Notbremsventilsystem für ein pneumatisches Bremssystem

Die Erfindung betrifft ein Notbremsventilsystem für ein pneumatisches Bremssystem in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Schienenfahrzeug. Anhand des

Notbremsventilsystems ist es möglich in einer Notsituation den für die Bremsung notwendigen Bremsdruck durch Umschalten auf einen Alternativpfad sicher bereit zu stellen und anschließend wieder auf einen kontrollierbaren Bremsdruck zu wechseln.

In heutigen Bremssystemen von Schienenfahrzeugen wird im Fall einer Notbremsung von einem geregelten Druck auf einen statischen Druck umgeschaltet, um diesen als sicheren Bremsdruck in die Bremszylinder zu leiten und eine zügige und sichere Bremsung zu gewährleisten. Für diesen Zweck wird in der Regel ein

Notbremsventilsystem, das üblicherweise mit einem Magnetventil ausgestattet ist, elektrisch geschaltet.

Der geregelte Druck, der im regulären Betrieb als Bremsdruck verwendet werden kann, kann, sofern keine Bremsung durchgeführt werden muss, kontrolliert und entlüftet werden. Er wird beispielsweise mit Hilfe einer elektronischen Druckregelung oder einem pneumatischen Steuerventil erzeugt.

Der statische Druck hingegen, der im Falle einer Notbremsung an die Bremszylinder geleitet wird, ist normalerweise auf dem notwendigen Bremsdruckniveau einer

Notbremsung fixiert, um im Notfall einen sicheren Bremsdruck in der geeigneten Höhe zur Verfügung stellen zu können. Er kann daher normalerweise nicht entlüftet werden.

Um im Notfall vom geregelten Druck auf den statischen Druck umschalten zu können, wird üblicherweise ein oben bereits erwähntes Notbremsventilsystem verwendet.

Dieses beinhaltet üblicherweise zur Steuerung des Systems ein Magnetventil, welches im Normalbetrieb bestromt ("low active") ist und in diesem Zustand über ein weiteres Kolbenventil einen geregelten Druck auf die Bremszylinder leitet. Im Falle einer

Notbremsung wird die Stromversorgung zum Magnetventil unterbrochen, wodurch dieses in seine stromlose Ausgangsstellung schaltet, wobei das Magnetventil so konfiguriert ist, dass dabei der geregelte Druck isoliert wird und ein statischer Druck als Bremsdruck auf die Bremszylinder geleitet wird.

Um die Notbremsung wieder aufzuheben, muss das Magnetventil wieder mit Strom versorgt werden, so dass es seine stromlose Ausgangsstellung verlassen kann und wieder der geregelte Druck als Bremsdruck in die Bremszylinder geleitet werden kann. Ist in Notsituationen eine Bestromung des Magnetventils nicht möglich, liegt immer der statische Druck als Bremsdruck an den Bremszylindern an. Dieser kann jedoch nicht gesteuert oder gelöst bzw. entlüftet werden, um beispielsweise das Fahrzeug abzuschleppen. Es kann somit lediglich der statische Druck isoliert und entlüftet werden, wodurch allerdings kein Bremsdruck mehr an den Bremszylindern anliegt und somit keine kontrollierte Steuerung der Bremsung mehr möglich ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Notbremsventilsystem für ein pneumatisches Bremssystem bereitzustellen, welches es ermöglicht nach einer Notbremsung wieder einen geregelten Druck als Bremsdruck einzusetzen, wenn der statische Druck isoliert und entlüftet wurde.

