EP4568862A1 - Regelungsvorrichtung für eine bremseinrichtung eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Regelungsvorrichtung für eine bremseinrichtung eines schienenfahrzeugs

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Publication number
EP4568862A1
EP4568862A1 EP23751013.6A EP23751013A EP4568862A1 EP 4568862 A1 EP4568862 A1 EP 4568862A1 EP 23751013 A EP23751013 A EP 23751013A EP 4568862 A1 EP4568862 A1 EP 4568862A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
braking device
braking
control device
assigned
sensor
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
EP23751013.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf FURTWÄNGLER
Ulf Friesen
Ernst HOHMANN
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 Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP4568862A1 publication Critical patent/EP4568862A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • 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
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/171—Detecting parameters used in the regulation; Measuring values used in the regulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/81—Braking systems

Definitions

  • the present invention deals with a deceleration control for a rail vehicle using local controllers.
  • Delay control with a train set on several rail vehicles is often provided centrally, and all rail vehicles in a train set can be controlled simultaneously by a central controller.
  • problems can arise; it could be that no local deceleration control is possible (for example on brake units that are cut off from communication due to errors).
  • no local deceleration control is possible (for example on brake units that are cut off from communication due to errors).
  • there are also long communication times between the rail vehicles which could have a negative impact on regulation.
  • there may be different communication times with individual brake units which also worsens the control quality.
  • document EP 3 681 772 A1 discloses an operating and emergency control system for at least one rail vehicle.
  • This document discloses a system in which, if an instantaneous deceleration value is less than the deceleration setpoint, an applied rotational braking torque can be increased. It is therefore possible to locally compensate for a deceleration that is too weak by increasing the braking force.
  • the document EP 3 056 397 A1 discloses a brake control device, with the aid of a computing unit a total braking force, which is required to achieve a certain deceleration, is divided among different rail vehicles or braking devices.
  • the document GB 2 402 983 A is known in the prior art, where measured values such as wheel speeds are passed on to a data processor, which allows the brake pressure to be individually controlled on each axle, on each bogie or each rail vehicle.
  • a central data processor is used here, and additional sub-data processors are also used, which can evaluate measured values from specific axles or bogies.
  • a central brake control unit is also connected to the local brake control units via a data bus.
  • the prior art therefore has the disadvantage that a central controller is often provided, in which the communication between this and individual braking devices can be disturbed.
  • a control device for a braking device of a rail vehicle is adapted to regulate at least one parameter of this braking device.
  • a braking device can be arranged on a wheel unit, on a bogie or on a carriage.
  • a wheel unit can contain a single or several logically or technically coupled wheels (e.g. two wheels on an axle, wheels on a bogie).
  • a control device has at least one sensor device which is adapted to measure at least one operating parameter of the wheel unit assigned to the braking device, or of the bogie or carriage assigned to the braking device.
  • a controller is present which is adapted to receive the at least one operating parameter of the wheel unit assigned to the braking device measured by the at least one sensor device as well as a target value or to determine it depending on an external signal (e.g. during emergency braking) and from this a manipulated variable for the braking device to determine which is also supplied to the braking device.
  • the target value can be larger or smaller than the operating parameter of the wheel unit assigned to the braking device - complete control is therefore possible, with the manipulated variable being a brake pressure, a braking force/application force (for example for a brake unit). electromechanical brake) or an electrical current (for example for eddy current brakes).
  • the manipulated variable can also be a correction factor that acts on a nominal manipulated variable such as pressure, etc.
  • the reference variable here is a target deceleration that the control device receives from externally - for example from a computer unit that calculates a target value for the braking force of each brake - or is stored in the control device itself and can be used via an external signal (e.g. emergency brake signal). be triggered.
  • Such local control loops can work independently of one another and can also have dynamic behavior that only affects the corresponding braking devices.
  • Such a local system also only accesses local sensors, i.e. sensors which are also assigned to the wheel unit, which are braked by the braking device.
  • the braking force of each braking device can be influenced by a control system to achieve the desired deceleration.
  • This arrangement enables a closed control loop of sensors and actuators.
  • the parameter of the braking device is the deceleration.
  • Local delay control can therefore be implemented.
  • Each braking device in a rail vehicle can have the same target deceleration, which is regulated locally.
