Aus der DE 198 48 995 Al der Anmelderin geht eine normgemäß durch alle Schienenfahrzeuge eines Zugverbands verlaufende und an den Kopplungsstellen verbindbare Hauptluftbehälterleitung hervor. Diese gemeinsame Druckmittelleitung ist an Hauptluftbehältern angeschlossen, die je einem Schienenfahrzeug zugeordnet sind. Die Hauptluftbehälter speichern das für den Betrieb der Bremseinrichtungen sowie anderer druckmittelbetriebener Aggregate-wie Türöffnungseinrichtungen- erforderliche Druckmittel in Form von Preßluft. Neben der Hauptluftbehälterleitung verläuft meist auch eine zweite sogenannte Hauptluftleitung durch den Zugverband.

Diese über ein Zugbremsventil gespeiste Hauptluftleitung dient jedoch lediglich zum Ansteuern der Bremseinrichtungen des Zugverbandes, d. h. zur Übertragung des Bremssignals. Insoweit tragen die durch die Hauptluftleitung angesteuerten Aggregate nicht signifikant zum Druclcmittelverbrauch innerhalb des Zugverbandes bei.

Zur Speisung des hinsichtlich des Druckmittelbedarfs wesentlichen Systems der Hauptluftbehälterleitung mit Druclcmittel werden gewöhnlich Kompressoren verwendet. Ein Kompressor setzt in bekannter Weise mittels einer mechanischen Antriebsenergie von der Atmosphäre angesaugte Luft durch Verdichtung unter einen Überdruck. Die dezentral auf jedem einzelnen Schienenfahrzeug des Zugverbandes vorhandenen Kompressoren stehen durch die gemeinsame Hauptluftbehälterleitung

untereinander in druckmittelschlüssiger Verbindung.

Die Steuerung dieser Druckmittelversorgung innerhalb des Zugverbandes kann in allgemein bekannter Weise durch eine unabhängige dezentrale Druclcregelung erfolgen. Hierbei ist über ein jedem lokalen Kompressor zugeordneten lokalen Drucksensor der Zustand eines Druckmittelbedarfs innerhalb des Zugverbandes ermittelbar. Ein Druckmittelbedarf entsteht dann, wenn der Druck in der Hauptluftbehälterleitung unter einem vorgegebenen Grenzdruck abfällt. In diesem Falle schaltet ein mit dem lokalen Drucksensor eingangsseitig verbundenes Schaltmittel den lokalen Kompressor ein, um den Druckmittelbedarf zu decken. Das Schaltmittel schaltet den Kompressor dann wieder aus, wenn über den Drucksensor das Erreichen eines ebenfalls vorgegebenen Maximaldrucks signalisiert wird. Dieser sogenannte Druckwächter beruht damit auf dem Prinzip einer Zweipunktregelung.

Der wesentliche Nachteil der bekannten dezentralen Zweipunktregelung ist das unkoordinierte Zusammenspiel der Kompressoren innerhalb des Zugverbands. Zwar wird durch die Dezentralisierung eine autarke Druckmittelversorgung für jedes Schienenfahrzeug erzielt, was in einfachster Weise eine frei wählbare Aneinanderkopplung von Schienenfahrzeugen ermöglicht ; gleichwohl führt das damit einhergehende unkoordinierte Zusammenspiel auch zu einem erhöhten Verschleiß der Kompressoren, was einen hohen Aufwand an Wartung und eine verkürzte Lebensdauer der Kompressoren verursacht. So können beispielsweise Toleranzunterschiede bei Drucksensoren im Bezugssystem des Zugverbands dazu führen, daß stets nur ein einziger Kompressor zur Auffüllung eines geringen während des Betriebes auftretenden Druclcmittelbedarfs beansprucht wird, dessen zugeordneter Druckwächter auf einen noch im Toleranzfeld liegenden, aber minimalen Grenzdruckwert auslöst. Dieser Kompressor wird dann über seine

gesamte Lebensdauer vergleichsweise häufiger als die übrigen Kompressoren beansprucht. Diese einseitige Beanspruchung eines Kompressors erzeugt einen erhöhten Verschleiß bei dem Kompressor, so daß dieser auch in kürzeren Zeitabständen zu warten ist.