Diese Aufgabe wird durch ein Notbremsventilsystem gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Das erfindungsgemäße Notbremsventilsystem ist Teil einer Bremssteuerung eines Fahrzeugs und weist zwei Ventile auf. Das erste Ventil ist dazu konfiguriert einen Hilfsdruck an das zweite Ventil zu leiten oder den Hilfsdruck vom zweiten Ventil zu isolieren. Das zweite Ventil hingegen ist dazu konfiguriert in Abhängigkeit von dem Hilfsdruck entweder einen statischen oder einen geregelten Druck bereitzustellen. Weiterhin ist das erste Ventil dazu konfiguriert im regulären Betrieb den Hilfsdruck vom zweiten Ventil zu isolieren und dieses dadurch derart zu schalten, dass das zweite Ventil den geregelten Druck bereitstellt. Im Notbetrieb ist das erste Ventil hingegen dazu konfiguriert den Hilfsdruck auf das zweite Ventil zu leiten, so dass das zweite Ventil einen statischen Druck am Druckausgang bereitstellt. Bei einer Notbremsung steht somit der statische Druck als Bremsdruck zur Verfügung.

Das erfindungsgemäße Notbremsventilsystem erlaubt es nach einer Notbremsung durch den statischen Druck durch einfache Isolation und Entlüftung des Hilfsdrucks, beispielsweise durch ein mechanisches Ventil, den geregelten Druck wieder als

Bremsdruck zur Verfügung zu stellen. Damit ist es möglich nach einer Notbremsung die Bremse ohne Betätigung des ersten Ventils zu lösen, das Fahrzeug abzuschleppen und einen einstellbaren Bremsdruck durch den geregelten Druck zur Verfügung zu stellen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der vom zweiten Ventil bereitgestellte Druck der Ausgangsdruck des Notbremsventilsystems.

Weiterhin vorteilhaft ist die Ausführungsform dann, wenn der vom zweiten Ventil bereit gestellte Ausgangsdruck des Notbremsventilsystems, der Bremsdruck ist, der an den Bremszylindern des pneumatischen Bremssystems anliegt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der erste

Druckeingang und der zweite Druckeingang am zweiten Ventil vorgesehen. Ebenso ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Druckausgang am zweiten Ventil vorgesehen. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass durch die Stellung des zweiten Ventils direkt beeinflusst werden kann, ob der statische Druck oder der geregelte Druck am Druckausgang anliegen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der dritte

Druckeingang am ersten Ventil vorgesehen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das erste Ventil ein

Magnetventil. Die Aufgabe des ersten Ventils einen Hilfsdruck entweder passieren zu lassen oder zu sperren kann von einem Magnetventil besonders einfach und effektiv übernommen werden, da diese in Abhängigkeit der Bestromung geöffnet oder geschlossen werden können. Außerdem stellt ein Magnetventil eine einfache im

Allgemeinen günstige und wartungsarme Ventilart dar. Weiterhin vorteilhaft ist die Ausführungsform dann, wenn das Magnetventil dazu konfiguriert ist im regulären Betrieb bestromt zu sein und dabei den am Druckeingang anliegenden Druck auf das zweite Ventil zu leiten.

Ebenso vorteilhaft ist die Ausführungsform, wenn das Magnetventil dazu konfiguriert ist im Notbetrieb unbestromt zu sein und dabei den am Druckeingang anliegenden Druck vom zweiten Ventil zu isolieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Ventil ein Kolbenventil, welches durch den vom ersten Ventil bereitgestellten Hilfsdruck gesteuert wird. Auch ein Kolbenventil stellt eine einfache, günstige und wartungsarme Ventilart dar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das erste Ventil dazu konfiguriert den im Notbetrieb am zweiten Ventil anstehenden Hilfsdruck (phiif) beim Übergang zurück in den regulären Betrieb zu entlüften. In einem Fall in dem das erste Ventil zunächst im regulären Betrieb ist, dann in den Notbetrieb fällt und anschließend wieder in den regulären Betrieb versetzt wird, kann somit der am zweiten Ventil anstehende Hilfsdruck entlüftet werden und ein regulärer Betrieb ohne weiteren Eingriff fortgeführt werden. Ein derartiger Fall könnte beispielsweise auftreten, wenn das erste Ventil ein elektrisch betriebenes Magnetventil ist, wobei ein vorübergehender Ausfall der Stromversorgung am Magnet zu einem Notbetrieb und dann wieder zu einem regulären Betrieb führt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Figur 1 zeigt ein Notbremsventilsystem gemäß dem Stand der Technik

