EP2133254A2 - Verfahren für ein Schienenfahrzeug zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen - Google Patents

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EP2133254A2
EP2133254A2 EP09159995A EP09159995A EP2133254A2 EP 2133254 A2 EP2133254 A2 EP 2133254A2 EP 09159995 A EP09159995 A EP 09159995A EP 09159995 A EP09159995 A EP 09159995A EP 2133254 A2 EP2133254 A2 EP 2133254A2
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EP
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safety
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traction lock
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Norbert Werkmeister
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0063—Multiple on-board control systems, e.g. "2 out of 3"-systems

Definitions

  • the invention relates to a method for a rail vehicle, with a plurality of devices, each of which can request a braking operation or a traction lock for the rail vehicle when needed.
  • emergency or emergency brakes and traction locks are usually requested through hardwired safety loops.
  • the brake request can also be intervened directly in a main air line, via which the rail vehicle brakes are actuated.
  • Said requirements for emergency or rapid braking or traction lock can come from various devices or functions within the rail vehicle. Examples include the operations control system, the passenger emergency brake, various bogie monitoring functions, "Sifa" (safety running circuit, also dead man's device called), brake control units (eg in faulty brakes), doors (Green Crescent), maximum speed monitoring, etc. Also, braking requests can be triggered by a driver ,
  • individual or partial safety loops are installed in the rail vehicle.
  • the different safety loops are necessary.
  • Such requirements include, for example, whether the requirements should be repealed by the driver or not, whether a full braking or emergency braking or only a traction lock has to be made, whether braked immediately is to be or with a time delay, whether it should be braked to a standstill or only up to a defined speed, whether an automatic vehicle reaction should be made or the request to the driver to go with the aim that this performs the reaction, etc ..
  • the object of the invention is to provide a method for a rail vehicle, which manages with comparatively less safety loops.
  • the safety loop is executed when requesting a braking operation as a quick brake loop and when requesting a traction lock as a traction lock loop.
  • a safety loop is required only for the provision of a fallback level, i. in cases where an acknowledgment of the successful execution of a requested braking process or a requested traction lock for whatever reason is not properly acknowledged.
  • a low-wear full braking is regularly requested in step b) in the case of braking request, so that the usual in the prior art requirement of rapid braking via an associated safety loop can be avoided as much as possible.
  • the feedback of a successful braking operation in step c) can be done in various ways.
  • a train speed value, a pressure measurement of a main air line of the rail vehicle, a message from the Brake control of the rail vehicle or a combination thereof are supplied to the device requesting the braking operation.
  • a decrease in pressure in the main air line or a reduction in train speed is directly related to a successful braking operation.
  • Which suitable threshold values in each case should be decisive here for a decrease in the pressure or the speed is within the discretion of the person skilled in the art.
  • the feedback of a successful traction lock in step c) can also be done in various ways.
  • a train speed value or a message from the drive controller may be forwarded to the device requesting the traction lock.
  • step c) for the feedback of a successful braking operation or a successful traction lock predefined period from the brake request or request the traction lock set, the intervention in the safety loop in the absence of feedback to the device within the predefined period.
  • the use of the safety loop as a fallback for performing a braking operation or a traction lock in the absence of feedback to the braking process or the traction lock requesting device is realized particularly favorable.
  • the sole figure shows a schematic block diagram of an architecture for controlling emergency braking in a rail vehicle.
  • two security monitoring devices SÜG1, SÜG2 are shown, one of which is to request emergency braking when a security-endangering situation is detected.
  • the safety monitoring device SÜG1 requests full braking via a vehicle bus FB at a central brake manager BSG-ZM.
  • the central brake manager BSG-ZM initiates full braking of the rail vehicle. If the braking device requesting the safety monitoring device SÜG1 does not receive any feedback about the successful initiation of full braking within a defined period of time, the safety monitoring device SÜG1 opens a rapid-braking loop SBS in order to safely carry out the emergency brake which has not been performed for any reason.
  • the quick brake loop SBS vents a main air line HL via a quick brake valve SBV, which leads to rapid braking.
  • the feedback on the initiation of full braking is done here for example via the feedback from brake control units BSG-ZM, BSG, which monitor the pressure reduction of the main air line with pressure sensors DS.
