EP4511249A1 - Vorrichtung und verfahren zum betreiben einer magnetschienenbremse, magnetschienenbremse und schienenfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum betreiben einer magnetschienenbremse, magnetschienenbremse und schienenfahrzeug

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Publication number
EP4511249A1
EP4511249A1 EP23719391.7A EP23719391A EP4511249A1 EP 4511249 A1 EP4511249 A1 EP 4511249A1 EP 23719391 A EP23719391 A EP 23719391A EP 4511249 A1 EP4511249 A1 EP 4511249A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake
suspension
pressure
accumulator
hydraulic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23719391.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Jörgl
Daniel TIPPELT
Michael Kassan
Alexandr Hruby
Reinhard Loebner
Ulrich Wermund
Jens Galander
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.)
Knorr Bremse GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse GmbH filed Critical Knorr Bremse GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D63/00—Brakes not otherwise provided for; Brakes combining more than one of the types of groups F16D49/00 - F16D61/00
    • F16D63/008—Brakes acting on a linearly moving member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for operating a magnetic rail brake, to a magnetic rail brake and to a rail vehicle.
  • Magnetic rail brakes are suitable for different types of rail vehicles. They are used, for example, as a supplement to other braking devices on rail vehicles.
  • the approach described is particularly suitable for a rail vehicle that includes a magnetic rail brake and a further braking device.
  • the rail vehicle can be a rail-based means of transport for transporting goods or people.
  • the further braking device can be a hydraulically actuated braking device, i.e. represent a hydraulic brake.
  • a wheel or an axle of the rail vehicle can be braked in a known manner.
  • the further braking device can be designed as a disc brake or shoe brake.
  • the magnetic rail brake can act directly on a rail in accordance with known magnetic rail brakes.
  • the magnetic rail brake may include a brake magnet and a two-stage suspension. The two-stage suspension allows the brake magnet to be moved typically in a vertical direction in order to be able to position the brake magnet at different distances from a rail.
  • the magnetic rail brake can include a spring device for providing a spring force to counteract a weight force of the brake magnet. Further, the magnetic rail brake may include a hydraulic device for moving the brake magnet to a high position corresponding to a high suspension using an actuation pressure. For example, the brake magnet can be moved from a low position corresponding to a low suspension to the high position using the hydraulic device. In the low position, the brake magnet can be closer to the rail than in the high position when the magnetic rail brake is in an operational state.
  • the spring device can comprise at least one spring, for example a spiral spring.
  • the hydraulic device can include at least one hydraulic cylinder. Using the spring device, the brake magnet can be lifted off the rail after a braking process.
  • the magnetic rail brake can advantageously be operated using a device that can provide both the actuation pressure for moving the brake magnet and a brake pressure for actuating the further braking device.
  • a corresponding device for operating a magnetic rail brake has the following features: a tank for storing hydraulic fluid or an interface to the tank; a pressure storage device or an interface to the pressure storage device; a pump device designed to deliver hydraulic fluid from the tank to the pressure accumulator device in order to pressurize the pressure accumulator device; a brake connection which is coupled or can be coupled to the pressure accumulator device in order to provide a brake pressure for the further braking device of the rail vehicle; and a suspension connection to the hydraulic device of the two-stage suspension, wherein the suspension connection is switchably coupled or can be coupled to the pressure accumulator device for providing the actuation pressure to the hydraulic device.
  • the hydraulic fluid can be hydraulic oil.
  • the pressure storage device can be designed to store pressurized hydraulic fluid.
  • the pressure accumulator device can comprise at least one membrane accumulator formed in a known manner.
  • the pumping device can be a known hydraulic pump.
  • the brake connection can, for example, be fluidly connected to the pressure accumulator device or separated from the pressure accumulator device, depending on the valve position, using a switchable valve.
  • the suspension connection can either be fluidly connected to the pressure storage device or separated from the pressure storage device using a switchable valve, depending on the valve position. In this way, the pressure stored in the pressure storage device can be used both to actuate the further braking device and to move the brake magnet of the magnetic rail brake.
  • the device can include a switchable valve device, which can be designed to connect the suspension connection to the pressure storage device in a first valve position and to separate the suspension connection from the pressure storage device in a second valve position.
  • a switchable valve device which can be designed to connect the suspension connection to the pressure storage device in a first valve position and to separate the suspension connection from the pressure storage device in a second valve position.
  • the valve device can be designed to connect the suspension connection to a tank return of the tank in the second valve position. In this way, the actuation pressure acting on the hydraulic device can be reduced.
  • the device may comprise a control connection for receiving a control signal for switching the valve device between the first valve position and the second valve position. For example, an electrical control signal can be received via the control connection. In this way, the device can be connected, for example, to a brake control device of the rail vehicle.
  • the accumulator device may include a brake accumulator and a suspension accumulator.
  • the pump device can be designed to deliver the hydraulic fluid from the tank to the brake pressure accumulator and the suspension accumulator in order to pressurize the brake pressure accumulator and the suspension accumulator.
  • the brake connection can be switchably coupled to the brake pressure accumulator and the suspension connection can be coupled to the suspension accumulator.
  • the device may include a check valve that may be connected between the brake accumulator and the suspension accumulator. In this way, a pressure drop from the suspension accumulator towards the brake accumulator can be prevented.
  • the device may include a drain valve connected between the suspension accumulator and the tank.
  • the drain valve can be an automated or manually operated valve.
  • the drain valve can be a Allow pressure built up in the suspension reservoir to be reduced, for example to carry out maintenance work.
  • the steps of the method can advantageously be implemented using devices of the device mentioned.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a rail vehicle according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a representation of a magnetic rail brake according to an exemplary embodiment
  • Fig. 3 is a circuit diagram of a device for operating a
  • Magnetic rail brake according to one embodiment.
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method for operating a magnetic rail brake according to an exemplary embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a rail vehicle 100 according to an exemplary embodiment.
  • the rail vehicle 100 has at least one magnetic rail brake 102 and at least one further braking device 104.
  • the magnetic rail brake 102 and additionally or alternatively the further braking device 104 can be used.
  • the magnetic rail brake 102 is designed to generate a braking force in interaction with a rail 106, here a rail 106 of a railway line.
  • the further braking device 104 is designed, for example, to generate a braking force acting on a wheel 108 of the rail vehicle 100.
  • the magnetic rail brake 102 is operated using a device 110.
  • the device 110 is designed to provide a hydraulic actuation pressure 112 to a hydraulic device of the magnetic rail brake 102. A position of a brake magnet of the magnetic rail brake 102 relative to the rail 106 can be adjusted via the hydraulic device.
  • the device 110 is designed to provide a brake pressure 114 for the further braking device 104. Using the brake pressure 114, the further braking device 104 can be activated, for example.
  • a control current 116 is provided to activate a coil of the brake magnet to generate a magnetic field.
  • the magnetic rail brake 102 can be activated according to one embodiment, for example to implement an emergency braking request from a driver of the rail vehicle 100.
  • a brake magnet of the magnetic rail brake 102 can be pulled to the rail 106 by the magnetic field.
  • the brake magnet of the magnetic rail brake 102 can be lifted from the rail 106 using a spring device.
  • the device 110 is coupled to a brake control device 120.
  • the brake control device 120 is used to control an operating state of the magnetic rail brake 102 and the further braking device 104.
  • the magnetic rail brake 102 as well
  • the functionalities assigned to the further braking device 104 can be implemented separately within the brake control device 120 or, for example, can be implemented in two separate brake control devices.
  • the brake control device 120 is designed to provide the control current 116 for activating the magnetic rail brake 102.
  • the brake control device 120 is designed to control a position of the brake magnet.
  • the brake control device 120 is designed, for example, to provide an electrical control signal 122 to the device 110 for controlling the position of the brake magnet.
  • the device 110 is designed according to an exemplary embodiment to control a valve device used to control the provision of the actuation pressure 112 using the control signal 122.
  • the brake control device 120 is designed to control activation and deactivation of the further braking device 104, for example to implement a braking request from the driver of the rail vehicle 100.
  • the brake control device 120 is designed, for example, to provide a brake signal 124 to the further braking device 104 for controlling the further braking device 104.
  • the brake signal 124 is used to control a valve device with which the application or non-application of the brake pressure 114 provided by the device 110 to a service brake of the service brake device 104 can be controlled.
  • the described approach is suitable for a novel suspension system for rail brakes, with which both low suspension and high suspension can be realized.
