WO2024033106A1 - Regelungssystem und verfahren zur regelung mindestens zweier bremseinrichtungen eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Regelungssystem und verfahren zur regelung mindestens zweier bremseinrichtungen eines schienenfahrzeugs Download PDF

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WO2024033106A1
WO2024033106A1 PCT/EP2023/070930 EP2023070930W WO2024033106A1 WO 2024033106 A1 WO2024033106 A1 WO 2024033106A1 EP 2023070930 W EP2023070930 W EP 2023070930W WO 2024033106 A1 WO2024033106 A1 WO 2024033106A1
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WO
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braking
local
central controller
controller
control system
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070930
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf FURTWÄNGLER
Ulf Friesen
Ernst HOHMANN
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für 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.)
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Publication date
Application filed by Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
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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

Definitions

  • the present application deals with influencing the operating parameters of braking units of a rail vehicle with central and local controllers.
  • a deceleration control of a rail vehicle can be implemented here, but a corresponding slip control can also be implemented.
  • braking devices of a rail vehicle for example a corresponding pneumatic or hydraulic brake pressure in one
  • Brake cylinders are regulated during braking (mainly during service braking, but also during emergency braking or emergency braking) - for example, deceleration control is often carried out, because the deceleration values achieved and the resulting braking distances are subject to tolerances even with sufficient adhesion conditions, a braking distance should be one
  • Rail vehicle can be sensibly regulated - the aim of the regulation is not to shorten the braking distance, rather it is an aim of this regulation to keep braking processes as reproducible as possible, i.e. to always keep the braking distance as constant as possible under the same boundary conditions.
  • slip control In which a braking force or a brake pressure on a braking device is varied or modulated accordingly if there are no suitable adhesion conditions, i.e. if slip occurs.
  • one or more devices are provided on a rail vehicle, which detect or measure the deceleration accordingly or from whose information a deceleration can be calculated - in anti-slip control, for example, the speed of individual wheels can be measured using sensors.
  • Document GB 2 402 983 A discloses a braking system for a rail vehicle, wherein corresponding axle speed sensors are attached to each axle of the rail vehicle in order to measure the rotational speed of the corresponding axle. The brake pressure on each axle or on each bogie or rail vehicle can thus be controlled.
  • This braking system has local processors for individual cars, which carry out the control accordingly.
  • the document EP 2 949 523 A1 is known in the prior art, which discloses a weight-independent safety brake.
  • a closed-loop control for the brake control device with a negative actual acceleration measured by an acceleration sensor, i.e. braking deceleration, being used as the input variable.
  • This actual acceleration or braking force deceleration is compared with a predetermined target acceleration and regulated by appropriately actuating the brake so that the actual acceleration is adjusted to the target acceleration over the control period.
  • the document EP 3 331 734 A2 is known in the prior art, which comprises a braking system for a rail vehicle, which in turn comprises a setpoint generator for the setpoint value of the total braking force, as well as a controller for determining at least one manipulated variable on the basis of this Target value, as well as at least one actuator that transmits this manipulated variable value for at least one braking device.
  • means are provided for at least approximately transmitting acceleration components of the rail vehicle as well as means for determining the actual value of the total braking force from these acceleration components, taking into account the vehicle speed and vehicle mass, and a controller is designed to regulate the manipulated variable value so that the control deviation between the target value and the determined actual value is reduced.
  • a central controller If a central controller is used, however, there is the problem that if this controller or the associated necessary infrastructure (e.g. communication network of the braking device) fails or malfunctions, regulation of braking device parameters may no longer be possible or this may occur with reduced control quality or less accuracy.
  • the central controller can regulate the deceleration with high quality and accuracy in the absence of errors. If the communication network, such as the vehicle bus, fails, the central deceleration control can no longer be effective and switches from regulated to classic controlled operation. This reduces the reproducibility of the braking distance.
  • a control system is set up to influence - i.e. control or regulate - a respective braking force on at least two braking devices of a rail vehicle or train set.
  • Such a control system includes a central controller and at least two local controllers assigned to it, the central controller and the at least two local ones Controllers are connected to each other through a network.
  • a local controller is adapted to a braking force of the braking device assigned to it or
  • the central controller is adapted to influence a braking force of all braking devices which are assigned to the at least two local controllers - because these in turn are assigned to the central controller.
  • the central controller is therefore assigned to a certain number of braking devices.
  • the local controllers are each assigned to a subgroup of braking devices, preferably exactly one braking device or all braking devices of a bogie.
  • central controllers per train set (a group made up of one or more rail vehicles) - each is intended to influence the operating parameters of a certain number of braking devices.
  • a rail vehicle is an operationally inseparable unit.
  • the central controller(s) regulates their operating parameters (e.g. deceleration, slip) with high quality by controlling the braking devices.
  • the central controller takes over a main control, the local controllers take over an auxiliary control.
  • a system provides a combination of a powerful and accurate main control and an auxiliary control with high availability.
  • Such a system is also advantageous in terms of safety, since the auxiliary controllers, ie local controllers, work independently of the central controller, and the individual local auxiliary controllers are also independent of each other - they influence the respective braking force of the braking device or braking devices assigned to them.
  • the braking force of each local controller can be influenced by a control system to achieve the desired deceleration.
  • a central controller could also be present redundantly - but this would not provide any relief if the communication architecture failed, but it would if the central controller failed.
  • the central controller can deliver high control quality and accuracy. If a communication system such as a vehicle bus fails, the local controllers can take over the control accordingly, and the control of the braking device, for example the deceleration control, can remain active. It may be that the control quality is reduced to a certain extent, but there is always sufficient control accuracy.
  • a pressure is calculated and set for each braking device depending on the braking requirement. Compliance with the deceleration is achieved by adjusting the brake pressure using appropriate sensors (in the case of deceleration: acceleration sensors or speed sensors with a corresponding calculation) is monitored and regulated with the central or local controllers.
  • a pneumatic brake cylinder is the controlled system.
  • the central controller therefore outputs a manipulated variable for the pneumatic brake cylinder, and the local controller does not change this manipulated variable - however, if the local controller takes over the control of the respective braking device, the manipulated variable that the central controller outputs is not taken into account, but only the manipulated variable of the corresponding local controller.
  • a wheel unit can contain a single or several logically or technically coupled wheels - e.g. both wheels of an axle or all wheels of a bogie. This makes it possible to control wheels and wheel sets or to control them on a bogie-by-bogie or wagon-by-car basis.
  • the respective local controllers preferably receive values from sensors on the braking devices (or wheel units), which are assigned to the local controller.
  • the central controller here preferably receives measured values from all sensors on those braking devices (or wheel units) that are assigned to the central controller.
  • the at least one central controller regulates corresponding operating parameters of the braking devices (e.g. deceleration) and influences the braking forces that are implemented by the respective braking devices.
