EP3774470A1 - Überwachung einer elektrodynamischen bremse in einem schienenfahrzeug - Google Patents

Überwachung einer elektrodynamischen bremse in einem schienenfahrzeug

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Publication number
EP3774470A1
EP3774470A1 EP19723709.2A EP19723709A EP3774470A1 EP 3774470 A1 EP3774470 A1 EP 3774470A1 EP 19723709 A EP19723709 A EP 19723709A EP 3774470 A1 EP3774470 A1 EP 3774470A1
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EP
European Patent Office
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brake
monitoring
electrical
feedback
measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19723709.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Otto
Lukas Misch
Stefan Reinicke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3774470A1 publication Critical patent/EP3774470A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/228—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices for railway vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L7/24—Electrodynamic brake systems for vehicles in general with additional mechanical or electromagnetic braking
    • B60L7/26—Controlling the braking effect
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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring an electrodynamic brake in a rail vehicle. Moreover, the invention relates to a rail vehicle, in which such monitoring is realized. In particular, the invention relates to the monitoring of the positive and negative Mo ment bogies in rail vehicles, in other words a torque monitoring.
  • ED brake electric rod dynamic brake
  • Such ED brakes act in or on the drive train of the vehicle.
  • ED brakes are typically realized by the drive motors (traction motors) which are operable as brakes when switched as generators.
  • the required safe braking power is applied by the pneumatic brake alone.
  • the ED brake should be given priority because of their freedom from wear.
  • the ED braking can be accompanied by a safe pneumatic braking.
  • a controller may request the missing braking force from the pneumatic brakes; this can be the central control unit (ZSG), the brake control unit or another suitable control unit.
  • ZSG central control unit
  • the brake control unit or another suitable control unit.
  • a Biendingfunktion is present, so that ever After braking request both electrical and pneumatic cal braking forces can be applied simultaneously.
  • the tasks for pneumatic or electric braking can be distributed among three control units, for example.
  • the ZSG can take over the calculation of the electrical and - in the case of Biending - pneumatic setpoints. It also controls the central functions and states of the vehicles (e.g., the locomotives) and decides if and to what extent the ED brake and the beeing will be used.
  • the drive control unit (ASG) converts the setpoint values for the ED brakes as torque for the traction motors.
  • the anti-skid protection of the electric brakes is also implemented in the ASG because of the much faster signal processing.
  • the available and currently converted ED braking forces are z. B.
  • the pneumatic anti-skid control unit performs the anti-skid function for the pneumatic brake. If the pneumatic brake and the ED brake act simultaneously during bending, the pneumatic anti-skid device takes over the guidance of both brake systems and can reduce the braking force of the ED brake. Another assignment of the individual functionalities to the individual control units is also possible.
  • an ED brake is allowed in some countries even with safety-related emergency or emergency brakes and for reasons of wear and because of the Energy Weggewin tion at power recovery also desired. In these cases, the pneumatic brake should only be activated if the ED brake does not work. An application of the ED brake thus requires that it can safely apply the required braking force and failures of the ED brake are disclosed appropriately. In other words, it must be known for sure whether the ED brake works. Until now, the effect of the ED brake has been monitored by feedback from the drive control unit (ASG).
  • ASSG drive control unit
  • the axle feedback is thereby obtained from electrical variables (applied voltage and current flow through the pulse change judge of the respective drive motor), which are converted by the signal processors in each case an actual torque.
  • the individual torques are converted into the corresponding actual forces in the ASG, taking into account the current wheel diameter as well as effect factors, etc.
  • a conversion takes place in both directions between the setpoint and actual braking force values and the torques on the motor or the current and voltage values together with the signal processor using the motor model, the efficiency, the gear ratio and the current wheel diameter.
  • the actual brake force values obtained are then provided to the TSG by the ASG.
  • the ZSG (and the brake control unit) compares the desired braking force values transmitted to the ASG with the actual braking force values reported by the ASG.
  • the ED brake for the bogie concerned is deactivated and the pneumatic brake is activated.
  • the complexity of the ASG makes it difficult to prove how secure these feedbacks are. In particular, it can only be detected with a safety level of SIL1 whether there is a respective drive torque or a braking torque.
  • reliable failure detection is a basic prerequisite for the safety-related use of ED braking technology, even with emergency braking.
  • the wheel axle is driven by a traction motor, which can be controlled by a drive control system and operated as the electrodynamic Brem se, takes place using feedback from the drive control system monitoring the elektrody namic brake takes place, these feedbacks are obtained from electrical variables, and is characterized in that using a measurement system he held electrical signals monitoring the electro-dynamic brake is carried out, the electrical signals from not -electric quantities are obtained, which are non-electrical quantities on an element of the drive train he summarizes, which element is in communication with the traction motor, and that an evaluation of the monitoring results.
  • the rail vehicle comprises a Drehge stell, in which a wheel is mounted, and a Radsatzan drove, which includes a traction motor for driving a wheel axle of the wheelset, wherein the traction motor is operable as an electrodynamic brake. It further comprises a first system for monitoring the electrodynamic brake using feedback from the drive control system, which feedback is derived from electrical quantities. It is characterized by a second system for monitoring the electrodynamic brake, comprising a measuring system for measuring a non-electrical measurement measured on an element of the drive train, which element is in connec tion with the traction motor, and an evaluation unit for evaluating the monitoring results of two monitoring systems.
  • a key idea of the invention is to realize a safe failure recognition in that an additional monitoring of the ED brake takes place, which works independently of the return message of the drive control.
  • a redundant monitoring of the ED brake on rail vehicles, especially on electric locomotives or multiple units realized.
  • these feedback relate at least to the functional efficiency of the ED brake and whether it is applied to a driving or a braking moment.
  • the return message can therefore relate to whether the ED brake acts at all and, if so, in what direction it acts, that is to say in the case of the ED brake. whether it is driving inadvertently or braking as desired.
  • the feedback relates to the actually applied ED braking forces. In other words, a quantitative statement about the braking effect should be made on the simple statements on functionality beyond, so a concrete braking force actual value determines who the.
  • the invention comprises the proposal to extend the existing monitoring of the ED brake via the engine control via monitoring of the braking power at the torque support constructed at least on one channel. This results in a multi-channel, at least two-channel monitoring of the ED brake by comparing the values from the ASG with the information from the measurement at the torque arm or a combination of the signals thus obtained. Due to the diversity of the two monitoring paths, surveillance security is increased and a particularly secure failure detection is made possible.
  • the invention proposes to detect a non-electrical measured variable on an element of the drive train, wherein this element of the drive train is in connection with the traction motor, in particular in an operative connection.
  • the monitoring takes place zen by an actual value at the Rads expedi, more precisely by measuring the force on the rotary torque arm of the drive motor against the bogie frame, which occurs during the ED braking operation.
  • the measured value acquisition is preferably carried out using strain gauges (DMS).
  • an additional diversified feedback signal is made available to the brake control unit or to another competent control unit, such as for example the ZSG.
  • another competent control unit such as for example the ZSG.
  • strain gauges are attached to the torque arm, wel surfaces are read out via a Wheatstone bridge and de ren measured values are passed to a control unit for further processing GE.
  • the aim of the data evaluation is to detect whether there is a driving torque or a braking torque.
  • a Meßwerter tion alternatively also on an axis driven by the engine torque axis, in particular the axis of the drive motor, or at another suitable structural element of the drive train.
  • Sensors are used instead of strain gauges other suitable sensors, such as piezoelectric elements or distance sensors, or the measurement of tensile or compressive forces caused by mechanical strain or accumulation chuck of the relevant component using other me chanical measurement methods or with the aid of optical means at For example, by means of cameras or radar.
  • the evaluation may be limited to examining the functionality of the ED brake, in particular to determine whether the ED brake acts at all on the wheel and if it acts in the right direction. However, the evaluation may also include a comparison of the determined values with predefined or calculated setpoint values in order to be able to be used on the Basis of this comparison to be able to make a statement about the actual braking effect of the ED brake.
  • this signal either generally the creditability of the ED brake on the total braking power or Specifically, the applicability speed of the ED brake for the specific braking process may affect.
  • the invention provides a completely diversified way of monitoring the ED brake. It is a second, safe signaling channel, in addition to monitoring via the drive control. This monitoring path is so simple that it can be robustly analyzed with regard to the security that can be achieved.
  • a safety level of SIL2 is achieved.
  • a safety level of SIL2 is also achieved for the release of the pneumatic braking force retained in the case of ED braking in the event of a defective effect of the ED brake detected by the monitoring.
  • the reduced braking force would have to be evaluated as a failure of the ED brake at a prolonged engagement of the electrical anti-slip.
  • the proposed by the invention additional feedback path of the ED brake now allows the monitoring and assessment of a grips of sliding and skid protection during a purely electrical emergency or emergency braking, especially if the electrical skid itself on additional monitoring devices safer in terms of Malfunction is designed.
  • the effect of the ED brake can be sure he will be known.
  • it can be detected whether the effect of the pneumatic brake We is affected by a faulty, namely acting with a drive torque in the drive direction ED brake.
  • a particularly short-term safe stopping path for the rail vehicle can be ensured.
  • ECS Evolved-rate margins previously used can be downsized. As a result, the route throughput can be increased.