  • the at least one sensor device is preferably a deceleration sensor, a wheel speed sensor and/or a GPS sensor. Such sensors are then able to measure corresponding values that are important for assessing a delay.
  • there is also a computing unit which is adapted to determine an actual deceleration from the values of the wheel speed sensor and/or GPS sensor - a deceleration sensor can be dispensed with here, and one or more other sensors can serve to to determine an appropriate delay.
  • the manipulated variable is preferably a brake pressure, a braking force/application force, a braking torque or a current - a brake pressure would be used, for example, in a pneumatic or hydraulic brake, a braking force would be used, for example, in an electromechanical brake actuator, a current could be used, for example, in an eddy current brake.
  • the at least one sensor device is adapted to measure at least one operating parameter of only the wheel unit or wheel units assigned to the braking device, and a corresponding controller is then adapted to only receive the at least one operating parameter of the wheel unit assigned to the braking device measured by the at least one sensor device .
  • controllers only rely on local sensor data and a closed control loop is present, which also enables fast control because long communication paths can be avoided.
  • a deviation of the manipulated variable (brake pressure, braking force, braking torque or current) from a specified reference point is taken into account in the control.
  • the control deviation of the deceleration influences the brake pressure or application force to be set, but also the deviation from a reference pressure or a reference force, for example one for a specific one Deceleration requirement calculated “normal pressure” or “reference force”. This helps ensure that the manipulated variables cannot diverge.
  • control device is adapted to take local driving resistance into account when controlling one manipulated variable.
  • target deceleration is derived locally from the emergency brake signal, this improves the deceleration behavior.
  • a rail vehicle has: at least one wheel unit, at least one braking device, which is assigned to at least one wheel unit, and at least one control device as previously described.
  • a control device is assigned to a braking device.
  • the at least one control device is assigned to only one braking device, i.e. not two braking devices on a bogie, etc.
  • the at least one control device can be designed to be redundant - in the event of a local control device failing, it can be avoided that a wheel unit is not deceleration controlled, since in the event of a failure in a control device, the then redundant control device could step in.
  • a train set according to the invention comprises at least two rail vehicles, furthermore a brake size calculation unit, which is adapted to calculate a target deceleration for each brake unit based on the signal from a brake request input device.
  • the manipulated variable e.g. the brake pressure
  • the adhesion there may be problems with the adhesion - since different brake units would have different braking forces that differ from one another in the control limits and the prescribed adhesion limits could possibly be exceeded on some brake units.
  • the braking request may be input by a user, for example a train driver, through the braking request input device. Every The control device then receives a corresponding, preferably identical, target delay, which should be regulated accordingly. A significant divergence of the manipulated variable can thus be avoided.
  • Fig. 1 shows an arrangement of three local control devices, which are assigned to a corresponding braking device.
  • Fig. 2 shows schematically a control circuit of a control device according to the invention.
  • Fig. 3 shows a train set according to the invention with three rail vehicles, i.e. wagons.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of three control devices R, R' and R". These each consist of a controller 2, 2', 2", as well as corresponding sensors 3, 3' and 3", which correspond to corresponding braking devices B, B' and B" are assigned.
  • the controllers 2, 2 'and 2" are connected to a brake size calculation unit 1, which in turn is connected to a brake request input device A.
  • the brake size calculation unit 1 accordingly calculates a distribution of the braking forces for the individual braking units B, B' and B", and passes this on to the corresponding controllers 2, 2' and 2".
  • the communication network 4 is arranged on one side by an arrow, that is to say that from the braking quantity calculation unit 1 only target values are specified to the individual controllers 2, 2' and 2" - no variables are returned from the controllers to the brake variable calculation unit 1; this does not serve as central monitoring of the controllers 2, 2' and 2".
  • emergency braking can be the target values but can also be formed locally by the controllers 2, 2' and 2"' - the corresponding controllers would then only receive an emergency braking signal from the brake variable calculation unit 1.
  • Each of the control devices R, R' and R" works purely locally and in this example influences a braking device B, B' and B". It is also possible that braking devices of a bogie, i.e. two braking devices, are influenced here, but as a rule it is better if each braking device is controlled individually.
  • Fig. 2 shows schematically a control circuit according to the invention.
