DE102022117552A1

DE102022117552A1 - Automatisches Kupplungssystem zur Ermittlung einer Wagenreihung und/oder einer Ausrichtung eines Schienenverkehrswagens im Schienengüterverkehr

Info

Publication number: DE102022117552A1
Application number: DE102022117552.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Greiner; Thomas Forner
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2024-01-25
Also published as: WO2024013168A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisches Kupplungssystem umfassend eine erste Kupplungseinheit (2a, 2B) zur Anordnung an einem ersten Ende eines Schienenverkehrswagens und eine zweite Kupplungseinheit (2A, 2B) zur Anordnung an einem zweiten Ende des Schienenverkehrswagens, wobei die erste und die zweite Kupplungseinheit (2A, 2B) jeweils folgendes umfassen:- wenigstens eine Kupplungsvorrichtung (3A, 3B) zur mechanischen und signalübertragenden Kupplung des Schienenverkehrswagens an einen weiteren Schienenverkehrswagen und/oder einen Schienenverkehrstriebwagen mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung (3A, 3B), wobei die Kupplungsvorrichtung (3A, 3B) wenigstens eine signalübertragende Schnittstelle aufweist, die mit einer entsprechende Schnittstelle einer Kupplungsvorrichtung des weiteren Schienenverkehrswagens und/oder des Schienenverkehrstriebwagens signalübertragend verbindbar ist oder verbunden wird,- wobei wenigstens eine, insbesondere beide, Kupplungseinheit(n) (2A, 2B) dazu ausgebildet ist, ein Signal zu detektieren, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit (2A, 2B) übertragen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lösungen zur Automatisierung von Zugbildungs- und Zugtrennungsprozessen im Schienengüterverkehr.
Im Einzelnen betrifft die Erfindung ein automatisches Kupplungssystem zur Ermittlung einer Wagenreihung und/oder einer Ausrichtung eines Schienenverkehrswagens im Schienengüterverkehr.
Aus dem Personenschienenverkehr ist die Erfassung und Detektion von Wagenorientierung und Zugreihung allgemein bekannt. Hierbei werden zunächst mehrere sogenannte betriebliche Einheiten zu längeren Zugverbänden zusammengekuppelt („Mehrfachtraktion“). Die Kupplung solcher Triebfahrzeuge erfolgt derzeit ausschließlich mittels automatischer Kupplungen, die eine mechanische Verbindung sowie elektrische Verbindungen über eine entsprechend ausgestattete Elektrokontaktkupplung herstellen.
Für die Steuerung des so entstandenen Zugverbunds muss eine sogenannte „Zugtaufe“ durchgeführt werden, welche sicherstellt, dass der neu entstandene Zugverbund sicher von einer Stelle, d.h. einem jeweilig besetzten Führerstand, vollständig gesteuert und auch überwacht werden kann.
Unter einer „Zugtaufe“ ist die Initialisierung des Kommunikationssystems eines neu zusammengestellten Zugverbunds zu verstehen. Die Zugtaufe stellt die Funktionsfähigkeit des Kommunikationssystems für die elektronischen Systeme im Zugverbund her. Sie ist eine grundlegende Aufgabe des Kommunikationssystems und beinhaltet im Wesentlichen die logische Adressierung der Kommunikationsknoten in den einzelnen Fahrzeugen, und integriert dabei die Ermittlung variabler zugspezifischer Parameter (Wagenreihenfolge, Ausrichtung der Wagen, letzter Wagen). Dies wird als Erstellung einer Zugordnungstabelle verstanden, in der zu den logischen Adressen im Kommunikationssystem die Wagennummern (weltweit einmalige Fahrzeugkennzeichnung) und deren Ausrichtung zugeordnet wird.
Der Prozess der Zugtaufe wird vom führenden Fahrzeug (Triebfahrzeug) initialisiert. Am Ende des Prozesses sind die Position jedes (intelligenten) Wagens und dessen Ausrichtung bekannt. Auf dieser Basis kann eine Kommunikation von elektronischen Systemen zwischen allen Fahrzeugen/Wagen im Zugverbund realisiert werden, und es können weitere systemübergreifende oder systemspezifische Initialisierungsfunktionen durchgeführt werden. Nach der Zugtaufe erfolgt durch einen zyklischen Nachrichtenaustausch die kontinuierliche Sicherstellung, dass das System funktionsfähig und der Zugverband vollständig ist.
Eine Zugtaufe wird beispielsweise durch die pro Triebwagen vorhandenen zentralen Zugsteuerungsgeräte (TCMS) koordiniert, wobei diese in der Regel zunächst ein Master-Zugsteuerungsgerät aushandeln, welches dann zentrale Vorgänge der Zugtaufe und des so genannten Zugvorbereitungsdienstes (z.B. Bremsprobe) koordiniert und steuert. Die Kommunikation erfolgt dabei über einen oder mehrere (redundant) installierte Zugdatenbusse, deren Protokolle beispielsweise die Zugbildung und Zugtaufe mit entsprechenden Funktionen ggf. unterstützen. Häufig kommt heutzutage hier das sogenannte Train Communication Network (TCN) nach IEC/IN61375-X zur Anwendung.