Figur 2 zeigt eine Tabelle zur Veranschaulichung der Bereitstellung des

Ausgangsdrucks nach dem Stand der Technik

Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Notbremsventilsystem Figur 4 zeigt eine Tabelle zur Veranschaulichung der Bereitstellung des

Ausgangsdrucks mit einem erfindungsgemäßen Notbremsventil

Figur 5 zeigt einen Teil einer System architektur in die das Notbremsventilsystem integriert ist.

Figur 1 zeigt ein Notbremsventilsystem 10 gemäß dem Stand der Technik. Es zeigt einen Druckausgang 4A und drei Druckeingänge 1A, 2A und 3A. Am Druckausgang 4A wird ein vom Notbremsventilsystem 10 eingestellte Ausgangsdruck PAUS bereitgestellt. Am Druckeingang 1A liegt ein geregelter Druck p _ger an, am Druckeingang 2A liegt ein statischer Druck p _s tat an und am Druckeingang 3A liegt ein Hilfsdruck phiif an. Der Ausgangsdruck PAUS wird von einem Magnetventil 1 1 und einem Kolbenventil 12 eingestellt, die sich im Inneren des Notbremsventilsystems befinden.

Im regulären Zustand wird das Magnetventil 1 1 bestromt, sodass es den Hilfsdruck p _hiif auf das Kolbenventil 12 leitet. Dort betätigt der Hilfsdruck p _hiif das Kolbenventil 12 derart, dass das Kolbenventil den statischen Druck p _s tat isoliert und den geregelten Druck p _g er zum Druckausgang A4 leitet. Dadurch liegt im regulären Zustand am

Druckausgang A4 der geregelte Druck p _ger an und stellt somit den Ausgangsdruck PAUS dar.

Ist die Stromversorgung des Magnetventils 1 1 unterbrochen und eine Notbremsung ist damit erforderlich, ist der Hilfsdruck p _hiif vom Kolbenventil 12 isoliert. In diesem Zustand leitet das Kolbenventil 12 den statischen Druck p _s tat an den Druckausgang 4A, sodass nun der statische Druck p _s tat als Ausgangsdruck zur Verfügung steht. Somit liegt eine Notbremsung vor.

Wird das Magnetventil 1 1 bestromt und liegt gleichzeitig kein Hilfsdruck p _hiif am

Druckeingang 3A an, so wird das Kolbenventil 12 ebenfalls nicht betätigt und der statische Druck p _s tat wird als Ausgangsdruck PAUS an den Druckausgang 4A

bereitgestellt. Eine Notbremsung liegt daher auch in diesem Fall vor.

Die beschriebene Anordnung des Notbremsventils führt zur Bremslogik, die in Figur 2 abgebildet ist. Ist eine Bestromung des Magnetventils gewährleistet und liegt ein Hilfsdruck p _hiif am Druckeingang 3A an, so wird der geregelte Druck p _ger als Ausgangsdruck PA _US zur Verfügung gestellt. Fällt allerdings entweder die Bestromung des Magnetventils 1 1 aus oder liegt der Hilfsdruck p _hiif nicht am Druckeingang 3A an oder treten beide genannten Fälle ein, so wird der statische Druck p _stat als

Ausgangsdruck PA _US am Druckausgang 4A zur Verfügung gestellt und eine

Notbremsung eingeleitet.

