DE3878569T2

DE3878569T2 - Bremssicherungüberwachungssystem.

Info

Publication number: DE3878569T2
Application number: DE88301574T
Authority: DE
Inventors: Stanley Ladouceur; Ray Smith
Original assignee: UTDC Inc
Current assignee: Bombardier Inc
Priority date: 1987-02-26
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2008-02-25
Also published as: EP0280524A3; AU605446B2; JPS63305067A; AU1216588A; DE3878569D1; EP0280524B1; EP0280524A2; US4835693A; JP2601301B2; BR8800806A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Bremssystem für ein geführtes Fahrzeug, das mittels eines Computers an Bord des Fahrzeugs gesteuert wird.

Allgemeiner Stand der Technik

Gegenwärtig gibt es eine große Vielzahl von Bremssystemen, welche für Schienen oder andere geführte Fahrzeuge vorgeschlagen worden sind. Die meisten dieser bekannten Systeme arbeiten mit einem offenen Regelkreis, d.h. es gibt keine Rückkopplung des Bremswertes, der verwendet wird,um die Bremsleistung zu steuern.
Ein Beispiel eines Bremssteuersystems ist in dem Frasier-Patent 4 344 138 zu finden. Hierbei handelt es sich um ein digitales Luftbremsen-Steuersystem. Das Bremsensystem weist in jedem Fahrzeug einen bordseitigen Rechner auf. Dieser Rechner hat einen Druck für das pneumatische Bremssystem gespeichert, welcher einem Druck entspricht, der 10% unter dem Druck liegt, welcher bei einem leeren Fahrzeug bewirken würde, daß die Räder blockieren und rutschen. Jedoch hängt das System ganz von einer normalen Redundanz für einen sicheren Bremsabstand ab.Das Bremsen wird wirksam in einem offenen Regelkreis angewendet. Wenn eine Notbremsung erforderlich wird, sorgt der Computer für einen Druck in dem Bremszylinder, welcher 105% des vorstehend erwähnten, aufgezeichneten Drucks liegt, d.h. ein Druck der gerade unter demjenigen liegt, welcher notwendig ist, damit die Räder eines leeren Fahrzeugs blockieren und rutschen.
In vielen herkömmlichen Eisenbahn-Bremssystemen ist die Betriebsbremse mit einem offenen Regelkreis versehen, um von einem Bediener gesteuert werden zu können. Zusätzlich ist eine Notbremse vorgesehen. Die Notbremse wird entweder von dem Bediener oder automatisch durch Signalisieren dann betätigt, wenn das Fahrzeug auf einer möglichst kurzen Strecke gestoppt werden muß.
Es gibt jedoch einige Anwendungsfälle, für welche ein solches Bremssystem nicht geeignet ist. Insbesondere für städtische Transitsysteme, wie Zwischenkapazitäts-Transitsysteme (Intermediate Capacity Transit Systems (ICTS)) sollen die ICTS-Züge in kurzer Zugfolge fahren. Folglich werden in ICTS-Fahrzeugen, welche von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, Linearinduktionsmotore verwendet, welche eine hohe Leistung aufweisen. Um diese Leistung voll zu nutzen, wird ein hoher Betriebsbremspegel verwendet. Die Betriebsbremse schafft eine konstante Bremsleistung von 1m/s².
Das Bremsen eines solchen ICTS-Fahrzeugs wird durch einen an Bord des Fahrzeugs befindlichen Computer (VOBC) gesteuert. Der VOB-Computer ist bezüglich eines sicheren Bremsweges programmiert, welcher von den relativen Pegelwerten der benutzen Betriebsbremsung und von einer verfügbaren Notbremsungsleistung abhängt. Um einen sicheren Bremsweg sicherzustellen, wird ein großzügig bemessener Ansatz genommen, wenn die Bremsleistung festgelegt wird, welche bei der Notbremsung zur Verfügung steht. Folglich wird ein schwer beladener Zug und eine schlechte Adhäsion zwischen den Rädern und den Schienen angenommen. Die herkömmliche Notbremse ist open-loop gesteuert, was nur von der Bremsleistung der Scheibenbremsen u.a. und dem Einsatz der Schienenbremsen abhängt.
