WO2010115537A2 - Method and device for controlling braking power - Google Patents

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WO2010115537A2
WO2010115537A2 PCT/EP2010/001974 EP2010001974W WO2010115537A2 WO 2010115537 A2 WO2010115537 A2 WO 2010115537A2 EP 2010001974 W EP2010001974 W EP 2010001974W WO 2010115537 A2 WO2010115537 A2 WO 2010115537A2
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braking force
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Michael Amft
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Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • 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
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/321—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
    • B60T8/3235—Systems specially adapted for rail vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
    • G01P5/16—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid using Pitot tubes, e.g. Machmeter

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the braking force of a brake system of a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out the method according to the invention and a brake system for a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle such a device comprises.
  • TSI interoperability
  • the brake systems are usually designed so that in emergency braking a constant emergency brake pressure which ensures that the required stopping distances are maintained.
  • the set emergency brake pressure is therefore usually a compromise between maximum power and maximum braking distance. Due to the high speeds at the time of initiation of the braking process, extreme loads on the brake system occur in high-speed rail vehicles.
  • the braking elements of a brake system are claimed to the limits of their performance. As a rule, these comprise at least one brake disk connected to the wheel axle of the rail vehicle and at least one further brake element which can be brought into frictional contact with the brake disk via an actuating device.
  • a brake cylinder may be provided, which acts on a brake caliper, are arranged on the brake shoes as further brake elements.
  • the brake calliper engages around the brake disc, so that the brake shoes are pressed against the brake disc when the brake calliper is actuated.
  • the energy introduced into the brake disc during the braking process is essentially converted into heat. It is important to avoid overheating, otherwise the brake disc could be damaged. From the prior art, therefore, various methods and devices for monitoring the
  • EP 0 741 065 A2 discloses a speed-dependent braking method and a braking device which can be used for this purpose and which comprises a plurality of sets of brake elements which are equipped with a different number of braking elements and which are time-displaced as a function of the respective initial speed or the remaining speed remaining be used.
  • a speed detection line can be provided which can communicate with a transducer or control console to sense the speed.
  • the object of the present invention is to specify a method for controlling the braking force of a brake system for a rail vehicle, in which the control takes place as a function of the respective vehicle speed.
  • the specified method should also allow the determination of the vehicle speed in a simple manner.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • Another object is to provide a control device for a brake system for carrying out the method according to the invention. This object is achieved by a control device having the features of claim 8. Furthermore, a brake system comprising such a control device and a rail vehicle with a corresponding brake system are claimed.
  • the vehicle speed is determined indirectly via the travel wind and recorded to determine the air flow of the dynamic pressure.
  • the detected back pressure is then forwarded as a switching pressure or control pressure to a control device.
  • the indirect determination of the vehicle speed over the wind has the advantage that it is always available and can be deduced from this safely the respective speed of the vehicle.
  • the dynamic pressure increases proportionally with the vehicle speed.
  • the back pressure represents a pneumatically processable size, so that pneumatic components can be used for processing, which are simple in construction and thus less prone to failure than, for example, corresponding electrical or electronic components.
  • the back pressure is detected via at least one pitot tube and / or a static probe.
  • first and second pitot tube and / or the static probe can form a structural unit.
  • the at least one pitot tube and / or the static probe is arranged at an exposed point on the vehicle. Preferred is an arrangement of pitot tube and / or probe in the region of the roof of a rail vehicle, since there the air flow experiences the least influence and manipulation by unauthorized persons can be largely excluded.
  • a further development of the method according to the invention provides that the detected back pressure is forwarded to a pressure sensor and / or a pressure switch for enabling or blocking a high-speed drive.
  • a pressure sensor and / or a pressure switch for enabling or blocking a high-speed drive.
  • the availability of the system is checked and the high-speed drive is released only if the result of the test is positive.
  • pressure sensor and / or pressure switch generate a corresponding signal.
  • the braking force is controlled stepped.
  • the dynamic pressure by means of a pressure booster, for example via a piston valve, translated into a switching pressure and in response to the switching pressure in a high or a low control pressure.
  • a controller has a particularly simple structure.
  • the back pressure is preferably translated via a pressure booster in a continuously variable control pressure, so that at a continuously increasing back pressure and the control pressure increases continuously.
  • both methods have the advantage that the processing of the back pressure is essentially purely pneumatic. Pneumatic components are extremely robust and not susceptible to interference, ensuring high system security.
  • a control device for a brake system of a rail vehicle for controlling the braking force transmitted to a brake disk by means of a brake caliper, which according to the invention comprises at least one pitot tube and / or a static probe for detecting the back pressure. About the back pressure of the wind and thus indirectly the vehicle speed can be determined. The control of the braking force is thus in indirect dependence on the respective vehicle speed of the rail vehicle.
  • the control device is also designed in such a way that the required maximum stopping distances are maintained and overloading of the brake system is avoided.
  • the control device preferably further comprises at least one pressure booster for processing the ram pressure into a switching pressure or control pressure.