  • the braking devices When implemented with a pneumatic brake, the braking devices then implement the required values via a subordinate pressure control. In the event of an error (e.g. failure of the central controller), the local controllers take over the control.
  • the braking request can also be a force, a pressure or another physical manipulated variable.
  • the central controller is set up to influence braking forces on all braking devices of the rail vehicle or train set alone in a first operating state.
  • a first operating state is a state in which there is no error.
  • the at least two local controllers are adapted to the central one To monitor the controller or the manipulated variables output by it, and the respective local controllers are adapted to influence the operating parameters of the braking device (s) assigned to them at least partially, more preferably completely, in a second operating state.
  • a second operating state exists when at least one predetermined criterion is present, for example a failure and/or a malfunction of the central controller or the network, and/or when the manipulated variable of a local controller exceeds or falls below a predetermined threshold value (i.e. the local controller detects it , that increased regulation needs to be carried out, but the central controller does not output such a manipulated variable).
  • the local controllers are considered here as auxiliary controllers or as a fallback level.
  • the fallback level can be implemented here in such a way that after switching from the first operating state to the second operating state, a target value is formed from the requirements of the central controller and the local controller. This can be done, for example, using the method of maximum value formation or similar principles.
  • a corresponding requirement can be a force, a pressure or another physical manipulated variable that influences the braking system or a braking device.
  • the architecture consisting of a central controller and local controllers allows the controllers to be checked for each other's plausibility. For example, if a local controller turns out to be implausible, it can be excluded from a possible switchover. Corresponding plausibility criteria for local controllers can then be stored in the central controller.
  • the fallback level through the local controllers can also be implemented implicitly by permanently applying the maximum value formation mentioned above as an example, ie no dedicated switchover between the central controller and local controllers, but rather an adoption of the values of the central controller by the local controller by means of maximum value formation
  • the at least two local controllers are connected to a respective decision maker, which monitors the central controller (assigned to the at least two local controllers) and in which the at least one predetermined criterion is stored.
  • This decision maker can decide based on predetermined criteria whether the control of operating parameters of the respective braking device, which is the local controller to which the respective decision maker is connected, is carried out by the central controller or whether an auxiliary control is carried out by the local controller.
  • Switching to the local controller can be done, for example:
  • the courses of the target and actual deceleration can be evaluated and, if necessary, other status signals (e.g. anti-skid activity) as well as diagnoses and error messages can be evaluated.
  • other status signals e.g. anti-skid activity
  • the target braking force is preferably applied with a factor or offset which is determined by the respective local controller.
  • the local controller can then output a target value that is modified compared to the central controller.
  • the target value can, for example, be increased or decreased by a certain percentage in order to achieve a preference for the central controller: If a maximum value is created, it does not make sense for the local and central controllers to always alternately receive control. In the absence of errors, the central controller should always take over the control or regulation. This can be achieved, for example, by slightly reducing the setpoint specified by the local controller.
  • the target value for the braking force or braking deceleration of the braking device, to which the at least one local controller is assigned is stored as a fixed value, as a characteristic curve and/or as a characteristic map. These are simple relationships and a local controller can quickly access them and carry out sufficiently precise control. A fixed value is particularly advantageous in the event of an emergency braking.
  • the target value for the braking force of the at least one braking device, to which the at least one local controller is assigned can also be provided by an external device.
  • the central controller is adapted to influence braking forces in the braking devices of the rail vehicle or train set assigned to it, i.e. the local controllers would no longer play a role here.
  • a switch-back criterion is, for example, the end of braking, a standstill of the rail vehicle/train set or a positive plausibility check.
  • a plausibility check can be carried out by a decision-maker, for example. This can check whether the value specified by the central controller is plausible or not. If the values are not plausible, the local controller can take over the control of a braking device as an auxiliary control - however, if the decision-maker determines that the central controller is outputting plausible values again, in this case the system switches back to the central controller.
  • a control system according to the invention is preferably set up to regulate the actual deceleration of at least two braking devices of the rail vehicle during braking.
  • control system is set up to receive a braking request and at least two local actual deceleration values as input variables to obtain at least two braking devices, and to output at least two target braking forces for respective braking devices as initial values.
  • the actual deceleration value of the respective braking device is determined based on local variables, which are preferably determined by at least one deceleration sensor, at least one speed sensor and/or a GPS receiver through combination and/or fusion of the individual sensor signals. Combined sensors or a combination of sensors are also possible for this.
  • the central controller is preferably provided with one of the local controllers on a housing - this saves installation space and cabling effort. Functionally, however, both controllers are different and also differentiated from one another.
  • a rail vehicle according to the invention has: at least two wheel units, at least two braking devices which are adapted to brake a respective wheel unit, and at least one control device according to the invention.
  • each of the at least two braking devices (or a group of braking devices) is assigned a local controller of the control device.
  • a train set according to the invention has several rail vehicles, and each rail vehicle has at least two wheel units and at least two braking devices assigned to the respective wheel units, which are adapted to brake a respective wheel unit.
  • the train set includes at least one control device according to the invention, and a control device is assigned to a certain number of braking devices. It is therefore possible for there to be several central controllers in a train set, and each of these central controllers regulates several braking devices, each of which can also be auxiliary controlled by a local controller.
  • Braking devices of a rail vehicle or train set has the following
  • the braking force of the respective braking device is preferably influenced entirely by a respectively assigned local controller.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a control system R according to the invention.
  • Fig. 2 shows a flowchart of a method according to the invention.
  • Fig. 3 shows a schematic view of a train assembly according to the invention.
  • FIG. 1 A schematic diagram of a control system R according to the invention is shown in FIG.
  • a central controller 1 is provided, which is connected via a network 5 to four local controllers 2, 2', 2" and 2"'.
  • the local controller 2, 2', 2" and 2"' there is also a decision maker 3, 3', 3" and 3"' connected upstream.
  • Each local controller contains as input value sensor data from sensors 4, 4', 4" and 4"', for example speeds or accelerations, which are each measured locally. This information is also provided to the central controller 1.
  • Each local controller 2, 2', 2" and 2"' is assigned to respective braking devices B, B', B" and B'", which in turn are assigned to a respective wheel unit W, W, W and W".
  • the actual delay is determined based on local variables, such as delays, local wheel speeds, GPS evaluations or corresponding combinations.
  • the decision makers 3, 3', 3" and 3"' of the respective braking devices B, B', B" and B'" monitor the central controller 1 and can refer to the respective local controller 2, 2', 2" and based on predetermined criteria 2"' switch, which serves as an auxiliary controller.
  • a switchover to the local controller can take place, for example, if there is no communication with the central controller 1, if the central controller 1 does not signal operational readiness, if the monitoring of the central controller 1 results in a deviation from expected behavior, which, for example, changes the course of the target values. and actual delay are evaluated, as are, for example, other status signals as well as diagnostics and error messages.
