AUTOMATISIERT KALIBRIERBARES BREMSSYSTEM UND VERFAHREN ZUM AUTOMATISIERTEN KALIBRIEREN EINES BREMSSYSTEMS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Kalibrieren eines

pneumatischen Bremssystems durch automatisierte Einstellung von Parametern der Bremssteuerung des pneumatischen Bremssystems anhand von pneumatischen Eigenschaften des Bremssystems, die durch Messungen ermittelt werden. Die

Erfindung betrifft ferner ein automatisiert kalibrierbares pneumatisches Bremssystem, das ein Verfahren zum automatisierten Kalibrieren durchführen kann.

Die für die Steuerung bzw. Regelung von Bremssystemen verwendeten Parameter der Steuerungs- bzw. Regelungsalgorithmen sind von der jeweiligen Gestaltung des Bremssystems abhängig. Dies ist zum einen durch Normen bzw. länderspezifische Vorgaben, zum anderen insbesondere bei Bremssystemen von Schienenfahrzeugen durch die vorliegende Zuggattung verursacht. Insbesondere werden die für die

Steuerung bzw. Regelung des Bremssystems benötigten Parameter der Steuerungsbzw. Regelungsalgorithmen durch die Konstruktion des Schienenfahrzeuges, in dem das Bremssystem eingesetzt wird, beeinflusst. Die Eigenschaften des Bremssystems, wie beispielsweise Leitungslängen und Leitungsquerschnitte, Biegungen, Volumina und weitere konstruktive Merkmale beeinflussen die Wahl der Parameter der Steuerungsbzw. Regelungsalgorithmen des Bremssystems. Das Verhalten des Bremssystems wird durch sämtliche im Druckverlauf zwischen der Bremskraft erzeugenden Einheit über die Verrohrung bis hin zum Bremszylinder liegenden Komponenten und die Übergänge zwischen den Komponenten bestimmt. Die im Druckverlauf liegenden Komponenten und die Übergänge zwischen diesen bestimmen die Leistungsfähigkeit und das

Verhalten des Bremssystems. Die Bremssysteme sind vorwiegend zunächst standardisiert ausgeführt. Während der Inbetriebnahme des Systems werden die standardisiert ausgeführten Bremssysteme an die jeweiligen Umstände des Anwendungsfalls angepasst. Das Bremssystem wird hierbei so angepasst, dass bei Betrieb des Bremssystems die geforderten Druckverläufe für Belüftung und Entlüftung erzielt werden können. Dabei wird das Bremssystem unter anderem auch auf die maximal vorkommenden Verläufe angepasst.

In herkömmlichen Anpassungsverfahren werden bei der Anpassung unter anderem pneumatische Widerstände in Form von Düsen in das System eingefügt, welche durch ihre Drosselwirkung das Verhalten des Systems beeinflussen. Dadurch kann ein zunächst standardisiert ausgeführtes Bremssystem individuell an die geforderten Einsatzbedingungen, beispielsweise an das konkrete Schienenfahrzeug, angepasst werden. Des Weiteren werden in der standardisierten Bremssystem-Software

Parameter angepasst. Die Anpassung der Parameter kann vorab in der Entwicklung bzw. in der Fertigung erfolgen. Die Parameter können auch in Versuchen direkt am Fahrzeug angepasst werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Systeme vorab bereits während der Entwicklung hinsichtlich ihrer Eigenschaften zu untersuchen und die Parameter der Bremssteuerung bereits vorab während der Entwicklung an die konkreten Umgebungsbedingungen, beispielsweise an die Konstruktion des

betrachteten Schienenfahrzeuges, anzupassen. Beide bekannten Methoden, und insbesondere die Einstellung von Parametern direkt am Fahrzeug, erfordern

erheblichen Aufwand, um die Steuerung bzw. Regelung des Bremssystems an die konkreten Einsatzbedingungen anzupassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine Kalibrierung der Parameter der Bremsdrucksteuerung bzw. der

Bremsdruckregelung des pneumatischen Bremssystems direkt vor Ort am Zielsystem automatisiert durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum automatisierten Kalibrieren eines pneumatischen Bremssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein automatisiert kalibrierbares pneumatisches Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den

Unteransprüchen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zum automatisierten Kalibrieren eines

pneumatischen Bremssystems wird zunächst der Bremszylinder des pneumatischen Bremssystems mit bekanntem Öffnungsgrad eines dem Bremszylinder zugeordneten Ventils belüftet. Dabei ist auch die Öffnungsdauer des Ventils bekannt. Bei dem bekannten Öffnungsgrad des Ventils kann es sich beispielsweise um die maximal mögliche Ventilöffnung handeln, beispielsweise um einen vollen Öffnungshub. Aber auch andere Öffnungsgrade der Ventilstellung sind möglich.