Eine bedauerliche Folge dieser Betriebsbedingungen ist der zu hohe Pegel bei einer Notbremsung. Da der Pegel einer Betriebsbremsung hoch ist, obwohl immer weniger als die minimale Notbremswirkung verfügbar ist, und da der VOB-Computer einen reichlich bemessenen Bremsweg annimmt, erfolgt eine Notbremsung verhältnismäßig häufig. Dies führt zu zwei nicht akzeptablen Betriebsbedingungen. Erstens bewirkt eine Notbremsung häufig, daß die Räder blockieren und rutschen, was Flachstellen zur Folge hat. Bestenfalls hat dies einen geräuschvollen Fahrzeugbetrieb zur Folge und kann ein häufiges Austauschen oder Reparieren von Radsätzen erfordern, was teuer ist. Zweitens werden der Komfort und die Sicherheit der Passagiere beeinträchtigt; übermäßige Beschleunigungswerte und zu starke Stöße sind auch nicht akzeptabel.

Zusammenfassung der Erfindun-

Bezüglich Bremssystemen für Schienen- oder andere geführte Fahrzeuge besagt eine herkömmliche Lehre, daß die Notbremsung zuverlässig sein muß und immer automatisch durchgeführt werden muß, wenn bestimmte Voraussetzungen eingetreten sind. Daher besagt die herkömmliche Lehre, daß irgendeine Anpassung, Regulierung oder Steuerung der Notbremsung unaktzeptabel ist, da Fehler bei einer solchen Regulierung oder Steuerung zu einer unangemessenen Bremsung führen können.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß es tatsächlich möglich ist, die Notbremsung zu modulieren bzw. anzupassen, um die geforderte Bremsleistung zu erreichen. Ferner ist erkannt worden, daß eine solche Steuerung der Notbremsung eher durchführbar ist als zu versuchen, die physikalischen, charakteristischen Merkmale der Scheiben- und Schienenbremsen über das derzeit Nutzbare hinaus zu steuern. Gemäß der Erfindung ist ein Bremssicherungs-Überwachungssystem für Bremssysteme, einschließlich des Antriebssystems eines Fahrzeugs geschaffen, wenn es zum Bremsen benutzt wird, wobei das Bremnssicherungsüberwachungssystem aufweist:
eine Steuereinheit zum Steuern von drei Fahrzeugbremsarten, nämlich einem normalen Bremsen, einer Notbremsung erster Stufe und einer Notbremsung zweiter Stufe, wobei die Steuereinheit Eingänge zum Anschluß an Leitungen, welche vitale Befehlssignale und andere Befehlssignale fühlen und Ausgänge zum Steuern der Fahrzeugbrems- und Antriebssysteme aufweist;
eine erste Schalteinrichtung mit einer Anzahl normaler erster Eingänge zum Anschluß an Leitungen, die nicht-vitale Befehlssignale führen, mit einer Anzahl alternativer erster Eingänge für Befehlssignale bei einer Notbremsung erster Stufe und mit einer Anzahl erster Ausgänge, welcher entweder mit entsprechenden normalen ersten Eingängen oder mit entsprechenden alternativen ersten Eingängen verbindbar sind; eine erste Stelleinrichtung, welche mit der Steuereinheit und der ersten Schalteinrichtung verbunden ist, um die ersten Ausgänge der ersten Schalteinrichtung von den normalen Eingängen auf die alternativen ersten Eingänge entsprechend einem Signal von der Steuereinheit zu schalten, wobei die ersten Ausgänge mit den normalen ersten Eingängen während einer normalen Bremsung verbunden sind und auf die alternativen, ersten Eingänge geschaltet werden, wenn eine Notbremsung erforderlich ist;
