EP3645353A1 - Schienenfahrzeug mit einer auf reibungsbremskräften basierenden anfahrhilfefunktion - Google Patents

Schienenfahrzeug mit einer auf reibungsbremskräften basierenden anfahrhilfefunktion

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EP3645353A1
EP3645353A1 EP18735506.0A EP18735506A EP3645353A1 EP 3645353 A1 EP3645353 A1 EP 3645353A1 EP 18735506 A EP18735506 A EP 18735506A EP 3645353 A1 EP3645353 A1 EP 3645353A1
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EP
European Patent Office
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force
friction
brake
standstill
rail vehicle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18735506.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Philippe Artru
Reinhard Loebner
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention is based on a rail vehicle with a friction-force-based braking device controlled by an electronic control device, an electric traction drive controlled by the electronic control device, which drives the rail vehicle, an input device by means of which a signal representing a start-up request can be input into the electronic control device, wherein the electronic control device is implemented a traction assistance function by which a release of the friction-force-based braking device and an activation of the electric traction drive is controlled at a transition from a detected stop to a driving state, when received by the electronic control device, the signal representing a starting request from the input device, according to the preamble of claim 1.
  • Such a rail vehicle is known for example from DE 10 2009 005 624 A1.
  • the traction force of the traction drive and the braking force must be controlled in a coordinated manner in order to prevent the rail vehicle from being hit during start-up, for example. rolling back on a slope route. It can come in particular to a jerky start, which affects the comfort of the passengers. It has therefore been proposed to coordinate the control of the braking force and the control of the traction force, on the one hand to prevent rolling back and on the other hand to improve the comfort.
  • the driver of the rail vehicle does not need to operate the service or parking brake system. With this comfort function, the brake is released when starting only when the traction drive provides sufficient torque to prevent rolling back of the rail vehicle.
  • such a traction aid is implemented in a rail vehicle by detecting a rolling back of the rail vehicle when starting from standstill from the course of the measured speed and then controlling the traction force of the traction drive with the aid of this measured speed.
  • passive speed sensors only from a certain speed limit detect a non-zero speed and on the other hand, that the rail vehicle when starting from a standstill must first roll back a bit before the control of the traction drive can be active.
  • the invention is based on the object, a rail vehicle with traction help function by the simplest possible means such that the disadvantages described above can be avoided.
  • the invention is based on a rail vehicle having a friction-force-based braking device controlled by an electronic control device, an electric traction drive controlled by the electronic control device, which drives the rail vehicle, an input device by means of which a first signal representing a start-up request can be input into the electronic control device in the electronic control device, a traction assist function is implemented, by which a release of the friction-force-based braking device and an activation of the electric traction drive at is controlled a transition from a detected stop to a driving condition when the electronic control device has received the first signal representing the approaching request from the input device.
  • a sensor device which contains at least the stationary friction braking force holding the rail vehicle at a detected standstill and / or the stationary friction braking torque holding the rail vehicle at a detected standstill or one derived from the standstill friction braking force and / or from the standstill friction braking torque Detected directly and indirectly and generates a third signal dependent on the detected standstill friction braking force and / or the detected standstill friction braking torque or the detected derived standstill size and drives in the control device, and that the electronic control device is designed to as part of the traction help function, the friction-force-based braking device and in particular also controls the traction drive depending on the third signal when it has received the first signal representing the approach request.
  • the standstill friction braking force corresponds approximately to the static friction force at the effective locations between the brake disk and the brake linings.
  • This adhesive driving force then constitutes a circumferential force because it acts tangentially with respect to the circular circumferential direction of the brake disk. From this static friction force can then be determined as a product of the standstill friction braking force and the lever arm between the center axis of the brake disc and the effective sites readily standstill friction braking torque.
  • Indirectly detecting the standstill friction braking force and / or the stall friction braking torque or the quantity derived therefrom is understood to mean, for example, an element somewhere within the power flow between the frictional contact of the friction partners of the friction based braking device and a coupling of mechanical elements of the braking device Measured on a car body or chassis of the rail vehicle reaction force and then measured the standstill friction braking force and / or the standstill friction braking torque from this measured reaction force and the present geometric relationships such as Lever arms is determined.
  • the sensor device is also configured to directly or indirectly detect a starting friction braking force and / or a starting friction braking torque or a starting variable derived from the starting friction braking force and / or from the starting friction braking torque, wherein the detection of the starting torque is Friction braking force and / or the starting friction braking torque during a transition from the detected standstill to a driving state in which the friction-force-based braking device has just been transferred to a fully released state, and that the third signal (also) depending on the detected start-up Friction brake force and / or produced by the detected starting friction braking torque or by the detected derived starting-size and einêtt in the electronic control device.
  • the completely released state of the friction-force-based braking device is determined, for example, by the sensor device in that then the summarized frictional braking force and / or the detected friction braking torque is approximately equal to zero.
  • the starting frictional braking force approximately corresponds to the sliding frictional force at the effective locations between the brake disc and the brake linings.
  • This sliding frictional force also constitutes a circumferential force because it acts tangentially with respect to the circular circumferential direction of the brake disk. From this sliding frictional force can then be determined as a product of the starting friction braking force and the lever arm between the center axis of the brake disc and the active sites readily the starting friction braking torque.
  • the starting friction braking force and / or the starting friction braking torque or the starting variable derived therefrom By indirectly detecting the starting friction braking force and / or the starting friction braking torque or the starting variable derived therefrom, it is to be understood that, for example, an element somewhere within the power flow between the frictional contact of the friction partners of the friction-based braking device and a coupling of measured reaction force on a car body or chassis of the rail vehicle and then the starting friction braking force and / or the starting friction braking torque from this measured reaction force and the present geometric relationships such as Lever arms is determined.
  • the electronic control device may be configured to calculate a downhill force acting on the rail vehicle on the basis of the third signal (in particular dependent on the detected standstill friction braking force and / or on the detected standstill friction braking torque or on the derived standstill size) or estimates and controls the friction-force-based braking device and / or the traction drive as part of the traction assistance function depending on the calculated or estimated downgrade force.
  • the downgrade force represents an example of a stall amount derived from the detected stall friction braking force and / or the detected stall friction braking torque.
  • This training measure is based on the idea that the tendency of the rail vehicle to roll back to the starting pressure is greater, the greater is the downhill power and the smaller the lower the downhill power is and therefore a correspondingly higher or lower starting force provided by the traction drive must, on the one hand to prevent rolling back of the rail vehicle and on the other hand, the starting pressure.
  • a traction force or a corresponding traction torque in relation to the currently existing downgrade force can be provided controlled by the traction drive by the electronic control device, by which (s) a rollback and a starting jerk are just avoided.
  • the starting traction force or starting traction torque applied by the traction drive when starting off from standstill within the traction aid is preferably (also) dependent on the gradient acting on the rail vehicle on inclines under the premise of a jerk-free and non-traction approach
  • Downgrade force determined which in turn is calculated or estimated on the basis of the third signal from the electronic control device.
  • the invention can be implemented with simple means, because for this purpose only a determination or measurement of the stationary and / or starting friction brake force and / or the stall and / or starting friction braking torque within the friction-based braking device and an implementation of a corresponding evaluation software in the electronic control device are necessary.
  • the friction-force-based braking device preferably has at least one disc brake device assigned to a wheel or a wheel set and attached to a chassis, which has at least one brake pad which comes into frictional contact with brake disc for brake release and brake contact for brake release, a brake caliper connected to the at least one brake pad and a brake housing, on which the brake caliper is mounted.
  • the sensor device may comprise at least one sensor which is arranged and configured on or in the disc brake device and / or on or in the console and / or on at least one bearing point of the console on the chassis, that the sensor at least at standstill and / or during Approaching the rail vehicle directly or indirectly measures the friction braking force acting on the brake disk or the frictional braking torque acting on the brake disk and then generates the third signal.
  • friction braking force or “friction braking torque” should be understood to mean at least the standstill friction braking force and / or the starting friction braking force or the standstill friction braking torque and / or the starting friction braking torque.
  • the lever arm between the joint bearing and the support is authoritative.
  • two mutually spaced sensors arranged on or in the console or at their bearings on Car body be arranged, between which then in relation to the reaction forces measured by them then a lever arm is present, from which the electronic control device can then easily on the friction brake torque or the friction brake force.
  • the senor may be formed by a force measuring sensor, such as by a strain gage strain gauge with associated electronic bridge circuit, e.g. in the electronic control device or by a working on the basis of thin-film technology (DFT) sensor.
  • a force measuring sensor such as by a strain gage strain gauge with associated electronic bridge circuit, e.g. in the electronic control device or by a working on the basis of thin-film technology (DFT) sensor.