Das Bremssystem kann auch mehrere Bremszylinder aufweisen, denen jeweils ein Ventil zugeordnet ist, oder es kann ein Ventil auch mehreren Bremszylindern

zugeordnet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei Bremssystemen mit einem oder mehreren Bremszylindern und mit jeweils einem einem Bremszylinder

zugeordneten Ventil oder mit einem mehreren Bremszylindern zugeordneten Ventil gleichermaßen anwendbar.

Im Anschluss daran wird der Druckanstieg am Ventil oder im Bremszylinder gemessen. Es kann auch der Druckanstieg am Ventil sowie im Bremszylinder gleichzeitig gemessen werden. Alternativ ist auch eine Messung entlang des pneumatischen Wirkpfades zwischen Ventil und Bremszylinder möglich. Dabei kann die Messung an einer Stelle entlang des pneumatischen Wirkpfades zwischen Ventil und Bremszylinder durchgeführt werden, oder auch an mehreren Stellen. Es wird die Zeit ermittelt, nach der sich ein stabiler Zustand des Druckes am Ventil oder im Bremszylinder oder entlang des pneumatischen Wirkpfades zwischen Ventil und Bremszylinder einstellt. Anhand des gemessenen Druckanstieges werden die pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises ermittelt. Dabei werden Softwaremodelle des Bremssystems verwendet.

Des Weiteren wird der Bremszylinder des pneumatischen Bremssystems mit bekanntem Öffnungsgrad des dem Bremszylinder zugeordneten Ventils entlüftet. Auch hier ist die Öffnungsdauer des Ventils bekannt. Dabei wird der Druckabfall am Ventil oder im Bremszylinder gemessen, und es wird die Zeit ermittelt, nach der sich ein stabiler Zustand des Druckes am Ventil oder im Bremszylinder einstellt. Auch hier kann der Druckabfall auch am Ventil sowie im Bremszylinder gleichzeitig gemessen werden. Alternativ ist auch hier eine Messung entlang des pneumatischen Wirkpfades zwischen Ventil und Bremszylinder möglich. Die pneumatischen Eigenschaften des Entlüftungskreises werden anhand des gemessenen Druckverlaufs und der Zeit, nach der sich der stabile Zustand einstellt, ermittelt. Dabei werden Softwaremodelle des Bremssystems verwendet. Nach Durchführung der Messungen und Ermittlung der pneumatischen Eigenschaften werden die Parameter der Bremssteuerung bzw. der Bremsregelung des pneumatischen Bremssystems anhand der gemessenen Daten, der ermittelten pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des

Entlüftungskreises sowie der Softwaremodelle des Bremssystems eingestellt.

Der stabile Zustand des Druckes am Ventil oder im Bremszylinder oder im

pneumatischen Wirkpfad zwischen Ventil und Bremszylinder im Anschluss an das

Belüften bzw. das Entlüften ist dadurch gekennzeichnet, dass sich ein stationärer bzw. nahezu stationärer Druckverlauf eingestellt hat und der Druckverlauf lediglich noch geringfügige Schwankungen aufweist. Zur Bestimmung, wann der stationäre Zustand erreicht ist, können verschiedene Schwellwerte für die im System noch auftretenden Druckschwankungen angewandt werden. Diese Schwellwerte können abhängig von den Verfahren, die zur Anpassung der Parameter der Bremssteuerung bzw. der

Bremsregelung eingesetzt werden, gewählt werden.

Die ermittelten pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des

Entlüftungskreises werden durch die üblichen Parameter gekennzeichnet,

beispielsweise den pneumatischen Widerstand oder das Durchflussverhalten oder den pneumatischen Leitwert der jeweiligen pneumatischen Kreise. Zur Ermittlung der pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüftungskreises werden Softwaremodelle des Bremssystems verwendet. Diese Softwaremodelle können mathematische Modelle sein, die es ermöglichen, aus den gemessenen

Druckverläufen und der Zeit, nach der sich ein stabiler Zustand des Druckverlaufs am Ventil, im Bremszylinder oder in den Leitungen einstellt, die genannten Parameter, die die pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüftungskreises kennzeichnen, zu ermitteln.