  • the magnetic rail brake 102 can be a rail brake, as is typically used worldwide in trams/trams, in mainline trains such as regional or intercity trains, or increasingly also in so-called train-train applications as an emergency brake.
  • the magnetic rail brake 102 according to one exemplary embodiment, consist of at least one magnet and a suspension as an interface to the vehicle, here the rail vehicle 100.
  • Magnetic rail brakes with a mechanical low suspension (8 mm to approx. 12 mm above the top edge of rail 106) are particularly suitable for trams. These brakes are designed for operation at ⁇ 80 km/h on typical inner-city networks and are very simple to set up.
  • the magnetic rail brake 102 is suitable according to an exemplary embodiment for tram trains and is constructed in such a way that it is designed to comply with standards both in inner-city and out-of-town areas and can fulfill its function as an emergency brake.
  • the rail vehicle 100 for example a tram-train vehicle, is designed as a hydraulically braked vehicle.
  • the compact hydraulic brake is increasingly being chosen, which is included, for example, in the additional braking device.
  • the magnetic rail brake 102 can therefore be used as a rail brake in low suspension and as a rail brake in high suspension.
  • the magnetic rail brake 102 is implemented according to an exemplary embodiment as a rail brake with a 2-stage hydraulic/mechanical suspension.
  • the suspension for the magnetic rail brake 102 is specifically, but not exclusively, suitable for use in tram train vehicles.
  • the suspension is constructed in such a way that the suspension functions in accordance with the requirements both within the city and outside the city without any problems. Typical requirements (not complete) for the magnetic rail brake 102 must be taken into account.
  • Such requirements relate, for example, to low weight, a small space requirement in the chassis/bogie, a rapid build-up of the braking force by very quickly lowering the magnets to the rail 106, compatibility with the boundary conditions given by the vehicle environment (existing media for control or force generation, electromagnetic compatibility with surrounding vehicle components), as well as compatibility with the surrounding rail infrastructure (electromagnetic compatibility with existing track vacancy detection systems and clearance profiles).
  • the magnetic rail brake 102 does not limit the area of application of the rail vehicle 100 to specially approved sections of the route. This ensures high compatibility with the rail infrastructure and a high safety margin against incompatibility.
  • the magnetic rail brake 102 for the rail vehicle 100 has a compact, lightweight and fast-response hydraulic/mechanical suspension that meets the requirements of both inner-city and extra-city operations.
  • Fig. 2 shows a representation of a magnetic rail brake 102 according to an exemplary embodiment.
  • the magnetic rail brake 102 is arranged on a frame 230 of a chassis of a rail vehicle, as shown by way of example in FIG. 1.
  • the magnetic rail brake 102 includes a brake magnet 232 that can be positioned in both a low position and a high position using a two-stage suspension.
  • the low position corresponds to a low suspension and the high position to a high suspension.
  • Between the low position and the high position there is a distance d of a few millimeters or a few centimeters, for example from 6 to 40 mm.
  • the two-stage suspension includes at least one spring device 234 for providing a spring force to counteract a weight force of the brake magnet 232.
  • the spring device 234 includes at least one spiral spring supported on the frame 230.
  • the spring device 234 is coupled directly or via a suitable mechanism to the brake magnet 232 in order to pull the brake magnet 232 from the rail 106 back into the low position, for example against the weight of the brake magnet 232, when a coil of the brake magnet 232 is no longer energized.
  • the two-stage suspension includes a hydraulic device 236 for moving the brake magnet 232 to the high position using hydraulic actuation pressure.
  • the actuation pressure is provided using a device as described with reference to FIG. 1.
  • Hydraulic device 236 comprises a two-stage hydraulic and mechanical actuator.
  • the hydraulic device 236 includes a hydraulic cylinder that can be moved using the actuation pressure.
  • the spring device 234 is formed as a spiral spring, such a hydraulic cylinder can be arranged to be enclosed by the spiral spring in a space-saving manner.
  • a piston of the hydraulic cylinder is coupled to the brake magnet 232 directly or via the appropriate mechanism to pull the brake magnet 232 from the low position to the high position.
  • the brake magnet 232 is designed, for example, as a rigid magnet.
  • the two-stage suspension includes at least one guide element 238, which is formed by the frame 230, for example.
  • the guide element 238 is used, for example, to guide a pulling device 240 in the form of a so-called puller.
  • the two-stage suspension is coupled to an axle box 242
  • the two-stage suspension includes two spring devices 234 and two hydraulic devices 236 in order to be able to apply a force to the brake magnet 232 on both sides.
  • the two hydraulic devices 236 are connected in parallel and can therefore be supplied with an actuation pressure via a common suspension connection.
  • a hydraulic device is expanded in such a way that, in addition to the function for controlling hydraulic actuators of the rail vehicle or a braking device of the rail vehicle, the additional function of controlling a magnetic rail brake suspension is realized.
  • the additional function of controlling a magnetic rail brake suspension is realized.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a device 110 according to an exemplary embodiment for operating a magnetic rail brake.
  • This can be a magnetic rail brake, as shown in FIG.
  • the magnetic rail brake only two hydraulic devices 236 are shown in FIG.
  • the device and the magnetic rail brake can be used, for example, for the rail vehicle described with reference to FIG. 1.
  • the device 110 comprises a tank 350 for storing hydraulic fluid, a pressure storage device 352 and a pump device 354.
  • the pump device 354 is designed to convey hydraulic fluid from the tank 350 to the pressure storage device 352 in order to pressurize the pressure storage device 352.
  • the device 110 further comprises a brake connection 356 and a suspension connection 358.
  • a brake pressure for actuating the further braking device of the rail vehicle is output via the brake connection 356, which is also referred to as the brake connection, here for example to a passive force generator 360 of the further braking device.
  • the brake connection 356 is or becomes fluid with the brake pressure.
  • the brake pressure is always present at the brake connection 356 when the pressure storage device 352 is pressurized.
  • a switchable valve is provided to connect or disconnect the brake connection 356 and the pressure accumulator device 352.
  • an actuation pressure for actuating at least one, here the two hydraulic devices 236, is output.
  • the actuation pressure is output switchably.
  • the pressure accumulator device 352 and the suspension port 358 are either fluidly connected to be able to output the actuation pressure via the suspension port 358, or separated so that no actuation pressure is output via the suspension port 358 to spend.
  • the hydraulic devices 236 can be actuated to cause a high suspension of the magnetic rail brake.
  • the pressure accumulator device is coupled to the suspension connection 358 via a switchable valve device 362.
  • the valve device 362 is designed as a 3/2-way valve. In a first valve position, the valve device 362 is designed to connect the suspension connection 358 to the pressure accumulator device 352. In a second valve position, the valve device 362 is designed to separate the suspension connection 358 from the pressure accumulator device 352. Optionally, the valve device 362 is designed to connect the suspension connection 358 in the second valve position to a tank return of the tank 350.
  • the device 110 includes a control connection 364 for receiving a control signal for switching the valve device 362 between the first valve position and the second valve position.
  • the control signal is provided, for example, by switching logic 365.
  • the switching logic 365 is part of a brake control device.
  • the pressure accumulator device 352 comprises a brake pressure accumulator 366 and a suspension accumulator 368.
  • the brake pressure accumulator 366 provides a storage volume for a braking function and the suspension accumulator 368 provides a storage volume for the suspension of the magnetic rail brake.
  • the pump device 354 is designed to deliver hydraulic fluid from the tank 350 to both the brake pressure accumulator 366 and the suspension accumulator 368 in order to pressurize the brake pressure accumulator 366 and the suspension accumulator 368.
  • the brake connection 356 is switchably or non-switchably coupled to the brake pressure accumulator 366 and the suspension connection 358 is switchably coupled to the suspension accumulator 368.
  • the device 110 optionally includes a check valve 370 that is connected between the brake pressure accumulator 366 and the suspension accumulator 368.
  • a delivery outlet of the pump device 354 is connected to the brake pressure accumulator 366 via a line and to the suspension accumulator 368 via a further line in which the check valve 370 is arranged.
  • the brake pressure accumulator 366 and the suspension accumulator 368 can be filled, for example, using a single pump of the pumping device 354.
  • the check valve 370 may be switched to prevent a pressure drop from the suspension accumulator 368 to the brake accumulator 366.
  • the device 110 optionally has a drain valve 372, here for example in the form of a manual valve, which is connected between the suspension accumulator 368 and the tank 350.
  • the pump device 354 and the tank 350 are part of a hydraulic device 374.
