DE3311041C2 - Verfahren zum Erkennen von Schienenfahrzeugen mit ungenügenden Bremseigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Das den Betrieb in einem Bahnsystem, z. B. einem S- oder U-Bahnnetz, überwachende Zugsicherungssystem geht bei der Steuerung der Fahrzeugfolge von einer sogenannten Grenz­ bremsverzögerung der Fahrzeuge bzw. Fahrzeuggarnituren aus, d. h. sie berücksichtigt für die Zwangsbremsung eines Fahr­ zeugs aus Sicherheitsgründen ein schlechteres Bremsvermögen als das Fahrzeug tatsachlich aufweisen darf. Das tatsäch­ liche Bremsverhalten der Fahrzeuge eines Bahnsystems ist in bestimmten zeitlichen Abständen daraufhin zu prüfen, ob die Bremseigenschaften einzelner Fahrzeuge sich zwischen­ zeitlich so weit verschlechtert haben, daß die vom Zug­ sicherungssystem berücksichtigte Grenzbremsverzögerung ein sicheres Anhalten dieser Fahrzeuge vor Gefahrenpunkten nicht mehr gewährleistet.

Aus den im Zuge von Zwangsbremsproben gemessenen Werten von Anfangsgeschwindigkeit, Bremsweg und Bremszeit lassen sich die den behandelten Fahrzeugen jeweils eigenen Bremsverzö­ gerungen bestimmen und mit der Grenzbremsverzögerung des Zugsicherungssystems vergleichen. Eine Möglichkeit zur Ermittlung der Bremsverzögerung bei Schienenfahrzeugen ist in dem Aufsatz Berechnung von Bremskenngrößen unter Anwendung von Prüfstandsmessungen von A. Györik, J. Vajda und Y. Zobory in der Eisenbahntechnischen Rundschau (1979, Heft 12, S. 903-908) dargestellt. Dieses Vorgehen ist je­ doch umständlich, weil die tatsächliche Bremsverzögerung der zwangsgebremsten Fahrzeuge rechnerisch bestimmt werden muß und sicher auch fehlerbehaftet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, für die im wesentlichen gleichartigen Fahrzeuge oder Fahrzeuggarnituren einer Bahn­ verwaltung ohne einen solchen Rechenvorgang zu einer ein­ deutigen Aussage über die Einhaltung einer bestimmten Min­ destbremsverzögerung der Fahrzeuge zu gelangen und darüber hinaus eine graduelle Bewertung der Meßergebnisse zu ermög­ lichen. Hierdurch sollen Fahrzeuge mit gerade noch ausrei­ chenden Bremseigenschaften erkannt und vorsorglich dem War­ tungsdienst zugeführt werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt drei Kurven­ züge, von denen der erste eine durch ein Zugsicherungssy­ stem berücksichtigte Grenzkennlinie, der zweite eine durch das minimale Bremsvermögen der Fahrzeuge gegebene Betriebs­ kennlinie und der dritte eine durch den Mittelwert der Bremsverzögerung aller Fahrzeuge eines Wagenparks gegebene Regelkennlinie darstellt.

Das tatsächliche Bremsverhalten von Fahrzeugen bei der Zwangsbremsung läßt sich am einfachsten und genauesten meß­ technisch über ihren jeweiligen Bremsweg ermitteln. Hierzu erhalten die mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einem gegebenen Gleis vorrückenden Fahrzeuge beim Passieren einer beispielsweise punktförmigen Übertragungseinrichtung den Zwangsbremsbefehl. Der von den Fahrzeugen jeweils benötigte Bremsweg bis zum Stillstand wird festgehalten und mit einem maximal zulässigen Bremsweg verglichen. Ist der tatsächli­ che Bremsweg kürzer als der zulässige maximale Bremsweg, genügt das Fahrzeug den vereinbarten Bremsanforderungen, andernfalls ist es der Wartung zuzuführen.

Das Problem bei dieser Art der Bremsfunktionsprüfung ist die Bereitstellung des jeweils zulässigen maximalen Brems­ weges. Hierzu werden nach der Lehre der Erfindung zunächst für eine statistisch ausreichende Anzahl von Fahrzeugen die bei der Zwangsbremsung von ihnen benötigten Bremswege erfaßt und hieraus die tatsächliche Bremsverzögerung a_B dieser Fahrzeuge errechnet. Diese Meßwerte werden in einem Prüfgleis unter stets gleichen Bedingungen ermittelt. Aus der Vielzahl der errechneten Werte wird dann der Mittelwert _B und eine minimale Verzögerung a_{B min} ermittelt. Unter Zugrundelegung einer statistischen Sicherheit von z. B. P = 99,5% (gemäß DIN 1319, Blatt 3) ergibt sich

a_{B min} = _B - 2,575·Δ s,

wobei _B der Mittelwert aller aus den tat­ sächlich beanspruchten Bremswegen errech­ neten Bremsverzögerungen und Δ s die Stan­ dardabweichung der Stichprobe von diesem Mittelwert ist.