  • the proposed by the invention monitoring function can also be performed at standstill of the vehicle, ie when acting pneumatic brake by a brake test of the ED brake is checked whether ren by the Fahrmoto a moment is built.
  • the proposed by the invention function can also be used in appro priate attachment of the sensor to perform in ferry operation by checking the rotational behavior of the axle bogie monitoring, in particular special for detecting bearing damage. The result of this check can be used to determine the time of maintenance on the vehicle.
  • the invention is applicable in the field of railway technology, in particular in the field of brake and drive control.
  • the method according to the invention can be carried out partially computer-aided, namely as far as the processing of the data obtained via the two feedback channels is concerned.
  • the device suitable for carrying out the relevant method steps can essentially be realized by providing a suitable computer program for the ZSG and / or for other control devices participating in the data processing.
  • the method steps for data processing are realized by the computer program being executed by a processor.
  • the single figure shows a simplified representation of the circuit architecture of a monitoring of the ED brake.
  • the figure shows the invention only schematically and with its essential components.
  • the same reference numerals correspond to elements of equal or comparable func on. For reasons of clarity, both the power supply of the individual components as well as the parallel to the ED brake system provided pneumatic brake system are not shown.
  • the two two-axle engine bogies 2, 12 are shown a four-axle locomotive, wherein in each bogie 2, 12 two sets of gear wheels are resiliently mounted.
  • the wheelset drives assigned to these sets of drive wheels each have the task of transmitting the torque of the motor shaft of a drive motor 3, 13, 23, 33 to the drive wheel set.
  • Each wheelset drive has for this purpose two electric Fahrmoto ren 3, 13, 23, 33.
  • the traction motors 3, 13, 23, 33 are suspended in the frame of the bogie 2, 12 and connected via a coupling with the transmission.
  • Each drive motor 3, 13, 23, 33 is supported by means of a torque arm 4, 14, 24, 34 on the bogie 2, 12 from.
  • Upon transmission of a drive or brake torque to the torque arm 4, 14, 24, 34 this is either stretched or compressed.
  • the traction motors 3, 13, 23, 33 and both brake systems are controlled by means of suitable control devices.
  • these can be special brake control units.
  • the functionality of a brake control unit by a ZSG 5 and two ASG 6, 16 realized.
  • the signal can be calibrated who the, that a clear relationship between the Bremsmo ment and the current signal is established. It is particularly important that the size of the braking torque (we at least, however, an indication of the order of magnitude) and its effective direction (driving or braking torque) can be determined. This will be explained in more detail below.
  • Measuring electronics applied with a supply voltage whereby the electrical bridge clamping is a measure of the elongation of the torque arm 4, 14, 24, 34 with a suitable arrangement of the DMS bridge 8, 18, 28, 38. More precisely, the voltage variation in the Wheatestone bridge 8, 18, 28, 38, which is confirmed from this circuit, represents the change in resistance of the individual strain gauges which is proportional to the applied longitudinal force. Decisive for the quality of the signal obtained in dependence on the applied force is the spring stiffness of the measuring body and a corresponding Lineari ity and the lowest possible hysteresis in the desired Nennbe rich. Although the torque arm 4, 14, 24, 34 as a gray casting does not bring the ideal properties, could in the driving tests found a sufficient suitability who the. Possible occurring transverse forces, which affect the desired useful signal, are compensated by the arrangement of the DMS bridge 8, 18, 28, 38.
  • a strain gauge full bridge 8, 18, 28, 38 are used. This is applied under heat under an epoxy protective layer adhesive to the relevant component, here the torque arm 4, 14, 24, 34 applied.
  • first full bridge DMS 8 on the first drive motor 3 of the first bogie 2
  • second strain gauge full bridge 18 on the second drive motor 13 of the first bogie 2
  • third DMS full bridge 28 on the first drive motor 23rd of the second bogie 12
  • fourth DMS full bridge 38 on the second drive motor 33 of the second bogie 12.
  • the valid for the situation directions of rotation of the traction motors 3, 13, 23, 33 are also marked with arrows as the acting in the longitudinal direction Buch- or pressure forces on the torque arms 4, 14, 24, 34.
  • the four-channel measurement electronics used for strain gage full bridges comprise a hardware-based measuring amplifier 7, 17, 27, 37 with 50 Hz sampling rate in carrier frequency technology.
  • the amplifier 7, 17, 27, 37 is fed via the 24 V supply of the electrical system (not shown) and sets the measuring bridges 8, 18, 28, 38 under voltage.
  • a certain compensation of measurement errors can be achieved, which can occur as a result of bending of the torque arm 4, 14, 24, 43.
  • the bridge components on the sides of the torque arm 4, 14, 24, 34 and the connec tion between them are protected by a potting (not illustrated).
  • the Messbrü bridge 8, 18, 28, 38 includes a temperature compensation, since the engine exhaust air to the torque arms 4, 14, 24, 34 is passed.
  • the voltages of the strain gauge full bridges 8, 18, 28, 38 on the torque arms 4, 14, 24, 34 are converted by ei nem measuring amplifier 7, 17, 27, 37 into current signals.
  • the detected ED braking force is made available to the ZSG 5 in an electrically processed form. More precisely, the measured over the four channels with 50 Hz, the braking forces corresponding signals are internally smoothed over a an adjustable Butterworth low-pass filter 9, 19, 29, 39 accordingly the transmission rate of the vehicle bus 10 and at a galvanically isolated analog output as equal currents are output in the range 4 to 20 mA.
  • These current signals are in turn read in an electrical input / output module 11 with four analog inputs and transmitted to the ZSG 5 via the vehicle bus system 10 used.
  • the provided interface signal can also be un indirectly from the ZSG 5 read. Signal processing takes place in such a way that, with regard to the braking forces he has determined, an accuracy of +/- 2 kN can be assumed in the subsequent evaluation by the ZSG 5.
  • the measuring system 20 is due to the encapsulation used un sensitive to external environmental influences, such as moisture speed or flying small parts as well as against the Rei nist the bogie 2, 12 with high pressure cleaners and chemicals Che.
  • the means used for the measurement are so selected that mechanical disturbances such as shocks and vibrations due to the driving behavior as well as electrical disturbances such as electromagnetic fields in the area of the three-phase motor 3, 13, 23, 33 do not influence the pure useful signal beyond the permitted range.
  • the measuring system 20 has a appro Neten failure detection, so that damage to the sensor 8, 18, 28, 38 or the failure of the integrated measuring electrical system 7, 9, 17, 19, 27, 29, 37, 39 are reliably detected.
  • the signal path of the data originating from the data source ASG 6, 16 passes through the traction motors 3, 13, 23, 33, the associated pulse inverters 41, 42, 43, 44 and signal processors 45, 46, 47, 48 on the respective bogies. 2 , 12 assigned drive control devices 6, 16, which are connected via the bus system 10 with the ZSG 5, where by the first feedback channel 21 is defined.
  • a sol cher first feedback channel 21 is exemplified for the first torque arm 4.
  • the data originating from the measuring system 20 as the data source are transmitted to the ZSG 5 via a second feedback channel 22, which is provided by the measuring amplifiers 7, 17,
  • the setpoint calculation for the ED braking force is used later for comparison with the actual values reported to the ZSG 5.
  • the setpoint calculation can alternatively be carried out in other embodiments of the invention in the brake control unit or in another suitable control unit of the rail vehicle. It applies here, as well as in the implementation of the other calculation steps, that also a different assignment of the individual functions to the individual control units is possible.
  • the redundantly determined ED braking forces obtained by the ZSG 5 are checked for sufficiency in the ZSG 5 in order to be able to release the pneu matically substitute brake (s) if necessary in one or both bogies 2, 12.
  • the pneumatic brake must be activated. Accordingly, if impermissible deviation of one of the feedback values reported back from the specified setpoint is generated by the ZSG 5, the command for releasing the pneumatic brake is generated.
  • the activation of the pneumatic brake is used in this case as a fallback possibility, despite not working properly of the ED brake 1 digitize a sufficient rapid braking to bewerk.
  • the pneumatic brake is already pre-controlled during active rapid braking with ED brake 1 and only needs to be enabled via the control by the ZSG 5 via input / output modules (not shown) connected to the bus system 10.
  • Braking force of the ASG 6, 16 is used, if not the Actual values of the monitoring exceed an allowable tolerance of, for example, 2 kN.
  • the comparison it is advantageously taken into account that the processing times for the two signals obtained via the different feedback channels 21, 22 can be different. Therefore, the comparison must also have a temporal tolerance window in addition to the tolerance window for the value of the braking force.
  • the results of the two monitoring conditions of the ED brake 1 are linked via the information from the measuring system 20 or the ASG 6, 16 via a logical OR operator with each other.
  • the monitoring triggers as soon as one of the two monitors implemented via the various data sources triggers.
  • This logic can basically be realized by either the two actual values are compared separately with the setpoint value, or first a minimum formation between the two actual values is performed and then this value is compared with the setpoint value.
  • the prerequisite for the latter variant is that the tolerance windows of the comparison are not too different.
  • anti-skid device can separately reduce the braking power commanded by the brake control for ED brake 1 and pneumatic brake in order to limit the slip between the wheel and the rail, anti-skid and anti-skid monitoring must be taken into account when monitoring the ED brake 1. remote actual values of the braking power or braking force with default values are compared.