  • Fig. 2 is a flowchart of a method according to the invention.
  • step a the braking force of a respective braking unit is influenced by a central controller. This is the first operating state in which there is no error.
  • step b) it is checked whether a predetermined criterion is present - ie an error which the central controller has.
  • step b) it is therefore checked whether a predetermined criterion is present. If this is not the case, the braking force will continue to be influenced by the central controller. If a predetermined criterion is present, the process goes to step c).
  • the braking force of the respective braking unit is then at least partially influenced by a respectively assigned local controller.
  • Step d) is repeated continuously; here it is checked whether a downshift criterion exists. If this is not the case, the process returns to step c), ie the braking force of the respective braking unit continues to be at least partially influenced by a respectively assigned local controller. If there is a downshift criterion in step d), the process goes to step a), ie the braking force of the respective braking unit is here again influenced or regulated by a central controller.
  • Fig. 3 shows a schematic view of a train set Z according to the invention with three rail vehicles S, S 'and S".
  • a first wheel unit W is provided in the first rail vehicle S, two further wheel units W and W' are provided in two other different vehicles S' and S", and a third wheel unit W" is provided in the third rail vehicle S'".
  • a local controller 2, 2', 2" and 2'" is provided, further a sensor 4, 4', 4" and 4'" and a braking device B, B', B" and B'".
  • Each sensor, 4' , 4" and 4'" as well as each braking device B, B', B" and B'" are connected to a respective local controller 2, 2', 2" and 2'". All local controllers 2, 2', 2" and 2'" are connected to the central controller 1. The connection is made via a first network 5.
  • a brake request input device A is connected to the first network 5, in this case a control lever in the driver's cab, with which a brake request can be specified.
  • each rail vehicle S, S' and S" it is also possible for each rail vehicle S, S' and S" to have its own central controller 1 (but not shown here).
  • the central controller 1 and all local controllers 2, 2', 2" and 2"' can access the output of this brake request input device A.
  • a second network 6 is also connected to the central controller 1, through which another train set could be connected, which is equipped with its own controllers. Central controllers of several train sets or several groups of rail vehicles could communicate with each other via this network 6.
  • the present invention is not limited to the above embodiments. There could also be other controllers that act independently of each other - for example for different parameters.
  • a Brake request input device A Brake request input device

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Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich in einem Aspekt mit einem Regelungssystem (R) für ein Schienenfahrzeug (S) oder einen Zugverband (Z), welches einen zentraler Regler (1) sowie mindestens zwei diesem zugeordnete lokale Regler (2, 21) aufweist. Der zentrale Regler (1) und die mindestens zwei lokalen Regler (2, 21) sind durch ein Netzwerk (5) miteinander verbunden. Jeder lokale Regler (2, 21) ist dazu angepasst, eine Bremskraft an der ihm zugeordneten mindestens einen Bremseinrichtung (B, B1) zu beeinflussen, und der zentrale Regler (1) ist dazu angepasst, eine Bremskraft aller Bremseinrichtungen (B, B1) zu beeinflussen, welche den mindestens zwei lokalen Reglern (2, 21) zugeordnet sind. Der zentrale Regler (1) dient aus Hauptregler, die lokalen Regler (2, 21) als Rückfallebene. In einem weiteren Aspekt befasst sich die Vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zur Regelung mindestens zweier Bremseinrichtungen (B, B1) eines Schienenfahrzeugs (S) oder eines Zugverbands (Z).

Description

BESCHREIBUNG
REGELUNGSSYSTEM UND VERFAHREN ZUR REGELUNG MINDESTENS ZWEIER BREMSEINRICHTUNGEN EINES SCHIENENFAHRZEUGS
Die vorliegende Anmeldung befasst sich mit der Beeinflussung von Betriebsparametern von Bremseinheiten eines Schienenfahrzeugs mit zentralen und lokalen Reglern.
Beispielsweise kann hier eine Verzögerungsregelung eines Schienenfahrzeugs realisiert werden, es kann aber auch eine entsprechende Schlupfregelung realisiert sein.
Betriebsparameter von Bremseinrichtungen eines Schienenfahrzeugs, beispielsweise ein entsprechender pneumatischer oder hydraulischer Bremsdruck in einem
Bremszylinder, werden bei Bremsungen geregelt (vorwiegend bei Betriebsbremsungen, aber auch bei Notbremsungen oder Schnellbremsungen) - beispielsweise wird häufig eine Verzögerungsregelung vorgenommen, denn dadurch, dass erreichte Verzögerungswerte und die daraus resultierenden Bremswege auch bei ausreichenden Kraftschlussbedingungen Toleranzen unterworfen sind, sollte ein Bremsweg eines
Schienenfahrzeugs sinnvollerweise geregelt werden - Ziel der Regelung ist es nicht, den Bremsweg zu verkürzen, vielmehr ist es ein Ziel dieser Regelung, Bremsvorgänge möglichst reproduzierbar zu halten, d.h. den Bremsweg bei gleichen Randbedingungen immer möglichst gleich zu halten.
Eine weitere Art der Regelung bei Schienenfahrzeugen ist die Schlupfregelung, bei welcher eine Bremskraft bzw. ein Bremsdruck an einer Bremseinrichtung entsprechend variiert bzw. moduliert wird, wenn keine geeigneten Kraftschlussbedingungen vorliegen, d.h. wenn Schlupf auftritt.
Bei einer Verzögerungsregelung sind an einem Schienenfahrzeug eine oder mehrere Einrichtungen (beispielsweise Sensoren) vorgesehen, welche die Verzögerung entsprechend erfassen oder messen oder aus deren Informationen eine Verzögerung errechnet werden kann - bei einer Anti-Schlupfregelung können durch Sensoren beispielsweise die Drehzahlen einzelner Räder gemessen werden. Im Dokument GB 2 402 983 A ist ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug offenbart, wobei an jeder Achse des Schienenfahrzeugs entsprechende Achsgeschwindigkeitssensoren angebracht sind, um die Drehgeschwindigkeit der entsprechenden Achse zu messen. Der Bremsdruck an jeder Achse oder an jedem Drehgestell oder Schienenfahrzeug kann somit gesteuert werden.
Dieses Bremssystem hat für einzelne Wagen lokale Prozessoren, welche entsprechend die Regelung vornehmen.
Ferner ist im Stand der Technik das Dokument EP 2 949 523 A1 bekannt, welches eine gewichtsunabhängige Sicherheitsbremse offenbart. Hier ist für die Bremssteuerungseinrichtung eine Closed-Loop-Regelung vorhanden, wobei als Eingangsgröße eine durch einen Beschleunigungssensor gemessene negative Ist- Beschleunigung, also Bremsverzögerung, verwendet wird. Diese Ist-Beschleunigung oder Bremskraftverzögerung wird mit einer vorgegebenen Soll-Beschleunigung verglichen und durch entsprechende Betätigung der Bremse so geregelt, dass die Ist- Beschleunigung über den Regelungszeitraum an die Soll-Beschleunigung angeglichen wird.
