit A bzw. in der Einheit B voneinander verschieden ist.
Es ist günstig, wenn die Steuereinheiten A und B über ein Interface mit einem gemeinsamen Kommunikationsnetzwerk N verbunden werden können, über das sie miteinander sowie mit anderen ähnlichen Einrichtungen (nicht dargestellt) kommunizieren können, um Daten auszutauschen, die sich auf die absolute Geschwindigkeit der entsprechenden Achsen beziehen, um die optimale ”Bezugsgeschwindigkeit” bestimmen zu können, die für eine wirksame Abschätzung der Bezugsgeschwindigkeit des Fahrzeugs erforderlich ist.
Die Steuereinheit A kann über das selbe Kommunikationsnetzwerk N den Zustand einer Störung oder eines Ausfalls von ihr selbst oder von der Einheit B für Überwachungs-, und Diagnoseeinrichtungen und/oder Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine (für sich bekannt und hier nicht dargestellt) anzeigen.
Es ist günstig, wenn die Steuereinheiten A und B über ein Interface mit entsprechenden Beschleunigungsmessern a1 und a2 verbunden werden können, die dazu vorgesehen sind, um die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs abzutasten. Wenn die Längsbeschleunigungen über die Zeit integriert werden, können diese Einheiten die momentane Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmen, zumindest unterhalb eines bestimmten konstanten Werts. Diese Konstante kann von jeder Steuereinheit (beispielsweise jede Sekunde) mit Hilfe einer Information periodisch korrigiert werden, die sich auf die absolute Geschwindigkeit der örtlichen Achsen bezieht, indem ein geeigneter Algorithmus verwendet wird (beispielsweise dann, wenn die beiden Achsen für ein Zeitintervall mit vorgegebener Dauer einen identen Wert für die Längsgeschwindigkeit besitzen). Der Wert für die Längsgeschwindigkeit, den man durch eine Integration der Daten erhält, die von den Beschleunigungsmessern geliefert werden, kann als Bezugsgeschwindigkeit für das Fahrzeug immer dann verwendet werden, wenn die Geschwindigkeiten der beiden Achsen im Hinblick auf die Bezugsgeschwindigkeit so weit abweichen (negative Werte), dass dies eine Anzeige für einen Gleitzustand der Achsen darstellt.
2 zeigt eine Ausführungsform der Ventileinheit G1 (die anderen Einheiten G2–G4 von 1 besitzen einen analogen Aufbau).
Bei der Ausführungsform von 2 enthält die Ventileinheit G1 zwei pneumatisch gesteuerte Druckluftventile 10, 11.
Das Druckluftventil 10 besitzt einen Einlass 10a, über den der von der Steuereinrichtung für die Bremsen BCU kommende Druck in eine untere Kammer 10b unterhalb einer Membran 10c eingeleitet werden kann, die in Art eines Ventilabsperrkörpers mit einem Ventilsitz 10d des Auslasses 10e dieses Ventils zusammenwirken kann. Die Kammer 10f oberhalb der Membran kann über einen Steuereinlass 10g einen pneumatischen Steuerdruck erhalten.
Der Aufbau des Ventils 11 gleicht dem Aufbau des Ventils 10, wobei seine Bauteile mit der Bezugsziffer 11 versehen wurden, auf die die selben Buchstaben folgen, die oben verwendet wurden, um die Bauteile des Ventils 10 zu unterscheiden.
Der Einlass 10a des Ventils 10 empfängt im Betrieb einen Druck, der von der Bremsen-Steuereinrichtung BCU stammt und für den Bremszylinder BC1 der Achse 1 vorgesehen ist. Der Druck am Einlass 10a des Ventils 10 kann oder kann nicht zum Bremszylinder BC1 gelangen, wobei dies von jener Stellung abhängt, die die Membran 10c einnimmt, die mit dem Luftruck in der oberen Kammer 10f gesteuert wird.
Dem Ventil 10 sind zwei ident aufgebaute Magnetsteuerventile zugeordnet, die mit den Bezugsziffern 12 und 14 versehen sind und von der Einheit A bzw. der Einheit B gesteuert werden. Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den Magnetventilen um 2-Weg-Ventile mit zwei Stellungen und einer Rückstellfeder.
Wenn sich diese Ventile im nicht erregten Zustand befinden (den 2 zeigt), ist die Kammer 10f des Ventils 10 über die beiden Magnetventile 14 und 12 mit der Außenluft verbunden. Der Bremsdruck, der am Einlass 10a auftritt, kann jetzt die Membran 10c nach oben auslenken und über den Sitz 10d und den Auslass 10e den Bremszylinder BC1 erreichen.
Wenn eines der beiden Magnetventile 12 und 14 erregt ist, wird der Druck, der am Einlass der Ventileinheit G1 und am Einlass 10a des Ventils 10 auftritt, auch in die obere Kammer 10f oberhalb der Membran 10c eingeleitet. Diese Membran, die gegen den Sitz 10d gedrückt wird, sperrt den Druckluftdurchlass von der Kammer 10b zum Bremszylinder BC1.
Das Druckluftventil 11 liegt mit seinem Einlass 11a am Bremszylinder BC1 und am Auslass 10e des Ventils 10. Der Auslass 11e des Ventils 11 stellt einen Auslass dar, um Luft nach außen abzulassen.