  • a target delay asoii and an actual delay aist are specified in a controller 2.
  • the manipulated variable Gsteii is calculated from this, in this case the braking force, which is passed on to the corresponding braking unit B. From there, a return takes place, because a corresponding delay value aist is measured on corresponding wheels by a sensor device 3 - if the sensor 3 is, for example, an acceleration sensor, a wheel speed sensor or a GPS sensor, a computing unit 5 is also provided, which calculates a corresponding delay calculated.
  • the actual delay is now returned, which in turn is fed to controller 2.
  • FIG. 3 shows a train set Z according to the invention, which consists of three rail vehicles S, S' and S". and 2"', which is each assigned to a braking device B, B', B" and B'" - the braking devices in turn are assigned to the wheel units W, W, W and W".
  • There are local sensors 3, 3', 3" and 3"' - and the controllers 2, 2', 2" and 2"' only record the local sensor sizes of the respective sensors 3, 3', 3" and 3"'. Only brake variables from the brake variable calculation unit 1 are specified to the respective controllers 2, 2', 2" and 2"' via the communication network 4 - communication in the other direction does not take place.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments.
  • sensors that measure the actual delay from different measured values.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung (R) für eine Bremseinrichtung (B) eines Schienenfahrzeugs (S), welche dazu angepasst ist, mindestens einen Parameter lediglich dieser Bremseinrichtung (B) zu regeln. Diese weist auf: Mindestens eine Sensoreinrichtung (3), welche dazu angepasst ist, mindestens einen Betriebsparameter des der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W) zu messen, sowie einen Regler (2), der dazu angepasst ist, den durch die mindestens eine Sensoreinrichtung (3) gemessenen mindestens einen Betriebsparameter der der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W) sowie einen Soll-Wert (aSoll) zu empfangen und daraus eine Stellgröße (GStell) für die Bremseinrichtung (B) zu bestimmen, welche der Bremseinrichtung (B) zugeführt wird. Der Soll-Wert (aSoll) kann größer oder kleiner sein kann als der Betriebsparameter der der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W).

Description

REGELUNGSVORRICHTUNG FÜR EINE BREMSEINRICHTUNG EINES SCHIENENFAHRZEUGS
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einer Verzögerungsregelung für ein Schienenfahrzeug mit Hilfe von lokalen Reglern.
Bei der Auslegung von Bremssystemen für Schienenfahrzeuge ist eine möglichst gute Reproduzierbarkeit von Bremsvorgängen erwünscht - somit können tatsächlich erreichte Verzögerungen eines Zuges von variablen Betriebszuständen, wie beispielsweise Wettereinflüssen und Toleranzen der Brems- und Drehgestellausrüstung, entkoppelt werden.
So kann ein stabileres Bremsverhalten und ein konstanterer Bremsweg erreicht werden - es geht nicht darum, den Bremsweg zu verkürzen, sondern den Bremsweg reproduzierbar, d.h. bei den gleichen Rahmenbedingungen immer gleich zu halten. Wenn in einem Schienenfahrzeug eine beliebige Bremsung durchgeführt wird, werden konstante Bedingungen an den Bremseinrichtungen in der Regel äquivalente Verzögerungen und somit immer konstante Bremswege erreichen, da an jedem Rad die gleiche Bremskraft wirkt.
Solche idealen Bedingungen sind jedoch in der Realität nicht real, da resultierende Bremswege auch bei ausreichenden Kraftschlussbedingungen starken Toleranzen unterworfen sind, beispielsweise aufgrund von schwankenden Reibwerten von den Reibpaaren Bremsbelag-Bremsscheibe, der Temperatur der Bremsscheibe, des Alters der Bremszangen und weiteren Größen.
Häufig ist eine Verzögerungsregelung mit einem Zugverband an mehreren Schienenfahrzeugen zentral vorgesehen, und von einem zentralen Regler können sämtliche Schienenfahrzeuge eines Zugverbands gleichzeitig geregelt werden. Bei einem Ausfall eines Kommunikationswegs können hier jedoch Probleme auftreten, es könnte hier sein, dass lokal keine Verzögerungsregelung möglich ist (beispielsweise an Bremseinheiten, welche durch Fehler von der Kommunikation abgeschnitten werden). Ferner sind auch lange Kommunikationszeiten zwischen den Schienenfahrzeugen vorhanden, wodurch eine Regelung negativ beeinflusst werden könnte. Zudem können mit einzelnen Bremseinheiten unterschiedliche Kommunikationszeiten vorhanden sein, was die Regelgüte ebenfalls verschlechtert.