Nach Ermittlung der pneumatischen Eigenschaften des Belüftungs- und des

Entlüftungskreises anhand der Messungen werden die Parameter der Bremssteuerung bzw. der Bremsregelung des pneumatischen Bremssystems an das konkrete Bremssystem angepasst. Die Anpassung der Parameter der Bremssteuerung bzw. Bremsregelung erfolgt anhand der gemessenen Daten und insbesondere anhand der ermittelten pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des

Entlüftungskreises. Für die Einstellung der Parameter können auch die

Softwaremodelle des Bremssystems herangezogen werden. Die Einstellung der Parameter der Bremssteuerung bzw. Bremsregelung erfolgt dabei durch das

pneumatische Bremssystem selbsttätig im Anschluss an die Durchführung der

Messungen im Zuge einer Parameteradaption bzw. Parameteroptimierung. Zur Einstellung der Parameter können bekannte Verfahren zur Ermittlung der

Reglerparameter herangezogen werden, in Abhängigkeit der verwendeten Regelungsbzw. Steueralgorithmen. So können bei einfachen Reglern, beispielsweise bei Pl- Reglern, die bekannten Verfahren, die eine Optimierung der Reglerparameter beispielsweise anhand von Sprungantworten der Regelstrecke durchführen, verwendet werden. Wird eine modellbasierte Regelung bzw. Steuerung verwendet, können beispielsweise die Modellparameter der modellbasierten Regelung anhand der gemessenen Druckverläufe und der daraus ermittelten pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüftungskreises angepasst werden, so dass das Bremssystem durch die Bremssteuerung bzw. -regelung im Betrieb ein gewünschtes Verhalten der Druckregelung aufweist.

Die für die Parameteranpassung erforderlichen Daten, die in der Software abgebildeten Modelle des Systems, die Regelungs- bzw. Steuerungsalgorithmen und die Parameter der Bremssteuerung sowie die Parameter, die die pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüfungskreises kennzeichnen, sind im Bremssystem in einem Speicher abgelegt.

Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zum automatisierten Kalibrieren eines pneumatischen Bremssystems kann eine automatisierte Kalibrierung der

pneumatischen Bremsdrucksteuerung bzw. der pneumatischen Bremsdruckregelung direkt vor Ort am Zielsystem erfolgen. Eine Kalibrierung während der Entwicklung oder der Fertigung oder eine manuell durchzuführende Kalibrierung am Fahrzeug bei der Inbetriebnahme kann somit entfallen, wodurch Entwicklungszeit sowie

Entwicklungskosten eingespart werden können. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das pneumatische Bremssystem des Fahrzeugs mehrere Bremszylinder und den Bremszylindern zugeordnete Ventile auf. Die Messungen des Druckanstiegs und des Druckabfalls werden an den mehreren Ventilen oder in den mehreren Bremszylindern oder in den Leitungen zwischen diesen vorgenommen. Anhand der Messungen werden die pneumatischen Eigenschaften der Belüftungskreise und der Entlüfungskreise der mehreren Bremszylinder ermittelt, und die Parameter der verschiedenen Regel- bzw. Steuerkreise für die verschiedenen Bremszylinder des Bremssystems werden anhand der gemessenen Daten, der ermittelten pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des

Entlüfungskreises sowie der Softwaremodelle des Bremssystems angepasst.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Messungen des Druckanstiegs und des Druckabfalls sowohl am Ventil bzw. den mehreren Ventilen als auch am Bremszylinder bzw. den mehreren Bremszylindern des pneumatischen Bremssystems vorgenommen. Hierfür sind sowohl an den Ventilen als auch an den Bremszylindern Vorrichtungen zum Messen der Druckverläufe vorzusehen. Durch die Messungen auch an dem oder den Bremszylinder(n) zusätzlich zu den Messungen an den Ventilen können weitere Daten aufgenommen werden, um beispielsweise genauere Parameter der pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüfungskreises zu ermitteln bzw. eine genauere Ermittlung der Parameter der Bremssteuerung, beispielsweise bei einer modellbasierten Regelung, zu ermöglichen.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Messungen des Druckanstiegs und des Druckabfalls am Ventil und/oder am Bremszylinder

Bremsmomente an einem oder mehreren Rädern bzw. Radsätzen gemessen, und die Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüftungskreises werden anhand des gemessenen Bremsmoments bzw. der gemessenen Bremsmomente bestimmt. Die Ermittlung des Bremsmoments kann beispielsweise durch Messungen vorgenommen werden. Aus dem gemessenen Bremsmoment kann auf Parameter des Be- bzw.