eine zweite Schalteinrichtung mit einer Anzahl normaler zweiter Eingänge, welche mit den Ausgängen der Steuereinheit verbunden sind, mit einer Anzahl alternativer zweiter Eingänge,die mit den Leitungen verbunden sind, welche die vitalen Befehlssignale führen, und mit einer Anzahl zweiter Ausgänge, welche entweder mit den entsprechenden normalen zweiten Eingängen oder mit den entsprechenden alternativen, zweiten Eingängen verbindbar sind, und
eine zweite Stelleinrichtung, welche mit der Steuereinheit und der zweiten Schalteinrichtung verbunden ist, um die zweiten Ausgänge der zweiten Schalteinrichtung von den normalen zweiten Eingängen auf die alternativen, zweiten Eingänge entsprechend einem Signal von der Steuereinheit zu schaffen, und welche zweite Ausgänge mit den normalen, zweiten Eingängen während einer normalen Bremsung verbunden werden und auf die alternativen, zweiten Eingänge geschaltet werden, wenn die Notbremsung zweiter Stufe erforderlich ist,
wobei die Steuereinheit zu bestimmen in der Lage ist, wann Notbremsungen erster und zweiter Stufe erforderlich sind, wobei die Steuereinheit die erste Stelleinrichtung betätigt, um die erste Schalteinrichtung auf die alternativen ersten Eingänge zu schalten, wenn eine Notbremsung erster Stufe gefordert wird, und die zweite Stelleinrichtung betätigt, um die zweite Schalteinrichtung auf die alternativen zweiten Eingänge zu schalten, wenn eine Notbremsung zweiter Stufe erforderlich ist.
Das Bremssicherungs-Überwachungssystem zieht somit eine Notbremsung in zwei Stufen vor. Bei der Notbremsung erster Stufe kann das Bremsen mittels Schienenbremsen und des Antriebssystems erfolgen, wodurch irgendwelche Schwierigkeiten infolge von Flachstellen verhindert sind. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Bremsüberrwachungsverfahren für ein Radfahrzeug mit einem Antriebssystem geschaffen, um ein Antriebssystem sowohl für eine Antriebskraft als auch für eine Bremskraft vorzusehen, und mit einem Bremssystem, das Radbremsen und andere Bremsen enthält, wobei das Bremsüberwachungsverfahren, wenn ein Bremsen erforderlich ist,
(a) während einer normalen Bremsung die geforderte Bremsleistung sowohl mit Hilfe der Brems- als auch der Antriebssysteme schafft;
(b) wenn eine Notbremsung gefordert wird, eine Notbremsung erster Stufe angewendet wird, bei welcher die anderen Bremsen und das Antriebssystem Bremsleistung aufbringen, um ein Radblockieren zu verhindern;
(c) während einer Notbremsung erste Stufe die Bremsleistung überwacht und auf eine Notbremsung zweiter Stufe geschaltet wird, wenn eine Bremsung erster Stufe nicht einer vorherbestimmten Stoppleistung entspricht, und
(d) wenn eine Notbremsung zweiter Stufe gefordert wird, die Bremsleistung aufgebracht wird, indem das Antriebssystem und die Rad- sowie andere Bremsen benutzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie sie tatsächlich durchgeführt werden kann, wird nunmehr auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, und in welcher
Fig.1 ein schematisches Blockdiagramm eines Bremssicherungs-Überwachungssystems gemäß der Erfindung zeigt;
Fig.2 ein schematisches Blockdiagramm des Bremssicherungsüberwachungssystems der Fig.1 im einzelnen zeigt;
Fig.3 ein Logikdiagramm des Bremssicherungs-Überwachungssystems der Fig.1 und 2 zeigt;
Fig.4 ein Diagramm einer weiteren Logik zeigt, welche in dem Bremssicherungs-Überwachungssystem der Fig.1 und 2 verwendet ist;