  • the tank 350 is arranged differently.
  • the hydraulic device 374, the check valve 370, the drain valve 372 and the valve device 362 are referred to as a hydraulic device with integrated brake and magnetic rail brake suspension function 376.
  • the device 110 only has at least one interface to the pressure storage device 352, so that the pressure storage device 352 itself is not included in the device 110.
  • the tank 350 can also be arranged externally to the device 110.
  • the units shown are connected via suitable hydraulic lines.
  • a common motor-pump combination in the hydraulic device 374 generates an oil volume to be stored in the membrane accumulators (reservoirs) available for each functional unit Pressure accumulator device 352.
  • a pressure transmitter in the hydraulic device 374 which permanently monitors the pressure level, for example in the range from 120 bar to 155 bar, and, if necessary, readjusts it by activating the pump device 354, for example in the form of the motor-pump combination.
  • two membrane storage circuits are provided and functionally separated from one another by the check valve 370, so that the systems cannot influence one another.
  • the drain valve 372 here designed as a hand valve, is also optionally taken into account, which, when actuated, allows the stored amount of oil to flow into the tank 350 of the hydraulic device 374.
  • the main function for controlling the height adjustment of the compression spring suspension is realized by using the valve device 362, here a 3/2-way valve.
  • valve device 362 in the form of the 3/2-way valve according to an exemplary embodiment is not supplied with voltage in order to ensure the connection to the tank 350 or to the atmosphere.
  • Gravity, together with the function of the pressure suspension, keeps the brake magnets in a position of approx. 7mm above the top edge of the rail.
  • a volume flow from the suspension accumulator 368 which is designed, for example, as a membrane accumulator, to the hydraulic devices 236, for example to compression spring actuating cylinders, is released and the suspension is in the Position of approx. 40 mm above the top edge of the rail while driving.
  • the valve device 362 When there is a braking request for the magnetic rail brake, according to one Embodiment example, by means of a control logic, the valve device 362, here the 3/2-way valve, is de-energized, the locked oil volume is transported towards the tank 350 and the brake magnet of the magnetic rail brake is lowered by gravity in the direction of 7mm above the top edge of the rail, so that when the brake magnet or brake magnets are activated With control current, an independent pull on the rail is made possible and thus deceleration force is built up to decelerate the rail vehicle.
  • the valve device 362 here the 3/2-way valve
  • a function of the high or low suspension is implemented in a control logic both automatically and manually via route detection.
  • the implementation therefore allows the use of only one pressure medium, for example hydraulic oil, on the vehicle while simultaneously using the magnetic brake suspension function with different standard requirements.
  • one pressure medium for example hydraulic oil
  • the use of the magnetic rail brake is made by deactivating the valve device 362, for example the 3/2-way valve, by lowering gravity of the brake magnet to 7mm above the top edge of the rail and the control of the magnetic rail brake 102 via the separate control current.
  • the switching logic 365 for the magnetic rail brake 102 is implemented as a separate control in order to ensure independence from the hydraulic braking function.
  • this switching logic 365 is additionally expanded so that, for example, limit switches, pressure sensors or buffer switches can be read in, which monitor the correct function or, in the event of a possible malfunction, report a disclosure to the higher-level control technology for coordinated downstream actions or vehicle reactions.
  • a permanent pressure loss in the system which indicates an impermissible leak, is monitored and also disclosed by optional monitoring of the running time of the pump device, 354, for example the motor-pump combination, in a higher-level brake electronics system, so that appropriate measures, such as For example, the affected line system can be shut off to deactivate the function.
  • an advantage in this application described is the use of the medium oil used for the brake system for the brake as well as for the use of the compression spring suspension with the same medium oil located on the vehicle. This eliminates the need to take into account an additional pneumatically necessary circuit.
  • the limited installation situation is an advantage for hydraulic applications due to the small installation spaces required.
  • Another advantage is the faster reaction in terms of pressure reduction of the smaller volume for a faster lowering of the compression spring actuating cylinders towards the top edge of the rail and a resulting faster response time until the braking force is available.
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method 400 for operating a magnetic rail brake according to an exemplary embodiment.
  • the steps of method 400 can be implemented using a device as described with reference to FIG. 3.
  • a step 402 hydraulic fluid is conveyed to a pressure accumulator device in order to pressurize the pressure accumulator device.
  • a brake pressure is output at a brake connection coupled to the pressure storage device, with which the further braking device can be activated.
  • a suspension connection to the hydraulic device of the magnetic rail brake is switchably coupled to the pressure accumulator device to either provide or not provide the actuation pressure.
  • a control current for activating an electromagnet of the magnetic rail brake is provided. Steps 404, 406, 408 can be carried out in any order and also in parallel at the same time. Step 402 may be performed permanently or on demand, for example whenever the pressure of the pressure accumulator device falls below a threshold value.

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Abstract

Eine Vorrichtung (110) zum Betreiben einer Magnetschienenbremse (102) umfasst einen Tank zum Bevorraten von Hydraulikflüssigkeit, eine Druckspeichereinrichtung, eine Pumpeinrichtung, die ausgebildet ist, um Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank zu der Druckspeichereinrichtung zu fördern, um die Druckspeichereinrichtung mit Druck zu beaufschlagen, einen Bremsanschluss, der zum Bereitstellen eines Bremsdrucks an die weitere Bremseinrichtung (104) des Schienenfahrzeugs (100) mit der Druckspeichereinrichtung koppelbar ist, und einen Aufhängungsanschluss zu einer Hydraulikeinrichtung einer zweistufigen Aufhängung der Magnetschienenbremse (102), wobei der Aufhängungsanschluss zum Bereitstellen eines Betätigungsdrucks (112) an die Hydraulikeinrichtung schaltbar mit der Druckspeichereinrichtung koppelbar ist.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Magnetschienenbremse, Magnetschienenbremse und Schienenfahrzeug
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Magnetschienenbremse, auf eine Magnetschienenbremse und auf ein Schienenfahrzeug.
Magnetschienenbremsen eignen sich für unterschiedliche Typen von Schienenfahrzeugen. Sie werden beispielsweise als Ergänzung zu weiteren Bremseinrichtungen der Schienenfahrzeuge eingesetzt.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Magnetschienenbremse, eine verbesserte Magnetschienenbremse und ein verbessertes Schienenfahrzeug zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Magnetschienenbremse, eine Magnetschienenbremse und ein Schienenfahrzeug gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
Der beschriebene Ansatz eignet sich insbesondere für ein Schienenfahrzeug, das neben einer Magnetschienenbremse und eine weitere Bremseinrichtung umfasst.
Bei dem Schienenfahrzeug kann es sich um ein schienengebundenes Verkehrsmittel für den Transport von Gütern oder Personen handeln. Bei der weiteren Bremseinrichtung kann es sich um eine hydraulisch betätigbare Bremseinrichtung handeln, also eine Hydraulikbremse darstellen. Mit der weiteren Bremseinrichtung kann auf bekannte Weise beispielsweise ein Rad oder eine Achse des Schienenfahrzeugs gebremst werden. Beispielsweise kann die weitere Bremseinrichtung als eine Scheibenbremse oder Backenbremse ausgeformt sein. Die Magnetschienenbremse kann entsprechend bekannter Magnetschienenbremsen direkt auf eine Schiene wirken. Die Magnetschienenbremse kann einen Bremsmagneten und eine zweistufige Aufhängung umfassen. Die zweistufige Aufhängung ermöglicht ein Verfahren des Bremsmagneten typischerweise in vertikaler Richtung, um den Bremsmagneten in unterschiedlichen Abständen zu einer Schiene Positionieren zu können. Die Magnetschienenbremse kann eine Federeinrichtung zum Bereitstellen einer Federkraft zum Entgegenwirken einer Gewichtskraft des Bremsmagneten umfassen. Ferner kann die Magnetschienenbremse eine Hydraulikeinrichtung zum Bewegen des Bremsmagneten unter Verwendung eines Betätigungsdrucks in eine einer Hochaufhängung entsprechenden Hochposition umfassen. Beispielsweise kann der Bremsmagnet unter Verwendung der Hydraulikeinrichtung von einer einer Tiefaufhängung entsprechenden Tiefposition in die Hochposition verfahren werden. In der Tiefposition kann sich der Bremsmagnet im betriebsbereiten Zustand der Magnetschienenbremse näher an der Schiene als in der Hochposition befinden. Die Federeinrichtung kann zumindest eine Feder umfassen, beispielsweise eine Spiralfeder. Die Hydraulikeinrichtung kann zumindest einen Hydraulikzylinder umfassen. Unter Verwendung der Federeinrichtung kann der Bremsmagnet nach einem Bremsvorgang von der Schiene abgehoben werden.