  • the monitoring advantageously a time tolerance window of, for example, two seconds granted the length. If the knocked-out actual value returns within the permitted value range within the tolerance time, the ED brake 1 is not deactivated and a possibly subsequent deviation is time-redimensioned.
  • the monitoring of the ED brake 1 is preferably carried out not only in the case of a quick or emergency braking, but by manent during the entire ferry operation.
  • a Ausure tion form of the invention in this context vorgese hen that in violation of the monitoring criteria in the rule operation, so even before the emergency braking, the ED brake 1 already before the beginning or at the beginning of an emergency braking fourth party and the pneumatic brake is released.
  • the present invention is not only in perennialbremsun conditions, especially in quick or emergency braking, used, but with each use of ED brakes. 1
  • the concept described herein provides for an additional single-channel monitoring of the ED brake 1, in particular by means of a diverse measurement technology, here advantageously by means of force measurements on the torque arm 4, 14, 24, 34, in addition to the existing monitoring from the on drive control 6, 16th , resulting in a two-channel and there with redundant monitoring.
  • This concept is suitable for simplifying the safety verification guidance and improving the safety during braking operations of rail vehicles.
  • the invention particularly relates to a method for monitoring an electrodynamic brake 1 in a rail vehicle comprising a drive bogie 2, 12 with a set of driven wheels, the wheel axle of a traction motor 3, 13, 23, 33 can be driven, by means of a drive control system 6, 16 controlled and as the electrodynamic brake
  • Measured variables are based, which are in connection with the control of the drive motor 3, 13, 23, 33, which electrical parameters are transmitted via a first feedback channel 21, characterized in that an additional or parallel second monitoring of the electrodynamic brake 1 takes place (second actual value detection ), using electrical signals obtained from a measuring system 20, the gene of the torque of the drive motor 3, 13, 23, 33 and the torque of the drive motor 3, 13, 23, 33 dependent gene or on the torque of the drive motor 3, 13, 23, 33 be resting non-electrical, in particular mechanical
  • Measured variables are obtained, in which connection a conversion of the non-electrical measured variables into electrical signals takes place, which non-electrical measured variables are detected on a constructive element 4, 14, 24, 34 of the drive bogie 2, 12 or of the wheel drive, which Ele ment 4, 14, 24, 34 in mechanical and / or operative connection with the traction motor 3, 13, 23, 33 is, wherein the non-electrical variables corresponding signals via a second, different from the first feedback channel 21, preferably independent second feedback channel 22 carry over, and that a preferably common evaluation or evaluation of the two monitoring results he follows.
  • the invention relates in particular to a rail vehicle, with a drive bogie 2, 12, in which a drive wheel set is mounted, with a wheelset, the one Traction motor 3, 13, 23, 33 for driving a wheel axle of the drive wheel comprises, in which the traction motor 3, 13, 23, 33 by means of a torque arm 4, 14, 24, 34 on the drive bogie 2, 12 is supported, wherein the traction motor 3, 13, 23, 33 is operable as electrodynamic brake 1, with a ers th system for monitoring the electrodynamic brake 1 using axle-wise feedback from the on drive control system 6, 16 (first monitoring system), which
  • a second system for monitoring the electrodynamic brake 1 comprising a measuring system 20 for measuring a torque of the drive motor 3, 13, 23, 33 corresponding or from the torque of the Fahrmo sector 3, 13th , 23, 33 dependent or based on the torque of the drive motor 3, 13, 23, 33 non-electrical, in particular mechanical measurement, on a structural element 4, 14, 24, 34 of the drive bogie 2, 12 and the Radsatzantriebs is detected, which element 4, 14, 24, 34 is in mechanical and / or operative connection with the traction motor 3, 13, 23, 33, and a Evaluation unit 5 for evaluating the monitoring results of the two monitoring systems, wherein the measuring system 20 to the occurring during a braking operation on the torque arm 4, 14, 24, 34 of the drive motor 3, 13, 23, 33 motor torque against the frame of the rotary frame 2, 12th to determine, to

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse (1) in einem Schienenfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, bei dem eine solche Überwachung realisiert ist. Die Erfindung schlägt vor, die elektrodynamische Bremse (1) diversitär und redundant zu überwachen. Hierzu wird ein zweiter Rückmeldungskanal (22) vorgeschlagen, um ein Signal zu erfassen, dass auf nicht-elektrischen, insbesondere mechanischen Messgrößen beruht.

Description

Beschreibung
Überwachung einer elektrodynamischen Bremse in einem Schie nenfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse in einem Schienenfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, bei dem eine solche Überwachung realisiert ist. Insbesondere betrifft die Erfindung die Überwachung des positiven und negativen Mo ments in Drehgestellen in Schienenfahrzeugen, mit anderen Worten eine Momentenüberwachung .
Bauartabhängig verfügen Lokomotiven und Triebzüge neben der pneumatischen Bremse (Druckluftbremse) auch über eine elekt rodynamische Bremse, nachfolgend kurz als ED-Bremse bezeich net. Solche ED-Bremsen wirken im oder am Antriebsstrang des Fahrzeugs. Bei Schienenfahrzeugen werden ED-Bremsen typi scherweise durch die Antriebsmotoren (Fahrmotoren) reali siert, die als Bremsen betreibbar sind, wenn sie als Genera toren geschaltet werden.
In der Regel wird die erforderliche sichere Bremsleistung durch die pneumatische Bremse alleine aufgebracht. Jedoch soll die ED-Bremse wegen ihrer Verschleißfreiheit vorrangig verwendet werden.
Bei weniger relevanten Bremsvorgängen, bei denen die Auswir kungen eines nicht erkannten ED-Bremsausfalls begrenzt sind, beispielsweise bei Betriebsbremsungen, kann die ED-Bremsung von einer sicheren pneumatischen Bremsung begleitet werden. Insbesondere kann immer dann, wenn die verfügbare ED- Bremskraft kleiner als die erforderliche Bremskraft ist, ein Steuergerät die fehlende Bremskraft von den pneumatischen Bremsen anfordern; das kann das zentrale Steuergerät (ZSG) , das Bremssteuergerät oder ein anderes geeignetes Steuergerät sein. Hierzu ist eine Biendingfunktion vorhanden, so dass je nach Bremsanforderung sowohl elektrische als auch pneumati sche Bremskräfte gleichzeitig aufgebracht werden können.
Leittechnisch können sich die Aufgaben bei pneumatischer oder elektrischer Bremsung beispielsweise auf drei Steuergeräte verteilen. Zum Beispiel kann das ZSG die Berechnung der elektrischen und - im Fall von Biending - auch der pneumati schen Sollwerte übernehmen. Dort werden auch die zentralen Funktionen und Zustände der Fahrzeuge (z.B. der Lokomotiven) gesteuert und es wird entschieden, ob und in welchem Maße die ED-Bremse und das Biending eingesetzt werden. Das Antriebs steuergerät (ASG) setzt die Sollwerte für die ED-Bremsen als Drehmoment für die Fahrmotoren um. Der Gleitschutz der elekt rischen Bremsen wird wegen der deutlich schnelleren Signal verarbeitung ebenfalls im ASG realisiert. Die verfügbaren und aktuell umgesetzten ED-Bremskräfte werden z. B. an das ZSG und/oder das Bremssteuergerät übermittelt, um diesem die Be rechnung der korrekten Sollwerte zu erlauben. Das Steuergerät des pneumatischen Gleitschutzes führt die Gleitschutzfunktion für die pneumatische Bremse aus. Wenn beim Biending die pneu matische Bremse und die ED-Bremse gleichzeitig wirken, über nimmt der pneumatische Gleitschutz die Führung beider Brems systeme und kann die Bremskraft der ED-Bremse reduzieren. Ei ne andere Zuordnung der einzelnen Funktionalitäten zu den einzelnen Steuergeräten ist ebenfalls möglich.
Der Einsatz einer ED-Bremse ist in einigen Ländern auch bei sicherheitsrelevanten Schnell- bzw. Zwangsbremsungen erlaubt und aus Verschleißgründen sowie wegen der Energierückgewin nung bei Netzrückspeisung auch erwünscht. In diesen Fällen soll die pneumatische Bremse nur dann aktiviert werden, wenn die ED-Bremse nicht wirkt. Ein Einsatz der ED-Bremse setzt also voraus, dass sie die erforderliche Bremskraft sicher aufbringen kann und Ausfälle der ED-Bremse geeignet offenbart werden. Es muss mit anderen Worten sicher bekannt sein, ob die ED-Bremse wirkt. Bislang erfolgt die Überwachung der Wirkung der ED-Bremse al lein über Rückmeldungen aus dem Antriebssteuergerät (ASG) .