Fig.5 einen Graphen eines Fahrzeugsverhaltens entsprechend der Notbremsung erster Stufe zeigt;
Fig.6 einen Graphen eines typischen Fahrzeugsverhaltens bei einer Notbremsung zweiter Stufe zeigt;
Fig.7 einen Graphen eines Fahrzeugsverhaltens bei einer Notbremsung erster Stufe zeigt, welche bei einer niedrigen Geschwindigkeit beginnt, und
Fig.8 einen Graphen zeigt, welcher das Verhalten eines beladenen Fahrzeugs bei einer Notbremsung erster Stufe simuliert.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In Fig.1 ist ein Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 für ein Fahrzeug 1 dargestellt. Das Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 ist mit durchgehenden Leitungen 12 im Zug verbunden, welche in bekannter Weise die Länge des Zugs durchlaufen. Diese sogenannten Zugleitungen 12 enthalten Befehls- und Zustandsleitungen. Es gibt ein Bremssicherungs- Überwachungssystem 10 für jedes Fahrzeug, und in dem erfindungsgemäßen Zusammenhang wird ein Fahrzeug als eine Mindestbetriebseinheit definiert. Folglich stellt ein ständig eng verbundenes Wagenpaar ein einziges Fahrzeug dar. Wie auf der rechten Seite der Fig.1 angezeigt, würde das "n-te"Fahrzeug in dem Zug sein eigenes Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 haben. Das System 10 hat zusätzliche Eingänge, welche mit zwei Tachogeneratoren 14 und 16 verbunden sind, und hat auch zwei Ausgänge, welche mit einem Fahrzeugantriebssystem 18, Scheibenbremsen 20 und Schienenbremsen 22 verbunden sind.
Das Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 tätigt die normalen Stationsstoppfunktionen, wenn eine Notbremsungs-Zugleitung hoch ist, d.h. wenn eine Notbremsung nicht erforderlich ist. In diesem normalen Zustand schafft das Überwachungssystem 10 die Funktionen Ab-/Einschalten des Antriebssystems und Anlegen/Lösen der Haltebremsen. Wenn eine Notbremsung gefordert wird, schaltet das Überwachungssystem 10 auf die Notbremsungsstufe 1 und schaltet dann auf eine Notbremsungsstufe 2, wie unten noch im einzelnen ausgeführt wird.
Obwohl die folgende Beschreibung ein Fahrzeug betrifft, das Scheibenbremsen 20 benutzt, kann das Bremssicherungsüberwachungssystem 10 auch irgendein entsprechende Bremse steuern, welche auf die Räder wirkt.
Die ersten und zweiten Tachogeneratoren 14 und 16 sind an verschiedenen Wellen des Fahrzeugs angebracht und liefern Daten an das Bremssicherungsüberwachungssystem 10, aus welchen die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs bestimmt werden kann. Die Anordnung von zwei Tachogeneratoren ist vorgesehen, um irgendeine Unstimmigkeit festzustellen, die darauf beruht, daß eine Welle blockiert wird und rutscht usw.
In Fig.2 sind die Zugleitungen 12 im einzelnen dargestellt, und enthalten acht separate Zugleitungen 31 bis 38, welche die folgenden acht Befehle abdecken:
31 Notbremse EB*
32 Haltebremse PB*
33 Antriebsleistung einschalten PPE*
34 Antriebsschubgröße THM
35 Beschleunigen ACC
36 Verzögern DEC
37 Vorwärtsfahrt FWD
38 Rückwärtsfahrt REV
Entsprechende Befehle von dem Überwachungssystem werden mit einem Suffix "M" versehen, beispielsweise PBM für das Halte- Bremssignal von dem Überwachungssystem. Das Notbremsungssignal EB wird im Überwachungssystem in separate Befehle für die Schienenbrems TB und die Scheibenbremse DB aufgeteilt.