Im Stand der Technik ist beispielsweise das Dokument EP 3 681 772 A1 bekannt, welches ein Betriebs- und Notsteuerungssystem für mindestens ein Schienenfahrzeug offenbart. In diesem Dokument ist ein System offenbart, in welchem, falls ein momentaner Verlangsamungswert geringer ist als der Verlangsamungssollwert ist, ein ausgeübtes Drehbremsmoment erhöht werden kann. Es ist also möglich, eine zu schwache Verzögerung lokal zu kompensieren, indem hier die Bremskraft erhöht wird.
Ferner ist vom Dokument EP 3 056 397 A1 eine Bremssteuerungseinrichtung offenbart, wobei mit Hilfe einer Recheneinheit eine Gesamtbremskraft, welche benötigt wird, um bestimmte Verzögerung zu erreichen, auf verschiedene Schienenfahrzeuge bzw. Bremsvorrichtungen aufgeteilt wird.
Ferner ist im Stand der Technik das Dokument GB 2 402 983 A bekannt, wobei Messwerte wie beispielsweise die Radgeschwindigkeiten an einen Datenprozessor weitergegeben werden, welcher die individuelle Regelung des Bremsdrucks an jeder Achse, an jedem Drehgestell oder jedem Schienenfahrzeug erlaubt. Hier wird ein zentraler Datenprozessor verwendet, und es werden auch weitere Unter- Datenprozessoren verwendet, welche Messwerte von bestimmten Achsen oder Drehgestellen auswerten können.
Ferner ist im Stand der Technik das Dokument US 2004/0046442 A1 bekannt, welches ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug offenbart, wobei jedes Drehgestell mit einer Druckleitung verbunden ist, und wobei Bremseinrichtungen mit mindestens einer lokalen, elektronischen Bremssteuereinheit gesteuert werden können. Hierbei werden jedoch Betriebsdaten zwischen einzelnen Bremssteuereinheiten ausgetauscht.
Mit den lokalen Bremssteuereinheiten ist über einen Datenbus auch eine zentrale Bremssteuereinheit verbunden. Im Stand der Technik ist also der Nachteil vorhanden, dass häufig ein zentraler Regler vorgesehen ist, bei welchem die Kommunikation zwischen diesem und einzelnen Bremseinrichtungen gestört sein kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regelungssystem für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, bei welchem die Bremskräfte lokal, d.h. pro Fahrgestell, pro Schienenfahrzeug, pro Rad oder pro Achse geregelt werden können, und trotz allem eine hohe Regelgüte erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst von einer Regelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 , einem Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 9 sowie einem Zugverband gemäß Anspruch 12.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung für eine Bremseinrichtung eines Schienenfahrzeugs ist dazu angepasst, mindestens einen Parameter dieser Bremseinrichtung zu regeln. Eine Bremseinrichtung kann an einer Radeinheit, an einem Drehgestell oder einem Wagen angeordnet sein. Eine Radeinheit kann ein einzelnes oder mehrere logisch oder technisch gekoppelte Räder beinhalten (z.B. zwei Räder an einer Achse, Räder an einem Drehgestell). Eine Regelungsvorrichtung weist mindestens eine Sensoreinrichtung auf, welche dazu angepasst ist, mindestens einen Betriebsparameter der der Bremseinrichtung zugeordneten Radeinheit, oder des der Bremseinrichtung zugeordneten Drehgestells oder Wagens zu messen. Ferner ist ein Regler vorhanden, der dazu angepasst ist, den durch die mindestens eine Sensoreinrichtung gemessenen mindestens einen Betriebsparameter der der Bremseinrichtung zugeordneten Radeinheit sowie einen Soll-Wert zu empfangen oder abhängig von einem externen Signal zu bestimmen (z.B. bei Notbremsung) und daraus eine Stellgröße für die Bremseinrichtung zu bestimmen, welche der Bremseinrichtung auch zugeführt wird. Der Soll-Wert kann größer oder kleiner sein als der Betriebsparameter der der Bremseinrichtung zugeordneten Radeinheit - es ist somit eine komplette Regelung möglich, wobei bei einer Bremseinheit die Stellgröße ein Bremsdruck, eine Bremskraft / Zuspannkraft (beispielsweise für eine elektromechanische Bremse) oder ein elektrischer Strom (beispielsweise für Wirbelstrombremsen) sein kann. Die Stellgröße kann aber auch ein Korrekturfaktor sein, welcher auf eine Nominalstellgröße wie z.B. Druck etc. wirkt. Die Führungsgröße ist hier eine Soll-Verzögerung, welche die Regelungsvorrichtung von extern erhält - beispielsweise von einer Rechnereinheit, welche einen Soll-Wert für die Bremskraft jeder Bremse berechnet - oder ist in der Regelungsvorrichtung selbst hinterlegt und kann über ein externes Signal (z.B. Notbremssignal) getriggert werden.