Die achsweise Rückmeldung wird dabei aus elektrischen Größen (anliegende Spannung und Stromfluss durch den Pulswechsel richter des jeweiligen Fahrmotors) gewonnen, welche von den Signalprozessoren in jeweils ein Ist-Drehmoment umgerechnet werden. Die einzelnen Drehmomente werden in den ASG unter Verrechnung der aktuellen Raddurchmesser sowie von Wirkungs faktoren usw. in die entsprechenden Ist-Kräfte umgewandelt. Mit anderen Worten erfolgt im ASG eine Umrechnung in beiden Richtungen zwischen Soll- bzw. Ist-Bremskraftwerten und den Drehmomenten am Motor bzw. den Strom- und Spannungswerten zu sammen mit dem Signalprozessor unter Verwendung des Motoren modells, des Wirkungsgrades, der Getriebeübersetzung und des aktuellen Raddurchmessers. Die erhaltenen Ist-Bremskraftwerte werden dann dem ZSG von dem ASG zur Verfügung gestellt. Das ZSG (und das Bremssteuergerät) vergleicht die an das ASG übergebenen Soll-Bremskraftwerte mit den vom ASG gemeldeten Ist-Bremskraftwerten. Ergibt der Vergleich eine Abweichung außerhalb der Vergleichskriterien, so wird die ED-Bremse für das betroffene Drehgestell deaktiviert und die pneumatische Bremse aktiviert. Infolge der Komplexität des ASG ist es je doch schwierig, einen Nachweis zu führen, wie sicher diese Rückmeldungen tatsächlich sind. Insbesondere ist es nur mit einem Sicherheitsniveau von SIL1 erkennbar, ob jeweils ein Antriebsmoment oder aber ein Bremsmoment vorliegt. Eine si chere Ausfallerkennung ist jedoch eine Grundvoraussetzung für die sicherheitsgemäße Verwendung der ED-Bremstechnik auch bei Schnellbremsungen .
Zusammenfassend ist es bei den aus dem Stand der Technik be kannten Lösungen von Nachteil, dass nicht zuverlässig und si cher genug erkannt wird, ob während eines Bremsvorgangs am Radsatz ein antreibendes (positives) Moment oder aber ein Bremsmoment (negatives Moment) vorliegt und somit auf die Signalgebung des ASG angewiesen ist, welches jedoch ein nied rigeres Sicherheitsniveau aufweist. Hinzu kommt, dass auch das ASG selbst nicht zwischen antreibenden Moment und Brems- moment unterscheiden kann, wenn bei geringen Geschwindigkei ten aufgrund von Signalstörungen eine sichere Signalauswer tung nicht mehr möglich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sichere Ausfallerkennung einer ED-Bremse in einem Schienen fahrzeug zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 5 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse in einem Schienenfahrzeug, das ein Drehgestell mit einem Radsatz umfasst, dessen Radachse von einem Fahrmotor antreibbar ist, der mittels eines Antriebs steuersystems ansteuerbar und als die elektrodynamische Brem se betreibbar ist, erfolgt unter Verwendung von Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem eine Überwachung der elektrody namischen Bremse erfolgt, wobei diese Rückmeldungen aus elektrischen Größen gewonnen werden, und ist dadurch gekenn zeichnet, dass unter Verwendung von aus einem Messsystem er haltenen elektrischen Signalen eine Überwachung der elektro dynamischen Bremse erfolgt, wobei die elektrischen Signale aus nicht-elektrischen Größen gewonnen werden, welche nicht elektrischen Größen an einem Element des Antriebsstrangs er fasst werden, welches Element in Verbindung mit dem Fahrmotor steht, und dass eine Auswertung der Überwachungsergebnisse erfolgt .
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug umfasst ein Drehge stell, in dem ein Radsatz gelagert ist, und einen Radsatzan trieb, der einen Fahrmotor zum Antreiben einer Radachse des Radsatzes umfasst, wobei der Fahrmotor als elektrodynamische Bremse betreibbar ist. Es umfasst weiter ein erstes System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse unter Verwen dung von Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem, wobei diese Rückmeldungen aus elektrischen Größen gewonnen werden. Es ist gekennzeichnet durch ein zweites System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse, aufweisend ein Messsystem zur Mes sung einer nicht-elektrischen Messgröße, die an einem Element des Antriebsstrangs erfasst wird, welches Element in Verbin dung mit dem Fahrmotor steht, und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Überwachungsergebnisse der beiden Überwa chungssysteme .
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug und umge kehrt .
Eine Kernidee der Erfindung ist es, eine sichere Ausfaller kennung dadurch zu verwirklichen, dass eine zusätzliche Über wachung der ED-Bremse erfolgt, die unabhängig von der Rück meldung der Antriebssteuerung funktioniert. Mit der Erfindung wird eine redundante Überwachung der ED-Bremse an Schienen fahrzeugen, insbesondere an elektrischen Lokomotiven oder Triebzügen, realisiert. Insbesondere wird eine sichere Aus fallerkennung durch zwei unabhängige Rückmeldungen bewirkt, wobei sich diese Rückmeldungen wenigstens auf die Funktions tüchtigkeit der ED-Bremse beziehen bzw. darauf, ob ein an treibendes oder aber ein bremsenden Moment anliegt. Die Rück meldung kann sich also in einer einfachen Ausführung der Er findung darauf beziehen, ob die ED-Bremse überhaupt wirkt und falls ja, in welcher Richtung sie wirkt, d.h. ob sie verse hentlich antreibend oder aber wie gewünscht bremsend wirkt. Vorzugsweise beziehen sich die Rückmeldungen aber auf die tatsächlich anliegenden ED-Bremskräfte . Mit anderen Worten soll über die einfachen Aussagen zur Funktionstüchtigkeit hinaus eine quantitative Aussage zur Bremswirkung getroffen werden, also ein konkreter Bremskraft-Istwert ermittelt wer den .
Insbesondere wird eine Aussage über die Wirkung der ED-Bremse mit Hilfe eines unabhängigen und diversitären, nämlich zu- sätzlich zur bestehenden elektrischen Rückmeldung von den An triebseinheiten, durchgeführten Messverfahrens getroffen, wo bei dieses Messverfahren zur Erfassung einer von dem Drehmo ment des Fahrmotors abhängigen, nicht-elektrischen, vorzugs weise mechanischen Messgröße dient und die Erfassung dieser Messgröße an der Drehmomentstütze des Fahrmotors oder einem anderen Element des Drehgestells bzw. des Radsatzantriebs er folgt, das in mechanischer und/oder Wirkverbindung mit dem Fahrmotor steht.
Die Erfindung umfasst, mit anderen Worten, den Vorschlag, die bestehende Überwachung der ED-Bremse über die Motorsteuerung über eine wenigstens einkanalig aufgebaute Überwachung der Bremsleistung an der Drehmomentstütze zu erweitern. Damit ergibt sich durch den Vergleich der Werte aus dem ASG mit den Informationen aus der Messung an der Drehmomentstütze bzw. eine Kombination der so erhaltenen Signale eine mehrkanali- ge, mindestens zweikanalige Überwachung der ED-Bremse. Auf grund der Diversität der beiden Überwachungswege ist die Überwachungssicherheit erhöht und es wird eine besonders si chere Ausfallerkennung ermöglicht.
Die Erfindung schlägt vor, an einem Element des Antriebs strangs eine nicht-elektrische Messgröße zu erfassen, wobei dieses Element des Antriebsstrangs in Verbindung mit dem Fahrmotor steht, insbesondere in einer Wirkverbindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Überwachung durch eine Istwerterfasssung an den Radsät zen, genauer gesagt durch eine Messung der Kraft an der Dreh momentstütze des Fahrmotors gegen den Drehgestellrahmen, die während des ED-Bremsvorgangs auftritt. Die Messwerterfassung erfolgt dabei vorzugsweise unter Verwendung von Dehnmess streifen (DMS) .
Mit anderen Worten wird dem Bremssteuergerät oder einem ande ren zuständigen Steuergerät, wie beispielsweise dem ZSG, ein zusätzliches diversitäres Rückmeldesignal zur Verfügung ge- stellt, das über die Messung des Drehmomentes in Zug- und Druckrichtung an der Drehmomentstütze jedes Fahrmotors erhal ten wird, zu welchem Zweck ein DMS-Messaufnehmer mit nachge schalteter Messelektronik zur Verstärkung und Aufbereitung des Signals eingesetzt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden an der Drehmomentstütze Dehnungsmessstreifen angebracht, wel che über eine Wheatstone-Messbrücke ausgelesen werden und de ren Messwerte an ein Steuergerät zur Weiterverarbeitung ge leitet werden. Ziel der Datenauswertung ist es, zu Erkennen, ob ein antreibendes Moment oder ein Bremsmoment vorliegt.
Alternativ und abhängig von der Bauart des Drehgestells bzw. des Radsatzes und des Radsatzantriebs kann eine Messwerter fassung alternativ auch an einer durch das Motordrehmoment angetriebenen Achse, insbesondere der Achse des Fahrmotors, erfolgen oder an einem anderen dafür geeigneten konstruktiven Element des Antriebsstrangs.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung können als
Messaufnehmer anstelle von Dehnmessstreifen andere geeignete Sensoren verwendet werden, wie beispielsweise Piezoelemente oder Abstandssensoren, oder die Messung der durch Zug- bzw. Druckkräfte hervorgerufenen mechanischen Dehnung bzw. Stau chung des betreffenden Bauteils erfolgt mit Hilfe anderer me chanischer Messmethoden oder mit Hilfe optischer Mittel, bei spielsweise mittels Kameras oder Radar.