Entlüfungskreises zurückgeschlossen werden, oder die Bestimmung von Parametern der Bremssteuerung erfolgt direkt anhand des gemessenen Bremsmomentes. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Messungen der Druckverläufe bzw. Bremsmomente auch für während des Betriebes vorkommende Schaltstellungen der Ventile vorgenommen. Beispielsweise können die Messungen auch neben beliebigen bekannten Öffnungsgraden oder einem vollen Öffnungshub und einem vollen Entlüftungshub bei unterschiedlichen Öffnungsgraden vorgenommen werden, insbesondere bei Öffnungsgraden, die typischerweise im Betrieb vorkommen. Dadurch können weitere Daten erfasst werden; aufgrund der zusätzlichen Daten kann die Einstellung von Parametern der Bremssteuerung weiter verbessert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Messungen der Druckverläufe bzw. Bremsmomente auch für während des Betriebes vorkommende Steuerungs- oder Regelungsroutinen der Ventile vorgenommen. Bei den während des Betriebes vorkommenden Steuerungs- bzw. Regelungsroutinen kann es sich

beispielsweise um ein Pulsen des Druckes im pneumatischen Bremssystem handeln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ventileigenschaften sowie die aktuelle Leistungsfähigkeit des lokalen Bremssystems an übergeordnete Komponenten und Regelungen gemeldet. Die

Ventileigenschaften und die aktuelle Leistungsfähigkeit des lokalen Bremssystems werden dabei durch die pneumatischen Eigenschaften, die durch die Messungen bestimmt werden, gekennzeichnet. Die im vorliegenden Verfahren bestimmten

Ventileigenschaften und die aktuelle Leistungsfähigkeit des lokalen Bremssystems können beispielsweise an eine Regelung gemeldet werden, die die

Bremskraftverteilung im Fahrzeug vornimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das automatisierte Kalibrieren des pneumatischen Bremssystems während der

Inbetriebnahme eines mit dem Bremssystem versehenen Fahrzeugs vorgenommen. Dadurch wird eine Kalibrierung während der Entwicklung oder eine manuelle

Kalibrierung am Fahrzeug während der Inbetriebnahme ersetzt, wodurch

Entwicklungszeit und Entwicklungskosten eingespart werden können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das automatisierte Kalibrieren des pneumatischen Bremssystems während der Bremsprobe eines mit dem Bremssystem versehenen Fahrzeugs vorgenommen. Dadurch wird eine wiederholte Kalibrierung des Systems während des Betriebes durchgeführt. Die automatisierte Kalibrierungsroutine wird dann jeweils während des Hochfahrens des Bremssystems während der Bremsprobe durchgeführt. Dadurch können

Veränderungen am System, die während des laufenden Betriebs eintreten,

beispielsweise durch Verschleiß oder äußere Einflüsse, automatisch mit berücksichtigt werden.

Ein erfindungsgemäßes automatisiertes kalibrierbares pneumatisches Bremssystem weist wenigstens einen Bremszylinder, wenigstens ein dem Bremszylinder

zugeordnetes Ventil, einen Belüftungskreis des Bremssystems, einen Entlüftungskreis des Bremssystems, Messvorrichtungen zum Messen von Druckverläufen am Ventil und/oder am Bremszylinder und/oder entlang des pneumatischen Wirkpfads zwischen Ventil und Bremszylinder, Softwaremodelle des Bremssystems sowie eine

Bremssteuerung zum Steuern bzw. Regeln des Bremssystems auf. Es weist ferner eine Speichervorrichtung auf, in der die mit den Messvorrichtungen aufgenommenen

Messdaten, die Softwaremodelle und ihre Parameter, die Parameter des

Belüftungskreises und des Entlüftungskreises, die Regelungs- bzw.

