Beschreibung

Verschleißorientiertes Bremsmanagement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen eines schienengeführten Fahrzeuges mit Triebachsen, die jeweils mit einer elektrodynamischen Bremse unter einer Triebachsenreib- bremse ausgerüstet sind, und mit Laufachsen, die mit einer Laufachsenreibbremse ausgerüstet sind, bei dem bei einem Bremsvorgang zunächst die elektrodynamische Bremse betätigt wird, bei nicht ausreichender Bremsverzögerung anschließend die Triebachsenreibbremse betätigt wird und schließlich die Laufachsenreibbremse betätigt wird.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 100 49

678 B4 bereits bekannt. Dort ist ein Verfahren zum Bremsmana ^¬ gement beschrieben, das bei einem schienengeführten Fahrzeug eingesetzt wird. Das schienengeführte Fahrzeug weist von ei ^¬ nem Elektromotor angetriebene Triebachsen und nicht angetrie- bene Laufachsen auf. Sowohl die Trieb- als auch die Laufach- sen sind mit Reibbremsen ausgerüstet. Darüber hinaus ist ein elektrodynamisches Bremsen der Triebachsen möglich, bei dem der Elektromotor dann als Generator wirkt. Die beim elektrodynamischen Bremsen gewonnene Energie wird entweder in ein Versorgungsnetz zurückgespeist oder von einem Bremswiderstand in Wärme umgewandelt. Da die elektrodynamische Bremse im Ver ^¬ gleich zu den Reibbremsen nahezu verschleißfrei arbeitet, wird diese bevorzugt aktiviert. Bei dem Bremsvorgang wird da ^¬ her von einem so genannten Bremssteuergerät zunächst die elektrodynamische Bremse aktiviert. Erst anschließend werden die Reibbremsen zugeschaltet, bis eine angeforderte Soll ^¬ bremskraft erreicht ist. Um die Belastung der Bremsscheiben und somit den Verschleiß der Bremsscheiben gleichmäßig auf die Reibbremsen der Laufachsen und die Reibbremsen der Trieb-

achsen zu verteilen, wird die Temperatur der jeweiligen Bremsscheiben ermittelt, wobei die Bremssteuerung die Brems ^¬ kraft so auf die Reibbremsen aufteilt, dass sich beim Bremsen an den Bremsscheiben in etwa die gleiche Temperatur ein- stellt. Das vorbekannte Verfahren führt zwar zu einem ver ^¬ schleißoptimierten Bremsmanagement und einer gleichmäßigen Aufteilung der Bremsscheibenbelastung. Der Einsatz und die Verwendung des Verfahrens in einem Schienenfahrzeug ist je ^¬ doch aufwändig und kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, das kostengünstig ist, wobei gleichzeitig ein vorschnelles Abnutzen der Bremsscheiben oder der Bremsbeläge von Reibbremsen vermieden ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Laufach- senreibbremse dann betätigt wird, wenn eine zuvor festgelegte maximale Bremsleistung der Triebachsenreibbremse erreicht wird.

Gemäß dem Stand der Technik wurden bislang beim verschleißorientierten Bremsen zunächst die elektrodynamische Bremse und anschließend die Reibbremsen der Laufachsen betätigt. Da ^¬ bei ist die durch die Laufachsenreibbremse bereitgestellte Bremskraft in der Regel ausreichend, um die angeforderte

Bremskraft als Bremssollkraft bereitzustellen. Eine Betäti ^¬ gung der Triebachsenreibbremse unterblieb daher vielfach, so dass die Belastung der Reibbremsen ungleichmäßig war und auf die Laufachsenreibbremsen konzentriert blieb. Um diesem Miss- tand auf einfache und kostengünstige Art und Weise abzuhel ^¬ fen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zunächst die Trieb ^¬ achsenreibbremse auszulösen. Gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik erfolgt eine solche Auslösung - wenn überhaupt - zufällig in Folge einer Auswertung der erfassten Tem-