Andererseits werden bei einem größeren Druckabfall unterhalb des Grenzdrucks sofort alle Kompressoren gemeinsam eingeschaltet, um den entstandenen Druckmittelbedarf zu decken. Ein Betrieb aller Kompressoren ist jedoch in den meisten Fällen nicht erforderlich, da bereits einige wenige Kompressoren innerhalb kürzester Zeit den Maximaldruck herbeiführen können. Die Anlaufphase aller Kompressoren bei einem gemeinsamen Einschalten führt zu einem hohen Energieverbrauch sowie zu unnötigen Spitzenbelastungen im Energiesystem des Zugverbands.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Steuerung der Druckmittel- versorgung bei Schienenfahrzeugen dahingehend weiterzuverbessern, daß eine möglichst ausgeglichene Nutzung der im Zugverband vorhandenen Kompressoren erzielt wird, um insbesondere den Verschleiß und den Energieverbrauch der Kompressoren zu minimieren.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bezüglich einer Vorrichtung wird die Aufgabe durch den Anspruch 13 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die verfahrenstechnische Lehre ein, daß entsprechend der Gesamtanzahl der im Zugverband verfügbaren Kompressoren eine feste oder

wechselnde Prioritätsreihenfolge für die Kompressoren definiert wird, wobei abhängig vom aktuellen Druckmittelbedarf nur diejenige Anzahl von Kompressoren gemäß der Reihenfolge ihrer Priorität in Betrieb genommen wird, welche zur Deckung des aktuellen Druckmittelbedarfs erforderlich ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens für die Kompressoren des Zugverbandes liegt in dem bedarfsgerechten Ein-und Ausschalten der benötigten Kompressoren, das prioritätsabhängig gemäß einer festgelegten, aber wahlweise frei änderbaren Reihenfolge vorgenommen wird. Eine Änderung der Prioritätsreihenfolge kann unter bestimmten auslösenden Bedingungen erfolgen, die an späterer Stelle ausführlicher beschrieben werden. Da nicht mehr alle Kompressoren gleichberechtigt zur Druckmittelversorgung beitragen, kann die Ein- und Ausschalthäufigkeit signifikant gesenkt werden, was sich verschleißminimierend und energiesparend auswirkt. Um beispielsweise einen konstanten Druckmittelverbrauch zu bedienen, laufen die prioritätshöchsten Kompressoren überwiegend konstant in ihrer optimalen Betriebstemperatur, bei welcher der Verschleiß gering ist. Ein geringer zusätzlicher Druckausgleich bei betriebsbedingten Druckschwankungen kann dann über den prioritätsnächsten Kompressor vorgenommen werden, der jedoch nur bedarfsweise zugeschaltet wird.

Vorzugsweise wird für einen solchen Ausgleich von betriebsbedingten Druck- schwankungen in der Hauptluftbehälterleitung bei einem Druckabfall unter einen definierten unteren Grenzwert zusätzlich zu bereits eingeschalteten Kompressoren zunächst der Kompressor mit der nächsthöheren Priorität in Betrieb genommen. Bei Erreichen eines Maximaldrucks wird dann in analoger Weise von den eingeschalteten Kompressoren zunächst der Kompressor mit der nächstniedrigen Priorität wieder außer Betrieb genommen. Dieses Steuerungskonzept anhand zweier

Druckgrenzwerte lehnt sich demnach an das Prinzip der Zweipunktregelung an.

Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme werden bei Inbetriebnahme der Druckmittelversorgung des Zugverbandes die Kompressoren unterschiedlich zeitverzögert eingeschaltet. Bei Erreichen des Maximaldrucks werden diese dann wieder unterschiedlich zeitverzögert ausgeschaltet, wobei das Ein-bzw. Ausschalten nach dem Ablauf einer abhängig von der Priorität jedes Kompressors festgesetzten Zeitdauer erfolgt. Die zeitliche Einschaltverzögerung verhindert eine nachteilige Leistungsspitze im Energieverbrauch, so daß ein sicheres Anfahren der Kompressoren aus dem Stand heraus-beispielsweise bei einer Inbetriebnahme der Druckmittelversorgung nach einem Zusammenstellen des Zugverbands aus einzelnen Schienenfahrzeugen-erfolgen kann.