Steuerungsalgorithmen der Bremssteuerung bzw. Bremsregelung sowie ihre Parameter abgespeichert werden können. Das automatisiert kalibrierbare Bremssystem ist dabei so ausgestaltet, dass es ein erfindungsgemäßes Verfahren zum automatisierten

Kalibrieren durchführen kann. Hierfür weist das erfindungsgemäße automatisiert kalibrierbare Bremssystem insbesondere eine Vorrichtung zum Anpassen der

Parameter der Bremssteuerung anhand der gespeicherten Daten auf. Bei dieser Vorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Berechnungsalgorithmus handeln, der aus den gespeicherten Daten Parameter eines Pl-Reglers oder einer

modellbasierten Regelung bestimmt.

In einer alternativen Ausgestaltung weist das automatisiert kalibrierbare Bremssystem anstelle der Messvorrichtungen zum Messen von Druckverläufen am Ventil und/oder am Bremszylinder Messvorrichtungen zum Messen des Bremsmoments bzw. mehrerer Bremsmonnente auf, und die Ermittlung der Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüftungskreises erfolgt anhand des gemessenen Bremsmoments bzw. der gemessenen Bremsmomente. Hierbei werden Berechnungsalgorithmen verwendet, die aus dem gemessenen Bremsmoment bzw. dem Verlauf des gemessenen

Bremsmomentes bei Öffnen bzw. Schließen des dem Bremszylinder zugeordneten Ventils die Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüfungskreises ermitteln, insbesondere anhand von in der Software abgebildeten Modellen des Systems.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen, zum Teil schematisch,

Fig. 1 : ein Fahrzeug mit einem automatisiert kalibrierbaren pneumatischen

Bremssystem,

Fig. 2: Abläufe während der Entwicklung und des Betriebs des Bremssystems, Fig. 3: den Ablauf des Verfahrens zum automatisierten Kalibrieren des

pneumatischen Bremssystems.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug, hier ein Schienenfahrzeug, das mit einem automatisiert kalibrierbaren pneumatischen Bremssystem 101 ausgerüstet ist.

Das in Figur 1 dargestellte automatisiert kalibrierbare pneumatische Bremssystem 101 gemäß einer Ausführung der Erfindung ist in einem Wagenkasten 103 bzw. an einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges angeordnet. Es weist in der in Fig. 1

dargestellten Ausführung zwei pneumatische Bremszylinder 107 auf, die eine

Bremswirkung auf Wagenräder 105 ausüben. Die Bremszylinder 107 werden über eine Druckleitung 109 mit Druckluft versorgt und dabei durch Bremsventile 1 1 1 angesteuert. Die Bremsventile 1 1 1 werden durch eine Bremssteuerung 1 15 angesteuert bzw.

geregelt und durch eine Druckversorgung 1 13 mit Luftdruck versorgt. Der Druckverlauf an den Ventilen 1 1 1 wird durch Druckmesseinrichtungen 1 17 gemessen.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung des automatisiert kalibrierbaren

pneumatischen Bremssystems 101 wird zusätzlich auch der Druckverlauf an den Bremszylindern 107 durch Druckmesseinrichtungen 1 19 gemessen. Durch die Bremssteuerung 1 15 wird das erfindungsgemäße Verfahren zum automatisierten Kalibrieren der Parameter in den Algorithmen der Bremssteuerung bzw. der Bremsregelung durchgeführt.

Fig. 2 zeigt den Ablauf bei der Fertigung bzw. der Inbetriebnahme des automatisiert kalibrierbaren pneumatischen Bremssystems. Während der Entwicklung wird eine parametrierbare Standardsoftware entwickelt, mit der eine Druckregelung durchgeführt in einem pneumatischen Bremssystem durchgeführt werden kann. Die

Standardsoftware ist so gestaltet, dass sie dafür geeignet ist, in pneumatischen

Bremssystemen verschiedener geometrischer Ausgestaltung, beispielsweise

verschiedener Leitungslängen, Bremszylinderdurchmesser und -volumina, eine

Steuerung oder eine Regelung einer geforderten Druckänderung durchzuführen. Die Standardsoftware muss, um die Anforderungen an die Steuerung bzw. Regelung zu erfüllen, d.h. insbesondere gewünschte Druckverläufe im System zu erzielen, durch Anpassung ihrer Parameter an das konkrete Bremssystem angepasst werden. Dies erfolgt durch Kalibrierung bzw. Applikation, die bislang entweder während der

Entwicklung oder während der Inbetriebnahme des Fahrzeuges manuell durchgeführt werden.