  • a braking system for a rail vehicle in particular a high-speed rail vehicle, having a control device described above for controlling the braking force transmitted to a brake disk by means of a brake caliper.
  • the brake system comprises at least one brake disk connected to a wheel axle of the vehicle as a first brake element and at least one further brake element connected to the brake caliper, which can be brought into frictional contact with the brake disk via the brake caliper.
  • the brake caliper is preferably actuated via a brake cylinder.
  • the subject matter of the invention is also a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, having a brake system of the aforementioned type, which comprises a control device according to the invention for controlling the braking force.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a control device according to the invention for two-stage control
  • Fig. 3 is a schematic representation of a control device according to the invention for stepless control.
  • the schematic representation of Fig. 1 can be found in the general inventive idea.
  • the outline of a rail vehicle with four wheels or wheel axles is initially indicated herein.
  • the control device associated with the rail vehicle comprises a first pitot tube 1 a arranged outside the vehicle, which is aligned against the indicated direction of travel, and a second pitot tube 1 b arranged outside the vehicle, which is aligned in the direction of travel.
  • the two pitot tubes are used to detect a dynamic pressure S, which provides information about the respective vehicle speed.
  • a Prandtl tube can be used, for example, which also allows a measurement of the static pressure S "When utilizing the simple Pitot tube can be used for measurement of the static pressure -. 1 as shown in Fig indicated - a static probe 2 including in addition the outside of the. Vehicle be arranged.
  • the back pressure S is forwarded via the pitot tube 1 a or Ib as a dynamic pressure element and a check valve 3 to the brake control 11.
  • the forwarding and processing of the back pressure is purely pneumatic. Influencing the dynamic pressure due to short-term strong gusts of wind or turbulence, which can occur, for example, in the area of tunnel entrances, are pneumatically filtered out by systemic inertias.
  • the brake control 11 has, in addition to a first connection for the dynamic pressure S, a further connection to which a supply pressure A or R is present. Furthermore, an input for a control signal B is provided, wherein the control signal may be electrical, electronic or pneumatic. About the brake control, a brake cylinder pressure C is effected, with which an unillustrated brake cylinder of a brake system is acted upon.
  • the static pressure S ' detected via the pitot tube 1a or 1b and / or via the static probe 2 is forwarded via a check valve 3 to a piston valve 7 which controls the Pressure in a switching pressure T translates.
  • the switching point is tuned to a previously calculated braking value.
  • the brake cylinder is acted upon by the brake controller 11 with a high or a low control pressure.
  • the control is infinitely variable, that is, the control pressure and thus the brake cylinder pressure C is continuously variable.
  • the dynamic pressure S recorded via the pitot tube 1a or 1b and / or the static pressure S " recorded via the static probe 2 are forwarded via the check valve 3 to a pressure booster 8 for transmission into a stepless control pressure T.
  • control devices of both embodiments also each comprise at least one pressure sensor 4a, 4b and a pressure switch 5a, 5b, which check the availability of the system as a function of the measured airspeed or the vehicle speed and at a positive result of the test signal the release for high-speed travel, otherwise the release does not signal and thus prevent high-speed travel.
  • the risk of local or remote system failure during high speed travel can be significantly reduced.

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Abstract

The invention relates to a method for controlling the braking power transmitted onto a brake disk on an axle of a railway vehicle, especially a high-speed railway vehicle, by means of a caliper, the braking power being controlled depending on the vehicle speed. The vehicle speed is determined indirectly via the relative wind and the impact pressure is detected to determine the relative wind and is forwarded to a control device as the switching pressure or control pressure. The invention further relates to a control device for a braking system of a railway vehicle, especially a high-speed railway vehicle, for controlling the braking power transmitted onto a brake disk by means of a caliper and to a braking system comprising said control device.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bremskraftsteuerung Method and device for braking force control
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Bremskraft eines Bremssystems eines Schienenfahrzeuges, insbesondere eines Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuges, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug, das eine solche Einrichtung umfasst.The invention relates to a method for controlling the braking force of a brake system of a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out the method according to the invention and a brake system for a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle such a device comprises.
Bei der Auslegung eines Bremssystems eines Schienenfahrzeuges gilt es unter anderem die Technischen Spezifikationen für die InterOperabilität (TSI) auf der Grundlage der Richtlinie 96/48/EG zu beachten. Diese schreibt unter anderem Grenzwerte für den Rad-Schiene-Kraftschluss, Mindestbremsleistungen sowie maximale Anhaltewege vor. Bei Geschwindigkeiten eines Schienenfahrzeuges oberhalb 200 km/h hat die Bremsauslegung beispielsweise auf Basis eines linear verminderten Kraftschlusses zu erfolgen. Die TSI fordert zudem eine oder mehrere Verzögerungsstufen.When designing a braking system for a rolling stock, the technical specifications for interoperability (TSI) based on Directive 96/48 / EC shall apply. Among other things, this prescribes limit values for the wheel-rail adhesion, minimum braking performance and maximum stopping distances. At speeds of a rail vehicle above 200 km / h, the brake design has to be carried out, for example, on the basis of a linearly reduced frictional connection. The TSI also requires one or more delay levels.