Zur Festlegung der Prioritätsreihenfolge der Kompressoren werden diese vorzugsweise bei unterschiedlichen individuellen unteren Grenzdrücken eingeschaltet und bei unterschiedlichen individuellen oberen Maximaldrücken wieder ausgeschaltet. Dabei wird im wesentlichen der Kompressor mit der höchsten Priorität aufgrund des kleinsten untersten Grenzdrucks zuerst eingeschaltet und aufgrund des kleinsten untersten Maximaldrucks zuerst wieder abgeschaltet, wobei die in der Priorität folgenden Kompressoren um je einen nächsthöheren Differenz- druckwert versetzt ein-bzw. ausgeschaltet werden. Diese Druckabstaffelung ergibt auf einfache Weise die erfindungsgemäße Prioritätsreihenfolge für die Kompressoren und ermöglicht eine sukzessive belastungsoptimale Annäherung an den Maximaldruck der Druckmittelversorgung. Daneben ist es auch denkbar, die Prioritätsreihenfolge der Kompressoren anders-beispielsweise durch eine übergeordnete elektronische Steuereinrichtung-zu definieren. Die elektronische Steuereinrichtung kann dabei über einen durch den Zugverband verlaufenden

Datenbus mit den Schaltmitteln aller Kompressoren zur Ansteuerung verbunden sein. Die Ansteuerung der Druckmittelversorgung innerhalb des Zugverbands kann demnach zentral von einer übergeordneten elektronischen Steuereinrichtung aus oder auch dezentral durch eine jedem Kompressor zugeordnete Steuereinheit erfolgen, wobei letzterenfalls eine aufeinander abgestimmte Einstellung erforderlich ist. Im einfachsten Falle kann die Steuereinheit als ein herkömmlicher Druckwächter am Kompressor ausgebildet sein, der zur Einstellung seiner Priorität verstellbar ist.

Über einen gemeinsamen Datenbus ist hierbei eine vorteilhafte Master/Slave- Zuordnung und damit eine Zentralisierung der Steuerung möglich. Als Mittel zum dezentralen Festlegen einer Prioritätsreihenfolge eignet sich im einfachsten Falle auch ein direkt am Kompressor ausgebildeter elektrischer oder mechanischer Handwahlschalter oder dergleichen.

Die Prioritätsreihenfolge der Kompressoren kann nach der Zusammenstellung der Schienenfahrzeuge zu einem Zugverband unverändert definiert bleiben. Von besonderem Vorteil ist jedoch eine Wechselbarkeit der Prioritätsreihenfolge. Eine solche Umpriorisierung kann fest oder zufällig zeitgesteuert oder auch druckgesteuert, temperaturgesteuert oder feuchtigkeitsgesteuert oder auf eine andere geeignete Weise vorgenommen werden. Der Wechsel in der Prioritätsreihenfolge der Kompressoren bietet den Vorteil einer gleichmäßigen Streuung des Verschleißes und damit eine besonders ausgeglichene Nutzung aller zur Verfügung stehender Kompressoren. Extrem differierende Wartungsintervalle für Kompressoranlagen der Schienenfahrzeuge können insoweit vermieden werden. Der Wechsel der Prioritätsreihenfolge schafft also eine gleichmäßige Rotation in der Nutzwigshdufigkeit der Kompressoren im Zugverband. Da hierdurch ein längerer Stillstand jedes Kompressors und damit eine absolute Abkühlung vermieden wird, kann auch eine verschleißverursachende Feuchtigkeitsabgabe von Kompressoren,

welche in der Wannlaufphase auftritt, wirkungsvoll verhindert werden.