Die Magnetschienenbremse kann vorteilhafterweise unter Verwendung einer Vorrichtung betrieben werden, die sowohl den Betätigungsdruck zum Bewegen des Bremsmagneten als auch einen Bremsdrucks zum Betätigen der weiteren Bremseinrichtung bereitstellen kann.
Eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben einer Magnetschienenbremse weist die folgenden Merkmale auf: einen Tank zum Bevorraten von Hydraulikflüssigkeit oder eine Schnittstelle zu dem Tank; eine Druckspeichereinrichtung oder eine Schnittstelle zu der Druckspeichereinrichtung; eine Pumpeinrichtung, die ausgebildet ist, um Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank zu der Druckspeichereinrichtung zu fördern, um die Druckspeichereinrichtung mit Druck zu beaufschlagen; einen Bremsanschluss, der zum Bereitstellen eines Bremsdrucks für die weitere Bremseinrichtung des Schienenfahrzeugs mit der Druckspeichereinrichtung gekoppelt oder koppelbar ist; und einen Aufhängungsanschluss zu der Hydraulikeinrichtung der zweistufigen Aufhängung, wobei der Aufhängungsanschluss zum Bereitstellen des Betätigungsdrucks an die Hydraulikeinrichtung schaltbar mit der Druckspeichereinrichtung gekoppelt oder koppelbar ist.
Bei der Hydraulikflüssigkeit kann es sich um Hydrauliköl handeln. Die Druckspeichereinrichtung kann ausgebildet sein, um unter Druck gesetzte Hydraulikflüssigkeit zu speichern. Beispielsweise kann die Druckspeichereinrichtung dazu zumindest einen auf bekannte Weise ausgeformten Membranspeicher umfassen. Bei der Pumpeinrichtung kann es sich um eine bekannte Hydraulikpumpe handeln. Der Bremsanschluss kann beispielsweise unter Verwendung eines schaltbaren Ventils je nach Ventilstellung entweder fluidisch mit der Druckspeichereinrichtung verbunden oder von der Druckspeichereinrichtung abgetrennt sein. Entsprechend kann der Aufhängungsanschluss unter Verwendung eines schaltbaren Ventils je nach Ventilstellung entweder fluidisch mit der Druckspeichereinrichtung verbunden oder von der Druckspeichereinrichtung abgetrennt sein. Auf diese Weise kann der in der Druckspeichereinrichtung gespeicherte Druck sowohl zum Betätigen der weiteren Bremseinrichtung als auch zum Verfahren des Bremsmagneten der Magnetschienenbremse verwendet werden.
Die Vorrichtung kann eine schaltbare Ventileinrichtung umfassen, die ausgebildet sein kann, um in einer ersten Ventilstellung den Aufhängungsanschluss mit der Druckspeichereinrichtung zu verbinden und in einer zweiten Ventilstellung den Aufhängungsanschluss von der Druckspeichereinrichtung zu trennen. Somit kann eine gewünschte Position des Bremsmagneten einfach durch eine entsprechende Ansteuerung der Ventileinrichtung eingestellt werden.
Die Ventileinrichtung kann ausgebildet sein, um in der zweiten Ventilstellung den Aufhängungsanschluss mit einem Tankrücklauf des Tanks zu verbindenden. Auf diese Weise kann ein auf die Hydraulikeinrichtung wirkender Betätigungsdrucks abgebaut werden.
Die Vorrichtung kann einen Steueranschluss zum Empfangen eines Steuersignals zum Umschalten der Ventileinrichtung zwischen der ersten Ventilstellung und der zweiten Ventilstellung umfassen. Beispielsweise kann über den Steueranschluss ein elektrisches Steuersignal empfangen werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung beispielsweise an eine Bremssteuereinrichtung des Schienenfahrzeugs angebunden werden.
Die Druckspeichereinrichtung kann einen Bremsdruckspeicher und einen Aufhängungsspeicher umfassen. Somit kann die Pumpeinrichtung ausgebildet sein, um die Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank zu dem Bremsdruckspeicher und dem Aufhängungsspeicher zu fördern, um den Bremsdruckspeicher und den Aufhängungsspeicher mit dem Druck zu beaufschlagen. Entsprechend kann der Bremsanschluss mit dem Bremsdruckspeicher und der Aufhängungsanschluss schaltbar mit dem Aufhängungsspeicher koppelbar sein. Durch die Verwendung zweiter separater Druckspeicher kann die Betriebssicherheit erhöht werden.
Die Vorrichtung kann ein Rückschlagventil umfassen, das zwischen den Bremsdruckspeicher und den Aufhängungsspeicher geschaltet sein kann. Auf diese Weise kann ein Druckabfall von dem Aufhängungsspeicher in Richtung des Bremsdruckspeichers verhindert werden.
Die Vorrichtung kann ein Ablassventil umfassen, das zwischen den Aufhängungsspeicher und den Tank geschaltet ist. Das Ablassventil kann ein automatisiert oder manuell betätigbares Ventil darstellen. Das Ablassventil kann ein Abbauen von in dem Aufhängungsspeicher aufgebauten Druck ermöglichen, beispielsweise zur Durchführung von Wartungsarbeiten.
Ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Magnetschienenbremse für ein die Magnetschienenbremse und eine weitere Bremseinrichtung umfassendes Schienenfahrzeug umfasst die folgenden Schritte:
Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank zu einer Druckspeichereinrichtung, um die Druckspeichereinrichtung mit Druck zu beaufschlagen;
Ausgeben eines Bremsdrucks für die weitere Bremseinrichtung an einem mit der Druckspeichereinrichtung gekoppelten Bremsanschluss; und
Schaltbares Koppeln eines Aufhängungsanschluss zu der Hydraulikeinrichtung der Magnetschienenbremse mit der Druckspeichereinrichtung, um den Betätigungsdruck bereitzustellen.
Die Schritte des Verfahrens können vorteilhafterweise unter Verwendung von Einrichtungen der genannten Vorrichtung umgesetzt werden.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Darstellung einer Magnetschienenbremse gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben einer
Magnetschienenbremse gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Magnetschienenbremse gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Schienenfahrzeug 100 weist zumindest eine Magnetschienenbremse 102 und zumindest eine weitere Bremseinrichtung 104. Zum Abbremsen des Schienenfahrzeugs 100 kann die Magnetschienenbremse 102 und zusätzlich oder alternativ die weitere Bremseinrichtung 104 verwendet werden. Die Magnetschienenbremse 102 ist ausgebildet, um eine Bremskraft im Zusammenspiel mit einer Schiene 106 zu erzeugen, hier eine Schiene 106 einer Eisenbahntrasse. Die weitere Bremseinrichtung 104 ist beispielsweise ausgebildet, um eine auf ein Rad 108 des Schienenfahrzeugs 100 wirkende Bremskraft zu erzeugen.
Die Magnetschienenbremse 102 wird unter Verwendung einer Vorrichtung 110 betreiben. Die Vorrichtung 110 ist ausgebildet, um einen hydraulischen Betätigungsdruck 112 an eine Hydraulikeinrichtung der Magnetschienenbremse 102 bereitzustellen. Über die Hydraulikeinrichtung kann eine Position eines Bremsmagneten der Magnetschienenbremse 102 relativ zu der Schiene 106 eingestellt werden. Ferner ist die Vorrichtung 110 ausgebildet, um einen Bremsdruck 114 für die weitere Bremseinrichtung 104 bereitzustellen. Unter Verwendung des Bremsdrucks 114 kann die weitere Bremseinrichtung 104 beispielsweise aktiviert werden.
Optional wird ein Steuerstrom 116 zum Aktivieren einer Spule des Bremsmagneten bereitgestellt, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Unter Verwendung des Steuerstroms 116 kann die Magnetschienenbremse 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel aktiviert werden, beispielsweise um eine Notbremsanforderung eines Fahrers des Schienenfahrzeugs 100 umzusetzen. Durch das Magnetfeld kann ein Bremsmagnet der Magnetschienenbremse 102 zu der Schiene 106 gezogen werden. Wenn der Steuerstrom 116 nicht mehr bereitgestellt wird, kann der Bremsmagnet der Magnetschienenbremse 102 unter Verwendung einer Federeinrichtung von der Schiene 106 abgehoben werden.