Solche lokalen Regelkreise können autark voneinander arbeiten und auch ein dynamisches Verhalten aufweisen, welches auch nur die entsprechenden Bremseinrichtungen betrifft. Auch greift ein solches lokales System lediglich auf lokale Sensoren zu, d.h. Sensoren, welche auch der Radeinheit zugeordnet sind, welche von der Bremseinrichtung gebremst werden.
Ferner ist durch den Verzicht auf einen zentralen Hauptregler eine Kosteneinsparung am Schienenfahrzeug möglich. Zudem wird der Verkabelungsaufwand verringert.
Unabhängig von der Kommunikationsarchitektur und den daraus resultierenden Fehlermodi (oder auch bei Störung oder Ausfall) kann die Bremskraft jeder Bremseinrichtung zur Erreichung der gewünschten Verzögerung durch eine Regelung beeinflusst werden.
Es ist wichtig, dass die Soll-Druckbremskraft erhöht oder verringert werden kann - das heißt es findet nicht nur eine Kompensation statt, sondern eine richtige Regelung.
Durch diese Anordnung ist ein geschlossener Regelkreis von Sensorik und Aktuatorik möglich.
Vorzugsweise ist der Parameter der Bremseinrichtung, welche durch die Regelungsvorrichtung geregelt wird, die Verzögerung. Somit kann eine lokale Verzögerungsregelung realisiert werden. Jede Bremseinrichtung in einem Schienenfahrzeug kann so die gleiche Soll-Verzögerung haben, diese wird lokal geregelt. Die mindestens eine Sensoreinrichtung ist vorzugsweise ein Verzögerungssensor, ein Raddrehzahlsensor und/oder ein GPS-Sensor. Solche Sensoren sind dann in der Lage, entsprechende Werte zu messen, welche für die Beurteilung einer Verzögerung wichtig sind. Vorzugsweise ist ferner eine Recheneinheit vorhanden, welche dazu angepasst ist, eine Ist-Verzögerung aus den Werten des Rad-Drehzahlsensors und/oder GPS- Sensors zu bestimmen - hier kann auf einen Verzögerungssensor verzichtet werden, und ein oder mehrere andere Sensoren können dazu dienen, eine entsprechende Verzögerung zu bestimmen.
Vorzugsweise ist die Stellgröße ein Bremsdruck, eine Bremskraft / Zuspannkraft, ein Bremsmoment oder ein Strom - ein Bremsdruck würde beispielsweise bei einer pneumatischen oder hydraulischen Bremse verwendet, eine Bremskraft würde beispielsweise bei einem elektromechanischen Bremsaktuator, ein Strom könnte beispielsweise bei einer Wirbelstrombremse verwendet werden.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Sensoreinrichtung dazu angepasst, mindestens einen Betriebsparameter lediglich der der Bremseinrichtung zugeordneten Radeinheit oder Radeinheiten zu messen, und ein entsprechender Regler ist dann dazu angepasst, lediglich den durch die mindestens eine Sensoreinrichtung gemessenen mindestens einen Betriebsparameter der der Bremseinrichtung zugeordneten Radeinheit zu empfangen.