peraturen der Bremsscheiben der Reibbremse. Eine solche aufwändige Temperaturmessung entfällt jedoch im Rahmen der Erfindung. Erfindungsgemäß werden stattdessen zunächst immer die Triebachsenreibbremsen betätigt. Erst wenn die Bremskraft der Triebachsenreibbremse eine vorgegebene maximale Brems ^¬ kraft überschreitet, kommt es zum Einsatz der Laufachsenreib- bremsen. Die maximale Bremskraft kann auf Grundlage beliebi ^¬ ger überlegungen festgelegt werden. Zweckmäßigerweise wird der Leistungseintrag in die Bremsscheiben der Triebachsen- reibbremsen ermittelt. Dies erfolgt sowohl unter Ermittlung der aktuell eingeleiteten Bremskraft und unter Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs beispielsweise mittels Achs ^¬ drehzahlgebern. übersteigt der ermittelte Leistungseintrag, also die Bremsleistung der Triebachsenreibbremse, einen vor- gegebenen Schwellenwert, werden die Laufachsenreibbremsen aktiviert. Eine alleinige Belastung der Laufachsenreibbremsen ist somit vermieden. Der Schwellenwert wird gemäß dieser Wei ^¬ terentwicklung der Erfindung so ausgewählt, dass eine irre ^¬ versible Beschädigung der Reibbremsen, also insbesondere der Bremsscheibe und der Bremsbeläge der Triebachsenreibbremse vermieden wird. Abweichend davon wird die maximale Bremskraft in Abhängigkeit der Bremskraft der elektrodynamischen Bremse und in Abhängigkeit einer vorgegebnen Sollbremskraft festge ^¬ legt. Hierauf wird später noch genauer eingegangen.

Vorteilhafterweise erfasst ein Messsensor, die von einem Stellglied der Triebachsenreibbremse erzeugte Bremskraft un ^¬ ter Gewinnung eines Bremsistwertes und überträgt die Brems ^¬ istwerte an eine Steuerungseinheit.

Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung ermittelt eine Steuerungseinheit ausgehend von den Bremsistwerten anhand ei ^¬ ner in ihr implementierten Logik die Bremsleistung und löst

eine Betätigung der Laufachsenreibbremse aus, wenn die Brems ^¬ leistung eine maximale Bremsleistung überschreitet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung er- fasst ein Drucksensor den Druck eines Bremszylinders unter Gewinnung eines Bremsistdruckes als Bremsistwert, wobei der Bremsistwert in eine Bremskraft umgerechnet wird. Der im Bremszylinder erzeugte Druck ist auf einfache Art und Weise in eine Bremskraft umrechenbar. Dabei wird vorteilhafterweise von dem Zusammenhang Druck gleich Kraft pro Fläche ausgegangen. Ist die bewegliche Fläche des Bremszylinders bekannt, auf die der Druck des Bremszylinders wirkt, kann die Brems ^¬ kraft auf einfache Art und Weise berechnet werden. Die Brems ^¬ leistung p ergibt sich aus dem Produkt der ermittelten Ge- schwindigkeit v des Fahrzeuges und der Bremskraft F gemäß p=v*F. Zur Ermittlung der Bremsleistung p ist daher auch die Ermittlung der Geschwindigkeit v erforderlich. Diese kann aus den Daten der Achsdrehzahlgeber ermittelt werden, die ebenfalls mit der Steuerungseinheit verbunden sind. Achsdrehzahl- geber und die Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs sind dem Fachmann jedoch bestens bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht detailliert eingegangen zu werden braucht .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die maximale Bremsleistung der Treibachsenreibbrem- se in Abhängigkeit einer vorgegebenen Sollbremskraft festge ^¬ legt. Die Sollbremskraft wird beispielsweise aufgrund von Er ^¬ fahrungswerten festgelegt.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterentwicklung ist die maximale Bremskraft gleich der die Differenz zwischen der Sollbremskraft und der Bremskraft der elektrodynamischen Bremse. Die Sollbremskraft μ ist beispielsweise dir für jede

Achse gewünschte Bremskraft. Auf diese Weise ist die Brems ^¬ kraft für jede Achse gleich.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin- düng sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung eines

Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezug auf die Figu ^¬ ren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei

Figur 1 eine schematische Darstellung eines schienengeführten Fahrzeuges mit Lauf- und Triebachsen und

Figur 2 eine schematische Darstellung zur Verdeutli- chung eines Ausführungsbeispiels des erfin ^¬ dungsgemäßen Verfahrens zeigen.

Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 1, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Triebwagen 2 sowie mehrere von den Triebwagen 2 gezogene Personenwagen 3 umfasst. Jeder Personenwagen 3 verfügt über zwei Drehgestelle mit jeweils zwei Radsätzen, die jeweils zwei schienengeführte Räder aufweisen. Die Räder sind über eine drehfest an ihnen angebrachte Rad ^¬ achse miteinander gekoppelt. Die Radachsen der Personenwagen 3 sind nicht angetrieben und werden daher hier im Folgenden als Laufachsen 4 bezeichnet. Die Radachsen des Triebwagens 2 sind jeweils von einem Elektromotor angetrieben und werden daher Triebachsen 5 genannt. Der Triebwagen 2 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Triebachsen 5. Jeder Per- sonenwagen 3 weist vier Laufachsen 4 auf.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Aufteilung der Triebachsen 4 und der Laufachsen 5, die in Figur 1 gezeigt ist, rein beispielhaft zu verstehen ist. Bei einem abweichen-

den Ausführungsbeispiel verfügt beispielsweise jeder Perso ^¬ nenwagen und jeder Triebwagen über eine oder zwei Triebachsen und über drei beziehungsweise zwei Laufachsen.

Wie bereits ausgeführt wurde, ist jede Triebachse 5 des

Triebwagens 2 mit einer elektrodynamischen Bremse ausgerüs ^¬ tet. Hierzu wird der Elektromotor der Triebachse als Genera ^¬ tor betrieben, wobei die vom Generator beim Bremsen erzeugte elektrische Energie entweder in ein in Figur 1 nicht gezeig- tes Versorgungsnetz zurückgespeist oder von einem Bremswiderstand in Wärmeenergie umgewandelt wird. Darüber hinaus ver ^¬ fügt jede Triebachse 5 über eine Triebachsenreibbremse, die in diesem beispielhaften Fall eine pneumatische Reibbremse ist. Die pneumatische Triebachsenreibbremse verfügt über eine Druckluftversorgung, pneumatische Bremsventilen und einen

Bremszylinder, in dem eine Bremssteuerungseinheit mittels des Bremsventils einen zuvor vorgegebenen Bremsdruck einstellt. Der Bremszylinder verfügt über einen beweglich geführten Bremskolben, in dem in Abhängigkeit des Bremsdruckes eine Bremskraft erzeugt wird. Die Bremskraft wird mit einer zweck ^¬ mäßigen Hebelmechanik in einen Bremsbelag eingeleitet, der einer Bremsscheibe zugewandt ist, gegen die der Bremsbelag bei einem Bremsvorgang mit der Bremskraft unter Reibschluss gepresst wird.

Die Laufachsen 4 der Personenwagen 3 sind lediglich mit Lauf- achsenreibbremsen ausgerüstet, die von ihrem Aufbau den zuvor beschriebenen Triebachsenreibbremsen im Wesentlichen entsprechen. Der pneumatische Druck in den Bremszylinder der Lauf- achsenreibbremse und der Triebachsenreibbremse wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine gemeinsame Steue ^¬ rungseinheit mittels der besagten Bremsventile festgelegt. Hierzu steuert die Steuerungseinheit die jeweiligen Bremsven ^¬ tile elektronisch an.

Das dieser Ansteuerung zugrunde liegende Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 2 verdeutlicht. In dem Diagramm ist auf der Ordinate die Bremskraft μ abge ^¬ tragen, wobei auf die erste Säule 6 die Bremskraft der Brem- sen der Triebachsen und die zweite Säule 7 die Bremskraft der Laufachsen dargestellt. Mit den Ziffern 1, 2, 3 wird die Rei ^¬ henfolge der Betätigung der jeweiligen Bremse durch die Steuerungseinheit festgelegt. So wird zunächst die elektrodynami ^¬ sche Bremse 1 betätigt, die einen Großteil der Bremskraft für die Triebachse bereitstellt. Anschließend kommt es zur Betä ^¬ tigung der Triebachsenreibbremse 2, bis in Summe ein vorgege ^¬ bener Schwellenwert μ, also eine Sollbremskraft für jede Ach ^¬ se, erreicht ist. Erst dann kommt es zur Betätigung der Lauf- achsenreibbremse, wobei die Bremskraft gleichmäßig auf Lauf- achsen 5 und Triebachsen 4 verteilt ist.