STEUERUNGSSYSTEM ZUR STEUERUNG EINES BREMSSYSTEMS EINES SCHIENEFAHRZEUGS

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem zur Steuerung einer oder meh- rerer Bremseinheit / Bremseinheiten eines Schienenfahrzeugs.

Ein Schienenfahrzug kann mehrere Arten von Reibungsbremsen aufweisen, wie Schei- benbremsen und Klotzbremsen, wobei bei einer Scheibenbremse die Bremskraft durch Bremszangen oder -sättel auf Bremsscheiben, die am Radkörper befestigt oder auf der Radsatzwelle zwischen den Rädern angeordnet sind, übertragen wird und bei einer Klotz- bremse die Bremskraft unmittelbar auf die Lauffläche der Räder wirkt. Im Falle der Schei- benbremse werden in der Regel mehrere Bremseinheiten in einem Drehgestell angeord- net. D. h. z.B. vier Bremseinheiten können auf einem Drehgestell eines Schienenfahr- zeuges vorgesehen werden. Jede der Bremseinheiten ist mit einem Aktuator ausgestat- tet, und die Aktuatoren werden wiederum von einer zentralen Steuerung gesteuert. Bei Bremssystemen mit den Energiemedien Luft oder Hydraulik handelt es sich bei den Ak- tuatoren um rein mechanische Elemente.

In der Patentanmeldung DE102009042965 A1 wurde der Versuch unternommen, die Ak- tuatoren der Bremseinheiten "intelligenter" zu gestalten, wobei jeder Aktuator eine Lo- gikeinheit (d. h. eine spezifische Elektronik-Hardware und -Software) und einen Steue- rungsanschluss aufweist, um die Bremskraft in Abhängigkeit eines Steuersignals zu steu- ern. Das Steuersignal wird von einer zentralen Bremssteuerung an die Aktuatoren gelie- fert. Solche Aktuatoren werden als elektromechanische Aktuatoren (em-Aktuatoren) be- zeichnet. Die em-Aktuatoren können zwar mit diesem System individuell angesteuert werden, benötigen jedoch eine zentrale Steuerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Steuerungssystem bereitzu- stellen, um die Funktionalität und/oder die Sicherheit des Bremssystems zu verbessern bzw. zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Steuerungssystem zur Steuerung eines Bremssystems eines Schienenfahrzeugs nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal- tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe in einem Steuerungssystem, das mehrere Steuereinheiten für em-Aktuatoren, die jeweils mit einer Bremseinheit verbun- den sind, aufweist, wobei die Steuereinheiten jeweils eine eigene Recheneinheit aufwei- sen und konfiguriert sind, dass sie direkt miteinander kommunizieren können, um eine oder mehrere bremsenbezogene Aufgaben individuell oder gemeinsam zu lösen. Dadurch ist jede lokale Rechenleistung einer jeden Steuereinheit auch zentral verfügbar. Durch eine zentrale Nutzung von allen Rechenleistungen können z.B. höherwertige Funktionen auf Fahrzeugebene abgebildet bzw. verarbeitet werden.

Das Steuerungssystem ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Steuereinheiten eine ein- heitliche Flardware aufweisen, um Kosten zu sparen.

Die Steuereinheiten sind vorzugsweise mittels eines Bussystems verbunden, um die Kommunikation zwischen den Steuereinheiten zu ermöglichen.

In einem Ausführungsbeispiel können die Steuereinheiten (z.B. eines Drehgestells) so konfiguriert werden, dass eine der Steuereinheiten als Master und die restliche Steuer- einheiten als Slave funktionieren, damit die Bremseinheiten dieses Drehgestells von dem Master zentral gesteuert wird.

In einem weiterführenden Ausführungsbeispiel können z.B. zwei der Steuereinheiten un- terschiedliche Computerprogramme aufweisen, um eine gleiche Aufgabe mit unter- schiedlichen Verfahren zu lösen. Durch den Vergleich der Ergebnisse ist es möglich, Fehleruntersuchungen durchzuführen bzw. Kontrollfunktionen darzustellen.