Die Verfügbarkeit der Verzögerungsstufen muss auch im Notbremsfall sichergestellt sein. Zudem darf ein lokaler Systemausfall nicht zu einer Überschreitung der geforderten Anhaltewege fuhren, ferner muss ein Mehrfachausfall oder sogar ein zugweiter Systemausfall sicher ausgeschlossen werden können.The availability of the delay stages must also be ensured in the case of emergency braking. In addition, a local system failure must not lead to exceeding the required stopping distances, moreover, a multiple failure or even a train-wide system failure must be safely excluded.
Bei heutigen Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen, die im Regelbetrieb Geschwindigkeiten zwischen 330 und 350 km/h erreichen, sind die Bremssysteme in der Regel derart ausgelegt, dass im Notbremsfall ein konstanter Notbremsdruck eingestellt wird, der gewährleistet, dass die geforderten Anhaltewege eingehalten werden. Der eingestellte Notbremsdruck stellt daher in der Regel ein Kompromiss aus maximaler Leistung und maximalem Bremsweg dar. Aufgrund der hohen Geschwindigkeiten im Zeitpunkt der Einleitung des Bremsvorganges kommt es bei Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen zu extremen Belastungen des Bremssystems. Insbesondere werden dabei die Bremselemente eines Bremssystems bis an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit beansprucht. Diese umfassen in der Regel wenigstens eine mit der Radachse des Schienenfahrzeugs verbundene Bremsscheibe sowie wenigstens ein weiteres Bremselement, das über eine Betätigungseinrichtung in Reibkontakt mit der Bremsscheibe bringbar ist. Als Betätigungseinrichtung kann ein Bremszylinder vorgesehen sein, der auf eine Bremszange einwirkt, an der Bremsbacken als weitere Bremselemente angeordnet sind. Die Bremszange umgreift die Bremsscheibe, so dass bei Betätigung der Bremszange die Bremsbacken an die Bremsscheibe gepresst werden. Je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Einleitung des Bremsvorgangs ist, desto größer ist die Beanspruchung der Bremselemente. Die beim Bremsvorgang in die Bremsscheibe eingetragene Energie wird im Wesentlichen in Wärme umgewandelt. Dabei gilt es eine Überhitzung zu vermeiden, da ansonsten die Bremsscheibe Schaden nehmen könnte. Aus dem Stand der Technik sind daher verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung derIn today's high-speed rail vehicles, which reach speeds between 330 and 350 km / h in normal operation, the brake systems are usually designed so that in emergency braking a constant emergency brake pressure which ensures that the required stopping distances are maintained. The set emergency brake pressure is therefore usually a compromise between maximum power and maximum braking distance. Due to the high speeds at the time of initiation of the braking process, extreme loads on the brake system occur in high-speed rail vehicles. In particular, while the braking elements of a brake system are claimed to the limits of their performance. As a rule, these comprise at least one brake disk connected to the wheel axle of the rail vehicle and at least one further brake element which can be brought into frictional contact with the brake disk via an actuating device. As actuating means, a brake cylinder may be provided, which acts on a brake caliper, are arranged on the brake shoes as further brake elements. The brake calliper engages around the brake disc, so that the brake shoes are pressed against the brake disc when the brake calliper is actuated. The higher the vehicle speed at the initiation of the braking process, the greater the stress on the brake elements. The energy introduced into the brake disc during the braking process is essentially converted into heat. It is important to avoid overheating, otherwise the brake disc could be damaged. From the prior art, therefore, various methods and devices for monitoring the
Wärmeentwicklung im Bereich der Bremsscheibe bekannt. Ferner ist bekannt, die Bremselemente aus einem möglichst temperaturunempfindlichen Material herzustellen. In der EP 0 483 719 Al wird beispielsweise ein Mehrscheibenbremssystem für Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuge vorgeschlagen, deren Bremselemente aus Kohlenstoff bestehen, da Kohlenstoff eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit aufweist. Zudem wird vorgeschlagen, das Bremssystem mit einem Kühlkreis zur Wärmeabfuhr auszustatten.Heat development in the brake disc known. Furthermore, it is known to produce the brake elements from a temperature-sensitive material as possible. In EP 0 483 719 A1, for example, a multi-disc brake system for high-speed rail vehicles is proposed, whose brake elements consist of carbon, since carbon has a very high temperature resistance. It is also proposed to equip the brake system with a cooling circuit for heat dissipation.