Die für die Steuerung bzw. Regelung von Bremssystemen verwendeten Parameter der Steuerungs- bzw. Regelungsalgorithmen, die an das konkrete Bremssystem angepasst werden müssen, sind von der jeweiligen Gestaltung des Bremssystems abhängig. Die für die Steuerung bzw. Regelung des Bremssystems benötigten Parameter der

Steuerungs- bzw. Regelungsalgorithmen werden insbesondere durch die Konstruktion des Schienenfahrzeuges, in dem das Bremssystem eingesetzt wird, beeinflusst.

Beispielsweise beeinflussen Leitungslängen und Leitungsquerschnitte, Biegungen, Volumina und weitere konstruktive Merkmale die Wahl der Parameter der Steuerungsbzw. Regelungsalgorithmen des Bremssystems. Das Verhalten des Bremssystems wird dabei durch sämtliche im Druckverlauf zwischen der bremskrafterzeugenden bzw.

bremsdruckerzeugenden Einheit über die Verrohrung bis hin zum Bremszylinder liegenden Komponenten und die Übergänge zwischen den Komponenten bestimmt. Die im Druckverlauf liegenden Komponenten und die Übergänge zwischen diesen bestimmen die Leistungsfähigkeit und das Verhalten des Bremssystems. Dabei sind die Bremssysteme zunächst vorwiegend standardisiert ausgeführt.

Die parametrierbare Standardsoftware für die Druckregelung wird während der

Entwicklung des Systems, bei dem die Pneumatik und die Elektronik des

Bremssystems entwickelt werden, in die im Bremssystem vorhandene Software implementiert.

Nach Fertigstellung des Fahrzeuges erfolgt die Inbetriebnahme. Während der

Inbetriebnahme des Systems werden die standardisiert ausgeführten Bremssysteme an die jeweiligen Umstände des Anwendungsfalls angepasst. Das Bremssystem und seine Steuerung bzw. Regelung wird hierbei so angepasst, dass bei Betrieb des

Bremssystems die geforderten Druckverläufe für Belüftung und Entlüftung erzielt werden können. Dabei wird das Bremssystem unter anderem auch auf die maximal vorkommenden Verläufe angepasst.

In bisherigen Systemen werden bei der Inbetriebnahme die Parameter der

Standardsoftware für den Druckregler durch Versuche im Rahmen einer Applikation bzw. Kalibrierung so angepasst, dass der Druckregler das gewünschte Steuerungsbzw. Regelungsverhalten für das konkrete Bremssystem aufweist, und insbesondere gewünschte Druckverläufe im System einregelt. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Erstkalibrierung bei Inbetriebnahme nun jedoch nicht mehr manuell, sondern automatisiert durch das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Kalibrierung des pneumatischen Bremssystems, wie es in Fig. 3 beschrieben wird. Nach der Kalibrierung ist das System einsatzfähig, und das Bremssystem erfüllt die gestellten Anforderungen, beispielsweise betreffend Verlauf und Höhe der Bremskraft.

Darüber hinaus ist es in der in Fig. 2 dargestellten Ausführung des automatisiert kalibrierbaren pneumatischen Bremssystems möglich, eine automatische

Rekalibrierung auch während des Betriebes durchzuführen. Dies erfolgt insbesondere nach Zusammenstellen eines Zuges oder nach längerer Standzeit während der

Bremsprobe vor Abfahrt des Zuges. Bei der automatischen Rekalibrierung werden die Parameter der Standardsoftware des Druckreglers jeweils neu bestimmt und damit an den aktuellen Systemzustand angepasst, so dass beispielsweise auch Verschleiß oder Änderungen der System konf ig uration berücksichtigt werden, und damit für jeden

Systemzustand eine optimale Druckregelung durch die Bremssteuerung erzielt wird.

Fig. 3 zeigt den Ablauf des Verfahrens zur automatisierten Kalibrierung eines

pneumatischen Bremssystems, wie es beispielsweise in Fig 1 dargestellt ist.