Figur 3 stellt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Notbremsventilsystems 10 einer Bremssteuerung von einem Teil eines Zuges dar. Es sei darauf hingewiesen, dass sich in der vorliegenden Ausführungsform in einem Zug mehrere derartige

Bremssteuerungen und damit Notbremsventilsysteme befinden. Auch das

erfindungsgemäße Notbremsventilsystem weist einen Druckausgang 4A auf, an dem der Ausgangsdruck PA _US bereitgestellt wird. Außerdem enthält auch das

erfindungsgemäße Notbremsventilsystem ein Magnetventil 1 1 und ein Kolbenventil 12 ebenso wie drei Druckeingänge 1A, 2A und 3A. Allerdings sind die Eingänge im

Vergleich zum Stand der Technik mit vertauschten Drücken beaufschlagt. Während am Druckeingang 3A weiterhin der Hilfsdruck p _hiif anliegt, liegt beim erfindungsgemäßen Notbremsventilsystem am Druckeingang 1 A der statische Druck p _stat und am

Druckeingang 2A der geregelte Druck p _ger an. Somit wurden im Vergleich zum Stand der Technik der statische Druck p _stat und der geregelte Druck p _ger an den jeweiligen Druckeingängen vertauscht.

Das Magnetventil 1 1 ist im erfindungsgemäßen Notbremsventilsystem derart konfiguriert, dass es im bestromten Fall den Hilfsdruck p _hiif vom Kolbenventil 12 isoliert. Somit wird das Kolbenventil 12 nicht betätigt und der geregelte Druck p _ger wird vom Druckeingang 2A zum Druckausgang 4A geleitet und als Ausgangsdruck PA _US zur Verfügung stellt.

Wird das Magnetventil 1 1 nicht bestromt, dann wird der Hilfsdruck p _hiif auf das

Kolbenventil 12 geleitet, wodurch der geregelte Druck p _ger isoliert wird und stattdessen der statische Druck p _stat an den Druckausgang 4A geleitet wird und als Ausgangsdruck PA _US zur Verfügung gestellt wird. Liegt kein Hilfsdruck p _hiif am Druckeingang 3A an, so wird das Kolbenventil 12 nicht betätigt und der geregelte Druck p _ger wird als Ausgangsdruck P _AUS zur Verfügung gestellt.

Die in Figur 3 dargestellte und oben beschriebene Anordnung führt zu der in Figur 4 dargestellten Logik für den Ausgangsdruck P _AUS . Für den Fall, dass sowohl der

Hilfsdruck p _hiif verfügbar ist als auch das Magnetventil 11 bestromt wird, also im regulären Betrieb, liegt ein geregelter Druck p _ger als Ausgangsdruck P _AUS vor.

Liegt kein Hilfsdruck p _hiif am Druckeingang 3A an, so stellt der geregelte Druck p _ger trotzdem den Ausgangsdruck P _AUS dar. Dazu ist zu erwähnen, dass der Wegfall des Hilfsdrucks lediglich lokal, also in einer von mehreren Bremssteuerungen des Zuges zum gleichen Zeitpunkt auftritt, da der Hilfsdruck nicht über eine zentrale

Hauptluftleitung allen Bremssystemen zur Verfügung gestellt wird. In diesem Fall kann eine Bremsung des Zuges durch die Bremssysteme in den anderen Wagons

sichergestellt werden, wodurch bei Ausfall des Hilfsdrucks keine Notbremsung eingeleitet werden muss.

Ist der Hilfsdruck p _hiif zwar verfügbar aber eine Bestromung des Magnetventils 11 nicht gewährleistet, so wird der statische Druck p _st a _t als Ausgangsdruck PA _US bereitgestellt und eine Notbremsung wird eingeleitet.

Nach einer Notbremsung, bei der der statische Druck p _st a _t als Ausgangsdruck zur Verfügung stand, kann durch Wegnehmen (Abschalten) des Hilfsdrucks p _hiif erzielt werden, dass der statische Druck p _st a _t vom Druckausgang 4A isoliert wird und somit nicht länger am Bremszylinder anliegt, sondern durch den geregelten Druck p _ger ersetzt wird. Dieser steht dann als Ausgangsdruck P _AUS zur Verfügung. Auf diese Weise kann die Bremse nach einer Notbremsung unkompliziert gelöst werden und das Fahrzeug abgeschleppt werden, der Bremsdruck p _br aber über den geregelten Druck p _ger , sofern er vorliegt, weiter kontrolliert werden.