  • DFT thin-film technology
  • At least one pressure measuring sensor can be provided which, in the case of a pneumatic disc brake device, measures the brake pressure and activates it in the electronic braking device, from which it uses an implemented algorithm in which the known geometric dimensions of the one or more pneumatic or hydraulic braking force generator (s) of the disc brake device determines the normal force acting on the brake disc and from this and the static friction coefficient or coefficient of sliding friction then the friction braking force and compares this value with the value obtained on the basis of the force measuring sensor.
  • s pneumatic or hydraulic braking force generator
  • the friction-force-based braking device can be formed by an active friction-force-based electro-pneumatic or electro-hydraulic service brake device or by a passive friction-force-based electro-pneumatic spring brake device or by a friction-force-based electro-mechanical brake device.
  • the rail vehicle 1 shown in Figure 1 according to a preferred embodiment of the invention, for example, three bogies 2, each with two axes 4 and is held here, for example, braked on a slope distance.
  • the rail vehicle 1 has an electronic control device 6, which may be formed as a single unit or unit or functionally divided into a plurality of separate control devices.
  • This electronic control device 6 shown in FIG. 3 and FIG. 4 for reasons of simplicity of illustration, controls not only an electro-pneumatic service brake device but also an electric traction drive of the rail vehicle. Also, not shown here electro-pneumatic parking brake device is preferably controlled by the electronic control device 6.
  • the electronic control device 6 furthermore receives a first signal 8 by means of a first signal line 10 from an input device 12 indicated in FIGS. 3 and 4, by way of which a driver controls the traction drive in the forward direction. can control the time spent by the traction drive Antnebs intricate.
  • the electronic control device 6 then controls a traction request signal, which is dependent on the first signal 8 and on safety and / or comfort functions, in the traction drive in order to drive the rail vehicle 1 accordingly.
  • the electro-pneumatic service brake device and the electro-pneumatic parking brake device which has as a force generator, for example, passive spring brake cylinders, for example, each equipped with an electro-pneumatic, controlled by the electronic control device valve device 14 ( Figure 3 and Figure 4). From the electro-pneumatic valve device 14 of the electro-pneumatic service brake device, a pneumatic line 16 is pulled to pneumatic disc brake devices 18.
  • a force generator for example, passive spring brake cylinders, for example, each equipped with an electro-pneumatic, controlled by the electronic control device valve device 14 ( Figure 3 and Figure 4).
  • a pneumatic line 16 is pulled to pneumatic disc brake devices 18.
  • a brake pressure sensor 20 is preferably arranged, which measures the pneumatic brake pressure fed into the disc brake device 18 and feeds back a corresponding brake pressure signal as a second signal 21 via a second signal line 22 into the electronic control device 6, for example within one into the electronic control device 6 implemented brake pressure control to measure an measured by the brake pressure sensor actual brake pressure to a desired brake pressure, which corresponds to a brake request signal.
  • a traction help function is implemented, which provides an automated assistance when starting the rail vehicle 1, in particular on gradients as in Figure 1, by the rolling back or a starting pressure is prevented.
  • the driver of the rail vehicle 1 does not need to operate the service or parking brake system.
  • the service brake device for example, is only released when the traction drive provides sufficient torque to prevent the rail vehicle 1 from rolling back. Consequently, the control of the electro-pneumatic braking device and of the electric traction drive is coordinated with the aid of this traction aid function when starting the rail vehicle 1 in the situation shown in FIG. 1 (approaching the downhill force).
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a pneumatic disc brake device 18, as is present here, for example, on each axle of the bogies of the rail vehicle.
  • a respective brake disc 24 is present here, for example, two pliers levers 26 of a brake caliper 28 fastened to the brake disc 24
  • the brake linings 30 are each attached to one end of a caliper lever 26 of the brake caliper 28 in Bremszuspannfall rubbing cooperating brake pads.
  • the brake caliper 28 is attached to a brake housing 32 at one or more bearings on a console 34, which in turn is mounted on the bogie 2 by bearings 36. Exemplary embodiments of such a console 34 are shown in FIG. 3 and in FIG.
  • FIG 2 is not directly visible in the brake housing 32 of the pneumatic disc brake device 18, a pneumatic brake cylinder arranged as a force generator, which acts on the caliper levers 26 of the brake caliper 28 driving.
  • the brake disk 24 rotates about a rotation axis 38.
  • the brake linings 30 are arranged laterally to the brake disk 24 and in particular in a tolerance range parallel to the side surfaces of the brake disk 24.
  • the active surfaces of the brake pads 30 each cover a portion of a side surface of the brake disc 24.
  • the brake caliper 28 has in the embodiment of a U-shape.
  • this electro-pneumatic valve device 14 By an input from the electronic control device 6 via an electrical control line 40 in the electro-pneumatic valve device application signal, this electro-pneumatic valve device 14 generates a pneumatic brake pressure with which the pneumatic brake cylinder of the disc brake device 18 is vented, in which case the pliers lever 28, the two brake pads 30 bring in frictional contact with the brake disc 24 and here symbolized by arrows normal forces F N, a frictional force between the brake pads 30 and the brake disc 24 is generated, which are aligned parallel to the side surfaces of the brake disc 24.
  • a friction braking force F H R is generated by each of the disk brake devices 18, which are also shown as an arrow in FIGS.
  • this frictional braking force F H R corresponds in each case to the static frictional force, which results from brake friction linings 24, 30 based on the respective coefficient of static friction between the friction partners. Therefore, the total friction braking force F H R, ie the total friction braking force acting on the rail vehicle 1 at standstill, the sum of the friction braking forces F H R at the action points between the brake disc 24 and the brake pads 30.
  • This friction brake force F H R represents then a circumferential force, because it acts tangentially with respect to the circular circumferential direction of the brake disk 24, as can be easily imagined from the arrows representing the friction braking force F H R in FIG. 3 and FIG.
  • the rail vehicle 1 is therefore in the situation of Fig. 1 in a state decelerated by the disc brake devices 18 and at a standstill, which is detected by suitable sensors e.g. is detected by speed sensors.
  • a sensor device which detects the rail brake vehicle in the detected standstill holding friction braking forces F H R of the disc brake devices 18 here, for example, indirectly.
  • the sensor device is also designed to directly or indirectly detect a starting friction braking force F H R and / or a starting friction braking torque M H R or a starting amount derived from the starting friction braking force and / or the starting friction braking torque, wherein the detection of the starting friction braking force F H R and / or the starting friction braking torque M H R takes place during a transition from the detected standstill to a driving state in which the friction-force-based braking device has just been transferred to a fully released state.
  • the fully released state of the friction-based Scheibenbremseinnchtung example determined by the sensor device that then the detected friction braking force F H R and / or the detected friction braking torque M H R is approximately equal to zero.
  • the sensor device is then designed such that it respectively activates a third signal 42 which is dependent on the friction braking force F H R, which is indirectly detected here, or which represents it, via a third signal line 44 into the electronic control device 6.
  • a third signal 42 which is dependent on the friction braking force F H R, which is indirectly detected here, or which represents it, via a third signal line 44 into the electronic control device 6.
  • generation of the third signal 42 on the basis of the directly or indirectly detected friction braking torque M H R is possible.
  • the directly or indirectly detected friction braking force F HR represents a static friction braking force (standstill) or a sliding friction braking force (starting) and the directly or indirectly detected friction braking torque M H R is a static friction braking torque (standstill) or a sliding friction braking torque (starting).
  • the brake housing 32 When the rail vehicle is at a standstill, the brake housing 32 is pivoted about the pivot bearing 46 as a result of the frictional braking force F H R created by the friction contact of the brake pads 24, thereby generating a reaction force, for example, as a tensile force in the support 50, which, for example, on the support 50 arranged force measuring sensor 48 of the sensor device measures and reports to the electronic control device 6 via the third 44 signal line.
  • the frictional braking force F H R generated by the disc brake device 18 is then determined on the basis of the third signal 42 of the force measuring sensor 48 and of the lever arm between the pivot bearing 46 and the support 50.
  • the frictional braking force F H R generated by the disc brake device 18 can be determined based on the signal of the brake pressure sensor 20, for example by an implemented algorithm, on the basis of stored geometric dimensions of the pneumatic brake cylinder of the disc brake device 18 on the brake disc 24 acting normal force F N and from this and the adhesion friction coefficients or the sliding friction coefficient then the friction braking force F H R is determined.
  • the signal of the brake pressure sensor 20 and the signal of the force measuring sensor 48 for mutual plausibility and monitoring within the electronic control device 6 can be used.
  • it is an indirect detection of the friction braking force F H R because this is just not measured directly at the effective locations between the brake pads 30 and the brake disc 24.
  • the traction help function then coordinates when starting the rail vehicle 1 from the situation shown in Figure 1 on a input via the input device 12 representing a desire to start representing first signal 8 out the release of the disc brake means 18 of the rail vehicle and the activation ie in starting the electric Traction drive and optionally also the size of the traction drive generated by the traction drive or the starting torque generated by the traction drive on the basis of the third signal 42, which represents the friction braking force F H R.