Zunächst wird der Bremszylinder 107 mit bekanntem Öffnungsgrad, beispielsweise einem vollem Öffnungshub des dem Bremszylinder 107 zugeordneten Ventils 1 1 1 belüftet, 201 . Dadurch steigt im Bremszylinder 107 und am Ventil 1 1 1 der Druck an. Der Druckanstieg am Ventil 1 1 1 , und in der in Fig. 1 dargestellten Ausführung auch am Bremszylinder 107, wird gemessen, 203. Dabei wird ferner auch bestimmt, wann der Druck sich nicht mehr oder nur noch geringfügig ändert und damit einen stabilen oder nahezu stabilen Zustand erreicht hat. Im nächsten Schritt werden aufgrund der Messungen die pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises, bzw. dessen pneumatischer Widerstand, pneumatischer Leitwert oder Durchflussverhalten ermittelt. Für die Ermittlung der pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises wird auf Softwaremodelle 215 zurückgegriffen, die in einem Speicher der Bremssteuerung 1 15 abgespeichert sind.

Im nächsten Schritt wird der Bremszylinder entlüftet, 207, indem das Ventil 1 1 1 mit bekanntem Öffnungsgrad für das Entlüften gesteuert wird, beispielsweise in den vollen Entlüftungshub. Beim Entlüften wird der Druckabfall am Ventil 1 1 1 gemessen, 209, in der Ausführung des automatisiert kalibrierbaren Bremssystems 101 nach Fig. 1 auch der Druckabfall am Bremszylinder 107, und es wird auch hier die Zeit ermittelt, nach der sich der Druck nur noch geringfügig bzw. nicht mehr ändert und ein stabiler Zustand erreicht wurde. Der stabile Zustand des Druckes am Ventil 1 1 1 bzw. im Bremszylinder 107 im

Anschluss an das Belüften bzw. das Entlüften ist dadurch gekennzeichnet, dass sich ein stationärer bzw. nahezu stationärer Druckverlauf eingestellt hat und der

Druckverlauf lediglich noch geringfügige Schwankungen aufweist. Zur Bestimmung, wann der stationäre Zustand erreicht ist, können verschiedene Schwellwerte für die im System noch auftretenden Druckschwankungen angewandt werden. Diese

Schwellwerte können abhängig von den Verfahren, die zur Anpassung der Parameter der Bremssteuerung bzw. der Bremsregelung 1 15 eingesetzt werden, gewählt werden.

Aufgrund der Messungen beim Entlüften des Bremszylinders 107 werden dann die pneumatischen Eigenschaften des Entlüfungskreises ermittelt. Dabei wird wieder auf die Softwaremodelle 215 des Bremssystems 101 zurückgegriffen, um beispielsweise pneumatische Widerstände, den pneumatischen Leitwert oder das Durchflussverhalten des Entlüftungskreises zu ermitteln. Diese Softwaremodelle können mathematische Modelle sein, die es ermöglichen, aus den gemessenen Druckverläufen und der Zeit, nach der sich ein stabiler Zustand des Druckverlaufs am Ventil 1 1 1 bzw. im

Bremszylinder 107 einstellt, die genannten Parameter, die die pneumatischen

Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüftungskreises kennzeichnen, zu ermitteln.

Das pneumatische Bremssystem 101 des Fahrzeugs kann mehrere Bremszylinder 107 und den Bremszylindern 107 zugeordnete Ventile 1 15 aufweisen, wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt. Die Messungen des Druckanstiegs und des Druckabfalls werden dann an den mehreren Ventilen 1 15 vorgenommen, und anhand der Messungen werden die pneumatischen Eigenschaften der Belüftungskreise und der

Entlüfungskreise der mehreren Bremszylinder 107 ermittelt. Die Messungen des Druckanstiegs und des Druckabfalls können zusätzlich auch am Bremszylinder bzw. den mehreren Bremszylindern 107 des pneumatischen Bremssystems 101

vorgenommen werden, wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Hierfür sind dann wie im

Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 auch an den Bremszylindern 107 Vorrichtungen zum Messen der Druckverläufe vorzusehen.

Die Messungen der Druckverläufe bzw. Bremsmomente können auch für während des Betriebes vorkommende Schaltstellungen der Ventile vorgenommen werden. Dabei können die Messungen auch neben Messungen bei vollem Öffnungshub und vollem Entlüftungshub als bekanntem Öffnungsgrad auch bei unterschiedlichen Hüben vorgenommen werden, insbesondere bei Hüben, die typischerweise im Betrieb vorkommen. Die Messungen der Druckverläufe bzw. Bremsmomente können auch für während des Betriebes vorkommende Steuerungs- oder Regelungsroutinen der Ventile vorgenommen werden, bei denen es sich beispielsweise um ein Pulsen des Druckes im pneumatischen Bremssystem handeln kann.