Nach dem Erfassen der Messwerte werden diese an das Brems steuergerät oder ein anderes geeignetes Steuergerät des Schienenfahrzeugs übertragen und dort ausgewertet. Die Aus wertung kann in einem einfachen Fall darauf beschränkt sein, die Funktionstüchtigkeit der ED-Bremse zu untersuchen, insbe sondere festzustellen, ob die ED-Bremse überhaupt am Radsatz wirkt und ob sie in die richtige Richtung wirkt. Die Auswer tung kann aber auch einen Vergleich der ermittelten Werte mit vorgegebenen bzw. berechneten Sollwerten umfassen, um auf der Grundlage dieses Vergleiches eine Aussage über die tatsächli che Bremswirkung der ED-Bremse treffen zu können. Als Ergeb nis kann in beiden Fällen von dem Bremssteuergerät oder einer anderen geeigneten, mit der Auswertung der gemessenen Daten betrauten Auswerteeinheit innerhalb oder außerhalb des Fahr zeugs ein Entscheidungssignal erzeugt werden, wobei dieses Signal entweder allgemein die Anrechenbarkeit der ED-Bremse auf die Gesamtbremsleistung oder aber konkret die Einsetzbar keit der ED-Bremse für den konkreten Bremsvorgang betreffen kann .
Mit der Erfindung wird ein vollständig diversitärer Weg zur Überwachung der ED-Bremse geschaffen. Es handelt sich dabei um einen zweiten, sicheren Meldekanal, zusätzlich zur Überwa chung über die Antriebssteuerung. Dieser Überwachungsweg ist dabei so einfach aufgebaut, dass er sich hinsichtlich der er reichbaren Sicherheit robust analysieren lässt.
Durch die redundante Rückmeldung der ED-Bremse kann die Wirk samkeit der elektrischen Bremse mit einem Sicherheitsniveau von mindestens SIL2 überwacht werden. Das macht in erster Li nie die ausschließliche Verwendung der ED-Bremse bei Schnell- und Zwangsbremsungen sicherheitstechnisch vertretbar und er möglicht ferner die Berücksichtigung von Eingriffen des elektrischen Gleitschutzes während des Bremsvorgangs.
Mit anderen Worten lässt sich mit der Anwendung der Erfindung erreichen, dass für die Gesamtüberwachung, genauer gesagt für die Rückmeldung des anliegenden Motordrehmoments, ein Sicher heitsniveau von SIL2 erreicht wird. Auch für die Freigabe der bei ED-Bremsungen zurückgehaltenen pneumatischen Bremskraft für den Fall einer von der Überwachung detektierten mangel haften Wirkung der ED-Bremse wird ein Sicherheitsniveau von SIL2 erreicht.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Überwachung der ED-Bremse kann deren Verfügbarkeit nachgewiesen werden, so dass es möglich ist, Schnell- und Zwangsbremsungen rein elektrisch auszufüh- ren, ohne dabei Abstriche bei der Sicherheit machen zu müs sen .
Nach bisherigem Stand der Technik müsste bei einem längeren Eingriff des elektrischen Gleitschutzes die reduzierte Brems kraft als Ausfall der ED-Bremse gewertet werden. Der von der Erfindung vorgeschlagene zusätzliche Rückmeldeweg der ED- Bremse ermöglicht nun die Überwachung und Bewertung von Ein griffen des Gleit- und Schleuderschutzes während einer rein elektrischen Schnell- oder Zwangsbremsung, insbesondere dann, wenn der elektrische Gleitschutz selbst über zusätzliche Überwachungseinrichtungen sicherer im Hinblick auf eine Fehl funktion ausgelegt wird.
Weitere Anwendungen mit einer Auswertung des mit Hilfe der Erfindung ermittelbaren Antriebs- oder Bremsmomentes der Fahrmotoren sind denkbar, wie beispielsweise die Überwachung einer sicheren Traktionsabschaltung oder die volle Anrechen barkeit der ED-Bremse auf das Bremsgewicht. Mit Hilfe der über den zweiten Rückmeldungskanal erhaltenen Daten von dem Messsystem kann im ZSG bei einer Traktionsabschaltung verifi ziert werden, ob die von dem Antriebssystem erhaltenen Werte richtig sind. Mit der Erfindung lässt sich, auch bei geringen Geschwindigkeiten bis hin zum Stillstand des Fahrzeuges, si cher ermitteln, ob ein antreibendes oder bremsendes Moment vorliegt. Die sicheren Bremsentwicklungszeiten können ver kürzt werden.
Mit der Erfindung kann die Wirkung der ED-Bremse sicher er kannt werden. Insbesondere kann erkannt werden, ob die Wir kung der pneumatischen Bremse durch eine fehlerhafte, nämlich mit einem Antriebsdrehmoment in Antriebsrichtung wirkende ED- Bremse beeinträchtigt wird. Hierdurch kann ein besonders kur zer sicherer Anhalteweg für das Schienenfahrzeug gewährleis tet werden. Die im Europäisches Zugbeeinflussungssystem
(ETCS) bisher verwendeten pauschalen Sicherheitsmargen können verkleinert werden. Im Ergebnis läßt sich der Streckendurch satz erhöhen. Die von der Erfindung vorgeschlagene Überwachungsfunktion kann auch im Stillstand des Fahrzeuges, d.h. bei wirkender pneumatischer Bremse, durchgeführt werden, indem bei einer Bremsprobe der ED-Bremse geprüft wird, ob durch die Fahrmoto ren ein Moment aufgebaut wird.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Funktion kann bei geeig neter Anbringung der Messaufnehmer außerdem verwendet werden, um im Fährbetrieb durch eine Überprüfung des Drehverhaltens der Achse eine Drehgestellüberwachung durchzuführen, insbe sondere zur Feststellung von Lagerschäden. Das Ergebnis die ser Überprüfung kann dazu verwendet werden, den Zeitpunkt von Wartungsarbeiten am Fahrzeug zu bestimmen.
Die Erfindung ist anwendbar im Bereich der Bahntechnik, ins besondere im Bereich der Brems- und Antriebssteuerung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann teilweise rechnergestützt durchgeführt werden, nämlich insoweit es die Verarbeitung der über die beiden Rückmeldungskanäle erhaltenen Daten betrifft. Die zur Durchführung der diesbezüglichen Verfahrensschritte geeignete Vorrichtung lässt sich im Wesentlichen durch die Bereitstellung eines geeigneten Computerprogramms für das ZSG und/oder für andere an der Datenverarbeitung beteiligte Steu ergeräte realisieren. Die Verfahrensschritte zur Datenverar beitung werden realisiert, indem das Computerprogramm durch einen Prozessor ausgeführt wird.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden .
Dabei zeigt die einzige Figur eine vereinfachte Darstellung der Schaltungsarchitektur einer Überwachung der ED-Bremse. Die Figur zeigt die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen ent sprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funkti on. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind sowohl die Strom versorgung der einzelnen Komponenten als auch das parallel zu dem ED-Bremssystem vorgesehene pneumatischen Bremssystem nicht dargestellt.
Bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen mit Trieb drehgestellen sind in der Regel alle Achsen angetrieben. Bei spiele hierfür sind elektrische Lokomotiven und elektrische Triebwagen, beispielsweise Triebzüge.
In der Figur sind die beiden zweiachsige Triebdrehgestelle 2, 12 einer vierachsigen Lokomotive dargestellt, wobei in jedem Drehgestell 2, 12 zwei Treibradsätze federnd gelagert sind. Die diesen Treibradsätzen zugewiesene Radsatzantriebe haben jeweils die Aufgabe, das Drehmoment der Motorwelle eines Fahrmotors 3, 13, 23, 33 auf den Treibradsatz zu übertragen. Jeder Radsatzantrieb weist hierfür zwei elektrische Fahrmoto ren 3, 13, 23, 33 auf. Jeder der beiden Fahrmotoren 3, 13,
23, 33 dient zum Antreiben einer der beiden Achsen des Rad satzes. Die Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 sind im Rahmen des Drehgestells 2, 12 aufgehängt und über eine Kupplung mit dem Getriebe verbunden. Jeder Fahrmotor 3, 13, 23, 33 stützt sich dabei mittels einer Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 an dem Drehgestell 2, 12 ab. Bei einer Übertragung eines Antriebs oder Brems-Drehmoments auf die Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 wird diese entweder gedehnt oder gestaucht.
Die Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 sowie beide Bremssysteme, näm lich das ED-Bremssystem 1 und das pneumatische Bremssystem, werden mit Hilfe geeigneter Steuergeräte angesteuert. Hin sichtlich der Bremsen kann es sich dabei um spezielle Brems steuergeräte handeln. Im nachfolgend beschriebenen Beispiel wird die Funktionalität eines Bremssteuergerätes durch ein ZSG 5 und zwei ASG 6, 16 realisiert. Messwerterfassung
Bei der Überwachung der ED-Bremse 1 an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 wird das aktuell anliegende Bremsmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 direkt durch Messung der an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 des Motors 3, 13, 23, 33 auf tretenden Kraft gemessen. Die Kraftmessung erfolgt über Dehn messstreifen. Das Spannungssignal der Dehnmessstreifen wird von einem Verstärker 7, 17, 27, 37 verstärkt und in ein
Stromsignal umgewandelt. Das Signal kann so kalibriert wer den, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Bremsmo ment und dem Stromsignal hergestellt wird. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Größe des Bremsmoments (we nigstens jedoch eine Angabe zur Größenordnung) sowie dessen Wirkrichtung (antreibendes oder bremsendes Moment) ermittelt werden kann. Dies wird nachfolgend genauer erläutert.