Optional ist die Vorrichtung 110 mit einer Bremssteuereinrichtung 120 gekoppelt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Bremssteuereinrichtung 120 verwendet, um einen Betriebszustand der Magnetschienenbremse 102 sowie der weiteren Bremseinrichtung 104 zu steuern. Dabei können der Magnetschienenbremse 102 sowie der weiteren Bremseinrichtung 104 zugeordnete Funktionalitäten innerhalb der Bremssteuereinrichtung 120 getrennt realisiert sein oder beispielsweise in zwei separaten Bremssteuergeräten realisiert sein. Beispielsweise ist die Bremssteuereinrichtung 120 ausgebildet, um den Steuerstrom 116 zum Aktivieren der Magnetschienenbremse 102 bereitzustellen.
Beispielsweise ist die Bremssteuereinrichtung 120 ausgebildet, um eine Position des Bremsmagneten zu steuern. Dazu ist die Bremssteuereinrichtung 120 beispielsweise ausgebildet, um ein elektrisches Steuersignal 122 zum Steuern der Position des Bremsmagneten an die Vorrichtung 110 bereitzustellen. Die Vorrichtung 110 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um unter Verwendung des Steuersignals 122 eine zum Steuern einer Bereitstellung des Betätigungsdrucks 112 verwendete Ventileinrichtung anzusteuern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bremssteuereinrichtung 120 ausgebildet, um eine Aktivierung und Deaktivierung der weiteren Bremseinrichtung 104 zu steuern, beispielsweise um eine Bremsanforderung des Fahrers des Schienenfahrzeugs 100 umzusetzen. Dazu ist die Bremssteuereinrichtung 120 beispielsweise ausgebildet, um ein Bremssignal 124 zum Steuern der weiteren Bremseinrichtung 104 an die weitere Bremseinrichtung 104 bereitzustellen. Beispielsweise wird das Bremssignal 124 verwendet, um eine Ventileinrichtung zu steuern, mit der ein Anlegen oder Nichtanlegendes von der Vorrichtung 110 bereitgestellten Bremsdrucks 114 an eine Betriebsbremse der Betriebsbremseinrichtung 104 gesteuert werden kann.
Der beschriebene Ansatz eignet sich für ein neuartiges Aufhängungssystem für Schienenbremsen, womit sowohl eine Tiefaufhängung als auch eine Hochaufhängung realisiert werden kann.
Bei der Magnetschienenbremse 102 kann es sich um eine Schienenbremse handeln, wie sie weltweit typischerweise in Straßenbahnen/Trams, in Vollbahnen wie z.B. Regional oder Intercityzügen oder immer häufiger auch in sogenannten Train-Train Anwendungen als Notbremse eingesetzt wird. Die Magnetschienenbremse 102 bestehen gemäß einem Ausführungsbeispiel aus mindesten einem Magneten und einer Aufhängung als Schnittstelle zum Fahrzeug, hier dem Schienenfahrzeug 100.
Für Straßenbahnen eignen sich insbesondere Magnetschienenbremsen in mechanischer Tiefaufhängung (8 mm bis ca. 12 mm über der Schienenoberkante der Schiene 106. Diese Bremsen sind auf den Betrieb < 80 km/h auf typischen innerstädtischen Netzen ausgelegt und vom Aufbau sehr einfach.
Für Vollbahnfahrzeugen eignen sich hingegen ausschließlich Magnetschienenbremsen in Hochaufhängung (40 mm bis ca. 110 mm über Schienenoberkante). Diese Bremsen können bis 280 km/h eingesetzt werden.
Tram-Train-Züge fahren typischerweise einen großen Teil der Laufstrecke rein innerstädtisch als Straßenbahn, können aber auch längere Strecken auf Vollbahngleiskörpern bis zu ihren Endbahnhöfen im Umland fahren. Das stellt die Aufhängung aufgrund stark unterschiedlicher Anforderungen vor große Herausforderungen. Vorteilhafterweise ist die Magnetschienenbremse 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel für Tram-Trains geeignet und ist dazu so konstruiert, dass sie sowohl innerstädtisch als auch außerstädtisch normgerecht ausgeführt ist und ihre Funktion als Notbremse erfüllen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Schienenfahrzeug 100, also beispielsweise ein Tram-Train-Fahrzeug, als ein hydraulisch gebremstes Fahrzeug ausgeführt. Aus bauraumtechnischen Gründen und aufgrund der hohen Leistungsdichte wird immer häufiger die kompakte hydraulische Bremse gewählt, die beispielsweise von der weiteren Bremseinrichtung umfasst ist.
Somit kann durch die Magnetschienenbremse 102 als Schienenbremse in Tiefaufhängung sowie als Schienenbremse in Hochaufhängung verwendet werden. Dazu ist die Die Magnetschienenbremse 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel als eine Schienenbremse in 2-stufiger hydraulischer/mechanischer Aufhängung realisiert. Die Aufhängung für die Magnetschienenbremse 102 ist speziell, aber nicht ausschließlich den Einsatz in Tram-Train Fahrzeugen geeignet. Die Aufhängung ist gemäß einem Ausführungsbeispiel so gebaut, dass die Aufhängung sowohl problemlos inner-städtisch als auch außerstädtisch anforderungskonform funktioniert. Typische Anforderungen (nicht vollständig) an die Magnetschienenbremse 102 gilt es zu berücksichtigen. Solche Anforderungen betreffen beispielsweise ein niedriges Gewicht, einen geringen Platzbedarf im Fahrwerk/Drehgestell, einen raschen Aufbau der Bremskraft durch sehr schnelles Absenken der Magnete zur Schiene 106, eine Kompatibilität mit den durch die Fahrzeugumgebung gegebenen Randbedingungen (vorhandene Medien zur Ansteuerung oder Krafterzeugung, elektromagnetische Verträglichkeit mit umliegenden Fahrzeugkomponenten), sowie eine Kompatibilität mit der umgebenden Schieneninfrastruktur (elektromagnetische Verträglichkeit mit vorhandenen Gleisfreimeldesystemen und Lichtraumprofilen).
Die Magnetschienenbremse 102 beschränkt das Einsatzgebiet des Schienenfahrzeugs 100 nicht auf speziell zugelassene Streckenabschnitte. Dabei ist eine hohe Kompatibilität mit der Schieneninfrastruktur sowie eine hohe Sicherheitsreserve gegen Inkompatibilität gegeben.
Aufgrund der hydraulischen Ausführung kann auf die Notwendigkeit von Druckluft im Drehgestell für die Be- und Entlüftung pneumatischer Zylinder verzichtet werden. Zudem ist kein Vorhandensein von Bauraum für die Anbindung von Pneumatik- Zylindern notwendig. Da auf eine Druckluftversorgung verzichtet werden kann, kann das Gewicht der Aufhängung inklusive deren Ansteuerung gering gehalten werden und dennoch eine hohe Absenkgeschwindigkeit und damit kurze Ansprechzeiten erreicht werden. Somit ist die Magnetschienenbremse 102 auch akzeptabel für den innerstädtischen Betrieb mit sehr kurzen Notbremswegen.
Die Nutzung einer 2-stufigen hydraulisch/mechanischen Aufhängung auch bei Tram- Train-Fahrzeugen ermöglicht im Vergleich zu einer pneumatisch/hydraulischen Ausführung einen Verzicht auf Druckluft im Drehgestell für die Be- und Entlüftung pneumatischer Ringbälge bei einem ansonsten hydraulisch gebremsten Fahrzeug. Da keine pneumatischen Ringbälge erforderlich sind, kann der Bauraum und auch das Gewicht klein gehalten werden und dennoch eine hohe Absenkgeschwindigkeit und damit eine kurze Ansprechzeit erreicht werden, wodurch sich die Magnetschienenbremse 102 für den innerstädtischen Betrieb mit sehr kurzen Notbremswegen eignet.
Die Magnetschienenbremse 102 für das Schienenfahrzeug 100 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel eine kompakte, leichte und schnell ansprechende hydraulisch/mechanische Aufhängung auf, die sowohl die Anforderungen des innerstädtischen als auch des außerstädtischen Betriebs erfüllt.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer Magnetschienenbremse 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Magnetschienenbremse 102 ist an einem Rahmen 230 eines Fahrgestells eines Schienenfahrzeugs angeordnet, wie es beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist. Die Magnetschienenbremse 102 weist einen Bremsmagneten 232 auf, der unter Verwendung einer zweistufigen Aufhängung sowohl in einer Tiefposition als auch in einer Hochposition angeordnet werden kann. Die Tiefposition entspricht einer Tiefaufhängung und die Hochposition einer Hochaufhängung. Zwischen der Tiefposition und der Hochposition liegt ein Abstand d von einigen Millimetern oder einigen Zentimetern, beispielsweise von 6 bis 40 mm.