Vorzugsweise wird für einen zeitgesteuerten Wechsel der Prioritätsreihenfolge während des Betriebes der Druckmittelversorgung der Kompressor mit der höchsten Priorität bei Erreichen einer definierten ununterbrochenen Betriebsdauer in die niedrigste Priorität versetzt und damit ausgeschaltet, wobei dieser Kompressor durch einen Kompressor mit der nächsthöheren Priorität ersetzt wird. Daneben sind auch andere zeitgesteuerte Wechselmethoden denkbar. So kann ein Wechsel der Prioritätsreihenfolge auch an einen feststehenden Stunden-oder Datumswechsel als auslösendes Ereignis gekoppelt sein.

Im Falle eines alternativen druckgesteuerten Wechsels der Prioritätsreihenfolge während des Betriebes der Druckmittelversorgung kann der Kompressor mit der höchsten Priorität bei Erreichen eines definierten Umschaltdruclcwerts innerhalb der Hauptluftbehälterleitung in die niedrigste Priorität versetzt werden und damit ausgeschaltet werden, wobei dieser Kompressor wiederum durch einen noch ausgeschalteten Kompressor mit der nächsthöheren Priorität ersetzt wird. Im einfachsten Falle kann der einen Wechsel in der Prioritätsreihenfolge auslösende Umschaltdruclcwert beispielsweise nach einem signifikanten Druckabfall durch eine Abbremsung des Zugverbandes in den Stillstand bewirkt werden.

Für einen weiterhin denkbaren temperaturgesteuerten Wechsel der Prioritätsreihenfolge während des Betriebes der Druckmittelversorgung kann der Kompressor mit der höchsten Priorität bei Erreichen der Betriebstemperatur und nach Ablauf einer definierten Haltezeit in die niedrigste Priorität versetzt und damit ausgeschaltet werden, wobei dieser Kompressor wiederum durch einen noch ausgeschalteten Kompressor mit der nächsthöheren Priorität ersetzt wird. Der

temperaturgesteuerte Wechsel stellt damit eine im Hinblick auf die Optimierung einer möglichst trockenen Betriebsweise der Kompressoren ausgerichtete Maßnahme dar.

Für einen alternativen feuchtigkeitsgesteuerten Wechsel der Prioritätsreihenfolge wird während des Betriebes der Druckmittelversorgung des Kompressors mit der höchsten Priorität bei Erreichen eines trockenen Betriebszustandes in die niedrigste Priorität versetzt wird und damit ausgeschaltet, wobei dieser Kompressor durch einen noch ausgeschalteten feuchten Kompressor mit der nächsthöheren Priorität ersetzt wird. Diese durch geeignete Sensoren erzielbare feuchtigkeitsabhängige Steuerung stellt damit eine weitere denkbare Möglichkeit im Hinblick auf die Optimierung einer möglichst trockenen Betriebsweise der Kompressoren dar.

Daneben sind auch noch andere Steuerungsmethoden für den Wechsel der Prioritäts- reihenfolge denkbar, die auf geeignete Parameter in der Druckmittelversorgung Bezug nehmen, aus denen sich Verschleißursachen ableiten lassen. Auch eine Kombination mehrerer Steuerungsmethoden miteinander ist möglich.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachfolgend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzelnen Figuren näher dargestellt.

Es zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zugverbandes mit Mitteln für die erfindungsgemäße Druckmittelversorgung,

Fig. 2 ein Verbrauchsdiagramm der erfindungsgemäßen Druclcmittelversor- gung bei betriebsbedingt konstantem Druckmittelverbrauch, Fig. 3 ein Schaltdiagramm zur Veranschaulichung einer durch gestaffelte Druckwerte geschaffenen Prioritätsreihenfolge, Fig. 4 ein Schaltdiagramm zur Veranschaulichung einer zeitversetzten Verzögerung beim Ein-und Ausschalten der Kompressoren, und Fig. 5 ein typisches Trocknungsverlaufsdiagramm eines Kompressors.