Die Entwicklung befasst sich darüber hinaus aber bereits mit Hochgeschwindigkeitszügen, sogenannten „Very High-Speed" Schienenfahrzeugen, die Reisegeschwindigkeiten von weit mehr als 350 km/h erreichen sollen. Hierfür kann ein Kompromiss aus maximaler Leistung und maximalem Bremsweg nicht mehr gefunden werden. Denn bei einem konstanten Bremsdruck würden entweder die Bremssysteme der Fahrzeuge Schaden nehmen, oder die Bremswege würden zu lang und damit die Vorgaben der TSI nicht mehr eingehalten. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten muss daher die Bremskraft während des Bremsvorganges reduziert werden, um einen zu hohen Energieeintrag in die Bremsscheiben zu vermeiden.In addition, the development is already dealing with high-speed trains, so-called "very high-speed" rail vehicles. the cruising speeds of far more than 350 km / h. For this, a compromise between maximum power and maximum braking distance can no longer be found. Because at a constant brake pressure either the braking systems of the vehicles would be damaged, or the braking distances would be too long and thus no longer complied with the specifications of the TSI. At very high speeds, therefore, the braking force during braking must be reduced in order to avoid excessive energy input into the brake discs.
Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung der Bremskraft bekannt. Beispielhaft wird hier auf die Druckschrift EP 0 601 681 Al verwiesen, die ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einstellen der Bremskraft an Bremsscheiben von Schienenfahrzeugen beschreibt. Die vorgeschlagene Einrichtung soll eine Messung der Bremskraft und gleichzeitig eine Korrektur einer von einem Sollwert abweichenden Bremskraftgröße ermöglichen. Hierzu wird über einen im Bereich des Bremsgestänges angeordneten Bremskraftaufhehmer die tatsächliche Bremskraft gemessen und mit dem Bremskraft-Sollwert in einer Bremssteuerung verglichen sowie analog zum ermittelten Differenzwert der Druck im Bremszylinder verändert. Die Einstellung der Bremskraft dient dabei vorrangig dem Ausgleich von Bremskraftverlusten, beispielsweise bei der Übertragung der Bremskraft vom Bremskraftzylinder auf das Bremsgestänge.Various methods and devices for controlling the braking force are already known from the prior art. Reference is made by way of example to the document EP 0 601 681 A1, which describes a method and a device for adjusting the braking force on brake disks of rail vehicles. The proposed device is to allow a measurement of the braking force and at the same time a correction of deviating from a nominal value brake force. For this purpose, the actual braking force is measured via a arranged in the brake linkage Bremskraftaufhehmer the actual braking force and compared with the braking force setpoint in a brake control and changed analogously to the determined difference value of the pressure in the brake cylinder. The setting of the braking force serves primarily to compensate for braking force losses, for example, in the transmission of the braking force from the brake cylinder to the brake linkage.
Aus der EP 0 741 065 A2 geht ferner ein geschwindigkeitsabhängiges Bremsverfahren sowie eine hierzu einsetzbare Bremsvorrichtung hervor, die mehrere Sätze von Bremselementen umfasst, die mit einer unterschiedlichen Zahl an Bremselementen bestückt sind und die zeitversetzt in Abhängigkeit von der jeweiligen Anfangsgeschwindigkeit bzw. der noch vorhandenen Restgeschwindigkeit eingesetzt werden. Hierzu kann eine Geschwindigkeitserfassungsleitung vorgesehen sein, die zum Erfassen der Geschwindigkeit mit einem Wandler oder einer Steuerkonsole kommunizieren kann.Furthermore, EP 0 741 065 A2 discloses a speed-dependent braking method and a braking device which can be used for this purpose and which comprises a plurality of sets of brake elements which are equipped with a different number of braking elements and which are time-displaced as a function of the respective initial speed or the remaining speed remaining be used. For this purpose, a speed detection line can be provided which can communicate with a transducer or control console to sense the speed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung der Bremskraft eines Bremssystems für ein Schienenfahrzeug anzugeben, bei dem die Steuerung in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt. Das angegebene Verfahren soll zudem in einfacher Weise die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglichen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.The object of the present invention is to specify a method for controlling the braking force of a brake system for a rail vehicle, in which the control takes place as a function of the respective vehicle speed. The specified method should also allow the determination of the vehicle speed in a simple manner. The object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Steuereinrichtung für ein Bremssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Ferner werden ein Bremssystem umfassend eine solche Steuereinrichtung sowie ein Schienenfahrzeug mit einem entsprechenden Bremssystem beansprucht.Another object is to provide a control device for a brake system for carrying out the method according to the invention. This object is achieved by a control device having the features of claim 8. Furthermore, a brake system comprising such a control device and a rail vehicle with a corresponding brake system are claimed.