Figur 5 zeigt einen Teil einer Systemarchitektur in die das Notbremsventilsystem 10 integriert ist. Der statische Druck p _s tat wird durch einen Druckbehälter 30 zur Verfügung gestellt und an einen Druckregler 20 und über die Druckeingänge 1 A und 3A an das Notbremsventilsystem 10 geleitet. Der Hilfsdruck p _hiif (in Fig. 3) ist also mit dem statischen Druck p _s tat (Fig. 3) identisch. Im regulären Betrieb wird der geregelte Druck Pge _r als Ausgangsdruck P _AUS zur Verfügung gestellt und an den Druckregler 20

weitergeleitet. Innerhalb des Druckreglers befindet sich ein Regelkreis 21 , der den statischen Druck p _s tat aus dem Druckbehälter 30 regelt. Im regulären Betrieb kann sowohl der durch den Regelkreis 21 geregelte Druck als auch der Ausgangsdruck P _AUS des Notbremsventils als Bremsdruck p _br an die Bremszylinder 40 (nicht dargestellt) weitergeleitet werden. Aus Sicherheitsgründen werden die beiden Drücke überlagert und der jeweils höhere Druck wird an die Bremszylinder 40 weitergeleitet. Weiterhin ist an dem Druckbehälter 30 ein Isolierhahn 31 vorgesehen, über den die Versorgung des Bremssystems mit statischem Druck p _s tat unterbunden und der in den Leitungen zwischen Isolierhahn 31 und Druckregler 20 beziehungsweise Notbremsventil 10 befindliche Druck entlüftet werden kann.

Im Falle einer Notbremsung, wenn am Druckausgang 4A der statische Druck p _s tat anliegt, wird dieser durch die Druckregler 20 als Bremsdruck p^ an die Bremszylinder 40 weitergeleitet. Nach dem Stillstand des Fahrzeugs soll jedoch der geregelte Druck Pger, sofern dieser vorhanden ist, als Bremsdruck p^ an den Bremszylindern 40 anliegen, beispielsweise um das Fahrzeug abzuschleppen. In einem bevorzugten Fall wird dies erreicht, indem das Magnetventil nach der Notbremsung wieder bestromt wird, der am Kolbenventil 12 anliegende Hilfsdruck p _hiif über einen Pfad im Magnetventil 11 entlüftet wird und somit das Kolbenventil 12 den geregelten Druck p _ger wieder an den Druckausgang A4 leitet. Ist eine Bestromung des Magnetventils 11 nicht möglich, kann der geregelte Druck p _ger trotzdem an den Druckausgang 4A geleitet werden, indem der statische Druck p _s tat in den Leitungen zwischen Isolierhahn 31 und Notbremsventil 10 durch den Isolierhahn 31 isoliert und entlüftet wird. Dadurch wird das Kolbenventil 12 betätigt und der geregelte Druck liegt als Ausgangsdruck P _AUS am Druckausgang 4A an. Somit kann ein einstellbarer Bremsdruck p^ vom Druckregler bereitgestellt werden, über den eine kontrollierte Bremsung, beispielsweise im Falle des Abschleppens nach einer Notbremsung, möglich ist. Dies wird durch die Entlüftung des statischen Drucks und die Isolierung des statischen Drucks vom Notbremsventil realisiert, sodass aufgrund des erfindungsgemäßen Notbremsventils der geregelte Druck als Bremsdruck wieder zur Verfügung steht.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Notbremsventilsystem

11 erstes Ventil (Magnetventil) 12 zweites Ventil (Kolbenventil)

20 Druckregler

21 Regelkreis

30 Druckbehälter

31 Isolierhahn

40 Bremszylinder

1A erster Druckeingang

2A zweiter Druckeingang

3A dritter Druckeingang

4A Druckausgang

Pge _r geregelter Druck

Pstat statischer Druck

P _hiif Hilfsdruck

P _AUS Ausgangsdruck

P _br Bremsdruck