Beispielsweise betrifft die Druckschrift US 4,689,602 ein System zum Bestimmen der Reihenfolge von Wagen in einem Zugverbund. Die Reihenfolge wird durch den Start der Eingabe eines Signals an die Datenübertragungseinrichtung des vorderen Wagens und dessen Weitergabe an die folgende Datenübertragungseinrichtung des folgenden und der weiteren Wagen sowie die Auswertung der ausgegebenen Signale bestimmt, wobei die Reihenfolge in einem zentralen Speicher auf dem vorderen Wagen des Zugverbunds gespeichert wird. Nachteilig ist, dass das aus diesem Stand der Technik bekannte System auf der Basis von verschiedenen störanfälligen Steuer- und Kontrollrelais im jeweiligen Wagen, für die außerdem noch eine spezielle Steuerleitung angeordnet werden muss, arbeitet. Zur Erkennung der Reihenfolge der Wagen muss die Steuerleitung ebenfalls unterbrochen werden.
Insbesondere ist es aus der Schienenfahrzeugtechnik allgemein bekannt, zur Zugtaufe, also zur Initialisierung eines Datenkommunikationssystems des Zugverbunds nach einer Neuzusammenstellung des Zugverbunds oder nach einer Änderung der Zugzusammensetzung, auf Anforderung einer eine Masterfunktion ausübenden Zentraleinheit, welche die Steuerung des Zugverbunds übernehmen soll, eine Abfrage von jedem einzelnen dem Zugverbund zugeordneten Wagen einzuholen, um die Anzahl der Wagen, eine Wagenreihung sowie eine Rechts-/Linksorientierung der Wagen innerhalb des Zugverbunds automatisch zu ermitteln. Zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ist es bekannt, jeden Wagen des Zugverbunds an einen Zugbus zu koppeln, über den der Datenaustausch erfolgt. Als Zugbus können beispielsweise physikalische Leitungen oder ein Funkbus eingesetzt werden.
Ein Funkbus bietet den Vorteil, dass eine Kopplung einer elektronischen/elektrischen Verbindungsleitung zum Aufbau des Zugbusses zwischen den einzelnen Wagen nicht erfolgen muss, da die Datenübertragung auf Funkwege, d.h. leitungslos, erfolgt.
Hierbei ist jedoch nachteilig insbesondere, wenn bei mehreren, räumlich eng benachbart stehenden Zügen eine Zugtaufe durchgeführt werden soll, dass eine nicht eindeutige Zugordnung der Wagen zu dem jeweils zugehörigen Zug/Zugverbund möglich ist. Durch die Funkübertragung kann versehentlich eine logische Zuordnung eines in einem benachbart stehenden Zugverbund angeordneten Wagens zu einem „falschen“ Zugverbund erfolgen. Um dieses zu vermeiden, müssen aufwendige Vorkehrungen bzw. komplexe Kommunikationsmechanismen und Protokolle vorgesehen werden.
Darüber hinaus ist diese Technik zur Initialisierung eines Datenkommunikationssystems des Zugverbunds (Zugtaufe) aufgrund der hierzu notwendigen Hardware relativ aufwendig und nicht für den schienengebundenen Güterfrachtverkehr attraktiv.
Die Druckschrift DE 10 2017 113 213 A1 offenbart eine Anordnung zur automatisierten Bestimmung einer Wagenreihung oder Überprüfung der Vollständigkeit eines Schienenfahrzeugs mit mehreren Wagen. Derartige Anordnungen auf Basis von Positionsbestimmungssystemen oder Wagen-zu-Wagen Kommunikation mittels Funk, wobei jeder Wagen die Informationen der anderen Wagen zum Triebwagen übermitteln, seien bekannt. Die vorgeschlagene Lösung basiert auf einer Detektion einer eindeutig definierten, mechanischen Bewegung eines Kupplungsschlauchelements beim Kuppel aus der Vertikalen in die Horizontale und beim Entkuppeln aus der Horizontale in die Vertikale. Um eine Änderung der Stellung des Kupplungsschlauchelements in die Information der Wagenreihung umzusetzen, wird eine elektronische Vorrichtung vorgeschlagen, die an dem Kupplungsschlauchelement anordenbar oder montierbar ist und mit der jeweiligen Wagennummer fest gecoded ist. Die Stellung des Kupplungsschlauchelements wird mittels eines Sensors detektiert und mittels einer externen Datenverarbeitungseinrichtung umgesetzt.