  • the coordination between the disengagement of the friction-force-based disc brake devices 18 and the activation of the electric traction drive and, in particular, the magnitude of the traction drive generated by the traction drive and the starting torque generated by the traction drive are based on the example of FIG indirectly detected frictional braking force F H R dependent third signal 42 controlled.
  • the electronic control device 6 can also be designed to calculate or estimate a downhill force acting on the rail vehicle 1 on the basis of the third signal 42 dependent on the detected friction braking force F H R, and in the context of the traction assistance function as a function of the calculated or estimated downforce force, the friction force-based Disc brake devices 18 and in particular the traction drive controls or coordinates.
  • This advancing measure is based on the idea that the tendency of the rail vehicle 1 to roll back to the starting pressure is greater, the greater is the downhill power and the smaller the lower the downhill power and thus a correspondingly higher or lower starting force provided by the traction drive must be on the one hand to prevent rolling back of the rail vehicle 1 and on the other hand, the starting pressure.
  • a traction force or a corresponding traction torque controlled by the traction drive can be made available by the electronic control device 6 in each case in relation to the currently present downgrade force, by means of which (s) rollback and a starting jerk are precisely avoided.
  • the brake housing 32 of the pneumatic disc brake device 18 is held by means of the bracket 34 on the bogie 2, for example, seen from each other parallel to the brake disc plane with spaced bearing points 36 of the bracket 34 at the rotary Gesteh 2, for example, each a force measuring sensor 48 is arranged to detect acting on the bearings 36 forces.
  • the bearing points 36 and the force measuring sensors 48 are each shown in FIG. 4 as one unit. These force measuring sensors 48 are then covered by the sensor device.
  • the two bearing points have measuring pins as force measuring sensors 48, which are each designed to measure the bearing forces occurring at the respective bearing point and correspondingly output two third signals 42 via the third signal line 44 to the electronic control device 6.
  • a lever arm between the two bearings 36 is provided by an algorithm implemented in the electronic control unit 6 algorithm of the two third signals 42 and the value for the lever arm, the friction braking torque M H R and the friction braking force F H R calculated.
  • the signal of a brake pressure sensor 20 can be used to make the third signal plausible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (1) mit einer von einer elektronischen Steuereinrichtung (6) gesteuerten reibungskraftbasierten Bremseinrichtung (18), einem von der elektronischen Steuereinrichtung (6) gesteuerten elektrischen Traktionsantrieb, welcher das Schienenfahrzeug antreibt, eine Eingabeeinrichtung (12), durch welche ein einen Anfahrwunsch repräsentierendes erstes Signal (8) in die elektronische Steuereinrichtung (6) einsteuerbar ist, wobei in der elektronischen Steuereinrichtung (6) eine Anfahrhilfefunktion implementiert ist, durch welche ein Lösen der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung (18) und eine Aktivierung des elektrischen Traktionsantriebs bei einem Übergang von einem erfassten Stillstand in einen Fahrzustand gesteuert wird, wenn durch die elektronische Steuereinrichtung (6) das den Anfahrwunsch repräsentierende erste Signal (8) von der Eingabeeinrichtung (12) empfangen wird. Die Erfindung sieht vor, dass eine Sensoreinrichtung (48) vorgesehen ist, welche die das Schienenfahrzeug (1) in einem erfassten Stillstand haltende Stillstand-Reibungsbremskraft (FHR ) und/oder das das Schienenfahrzeug (1) in einem erfassten Stillstand haltende Stillstand-Reibungsbremsmoment (MHR) oder eine von der Stillstand-Reibungsbremskraft und/oder von dem Stillstand-Reibungsbremsmoment abgeleitete Stillstand-Größe direkt oder indirekt erfasst und ein von der erfassten Sillstand-Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten Stillstand-Reibungsbremsmoment oder von der erfassten abgeleiteten Stillstand-Größe abhängiges drittes Signal (42) in die elektronische Steuereinrichtung (6) einsteuert, und dass daraufhin die elektronische Steuereinrichtung (6) im Rahmen der Anfahrhilfefunktion die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung (18) und insbesondere auch den Traktionsantrieb abhängig von dem dritten Signal (42) steuert, wenn durch die elektronische Steuereinrichtung (6) das den Anfahrwunsch repräsentierende erste Signal (8) empfangen wird.

Description

Schienenfahrzeug mit einer auf Reibungsbremskräften basierenden Anfahrhilfefunktion
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Schienenfahrzeug mit einer von einer elektronischen Steuereinrichtung gesteuerten reibungskraftbasierten Bremseinrichtung, einem von der elektronischen Steuereinrichtung gesteuerten elektrischen Traktionsantrieb, welcher das Schienenfahrzeug antreibt, einer Eingabeeinrichtung, durch welche ein einen Anfahrwunsch repräsentierendes Signal in die elektronische Steuereinrichtung einsteuerbar ist, wobei in der elektronischen Steuereinrichtung eine Anfahrhilfefunktion implementiert ist, durch welche ein Lösen der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung und eine Aktivierung des elektrischen Traktionsantriebs bei einem Übergang von einem erfassten Stillstand in einen Fahrzustand gesteuert wird, wenn durch die elektronische Steuereinrichtung das einen Anfahrwunsch repräsentierendes Signal von der Eingabeeinrichtung empfangen wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Ein solches Schienenfahrzeug ist beispielsweise aus DE 10 2009 005 624 A1 bekannt. Dort wird ausgeführt, dass beim Anfahren von Schienenfahrzeugen aus dem Stillstand vor allem an Gefällen und Steigungen die Traktionskraft des Traktionsantriebs und die Bremskraft koordiniert gesteuert werden muss, um zu verhindern, dass das Schienenfahrzeug beim Anfahren z.B. an einer Steigungsstrecke zurückrollt. Es kann dabei insbesondere zu einem ruckartigen Anfahren kommen, das den Komfort für die Fahrgäste beeinträchtigt. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, die Steuerung der Bremskraft und die Steuerung der Traktionskraft aufeinander abzustimmen, um einerseits ein Zurückrollen zu vermeiden und andererseits den Komfort zu verbessern.
Damit wird eine sog. Anfahrhilfefunktion oder eine Berganfahrhilfefunktion oder ein Berganfahrassistent (engl. Hill Holder, Hill Hold Control, Hill Start Assist oder Hill Start Aid) realisiert, der eine automatisierte Unterstützung z.B. hier für Schienenfahrzeuge beim Anfahren an Steigungen bereitstellt, durch die ein Zurückrollen verhin- dert wird. Dabei braucht der Führer des Schienenfahrzeugs die Betriebs- oder Fest- stellbremsanlage nicht zu bedienen. Durch diese Komfortfunktion wird beim Anfahren die Bremse erst dann gelöst, wenn der Traktionsantrieb genügend Drehmoment bereitstellt, um ein Zurückrollen des Schienenfahrzeugs zu vermeiden.
Gemäß DE 10 2009 005 624 A1 wird eine solche Anfahrhilfe bei einem Schienenfahrzeug dadurch umgesetzt, dass ein Zurückrollen des Schienenfahrzeugs beim Anfahren aus dem Stillstand aus dem Verlauf der gemessenen Drehzahl erfasst und dann mit Hilfe dieser gemessenen Drehzahl die Traktionskraft des Traktionsantriebs gesteuert wird. Nachteilig ist hierbei jedoch zum einen, dass passive Drehzahlsensoren erst ab einer gewissen Drehzahlgrenze eine von Null verschiedene Drehzahl erkennen und andererseits, dass das Schienenfahrzeug beim Abfahren aus dem Stillstand erst ein Stück weit zurückrollen muss, bevor die Steuerung des Traktionsantriebs aktiv werden kann.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug mit Anfahrhilfefunktion durch möglichst einfache Mittel derart fortzubilden, dass die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Schienenfahrzeug mit einer von einer elektronischen Steuereinrichtung gesteuerten reibungskraftbasierten Bremseinrichtung, einem von der elektronischen Steuereinrichtung gesteuerten elektrischen Traktionsantrieb, welcher das Schienenfahrzeug antreibt, einer Eingabeeinrichtung, durch welche ein einen Anfahrwunsch repräsentierendes erstes Signal in die elektronische Steuereinrichtung einsteuerbar ist, wobei in der elektronischen Steuereinrichtung eine Anfahrhilfefunktion implementiert ist, durch welche ein Lösen der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung und eine Aktivierung des elektrischen Traktionsantriebs bei einem Übergang von einem erfassten Stillstand in einen Fahrzustand gesteuert wird, wenn die elektronische Steuereinrichtung das den Anfahrwunsch repräsentierende erste Signal von der Eingabeeinrichtung empfangen hat.