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Fahrzeuggeschwindigkeit indirekt über den Fahrtwind ermittelt und zur Ermittlung des Fahrtwindes der Staudruck erfasst. Der erfasste Staudruck wird dann als Schaltdruck oder Steuerdruck an eine Steuereinrichtung weitergeleitet. Die indirekte Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit über den Fahrtwind hat den Vorteil, dass dieser immer zur Verfügung steht und sich hieraus sicher die jeweilige Geschwindigkeit des Fahrzeuges ableiten lässt. Denn der Staudruck steigt proportional mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Zudem stellt der Staudruck eine pneumatisch verarbeitbare Größe dar, so dass zur Verarbeitung pneumatische Bauteile einsetzbar sind, die einfach aufgebaut und damit in der Regel weniger störanfällig sind als beispielsweise entsprechende elektrische oder elektronische Komponenten. Vorzugsweise wird der Staudruck über wenigstens ein Staurohr und/oder eine statische Sonde erfasst. Weiterhin vorzugsweise wird der Staudruck in Fahrtrichtung über wenigstens ein erstes Staurohr und bei einem Wechsel der Fahrtrichtung über wenigstens ein zum ersten Staurohr entgegen gesetzt angeordnetes zweites Staurohr erfasst. Dies erweist sich als vorteilhaft, wenn die Fahrtrichtung häufiger wechselt, wie dies bei Schienenfahrzeugen üblicherweise der Fall ist. Dabei können erstes und zweites Staurohr und/oder die statische Sonde eine Baueinheit bilden. Bevorzugt ist das wenigstens eine Staurohr und/oder die statische Sonde an exponierter Stelle am Fahrzeug angeordnet. Bevorzugt wird eine Anordnung von Staurohr und/oder Sonde im Bereich des Daches eines Schienenfahrzeuges, da dort die Luftströmung die geringste Beeinflussung erfährt und eine Manipulation durch unbefugte Personen weitestgehend ausgeschlossen werden kann.In the method according to the invention, the vehicle speed is determined indirectly via the travel wind and recorded to determine the air flow of the dynamic pressure. The detected back pressure is then forwarded as a switching pressure or control pressure to a control device. The indirect determination of the vehicle speed over the wind has the advantage that it is always available and can be deduced from this safely the respective speed of the vehicle. Because the dynamic pressure increases proportionally with the vehicle speed. In addition, the back pressure represents a pneumatically processable size, so that pneumatic components can be used for processing, which are simple in construction and thus less prone to failure than, for example, corresponding electrical or electronic components. Preferably, the back pressure is detected via at least one pitot tube and / or a static probe. Further preferably, the back pressure in the direction of travel over at least a first pitot tube and a change of the direction of travel over at least one opposite to the first pitot tube arranged second pitot tube is detected. This proves to be advantageous if the direction of travel changes frequently, as is usually the case with rail vehicles. In this case, first and second pitot tube and / or the static probe can form a structural unit. Preferably, the at least one pitot tube and / or the static probe is arranged at an exposed point on the vehicle. Preferred is an arrangement of pitot tube and / or probe in the region of the roof of a rail vehicle, since there the air flow experiences the least influence and manipulation by unauthorized persons can be largely excluded.
Gleichwohl bei Hochgeschwindigkeitsfahrten ausgeschlossen ist, dass der Staudruck dauerhaft durch starken Gegen- oder Rückenwind beeinflusst wird, kann es dennoch kurzzeitig, beispielsweise im Bereich von Tunneleinfahrten oder bei Zugbegegnungen im Tunnel, zu Turbulenzen kommen, die zu einer Störung des Staudruck-Geschwindigkeitssignals fuhren könnten. Um dieser Problematik Rechnung zu tragen wird vorgeschlagen, entsprechende den Staudruck beeinflussende Windkräfte und/oder lokale Turbulenzen durch systemische Trägheiten pneumatisch und/oder mechanisch zu filtern.However, it is ruled out during high-speed trips that the dynamic pressure is permanently influenced by strong counterwind or tailwind, it can still briefly, for example in the range of tunnel entrances or train encounters in the tunnel, to turbulence, which could lead to a disruption of the dynamic pressure signal speed. In order to take this problem into account, it is proposed to pneumatically and / or mechanically filter corresponding wind forces influencing the dynamic pressure and / or local turbulences by systemic inertias.
Eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der erfasste Staudruck an einen Drucksensor und/oder einen Druckschalter zur Freigabe oder zum Blockieren einer Hochgeschwindigkeitsfahrt weitergeleitet wird. Somit wird zunächst die Verfügbarkeit des Systems geprüft und erst bei einem positiven Ergebnis der Prüfung die Hochgeschwindigkeitsfahrt freigegeben. Hierzu erzeugen Drucksensor und/oder Druckschalter ein entsprechendes Signal. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausruhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bremskraft gestuft gesteuert. Vorzugsweise wird hierzu der Staudruck mittels eines Druckübersetzers, beispielsweise über ein Kolbenventil, in einen Schaltdruck und in Abhängigkeit von dem Schaltdruck in einen hohen oder einen niedrigen Steuerdruck übersetzt. Eine derartige Steuerung weist einen besonders einfachen Aufbau auf.A further development of the method according to the invention provides that the detected back pressure is forwarded to a pressure sensor and / or a pressure switch for enabling or blocking a high-speed drive. Thus, first of all, the availability of the system is checked and the high-speed drive is released only if the result of the test is positive. For this purpose, pressure sensor and / or pressure switch generate a corresponding signal. According to a first preferred Ausruhrungsform of the method according to the invention, the braking force is controlled stepped. Preferably, for this purpose, the dynamic pressure by means of a pressure booster, for example via a piston valve, translated into a switching pressure and in response to the switching pressure in a high or a low control pressure. Such a controller has a particularly simple structure.