Anstelle der Messungen des Druckanstiegs und des Druckabfalls am Ventil 1 1 1 bzw. im Bremszylinder 107 können auch Bremsmomente an einem oder mehreren Rädern 105 bzw. Radsätzen gemessen, Die Eigenschaften des Belüftungskreises und des

Entlüftungskreises werden dann anhand des gemessenen Bremsmoments bzw. der gemessenen Bremsmomente bestimmt. Auch aus dem gemessenen Bremsmoment kann auf Parameter des Be- bzw. Entlüfungskreises zurückgeschlossen werden, oder die Bestimmung von Parametern der Bremssteuerung erfolgt direkt anhand des gemessenen Bremsmomentes. Im abschließenden Schritt 213 werden dann durch Algorithmen zur

Parameteroptimierung bzw. durch Algorithmen zur automatisierten Bestimmung von Reglerparametern aus Modellparametern Parameter der Bremssteuerung 1 15 bzw. Bremsregelung aus den ermittelten pneumatischen Eigenschaften des

Belüftungskreises und den ermittelten pneumatischen Eigenschaften des

Entlüfungskreises bestimmt. Dabei kann in diesem Schritt 213 ebenfalls auf die

Softwaremodelle 215 zugegriffen werden, ggf. auch auf die gemessenen Druckverläufe. Die Einstellung der Parameter der Bremssteuerung bzw. Bremsregelung 1 15 erfolgt dabei durch das pneumatische Bremssystem 101 selbsttätig im Anschluss an die Durchführung der Messungen im Zuge einer Parameteradaption bzw.

Parameteroptimierung. Zur Einstellung der Parameter können bekannte Verfahren zur Ermittlung der Reglerparameter herangezogen werden, in Abhängigkeit der

verwendeten Regelungs- bzw. Steueralgorithmen. So können bei einfachen Reglern, beispielsweise bei Pl-Reglern, die bekannten Verfahren, die eine Optimierung der Reglerparameter beispielsweise anhand von Sprungantworten der Regelstrecke durchführen, verwendet werden. Wird eine modellbasierte Regelung bzw. Steuerung verwendet, können beispielsweise die Modellparameter der modellbasierten Regelung anhand der gemessenen Druckverläufe und der daraus ermittelten pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüftungskreises angepasst werden, so dass das Bremssystem durch die Bremssteuerung bzw. -regelung 1 15 im Betrieb ein gewünschtes Verhalten der Druckregelung aufweist. Soweit verschiedene Regel- bzw. Steuerkreise für verschiedene Bremszylinder 107 des Bremssystems 101 vorhanden sind, werden die Parameter mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens für die verschiedenen Regel- bzw. Steuerkreise angepasst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine automatisierte Kalibrierung der Parameter der Bremssteuerung 1 15 bzw. -regelung erzielt werden, was eine manuelle Parametrierung bzw. Kalibrierung bei der Inbetriebnahme eines Fahrzeuges ersetzt und auch eine automatische Rekalibrierung während des Betriebes, beispielsweise bei einer Bremsprobe ermöglicht, um die Parameter auch im Betrieb zu adaptieren und während des laufenden Betriebes aufgetretene geänderte Systemzustände, Verschleiß, etc., berücksichtigen zu können. Die für die Parameteranpassung erforderlichen Daten, die in der Software abgebildeten Modelle des Systems, die Regelungs- bzw.

Steuerungsalgorithmen und die Parameter der Bremssteuerung sowie die Parameter, die die pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises und des Entlüfungskreises kennzeichnen, sind dafür im erfindungsgemäßen Bremssystem in einem Speicher abgelegt.

BEZUGSZEICHENLISTE

101 pneumatisches Bremssystem

103 Wagenkasten

105 Wagenrad

107 Bremszylinder

109 Druckleitung

1 1 1 Bremsventile

1 13 Druckversorgung

1 15 Bremssteuerung

1 17 Druckmesseinrichtungen am Ventil

1 19 Druckmesseinrichtungen am Bremszylinder

201 Belüften des Bremszylinders

203 Messung des Druckanstiegs

205 Ermitteln der pneumatischen Eigenschaften des Belüftungskreises

207 Entlüften des Bremszylinders

209 Messung des Druckabfalls

21 1 Ermitteln der pneumatischen Eigenschaften des Entlüftungskreises 213 Einstellung der Parameter der Bremssteuerung bzw. Bremsregelung

215 Softwaremodelle