Folglich muss von der elektronischen Steuereinrichtung einerseits ein Stillstand des Schienenfahrzeugs aktiv erfasst und andererseits durch die elektronische Steuereinrichtung das einen Anfahrwunsch repräsentierende erste Signal von der Eingabeeinrichtung empfangen worden sein, bevor die elektronische Steuereinrichtung im Rahmen der Anfahrhilfefunktion das Lösen der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung und die Aktivierung des elektrischen Traktionsantriebs koordiniert.
Erfindungsgemäß ist hierbei eine Sensoreinrichtung vorgesehen, welche wenigstens die das Schienenfahrzeug in einem erfassten Stillstand haltende Stillstand- Reibungsbremskraft und/oder das das Schienenfahrzeug in einem erfassten Stillstand haltende Stillstand-Reibungsbremsmoment oder eine von der Stillstand- Reibungsbremskraft und/oder von dem Stillstand-Reibungsbremsmoment abgeleitete Größe direkt oder indirekt erfasst und ein von der erfassten Stillstand- Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten Stillstand-Reibungsbremsmoment oder von der erfassten abgeleiteten Stillstand-Größe abhängiges drittes Signal erzeugt und in die Steuereinrichtung einsteuert, und dass die elektronische Steuereinrichtung ausgebildet ist, dass sie im Rahmen der Anfahrhilfefunktion die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung und insbesondere auch den Traktionsantrieb abhängig von dem dritten Signal steuert, wenn sie das den Anfahrwunsch repräsentierende erste Signal empfangen hat.
Obwohl das Schienenfahrzeug im eingebremsten Zustand steht, können auf das Schienenfahrzeug äußere Kräfte wie z.B. Hangabtriebskräfte wie z.B. aufgrund eines Stands des Schienenfahrzeugs an einem Gefälle oder an einer Steigung bewirken, dass im Stillstand nennenswerte Haftreibungskräfte zwischen den Reibpartnern der reibungsbasierten Bremseinrichtung vorhanden sind, welche hier als Stillstand- Haftreibungskräfte bezeichnet werden. Bei einer Scheibenbremseinrichtung entspricht die Stillstand-Reibungsbremskraft etwa der Hafttreibungskraft an den Wirkstellen zwischen der Bremsscheibe und den Bremsbelägen. Diese Hafttreibungskraft stellt dann eine Umfangskraft dar, weil sie tangential in Bezug zur kreisförmigen Umfangsrichtung der Bremsscheibe wirkt. Aus dieser Haftreibungskraft kann dann ohne weiteres auch das Stillstand- Reibungsbremsmoment als Produkt aus der Stillstand-Reibungsbremskraft und dem Hebelarm zwischen der Mittelachse der Bremsscheibe und der Wirkstellen ermittelt werden.
Unter einem indirekten Erfassen der Stillstand-Reibungsbremskraft und/oder des Stillstand-Reibungsbremsmoments oder der davon abgeleiteten Größe ist zu verstehen, dass beispielsweise eine an einem Element irgendwo innerhalb des Kraftflusses zwischen dem Reibkontakt der Reibpartner der reibungsbasierten Bremseinrichtung und einer Ankopplung von mechanischen Elementen der Bremseinrichtung an einem Wagenkasten oder Fahrwerk des Schienenfahrzeugs auftretende Reaktionskraft gemessen und dann die Stillstand-Reibungsbremskraft und/oder das Stillstand- Reibungsbremsmoment aus dieser gemessenen Reaktionskraft und den vorliegenden geometrischen Verhältnisse wie z.B. Hebelarme bestimmt wird.
Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung auch ausgebildet, dass sie eine Anfahr- Reibungsbremskraft und/oder ein Anfahr-Reibungsbremsmoment oder eine von der Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder von dem Anfahr-Reibungsbremsmoment abgeleitete Anfahr-Größe direkt oder indirekt erfasst, wobei die Erfassung der Anfahr- Reibungsbremskraft und/oder des Anfahr-Reibungsbremsmoments während eines Übergangs vom erfassten Stillstand bis zu einem Fahrzustand erfolgt, in welchem die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung gerade in einen vollständig gelösten Zustand überführt worden ist, und dass sie das dritte Signal (auch) abhängig von der erfassten Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten Anfahr- Reibungsbremsmoment oder von der erfassten abgeleiteten Anfahr-Größe erzeugt und in die elektronische Steuereinrichtung einsteuert.
Der vollständig gelösten Zustand der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung wird beispielsweise durch die Sensoreinrichtung dadurch festgestellt, dass dann die er- fasste Reibungsbremskraft und/oder das erfasste Reibungsbremsmoment annährend gleich Null ist.
Bei einer Scheibenbremseinrichtung entspricht die Anfahr-Reibungsbremskraft etwa der Gleitreibungskraft an den Wirkstellen zwischen der Bremsscheibe und den Bremsbelägen. Diese Gleitreibungskraft stellt ebenfalls eine Umfangskraft dar, weil sie tangential in Bezug zur kreisförmigen Umfangsrichtung der Bremsscheibe wirkt. Aus dieser Gleitreibungskraft kann dann ohne weiteres auch das Anfahr- Reibungsbremsmoment als Produkt aus der Anfahr-Reibungsbremskraft und dem Hebelarm zwischen der Mittelachse der Bremsscheibe und der Wirkstellen ermittelt werden.
Unter einem indirekten Erfassen der Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder des An- fahr-Reibungsbremsmoments oder der davon abgeleiteten Anfahr-Größe ist zu verstehen, dass beispielsweise eine an einem Element irgendwo innerhalb des Kraftflusses zwischen dem Reibkontakt der Reibpartner der reibungsbasierten Bremseinrichtung und einer Ankopplung von mechanischen Elementen der Bremseinrichtung an einem Wagenkasten oder Fahrwerk des Schienenfahrzeugs auftretende Reaktionskraft gemessen und dann die Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder das Anfahr- Reibungsbremsmoment aus dieser gemessenen Reaktionskraft und den vorliegenden geometrischen Verhältnisse wie z.B. Hebelarme bestimmt wird.
Mit anderen Worten werden im Rahmen der Anfahrhilfefunktion die Koordination zwischen dem Lösen der der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung aus ihrem im Stillstand herrschenden zugespannten Zustand einerseits und der Aktivierung des elektrischen Traktionsantriebs und optional auch die Größe der durch den Traktionsantrieb erzeugten Anfahrkraft bzw. des durch den Traktionsantrieb erzeugten Anfahrmoments andererseits auf der Basis des dritten Signals gesteuert, welches von der Sensoreinrichtung abhängig a) von der erfassten Stillstand-Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten Stillstand-Reibungsbremsmoment oder von der abgeleiteten Stillstands- Größe, und/oder b) von der erfassten Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten An- fahr-Reibungsbremsmoment oder von der erfassten abgeleiteten Anfahr- Größe
c) erzeugt und in die elektronische Steuereinrichtung eingesteuert wird.
Dabei kann beispielsweise die elektronische Steuereinrichtung ausgebildet sein, dass sie auf der Basis des (insbesondere von der erfassten Stillstand- Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten Stillstand-Reibungsbremsmoment oder von der abgeleiteten Stillstands-Größe abhängigen) dritten Signals eine auf das Schienenfahrzeug wirkende Hangabtriebskraft berechnet oder schätzt und im Rahmen der Anfahrhilfefunktion in Abhängigkeit der berechneten oder geschätzten Hangabtriebskraft die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung und/oder den Traktionsantrieb steuert oder koordiniert.
Die Hangabtriebskraft stellt ein Beispiel für eine von der erfassten Stillstand- Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten Stillstand-Reibungsbremsmoment abgeleitete Stillstand-Größe dar.
Dieser fortbildenden Maßnahme liegt der Gedanke zugrunde, dass die Neigung des Schienenfahrzeugs zum Zurückrollen zum Anfahrruck umso größer ist, je größer die Hangabtriebskraft ist und umso kleiner ist je geringer die Hangabtriebskraft ist und demzufolge eine entsprechend höhere bzw. niedrigere Anfahrkraft durch den Traktionsantrieb bereit gestellt werden muss, um einerseits ein Zurückrollen des Schienenfahrzeugs und andererseits den Anfahrruck zu verhindern. Damit kann jeweils eine in Bezug zu der gerade vorliegenden Hangabtriebskraft stehende Traktionskraft bzw. ein entsprechendes Traktionsmoment durch den Traktionsantrieb gesteuert durch die elektronische Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt werden, durch welche(s) ein Zurückrollen und ein Anfahrruck gerade vermieden werden.