Über die rein rechnerische, sensorlose Erfassung der ED-Ist- Bremskräfte über das ASG 6, 16 hinaus erfolgt eine zusätzli che diversitäre Istwerterfassung an jedem Radsatz. Diese diversitäre Erfassung der aktuell wirkenden ED-Bremskraft (Ist-Bremskraft) findet durch Messung des jeweiligen Drehmo ments des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 statt, welches sich pro portional als Längskraft an den Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 widerspiegelt. Diese Längskraft wird als mechanische Deh nung über eine Wheatstone ' sehe Messbrücke 8, 18, 28, 38 aus Dehnmessstreifen (DMS) erfasst. Die Messbrücke 8, 18, 28, 38 wird zu diesem Zweck von dem Messverstärker 7, 17, 27, 37 der
Messelektronik mit einer Speisespannung beaufschlagt, wodurch bei geeigneter Anordnung der DMS-Brücke 8, 18, 28, 38 die elektrische Brückenverspannung ein Maß für die Dehnung der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 ist. Genauer gesagt repräsen tiert die aus dieser Schaltung rückgemeldete Spannungsver stimmung in der Wheatestone ' sehen Brücke 8, 18, 28, 38 die zur anliegenden Längskraft proportionale Widerstandsänderung der einzelnen DMS. Entscheidend für die Qualität des gewonnenen Signals in Ab hängigkeit von der anliegenden Kraft ist dabei die Feder steifigkeit des Messkörpers sowie eine entsprechende Lineari tät und möglichst geringe Hysterese im angestrebten Nennbe reich. Obwohl die Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 als Grau gussteil nicht die idealen Eigenschaften mitbringt, konnte in den Fahrversuchen eine ausreichende Eignung festgestellt wer den. Mögliche auftretende Querkräfte, welche das gewünschte Nutzsignal beeinträchtigen, werden durch die Anordnung der DMS-Brücke 8, 18, 28, 38 kompensiert.
Vorzugsweise kommt als Sensor oder Messaufnehmer eine Dehn messstreifen-Vollbrücke 8, 18, 28, 38 zur Anwendung. Diese wird unter Hitzeeinwirkung unter einer Epoxidharz- Schutzschicht klebend an dem betreffenden Bauteil, hier der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 appliziert.
Es kommen dabei vier Messanordnungen zum Einsatz, nämlich ei ne erste DMS-Vollbrücke 8 am ersten Fahrmotor 3 des ersten Drehgestells 2, eine zweite DMS-Vollbrücke 18 am zweiten Fahrmotor 13 des ersten Drehgestells 2, eine dritte DMS- Vollbrücke 28 am ersten Fahrmotor 23 des zweiten Drehgestells 12 und eine vierte DMS-Vollbrücke 38 am zweiten Fahrmotor 33 des zweiten Drehgestells 12. In der Figur sind die für die Situation gültigen Drehrichtungen der Fahrmotoren 3, 13, 23, 33 ebenso mit Pfeilen eingezeichnet wie die in Längsrichtung wirkenden Zug- bzw. Druckkräfte an den Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34.
Die verwendete, für DMS-Vollbrücken angepasste vierkanalige Messelektronik umfasst einen hardwarebasierten Messverstärker 7, 17, 27, 37 mit 50 Hz Abtastrate in Trägerfrequenztechnik . Der Verstärker 7, 17, 27, 37 wird über die 24V-Versorgung des Bordnetzes (nicht abgebildet) gespeist und legt die Messbrü cken 8, 18, 28, 38 unter Spannung.
Vorzugsweise wird die Dehnmessstreifen-Vollbrücke 8, 18, 28, 38 auf beiden Seiten, d.h. sich gegenüber liegenden Seiten, jeder Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 appliziert. Mit dieser Anordnung kann eine gewisse Kompensation von Messfehlern er reicht werden, die infolge von Biegungen der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 43 auftreten können. Die Messbrückenteile auf bei den Seiten der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 und die Verbin dung zwischen ihnen werden durch einen Verguss (nicht darge stellt) geschützt. Vorteilhafterweise beinhaltet die Messbrü cke 8, 18, 28, 38 eine Temperaturkompensation, da die Motor abluft an den Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 vorbeigeführt wird .
Es ist jedoch ebenso möglich, die Vollbrücke jeweils nur auf einer Seite der Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 aufzubringen.
In dieser Konfiguration geht allerdings die Kompensation der Drehmomentstützen-Biegung verloren. Insgesamt wird ohne die Biegekompensation aber der Messsensoraufbau erheblich verein facht .
Die Spannungen der Dehnmessstreifen-Vollbrücken 8, 18, 28, 38 an der Drehmomentstützen 4, 14, 24, 34 werden von jeweils ei nem Messverstärker 7, 17, 27, 37 in Stromsignale umgewandelt. Vereinfacht ausgedrückt wird die erfasste ED-Bremskraft dem ZSG 5 elektrisch aufbereitet zur Verfügung gestellt. Genauer gesagt werden die über die vier Kanäle mit 50 Hz gemessenen, den Bremskräften entsprechenden Signale intern über ein ein stellbares Butterworth-Tiefpass-Filter 9, 19, 29, 39 entspre chend der Übertragungsrate des Fahrzeugbusses 10 geglättet und an einem galvanisch getrennten Analogausgang als Gleich ströme im Bereich 4 bis 20 mA ausgegeben. Diese Stromsignale werden wiederum in einer elektrischen Eingabe-/Ausgabe- Baugruppe 11 mit vier analogen Eingängen eingelesen und über das verwendete Fahrzeugbussystem 10 an das ZSG 5 übertragen. Das bereitgestellte Schnittstellensignal kann jedoch auch un mittelbar von dem ZSG 5 einlesbar sein. Die Signalverarbei tung erfolgt auf eine Art und Weise, dass bezüglich der er mittelten Bremskräfte bei der anschließenden Auswertung durch das ZSG 5 eine Genauigkeit von +/-2 kN vorausgesetzt werden kann . Das Messsystem 20 ist aufgrund der verwendeten Kapselung un empfindlich gegenüber äußeren Umwelteinflüssen, wie Feuchtig keit oder umherfliegende Kleinteile sowie gegenüber der Rei nigung des Drehgestells 2, 12 mit Hochdruckreinigern und Che mikalien. Die eingesetzten Mittel zur Messung sind so ge wählt, dass mechanische Störeinflüsse wie Stöße und Vibratio nen durch das Fahrverhalten sowie elektrische Störeinflüsse wie elektromagnetische Felder im Bereich des Drehstrommotors 3, 13, 23, 33 das reine Nutzsignal nicht über den erlaubten Rahmen hinaus beeinflussen.
Vorteilhafterweise verfügt das Messsystem 20 über eine geeig nete Ausfallerkennung, so dass eine Beschädigung des Sensors 8, 18, 28, 38 oder der Ausfall der integrierten Messelektro nik 7, 9, 17, 19, 27, 29, 37, 39 sicher erkannt werden.
Der Signalweg der aus der Datenquelle ASG 6, 16 stammenden Informationen verläuft über die Fahrmotoren 3, 13, 23, 33, die diesen zugeordneten Pulswechselrichter 41, 42, 43, 44 und Signalprozessoren 45, 46, 47, 48 über die den jeweiligen Drehgestellen 2, 12 zugewiesenen Antriebssteuergeräten 6, 16, die über das Bussystem 10 mit dem ZSG 5 verbunden sind, wo durch der erste Rückmeldungskanal 21 definiert wird. Ein sol cher erster Rückmeldungskanal 21 ist beispielhaft für die erste Drehmomentstütze 4 angegeben.
Die aus dem Messsystem 20 als der Datenquelle stammenden In formationen werden zu dem ZSG 5 über einen zweiten Rückmel dungskanal 22 übertragen, der von den Messverstärkern 7, 17,
27, 37 über die Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe 11 und das Bussys tem 10 verläuft. Ein solcher zweiter Rückmeldungskanal 22 ist beispielhaft für die erste Drehmomentstütze 4 angegeben.
Auswertung
Im ZSG 5 erfolgt, wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, die Sollwertberechnung für die ED-Bremskraft . Dieser Bremskraft-Sollwert dient später für den Vergleich mit den an das ZSG 5 rückgemeldeten Ist-Werten. Die Sollwertberechnung kann in anderen Ausführungsformen der Erfindung alternativ auch im Bremssteuergerät oder in einem anderen geeigneten Steuergerät des Schienenfahrzeuges erfolgen. Es gilt hier, wie auch bei der Durchführung der anderen Rechenschritte, dass auch eine andere Zuordnung der einzelnen Funktionen zu den einzelnen Steuergeräten möglich ist.
Die redundant ermittelten, vom ZSG 5 erhaltenen ED- Bremskräfte werden im ZSG 5 auf Hinlänglichkeit überprüft, um bei Bedarf in einem oder beiden Drehgestellen 2, 12 die pneu matischein) Ersatzbremse (n) freigeben zu können. Als erste Ist-Größe wird dabei die für jede Achse vom ASG 6, 16 gemel dete Ist-Bremskraft verwendet, wie das bereits bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung realisiert ist. Als zweite Ist-Größe dient die erfindungsgemäß über das Messsys tem 20 ermittelte Ist-Bremskraft. Anders ausgedrückt dienen als Ist-Größen die beiden aus verschiedenen Quellen stammen den Rückmeldungen.