Ferner ist im Stand der Technik das Dokument EP 3 331 734 A2 bekannt, welches ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug umfasst, welches wiederum einen Sollwertgeber für den Soll-Wert der Gesamt-Bremskraft umfasst, sowie einen Regler zur Ermittlung mindestens einer Stellgröße auf der Basis dieses Soll-Werts, sowie mindestens ein Stellglied, das diesen Stellgrößenwert für mindestens eine Bremseinrichtung überträgt. Hierbei sind Mittel zur zumindest näherungsweisen Übermittlung von Beschleunigungskomponenten des Schienenfahrzeugs sowie Mittel zur Ermittlung des Ist-Werts der Gesamt-Bremskraft aus diesen Beschleunigungskomponenten unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugmasse vorgesehen, und ein Regler ist dazu ausgebildet, den Stellgrößenwert daraufhin zu regeln, dass die Regelabweichung zwischen Soll-Wert und dem ermittelten Ist-Wert vermindert wird. Im Stand der Technik sind entweder mehrere lokale Regler oder ein zentraler Regler vorhanden, durch welche bzw. welchen die Bremskraft des gesamten Schienenfahrzeugs geregelt werden kann.
Wenn ein zentraler Regler verwendet wird, besteht allerdings das Problem, dass bei Ausfall oder Fehlfunktion dieses Reglers oder der zugehörigen notwendigen Infrastruktur (z.B. Kommunikationsnetzwerk der Bremseinrichtung) eine Regelung von Bremseinrichtungsparametern nicht mehr möglich sein kann bzw. diese mit verminderter Regelgüte oder weniger Genauigkeit erfolgt. Am Beispiel der Verzögerungsregelung betrachtet kann der zentrale Regler im fehlerfreien Fall die Verzögerung mit hoher Güte und Genauigkeit regeln. Bei Ausfall des Kommunikationsnetzwerks wie z.B. des Fahrzeugbusses kann die zentrale Verzögerungsregelung nicht mehr wirken und geht vom geregelten in den in den klassischen gesteuerten Betrieb. Dadurch sinkt die Reproduzierbarkeit des Bremsweges.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regelungssystem zur Beeinflussung von der Bremskraft von Bremseinrichtungen eines Schienenfahrzeugs bereitzustellen, bei welcher eine Regelung mit hoher Güte auch bei Ausfällen oder Fehlfunktion eines zentralen Reglers möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Regelungssystem gemäß Anspruch 1 , ein Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 11 , einen Zugverband gemäß Anspruch 12 und ein Verfahren gemäß Anspruch 13.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Regelungssystem ist dazu eingerichtet, an mindestens zwei Bremseinrichtungen eines Schienenfahrzeugs oder Zugverbands eine jeweilige Bremskraft zu beeinflussen - also zu steuern oder zu regeln. Ein solches Regelungssystem umfasst einen zentralen Regler sowie mindestens zwei diesem zugeordnete lokale Regler, wobei der zentrale Regler und die mindestens zwei lokalen Regler durch ein Netzwerk miteinander verbunden sind. Ein lokaler Regler ist dazu angepasst, eine Bremskraft der ihm zugeordneten Bremseinrichtung bzw.
Bremseinrichtungen zu beeinflussen - d.h. pro Bremseinrichtung bzw. Gruppe von Bremseinrichtungen ist ein lokaler Regler vorhanden. Der zentrale Regler ist dazu angepasst, eine Bremskraft aller Bremseinrichtungen zu beeinflussen, welche den mindestens zwei lokalen Reglern zugeordnet sind - denn diese sind wiederum dem zentralen Regler zugeordnet.
Der zentrale Regler ist somit einer bestimmte Anzahl an Bremseinrichtungen zugeordnet. Die lokalen Regler sind jeweils einer Untergruppe an Bremseinrichtungen zugeordnet, vorzugsweise genau einer Bremseinrichtung oder allen Bremseinrichtungen eines Drehgestells.
Pro Zugverband (aus einem oder mehreren Schienenfahrzeugen zusammengesetzter Verbund) können auch mehrere zentrale Regler vorhanden sein - jeder ist für die Beeinflussung von Betriebsparametern einer bestimmten Anzahl von Bremseinrichtungen vorgesehen. Ein Schienenfahrzeug ist eine betrieblich nicht trennbare Einheit.
Der / die zentrale (n) Regler regelt/regeln im fehlerfreien Zustand mittels Ansteuerung der Bremseinrichtungen deren Betriebsparameter (z.B. Verzögerung, Schlupf) mit hoher Güte.
Es besteht also zum einen die Möglichkeit, dass Bremskräfte an den Bremseinrichtungen eines Schienenfahrzeugs alle von einem zentralen Regler beeinflusst werden - es besteht aber auch die Möglichkeit, dass diese ganz oder zumindest teilweise von einem einer jeweiligen Bremseinrichtung zugeordneten lokalen Regler beeinflusst werden.
Der zentrale Regler übernimmt also eine Hauptregelung, die lokalen Regler übernehmen eine Hilfsregelung. Durch ein solches System ist eine Kombination einer leistungsstarken und genauen Hauptregelung und einer Hilfsregelung mit hoher Verfügbarkeit vorhanden. Ein solches System ist sicherheitstechnisch zudem vorteilhaft, da die Hilfsregler, d.h. lokalen Regler, unabhängig vom zentralen Regler arbeiten, und die einzelnen lokalen Hilfsregler auch unabhängig voneinander sind - sie beeinflussen die jeweilige Bremskraft der ihnen zugeordneten Bremseinrichtung bzw. Bremseinrichtungen.
Falls im zentralen Regler ein Fehler auftritt, welcher beispielsweise Auswirkungen auf die Bremskraft und Bremseinrichtung haben könnte, wird dieser entsprechend erkannt, und es kann somit auf den lokalen Regler umgeschaltet werden. Die Wahrscheinlichkeit einer Fehlregelung - bei einer Verzögerungsregelung beispielsweise eine daraus resultierende Bremswegverlängerung - wird dadurch reduziert.
Ferner kann unabhängig von der Kommunikationsarchitektur und den daraus resultierenden Fehlermodi (bei Störung oder Ausfall) die Bremskraft jedes lokalen Reglers zur Erreichung der gewünschten Verzögerung durch eine Regelung beeinflusst werden.
Ein zentraler Regler könnte auch redundant vorhanden sein - bei einem Ausfall der Kommunikationsarchitektur würde dies jedoch auch keine Abhilfe schaffen, beim Ausfall des zentralen Reglers allerdings schon.