Die zweistufige Aufhängung umfasst zumindest eine Federeinrichtung 234 zum Bereitstellen einer Federkraft zum Entgegenwirken einer Gewichtskraft des Bremsmagneten 232. Beispielhaft umfasst die Federeinrichtung 234 zumindest eine sich an dem Rahmen 230 abstützende Spiralfeder. Die Federeinrichtung 234 ist direkt oder über eine geeignete Mechanik mit dem Bremsmagneten 232 gekoppelt, um den Bremsmagneten 232 von der Schiene 106 entgegen der Gewichtskraft des Bremsmagneten 232 beispielsweise zurück in die Tiefposition zu ziehen, wenn eine Spule des Bremsmagneten 232 nicht mehr bestromt wird. Ferner umfasst die zweistufige Aufhängung eine Hydraulikeinrichtung 236 zum Bewegen des Bremsmagneten 232 unter Verwendung eines hydraulischen Betätigungsdrucks in die Hochposition. Beispielsweise wird der Betätigungsdruck unter Verwendung einer Vorrichtung bereitgestellt, wie sie anhand von Fig. 1 beschrieben ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel formen die Federeinrichtung 234 und die
Hydraulikeinrichtung 236 einen zweistufigen hydraulischen und mechanischen Aktuator aus.
Beispielhaft umfasst die Hydraulikeinrichtung 236 einen Hydraulikzylinder, der unter Verwendung des Betätigungsdrucks bewegt werden kann. Wenn die Federeinrichtung 234 als eine Spiralfeder ausgeformt ist, kann ein solcher Hydraulikzylinder platzsparend von der Spiralfeder umschlossen angeordnet sein. Beispielsweise ist ein Kolben des Hydraulikzylinders direkt oder über die geeignete Mechanik mit dem Bremsmagneten 232 gekoppelt, um den Bremsmagneten 232 von der Tiefposition in die Hochposition zu ziehen.
Der Bremsmagnet 232 ist beispielhaft als ein starrer Magnet ausgeführt ist. Optional umfasst die zweistufige Aufhängung zumindest ein Führungselement 238, das beispielhaft von dem Rahmen 230 ausgeformt wird. Das Führungselement 238 wird beispielsweise zum Führen einer Zieheinrichtung 240 in Form eines sogenannten Pullers verwendet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweistufige Aufhängung mit einem Achskasten 242 gekoppelt
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die zweistufige Aufhängung zwei Federeinrichtungen 234 und zwei Hydraulikeinrichtungen 236, um den Bremsmagneten 232 beidseitig mit einer Kraft beaufschlagen zu können. Optional sind die zwei Hydraulikeinrichtungen 236 parallel geschaltet und können somit über einen gemeinsamen Aufhängungsanschluss mit einem Betätigungsdruck versorgt werden.
Für die hydraulische Ansteuerung der Magnetschienenbremse 102 in 2-stufiger hydraulisch/mechanischer Aufhängung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Hydrogerät dahingehend erweitert, dass neben der Funktion für die Ansteuerung hydraulischer Aktuatoren des Schienenfahrzeugs oder einer Bremseinrichtung des Schienenfahrzeugs die zusätzliche Funktion der Ansteuerung einer Magnetschienenbremsenaufhängung realisiert wird. Für eine selten benötigte Zusatzfunktion des Bremssystems, nämlich dem Absenken und Anheben der Magnetschienenbremse 102 als Notbremse, benötigt man damit keine separate Hydraulikölquelle. Die nachfolgende Prinzipdarstellung der Fig. 3 stellt die beiden Funktionen dar.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Magnetschienenbremse. Dabei kann es sich um eine Magnetschienenbremse handeln, wie si ein Fig. 2 gezeigt ist. Von der Magnetschienenbremse sind in Fig. 3 nur zwei Hydraulikeinrichtungen 236 gezeigt. Die Vorrichtung und die Magnetschienenbremse können beispielsweise für das anhand von Fig. 1 beschriebene Schienenfahrzeug eingesetzt werden.
Die Vorrichtung 110 umfasst einen Tank 350 zum Bevorraten von Hydraulikflüssigkeit, eine Druckspeichereinrichtung 352 sowie eine Pumpeinrichtung 354. Die Pumpeinrichtung 354 ist ausgebildet, um Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 350 zu der Druckspeichereinrichtung 352 zu fördern, um die Druckspeichereinrichtung 352 mit Druck zu beaufschlagen. Ferner umfasst die Vorrichtung 110 einen Bremsanschluss 356 und einen Aufhängungsanschluss 358. Über den Bremsanschluss 356, der auch als Anschluss Bremse bezeichnet wird, wird ein Bremsdruck zum Betätigen der weitere Bremseinrichtung des Schienenfahrzeugs ausgegeben, hier beispielsweise an einen passiven Krafterzeuger 360 der weiteren Bremseinrichtung. Zum Ausgeben des Bremsdrucks ist oder wird der Bremsanschluss 356 fluidisch mit der
Druckspeichereinrichtung 352 verbunden. Optional liegt der Bremsdruck immer an dem Bremsanschluss 356 an, wenn die Druckspeichereinrichtung 352 mit Druck beaufschlagt ist. Alternativ ist beispielsweise ein schaltbares Ventil vorgesehen, um den Bremsanschluss 356 und die Druckspeichereinrichtung 352 zu verbinden oder zu trennen. Über den Aufhängungsanschluss 358, der auch als Anschluss MG- Aufhängung oder LMg bezeichnet wird, wird ein Betätigungsdruck zum Betätigen zumindest einer, hier der zwei Hydraulikeinrichtungen 236 ausgegeben. Die Ausgabe des Betätigungsdrucks erfolgt schaltbar. Somit sind die Druckspeichereinrichtung 352 und der Aufhängungsanschluss 358 entweder fluidisch verbunden, um den Betätigungsdruck über den Aufhängungsanschluss 358 ausgeben zu können, oder getrennt, um keinen Betätigungsdruck über den Aufhängungsanschluss 358 auszugeben. Unter Verwendung des Betätigungsdrucks können die Hydraulikeinrichtungen 236 so betätigt werden, dass eine Hochaufhängung der Magnetschienenbremse bewirkt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Druckspeichereinrichtung über eine schaltbare Ventileinrichtung 362 mit dem Aufhängungsanschluss 358 gekoppelt. Beispielhaft ist die Ventileinrichtung 362 als ein 3/2- Wegeventil ausgeführt. In einer ersten Ventilstellung ist die Ventileinrichtung 362 ausgebildet, um den Aufhängungsanschluss 358 mit der Druckspeichereinrichtung 352 zu verbinden. In einer zweiten Ventilstellung ist die Ventileinrichtung 362 ausgebildet, um den Aufhängungsanschluss 358 von der Druckspeichereinrichtung 352 zu trennen. Optional ist die Ventileinrichtung 362 ausgebildet ist, um den Aufhängungsanschluss 358 in der zweiten Ventilstellung mit einem Tankrücklauf des Tanks 350 zu verbindenden.