  • BSG-ZM brake control units
  • BSG brake control units
  • a train speed can also be monitored with the aid of suitable sensors, whose feedback messages are then forwarded to the requesting safety monitoring device SÜG1.
  • All mentioned control devices in the example the safety monitoring devices SÜG1 , SÜG2 and the brake control devices BSG-ZM, BSG are interconnected via the vehicle bus FB for communication purposes. Via respective gateways G, the individual vehicle buses FB are connected to a train bus ZB.
  • An emergency brake (false alarm) which is present due to an erroneous function of the safety monitoring device SÜG1 can, if required, be canceled by a fault switch.
  • the position of the fault switch is read in via auxiliary contacts.
  • the inserted fault switch is also displayed as a diagnostic message, and typically in the cab display Tf-MMI, which is also connected to the vehicle bus FB.
  • the fault switches for the various control units are read in redundantly and evaluated by the devices, which can request a braking process for the rail vehicle whenever necessary. If, due to a malfunction, e.g. If, for example, an undesired request for a braking operation by a specific control device is still present in the safety monitoring device SÜG1, the device SÜG1 can be switched off.
  • a mode of the requested braking in step b) or the traction lock can be configured individually.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen für ein Schienenfahrzeug, mit mehreren Geräten, die jeweils bei Bedarf eine Sicherheitsreaktion, d.h. einen Bremsvorgang oder eine Traktionssperre oder beides für das Schienenfahrzeug anfordern können, mit den Schritten:
a) Erkennen eines Zustandes, bei dem eine oben genannte Sicherheitsreaktion erfolgen soll, durch eines der Geräte,
b) Anfordern der Sicherheitsreaktion durch das Gerät über einen Datenbus,
c) Rückmelden der erfolgten Sicherheitsreaktion an das anfordernde Gerät oder, bei nicht erfolgter Sicherheitsreaktion Eingreifen in eine Sicherheitsschleife zum Auslösen der gewünschten Sicherheitsreaktion.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein Schienenfahrzeug, mit mehreren Geräten, die jeweils bei Bedarf einen Bremsvorgang bzw. eine Traktionssperre für das Schienenfahrzeug anfordern können.
  • In Schienenfahrzeugen werden Not- bzw. Schnellbremsungen und Traktionssperren üblicherweise über hartverdrahtete Sicherheitsschleifen angefordert. Alternativ kann für die Bremsanforderung auch direkt in eine Hauptluftleitung eingegriffen werden, über die die Schienenfahrzeugbremsen betätigt werden.
  • Die besagten Anforderungen zur Not- bzw. Schnellbremsung oder Traktionssperre können von verschiedenen Geräten bzw. Funktionen innerhalb des Schienenfahrzeugs stammen. Beispiele dafür sind die Betriebsleittechnik, die Fahrgastnotbremse, verschiedene Drehgestellüberwachungsfunktionen, "Sifa" (Sicherheitsfahrschaltung, auch Totmanneinrichtung genannt), Bremssteuergeräte (z.B. bei fehlerhaft anliegenden Bremsen), Türen (Grünschleife), Höchstgeschwindigkeitsüberwachung, usw.. Auch können Bremsanforderungen von einem Triebfahrzeugführer ausgelöst werden.
  • Für die verschiedenen Geräte/Systeme sind jeweils oder teilweise einzelne Sicherheitsschleifen im Schienenfahrzeug eingebaut. Um die unterschiedlichen funktionalen Anforderungen der verschiedenen Geräte/Systeme abzubilden, sind die verschiedenen Sicherheitsschleifen nötig. Zu solchen Anforderungen gehört beispielsweise, ob die Anforderungen aufhebbar durch den Triebfahrzeugführer sein sollen oder nicht, ob eine Vollbremsung oder eine Schnellbremsung oder nur eine Traktionssperre zu erfolgen hat, ob sofort gebremst werden soll oder mit Zeitverzögerung, ob bis zum Stillstand gebremst werden soll oder nur bis zu einer definierten Geschwindigkeit, ob eine automatische Fahrzeugreaktion erfolgen soll oder die Anforderung an den Triebfahrzeugführer gehen soll mit dem Ziel, dass dieser die Reaktion durchführt, usw.. Es sind außerdem einzelne Sicherheitsschleifen aus dem Grund vorgesehen, dass bei Bedarf, wie einer Notfahrt, einem Fehlalarm, usw., die jeweilige Sicherheitsschleife per Störschalter überbrückbar/deaktivierbar sind, ohne dass die anderen Sicherheitsschleifen beeinträchtigt werden. Dies gewährleistet eine hohe Verfügbarkeit und Sicherheit des Bremssystems.