Die Druckschrift DE 20 2012 012 558 U1 beschreibt ein System zur automatischen Erfassung der Wagenreihung in einem Zug, bei der in wenigstens zwei Schienenfahrzeugen des Zuges jeweils eine Druckmesseinrichtung in der Hauptluftleitung und mindesten eine Zeitmesseinrichtung vorgesehen sind, wobei ein Druckabfall, bzw. ein Druckaufbau bei einer Bremsprobe derart erfasst wird, dass sich die Zugehörigkeit der Schienenfahrzeuge zu einem Zugverband und die Wagenreihung aus den Zeitunterschieden zwischen Eintreten des Druckabfalls bzw. Druckaufbaus in den einzelnen Druckmesseinrichtungen ermitteln lässt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine automatisierte Ermittlung einer Wagenrichtung und/oder einer Wagenreihung in einem Zugverbund zu ermöglichen, die dem Stand der Technik gegenüber vorteilhaft ausgestaltet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein automatisches Kupplungssystem, umfassend:

- eine erste Kupplungseinheit zur Anordnung an einem ersten Ende eines Schienenverkehrswagens;
- eine zweite Kupplungseinheit zur Anordnung an einem zweiten Ende des Schienenverkehrswagens;

- wenigstens eine Kupplungsvorrichtung zur mechanischen und signalübertragenden Kupplung des Schienenverkehrswagens an einen weiteren Schienenverkehrswagen und/oder einen Schienenverkehrstriebwagen mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung, wobei die Kupplungsvorrichtung wenigstens eine signalübertragende Schnittstelle aufweist, die mit einer entsprechende Schnittstelle einer Kupplungsvorrichtung des weiteren Schienenverkehrswagens und/oder des Schienenverkehrstriebwagens signalübertragend verbindbar ist oder verbunden wird,

Mit der vorgeschlagenen Lösung wird ermöglicht, die Ausrichtung eines die beiden Kupplungseinheiten aufweisenden Schienenverkehrswagens, beispielswiese eines Güterwagens während eines Kupplungsvorgangs, bzw. aufgrund des Kupplungszustands der Kupplungseinheiten des Schienenverkehrswagens, insbesondere in Bezug auf einen Zugverbund zu ermitteln. Ein Schienenverkehrstriebwagen kann dabei zur Abgabe eines definierten Signals ausgebildet sein, das bei Ankupplung des Schienenverkehrstriebwagens an einen Schienenverkehrswagen mit einem erfindungsgemäßen Kupplungssystem über die Schnittstelle an den Schienenverkehrswagen übertragen wird. Auf diese Weise kann das Kupplungssystem durch Detektion des Signals erkennen, ob es mit einer Kupplung eines Triebwagens verbunden ist oder nicht. Das erfindungsgemäße Kupplungssystem ist zudem in der Lage zu erkennen, an welcher Seite des Schienenverkehrswagens das Signal übertragen wird und kann daraus die Ausrichtung des Wagens im Zugverbund und hinsichtlich der Position des Triebwagens bestimmen.
Insbesondere kann die Kupplungseinheit wenigstens eine Kupplungskontrolleinheit umfassen, die dazu ausgebildet ist, das Signal, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit übertragen wird, zu detektieren. Eine solche Kupplungskontrolleinheit kann dazu Signaldetektionselemente, wie bspw. Messgeräte oder Sensoren aufweisen, die das Signal oder bestimmte Parameter des Signals messen oder detektieren können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Kupplungseinheit wenigstens ein Relais, mit dem eine elektrische Verbindung zwischen erster Kupplungseinheit und zweiter Kupplungseinheit verbunden und getrennt werden kann, insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheit das der Kupplungseinheit zugeordnete Relais, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Detektion des Signals, ansteuern kann.
Auf diese Weise kann eine Weiterleitung des Signals innerhalb des Schienenverkehrswagens zwischen den Kupplungseinheiten ermöglicht werden. Hierbei ist es möglich eine Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen des Signals bei der ersten Kupplungseinheit und dem bei der zweiten Kupplungseinheit zu ermitteln und daraus die Ausrichtung des Schienenverkehrswagens relativ zum Triebwagen zu bestimmen. Es ist zu bemerken, dass die Kupplungskontrolleinheiten dazu ausgebildet sind auch ein Signal zu detektieren, das nicht über die Schnittstelle übertragen wird, sondern, dass über elektrische Verbindung von einer Kupplungseinheit zur anderen Kupplungseinheit übertragen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, öffnet oder hält die Kupplungskontrolleinheit, der das Relais zugeordnet ist, das Relais offen, wenn die Kupplungskontrolleinheit kein Signal oder ein Signal unterhalb eines Schwellwerts detektiert, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit übertragen wird und dass die Kupplungskontrolleinheit, der das Relais zugeordnet ist, das Relais schließt, wenn die Kupplungskontrolleinheit detektiert, dass ein Signal über die Schnittstelle der Kupplungseinheit übertragen wird oder dass ein Signal, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit übertragen wird, einen Schwellwert überschreitet.
Durch das Schließen des Relais bei Vorhandensein des Signals an der Kupplungseinheit an der einen, ersten Seite des Schienenverkehrswagens, wird das Signal an die zweite oder weitere Kupplungseinheit weitergeleitet. Die weitere Kupplungseinheit kann daraus erkennen, dass das Signal von der ersten Kupplungseinheit, also von innerhalb des Schienenverkehrswagens ausgeht. Dadurch kann die Seite der weiteren Kupplungseinheit als Zugendeseite bestimmt werden.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Kupplungseinheit jeweils wenigstens einen Sensor aufweist, der dazu ausgebildet ist zu erkennen, ob die Kupplungseinheit der der Sensor zugeordnet ist, geöffnet oder geschlossen ist, insbesondere wobei der Sensor dazu ausgebildet ist zu erkennen, ob die Kupplungsvorrichtung der Kupplungseinheit mechanisch und/oder signalübertragend mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung eines benachbarten Schienenverkehrswagens oder Schienenverkehrstriebwagens gekoppelt ist oder nicht.