Ein Zugverband besteht nach Figur 1 aus mehreren Schienenfahrzeugen, von denen hier beispielhaft nur drei Schienenfahrzeuge 1 a bis 1 c gezeigt sind, welche sich auf Schienen 2 fortbewegen lassen und mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die Druckmittelversorgung des Zugverbands, die insbesondere für den Betrieb der Bremsanlage erforderlich ist, erfolgt über eine durch alle Schienenfahrzeuge I a bis 1 c durch den gesamten Zugverband verlaufende Hauptluftbehälterleitung 3. Die Hauptluftbehälterleitung 3 ist abschnittsweise an den Verbindungsstellen benachbarten Schienenfahrzeuge 1 a zu l b oder 1 b zu 1 c tiber Druckmittelkupplungen 4a bzw. 4b druckmittelschlüssig zusammengeschaltet. Die Beaufschlagung der Hauptluftbehälterleitung 3 mit Preßluft erfolgt über Kompressoren 5a bis 5c, die je einem Schienenfahrzeug la bis lc zugeordnet sind und deren Behälter mit der Hauptluftbehälterleitung 3 in Verbindung steht. Insoweit ist jeder Behälter der Kompressoren 5a bis 5c über die gemeinsame Hauptluft- behälterleitung 3 kurzgeschlossen, so daß in diesem System dasselbe Druckniveau herrscht. Jeder Kompressor 5a bis 5c ist in diesem Ausführungsbeispiel eingangsseitig mit einer eigenen Steuereinheit 6a bis 6c ausgestattet, so daß hier eine

dezentral angeordnete Ansteuerung der Kompressoren 5a bis 5c erfolgt. Die Steuereinheiten 6a bis 6c umfassen nicht weiter im Detail dargestellte Schaltmittel zum Ein-und Ausschalten der Kompressoren 5a bis 5c sowie damit zusammenwirkende Mittel zum Bestimmen einer Prioritätsreihenfolge für die Kompressoren 5a bis 5c innerhalb des Zugverbands, hier beispielsweise durch einen manuell einstellbaren automatischen Druckwächter.

Mit diesen Mitteln ist eine aus Figur 2 ersichtliche Ansteuerung anhand einer Prioritätsreihenfolge möglich. Dabei erhält jeder Kompressor des Zugverbandes eine Priorität 1 bis 5 als Kennung (Ordinatenachse des Verbrauchsdiagramms) die eine Prioritätsreihenfolge ergibt. Abhängig vom aktuellen Druckmittelbedarf wird nur diejenige Anzahl von Kompressoren gemäß der Reihenfolge ihrer Priorität 1 bis 5 in Betrieb genommen, die zur Deckung des aktuellen Druckmittelbedarfs erforderlich ist. Bei dem betrachteten Beispiel wird ein über die Zeit konstanter Druckmittelverbrauch angenommen, zu dessen Deckung die Leistung von 3 bis 4 Kompressoren erforderlich ist. Gemäß der prioritätsbasierenden Steuerung der Druckmittelversorgung wird dieser Bedarf durch einen 100%-igen Betrieb der Kompressoren mit der Priorität 1 bis 3 gedeckt. Die ersten drei Kompressoren sind also im Dauerbetrieb. Die restlichen 40% Bedarf wird durch den nächst prioritätshöheren Kompressor mit der Priorität 4 gedeckt, der über die Zeit gesehen (Abszissenachse des Verbrauchsdiagramms) durch wechselndes Ein-und Ausschalten 40%-ig in Betrieb genommen werden. Der übrige Kompressor mit der niedrigsten Priorität 5 braucht hier nicht benutzt zu werden. Zum Wiederauffüllen des-hier konstanten-betriebsbedingten Druclcmittelverbrauchs wird konkret bei einem dadurch verursachten Druckabfall unter einen definierten unteren Grenzwert zusätzlich zu bereits eingeschalteten Kompressoren der Priorität 1 bis 3 zunächst der Kompressor mit der nächsthöheren Priorität 4 in Betrieb genommen. Bei Erreichen

eines Maximaldrucks wird in analoger Weise von den dann eingeschalteten Kompressoren der Priorität 1 bis 4 zunächst der Kompressor mit der nächstniedrigen Priorität 4 außer Betrieb genommen.