Im ZSG 5 erfolgen eine Glättung und gegebenenfalls eine Ver zögerung der Eingangswerte aller vier Achsen. Anschließend werden im ZSG 5 die diversitär zur Verfügung gestellten Ist- Daten aller vier Radsätze, welche die gemessene Bremskraft repräsentieren, in Echtzeit mit dem aktuellen ED- Bremskraftsollwert verglichen. Mit anderen Worten werden durch das ZSG 5 achsweise die beiden empfangenen Istwerte mit dem dazugehörigen Sollwert verglichen. Dabei werden zeitliche Verzögerungen bedingt durch Erfassung, Buslaufzeit, Eingangs verarbeitung und in erster Linie wegen der Filterung bis zu einer Sekunde toleriert. Das Ergebnis dieses Vergleiches wird zur Überwachung der ED-Bremse 1, genauer zur Bewertung der Funktion und Wirkung der ED-Bremse 1 verwendet.
Zusätzlich kann im ZSG 5 auch ein Vergleich der aus den bei den verschiedenen Datenquellen stammenden Ist-Daten und in diesem Zusammenhang eine Plausibilitätsprüfung stattfinden, gegebenenfalls unter Hinzuziehung weiterer geeigneter Daten von ASG 6, 16 und/oder ZSG 5. Hierdurch können beispielsweise Fehlfunktionen der Datenquellen bzw. Rückmeldungskanäle 21,
22 erkannt werden.
Wenn bei der Überwachung der Wirkung der ED-Bremse 1 detek- tiert wird, dass die ED-Bremse 1 nicht oder nicht ausreichend wirkt, muss die pneumatische Bremse aktiviert werden. Ent sprechend wird bei unzulässiger Abweichung eines der zurück gemeldeten Istwerte vom vorgegebenen Sollwert von dem ZSG 5 der Befehl zur Freigabe der pneumatischen Bremse generiert.
Es kommt, anders ausgedrückt, durch das ZSG 5 zur Erzeugung eines Entscheidungssignals hinsichtlich der Einsetzbarkeit der ED-Bremse 1, in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Ver gleiches der Ist-Werte mit dem Bremskraft-Sollwert.
Die Aktivierung der pneumatischen Bremse dient in diesem Fall als Rückfallmöglichkeit, um trotz nicht ordnungsgemäß wirken der ED-Bremse 1 eine ausreichende Schnellbremsung zu bewerk stelligen. Vorteilhafterweise ist die pneumatische Bremse be reits während einer aktiven Schnellbremsung mit ED-Bremse 1 vorgesteuert und muss lediglich über die Ansteuerung durch das ZSG 5 über am Bussystem 10 angeschlossene Eingabe- /Ausgabe-Baugruppen (nicht abgebildet) freigegeben werden.
Für den Vergleich können grundsätzlich ähnliche Verfahren zu grunde gelegt werden, wie sie bei dem aus dem Stand der Tech nik bekannten Vergleich verwendet werden, bei dem lediglich die Istwerte aus der Antriebssteuerung 6, 16 zur Überwachung der ED-Bremse 1 zur Verfügung stehen (achsenweiser Vergleich mit Anpassung des Istwertes, Vergleich mit den Sollvorgaben auf Drehgestell- und Fahrzeugebene) . In einer Ausführungsform ist für die Entscheidung zur Freigabe der pneumatischen Brem se in einem Drehgestell 2, 12 eine drehgestell- sowie fahr zeugweise Betrachtung der verfügbaren ED-Bremskräfte ent scheidend, wobei zur Berechnung die verfügbar gemeldete
Bremskraft vom ASG 6, 16 herangezogen wird, sofern nicht die Istwerte der Überwachungen eine erlaubte Toleranz von bei spielsweise 2 kN überschreiten.
Bei dem Vergleich wird vorteilhafterweise berücksichtigt, dass die Verarbeitungszeiten für die beiden über die ver schiedenen Rückmeldungskanäle 21, 22 erhaltenen Signale un terschiedlich sein können. Der Vergleich muss daher neben dem Toleranzfenster für den Wert der Bremskraft auch ein zeitli ches Toleranzfenster haben. In einer Ausführungsform ist es daher vorgesehen, dass die Ergebnisse der beiden Überwachun gen der ED-Bremse 1 über die Informationen aus dem Messsystem 20 bzw. dem ASG 6, 16 über einen logischen ODER-Operator mit einander verknüpft werden. Die Überwachung löst aus, sobald eine der beiden über die verschiedenen Datenquellen reali sierten Überwachungen auslöst. Diese Logik kann grundsätzlich realisiert werden, indem entweder die beiden Istwerte separat mit dem Sollvorgabewert verglichen werden, oder zunächst eine Minimumbildung zwischen den beiden Istwerten durchgeführt wird und dann dieser Wert mit dem Sollvorgabewert verglichen wird. Voraussetzung für die zuletzt genannte Variante ist, dass die Toleranzfenster des Vergleiches nicht zu unter schiedlich sind.
Versuche haben ergeben, dass sich die Kräfte an der Drehmo mentstütze 4, 14, 24, 34 grundsätzlich reproduzierbar messen lassen. Typische Werte für die ED-Bremskraft bei Schnellbrem sungen liegen bei 35 kN, infolge der mechanischen Übersetzung ergeben sich hieraus ca. 40 kN je Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34. Der Vergleich von experimentell ermittelten Daten für die beiden Datenquellen Messsystem 20 einerseits und Antriebs steuerung 6, 16 andererseits deutet auf maximale Differenzen von 2 kN.
Da der Gleitschutz separat für ED-Bremse 1 und pneumatische Bremse die von der Bremssteuerung kommandierte Bremsleistung reduzieren kann, um den Schlupf zwischen Rad und Schiene zu begrenzen, müssen Gleitschutz und Gleitschutzüberwachung bei der Überwachung der ED-Bremse 1 berücksichtigt werden, inso- fern Istwerte der Bremsleistung bzw. Bremskraft mit Vorgabe werten verglichen werden.
Um kurzzeitige den tolerierten Wertebereich verletzende Über schwinger, bedingt beispielsweise durch Stöße, Sprungantwor ten oder speziell während Gleitvorgängen, aus der Betrachtung ausblenden zu können, wird vorteilhafterweise der Überwachung ein zeitliches Toleranzfenster von beispielsweise zwei Sekun den Länge gewährt. Kehrt der ausgeschlagene Istwert inner halb der Toleranzzeit wieder in den erlaubten Wertebereich zurück, wird die ED-Bremse 1 nicht deaktiviert und eine gege benenfalls darauffolgende Abweichung zeitlich neu bemessen.
Die Überwachung der ED-Bremse 1 erfolgt vorzugsweise nicht nur im Fall einer Schnell- oder Zwangsbremsung, sondern per manent während des gesamten Fährbetriebes. In einer Ausfüh rungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang vorgese hen, dass bei Verletzung der Überwachungskriterien im Regel betrieb, also noch vor der Schnellbremsung, die ED-Bremse 1 schon vor Beginn oder zu Beginn einer Schnellbremsung deakti viert und die pneumatische Bremse freigegeben wird. Generell ist die vorliegende Erfindung nicht nur bei Gefahrenbremsun gen, insbesondere bei Schnell- oder Zwangsbremsungen, ein- setzbar, sondern bei jedem Einsatz von ED-Bremsen 1.
Das hierin beschriebene Konzept sieht eine zusätzliche einkanalige Überwachung der ED-Bremse 1 vor, insbesondere mittels einer diversitären Messtechnologie, hier vorteilhaft erweise mittels Kraftmessungen an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34, zusätzlich zu der bestehenden Überwachung aus der An triebssteuerung 6, 16, wodurch sich eine zweikanalige und da mit redundante Überwachung ergibt. Dieses Konzept eignet sich dafür, die Sicherheitsnachweisführung zu vereinfachen und die Sicherheit bei Bremsvorgängen von Schienenfahrzeugen zu ver bessern .