In einem normalen Betriebszustand kann also der zentrale Regler eine hohe Regelgüte und Genauigkeit liefern. Bei einem Ausfall eines Kommunikationssystems wie beispielsweise eines Fahrzeugbus, können die lokalen Regler die Regelung entsprechend übernehmen, und die Regelung der Bremseinrichtung, beispielsweise die Verzögerungsregelung, kann weiter aktiv bleiben. Es kann sein, dass die Regelgüte bis zu einem gewissen Maß reduziert wird, eine ausreichende Regelgenauigkeit ist jedoch immer gegeben.
Falls die Bremseinrichtungen eines Schienenfahrzeugs mittels pneumatischen Bremszylindern realisiert werden, wird je nach Bremsanforderung ein Druck für jede Bremseinrichtung berechnet und eingestellt. Die Einhaltung der Verzögerung wird über die Anpassung des Bremsdrucks wird wiederum durch entsprechende Sensoren (bei einer Verzögerung: Beschleunigungssensoren oder Drehzahlsensoren mit einer entsprechenden Kalkulation) überwacht und mit den zentralen bzw. den lokalen Reglern geregelt. Ein pneumatischer Bremszylinder ist in diesem Fall die Regelstrecke. Durch den zentralen Regler wird also eine Stellgröße für den pneumatischen Bremszylinder ausgegeben, und der lokale Regler ändert diese Stellgröße nicht - sollte allerdings der lokale Regler die Regelung der jeweiligen Bremseinrichtung übernehmen, wird die Stellgröße, welcher der zentrale Regler ausgibt, nicht berücksichtigt, sondern lediglich die Stellgröße des entsprechenden lokalen Reglers.
Eine Radeinheit kann ein einzelnes oder mehrere logisch oder technisch gekoppelte Räder beinhalten - z.B. beide Räder einer Achse oder alle Räder eines Drehgestells. Somit ist die Ansteuerung von Rädern und Radsätzen oder auch die drehgestellweise oder wagenweise Ansteuerung möglich.
Die jeweiligen lokalen Regler erhalten vorzugsweise Werte von Sensoren an den Bremseinrichtungen (bzw. Radeinheiten), welche dem lokalen Regler zugeordnet sind. Der zentrale Regler erhält hier vorzugsweise Messwerte aller Sensoren an denjenigen Bremseinrichtungen (bzw. Radeinheiten), welche dem zentralen Regler zugeordnet sind.
Im Normalfall regelt der mindestens eine zentrale Regler entsprechende Betriebsparameter der Bremseinrichtungen (z.B. die Verzögerung) und beeinflusst dafür die Bremskräfte, welche von den jeweiligen Bremseinrichtungen umgesetzt werden. Bei einer Realisierung mit pneumatischer Bremse setzen die Bremseinrichtungen dann die geforderten Werte über eine unterlagerte Druckregelung entsprechend um. Im Fehlerfall (beispielsweise Ausfall des zentralen Reglers) übernehmen die lokalen Regler die Regelung.
Die Bremsanforderung kann aber auch eine Kraft, ein Druck oder eine andere physikalische Stellgröße sein.
Vorzugsweise ist der zentrale Regler so eingerichtet, in einem ersten Betriebszustand Bremskräfte an allen Bremseinrichtungen des Schienenfahrzeugs oder Zugverbands allein zu beeinflussen. Ein erster Betriebszustand ist ein Zustand, in welchem kein Fehler vorliegt. Die mindestens zwei lokalen Regler sind dazu angepasst, den zentralen Regler bzw. die von diesem ausgegebenen Stellgrößen zu überwachen, ferner sind die jeweiligen lokalen Regler dazu angepasst, die Betriebsparameter der ihnen zugeordnete(n) Bremseinrichtung(en) in einem zweiten Betriebszustand zumindest teilweise, weiter vorzugsweise auch komplett, zu beeinflussen. Ein zweiter Betriebszustand liegt vor, wenn mindestens ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt, beispielsweise ein Ausfall und/oder eine Fehlfunktion des zentralen Reglers oder des Netzwerks, und/oder wenn die Stellgröße eines lokalen Reglers einen vorbestimmten Schwellwert über- oder unterschreitet (der lokale Regler also erkennt, dass verstärkt geregelt werden muss, der zentrale Regler allerdings keine solche Stellgröße ausgibt).
Die lokalen Regler gelten hier also als Hilfsregler bzw. als Rückfallebene. Die Rückfallebene kann hier so realisiert sein, dass nach Umschaltung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand eine Soll-Wertbildung aus den Anforderungen des zentralen Reglers und des lokalen Reglers erfolgt. Dies kann beispielsweise nach der Methode der Maximalwertbildung oder ähnlichen Prinzipien erfolgen. Eine entsprechende Anforderung kann eine Kraft, ein Druck oder eine andere physikalische Stellgröße sein, welche das Bremssystem bzw. eine Bremseinrichtung beeinflusst.
So kann bei Ausfall des zentralen Reglers oder des Kommunikationssystems sichergestellt werden, dass eine Regelung von entsprechenden Bremseinrichtungen auch lokal erfolgt - beispielsweise eine Verzögerungsregelung oder eine Anti- Schlupfregelung.
Die Architektur aus zentralem Regler und lokalen Reglern erlaubt eine gegenseitige Plausibilisierung der Regler. Fällt z.B. ein lokaler Regler als unplausibel aus, kann dieser von einer möglichen Umschaltung ausgenommen werden. Entsprechende Plausibilitätskriterien für lokale Regler können dann im zentralen Regler gespeichert sein.
Die Rückfallebene durch die lokalen Regler kann auch implizit realisiert sein, in dem dauerhaft die oben beispielhaft genannte Maximalwertbildung angewendet wird, d.h. keine dedizierte Umschaltung zwischen zentralem Regler und lokalen Reglern, sondern eine Übernahme der Werte des zentralen Reglers durch den lokalen Regler mittels der Maximalwertbildung
Weiter vorzugsweise sind die mindestens zwei lokalen Regler mit einem jeweiligen Entscheider verbunden, welche den (den mindestens zwei lokalen Reglern zugeordneten) zentralen Regler überwachen und in welchem das mindestens eine vorbestimmte Kriterium hinterlegt ist. Dieser Entscheider kann anhand vorbestimmter Kriterien entscheiden, ob die Regelung von Betriebsparametem der jeweiligen Bremseinrichtung, welche dem lokalen Regler, mit welcher der jeweilige Entscheider verbunden ist, durch den zentralen Regler erfolgt oder ob eine Hilfsregelung durch den lokalen Regler erfolgt.