Damit ein Zurückrollen eines beispielsweise bergauf anfahrenden Schienenfahrzeugs vermieden wird, muss die folgende Bedingung zu jedem Zeitpunkt erfüllt sein:
FlVlotor + Fßrems > F|-|ang wobei
FMotor die Anfahrtraktionskraft des Traktionsantriebs beim Anfahren,
Fßrems die (noch) wirkende Bremskraft beim Anfahren,
FHang die Hangabtriebskraft an der Steigungsstrecke ist.
Die (das) vom Traktionsantrieb beim Anfahren aus dem Stillstand im Rahmen der Anfahrhilfe aufgebrachte Anfahrtraktionskraft bzw. Anfahrtraktionsmoment wird unter der Prämisse einer ruckfreien und rückrollfreien Anfahrt demzufolge vorzugsweise (auch) abhängig von der auf das Schienenfahrzeug an Steigungen wirkenden
Hangabtriebskraft bestimmt, welche wiederum auf der Basis des dritten Signals von der elektronischen Steuereinrichtung berechnet oder geschätzt wird.
Zusätzlich können noch weitere Parameter, welche im Rahmen einer Anfahrhilfefunktion eine Rolle spielen können abhängig oder auf der Basis des dritten Signals oder auf der Basis der hieraus berechneten oder geschätzten Hangabtriebskraft bestimmt werden, wie beispielsweise die Zeitdauer, innerhalb welcher die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung vom zuspannten Zustand in den vollständigen Lösezustand überführt wird und/oder auch die Zeitdauer, innerhalb welcher der Traktionsantrieb eine erforderliche Traktionskraft oder ein erforderliches Traktionsmoment aufbringen muss. Eine solche Zeitdauer kann auch eine Information über den Zeitpunkt des Beginns und des Endes der jeweiligen Zeitdauer beinhalten.
Die Erfindung ist mit einfachen Mitteln realisierbar, weil hierzu lediglich eine Bestimmung oder Messung der Stillstands- und/oder Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder des Stillstands- und/oder Anfahr-Reibungsbremsmoments innerhalb der reibungsba- sierten Bremseinrichtung sowie eine Implementierung einer entsprechenden Auswertesoftware in der elektronischen Steuereinrichtung notwendig sind.
Die die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Patentanspruch angegebenen Erfindung aufgeführt. Bevorzugt weist die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung wenigstens eine einem Rad oder einem Radsatz zugeordnete und über eine Konsole an einem Fahrwerk festgelegte Scheibenbremseinrichtung auf, welche wenigstens einen mit einer Bremsscheibe zum Bremszuspannen in Reibkontakt und zum Bremslösen außer Reibkontakt tretenden Bremsbelag, eine mit dem wenigstens einen Bremsbelag verbundene Bremszange sowie ein Bremsengehäuse umfasst, an welchem die Bremszange gelagert ist.
Weiterhin kann die Sensoreinrichtung wenigstens einen Sensor umfassen, welcher derart an oder in der Scheibenbremseinrichtung und/oder an oder in der Konsole und/oder an wenigstens einer Lagerstelle der Konsole am Fahrwerk angeordnet und ausgebildet ist, dass der Sensor wenigstens im Stillstand und/oder beim Anfahren des Schienenfahrzeugs die auf die Bremsscheibe wirkende Reibungsbremskraft bzw. das auf die Bremsscheibe wirkende Reibungsbremsmoment direkt oder indirekt misst und dann das dritte Signal erzeugt.
Dabei soll unter dem Begriff„Reibungsbremskraft" bzw.„Reibungsbremsmoment" wenigstens die Stillstands-Reibungsbremskraft und/oder die Anfahr- Reibungsbremskraft bzw. das Stillstands-Reibungsbremsmoment und/oder das Anfahr- Reibungsbremsmoment verstanden werden.
Beispielsweise kann das Bremsengehäuse an der Konsole einerseits durch eine Gelenklagerung gelenkig und andererseits durch eine den wenigstens einen Sensor tragende Stütze derart gelagert sein, dass das Bremsengehäuse infolge der durch den Haft- oder Gleitreibungskontakt des wenigstens einen Bremsbelags mit der Bremsscheibe entstehenden Reibungsbremskraft um die Gelenklagerung geschwenkt und dabei eine Reaktionskraft in der Stütze erzeugt wird, welche der wenigstens eine Sensor direkt oder indirekt misst. Für die Bestimmung der Reibungsbremskraft ist dann der Hebelarm zwischen der Gelenklagerung und der Stütze maßgebend.
Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise auch zwei zueinander beabstandet angeordnete Sensoren an oder in der Konsole oder auch an deren Lagerstellen am Wagenkasten angeordnet sein, zwischen welchen dann in Bezug auf die von ihnen gemessenen Reaktionskräfte dann ein Hebelarm vorhanden ist, woraus die elektronische Steuereinrichtung dann ohne weiteres auf das Reibungsbremsmoment bzw. die Reibungsbremskraft rückschließen kann.
Der Sensor kann insbesondere durch einen Kraftmesssensor gebildet werden wie beispielsweise durch einen DMS-Dehnmessstreifen mit zugeordneter elektronischer Brückenschaltung z.B. in der elektronischen Steuereinrichtung oder durch einen auf der Basis der Dünnfilmtechnik (DFT) arbeitenden Sensor.
Zur Plausibilisierung der von dem wenigstens einen Kraftmesssensor ausgegebenen dritten Signals kann wenigstens ein Druckmesssensor vorgesehen sein, welcher im Falle einer pneumatischen Scheibenbremseinrichtung den Bremsdruck misst und in die elektronische Bremseinrichtung einsteuert, woraus diese anhand eines implementierten Algorithmus, in welchen die bekannten geometrischen Dimensionen des oder der pneumatischen oder hydraulischen Bremskrafterzeuger(s) der Scheibenbremseinrichtung die auf die Bremsscheibe wirkende Normalkraft und aus dieser und dem Haftreibungskoeffizienten bzw. dem Gleitreibungskoeffizienten dann die Reibungsbremskraft bestimmt und diesen Wert mit dem auf der Basis des Kraftmesssensors erhaltenen Wert vergleicht.
Gemäß einer zu bevorzugenden Maßnahme kann die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung durch eine aktive reibungskraftbasierte elektro-pneumatische oder elek- tro-hydraulische Betriebsbremseinrichtung oder durch eine passive reibungskraftbasierte elektro-pneumatische Federspeicherbremseinrichtung oder durch eine reibungskraftbasierte elektro-mechanische Bremseinrichtung gebildet werden.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: ein stark schematisiert dargestelltes und an einem Hang eingebremst gehaltenes Schienenfahrzeug mit beispielsweise drei Drehgestellen; eine Draufsicht auf eine stark schematisiert dargestellte Scheibenbrem seinrichtung wie sie bei dem Schienenfahrzeug von Fig .1 beispielsweise jeder Achse eines Drehgestells zugeordnet ist; eine stark schematisierte Seitenansicht eines Drehgestells, an welchem hier beispielhaft an einer Achse eine Scheibenbremseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform angeordnet ist; eine stark schematisierte Seitenansicht eines Drehgestells, an welchem hier beispielhaft an einer Achse eine Scheibenbremseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform angeordnet ist
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in Fig.1 gezeigte Schienenfahrzeug 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist beispielsweise drei Drehgestelle 2 mit jeweils zwei Achsen 4 auf und ist hier beispielsweise an einer Steigungsstrecke eingebremst gehalten.
Das Schienenfahrzeug 1 weist eine elektronische Steuereinrichtung 6 auf, welche als Einzelgerät oder Baueinheit ausgebildet oder auch funktional auch in mehrere separate Steuereinrichtungen aufgeteilt sein kann.
Diese in Fig.3 und Fig.4 aus zeichnerischen Vereinfachungsgründen als Baueinheit dargestellte elektronische Steuereinrichtung 6 steuert neben einer elektro- pneumatischen Betriebsbremseinrichtung und auch einen elektrischen Traktionsantrieb des Schienenfahrzeugs. Auch eine hier nicht gezeigte elektro-pneumatische Feststellbremseinrichtung wird von der elektronischen Steuereinrichtung 6 bevorzugt gesteuert. Die elektronische Steuereinrichtung 6 empfängt weiterhin ein erstes Signal 8 mittels einer ersten Signalleitung 10 von einer in Fig.3 und Fig.4 angedeuteten Eingabeeinrichtung 12, über welche ein Fahrzeugführer den Traktionsantrieb im Hin- blick auf die vom Traktionsantrieb aufzuwendende Antnebsleistung steuern kann. Die elektronische Steuereinrichtung 6 steuert dann ein von dem ersten Signal 8 und von Sicherheits- und/oder Komfortfunktionen abhängiges Traktionsanforderungssignal in den Traktionsantrieb ein, um das Schienenfahrzeug 1 entsprechend anzutreiben.