Die so ermittelte Verzögerung a_B min wird von allen Fahr­ zeugen mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit von 0,5% nicht unterschritten. Fahrzeuge, die den durch a_{B min} gekenn­ zeichneten Wert doch unterschreiten, sind Ausreißer, die nicht berücksichtigt werden.

In der Zeichnung beschreibt die mit der Ziffer 3 gekenn­ zeichnete Kennlinie, die sogenannte Regelkennlinie, das Bremsverhalten aller Fahrzeuge und Fahrzeuggarnituren eines bestimmten Wagenparks unter Zugrundelegung der zuvor ermit­ telten mittleren Bremsverzögerung _B.

Aus der Regelkennlinie ergibt sich durch rechnerische Um­ setzung die mit der Ziffer 2 bezeichnete Betriebskennlinie, die von z. B. 99,5% aller Fahrzeuge des Wagenparks einge­ halten wird.

Die in die Diagramme der Zeichnung eingetragenen Kreuze stellen Meßwerte dar, die zu einem späteren Zeitpunkt nach der Erstellung der Betriebskennlinie für Fahrzeuge aufge­ nommen wurden, die einer Bremsprüfung unterzogen wurden.

Die unteren vier Meßwerte geben an, daß für die beobachte­ ten Fahrzeuge unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Ein­ fahrgeschwindigkeit Bremswege gemessen wurden, die unter­ halb der jeweils zulässigen maximalen Bremswege liegen und annähernd dem mittleren Bremsvermögen aller Fahrzeuge ent­ sprechen. Die Bremsanlagen der betreffenden Fahrzeuge ar­ beiten damit ordnungsgemäß. Der oberhalb der Betriebs­ kennlinie dargestellte Meßwert besagt, daß der von diesem Fahrzeug benötigte Bremsweg, aus welchen Gründen auch im­ mer, länger ist, als der zulässige Bremsweg s_max. Die Bremsanlagen dieses Fahrzeuges sind wartungsbedürftig.

Bei der Dimensionierung eines Zugsicherungssystems sowie beim Betrieb einer derartigen Anlage ist für den Sicher­ heitsnachweis darzulegen, daß das die Fahrzeuge überwa­ chende Zugsicherungssystem für den Fall der Ausgabe einer Zwangsbremsung auch stets einen Bremsweg zur Verfügung stellt, der lang genug ist, um einen Zug vor einem Gefah­ renpunkt zum Halten zu bringen. Die vom Zugsicherungssystem für die Zwangsbremsung zur Verfügung zu stellende Weg­ strecke muß länger sein als der statistisch gesicherte ma­ ximale Bremsweg der Fahrzeuge, weil in diesen Bremsweg Grö­ ßen einzubeziehen sind, die für den Prüfbetrieb und das Prüfgleis selbst nicht relevant sind. Diese Größen berück­ sichtigen einerseits den Einfluß von Gefälleneigungen, die zu einer Verlängerung des Bremsweges führen, sowie Meßfeh­ ler der Wegmeß- und Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen, die eine zu geringe Anfangsgeschwindigkeit vortäuschen können und damit Zuschläge zu einem aus einer bestimmten Anfangs­ geschwindigkeit errechenbaren Bremsweg verlangen. Diese Zu­ schläge berücksichtigen darüber hinaus die Tatsache, daß die Zwangsbremsauslösung nicht zu jedem beliebigen Zeit­ punkt, sondern nur in dem zeitlichen Raster möglich ist, in dem die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung Geschwindigkeitswer­ te zur Verfügung stellt. Zudem gehen in die Ermittlung von Wegzuschlägen weitere durch das Abfallverhalten von Schalt­ mitteln zur Ausgabe der Zwangsbremse an das Fahrzeug be­ dingte Schaltzeiten ein. Weitere den tatsächlichen Bremsweg gegenüber dem aus einer Bremsverzögerung errechneten Brems­ weg verlängernde Größen sind dadurch bedingt, daß die bei einem linienförmigen Zugsicherungssystem an die Fahrzeuge abzusetzenden Telegramme ebenfalls in einem gewissen zeit­ lichen Abstand gesendet werden. Der Ausfall eines Tele­ gramms kann von einem Fahrzeug daher frühestens nach Ablauf der Telegrammfolgezeit festgestellt werden. Da aber nicht jedes unvollständige oder gestörte Informationstelegramm sofort zu einer Zwangsbremsung führen soll, ist der Ausfall mindestens eines Telegramms vom System her zugelassen. Erst wenn nach Ablauf einer mehrfachen Telegrammfolgezeit und der für eine ein- oder mehrmalige Telegrammübertragung er­ forderlichen Zeitspanne kein gültiges Telegramm erkannt wird, soll betriebsmäßig eine Zwangsbremsung ausgegeben werden. Diese Zeitspanne für einen zulässigen informations­ losen Zustand vergrößert den in den Grenzbremsweg einzu­ schließenden Wegzuschlag ebenfalls. Weitere Zuschläge sind abhängig vom jeweils verwendeten Zugsicherungssystem denk­ bar.