Gemäß Figur 3 werden zur Festlegung der Prioritätsreihenfolge 1... 5 (Ordinatenachse des Schaltdiagramms) die Kompressoren bei unterschiedlichen individuellen unteren Grenzdrücken, die um den Betrag Apon differieren (Abszissenachse des Schaltdiagramms), während des Betriebes zum Wiederauffüllen eingeschaltet. Analog dazu werden die Kompressoren auch bei unterschiedlichen individuellen oberen Maximaldrücken ausgeschaltet, die um den Betrag Apoff differieren. Bei Inbetriebnahme ohne Druck erfolgt aber zunächst ein Auffüllen unter Einsatz aller Kompressoren bis zum höchsten Maximaldruck, der durch den Kompressor mit der Priorität 5 bewirkt wird. Die Kompressoren schalten aufgrund ihrer um den Betrag Apoff differierenden Maximaldrücke schrittweise ab.

Zuerst schaltet der Kompressor mit der Priorität 1 ab. Bei einem Wiederauffüllen während des Betriebes wird der Kompressor mit der niedrigsten Priorität 5 zuerst wieder eingeschaltet. Die in der Priorität 4 bis 1 folgenden Kompressoren werden um je einen nächsthöheren Differenzdruckwertschritt mit dem Betrag APon versetzt eingeschaltet, falls dies für ein Wiederauffüllen mit Druckmittel erforderlich ist.

Bei Inbetriebnahme der Druckmittelversorgung werden nach Figur 4 die Kompressoren des Zugverbandes unterschiedlich zeitverzögert eingeschaltet, um Leistungsspitzen in der Energieversorgung der Kompressoren zu vermeiden, was aus dem individuell unterschiedlichen Betrag der Einschaltzeitverzögerung x (benachbart zur Ordinatenachse des Schaltdiagramms) hervorgeht. Analog hierzu werden die Kompressoren bei Erreichen des Maximaldrucks wieder um einen individuell unterschiedlichen Betrag einer Ausschaltzeitverzögerung y ausgeschaltet.

Das Ein-bzw. Ausschalten erfolgt dabei nach dem Ablauf einer abhängig von der Priorität 1 bis 5 jedes Kompressors festgesetzten individuellen Zeitdauer, um insoweit eine prioritätsabhängige Staffelung zu schaffen.

Damit eine einseitige Belastung von Kompressoren mit höheren Prioritäten 1, 2, u. a. vermieden wird, erfolgt zusätzlich ein rotierender Wechsel der Prioritätsreihenfolge der Kompressoren. Für einen zeitgesteuerten Wechsel der Prioritätsreihenfolge während des Betriebes der Druckmittelversorgung kann der Kompressor mit der höchsten Priorität 1 bei Erreichen einer definierten ununterbrochenen Betriebsdauer in die niedrigste Priorität 5 versetzt und damit im Nicht-Bedarfsfall auch ausgeschaltet werden. Die übrigen Kompressoren rücken bezüglich ihrer Priorität entsprechend nach.

Unter Bezugnahme auf Figur 5 kann die Betriebsdauer eines Kompressors bei diesem zeitgesteuerten Wechsel der Prioritätsreihenfolge mindestens anhand der Zeit festgelegt werden, die dieser benötigt, um von einer feuchten Aufwärmphase "wet"über eine Warmphase"warm"in einen trockenen Zustand"dry"zu kommen.

Hierdurch können alle Kompressoren im Zugverband trocken gehalten werden, was einem Verschleiß des Druckversorgungssystems aufgrund Feuchtigkeit entgegenwirkt. Einen Feuchtigkeitsabgabe (Schraffur) des Kompressors erfolgt über die Aufwärmphase"wet"und die Warmphase"warm".

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, die trotz anders gearteter Ausführung in den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich eingreifen. Insbesondere ist die Erfindung nicht beschränkt auf einen zeitgesteuerten Wechsel der Prioritätsreihenfolge. Dieser kann ebenso auch druckgesteuert, temperaturgesteuert, feuchtigkeitsgesteuert oder in anderer

geeigneter Weise erfolgen. Weiterhin sind auch verschiedene zentrale oder dezentrale Steuerungsarten für die Festlegung der Prioritätsreihenfolge denkbar.