Die Umschaltung auf den lokalen Regler kann beispielsweise erfolgen:
- wenn keine Kommunikation mit dem zentralen Regler besteht
- wenn der zentrale Regler keine Funktionsbereitschaft signalisiert
- wenn die Überwachung des zentralen Reglers eine Abweichung vom erwarteten Verhalten ergibt. Hierzu können beispielsweise die Verläufe der Soll- und Ist- Verzögerung bewertet, sowie ggf. weitere Statussignale (beispielsweise Aktivität Gleitschutz) sowie Diagnosen und Fehlermeldungen ausgewertet werden.
Vorzugsweise wird bei einem lokalen Regler die Soll-Bremskraft mit einem Faktor oder Offset beaufschlagt, welcher vom jeweiligen lokalen Regler bestimmt wird. Der lokale Regler kann dann einen im Vergleich zum zentralen Regler modifizierten Soll-Wert ausgeben.
Der Soll-Wert kann beispielsweise um einen gewissen Prozentwert erhöht oder verringert sein, um eine Präferierung des zentralen Reglers zu erreichen: Falls eine Maximalwertbildung vorgenommen wird, ist es nicht sinnvoll, dass lokaler und zentraler Regler immer abwechselnd die Kontrolle erhalten. Im fehlerfreien Fall sollte also immer der zentrale Regler die Steuerung oder Regelung übernehmen. Das kann man z.B. dadurch erreichen, dass man den Sollwert, welchen der lokale Regler vorgibt, etwas reduziert. Vorzugsweise ist der Soll-Wert für die Bremskraft oder Bremsverzögerung der Bremseinrichtung, welcher der mindestens eine lokale Regler zugeordnet ist, als Festwert, als Kennlinie und/oder als Kennfeld hinterlegt. Dies sind einfache Zusammenhänge, und ein lokaler Regler kann schnell auf diese zugreifen und eine hinreichend genaue Regelung vornehmen. Ein Festwert ist besonders für einen Notbremsfall sehr vorteilhaft. Der Soll-Wert für die Bremskraft der mindestens einen Bremseinrichtung, welcher der mindestens eine lokale Regler zugeordnet ist, kann auch von einer externen Einrichtung bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist bei Erreichen mindestens eines Rückschaltkriteriums lediglich der zentrale Regler dazu angepasst, Bremskräfte in den diesem zugeordneten Bremseinrichtungen des Schienenfahrzeugs oder Zugverbands zu beeinflussen, d.h. die lokalen Regler würden hier keine Rolle mehr spielen.
Ein Rückschaltkriterium ist beispielsweise das Ende einer Bremsung, ein Stillstand des Schienenfahrzeugs / Zugverbands oder eine positive Plausibilitätsprüfung. Eine Plausibilitätsprüfung kann beispielsweise durch einen Entscheider erfolgen. Dieser kann prüfen, ob der Wert, welchen der zentrale Regler vorgibt, plausibel ist oder nicht. Bei nicht plausiblen Werten kann als Hilfsregelung wie gesagt der lokale Regler die Regelung einer Bremseinrichtung übernehmen - wenn allerdings der Entscheider feststellt, dass der zentrale Regler wieder plausible Werte ausgibt, wird in diesem Fall auf den zentralen Regler zurückgeschaltet.
Ein erfindungsgemäßes Regelungssystem ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Ist- Verzögerung von mindestens zwei Bremseinrichtungen des Schienenfahrzeugs bei einer Bremsung zu regeln.
Dies ist eine klassische Verzögerungsregelung.
Weiter vorzugsweise ist das Regelungssystem dazu eingerichtet, als Eingangsgrößen eine Bremsanforderung sowie mindestens zwei lokale Ist-Verzögerungswerte von mindestens zwei Bremseinrichtungen zu erhalten, und als Ausgangswerte mindestens zwei Soll-Bremskräfte für jeweilige Bremseinrichtungen auszugeben.
Vorzugsweise wird der Ist-Verzögerungswert der jeweiligen Bremseinrichtung anhand von lokalen Größen bestimmt, welche vorzugsweise durch mindestens einen Verzögerungssensor, mindestens einen Geschwindigkeitssensor und/oder einem GPS- Empfänger durch Kombination und/oder Fusion von den einzelnen Sensorsignalen bestimmt werden. Auch sind kombinierte Sensoren bzw. eine Kombination von Sensoren hierfür möglich.
Vorzugsweise ist der zentrale Regler mit einem der lokalen Regler an einem Gehäuse vorgesehen - dies spart Bauraum und Verkabelungsaufwand. Funktionell sind beide Regler allerdings unterschiedlich und auch abgegrenzt zueinander.
Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug weist auf: Mindestens zwei Radeinheiten, mindestens zwei Bremseinrichtungen, welche dazu angepasst sind, eine jeweilige Radeinheit zu bremsen, und mindestens eine erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung. Vorzugsweise ist jeder der mindestens zwei Bremseinrichtungen (bzw. einer Gruppe von Bremseinrichtungen) ein lokaler Regler der Regelungsvorrichtung zugeordnet.
Ein erfindungsgemäßer Zugverband weist mehrere Schienenfahrzeuge auf, und jedes Schienenfahrzeug weist mindestens zwei Radeinheiten sowie mindestens zwei den jeweiligen Radeinheiten zugeordnete Bremseinrichtungen auf, welche dazu angepasst sind, eine jeweilige Radeinheit zu bremsen. Der Zugverband umfasst mindestens eine erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung, und eine Regelungseinrichtung ist einer bestimmten Anzahl an Bremseinrichtungen zugeordnet. Es ist also möglich, dass in einem Zugverband mehrere zentrale Regler vorhanden sind, und jeder dieser zentralen Regler regelt mehrere Bremseinrichtungen, welche jeweils noch durch einen lokalen Regler hilfsgeregelt werden können.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regelung mindestens zweier
Bremseinrichtungen eines Schienenfahrzeugs oder Zugverbands weist die folgenden
Schritte auf: a) Beeinflussen mindestens einer Bremskraft der jeweiligen Bremseinrichtung(en) durch einen zentralen Regler; b) Prüfen, ob ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt; c) falls in Schritt b) kein vorbestimmtes Kriterium vorliegt: Rückkehr zu Schritt a); falls in Schritt b) ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt: Beeinflussen einer Bremskraft der jeweiligen Bremseinheit zumindest teilweise durch einen jeweils zugeordneten lokalen Regler; d) Prüfen, ob ein Rückschaltkriterium vorliegt; e) falls in Schritt d) ein Rückschaltkriterium vorliegt: Rückkehr zu Schritt a); falls in Schritt d) kein Rückschaltkriterium vorliegt: Rückkehr zu Schritt c) und Fortfahren des Beeinflussens einer Bremskraft der jeweiligen Bremseinheit zumindest teilweise durch einen jeweils zugeordneten lokalen Regler.
Falls in Schritt b) ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt, erfolgt die Beeinflussung der Bremskraft der jeweiligen Bremseinrichtung vorzugsweise komplett durch einen jeweils zugeordneten lokalen Regler.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Regelungssystems R.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zugverbands.
In Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Regelungssystems R gezeigt. Ein zentraler Regler 1 ist vorgesehen, welcher über ein Netzwerk 5 mit vier lokalen Reglern 2, 2', 2" und 2"' verbunden ist. Im lokalen Regler 2, 2', 2" und 2"' ist jeweils auch ein Entscheider 3, 3', 3" und 3"' vorgeschaltet. Jeder lokale Regler enthält als Eingangswert Sensordaten von Sensoren 4, 4', 4" und 4"', beispielsweise Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen, welche jeweils lokal gemessen werden. Diese Informationen werden auch dem zentralen Regler 1 bereitgestellt. Jeder lokale Regler 2, 2', 2" und 2"' ist an jeweiligen Bremseinrichtungen B, B', B" und B'" zugeordnet, welche wiederum an einer jeweiligen Radeinheit W, W, W und W" zugeordnet sind.
Die Ist-Verzögerung wird anhand von lokalen Größen bestimmt, beispielsweise Verzögerungen, lokalen Radgeschwindigkeiten, GPS-Auswertungen oder entsprechenden Kombinationen. Die Entscheider 3, 3', 3" und 3"' der jeweiligen Bremseinrichtungen B, B', B" und B'" überwachen den zentralen Regler 1 und können anhand vorbestimmter Kriterien auf den jeweiligen lokalen Regler 2, 2', 2" und 2"' umschalten, welcher somit als Hilfsregler dient. Eine Umschaltung auf den lokalen Regler kann beispielsweise erfolgen, wenn keine Kommunikation mit dem zentralen Regler 1 besteht, wenn der zentrale Regler 1 keine Funktionsbereitschaft signalisiert, wenn die Überwachung des zentralen Reglers 1 eine Abweichung von erwartetem Verhalten ergibt, wodurch beispielsweise die Verläufe der Soll- und Ist-Verzögerung bewertet werden, so wie beispielsweise weiterer Statussignale sowie Diagnosen und Fehlermeldungen. Bei einer Umschaltung auf die lokalen Regler 2, 2', 2" und 2"' beeinflussen lediglich die ihr zugeordneten lokalen Bremskräfte in jeweiligen Bremseinrichtungen B, B', B" und B'". Dies wirkt sich auf die Gesamtbremskraft des Schienenfahrzeugs unmittelbar aus, somit auch auf die Gesamtverzögerung des Schienenfahrzeugs. Es ist auch möglich, dass beispielsweise die Kommunikation zwischen dem zentralen Regler 1 und dem Entscheider 3" unterbrochen ist. In diesem Fall wird die Bremseinrichtung B" durch den lokalen Regler 2" geregelt (Da der Entscheider 3" diese Entscheidung trifft) - die Bremseinrichtungen B, B' und B'" werden aber weiterhin durch den zentralen Regler 1 geregelt.
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Schritt a) wird die Bremskraft einer jeweiligen Bremseinheit durch einen zentralen Regler beeinflusst. Dies ist der erste Betriebszustand, in welchem kein Fehler vorliegt. Im Schritt b) wird überprüft, ob ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt - d.h. ein Fehler, welchen der zentrale Regler aufweist. Im Schritt b) wird daher geprüft, ob ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird die Bremskraft weiterhin durch den zentralen Regler beeinflusst. Wenn doch ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt, wird zu Schritt c) übergegangen. Die Bremskraft der jeweiligen Bremseinheit wird dann zumindest teilweise durch einen jeweils zugeordneten lokalen Regler beeinflusst. Der Schritt d) wird kontinuierlich wiederholt, hier wird überprüft, ob ein Rückschaltkriterium vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird zum Schritt c) zurückgekehrt, d.h. die Bremskraft der jeweiligen Bremseinheit wird weiterhin zumindest teilweise durch einen jeweils zugeordneten lokalen Regler beeinflusst. Liegt im Schritt d) ein Rückschaltkriterium vor, wird zu Schritt a) übergegangen, d.h. die Bremskraft der jeweiligen Bremseinheit wird hier wieder durch einen zentralen Regler beeinflusst bzw. geregelt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zugverbands Z mit drei Schienenfahrzeugen S, S' und S".
Im ersten Schienenfahrzeug S ist eine erste Radeinheit W vorgesehen, in zwei weiteren verschiedenen Fahrzeugen S' und S" sind zwei weitere Radeinheiten W und W' vorgesehen, im dritten Schienenfahrzeug S'" ist eine dritter Radeinheit W" vorgesehen. An jeder Radeinheit ist jeweils ein lokaler Regler 2, 2', 2" und 2'" vorgesehen, ferner ein Sensor 4, 4', 4" und 4'" sowie eine Bremseinrichtung B, B', B" und B'". Jeder Sensor, 4', 4" und 4'" sowie jede Bremseinrichtung B, B', B" und B'" sind mit einem jeweiligen lokalen Regler 2, 2', 2" und 2'" verbunden. Sämtlichen lokalen Regler 2, 2', 2" und 2'" sind mit dem zentralen Regler 1 verbunden. Die Verbindung erfolgt jeweils über ein erstes Netzwerk 5. Ferner ist an das erste Netzwerk 5 eine Bremsanforderungseingabevorrichtung A angeschlossen, in diesem Fall ein Steuerhebel im Führerhaus, mit welcher eine Bremsanforderung vorgegeben werden kann. Es ist aber auch möglich, dass jedes Schienenfahrzeug S, S' und S" einen eigenen zentralen Regler 1 (hier aber nicht dargestellt) aufweist. Auf die Ausgabe dieser Bremsanforderungseingabevorrichtung A können der zentrale Regler 1 sowie sämtliche lokalen Regler 2, 2', 2" und 2"' zugreifen. Mit dem zentralen Regler 1 ist weiterhin ein zweites Netzwerk 6 verbunden, durch das ein weiterer Zugverband angeschlossen werden könnte, welcher mit eigenen Reglern ausgestattet ist. Über dieses Netzwerk 6 könnten zentrale Regler mehrerer Zugverbände bzw. mehrerer Gruppen von Schienenfahrzeugen miteinander kommunizieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Es könnten auch noch weitere Regler vorhanden sein, welche unabhängig voneinander agieren - beispielsweise für verschiedene Parameter.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 zentraler Regler
2 2' 2" 2"' lokaler Regler
3, 3', 3", 3"' Entscheider
4 4' 4" 4"' Sensor
4a Beschleunigungssensor
4b Radgeschwindigkeitssensor
4c GPS-Empfänger
5 erstes Netzwerk
6 zweites Netzwerk
Regelungssystem
S, S' Schienenfahrzeug
Z Zugverband
B, B', B", B'" Bremseinrichtung
W, W, W, W" Radeinheit
A Bremsanforderungseingabevorrichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Regelungssystem (R), welches dazu eingerichtet ist, an mindestens zwei Bremseinrichtungen (B, B') eines Schienenfahrzeugs (S) oder Zugverbands (Z) eine jeweilige Bremskraft zu beeinflussen, aufweisend: einen zentraler Regler (1) sowie mindestens zwei diesem zugeordnete lokale Regler (2, 2'), wobei der zentrale Regler (1 ) und die mindestens zwei lokalen Regler (2, 2') durch ein Netzwerk (5) miteinander verbunden sind, wobei jeder lokale Regler (2, 2') dazu angepasst ist, eine Bremskraft an der ihm zugeordneten mindestens einen Bremseinrichtung (B, B') zu beeinflussen, und der zentrale Regler (1 ) dazu angepasst ist, eine Bremskraft aller Bremseinrichtungen (B, B') zu beeinflussen, welche den mindestens zwei lokalen Reglern (2, 2') zugeordnet sind.