  • Aufgrund der derzeitigen Auslegung des Verfahrens, insbesondere des bei ihm zum Einsatz kommenden Hardware-Equipments, kommt es aktuell zu zahlreichen Sicherheitsschleifen nebeneinander und damit zu einem hohen Verdrahtungsaufwand in den Schienenfahrzeugen und an den Kupplungen mit entsprechenden Kosten und hohem Gewicht. Hinzu kommt noch der Aufwand für die Stromversorgung und Überwachung/Diagnose der Sicherheitsschleifen bzw. der an der Durchführung des Verfahrens beteiligten Schütze und Schalter.
  • Außerdem wird in den meisten Fällen aus Sicherheitsgründen von einem jeweiligen Gerät bei einer Bremsanforderung eine Schnellbremsung eingeleitet, was erhöhten Verschleiß mit sich bringt.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für ein Schienenfahrzeug anzugeben, das mit vergleichsweise weniger Sicherheitsschleifen auskommt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen für ein Schienenfahrzeug, mit mehreren Geräten, die jeweils bei Bedarf eine Sicherheitsreaktion, d.h. einen Bremsvorgang oder eine Traktionssperre oder beides, für das Schienenfahrzeug anfordern können, mit den Schritten:
    1. a) Erkennen eines Zustandes, bei dem eine der oben genannten Sicherheitsreaktionen erfolgen soll, durch eines der Geräte,
    2. b) Anfordern der Sicherheitsreaktion durch das Gerät über einen Datenbus,
    3. c) Rückmelden der erfolgten Sicherheitsreaktion an das anfordernde Gerät oder, bei nicht erfolgter Sicherheitsreaktion, Eingreifen in eine Sicherheitsschleife zum Auslösen der gewünschten Sicherheitsreaktion.
  • Dabei ist die Sicherheitsschleife bei Anforderung eines Bremsvorganges als Schnellbremsschleife und bei Anforderung einer Traktionssperre als Traktionssperrenschleife ausgeführt.
  • Dabei ist festzustellen, dass die unterschiedlichen funktionalen Anforderungen sowie die individuelle Möglichkeit zur Überbrückung über die Kommunikation über Datenbus realisiert wird und damit eine Einsparung von individuellen Sicherheitsschleifen ermöglicht. Eine Sicherheitsschleife ist nur noch für die Bereitstellung einer Rückfallebene erforderlich, d.h. in Fällen, bei denen eine Bestätigung der erfolgreichen Ausführung eines angeforderten Bremsvorgangs bzw. einer angeforderten Traktionssperre aus welchen Gründen auch immer nicht geeignet rückgemeldet wird.
  • Vorteilhafterweise wird in Schritt b) im Falle der Bremsanforderung regelmäßig eine verschleißarme Vollbremsung angefordert, so dass die im Stand der Technik übliche Anforderung einer Schnellbremsung über eine zugehörige Sicherheitsschleife so weit wie möglich vermieden werden kann.
  • Die Rückmeldung eines erfolgten Bremsvorganges in Schritt c) kann in verschiedener Weise erfolgen. So kann ein Zuggeschwindigkeitswert, ein Druckmesswert einer Hauptluftleitung des Schienenfahrzeugs, eine Meldung von der Bremssteuerung des Schienenfahrzeugs oder eine Kombination derselben dem den Bremsvorgang anfordernden Gerät zugeleitet werden. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass ein Absinken des Drucks in der Hauptluftleitung oder eine Verminderung der Zuggeschwindigkeit in unmittelbarem Zusammenhang mit einem erfolgreich durchgeführten Bremsvorgang steht. Welche geeigneten Schwellwerte hier jeweils für ein Absinken des Drucks bzw. der Geschwindigkeit maßgeblich sein sollten, liegt im Ermessensbereich des Fachmanns.