Die elektro-pneumatische Betriebsbremseinrichtung und die elektro-pneumatische Feststellbremseinrichtung, welche als Krafterzeuger beispielsweise passive Feder- speicherbremszylinder aufweist, sind beispielsweise jeweils mit einer elektro- pneumatischen, von der elektronischen Steuereinrichtung gesteuerten Ventileinrichtung 14 ausgestattet (Fig.3 und Fig.4). Von der elektro-pneumatischen Ventileinrichtung 14 der elektro-pneumatischen Betriebsbremseinrichtung ist eine pneumatische Leitung 16 zu pneumatischen Scheibenbremseinrichtungen 18 gezogen. In dieser pneumatischen Leitung 16 ist bevorzugt ein Bremsdrucksensor 20 angeordnet, welcher den in die Scheibenbremseinrichtung 18 eingesteuerten pneumatischen Bremsdruck misst und ein entsprechendes Bremsdrucksignal als zweites Signal 21 über eine zweite Signalleitung 22 in die elektronische Steuereinrichtung 6 rückkoppelt, um beispielsweise innerhalb einer in die elektronische Steuereinrichtung 6 implementierte Bremsdruckregelung einen durch den Bremsdrucksensor gemessenen Ist- Bremsdruck an einen Soll-Bremsdruck anzupassen, welcher einem Bremsanforderungssignal entspricht.
In dieser elektronischen Steuereinrichtung 6 ist eine Anfahrhilfefunktion implementiert, die eine automatisierte Unterstützung beim Anfahren des Schienenfahrzeugs 1 insbesondere an Steigungen wie in Fig.1 bereitstellt, durch die ein Zurückrollen bzw. ein Anfahrruck verhindert wird. Dabei braucht der Führer des Schienenfahrzeugs 1 die Betriebs- oder Feststellbremsanlage nicht zu bedienen. Durch diese Komfortfunktion wird beim Anfahren z.B. die Betriebsbremseinrichtung erst dann gelöst, wenn der Traktionsantrieb genügend Drehmoment bereitstellt, um ein Zurückrollen des Schienenfahrzeugs 1 zu vermeiden. Folglich wird mit Hilfe dieser Anfahrhilfefunktion beim Anfahren des Schienenfahrzeugs 1 in der in Fig.1 gezeigten Situation (Anfahren entgegen der Hangabtriebskraft) die Steuerung der elektro-pneumatischen Bremseinrichtung und des elektrischen Traktionsantriebs koordiniert. Fig.2 zeigt eine schematische Draufsicht eine auf eine pneumatische Scheibenbremseinrichtung 18 wie sie hier beispielsweise an jeder Achse der Drehgestelle des Schienenfahrzeugs vorhanden ist. Neben der bereits oben beschriebenen elektronischen Steuereinrichtung 6, welche über die elektro-pneumatische Ventileinrichtung 14 die einzelnen pneumatischen Scheibenbremseinrichtungen 18 an den Achsen 4 steuert, ist jeweils eine Bremsscheibe 24 vorhanden, hier beispielsweise zwei an Zangenhebeln 26 einer Bremszange 28 befestigte und mit der Bremsscheibe 24 im Bremszuspannfall reibend zusammenwirkende Bremsbeläge 30. Die Bremsbeläge 30 sind jeweils an einem Ende eines Zangenhebels 26 der Bremszange 28 befestigt. Die Bremszange 28 ist mit einem Bremsgehäuse 32 an einer oder mehreren Lagerstellen an einer Konsole 34 befestigt, welche wiederum an dem Drehgestell 2 durch Lagerstellen 36 gelagert ist. Beispielhafte Ausführungsformen einer solchen Konsole 34 sind in Fig.3 und in Fig.4 dargestellt.
In Fig.2 nicht direkt sichtbar ist in dem Bremsgehäuse 32 der pneumatischen Scheibenbremseinrichtung 18 ein pneumatischer Bremszylinder als Krafterzeuger angeordnet, welcher auf die Zangenhebel 26 der Bremszange 28 treibend wirkt. Während der Fahrt eines Schienenfahrzeugs 1 rotiert die Bremsscheibe 24 um eine Drehachse 38. Die Bremsbeläge 30 sind seitlich zur Bremsscheibe 24 und insbesondere in einem Toleranzbereich parallel zu den Seitenflächen der Bremsscheibe 24 angeordnet. Die Wirkflächen der Bremsbeläge 30 überdecken jeweils einen Teilbereich einer Seitenfläche der Bremsscheibe 24. Die Bremszange 28 weist in dem Ausführungsbeispiel eine U-Form auf.
Durch ein von der elektronischen Steuereinrichtung 6 über eine elektrische Steuerleitung 40 in die elektro-pneumatische Ventileinrichtung eingegebenes Zuspannsignal erzeugt diese elektro-pneumatische Ventileinrichtung 14 einen pneumatischen Bremsdruck, mit welchem der pneumatische Bremszylinder der Scheibenbremseinrichtung 18 belüftet wird, wobei dann die Zangenhebel 28 die beiden Bremsbeläge 30 in Reibungskontakt mit der Bremsscheibe 24 bringen und hier durch Pfeile symbolisierte Normalkräfte FN eine Reibungskraft zwischen den Bremsbelägen 30 und der Bremsscheibe 24 erzeugt wird, welche parallel zu den Seitenflächen der Bremsscheibe 24 ausgerichtet sind. Im Falle des an dem Hang mittels der Scheibenbremseinrichtungen 18 eingebremst gehaltenen Schienenfahrzeugs 1 wird von jeder der Scheibenbremseinrichtungen 18 jeweils eine Reibungsbremskraft FHR erzeugt, welche in Fig.3 und Fig.4 ebenfalls als Pfeil dargestellt sind, bzw. ein entsprechendes Reibungsbremsmoment MHR erzeugt. Diese Reibungsbremskraft FHR entspricht im Stillstand jeweils der Haftreibungskraft, welche sich anhand des jeweiligen Haftreibungskoeffizienten zwischen den Reibungspartnern Bremsscheibe-Bremsbeläge 24, 30 ergibt. Daher entspricht die gesamte Reibungsbremskraft FHR, d.h. die Gesamt-Reibungsbremskraft, welche im Stillstand auf das Schienenfahrzeug 1 wirkt, der Summe der Reibungsbremskräfte FHR an den Wirkstellen jeweils zwischen der Bremsscheibe 24 und den Bremsbelägen 30. Diese Reibungsbremskraft FHR stellt dann eine Umfangskraft dar, weil sie tangential in Bezug zur kreisförmigen Umfangsrichtung der Bremsscheibe 24 wirkt, wie anhand der die Reibungsbremskraft FHR repräsentierenden Pfeile in Fig.3 und Fig.4 leicht vorstellbar ist.
Das Schienenfahrzeug 1 befindet sich daher in der Situation von Fig.1 in einem durch die Scheibenbremseinrichtungen 18 eingebremsten Zustand und im Stillstand, welcher durch geeignete Sensoren z.B. von Drehzahlsensoren erfasst wird.
Weiterhin ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, welche die das Schienenfahrzeug im erfassten Stillstand haltenden Reibungsbremskräfte FHR der Scheibenbremseinrichtungen 18 hier beispielsweise indirekt erfasst.
Die Sensoreinrichtung ist auch ausgebildet, dass sie eine Anfahr- Reibungsbremskraft FHR und/oder ein Anfahr-Reibungsbremsmoment MHR oder eine von der Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder von dem Anfahr- Reibungsbremsmoment abgeleitete Anfahr-Größe direkt oder indirekt erfasst, wobei die Erfassung der Anfahr-Reibungsbremskraft FHR und/oder des Anfahr- Reibungsbremsmoments MHR während eines Übergangs vom erfassten Stillstand bis zu einem Fahrzustand erfolgt, in welchem die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung gerade in einen vollständig gelösten Zustand überführt worden ist. Der vollständig gelöste Zustand der reibungskraftbasierten Scheibenbremseinnchtung wird beispielsweise durch die Sensoreinrichtung dadurch festgestellt, dass dann die erfasste Reibungsbremskraft FHR und/oder das erfasste Reibungsbremsmoment MHR annährend gleich Null ist.
Die Sensoreinrichtung ist dann ausgebildet, dass sie jeweils ein von der jeweils hier beispielsweise indirekt erfassten Reibungsbremskraft FHR abhängiges oder diese repräsentierendes drittes Signal 42 über eine dritte Signalleitung 44 in die elektronische Steuereinrichtung 6 einsteuert. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Erzeugung des dritten Signals 42 auf der Basis des direkt oder indirekt erfassten Reibungsbremsmoments MHR möglich.
Dabei stellen die direkt oder indirekt erfasste Reibungsbremskraft FHR eine Haftreibungsbremskraft (Stillstand) oder eine Gleitreibungsbremskraft (Anfahren) und das direkt oder indirekt erfasste Reibungsbremsmoment MHR ein Haftreibungsbremsmoment (Stillstand) oder ein Gleitreibungsbremsmoment (Anfahren) dar.