Unter mechanischer Kupplung soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Kupplungseinheit den Schienenverkehrswagen an einen anderen Schienenverkehrswagen oder Schienenverkehrstriebwagen so ankuppelt, dass eine ausreichende mechanische Verbindung zwischen den Wagen besteht, um innerhalb eines Zugverbundes gezogen oder geschoben zu werden. Der Sensor erkennt somit, ob ein mechanischer Teil der Kupplung insbesondere so ordnungsgemäß geschlossen ist, dass der Zugverbund, zumindest was die betreffende Kupplungseinheit angeht, betriebsfähig und -zulässig hergestellt ist.
Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Kupplungseinheit und die zweite Kupplungseinheit, insbesondere elektrisch, signalübertragend miteinander verbindbar sind, insbesondere wobei die erste Kupplungseinheit und die zweite Kupplungseinheit so konfiguriert sind, dass die eine Kupplungseinheit eine elektrische Verbindung zur jeweils anderen Kupplungseinheit schließt, vorzugsweise durch Schließen des der Kupplungseinheit zugeordneten Relais, wenn die eine Kupplungseinheit ein Signal detektiert, das über die Schnittstelle übertragen wird.
Das von einem Triebwagen oder einer Lok über die Schnittstelle übertragbare Signal kann vorteilhafterweise ein elektrisches Signal sein, insbesondere eine von dem Triebwagen zur Verfügung gestellte Betriebsspannung. Ein solches elektrisches Signal wird sehr schnell und robust übertragen und kann mit einfachen Mitteln detektiert werden.
Außerdem kann die erste Kupplungseinheit und/oder die zweite Kupplungseinheit so konfiguriert sind, dass die Kupplungseinheit eine elektrische Verbindung zur jeweils anderen Kupplungseinheit schließt, vorzugsweise durch Schließen des der Kupplungseinheit zugeordneten Relais, wenn der der Kupplungseinheit zugeordnete Sensor erkennt, dass die Kupplungseinheit mechanisch mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung eines benachbarten Schienenverkehrswagens oder Schienenverkehrstriebwagens gekoppelt ist.
Auf diese Weise kann bestimmt werden, dass die Kupplungseinheit an einer Zugendeseite des Wagens angeordnet ist. Wenn die mechanische Kupplung geschlossen wird, und kein Signal über die zugehörige Schnittstelle übertragen wird, liegt ein erster Hinweis darauf vor, dass kein Triebwagen mit dieser Kupplungseinheit verbunden ist. Wird nach einem Schließen der mechanischen Kupplung das zugeordnete Relais geschlossen und das Signal an der Kupplungskontrolleinheit detektiert, kann erkannt werden, dass das Signal zuerst wagenintern vorhanden war, so dass die Seite dieser Kupplungseinheit als Zugendeseite bestimmt ist.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste Kupplungseinheit und/oder die zweite Kupplungseinheit so konfiguriert sind, dass die Kupplungseinheit eine elektrische Verbindung zur jeweils anderen Kupplungseinheit öffnen oder geöffnet halten, vorzugsweise durch Öffnen oder Offenhalten des der Kupplungseinheit zugeordneten Relais, wenn der der Kupplungseinheit zugeordnete Sensor erkennt, dass die Kupplungseinheit mechanisch nicht mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung eines benachbarten Schienenverkehrswagens oder Schienenverkehrstriebwagens gekoppelt ist, insbesondere wenn die Kupplungseinheit in einer Offen-Stellung ist.
Auf diese Weise kann erkannt werden, ob und welche Kupplungseinheit geöffnet ist. Wird eine Seite des Schienenverkehrswagens als Zugseite bestimmt und wird erkannt, dass die Kupplungseinheit der gegenüberliegenden Wagenseite geöffnet bleibt, so kann diese Wagenseite als das Zugende bestimmt werden. Bleibt dabei die elektrische Verbindung zwischen den Kupplungseinheiten geöffnet, so bleiben die elektrischen Kontakte an der offenen Kupplungseinheit spannungsfrei, wodurch eine Gefährdung einer Bedienperson vermieden wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das automatische Kupplungssystem eine Wagenkontrolleinheit, die mit den Kupplungskontrolleinheiten signalübertragend und/oder datenübertragend verbunden ist, insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheiten eine vorher bestimmte Ausrichtung des Schienenverkehrswagens im Zugverbund an die Wagenkontrolleinheit übertragen, oder insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheiten an die Wagenkontrolleinheit übertragen, ob und wann ein über die Schnittstelle übertragenes Signal übertragen wurde und die Wagenkontrolleinheit die Ausrichtung des Schienenverkehrswagens in dem Zugverbund bestimmt.