Abhängig von einer als möglich anzusehenden Störung sind die bei der betreffenden Störung jeweils in Frage kommenden Wegzuschläge aufzulisten und hieraus der größtmögliche Weg­ zuschlag und die an diesem Ort erreichbaren Geschwindigkei­ ten zu bestimmen. Dieser Wegzuschlag ist zu dem vom Fahr­ zeug auf der Verzögerung a_{B min} basierenden maximal zuläs­ sigen Bremsweg zu addieren und vom Zugsicherungssystem als Grenzbremsweg s_Grenz zur Verfügung zu stellen.

Reichen die vom Zugsicherungssystem zur Verfügung gestellten Bremswege nicht aus, so müssen diese, wenn möglich, vergrößert werden oder, wenn dies nicht möglich ist, z. B. bei bereits fertiggestellten Systemen, die Anforderungen an die Bremseinrichtungen der Fahrzeuge zur Erzielung kürzerer Bremswege erhöht werden.

Durch Eintragung der sich für die jeweiligen Einfahrge­ schwindigkeiten ergebenden Bremswege in das Schaubild der Zeichnung läßt sich unschwer erkennen, wie gut oder wie schlecht sich die Bremseinrichtungen eines Fahrzeuges bei der Zwangsbremsung verhalten haben. Aus der graphischen Darstellung der jeweiligen Meßergebnisse läßt sich nicht nur ableiten, ob die Bremseinrichtungen eines Fahrzeugs wartungsbedürftig sind oder nicht, sondern es läßt sich auch ablesen, welches Fahrzeug besonders wartungsbedürftig ist und welches noch bedingt einsatzfähig ist. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren gibt damit den Betreibern von Bahnan­ lagen ein außerordentlich wirksames Mittel zur vorbeugenden Wartung seines Fahrzeugparks in die Hand, weil lediglich der unproblematisch zu ermittelnde Bremsweg des jeweils be­ handelten Fahrzeugs festzustellen und mit einem für die be­ treffende Anfangsgeschwindigkeit geltenden maximal zulässi­ gen Bremsweg zu vergleichen ist.

Claims (2)

1. Verfahren zum Erkennen von Schienenfahrzeugen, deren Zwangsbremseigenschaften den an die Fahrzeuge eines Fahr­ zeugparks gestellten Bremsanforderungen nicht gerecht werden, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - die Fahrzeuge werden unter definierten Bedingungen, z. B. in einem Prüfgleis, zwangsgebremst und der Brems­ weg für die gegebene Anfangsgeschwindigkeit (v₀) gemes­ sen,
• - der gemessene Bremsweg wird mit einem für die betref­ fende Anfangsgeschwindigkeit (v₀) geltenden Maximalwert (s_max) verglichen, wobei der jeweilige Maximalwert auf folgende Weise bestimmt wird:
• - eine Mindestanzahl von Fahrzeugen, die eine statistische Bewertung der Fahrzeuge eines Fahrzeugparks zuläßt, wird in einem Prüfgleis aus unterschiedlichen Anfangsge­ schwindigkeiten (v₀) heraus zwangsgebremst und aus den für die einzelnen Fahrzeuge aufnehmbaren Geschwindigkeits-, Bremsweg- und Bremszeitwerten wird eine mittlere Zwangs­ bremsverzögerung (_B) ermittelt, die für das statisti­ sche Mittel aller Fahrzeuge des Fahrzeugparks gilt,
• - aus dieser mittleren Zwangsbremsverzögerung (_B) wird nach einem statistischen Verfahren eine unterhalb dieser mittleren Zwangsbremsverzögerung (_B) liegende, auf die einzelnen Anfangsgeschwindigkeiten bezogene Min­ destzwangsbremsverzögerung (a_Bmin) berechnet, die von einem vorzugebenden Anteil (z. B. 99,5%) von Fahrzeugen des Fuhrparks nicht unterschritten wird,
• - aus dieser Mindestzwangsbremsverzögerung (a_Bmin) werden die zulässigen maximalen, von den Fahrzeugen einzuhal­ tenden und dem Vergleich mit den aktuellen Bremswegen zugrundezulegenden Bremswege (s_max) bestimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Mindestbremsverzögerung (a_Bmin) unter Berück­ sichtigung aller einen Bremsweg ungünstigstenfalls ver­ längernder Faktoren eine unterhalb der Mindestbremsver­ zögerung liegende Grenzbremsverzögerung (a_BG) bestimmt wird und daß diese Grenzbremsverzögerung verwendet wird für die Ermittlung der von dem Zugsicherungssystem für die Zwangsbremsung zur Verfügung zu stellenden Bremswege (s_Grenz).