Bei der Ausführungsform von Fig.3 ist beispielsweise das Bremsengehäuse 32 der Scheibenbremseinrichtung 18 einerseits an der am Drehgestell 2 gelagerten Konsole 34 durch eine Gelenklagerung 46 gelenkig und andererseits am Drehgestell 2 durch eine einen Kraftmesssensor 48 der Sensoreinrichtung tragende Stütze 50 gelagert.
Im Stillstand des Schienenfahrzeugs wird das Bremsgehäuse 32 infolge der durch den Haftreibungskontakt der Bremsbeläge 30 mit der Bremsscheibe 24 entstehenden Reibungsbremskraft FHR um die Gelenklagerung 46 geschwenkt und dabei eine Reaktionskraft z.B. hier als Zugkraft in der Stütze 50 erzeugt, welche der beispielsweise an der Stütze 50 angeordnete Kraftmesssensor 48 der Sensoreinrichtung misst und an die elektronische Steuereinrichtung 6 über die dritte 44 Signalleitung meldet. In der elektronischen Steuereinrichtung 6 wird dann die von der Scheibenbremseinrichtung 18 erzeugte Reibungsbremskraft FHR anhand des dritten Signals 42 des Kraftmesssensors 48 und des Hebelarms zwischen der Gelenklagerung 46 und der Stütze 50 bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann in der elektronischen Steuereinrichtung 6 die von der Scheibenbremseinrichtung 18 erzeugte Reibungsbremskraft FHR anhand des Signals des Bremsdrucksensors 20 bestimmt werden, beispielsweise durch einen implementierten Algorithmus, durch welchen auf der Basis von gespeicherten geometrischen Dimensionen des pneumatischen Bremszylinders der Scheibenbremseinrichtung 18 die auf die Bremsscheibe 24 wirkende Normalkraft FN und aus dieser und dem Haft- reibungskoeffizienten bzw. dem Gleitreibungskoeffizienten dann die Reibungsbremskraft FHR bestimmt wird.
Dabei können das Signal des Bremsdrucksensors 20 und das Signal des Kraftmesssensors 48 zur gegenseitigen Plausibilisierung und Überwachung innerhalb der elektronischen Steuereinrichtung 6 verwendet werden. In beiden Fällen handelt es sich um eine indirekte Erfassung der Reibungsbremskraft FHR, weil diese hier eben nicht direkt an den Wirkstellen zwischen den Bremsbelägen 30 und der Bremsscheibe 24 gemessen wird. Alternativ ist natürlich auch denkbar, die Reibungsbremskraft FHR direkt an diesen Wirkstellen zu bestimmen.
Die Anfahrhilfefunktion koordiniert dann beim Anfahren des Schienenfahrzeugs 1 aus der in Fig.1 gezeigten Situation auf ein über die Eingabeeinrichtung 12 eingegebenes, einen Wunsch zum Anfahren repräsentierendes erstes Signal 8 hin das Lösen der Scheibenbremseinrichtungen 18 des Schienenfahrzeugs und die Aktivierung d.h. das in Gangsetzen des elektrischen Traktionsantriebs sowie optional auch die Größe der durch den Traktionsantrieb erzeugten Anfahrkraft bzw. des durch den Traktionsantrieb erzeugten Anfahrmoments auf der Basis des dritten Signals 42, welches die Reibungsbremskraft FHR repräsentiert.
Mit anderen Worten werden im Rahmen der Anfahrhilfefunktion die Koordination zwischen dem Lösen der der reibungskraftbasierten Scheibenbremseinrichtungen 18 und die Aktivierung des elektrischen Traktionsantriebs und insbesondere die Größe der durch den Traktionsantrieb erzeugten Anfahrkraft bzw. des durch den Traktionsantrieb erzeugten Anfahrmoments auf der Basis des von der hier beispielsweise indirekt erfassten Reibungsbremskraft FHR abhängigen dritten Signals 42 gesteuert. Die elektronische Steuereinrichtung 6 kann auch ausgebildet sein, dass sie auf der Basis des von der erfassten Reibungsbremskraft FHR abhängigen dritten Signals 42 eine auf das Schienenfahrzeug 1 wirkende Hangabtriebskraft berechnet oder schätzt und im Rahmen der Anfahrhilfefunktion in Abhängigkeit der berechneten oder geschätzten Hangabtriebskraft die reibungskraftbasierten Scheibenbremseinrichtungen 18 und insbesondere den Traktionsantrieb steuert oder koordiniert.
Dieser fortbildenden Maßnahme liegt der Gedanke zugrunde, dass die Neigung des Schienenfahrzeugs 1 zum Zurückrollen zum Anfahrruck umso größer ist, je größer die Hangabtriebskraft ist und umso kleiner ist je geringer die Hangabtriebskraft ist und demzufolge eine entsprechend höhere bzw. niedrigere Anfahrkraft durch den Traktionsantrieb bereit gestellt werden muss, um einerseits ein Zurückrollen des Schienenfahrzeugs 1 und andererseits den Anfahrruck zu verhindern. Damit kann jeweils eine in Bezug zu der gerade vorliegenden Hangabtriebskraft stehende Traktionskraft bzw. ein entsprechendes Traktionsmoment durch den Traktionsantrieb gesteuert durch die elektronische Steuereinrichtung 6 zur Verfügung gestellt werden, durch welche(s) ein Zurückrollen und ein Anfahrruck gerade vermieden werden.
Zusätzlich können noch weitere Parameter, welche im Rahmen einer Anfahrhilfefunktion eine Rolle spielen können abhängig oder auf der Basis des von der erfassten Reibungsbremskraft FHR abhängigen dritten Signals oder auf der Basis der hieraus berechneten oder geschätzten Hangabtriebskraft bestimmt werden, wie beispielsweise die Zeitdauer, innerhalb welcher die reibungskraftbasierten Scheibenbremseinrichtungen 18 vom Zuspannzustand in den vollständigen Lösezustand überführt wird und/oder auch die Zeitdauer, innerhalb welcher der Traktionsantrieb eine erforderliche Traktionskraft oder ein erforderliches Traktionsmoment aufbringen muss. Eine solche Zeitdauer kann auch eine Information über den Zeitpunkt des Beginns und des Endes der jeweiligen Zeitdauer beinhalten.
Bei der Ausführungsform von Fig.4 ist das Bremsgehäuse 32 der pneumatischen Scheibenbremseinrichtung 18 mittels der Konsole 34 an dem Drehgestell 2 gehalten, wobei beispielsweise zwei voneinander parallel zur Bremsscheibenebene gesehen mit Abstand zueinander angeordneten Lagerstellen 36 der Konsole 34 an dem Dreh- gesteh 2 beispielsweise je ein Kraftmesssensor 48 zur Erfassung von auf die Lagerstellen 36 wirkenden Kräften angeordnet ist. Aus Maßstabsgründen sind in Fig.4 die Lagerstellen 36 und die Kraftmesssensoren 48 jeweils als eine Einheit dargestellt. Diese Kraftmesssensoren 48 sind dann von der Sensoreinrichtung umfasst.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die zwei Lagerstellen Messbolzen als Kraftmesssensoren 48 aufweisen, die je ausgebildet sind, die an der jeweiligen Lagerstelle auftretenden Lagerkräfte zu messen und entsprechend zwei dritte Signale 42 über die dritte Signalleitung 44 an die elektronische Steuereinrichtung 6 auszugeben.
Weil dann in der Ebene parallel zur Bremsscheibenebene gesehen ein Hebelarm zwischen den beiden Lagerstellen 36 vorhanden ist, wird durch einen in der elektronischen Steuereinrichtung 6 implementierten Algorithmus aus den beiden dritten Signalen 42 sowie dem Wert für den Hebelarm das Reibungsbremsmoment MHR bzw. die Reibungsbremskraft FHR berechnet. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig.3 bereits beschreiben, kann auch hier alternativ oder zusätzlich das Signal eines Bremsdrucksensors 20 dazu verwendet werden, das dritte Signal zu plausibilisieren.