Zwischen dem Einlass 11a für die Druckluft und dem Steuereinlass 11g des Ventils 11 liegen zwei Magnetsteuerventile 13 und 15 in Serie, bei denen es sich wiederum um 2-Weg-Ventile mit zwei Stellungen und einer Rückstellfeder handelt, von denen das eine von der Einheit A und das andere von der Einheit B gesteuert wird. Der Aufbau erfolgt so, dass diese beiden Magnetventile 13 und 15 dann, wenn sie nicht erregt sind (2), der Kammer 11f oberhalb der Membran 11c Druck zuführen, um diese Membran gegen den Sitz 11d zu halten. In diesem Zustand ist der Auslass 11e des Ventils 11 vom Einlass 11a getrennt.
Andererseits wird die Kammer 11f dann, wenn eines der beiden Magnetventile 13 und 15 erregt ist, mit der Außenluft in Verbindung gebracht, wobei der Druck, der der unteren Kammer 11b unterhalb der Membran 11c zugeführt wird, so groß ist, dass er die Membran 11c vom Sitz 11d trennt, so dass diese Kammer 11b über den Auslass 11e mit der Außenluft in Verbindung gebracht wird.
Es ist günstig, wenn zwei elektrische Druckwandler 16 und 17 so angeordnet werden, dass sie den Druck am Einlass 10a des Druckluftventils 10 bzw. zwischen dem Auslass 10e des Ventils 10 und dem Einlass 11a des Ventils 11 (oder eher den Druck im Bremszylinder BC1) abtasten.
Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich, wobei Ausführungsformen und Details im Aufbau gegenüber der Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und den Zeichnungen weit verändert werden können, ohne dadurch vom Gebiet der Erfindung abzuweichen, das in den angeschlossenen Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Eisenbahnfahrzeug, das mit einem Druckluft-Bremssystem ausgestattet ist, das eine Steuereinrichtung für die Bremsen (BCA) aufweist, mit der eine Vielzahl von elektropneumatischen Ventileinheiten (G1–G4) verbunden werden kann, um die Bremszylinder (BC1–BC4) zu steuern, die den Rädern/Achsen (1–4) des Fahrzeugs zugeordnet sind, und mit einem Bremssteuersystem (A, B; BCA; G1–G4; S11–S42) mit einer Gleitschutzfunktion und einer Blockierschutzfunktion für die Räder; wobei die Ventileinheiten (G1–G4) mit Steuereinrichtungen (A, B) so gesteuert werden können, dass wahlweise ein Bremsdruck an die zugeordneten Bremszylinder (BC1–BC4) angelegt werden kann, dieser Druck gehalten werden kann und der Druck der Bremszylinder (BC1–BC4) frei gegeben werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass: jeder Achse (1–4) des Fahrzeugs zumindest ein erster und ein zweiter Winkelgeschwindigkeits-Sensor (S1, S2; ...; S41, S42) unabhängig voneinander zugeordnet werden können; die elektropneumatischen Ventileinheiten (G1–G4) entsprechende Magnetsteuerventile (12–15) aufweisen, die einen ersten und einen zweiten unabhängigen Einlass (G11, G12) besitzen; und die Steuereinrichtungen (A, B) enthalten: eine erste und eine zweite unabhängigen elektronische Steuereinheit (A, B); wobei die ersten Geschwindigkeitssensoren (S11; ...; S41) einer jeden Achse (1–4) sowie die ersten Einlass-Steuereinheiten (G11; ...; G41) der Ventileinheiten (G1–G4) nur mit der ersten Steuereinheit (A) verbunden sind; wobei die zweiten Geschwingkeitssensoren (S12; ...; S42), sowie die zweiten Einlass-Steuereinheiten (G12; ...; G42) der genannten Ventileinheiten (G1–G4) nur mit der zweiten Steuereinheit (B) verbunden sind; wobei die genannten Steuereinheiten (A, B) so angeordnet sind, dass sie wechselseitig zueinander ein entsprechendes Zustandssignal oder Vitalsignal (L1; L2) übertragen, das ihren Betriebszustand anzeigt; wobei die erste Einheit (A) so aufgebaut ist, dass sie einen Gleitschutzvorgang für die Räder ausführt; wobei die zweite Einheit (B) so aufgebaut ist, dass sie einen Blockierschutzvorgang für die Räder ausführt, wenn das Zustandssignal (L1), das zu ihr von der ersten Einheit (A) übertragen wird, anzeigt, dass die erste Einheit (A) normal arbeitet, und sowohl den Blockierschutzvorgang als auch den Gleitschutzvorgang ausführt, wenn das Zustandssignal (L1), das zu ihr von der ersten Einheit (A) übertragen wird, den Zustand einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Einheit (A) anzeigt.
Einsenbahnfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei jede Ventileinheit (G1–G4) enthält: ein erstes pneumatisch gesteuertes Druckluftventil oder einen Druckventilblock (10), der zwischen der Bremsen-Steuereinrichtung (BCA) und (zumindest) einem zugeordneten Bremszylinder (BC1) liegt, sowie ein zweites pneumatisch gesteuertes Druckluftventil oder Ablassventil (11), das mit dem Bremszylinder (BC1) verbunden ist und dessen Auslass zur Außenluft ablassen kann, wobei jedem dieser Druckluftventile ein entsprechendes erstes und zweites Magnetsteuerventil (12, 14; 12, 15) zugeordnet ist, das von der ersten bzw. der zweiten elektronischen Einheit (A, B) gesteuert wird.
Eisenbahnfahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei die Magnetsteuerventile (12, 14; 13, 15) 2-Weg-Ventile mit zwei Stellungen sind.