Dies bedeutet, dass Regler lediglich auf lokale Sensordaten zurückgreifen und so ein geschlossener Regelkreis vorhanden ist, welcher ferner eine schnelle Regelung ermöglicht, da lange Kommunikationswege vermieden werden können.
Vorzugweise wird eine Abweichung der Stellgröße (Bremsdruck, Bremskraft, Bremsmoment oder Strom) von einem festgelegten Referenzpunkt bei der Regelung berücksichtigt. In diesem Fall beeinflusst - bei einer Regelung des Bremsdrucks als Stellgröße - nicht nur die Regelabweichung der Verzögerung den einzustellenden Bremsdruck oder Zuspannkraft, sondern auch die Abweichung von einem Referenzdruck oder einer Referenzkraft, beispielsweise einem für eine bestimmte Verzögerungsanforderung berechneten "Normaldruck" oder “Referenzkraft”. Dies trägt dazu bei, dass die Stellgrößen nicht auseinanderlaufen können.
Vorzugsweise ist die Regelungsvorrichtung dazu angepasst, einen lokalen Fahrwiderstand bei der Regelung der einen Stellgröße zu berücksichtigen. Insbesondere, wenn die Sollverzögerung lokal aus Notbremssignal abgeleitet wird, verbessert dies das Verzögerungsverhalten.
Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug weist auf: mindestens eine Radeinheit, mindestens eine Bremseinrichtung, welche mindestens einer Radeinheit zugeordnet ist, und mindestens eine Regelungsvorrichtung wie vorher beschrieben. Eine Regelungsvorrichtung ist jeweils einer Bremseinrichtung zugeordnet. Vorzugsweise ist die mindestens eine Regelungsvorrichtung lediglich einer Bremseinrichtung zugeordnet, d.h. nicht zwei Bremseinrichtungen an einem Drehgestell usw.
Weiter vorzugsweise kann die mindestens eine Regelungsvorrichtung redundant ausgebildet sein - für den Fall des Ausfalls einer lokalen Regelungsvorrichtung kann so vermieden werden, dass eine Radeinheit nicht verzögerungsgeregelt ist, da bei einem Fehler einer Regelungsvorrichtung die dann redundante Regelungseinrichtung einspringen könnte.
Ein erfindungsgemäßer Zugverband umfasst mindestens zwei Schienenfahrzeuge, ferner eine Bremsgrößenberechnungseinheit, welche dazu angepasst ist, aufgrund des Signals einer Bremsanforderungseingabevorrichtung eine Soll-Verzögerung für jede Bremseinheit zu berechnen.
Hier kann jedoch ein Problem auftreten, dass die Stellgröße (z.B. der Bremsdruck) an den mehreren vorhandenen Bremseinheiten auseinanderlaufen kann. In diesem Fall kann es Probleme mit dem Kraftschluss geben - da unterschiedliche Bremseinheiten eine unterschiedliche in den Regelgrenzen voneinander abweichende Bremskraft aufweisen würden und die eventuell die vorgeschriebenen Kraftschlussgrenzen an einigen Bremseinheiten überschritten werden könnten.
Die Bremsanforderung kann jedoch durch einen Benutzer, beispielsweise Zugführer, durch die Bremsanforderungseingabevorrichtung eingegeben werden. Jede Regeleinrichtung empfängt dann eine entsprechende, vorzugsweise gleiche, Soll- Verzögerung, welche entsprechend geregelt werden soll. Ein weitgehendes Auseinanderlaufen der Stellgröße kann so vermieden werden.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung von drei lokalen Regelungsvorrichtungen, welche einer entsprechenden Bremseinrichtung zugeordnet sind.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Regelkreis einer erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Zugverband mit drei Schienenfahrzeugen, d.h. Wagen.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von drei Regelungseinrichtungen R, R' und R" gezeigt. Diese bestehen jeweils aus einem Regler 2, 2', 2", sowie entsprechenden Sensoren 3, 3' und 3", welche entsprechenden Bremseinrichtungen B, B' und B" zugeordnet sind.