  • Die Rückmeldung einer erfolgten Traktionssperre in Schritt c) kann auch in verschiedener Weise erfolgen. So kann ein Zuggeschwindigkeitswert oder eine Meldung von der Antriebssteuerung dem die Traktionssperre anfordernden Gerät zugeleitet werden.
  • In geeigneter Weise wird in Schritt c) für die Rückmeldung eines erfolgten Bremsvorganges bzw. einer erfolgten Traktionssperre ein vordefinierter Zeitraum ab Bremsanforderung bzw. Anforderung der Traktionssperre festgelegt, wobei der Eingriff in die Sicherheitsschleife bei Ausbleiben der Rückmeldung an das Gerät innerhalb des vordefinierten Zeitraums erfolgt. Auf diese Weise wird die Verwendung der Sicherheitsschleife als Rückfallebene zur Durchführung eines Bremsvorganges bzw. einer Traktionssperre bei Ausbleiben der Rückmeldung an das den Bremsvorgang bzw. die Traktionssperre anfordernde Gerät besonders günstig realisiert.
  • Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Architektur zum Steuern von Zwangsbremsungen bei einem Schienenfahrzeug.
  • Beispielhaft sind zwei Sicherheitsüberwachungsgeräte SÜG1, SÜG2 gezeigt, von denen eines bei Erkennen einer sicherheitsgefährdenden Situation eine Zwangsbremsung anfordern soll.
  • Hier fordert das Sicherheitsüberwachungsgerät SÜG1 über einen Fahrzeugbus FB bei einem zentralen Bremsmanager BSG-ZM eine Vollbremsung an. Der zentrale Bremsmanager BSG-ZM leitet eine Vollbremsung des Schienenfahrzeuges ein. Wenn das die Bremsung anfordernde Sicherheitsüberwachungsgerät SÜG1 innerhalb eines definierten Zeitraumes keine Rückmeldung über das erfolgreiche Einleiten einer Vollbremsung bekommt, öffnet das Sicherheitsüberwachungsgerät SÜG1 eine Schnellbremsschleife SBS, um die aus irgendwelchen Gründen nicht durchgeführte Zwangsbremse sicher auszuführen. Die Schnellbremsschleife SBS entlüftet über ein Schnellbremsventil SBV eine Hauptluftleitung HL, was zu einer Schnellbremsung führt. Die Rückmeldung über die Einleitung einer Vollbremsung erfolgt hier beispielhaft über die Rückmeldung von Bremssteuergeräten BSG-ZM, BSG, die die Druckabsenkung der Hauptluftleitung mit Drucksensoren DS überwachen. Alternativ kann auch eine Zuggeschwindigkeit mit Hilfe geeigneter Sensoren überwacht werden, deren Rückmeldungen dann dem anfordernden Sicherheitsüberwachungsgerät SÜG1 zugeleitet werden.
  • Sämtliche angesprochenen Steuergeräte, im Beispiel die Sicherheitsüberwachungsgeräte SÜG1, SÜG2 und die Bremssteuergeräte BSG-ZM, BSG sind über den Fahrzeugbus FB zu Kommunikationszwecken miteinander verbunden. Über jeweilige Gateways G sind die einzelnen Fahrzeugbusse FB mit einem Zugbus ZB verbunden.
  • Es ist hervorzuheben, dass nicht nur das genannte Sicherheitsüberwachungsgerät SÜG1 sondern auch sämtliche anderen geeigneten Steuergeräte des Schienenfahrzeuges bei Bedarf jeweils eine Zwangsbremse oder eine Traktionssperre anfordern können und dann auch dafür verantwortlich sein können, die erforderliche Rückmeldung über die Durchführung der Zwangsbremse bzw. ggf. der Traktionssperre über den Fahrzeugbus FB, den Zugbus ZB, konventionelle Signalleitungen oder irgendeine andere Kommunikationsstrecke zu überwachen.