Auf diese Weise ist dem Schienenverkehrswagen eine zentrale Einheit zugeordnet, welche die Ausrichtung des Wagens relativ zum Triebwagen und zum Zugende innerhalb des Zugverbunds kennt.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn das Signal ein elektrisches Signal ist, insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheit eine elektrische Spannung oder ein elektrisches Potential oder eine elektrische Stromstärke des Signals detektieren, insbesondere messen kann.
Ein elektrisches Signal kann sehr schnell und robust übertragen und mit einfachen Mitteln detektiert werden. Ferner kann es in einfacher Weise von dem Schienenverkehrstriebwagen zur Verfügung gestellt und über die Schnittstelle übertragen werden.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn das Kupplungssystem eine Zugkontrolleinheit aufweist, die mit einer oder mehreren Wagenkontrolleinheiten signalübertragend und/oder datenübertragend verbindbar oder verbunden ist und die dazu konfiguriert ist, aus von der oder den Wagenkontrolleinheiten übertragenen Ausrichtung des oder der Schienenverkehrswagen im Zugverbund und/oder aus von der oder den Wagenkontrolleinheiten übertragenen Wagenidentifikationsdaten automatisiert einen Zugverbundplan zu erstellen und mittels einer Eingabe des Zugverbundplans eine Zugsteuerung zu initialisieren.
Dadurch kann eine zentrale Kontrolleinheit für den Zugverbund zur Verfügung gestellt werden, die mit allen Wagenkontrolleinheiten des Zugverbunds kommunizieren kann. Die Ausrichtung jedes Wagens und die Identität jedes Wagens kann somit automatisiert zu einem Zugverbundplan verarbeitet werden, insbesondere durch ein entsprechendes Datenverarbeitungsprogramm.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die einer Kupplungseinheit, die nicht mit einer Kupplungseinheit, insbesondere einer korrespondierenden Kupplungseinheit, eines weiteren Schienenverkehrswagens gekoppelt ist, ein, insbesondere kontinuierliches oder zyklisches, Kupplung-offen-Signal an eine Wagenkontrolleinheit übermittelt, insbesondere wobei die Wagenkontrolleinheit das Kupplung-offen-Signal an eine Zugkontrolleinheit übermittelt.
Dadurch erhält die Wagenkontrolleinheit und gegebenenfalls eine mit dieser verbundene Zugkontrolleinheit kontinuierlich ein das Zugende definierendes Signal. Die Zugkontrolleinheit kann dadurch kontinuierlich die Integrität des Zugverbunds prüfen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:

1 schematisch einen Schienenverkehrswagen mit einem erfindungsgemäßen automatischen Kupplungssystem;
2 ein Ablaufdiagramm für die Erkennung eines Schienenverkehrswagens als Mittelwagen mit Hilfe des erfindungsgemäßen automatischen Kupplungssystems; und
3 ein Ablaufdiagramm für die Erkennung eines Schienenverkehrswagens als Endwagen mit Hilfe des erfindungsgemäßen automatischen Kupplungssystems.

1 zeigt schematisch einen Schienenverkehrswagen, beispielsweise einen Güterwagen 1, mit einem erfindungsgemäßen automatischen Kupplungssystem. Der Güterwagen 1 weist zwei Kupplungseinheiten 2A, 2B auf, von denen jeweils eine an je einem Ende des Güterwagens 1 angeordnet ist. Die Kupplungseinheiten 2A, 2B dienen zur Kupplung weiterer Schienenverkehrswagen oder eines Schienenverkehrstriebwagens, beispielsweise einer Lok 10 an den Güterwagen 1. Die Lok 10 stellt dabei den Antrieb des Zugverbunds zur Verfügung.
Eine Ankupplung einer Lok 10 an den Güterwagen 1 definiert dabei die Seite des Güterwagens 1 an die die Lok 10 angekuppelt ist, als die Lokseite, oder auch die Triebwagenseite des Güterwagens 1 im Zugverbund.
Entsprechend ist eine Nicht-Lokseite oder Zugendeseite des Güterwagens 1 als diejenige Seite definiert an der der Güterwagen 1 nur mit anderen Schienenverkehrswagen zusammengekuppelt ist, bei denen es sich nicht um Triebwagen handelt. Auch wenn an die der Lokseite gegenüberliegende Seite des Güterwagens 1 kein weiterer Schienenverkehrswagen angekuppelt ist, ist diese Seite als Nicht-Lokseite oder als Zugendeseite zu verstehen und so definiert.
Möglich sind auch Zugverbünde, die als Mehrfach-Lok Züge zusammengestellt sind, beispielsweise mit einer zweiten, dritten oder vierten Lok innerhalb des Zugverbunds, wobei die Loks jeweils zwischen Schienenverkehrswagen oder zwischen Schienenverkehrswagen und Lok oder auch zwischen zwei Loks angeordnet sein können. Die Kupplungseinheiten von innerhalb des Zugverbunds angeordneten Loks können genauso ausgebildet oder dieselben Funktionen aufweisen wie die Kupplungseinheiten 2A,2B des erfindungsgemäßen automatischen Kupplungssystems. Dadurch wird es ermöglicht, eine teilzuginterne Zugendeseite nicht offen zu lassen, sondern eine Lok anzukuppeln, deren Kupplungssystem analog zu dem erfindungsgemäßen Kupplungssystem ist oder ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem umfasst.