Über ein Kommunikationsnetzwerk 4 sind die Regler 2, 2' und 2" mit einer Bremsgrößenberechnungseinheit 1 verbunden, welche wiederum mit einer Bremsanforderungseingabevorrichtung A verbunden ist. Mit dieser kann beispielsweise beim Zugführer eine gewünschte Verzögerung des gesamten Zuges bzw. Zugverbands eingegeben werden. Die Bremsgrößenberechnungseinheit 1 berechnet entsprechend eine Verteilung der Bremskräfte für die einzelnen Bremseinheiten B, B' und B", und gibt diese an die entsprechenden Regler 2, 2' und 2" weiter. Das Kommunikationsnetzwerk 4 ist durch einen Pfeil einseitig angeordnet, d.h. dass von der Bremsgrößenberechnungseinheit 1 lediglich Soll-Werte an die einzelnen Regler 2, 2' und 2" vorgegeben werden - es werden von den Reglern keine Größen an die Bremsgrößenberechnungseinheit 1 zurückgegeben, dies dient nicht als zentrale Überwachung der Regler 2, 2' und 2". Bei einer Notbremsung können die Soll-Werte durch die Regler 2, 2' und 2"' aber auch lokal gebildet werden - die entsprechenden Regler würden dann nur ein Notbremssignal von der Bremsgrößenberechnungseinheit 1 erhalten.
Jede der Regelungseinrichtungen R, R' und R" arbeitet rein lokal, und beeinflusst in diesem Beispiel eine Bremseinrichtung B, B' bzw. B". Es ist auch möglich, dass hier Bremseinrichtungen eines Drehgestells, d.h. zwei Bremseinrichtungen, beeinflusst werden, in der Regel ist es aber besser, wenn jede Bremseinrichtung einzeln geregelt wird.
Fig. 2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Regelkreis. In einen Regler 2 wird eine Soll-Verzögerung asoii sowie eine Ist-Verzögerung aist vorgegeben. Daraus wird die Stellgröße Gsteii berechnet, in diesem Fall die Bremskraft, welche an die entsprechende Bremseinheit B weitergegeben wird. Von dort erfolgt eine Rückführung, denn an entsprechenden Rädern wird durch eine Sensoreinrichtung 3 ein entsprechender Verzögerungswert aist gemessen - wenn der Sensor 3 beispielsweise ein Beschleunigungssensor, ein Raddrehzahlsensor oder ein GPS-Sensor ist, ist noch eine Recheneinheit 5 vorgesehen, welche eine entsprechende Verzögerung daraus berechnet. Es erfolgt nun die Rückführung der Ist-Verzögerung, die wiederum dem Regler 2 zugeführt wird.
Somit ist ein geschlossener Regelkreis vorhanden, so dass auf zu hohe oder zu niedrige Ist-Verzögerungswerte aist entsprechend reagiert werden kann, d.h. eine Stellgröße kann nach oben oder nach unten geregelt werden, damit sich Soll- und Ist- Verzögerung anpassen.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Zugverband Z, welcher aus drei Schienenfahrzeugen S, S' und S" besteht. Eine Bremsgrößenberechnungseinrichtung 1 ist mit einer Bremsanforderungseingabevorrichtung A verbunden. Bei einer Bremsgrößenberechnungseinheit 1 erfolgt eine Verbindung zum jeweiligen lokalen Regler 2, 2', 2" und 2"', welcher jeweils einer Bremseinrichtung B, B', B" und B'" zugeordnet ist - die Bremseinrichtungen wiederum sind den Radeinheiten W, W, W und W" zugeordnet. Es sind jeweils lokale Sensoren 3, 3', 3" und 3"' vorhanden - und die Regler 2, 2', 2" und 2"' nehmen lediglich die lokalen Sensorgrößen der jeweiligen Sensoren 3, 3', 3" und 3"' auf. Über das Kommunikationsnetzwerk 4 werden nur Bremsgrößen der Bremsgrößenberechnungseinheit 1 an jeweilige Regler 2, 2', 2" und 2"' vorgegeben - eine Kommunikation in die andere Richtung findet nicht statt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt.