  • Eine durch eine fehlerhafte Funktion des Sicherheitsüberwachungsgerätes SÜG1 anstehende Zwangsbremse (Fehlalarm) kann im Bedarfsfall durch einen Störschalter aufgehoben werden. Die Stellung des Störschalters wird über Hilfskontakte eingelesen. Der eingelegte Störschalter wird zusätzlich als Diagnosemeldung angezeigt, und zwar typischer Weise im Führerstandsdisplay Tf-MMI, das ebenfalls an den Fahrzeugbus FB angeschlossen ist.
  • Die Störschalter für die verschiedenen Steuergeräte werden redundant eingelesen und von den Geräten, die jeweils bei Bedarf einen Bremsvorgang für das Schienenfahrzeug anfordern können, ausgewertet. Wenn aufgrund einer Störung z.B. im Sicherheitsüberwachungsgerät SÜG1 beispielsweise eine ünerwünschte Anforderung eines Bremsvorgangs durch ein bestimmtes Steuergerät weiterhin ansteht, kann das Gerät SÜG1 ausgeschaltet werden.
  • Insgesamt ist ein Modus des in Schritt b) angeforderten Bremsvorgangs bzw. der Traktionssperre individuell projektierbar.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen für ein Schienenfahrzeug, mit mehreren Geräten, die jeweils bei Bedarf eine Sicherheitsreaktion, d.h. einen Bremsvorgang oder eine Traktionssperre oder beides für das Schienenfahrzeug anfordern können, mit den Schritten:
    a) Erkennen eines Zustandes, bei dem eine der oben genannten Sicherheitsreaktionen erfolgen soll, durch eines der Geräte,
    b) Anfordern der Sicherheitsreaktion durch das Gerät über einen Datenbus,
    c) Rückmelden der erfolgten Sicherheitsreaktion an das anfordernde Gerät oder, bei nicht erfolgter Sicherheitsreaktion Eingreifen in eine Sicherheitsschleife zum Auslösen der gewünschten Sicherheitsreaktion.
  2. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach Anspruch 1,
    bei dem
    in Schritt b) im Falle einer Bremsanforderung regelmäßig eine verschleißarme Vollbremsung angefordert wird.
  3. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    bei dem
    in Schritt c) im Falle eines erfolgten Bremsvorganges über einen Druckmesswert für eine Hauptluftleitung des Schienenfahrzeugs rückgemeldet wird.
  4. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    bei dem
    in Schritt c) ein erfolgter Bremsvorgang bzw. eine erfolgte Traktionssperre über einen Zuggeschwindigkeitswert dem anfordernden Gerät rückgemeldet wird.
  5. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    bei dem
    in Schritt c) ein erfolgter Bremsvorgang über eine Bremssteuerung bzw. eine erfolgte Traktionssperre über die Antriebssteuerung dem anfordernden Gerät rückgemeldet wird.
  6. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    bei dem
    in Schritt c) für die Rückmeldung eines erfolgten Bremsvorganges bzw. einer erfolgten Traktionssperre ein vordefinierter Zeitraum ab Anforderung der Sicherheitsreaktion festgelegt wird und der Eingriff in die Sicherheitsschleife bei Ausbleiben der Rückmeldung an das Gerät innerhalb des vordefinierten Zeitraums erfolgt.
  7. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    bei dem
    in Schritt b) die Anforderung des Bremsvorgangs bzw. der Traktionssperre durch das Gerät bei Bedarf überbrückt wird.
  8. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach Anspruch 7,
    bei dem
    das Überbrücken der Bremsanforderung über Störschalter erfolgt.
  9. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach Anspruch 8,
    bei dem
    die Störschalter redundant eingelesen und von den Geräten, die jeweils bei Bedarf einen Bremsvorgang bzw. einer Traktionssperre für das Schienenfahrzeug anfordern können, ausgewertet werden.
  10. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    bei dem
    in dem Fall, wenn eine Anforderung eines Bremsvorganges bzw. einer Traktionssperre durch ein bestimmtes Gerät unerwünscht ist, das Gerät ausgeschaltet wird.
  11. Verfahren zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    bei dem
    ein Modus des in Schritt b) angeforderten Bremsvorganges bzw. eine Traktionssperre individuell projektiert wird.
EP09159995A 2008-06-10 2009-05-12 Verfahren für ein Schienenfahrzeug zur Anforderung von Sicherheitsreaktionen Not-in-force EP2133254B1 (de)

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