Bezugszeichenliste
1 Schienenfahrzeug
2 Drehgestell
4 Achse
6 Steuereinrichtung
8 erstes Signal
10 erste Signalleitung
12 Eingabeeinrichtung
14 Ventileinrichtung
16 pneumatische Leitung
18 Scheibenbremseinrichtung
20 Bremsdrucksensor
21 zweites Signal
22 zweite Signalleitung
24 Bremsscheibe
26 Zangenhebel
28 Bremszange
30 Bremsbeläge
32 Bremsgehäuse
34 Konsole
36 Lagerstellen
38 Drehachse
40 Steuerleitung
42 drittes Signal
44 dritte Signalleitung
46 Gelenklagerung
48 Kraftmesssensor
50 Stütze
FHR Reibungsbremskraft
MHR Reibungsbremsmoment
FN Normal kraft

Claims

Patentansprüche
1 . Schienenfahrzeug (1 ) mit
a) einer von einer elektronischen Steuereinrichtung (6) gesteuerten reibungskraftbasierten Bremseinrichtung (18),
b) einem von der elektronischen Steuereinrichtung (6) gesteuerten elektrischen Traktionsantrieb, welcher das Schienenfahrzeug antreibt,
c) eine Eingabeeinrichtung (12), durch welche ein einen Anfahrwunsch repräsentierendes erstes Signal (8) in die elektronische Steuereinrichtung (6) einsteuerbar ist, wobei
c) in der elektronischen Steuereinrichtung (6) eine Anfahrhilfefunktion implementiert ist, durch welche ein Lösen der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung (18) und eine Aktivierung des elektrischen Traktionsantriebs bei einem Übergang von einem erfassten Stillstand in einen Fahrzustand gesteuert wird, wenn die elektronische Steuereinrichtung (6) das den Anfahrwunsch repräsentierende erste Signal (8) von der Eingabeeinrichtung (12) empfangen hat, dadurch gekennzeichnet, dass
c) eine Sensoreinrichtung (48) vorgesehen ist, welche wenigstens die das Schienenfahrzeug (1 ) in einem erfassten Stillstand haltende Stillstand- Reibungsbremskraft (FHR) und/oder das das Schienenfahrzeug (1 ) in einem erfassten Stillstand haltende Stillstand-Reibungsbremsmoment (MHR) oder eine von der Stillstand-Reibungsbremskraft und/oder von dem Stillstand- Reibungsbremsmoment (MHR) abgeleitete Stillstand-Größe direkt oder indirekt erfasst und ein von der erfassten Sillstand-Reibungsbremskraft (FHR) und/oder von dem erfassten Stillstand-Reibungsbremsmoment (MHR) oder von der erfassten abgeleiteten Stillstand-Größe abhängiges drittes Signal (42) erzeugt und in die elektronische Steuereinrichtung (6) einsteuert, und dass
d) die elektronische Steuereinrichtung (6) ausgebildet ist, dass sie im Rahmen der Anfahrhilfefunktion die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung (18) und insbesondere auch den Traktionsantrieb abhängig von dem dritten Signal (42) steuert, wenn sie das den Anfahrwunsch repräsentierende erste Signal (8) empfangen hat.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung (18) wenigstens eine einem Rad oder einem Radsatz (4) zugeordnete und über eine Konsole (34) an einem Fahrwerk (2) festgelegte Scheibenbremseinrichtung (18) aufweist, welche wenigstens einen mit einer Bremsscheibe (24) zum Bremszuspannen in Reibkontakt und zum Bremslösen außer Reibkontakt tretenden Bremsbelag (30), eine mit dem wenigstens einen Bremsbelag (30) verbundene Bremszange (28) sowie ein Bremsgehäuse (32) umfasst, an welchem die Bremszange (28) gelagert ist.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (48) wenigstens einen Sensor umfasst, welcher derart an oder in der Scheibenbremseinrichtung (18) und/oder an oder in der Konsole (34) und/oder an wenigstens einer Lagerstelle (36) der Konsole (34) am Fahrwerk (2) angeordnet und ausgebildet ist, dass der wenigstens eine Sensor wenigstens im Stillstand und/oder beim Anfahren des Schienenfahrzeugs (1 ) die auf die Bremsscheibe (24) oder auf die Bremsbeläge (30) wirkende Reibungsbremskraft direkt oder indirekt misst und davon abhängig das dritte Signal (42) erzeugt.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sensor durch einen Kraftmesssensor (48) wie einen Dehnmessstreifen oder einen auf der Basis der Dünnfilmtechnik (DFT) arbeitenden Sensor gebildet wird.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 2 und nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsgehäuse (32) an der Konsole (34) einerseits durch eine Gelenklagerung (46) gelenkig und andererseits durch eine den wenigstens einen Sensor (48) tragende Stütze (50) derart gelagert ist, dass bei dem erfassten Stillstand des Schienenfahrzeugs (1 ) das Bremsgehäuse (32) infolge der durch den Reibungskontakt des wenigstens einen Bremsbelags (30) mit der Bremsscheibe (24) entstehenden Reibungsbremskraft um die Gelenklagerung (46) geschwenkt und dabei eine Reaktionskraft in der Stütze (50) erzeugt wird, welche der wenigstens eine Sensor (48) direkt oder indirekt misst.
6. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (6) ausgebildet ist, dass sie auf der Basis des dritten Signals (42) eine auf das Schienenfahrzeug (1 ) wirkende Hangabtriebskraft berechnet oder schätzt und im Rahmen der Anfahrhilfefunktion in Abhängigkeit der berechneten oder geschätzten
Hangabtriebskraft die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung (18) und/oder den Traktionsantrieb steuert.
7. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung durch eine aktive reibungskraftbasierte elektro-pneumatische oder elektro-hydraulische Betriebsbremseinrichtung oder durch eine passive reibungskraftbasierte elektro-pneumatische Federspeicherbremseinrichtung oder durch eine reibungskraftbasierte elektro-mechanische Bremseinrichtung gebildet wird.
8. Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (48) ausgebildet ist, dass sie eine An- fahr-Reibungsbremskraft und/oder ein Anfahr-Reibungsbremsmoment oder eine von der Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder von dem Anfahr- Reibungsbremsmoment abgeleitete Anfahr-Größe direkt oder indirekt erfasst, wobei die Erfassung der Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder des Anfahr- Reibungsbremsmoments während eines Übergangs vom erfassten Stillstand bis zu einem Fahrzustand erfolgt, in welchem die reibungskraftbasierte Bremseinrichtung (18) von einem im Stillstand herrschenden zugespannten Zustand in einen vollständig gelösten Zustand überführt worden ist, und dass sie das dritte Signal (42) abhängig von der erfassten Anfahr-Reibungsbremskraft und/oder von dem erfassten Anfahr-Reibungsbremsmoment oder von der erfassten abgeleiteten Anfahr-Größe erzeugt und in die elektronische Steuereinrichtung (6) einsteuert.
9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Der vollständig gelösten Zustand der reibungskraftbasierten Bremseinrichtung wird beispielsweise durch die Sensoreinrichtung dadurch festgestellt, dass dann die erfasste Reibungsbremskraft und/oder das erfasste Reibungsbremsmo- ment annährend gleich Null sind.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7040487B2 (ja) * 2019-03-20 2022-03-23 株式会社ダイフク 物品搬送設備
DE102019114848A1 (de) * 2019-06-03 2020-12-03 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Schienenfahrzeug-Bremsvorrichtung mit einer Feststellbremseinrichtung und Verfahren zum Steuern einer Feststellbremseinrichtung
JP2022117698A (ja) * 2021-02-01 2022-08-12 ナブテスコ株式会社 車両用ブレーキ装置
DE102021202612A1 (de) 2021-03-18 2022-09-22 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur Überwachung des Löseverhaltens einer elektromechanischen Radbremse eines Fahrzeugs
DE102021120185A1 (de) * 2021-08-03 2023-02-09 Zf Cv Systems Global Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Bremskraft an Fahrzeugen
DE102022118023A1 (de) 2022-07-19 2024-01-25 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Ausrüstung eines teilautonom oder autonom betriebenen Kraftfahrzeugs
DE102022210339A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Siemens Mobility GmbH Sandstreuanlage für ein Schienenfahrzeug

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4716994A (en) 1985-08-16 1988-01-05 Akebono Brake Industry Co., Ltd. Disc brake
DE69024389T2 (de) * 1989-03-18 1996-05-15 Lucas Ind Plc Bremssysteme
DE4418791C1 (de) * 1994-04-11 1995-08-31 Bergische Stahlindustrie Vorrichtung für die Messung der Bremskraft an Bremsscheiben von Schienenfahrzeugen
JP3701766B2 (ja) * 1997-03-26 2005-10-05 財団法人鉄道総合技術研究所 ブレーキ反力検出装置
DE102005021719A1 (de) * 2005-05-11 2006-11-16 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugbremssystems
DE102009005624A1 (de) 2009-01-22 2010-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung der Traktionskraft eines Antriebes
DE102011113083A1 (de) 2011-09-09 2013-03-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Bremssteuereinrichtung für eine Bremsanlage eines Schienenfahrzeuges, Bremsanlage, Schienenfahrzeug und Verfahren zum Durchführen einer Funktionsdiagnose
DE102013008227A1 (de) 2013-05-13 2014-11-13 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Bremsmoments an einer Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug
DE102013213618A1 (de) * 2013-07-11 2015-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Bremsvorrichtung
DE102013219743A1 (de) * 2013-09-30 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs

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