Optional umfasst die Vorrichtung 110 einen Steueranschluss 364 zum Empfangen eines Steuersignals zum Umschalten der Ventileinrichtung 362 zwischen der ersten Ventilstellung und der zweiten Ventilstellung. Das Steuersignal wird beispielsweise von einer Schaltlogik 365 bereitgestellt. Beispielsweise ist die Schaltlogik 365 teil einer Bremssteuereinrichtung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Druckspeichereinrichtung 352 einen Bremsdruckspeicher 366 und einen Aufhängungsspeicher 368. Der Bremsdruckspeicher 366 stellt ein Speichervolumen für eine Bremsfunktion und der Aufhängungsspeicher 368 ein Speichervolumen für die Aufhängung der Magnetschienenbremse bereit. Die Pumpeinrichtung 354 ist ausgebildet, um Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 350 sowohl zu dem Bremsdruckspeicher 366 als auch zu dem Aufhängungsspeicher 368 zu fördern, um den Bremsdruckspeicher 366 und den Aufhängungsspeicher 368 mit dem Druck zu beaufschlagen. Entsprechend ist der Bremsanschluss 356 gemäß einem Ausführungsbeispiel schaltbar oder nicht schaltbar mit dem Bremsdruckspeicher 366 gekoppelt und der Aufhängungsanschluss 358 schaltbar mit dem Aufhängungsspeicher 368 gekoppelt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 110 optional ein Rückschlagventil 370 auf, das zwischen dem Bremsdruckspeicher 366 und den Aufhängungsspeicher 368 geschaltet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Förderausgang der Pumpeinrichtung 354 über eine Leitung mit dem Bremsdruckspeicher 366 und über eine weitere Leitung, in der das Rückschlagventil 370 angeordnet ist, mit dem Aufhängungsspeicher 368 verbunden. Auf diese Weise können der Bremsdruckspeicher 366 und der Aufhängungsspeicher 368 beispielsweise unter Verwendung einer einzigen Pumpe der Pumpeinrichtung 354 befüllt werden. Das Rückschlagventil 370 kann so geschaltet sein, dass ein Druckabfall von dem Aufhängungsspeicher 368 zu dem Bremsdruckspeicher 366 verhindert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 110 optional ein Ablassventil 372 auf, hier beispielsweise in Form eines Handventils, das zwischen den Aufhängungsspeicher 368 und den Tank 350 geschaltet ist.
Beispielhaft sind die Pumpeinrichtung 354 und der Tank 350 Teil eines Hydrogeräts 374. Alternativ ist der Tank 350 anderweitig angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden das Hydrogerät 374, das Rückschlagventil 370, das Ablassventil 372 und die Ventileinrichtung 362 als Hydrogerät mit integrierter Brems- und Magnetschienenbrems-Aufhängungsfunktion 376 bezeichnet.
Optional weist die Vorrichtung 110 nur zumindest eine Schnittstelle zu der Druckspeichereinrichtung 352 auf, sodass die Druckspeichereinrichtung 352 selbst nicht von der Vorrichtung 110 umfasst ist. Ebenfalls kann der Tank 350 extern zu der Vorrichtung 110 angeordnet sein.
Die gezeigten Einheiten sind über geeignete Hydraulikleitungen verbunden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erzeugt eine gemeinsame Motor-Pumpen- Kombination in dem Hydrogerät 374 ein zu speichernde Ölvolumen in den je Funktionseinheit zur Verfügung stehenden Membranspeichern (Vorratsspeicher) der Druckspeichereinrichtung 352. Im Hydrogerät 374 befindet sich optional ein Druckgeber, welcher permanent das Druckniveau, beispielsweise im Bereich von 120 bar bis 155 bar, überwacht und bei Bedarf durch Aktivierung Pumpeinrichtung 354, beispielsweise in Form der Motor-Pumpen-Kombination, nachregelt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind zwei Membranspeicherkreise vorgesehen und funktional durch das Rückschlagventil 370 voneinander getrennt, sodass eine Beeinflussung der Systeme zueinander ausgeschlossen wird. Für Wartungszwecke bzw. Arbeiten am spannungs- und drucklosem Hydrauliksystem ist optional zusätzlich das Ablassventil 372, hier als Handventil ausgeführt, berücksichtigt, welches bei Betätigung die bevorratete Ölmenge in den Tank 350 des Hydrogerätes 374 abfließen lässt.
Die Hauptfunktion zur Steuerung der Höhenverstellung der Druckfederaufhängung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel durch Nutzung der Ventileinrichtung 362, hier eines 3/2-Wege-Ventiles realisiert.
Für die Tram-Train-Fahrzeuge wird im Trambereich die Tiefaufhängung gefordert, sodass bei Aktivierung der Bremsmagnete mit Steuerstrom ein selbständiges Anziehen an die Schiene ermöglicht wird und so die Verzögerungskraft aufgebaut wird. Zu diesem Zweck wird die Ventileinrichtung 362 in Form des 3/2-Wege-Ventils gemäß einem Ausführungsbeispiel nicht mit Spannung versorgt, um die Verbindung zum Tank 350 respektive zur Atmosphäre sicherzustellen. Die Schwerkraft hält die Bremsmagnete zusammen mit der Funktion der Druckaufhängung in der Position von ca. 7mm über Schienenoberkante.
Für die Tram-Train wird im Trainbereich die Hochaufhängung gefordert. Durch Spannungsversorgung der Ventileinrichtung 362, hier am 3/2-Wege-Ventil, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Volumenstrom von dem Aufhängungsspeicher 368, der beispielhaft als Membranspeicher ausgeführt ist, zu den Hydraulikeinrichtungen 236, beispielsweise zu Druckfederstellzylindern, freigegeben und die Aufhängung wird in die Stellung von ca.40 mm über der Schienenoberkante während der Fahrt verbracht. Bei einer Bremsanforderung für die Magnetschienenbremse wird gemäß einem Ausführungsbeispiel mittels einer Steuerlogik die Ventileinrichtung 362, hier das 3/2- Wege-Ventil, spannungslos geschaltet, das eingesperrte Ölvolumen Richtung Tank 350 transportiert und der Bremsmagnet der Magnetschienenbremse senkt sich durch Schwerkraft Richtung 7mm über Schienenoberkante, sodass bei Aktivierung des Bremsmagnets oder der Bremsmagneten mit Steuerstrom ein selbständiges Anziehen an die Schiene ermöglicht wird und so Verzögerungskraft zum Verzögern des Schienenfahrzeugs aufgebaut wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Funktion der Hoch- bzw. Tiefaufhängung in einer Steuerlogik sowohl über eine Streckenerkennung automatisiert als auch manuell realisiert.
Die Realisierung erlaubt somit die Nutzung nur eines Druckmediums, beispielsweise Hydrauliköl, am Fahrzeug bei gleichzeitiger Nutzung der Magnet- Bremsaufhängungsfunktion mit verschiedenen Normenanforderungen.
Für eine Sicherheitsbremsfunktion zum Beispiel durch Auslösung eines für den Fahrer vorgesehenen Pilztasters oder automatisiert durch die Totmanneinrichtung, Zugbeeinflussungseinrichtung oder anderweitige übergeordnete Systeme wird gemäß einem Ausführungsbeispiel durch Deaktivierung der Ventileinrichtung 362, beispielsweise des 3/2-Wege-Ventils, die Nutzung der Magnetschienenbremse durch Schwerkraftabsenkung des Bremsmagneten auf 7mm über Schienenoberkante und der Ansteuerung der Magnetschienenbremse 102 über den separaten Steuerstrom realisiert.
Die Schaltlogik 365 für die Magnetschienenbremse 102 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel als separate Ansteuerung ausgeführt, um die Unabhängigkeit von der hydraulischen Bremsfunktion sicherzustellen. Diese Schaltlogik 365 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel zusätzlich so erweitert, dass z.B. Endlagenschalter, Drucksensoren oder Pufferschalter eingelesen werden können, die die korrekte Funktion überwachen bzw. bei einer möglichen Fehlfunktion eine Offenbarung an die übergeordnete Leittechnik meldet für abgestimmte nachgeschaltete Handlungen bzw. Fahrzeugreaktionen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein permanenter Druckverlust im System, welcher auf eine unzulässige Leckage hindeutet, durch eine optionale Überwachung der Laufzeit der Pumpeinrichtung, 354, beispielsweise der Motor-Pumpenkombination, in einer übergeordneten Bremselektronik überwacht und ebenfalls offenbart, sodass gemäß Fahrerhinweis entsprechende Maßnahmen, wie z.B. das Absperren des betroffenen Leitungssystems für eine Deaktivierung der Funktion realisiert werden kann.
Ein Vorteil in dieser beschriebenen Anwendung ist gemäß einem Ausführungsbeispiel die Nutzung des für das Bremssystem genutzten Mediums Öl für die Bremse als auch für die Anwendung der Druckfederaufhängung mit dem gleichen am Fahrzeug befindlichen Medium Öl. Damit entfällt die Berücksichtigung eines zusätzlichen pneumatisch notwendigen Kreises. Zudem ist die begrenzte Einbausituation für hydraulische Anwendungen von Vorteil aufgrund kleiner notwendiger Einbauräume. Ein weiterer Vorteil ist die schnellere Reaktion hinsichtlich Druckabbau des kleineren Volumens für eine schnellere Absenkung der Druckfederstellzylinder in Richtung Schienenoberkante und eine daraus resultierenden schnelleren Ansprechzeit, bis die Bremskraft zur Verfügung steht.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betreiben einer Magnetschienenbremse gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielsweise können die Schritte des Verfahrens 400 unter Verwendung einer Vorrichtung umgesetzt werden, wie sie anhand von Fig. 3 beschrieben ist.