Es können beispielsweise auch kombinierte Sensoren vorhanden sein, welche die Ist- Verzögerung aus verschiedenen Messwerten messen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Bremsgrößenberechnungseinheit
2, 2' ,2", 2"' Regler
3, 3', 3", 3"' Sensoreinrichtung
4 Kommunikationsnetzwerk
5 Recheneinheit
R Regelungsvorrichtung
S, S', S" Schienenfahrzeug
B, B', B" Bremseinrichtung
Z Zugverband
W, W, W, W" Radeinheit
Gstell Stellgröße
8lst Ist-Verzögerung asoii Soll-Verzögerung
RF Referenzpunkt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Regelungsvorrichtung (R) für eine Bremseinrichtung (B) eines Schienenfahrzeugs (S), welche dazu angepasst ist, mindestens einen Parameter lediglich dieser Bremseinrichtung (B) zu regeln, aufweisend: mindestens eine Sensoreinrichtung (3), welche dazu angepasst ist, mindestens einen Betriebsparameter der der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W, W, W, W") zu messen, einen Regler (2), der dazu angepasst ist, den durch die mindestens eine Sensoreinrichtung (3) gemessenen mindestens einen Betriebsparameter der der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W, W, W, W") sowie einen Soll-Wert (asoii) zu empfangen oder abhängig von einem externen Signal zu bestimmen und daraus eine Stellgröße (Gsteii) für die Bremseinrichtung (B) zu bestimmen, welche der Bremseinrichtung (B) zugeführt wird, wobei der Soll-Wert (asoii) größer oder kleiner sein kann als der Betriebsparameter der der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W, W, W', W").
2. Regelungsvorrichtung (R) gemäß Anspruch 1 , wobei der Parameter der Bremseinrichtung (B), welcher durch die Regelungsvorrichtung (1 ) geregelt wird, die Verzögerung ist.
3. Regelungsvorrichtung (R) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die mindestens eine Sensoreinrichtung (3) ein Verzögerungssensor, ein Raddrehzahlsensor oder ein GPS-Sensor ist.
4. Regelungsvorrichtung (R) gemäß Anspruch 3, ferner eine Recheneinheit (5) beinhaltend, welche dazu angepasst ist, eine Ist-Verzögerung (aist) aus den Werten des Raddrehzahlsensors und/oder GPS-Sensors zu bestimmen.
5. Regelungsvorrichtung (R) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stellgröße (Gsteii) ein Bremsdruck, eine Zuspannkraft oder ein elektrischer Strom ist.
6. Regelungsvorrichtung (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Sensoreinrichtung (3) dazu angepasst ist, mindestens einen Betriebsparameter lediglich der der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W, W, W, W") zu messen, und der Regler (2) dazu angepasst ist, lediglich den durch die mindestens eine Sensoreinrichtung (3) gemessenen mindestens einen Betriebsparameter der der Bremseinrichtung (B) zugeordneten Radeinheit (W, W, W, W") zu empfangen.
7. Regelungsvorrichtung (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Abweichung der Stellgröße (Gsteii) von einem Referenzpunkt (RF) bei der Regelung berücksichtigt wird.
8. Regelungsvorrichtung (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu angepasst ist, einen lokalen Fahrwiderstand bei der Regelung der eine Stellgröße (Gsteii) zu berücksichtigen.
9. Schienenfahrzeug (S), aufweisend: mindestens einer Radeinheit (W, W, W", W"); mindestens eine Bremseinrichtung (B), welche der mindestens einen Radeinheit (W, W, W, W")zugeordnet ist; mindestens eine Regelungsvorrichtung (R) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, welche jeweils einer Bremseinrichtung (B) zugeordnet ist.
10. Schienenfahrzeug (S) gemäß Anspruch 9, wobei die mindestens eine Regelungsvorrichtung (1 ) lediglich jeweils einer Bremseinrichtung (B) zugeordnet ist.
11 . Schienenfahrzeug (S) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die mindestens eine Regelungsvorrichtung (1 ) redundant vorgesehen ist.
12. Zugverband (Z), umfassend: mindestens zwei Schienenfahrzeuge (S) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11 , eine Bremsgrößenberechnungseinheit (1 ), welche dazu angepasst ist, auf Basis des Signales eines Bremsanforderungseingabevorrichtung (A) eine Soll-Verzögerung (asoii, asoii', asoii") für jede Bremseinheit (B, B', B") zu berechnen, wobei jede Regeleinrichtung (R, R', R") eine entsprechende Soll-Verzögerung (asoii, asoii', asoii") empfängt.
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