In einem weiterführenden Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem so konfiguriert, dass im Fall, dass eine Steuereinheit defekt ist und die dazugehörige Bremseinheit nicht mehr ansteuern kann, oder dass eine Bremseinheit oder der entsprechende em-Aktuator defekt ist, die fehlende Bremskraft dieser Bremseinheit von mindestens einer anderen bzw. mehreren oder gar allen übrigen Bremseinheit(en) kompensiert werden kann, indem die Steuereinheit(en) der anderen Bremseinheit(en) die lokale Bremskraft entsprechend erhöht, höchstens limitiert durch eine maximal zulässige aufzubringende Bremskraft an den jeweiligen Bremseinheiten.

In einem weiterführenden Ausführungsbeispiel ist das Steuerungssystem so konfiguriert, dass die gesamte Rechenleistung der Recheneinheiten der Steuereinheiten zusammen für eine Rechenaufgabe verwendet kann, um eine höherwertige/komplexe Aufgabe zu lösen. Eine solche Rechenaufgabe kann z.B. in der dynamischen Bremskraftverteilung, Verzögerungsregelung, oder Gleitschutzregelung bestehen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig 1 ein Bremssystem nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Bremssystem gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er- findung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein herkömmliches Bremssystem mit vier Bremseinheiten 20. Ein em-Aktuator (nicht gezeigt) ist jeweils für eine Bremseinheit vorgesehen, um die Bremse zu betätigen. Logikeinheiten 10 sind jeweils zu den Bremseinheiten 20 angeord- net, um die Aktuatoren zu steuern. Dabei erhält die Logikeinheit 10 lediglich ein Steuer- signal von einer zentralen Steuerung 2, um eine entsprechende Bremskraft an der Brem- seinheit 20 anzulegen. Die zentrale Steuerung 2 ist mit allen Logikeinheiten 10 verbun- den, um diese separat zu steuern.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Bremssystem ähnlich wie in Fig. 1 , bei dem jedoch die zent- rale Steuerung 2 wegfällt und stattdessen Steuereinheiten 30 vorgesehen sind, die eine Recheneinheit mit einer größeren Rechenleistung als die Logikeinheiten 10 aufweisen. Die Steuereinheiten 30 sind über ein Bussystem verbunden und so konfiguriert, dass sie miteinander kommunizieren, um eine oder mehrere bremsenbezogenen Aufgaben indi- viduell oder gemeinsam zu lösen. Die lokalen (dezentralen) Rechenleistungen der Steu- ereinheiten 30 können daher (virtuell) zentral verwendet werden, um z.B. eine höherwer- tige Funktion abzubilden. Darüber hinaus kann die verteilte Rechenleistung auch zur Abbildung redundanter Funk- tionsstrukturen genutzt werden, um höhere Sicherheitslevel und höhere Verfügbarkeiten im Gesamtsystem zu erreichen (z.B. im Falle, dass eine Steuereinheit defekt ist, eine Bremskraft der dazugehörigen Bremseinheit von mindestens einer anderen Bremseinheit kompensiert werden kann, indem die Steuereinheit der anderen Bremseinheit die dazu- gehörige Bremskraft entsprechend erhöht). Zusätzlich können Daten, die lokal erzeugt werden, für weitere Funktionen im Sinne einer Digitalisierung (z.B. für Predictive Mainte- nance) zentral verarbeitet und weitergegeben werden. In diesem Fall ist eine zusätzliche zentrale Steuerung wie im Stand der Technik nicht mehr nötig, wodurch Kosten gespart werden können.

BEZUGSZEICHENLISTE

2 Zentrale Steuerung

10 Logikeinheit (Stand der Technik) 12 Steuerungssystem

20 Bremseinheit

30 Steuereinheit