Alternativ hierzu wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform vorgeschlagen, die Bremskraft stufenlos zu steuern. Hierzu wird vorzugsweise der Staudruck über einen Druckübersetzer in einen stufenlosen Steuerdruck übersetzt, so dass bei einem kontinuierlich steigenden Staudruck auch der Steuerdruck kontinuierlich zunimmt.Alternatively, it is proposed according to a further preferred embodiment, to control the braking force continuously. For this purpose, the back pressure is preferably translated via a pressure booster in a continuously variable control pressure, so that at a continuously increasing back pressure and the control pressure increases continuously.
Unabhängig davon, ob die Steuerung gestuft oder stufenlos erfolgt, weisen beide Verfahren den Vorteil auf, dass die Verarbeitung des Staudrucks im Wesentlichen rein pneumatisch erfolgt. Pneumatische Bauteile erweisen sich als äußerst robust und wenig störanfällig, so dass sie eine hohe Systemsicherheit gewährleisten.Regardless of whether the control is stepped or stepless, both methods have the advantage that the processing of the back pressure is essentially purely pneumatic. Pneumatic components are extremely robust and not susceptible to interference, ensuring high system security.
Des Weiteren wird eine Steuereinrichtung für ein Bremssystem eines Schienenfahrzeuges, insbesondere eines Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuges, zur Steuerung der mittels einer Bremszange auf eine Bremsscheibe übertragenen Bremskraft vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß wenigstens ein Staurohr und/oder eine statische Sonde zur Erfassung des Staudrucks umfasst. Über den Staudruck ist der Fahrtwind und damit indirekt die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelbar. Die Steuerung der Bremskraft erfolgt somit in mittelbarer Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges. Die Steuereinrichtung ist zudem derart ausgelegt, dass die geforderten maximalen Anhaltewege eingehalten und Überbelastungen des Bremssystems vermieden werden. Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise femer wenigstens einen Druckübersetzer zur Verarbeitung des Staudrucks in einen Schaltdruck oder Steuerdruck.Furthermore, a control device for a brake system of a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, is proposed for controlling the braking force transmitted to a brake disk by means of a brake caliper, which according to the invention comprises at least one pitot tube and / or a static probe for detecting the back pressure. About the back pressure of the wind and thus indirectly the vehicle speed can be determined. The control of the braking force is thus in indirect dependence on the respective vehicle speed of the rail vehicle. The control device is also designed in such a way that the required maximum stopping distances are maintained and overloading of the brake system is avoided. The control device preferably further comprises at least one pressure booster for processing the ram pressure into a switching pressure or control pressure.
Beansprucht wird ferner ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug, mit einer vorstehend beschriebenen Steuereinrichtung zur Steuerung der mittels einer Bremszange auf eine Bremsscheibe übertragenen Bremskraft. Das Bremssystem umfasst wenigstens eine mit einer Radachse des Fahrzeugs verbundene Bremsscheibe als einem ersten Bremselement sowie wenigstens ein weiteres mit der Bremszange verbundenes Bremselement, das über die Bremszange in Reibkontakt mit der Bremsscheibe bringbar ist. Die Bremszange wird dabei bevorzugt über einen Bremszylinder betätigt.Also claimed is a braking system for a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, having a control device described above for controlling the braking force transmitted to a brake disk by means of a brake caliper. The brake system comprises at least one brake disk connected to a wheel axle of the vehicle as a first brake element and at least one further brake element connected to the brake caliper, which can be brought into frictional contact with the brake disk via the brake caliper. The brake caliper is preferably actuated via a brake cylinder.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug, mit einem Bremssystem der vorstehend genannten Art, das eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Steuerung der Bremskraft umfasst.Finally, the subject matter of the invention is also a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, having a brake system of the aforementioned type, which comprises a control device according to the invention for controlling the braking force.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:Preferred embodiments will be described below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,1 is a schematic representation of a control device according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zur zweistufigen Steuerung undFig. 2 is a schematic representation of a control device according to the invention for two-stage control and
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zur stufenlosen Steuerung. Der schematischen Darstellung der Fig. 1 ist der allgemeine Erfindungsgedanke zu entnehmen. Es wird hierin zunächst der Umriss eines Schienenfahrzeuges mit vier Rädern bzw. Radachsen angedeutet. Die dem Schienenfahrzeug zugeordnete Steuereinrichtung umfasst ein erstes außerhalb des Fahrzeugs angeordnetes Staurohr 1 a, das gegen die angedeutete Fahrtrichtung ausgerichtet ist, sowie ein zweites außerhalb des Fahrzeug angeordnetes Staurohr 1 b, das in Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Die beiden Staurohre dienen der Erfassung eines Staudrucks S, der Aufschluss über die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit gibt. Als Staurohr kann beispielsweise ein Prandtl-Rohr eingesetzt werden, das zudem eine Messung des statischen Druckes S" ermöglicht. Bei Verwendung eines einfachen Staurohrs kann zur Messung des statischen Druckes - wie in der Fig. 1 angedeutet - auch zusätzlich eine statische Sonde 2 außen am Fahrzeug angeordnet sein.Fig. 3 is a schematic representation of a control device according to the invention for stepless control. The schematic representation of Fig. 1 can be found in the general inventive idea. The outline of a rail vehicle with four wheels or wheel axles is initially indicated herein. The control device associated with the rail vehicle comprises a first pitot tube 1 a arranged outside the vehicle, which is aligned against the indicated direction of travel, and a second pitot tube 1 b arranged outside the vehicle, which is aligned in the direction of travel. The two pitot tubes are used to detect a dynamic pressure S, which provides information about the respective vehicle speed. As a pitot tube, a Prandtl tube can be used, for example, which also allows a measurement of the static pressure S "When utilizing the simple Pitot tube can be used for measurement of the static pressure -. 1 as shown in Fig indicated - a static probe 2 including in addition the outside of the. Vehicle be arranged.