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Überwa chung einer elektrodynamischen Bremse 1 in einem Schienen- fahrzeug, das ein Triebdrehgestell 2, 12 mit einem Treibrad satz umfasst, dessen Radachse von einem Fahrmotor 3, 13, 23, 33 antreibbar ist, der mittels eines Antriebssteuersystems 6, 16 ansteuerbar und als die elektrodynamische Bremse 1
betreibbar ist, wobei eine erste Überwachung der elektrodyna mischen Bremse 1 erfolgt (erste Istwerterfassung) , unter Ver wendung von achsweisen Rückmeldungen aus dem Antriebssteuer system 6, 16, welche Rückmeldungen aus elektrischen Messgrö ßen, wie Strom- und Spannungswerten, gewonnen werden bzw. elektrische Messgrößen umfassen oder auf elektrischen
Messgrößen beruhen, die im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 stehen, welche elektrischen Messgrößen über einen ersten Rückmeldungskanal 21 übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche bzw. parallele zweite Überwachung der elektrodynamischen Bremse 1 erfolgt (zweite Istwerterfassung), unter Verwendung von aus einem Messsystem 20 erhaltenen elektrischen Signalen, die aus dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 entsprechenden bzw. von dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 abhängi gen bzw. auf dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 be ruhenden nicht-elektrischen, insbesondere mechanischen
Messgrößen gewonnen werden, wobei in diesem Zusammenhang eine Umwandlung der nicht-elektrischen Messgrößen in elektrische Signale erfolgt, welche nicht-elektrischen Messgrößen an ei nem konstruktiven Element 4, 14, 24, 34 des Triebdrehgestells 2, 12 bzw. des Radsatzantriebs erfasst werden, welches Ele ment 4, 14, 24, 34 in mechanischer und/oder Wirk-Verbindung mit dem Fahrmotor 3, 13, 23, 33 steht, wobei die den nicht elektrischen Messgrößen entsprechenden Signale über einen zweiten, von dem ersten Rückmeldungskanal 21 verschiedenen, vorzugsweise unabhängigen zweiten Rückmeldungskanal 22 über tragen werden, und dass eine vorzugsweise gemeinsame Auswer tung bzw. Bewertung der beiden Überwachungsergebnisse er folgt .
Außerdem betrifft die Erfindung insbesondere ein Schienen fahrzeug, mit einem Triebdrehgestell 2, 12, in dem ein Treib radsatz gelagert ist, mit einem Radsatzantrieb, der einen Fahrmotor 3, 13, 23, 33 zum Antreiben einer Radachse des Treibradsatzes umfasst, bei dem sich der Fahrmotor 3, 13, 23, 33 mittels einer Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 an dem Trieb drehgestell 2, 12 abstützt, wobei der Fahrmotor 3, 13, 23, 33 als elektrodynamische Bremse 1 betreibbar ist, mit einem ers ten System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse 1 unter Verwendung von achsweisen Rückmeldungen aus dem An triebssteuersystem 6, 16 (erstes Überwachungssystem), welche
Rückmeldungen aus elektrischen Messgrößen, wie Strom- und Spannungswerten, gewonnen werden bzw. elektrische Messgrößen umfassen oder auf elektrischen Messgrößen beruhen, die im Zu sammenhang mit der Ansteuerung des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 stehen, welche elektrischen Messgrößen über einen ersten Rückmeldungskanal 21 übertragen werden, gekennzeichnet durch ein zweites System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse 1 (zweites Überwachungssystem), aufweisend ein Mess system 20 zur Messung einer dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 entsprechenden bzw. von dem Drehmoment des Fahrmo tors 3, 13, 23, 33 abhängigen bzw. auf dem Drehmoment des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 beruhenden nicht-elektrischen, ins besondere mechanischen Messgröße, die an einem konstruktiven Element 4, 14, 24, 34 des Triebdrehgestells 2, 12 bzw. des Radsatzantriebs erfasst wird, welches Element 4, 14, 24, 34 in mechanischer und/oder Wirk-Verbindung mit dem Fahrmotor 3, 13, 23, 33 steht, und eine Auswerteeinheit 5 zur Auswertung der Überwachungsergebnisse der beiden Überwachungssysteme, wobei das Messsystem 20, um das während eines Bremsvorgangs an der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 des Fahrmotors 3, 13, 23, 33 auftretende Motordrehmoment gegen den Rahmen des Dreh gestells 2, 12 zu ermitteln, zur Messung der mechanischen
Dehnung der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 ausgeführt ist, welche Dehnung durch auf die Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 wirkenden Längskräfte hervorgerufen wird, die proportional zu dem Motordrehmoment sind, zu welchem Zweck jeweils eine Dehn messstreifen-Vollbrücke 8, 18, 28, 38 auf beiden Seiten der Drehmomentstütze 4, 14, 24, 34 angebracht ist. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
1 elektrodynamische Bremse
2 erstes Drehgestell
3 erster Fahrmotor des ersten Drehgestells
4 Drehmomentstütze des ersten Fahrmotors
5 Zentrales Steuergerät
6 Antriebssteuergerät des ersten Drehgestells
7 Messverstärker der ersten Messanordnung
8 DMS-Messbrücke der ersten Messanordnung
9 Filter der ersten Messanordnung
10 Fahrzeugbus
11 Eingabe-/Ausgabe-Baugruppe
12 zweites Drehgestell
13 zweiter Fahrmotor des ersten Drehgestells
14 Drehmomentstütze des zweiten Fahrmotors
16 Antriebssteuergerät des zweiten Drehgestells
17 Messverstärker der zweiten Messanordnung
18 DMS-Messbrücke der zweiten Messanordnung
19 Filter der zweiten Messanordnung
20 Messsystem
21 erster Rückmeldungskanal
22 zweiter Rückmeldungskanal
23 erster Fahrmotor des zweiten Drehgestells
24 Drehmomentstütze des ersten Fahrmotors
27 Messverstärker der dritten Messanordnung
28 DMS-Messbrücke der dritten Messanordnung
29 Filter der dritten Messanordnung
33 zweiter Fahrmotor des zweiten Drehgestells
34 Drehmomentstütze des zweiten Fahrmotors
37 Messverstärker der vierten Messanordnung
38 DMS-Messbrücke der vierten Messanordnung
39 Filter der vierten Messanordnung
41 Pulswechselrichter des ersten Fahrmotors (1. Drehgestell )
42 Pulswechselrichter des zweiten Fahrmotors (1 Drehgestell )
43 Pulswechselrichter des ersten Fahrmotors (2. Drehgestell )
44 Pulswechselrichter des zweiten Fahrmotors (2 Drehgestell )
45 erster Signalprozessor zweiter Signalprozessor dritter Signalprozessor vierter Signalprozessor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung einer elektrodynamischen Bremse (1) in einem Schienenfahrzeug, das ein Drehgestell (2, 12) mit einem Radsatz umfasst, dessen Radachse von einem Fahrmo tor (3, 13, 23, 33) antreibbar ist, der mittels eines An triebssteuersystems (6, 16) ansteuerbar und als die elektro dynamische Bremse (1) betreibbar ist,
wobei unter Verwendung von Rückmeldungen aus dem Antriebs steuersystem (6, 16) eine Überwachung der elektrodynamischen Bremse (19) erfolgt, wobei diese Rückmeldungen aus elektri schen Größen gewonnen werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass unter Verwendung von aus einem Messsystem (20) erhalte nen elektrischen Signalen eine Überwachung der elektrodynami schen Bremse (1) erfolgt, wobei die elektrischen Signale aus nicht-elektrischen Größen gewonnen werden, welche nicht elektrischen Größen an einem Element (4, 14, 24, 34) des An triebsstrangs erfasst werden, welches Element (4, 14, 24, 34) in Verbindung mit dem Fahrmotor (3, 13, 23, 33) steht, und dass eine Auswertung der Überwachungsergebnisse erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Größen, auf denen die Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem (6, 16) beruhen, über einen ersten Rückmeldungskanal (21) und die den nicht-elektrischen Größen entsprechenden Signale über ei nen zweiten, von dem ersten Rückmeldungskanal (21) verschie denen zweiten Rückmeldungskanal (22) übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswertung der Überwachungsergebnisse einen Vergleich der aus elektrischen Größen gewonnen Rückmeldungen sowie der aus nicht
elektrischen Größen gewonnen Rückmeldungen mit einem Sollwert umfassen .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf der Grundlage des Ergebnisses der Auswertung der Überwachungser gebnisse ein Entscheidungssignal zur Einsetzbarkeit der elektrodynamischen Bremse (1) erzeugt wird, insbesondere ein Freigabesignal zur Aktivierung einer pneumatischen Bremse.
5. Schienenfahrzeug,
mit einem Drehgestell (2, 12), in dem ein Radsatz gelagert ist,
mit einem Radsatzantrieb, der einen Fahrmotor (3, 13, 23, 33) zum Antreiben einer Radachse des Radsatzes umfasst, wobei der Fahrmotor (3, 13, 23, 33) als elektrodynamische Bremse (1) betreibbar ist,
mit einem ersten System zur Überwachung der elektrodynami schen Bremse (1) unter Verwendung von Rückmeldungen aus dem Antriebssteuersystem (6, 16), wobei diese Rückmeldungen aus elektrischen Größen gewonnen werden,
gekennzeichnet durch
ein zweites System zur Überwachung der elektrodynamischen Bremse (1), aufweisend ein Messsystem (20) zur Messung einer nicht-elektrischen Messgröße, die an einem Element (4, 14,
24, 34) des Antriebsstrangs erfasst wird, welches Element (4,
14, 24, 34) in Verbindung mit dem Fahrmotor (3, 13, 23, 33) steht,
und eine Auswerteeinheit (5) zur Auswertung der Überwachungs ergebnisse der beiden Überwachungssysteme.
6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem sich der Fahrmo tor (3, 13, 23, 33) mittels einer Drehmomentstütze (4, 14,
24, 34) an dem Drehgestell (2, 12) abstützt, wobei das Mess system zur Messung der mechanischen Dehnung der Drehmoment stütze (4, 14, 24, 34) ausgeführt ist.
7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei jeweils ei ne Dehnmessstreifen-Vollbrücke (8, 18, 28, 38) auf beiden Seiten der Drehmomentstütze (4, 14, 24, 34) angebracht ist.
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