Jede Kupplungseinheit 2A, 2B weist jeweils eine mechanische und eine signalübertragende Kupplungsvorrichtung 3A, 3B auf. Der mechanische Teil und der signalübertragende Teil der Kupplungsvorrichtung 3A, 3B können dabei entweder jeweils separat voneinander oder auch als ineinander integrierte Bauteile ausgebildet sein. Der mechanische Teil der Kupplungseinheit 2A, 2B kuppelt dabei einen korrespondierenden mechanischen Teil einer Kupplungseinheit eines weiteren Schienenverkehrswagens, und zwar derart, dass eine mechanisch ausreichende Verbindung zwischen den Schienenverkehrswagen geschaffen ist, dass ein Betrieb des die aneinander gekuppelten Schienenverkehrswagen umfassenden Zugverbundes möglich und zulässig ist. Der signalübertragende Teil der Kupplungsvorrichtung 3A, 3B ist dabei so ausgestaltet, dass bei offener Kupplungsvorrichtung 3A, 3B ausreichender Berührschutz besteht, insbesondere wenn das Signal als elektrisches Signal bereitgestellt wird. Der signalübertragende Teil ist ferner mit einer ausreichenden Zugentlastung versehen, so dass keine unzulässigen mechanischen Kräfte auf die signalübertragende Schnittstelle oder eventuell zugehörige Komponenten, wie z.B. Kabel oder Steckverbindungen, übertragen werden.
Ferner umfasst jede Kupplungseinheit 2A, 2B eine jeweils zugeordnete Kupplungskontrolleinheit CCU_A, CCU_B, die jeweils ein Relais 4A, 4B aufweist. Insbesondere kann die Kupplungskontrolleinheit CCU_A, CCU_B elektrisch parallel zu dem der jeweiligen Kupplungskontrolleinheit CCU_A, CCU_B zugeordneten Relais 4A, 4B geschaltet sein. Die Kupplungskontrolleinheit CCU_A, CCU_B kann zudem eine Übertragung des Signals über die Schnittstelle zwischen der Kupplungseinheit des benachbarten Schienenverkehrswagens und der eigenen Kuppeleinheit 2A, 2B detektieren und auch eine Übertragung des Signals über die elektrische Verbindung oder Leitung 7 von einer Kupplungseinheit 2A, 2B zur anderen.
Die Kupplungskontrolleinheiten CCU_A, CCU_B können Informationen an eine Wagenkontrolleinheit WCU übermitteln, beispielsweise ob eine der Kupplungseinheiten 2A, 2B und, wenn ja welche, mit einem Schienenverkehrstriebwagen oder einem Schienenverkehrswagen oder einer Reihe von Schienenverkehrswagen der oder die mit einem Schienenverkehrstriebwagen gekoppelt sind, gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich können die Kupplungskontrolleinheiten CCU_A, CCU_B Informationen übermitteln, ob und, wenn ja welche der Kupplungseinheiten 2A, 2B nicht an einen Schienenverkehrswagen oder einen Schienenverkehrstriebwagen gekoppelt ist.
Dadurch ist es möglich, einen Schienenverkehrswagen, der ein erfindungsgemäßes automatisches Kupplungssystem aufweist, an einen Zugverbund zu kuppeln, wodurch der Schienenverkehrswagen, bzw. die Wagenkontrolleinheit WCU des Schienenverkehrswagens unmittelbar mit oder nach dem Kupplungsvorgang die Information erhält, ob, und wenn ja, welches Ende des Schienenverkehrswagens an den Zugverbund gekoppelt ist, und ob der Zugverbund einen Triebwagen umfasst oder nicht.
Die elektrischen Leitungen 7 können dabei mittels der Relais 4A, 4B unterbrochen oder geschlossen werden. Die Kupplungskontrolleinheiten CCU_A, CCU_B können jeweils das ihnen zugeordnete Relais 4A, 4B öffnen oder schließen. Beispielsweise kann die Kupplungskontrolleinheit CCU_A das Relais 4A schließen, wenn die Kupplungskontrolleinheit CCU_A erkennt, dass ein Signal, beispielsweise eine Betriebsspannung von 400V über die Schnittstelle übertragen wird. Wird das Relais 4A geschlossen, so wird das Signal über die elektrische Leitung 7 weitergeleitet. Die Kupplungskontrolleinheit CCU_B detektiert das über die elektrische Leitung 7 übertragene Signal. Gleichzeitig oder veranlasst durch die Detektion des Signals prüft die Kupplungskontrolleinheit CCU_B mittels des Sensors, ob die mechanische Kupplung der Kupplungseinheit 2B ordnungsgemäß geschlossen oder geöffnet ist.
Ist die mechanische Kupplung ordnungsgemäß geschlossen, so schließt die Kupplungseinheit 2B das Relais 4B, so dass das Signal über das Relais und die Schnittstelle der Kupplungseinheit 2B zu nächsten angehängten Schienenverkehrswagen übertragen oder weitergeleitet wird. Die Kupplungskontrolleinheit CCU_B erkennt ferner, beispielsweise aufgrund des sequenziellen Weiterschaltens des Signals, dass das Signal über die elektrische Verbindung 7 weitergeleitet wurde und nicht über die Schnittstelle der zugehörigen Kupplungseinheit 2B eingegangen ist. Dadurch kann die Kupplungskontrolleinheit CCU_B ihre Seite des Schienenverkehrswagens als Zugendeseite bestimmen.