Der Staudruck S wird über das Staurohr 1 a oder Ib als Staudruckorgan und über ein Rückschlagventil 3 an die Bremssteuerung 11 weitergeleitet. Die Weiterleitung und Verarbeitung des Staudruckes erfolgt rein pneumatisch. Beeinflussungen der Staudruckgröße durch kurzzeitige starke Windböen oder Turbulenzen wie sie beispielsweise im Bereich von Tunneleinfahrten auftreten können, werden dabei durch systemische Trägheiten pneumatisch herausgefiltert.The back pressure S is forwarded via the pitot tube 1 a or Ib as a dynamic pressure element and a check valve 3 to the brake control 11. The forwarding and processing of the back pressure is purely pneumatic. Influencing the dynamic pressure due to short-term strong gusts of wind or turbulence, which can occur, for example, in the area of tunnel entrances, are pneumatically filtered out by systemic inertias.
Die Bremssteuerung 11 weist neben einen ersten Anschluss für den Staudruck S einen weiteren Anschluss auf, an dem ein Versorgungsdruck A bzw. R anliegt. Des Weiteren ist ein Eingang für ein Steuersignal B vorgesehen, wobei das Steuersignal elektrisch, elektronisch oder pneumatisch vorliegen kann. Über die Bremssteuerung wird ein Bremszylinderdruck C bewirkt, mit dem ein nicht dargestellter Bremszylinder eines Bremssystems beaufschlagt wird.The brake control 11 has, in addition to a first connection for the dynamic pressure S, a further connection to which a supply pressure A or R is present. Furthermore, an input for a control signal B is provided, wherein the control signal may be electrical, electronic or pneumatic. About the brake control, a brake cylinder pressure C is effected, with which an unillustrated brake cylinder of a brake system is acted upon.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird -je nach Fahrtrichtung - der über das Staurohr Ia oder Ib und/oder der über die statische Sonde 2 erfasste statische Druck S' über ein Rückschlagventil 3 an ein Kolbenventil 7 weitergeleitet, das den Druck in einen Schaltdruck T übersetzt. Der Schaltpunkt ist auf einen zuvor berechneten Bremswert abgestimmt. Je nach Schaltdruck T wird der Bremszylinder über die Bremssteuerung 11 mit einem hohen oder einem niedrigen Steuerdruck beaufschlagt.In the exemplary embodiment of FIG. 2, depending on the direction of travel, the static pressure S ' detected via the pitot tube 1a or 1b and / or via the static probe 2 is forwarded via a check valve 3 to a piston valve 7 which controls the Pressure in a switching pressure T translates. The switching point is tuned to a previously calculated braking value. Depending on the switching pressure T, the brake cylinder is acted upon by the brake controller 11 with a high or a low control pressure.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 erfolgt die Steuerung stufenlos, das heißt der Steuerdruck und damit der Bremszylinderdruck C ist stufenlos veränderbar. Hierzu wird der über das Staurohr Ia oder Ib aufgenommene Staudruck S und/oder der über die statische Sonde 2 aufgenommene statische Druck S" über das Rückschlagventil 3 an einen Druckübersetzer 8 zur Übersetzung in einen stufenlosen Steuerdruck T weitergeleitet.In the embodiment of FIG. 3, the control is infinitely variable, that is, the control pressure and thus the brake cylinder pressure C is continuously variable. For this purpose, the dynamic pressure S recorded via the pitot tube 1a or 1b and / or the static pressure S " recorded via the static probe 2 are forwarded via the check valve 3 to a pressure booster 8 for transmission into a stepless control pressure T.
Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, umfassen die Steuereinrichtungen beider Ausführungsbeispiele zudem jeweils wenigstens einen Drucksensor 4a, 4b und einen Druckschalter 5a, 5b, die in Abhängigkeit von dem gemessenen Fahrtwind bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit die Verfügbarkeit des Systems prüfen und bei einem positiven Ergebnis der Prüfung die Freigabe zur Hochgeschwindigkeitsfahrt signalisieren, andernfalls die Freigabe nicht signalisieren und damit eine Hochgeschwindigkeitsfahrt unterbinden. Durch Prüfen der Verfügbarkeit des Systems kann die Gefahr eines lokalen oder zugweiten Systemausfalls während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt deutlich reduziert werden. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the control devices of both embodiments also each comprise at least one pressure sensor 4a, 4b and a pressure switch 5a, 5b, which check the availability of the system as a function of the measured airspeed or the vehicle speed and at a positive result of the test signal the release for high-speed travel, otherwise the release does not signal and thus prevent high-speed travel. By checking the availability of the system, the risk of local or remote system failure during high speed travel can be significantly reduced.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Steuerung der mittels einer Bremszange auf eine Bremsscheibe an einer Radachse eines Schienenfahrzeuges, insbesondere eines1. A method for controlling the means of a brake caliper on a brake disc on a wheel axle of a rail vehicle, in particular a
Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuges, übertragenen Bremskraft, wobei die Steuerung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit indirekt über den Fahrtwind ermittelt wird und zur Ermittlung des Fahrtwindes der Staudruck erfasst und als Schaltdruck oder Steuerdruck an eine Steuereinrichtung weitergeleitet wird.High-speed rail vehicle, transmitted braking force, wherein the control is carried out as a function of the vehicle speed, characterized in that the vehicle speed is determined indirectly via the wind and detected to determine the wind the back pressure and forwarded as a switching pressure or control pressure to a control device.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck über wenigstens ein Staurohr (1 a, 1 b) und/oder eine statische Sonde (2) pneumatisch erfasst und weitergeleitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the back pressure via at least one pitot tube (1 a, 1 b) and / or a static probe (2) is detected pneumatically and forwarded.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck in Fahrtrichtung über wenigstens ein erstes Staurohr (Ib) und bei einem Wechsel der Fahrtrichtung über wenigstens ein zum ersten Staurohr (Ib) entgegen gesetzt angeordnetes zweites Staurohr (Ia) erfasst wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the back pressure in the direction of travel over at least a first pitot tube (Ib) and when changing the direction of travel over at least one to the first pitot tube (Ib) counterposed arranged second pitot tube (Ia) is detected ,
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrtwind entgegen gesetzte und damit den Staudruck beeinflussende Windkräfte und/oder lokale Turbulenzen durch systemische Trägheiten pneumatisch und/oder mechanisch gefiltert werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the wind opposite and thus the dynamic pressure influencing wind forces and / or local turbulence are filtered pneumatically and / or mechanically by systemic inertias.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Staudruck an einen Drucksensor (4a, 4b) und/oder einen Druckschalter (5a, 5b) zur Freigabe oder zum Blockieren einer Hochgeschwindigkeitsfahrt weitergeleitet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detected back pressure to a pressure sensor (4a, 4b) and / or a pressure switch (5a, 5b) is forwarded to enable or block a high-speed drive.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft gestuft gesteuert wird, indem vorzugsweise der Staudruck über einen Druckübersetzer (6, 7) in einen ersten hohen Schaltdruck und einen zweiten niedrigen Schaltdruck übersetzt wird, wobei weiterhin vorzugsweise ein Kolbenventil als Druckübersetzer verwendet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the braking force is controlled step by preferably the back pressure via a pressure booster (6, 7) is translated into a first high switching pressure and a second low switching pressure, wherein further preferably a piston valve as Pressure translator is used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft stufenlos gesteuert wird, indem vorzugsweise der Staudruck über einen Druckübersetzer (6, 8) in einen stufenlosen Steuerdruck übersetzt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the braking force is steplessly controlled by preferably the back pressure via a pressure booster (6, 8) is translated into a continuously variable control pressure.
8. Steuereinrichtung für ein Bremssystem eines Schienenfahrzeuges, insbesondere eines Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuges, zur Steuerung der mittels einer Bremszange auf eine Bremsscheibe übertragenen Bremskraft, gekennzeichnet durch wenigstens ein Staurohr (Ia, Ib) und/oder eine statische Sonde (2) zur Erfassung des Staudrucks, über welchen der Fahrtwind und damit indirekt die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelbar ist.8. Control device for a brake system of a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, for controlling the braking force transmitted to a brake disk by means of a brake caliper, characterized by at least one pitot tube (Ia, Ib) and / or a static probe (2) for detecting the back pressure on which the airstream and thus indirectly the vehicle speed can be determined.
9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner wenigstens einen Druckübersetzer (6, 7, 8) zur Verarbeitung des Staudrucks in einen Schaltdruck oder einen Steuerdruck umfasst. 9. Control device according to claim 8, characterized in that it further comprises at least one pressure booster (6, 7, 8) for processing the back pressure in a switching pressure or a control pressure.
10. Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug, mit einer Steuereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9 zur Steuerung der mittels einer Bremszange auf eine Bremsscheibe an einer Radachse des Schienenfahrzeuges übertragenen Bremskraft.10. Brake system for a rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, with a control device according to claim 8 or 9 for controlling the transmitted by means of a brake caliper on a brake disc on a wheel axle of the rail vehicle braking force.
11. Schienenfahrzeug, insbesondere ein Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug, mit einem Bremssystem nach Anspruch 10. 11. Rail vehicle, in particular a high-speed rail vehicle, with a brake system according to claim 10.
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