2. Regelungssystem (R) gemäß Anspruch 1 , wobei der zentrale Regler (1 ) dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand (Z1 ) Bremskräfte an allen Bremseinrichtungen (B, B') des Schienenfahrzeugs (S) oder Zugverbands (Z) allein zu beeinflussen, wobei die mindestens zwei lokalen Regler (2, 2') dazu angepasst sind, den zentralen Regler (1 ) zu überwachen, und in einem zweiten Betriebszustand (Z2) die Bremskraft an der dem jeweiligen lokalen Regler (2, 2') zugeordneten mindestens einen Bremseinrichtung (B, B') zumindest teilweise, vorzugsweise komplett, zu beeinflussen, wobei der zweite Betriebszustand (Z2) vorliegt, wenn mindestens ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt, vorzugsweise ein Ausfall und/oder eine Fehlfunktion des zentralen Reglers (1 ) und/oder des Netzwerks (5), und/oder wenn die Stellgröße eines lokalen Reglers (2, 2') einen vorbestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet.
3. Regelungssystem (R) gemäß Anspruch 2, wobei die mindestens zwei lokalen Regler (2, 2') mit einem jeweiligen Entscheider (3, 2') verbunden sind, welcher den zugeordneten zentralen Regler (1) überwacht und in welchem das mindestens eine vorbestimmte Kriterium hinterlegt ist.
4. Regelungssystem (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einem lokalen Regler (2, 2') die Soll-Bremskraft mit einem Faktor oder Offset beaufschlagt wird, welcher vom lokalen Regler (2, 2') bestimmt wird, und/oder der lokale Regler (2, 2') einen im Vergleich zum zentralen Regler (1 ) modifizierten Sollwert ausgibt.
5. Regelungssystem (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sollwert für die Bremskraft oder Bremsverzögerung der mindestens einen Bremseinrichtung (B, B'), welche dem mindestens einen lokalen Regler (2) zugeordnet ist, als Festwert, als Kennlinie und/oder als Kennfeld hinterlegt ist.
6. Regelungssystem (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Erreichen von mindestens einem Rückschaltkriterium lediglich der zentrale Regler (1 ) Bremskräfte der diesem zugeordneten Bremseinrichtungen (B, B') des Schienenfahrzeugs (S) oder Zugverbands (Z) beeinflusst, wobei ein Rückschaltkriterium vorzugsweise das Ende einer Bremsung, ein Stillstand des Schienenfahrzeugs (S) oder Zugverbands (Z), oder eine positive Plausibilitätsprüfung ist.
7. Regelungssystem (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welches dazu eingerichtet ist, die Ist-Verzögerung von mindestens zwei Bremseinrichtungen (B, B') des Schienenfahrzeugs (S) bei einer Bremsung zu regeln.
8. Regelungssystem (R) gemäß Anspruch 7, welches dazu eingerichtet ist, als Eingangsgrößen eine Bremsanforderung sowie mindestens zwei lokale Ist- Verzögerungswerte von jeweils mindestens zwei Bremseinrichtungen (B, B') zu erhalten, und als Ausgangswerte mindestens zwei Soll-Bremskräfte für jeweilige Bremseinrichtungen (B, B') auszugeben.
9. Regelungssystem (R) gemäß Anspruch 8, wobei wobei der Ist-Verzögerungswert der jeweiligen Bremseinrichtung (B, B') anhand von lokalen Größen bestimmt wird, welche vorzugsweise durch mindestens einen Verzögerungssensor (4a), mindestens einen Radgeschwindigkeitssensor (4b) und/oder einem GPS-Empfänger (4c) oder durch Kombination und/oder Fusion von den einzelnen Sensorsignalen bestimmt werden.
10. Regelungssystem (R) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zentrale Regler (1 ) mit einem der lokalen Regler (2, 2') in einem Gehäuse vorgesehen ist.
11 . Schienenfahrzeug (S), aufweisend: mindestens zwei Radeinheiten (W, W); mindestens zwei Bremseinrichtungen (B, B'), welche dazu angepasst sind, eine jeweilige Radeinheit (W, W) zu bremsen; und mindestens ein Regelungssystem (R, R') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Zugverband (Z), welcher mehrere Schienenfahrzeuge (S, S') aufweist, wobei jedes Schienenfahrzeug (S, S') mindestens zwei Radeinheiten (W, W) sowie mindestens zwei Bremseinrichtungen (B, B'), welche dazu angepasst sind, eine jeweilige Radeinrichtung (W, W) zu bremsen, aufweist; wobei der Zugverband (Z) mindestens ein Regelungssystem (R, R') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, wobei ein Regelungssystem (R, R') eine bestimmten Anzahl n an Bremseinrichtungen (B, B') zugeordnet ist, wobei n > 2 ist.
13. Verfahren zur Regelung mindestens zweier Bremseinheiten (B, B') eines Schienenfahrzeugs (S) oder Zugverbands (Z), aufweisend die folgenden Schritte: a) Beeinflussen mindestens einer Bremskraft der jeweiligen Bremseinrichtung(en) (B, B') durch einen zentralen Regler (1 ); b) Prüfen, ob ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt; c) falls in Schritt b) kein vorbestimmtes Kriterium vorliegt: Rückkehren zu Schritt a); falls in Schritt b) ein vorbestimmtes Kriterium vorliegt: Beeinflussen einer Bremskraft der jeweiligen Bremseinrichtung (B, B') zumindest teilweise durch einen jeweils zugeordneten lokalen Regler (2, 2'); d) Prüfen, ob ein Rückschaltkriterium vorliegt; e) falls in Schritt d) ein Rückschaltkriterium vorliegt: Rückkehren zu Schritt a); falls in Schritt d) kein Rückschaltkriterium vorliegt: Rückkehren zu Schritt c) und Fortfahren des Beeinflussens einer Bremskraft der jeweiligen Bremseinrichtung (B, B') zumindest teilweise durch einen jeweils zugeordneten lokalen Regler (2, 2').
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