Ist die mechanische Kupplung nicht ordnungsgemäß geschlossen, also als geöffnet erkannt, so belässt die Kupplungseinheit 2B das Relais 4B in geöffneter Stellung. Auf diese Weise bleiben die elektrischen Kontakte des signalübertragenden Kupplungsteils spannungsfrei, wodurch eine Gefährdung eines Bedieners vermieden wird.
Durch die Relais 4A, 4B ist es möglich eine elektrische Verbindung 7 durch den Schienenverkehrswagen hindurch zu schalten, so dass ein hinter dem Schienenverkehrswagen anzukuppelnder nächster Schienenverkehrswagen ebenfalls das vom Triebwagen ausgehende Signal erhalten kann, wenn dieser an den vorhergehenden Schienenverkehrswagen ankuppelt.
Die Relais 4A, 4B ermöglichen es außerdem, dass das Signal zeitlich verzögert, in einer bestimmten Sequenz von der triebwagenseitig angekuppelten Kupplungseinheit 2A, 2B zur jeweils anderen Kupplungseinheit 2A, 2B weitergeleitet wird, wodurch bestimmt werden kann, dass sie selbst nicht die triebwagenseitige Kupplungseinheit 2A, 2B ist.
Die Kupplungskontrolleinheiten CCU_A können ferner mit einer Wagenkontrolleinheit WCU in Verbindung stehen, bspw. über einen Datenbus 9, so dass die Information über die Ausrichtung des Güterwagens 1 bezüglich des Triebwagens 10 erhält. Eine entsprechende Funktion übt die auch die weitere Kupplungskontrolleinheit CCU_B aus.
Die Wagenkontrolleinheit kann ferner mit einem Zugkontrollsystem TCMS kommunizieren.
Bezugszeichenliste

1: Güterwagen
2A, 2B: Kupplungseinheit
3A, 3B: Kupplungsvorrichtung
CCU_A, CCU_B: Kupplungskontrolleinheit
4A, 4B: Relais
5: interne Energieversorgung
6: elektrische Leitung der internen Energieversorgung
7: elektrische Leitung zwischen Kupplungseinheiten
8A, 8B: Sensordatenleitung
9: Datenbus
10: Schienenverkehrstriebwagen
11: Energieversorgung
WCU: Wagenkontrolleinheit
TCMS: Zugkontrollsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4689602 [0008]
DE 102017113213 A1 [0013]
DE 202012012558 U1 [0014]

Claims

Automatisches Kupplungssystem umfassend: - eine erste Kupplungseinheit (2a, 2B) zur Anordnung an einem ersten Ende eines Schienenverkehrswagens; - eine zweite Kupplungseinheit (2A, 2B) zur Anordnung an einem zweiten Ende des Schienenverkehrswagens; wobei die erste und die zweite Kupplungseinheit (2A, 2B) jeweils folgendes umfassen: - wenigstens eine Kupplungsvorrichtung (3A, 3B) zur mechanischen und signalübertragenden Kupplung des Schienenverkehrswagens an einen weiteren Schienenverkehrswagen und/oder einen Schienenverkehrstriebwagen mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung (3A, 3B), wobei die Kupplungsvorrichtung (3A, 3B) wenigstens eine signalübertragende Schnittstelle aufweist, die mit einer entsprechende Schnittstelle einer Kupplungsvorrichtung des weiteren Schienenverkehrswagens und/oder des Schienenverkehrstriebwagens signalübertragend verbindbar ist oder verbunden wird, - wobei wenigstens eine, insbesondere beide, Kupplungseinheit(n) (2A, 2B) dazu ausgebildet ist, ein Signal zu detektieren, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit (2A, 2B) übertragen wird.