In einem Schritt 402 wird Hydraulikflüssigkeit zu einer Druckspeichereinrichtung gefördert, um die Druckspeichereinrichtung mit Druck zu beaufschlagen. In einem Schritt 404 wird an einem mit der Druckspeichereinrichtung gekoppelten Bremsanschluss ein Bremsdruck ausgegeben, mit dem die weitere Bremseinrichtung aktiviert werden kann. In einem Schritt 406 wird ein Aufhängungsanschluss zu der Hydraulikeinrichtung der Magnetschienenbremse mit der Druckspeichereinrichtung schaltbar gekoppelt, um entweder den Betätigungsdruck bereitzustellen oder nicht bereitzustellen. Optional wird in einem Schritt 408 ein Steuerstrom zum Aktiveren eines Elektromagneten der Magnetschienenbremse bereitgestellt. Die Schritte 404, 406, 408 können in beliebiger Reihenfolge und auch zeitlich parallel ausgeführt werden. Der Schritt 402 kann permanent oder bei Bedarf ausgeführt werden, beispielsweise immer dann, wenn der Druck der Druckspeichereinrichtung unter einen Schwellenwert abfällt.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Schienenfahrzeug
102 Magnetschienenbremse
104 weitere Bremseinrichtung
106 Schiene
108 Rad
110 Vorrichtung
112 Betätigungsdruck
114 Bremsdruck
116 Steuerstrom
120 Bremssteuereinrichtung
122 Steuersignal
124 Bremssignal
230 Rahmen
232 Bremsmagnete
234 Federeinrichtung
236 Hydraulikeinrichtung
238 Führungselement
240 Zieheinrichtung
242 Achskasten
350 Tank
352 Druckspeichereinrichtung
354 Pumpeinrichtung
356 Bremsanschluss
358 Aufhängungsanschluss
360 passiver Krafterzeuger
362 Ventileinrichtung
364 Steueranschluss
366 Bremsdruckspeicher
368 Aufhängungsspeicher 370 Rückschlagventil
372 Ablassventil
374 Hydrogerät
376 Hydrogerät mit integrierter Brems- und Magnetschienenbrems-
Aufhängungsfunktion
400 Verfahren
402 Schritt des Förderns
404 Schritt des Ausgebens
406 Schritt des schaltbaren Koppelns
406 Schritt des Bereitstellens

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung (110) zum Betreiben einer Magnetschienenbremse (102) für ein die Magnetschienenbremse (102) und eine weitere Bremseinrichtung (104) umfassendes Schienenfahrzeug (100), wobei die Magnetschienenbremse (102) einen Bremsmagneten (232) und eine zweistufige Aufhängung mit einer Federeinrichtung (234) zum Bereitstellen einer Federkraft zum Entgegenwirken einer Gewichtskraft des Bremsmagneten (232) und eine Hydraulikeinrichtung (236) zum Bewegen des Bremsmagneten (232) unter Verwendung eines Betätigungsdrucks (112) in eine einer Hochaufhängung entsprechenden Hochposition umfasst, und wobei die Vorrichtung (110) die folgenden Merkmale aufweist: einen Tank (350) zum Bevorraten von Hydraulikflüssigkeit oder eine Schnittstelle zu dem Tank (350); eine Druckspeichereinrichtung (352) oder eine Schnittstelle zu der Druckspeichereinrichtung (352); eine Pumpeinrichtung (354), die ausgebildet ist, um Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank (350) zu der Druckspeichereinrichtung (352) zu fördern, um die Druckspeichereinrichtung (352) mit Druck zu beaufschlagen; einen Bremsanschluss (356), der zum Bereitstellen eines Bremsdrucks für die weitere Bremseinrichtung (104) des Schienenfahrzeugs (100) mit der Druckspeichereinrichtung (352) gekoppelt oder koppelbar ist; und einen Aufhängungsanschluss (358) zu der Hydraulikeinrichtung (236) der zweistufigen Aufhängung, wobei der Aufhängungsanschluss (358) zum Bereitstellen des Betätigungsdrucks (112) an die Hydraulikeinrichtung (236) schaltbar mit der Druckspeichereinrichtung (352) gekoppelt oder koppelbar ist.
2. Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 1 , mit einer schaltbaren Ventileinrichtung (362), die ausgebildet ist, um in einer ersten Ventilstellung den Aufhängungsanschluss (358) mit der Druckspeichereinrichtung (352) zu verbinden und in einer zweiten Ventilstellung den Aufhängungsanschluss (358) von der Druckspeichereinrichtung (352) zu trennen.
3. Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 2, bei der die Ventileinrichtung (362) ausgebildet ist, um in der zweiten Ventilstellung den Aufhängungsanschluss (358) mit einem Tankrücklauf des Tanks (350) zu verbindenden.
4. Vorrichtung (110) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, mit einem Steueranschluss (364) zum Empfangen eines Steuersignals (122) zum Umschalten der Ventileinrichtung (362) zwischen der ersten Ventilstellung und der zweiten Ventilstellung.
5. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Druckspeichereinrichtung (352) einen Bremsdruckspeicher (366) und einen Aufhängungsspeicher (368) umfasst, wobei die Pumpeinrichtung (354) ausgebildet ist, um die Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank (350) zu dem Bremsdruckspeicher (366) und dem Aufhängungsspeicher (368) zu fördern, um den Bremsdruckspeicher (366) und den Aufhängungsspeicher (368) mit dem Druck zu beaufschlagen, wobei der Bremsanschluss (356) mit dem Bremsdruckspeicher (366) koppelbar ist, und wobei der Aufhängungsanschluss (358) schaltbar mit dem Aufhängungsspeicher (368) koppelbar ist.
6. Vorrichtung (110) gemäß Anspruch 5, mit einem Rückschlagventil (370), das zwischen den Bremsdruckspeicher (366) und den Aufhängungsspeicher (368) geschaltet ist.
7. Vorrichtung (110) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, mit einem Ablassventil (372), das zwischen den Aufhängungsspeicher (368) und den Tank (350) geschaltet ist. Magnetschienenbremse (102) für ein die Magnetschienenbremse (102) und eine weitere Bremseinrichtung (104) umfassendes Schienenfahrzeug (100), wobei die Magnetschienenbremse (102) einen Bremsmagneten (232) und eine zweistufige Aufhängung mit einer Federeinrichtung (234) zum Bereitstellen einer Federkraft zum Entgegenwirken einer Gewichtskraft des Bremsmagneten (232) i und eine Hydraulikeinrichtung (236) zum Bewegen des Bremsmagneten (232) unter Verwendung eines Betätigungsdrucks (112) in eine einer Hochaufhängung entsprechenden Hochposition sowie eine Vorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche zum Betreiben der Magnetschienenbremse (102) umfasst. Schienenfahrzeug (100) mit einer Magnetschienenbremse (102) gemäß Anspruch 8 und der weiteren Bremseinrichtung (104). Verfahren (400) zum Betreiben einer Magnetschienenbremse (102) für ein die Magnetschienenbremse (102) und eine weitere Bremseinrichtung (104) umfassendes Schienenfahrzeug (100), wobei die Magnetschienenbremse (102) einen Bremsmagneten (232) und eine zweistufige Aufhängung mit einer Federeinrichtung (234) zum Bereitstellen einer Federkraft zum Entgegenwirken einer Gewichtskraft des Bremsmagneten (232) und eine Hydraulikeinrichtung (236) zum Bewegen des Bremsmagneten (232) unter Verwendung eines Betätigungsdrucks (112) in eine einer Hochaufhängung entsprechenden Hochposition umfasst, und wobei das Verfahren (400) die folgenden Schritte umfasst:
Fördern (402) von Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank (350) zu einer Druckspeichereinrichtung (352), um die Druckspeichereinrichtung (352) mit Druck zu beaufschlagen;
Ausgeben (404) eines Bremsdrucks für die weitere Bremseinrichtung (104) an einem mit der Druckspeichereinrichtung (352) gekoppelten Bremsanschluss (356); und Schaltbares Koppeln (406) eines Aufhängungsanschluss (358) zu der
Hydraulikeinrichtung (236) der Magnetschienenbremse (102) mit der
Druckspeichereinrichtung (352), um den Betätigungsdruck (112) bereitzustellen.
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