Automatisches Kupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (2A, 2B) wenigstens eine Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B) umfasst, die dazu ausgebildet ist, das Signal, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit (2A, 2B) übertragen wird, zu detektieren.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (2A, 2B) wenigstens ein Relais (4A, 4B) umfasst, mit dem eine elektrische Verbindung (7) zwischen erster Kupplungseinheit (2A, 2B) und zweiter Kupplungseinheit (2A, 2B) verbunden und getrennt werden kann, insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B) das der Kupplungseinheit (2A, 2B) zugeordnete Relais (4A, 4B), vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Detektion des Signals, ansteuern kann.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B), der das Relais zugeordnet ist, das Relais öffnet oder offen hält, wenn die Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B) kein Signal oder ein Signal unterhalb eines Schwellwerts detektiert, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit übertragen wird und dass die Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B), der das Relais zugeordnet ist, das Relais schließt, wenn die Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B) detektiert, dass ein Signal über die Schnittstelle der Kupplungseinheit übertragen wird oder dass ein Signal, das über die Schnittstelle der Kupplungseinheit übertragen wird, einen Schwellwert überschreitet.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (2A, 2B) jeweils wenigstens einen Sensor aufweist, der dazu ausgebildet ist zu erkennen, ob die Kupplungseinheit (2A, 2B) der der Sensor zugeordnet ist, geöffnet oder geschlossen ist, insbesondere wobei der Sensor dazu ausgebildet ist zu erkennen, ob die Kupplungsvorrichtung (3A, 3B) der Kupplungseinheit (2A, 2B) mechanisch und/oder signalübertragend mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung eines benachbarten Schienenverkehrswagens oder Schienenverkehrstriebwagens gekoppelt ist oder nicht.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungseinheit (2A, 2B) und die zweite Kupplungseinheit (2A, 2B), insbesondere elektrisch, signalübertragend miteinander verbindbar sind, insbesondere wobei die erste Kupplungseinheit (2A, 2B) und die zweite Kupplungseinheit (2A, 2B) so konfiguriert sind, dass die eine Kupplungseinheit (2A, 2B) eine elektrische Verbindung (7) zur jeweils anderen Kupplungseinheit (2A, 2B) schließt, vorzugsweise durch Schließen des der Kupplungseinheit (2A, 2B) zugeordneten Relais (4A, 4B), wenn die eine Kupplungseinheit (2A, 2B) ein Signal detektiert, das über die Schnittstelle übertragen wird.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungseinheit (2A, 2B) und/oder die zweite Kupplungseinheit (2A, 2B) so konfiguriert sind, dass die Kupplungseinheit (2A, 2B) eine elektrische Verbindung (7) zur jeweils anderen Kupplungseinheit (2A, 2B) schließt, vorzugsweise durch Schließen des der Kupplungseinheit (2A, 2B) zugeordneten Relais (4A, 4B), wenn der der Kupplungseinheit (2A, 2B) zugeordnete Sensor erkennt, dass die Kupplungseinheit (2A, 2B) mechanisch mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung eines benachbarten Schienenverkehrswagens oder Schienenverkehrstriebwagens gekoppelt ist.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungseinheit (2A, 2B) und/oder die zweite Kupplungseinheit (2A, 2B) so konfiguriert sind, dass die Kupplungseinheit (2A, 2B) eine elektrische Verbindung (7) zur jeweils anderen Kupplungseinheit (2A, 2B) öffnen oder geöffnet halten, vorzugsweise durch Öffnen oder Offenhalten des der Kupplungseinheit (2A, 2B) zugeordneten Relais (4A, 4B), wenn der der Kupplungseinheit (2A, 2B) zugeordnete Sensor erkennt, dass die Kupplungseinheit (2A, 2B) mechanisch nicht mit einer korrespondierenden Kupplungsvorrichtung eines benachbarten Schienenverkehrswagens oder Schienenverkehrstriebwagens gekoppelt ist, insbesondere wenn die Kupplungseinheit (2A, 2B) in einer Offen-Stellung ist.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Kupplungssystem eine Wagenkontrolleinheit (WCU) umfasst, die mit den Kupplungskontrolleinheiten (CCU_A, CCU_B) signalübertragend und/oder datenübertragend verbunden ist, insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheiten (CCU_A, CCU_B) eine vorher bestimmte Ausrichtung des Schienenverkehrswagens im Zugverbund an die Wagenkontrolleinheit (WCU) übertragen, oder insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheiten (CCU_A, CCU_B) an die Wagenkontrolleinheit (WCU) übertragen, ob und wann ein über die Schnittstelle übertragenes Signal übertragen wurde und die Wagenkontrolleinheit (WCU) die Ausrichtung des Schienenverkehrswagens in dem Zugverbund bestimmt.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal ein elektrisches Signal ist, insbesondere wobei die Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B) eine elektrische Spannung oder ein elektrisches Potential oder eine elektrische Stromstärke des Signals detektieren, insbesondere messen kann.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Zugkontrolleinheit (TCMS), die mit einer oder mehreren Wagenkontrolleinheiten (WCU) signalübertragend und/oder datenübertragend verbindbar oder verbunden ist und die dazu konfiguriert ist, aus von der oder den Wagenkontrolleinheiten (WCU) übertragenen Ausrichtung des oder der Schienenverkehrswagen im Zugverbund und/oder aus von der oder den Wagenkontrolleinheiten (WCU) übertragenen Wagenidentifikationsdaten automatisiert einen Zugverbundplan zu erstellen und mittels einer Eingabe des Zugverbundplans eine Zugsteuerung zu initialisieren.
Automatisches Kupplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskontrolleinheit (CCU_A, CCU_B) einer Kupplungseinheit, die nicht mit einer Kupplungseinheit (2A, 2B), insbesondere einer korrespondierenden Kupplungseinheit, eines weiteren Schienenverkehrswagens gekoppelt ist, ein, insbesondere kontinuierliches oder zyklisches, Kupplung-offen-Signal an eine Wagenkontrolleinheit (WCU) übermittelt, insbesondere wobei die Wagenkontrolleinheit (WCU) das Kupplung-offen-Signal an eine Zugkontrolleinheit (TCMS) übermittelt.