Die Befehle an die Untersysteme können entweder von den Zugleitungen oder dem Überwachungssystem stammen und sind mit einem Suffix "S" bezeichnet. Der DBS-Befehl, der Scheibenbremsen-Befehl an die Untersysteme, wird auch an die Antriebseinheiten angelegt, da sowohl die Scheibenbremsen als auch die Antriebseinheiten entsprechend den Notbremsungsbefehlen zusammenwirken.
Das * wird verwendet, um vitale Befehle zu bezeichnen; dies wird nachstehend im einzelnen erläutert. Vitale Befehle sind solche, die notwendig sind, um einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten. Die restlichen Zugleitungen führen nicht-vitale Befehle. Nicht-vitale Befehle steuern den Betrieb des Fahrzeugs unter normalen Bedingungen. Wie dargestellt, gelangen die vitalen Befehle bei dem normalen Betrieb über das Überwachungssystem zu den Untersystemen. Wie nachstehend im einzelnen ausgeführt wird, können die vitalen Befehle direkt zu den Untersystemen gelangen. Hierbei wird das Fahrzeug in einem Stadtverkehrssystem mit einer ausschließlichen Vorfahrt betrieben.
Zwei Tachogeneratoren 14 und 16 sind durch ein abgeschirmtes vieradriges Kabel verbunden, welches zwei 90º-phasenverschobene Kanäle versorgt. Die Kanäle sind voneinander, von der Fahrzeugchassis und von der Energieversorgung vollständig isoliert. Alle Zugleitungen 12 sind gegenüber Erde isoliert. Die vitalen Zugleitungen 31 bis 33 sind zweiadrige Schaltungen und doppelt gesichert, wenn sie von der Energiequelle getrennt werden. Das Bremssicherungsüberwachungssystem 10 weist eine Steuereinheit 40 zum Steuern einer Bremsung der Stufe 1 auf, wie später noch im einzelnen beschrieben wird. Die vitalen EB-, PB- und PPE-Befehle auf Zugleitungen 31 bis 33 sind mit Einlässen der Steuereinheit 40 verbunden. Die Steuereinheit 40 hat vier Ausgänge 41 bis 44 für die TBM-, DBM-, PBM- bzw. PPEM-Befehle. Diese Ausgänge 41 bis 44 sind mit einer Schalteinheit 50 mit entsprechenden Ausgängen 51 bis 54 zum Anschließen an die Untersysteme verbunden. Jeder Schalter der Schalteinheit 50 hat einen normalen Eingang, welcher mit einem entsprechenden Ausgang der Steuereinheit 40 verbunden ist, und einen alternativen Eingang, welcher mit einer entsprechenden Zugleitung verbunden ist. Eine Sperreinheit 60 für die Stufe 2 ist mit einem Ausgang 45 der Steuereinheit 40 verbunden und ist entsprechend angeordnet, um die Schalteinheit 50 zu steuern, wie schematisch durch eine Stelleinheit 61 angezeigt ist. Wie dargestellt, werden bei der Sperreinheit 60 für die Stufe 2 bei dem Hoch(UP)Zustand die Ausgänge 41 bis 44 der Steuereinheit 40 mit den entsprechenden Ausgängen 51 bis 54 verbunden. Wenn jedoch die Sperreinheit 60 der Stufe 2 tief ist, ist die EB- Zugleitung 31 mit den Ausgängen 51 und 52 verbunden, und die PB- und PPE-Zugleitungen 32, 33 sind mit den Ausgängen 53 bzw. 54 über die alterntiven Eingänge der Schalteinheit 50 verbunden.
Die nicht-vitalen oder Antriebssteuerbefehle auf den Zugleitungen 34 bis 38 sind mit einer Schalteinheit 70 verbunden. Die Schalteinheit 70 weist fünf entsprechende Schalter und Ausgänge 71 bis 75 für die THM-, ACC-, DEC-, FWD- bzw. REV- Signale auf. Wie dargestellt, haben in einem normalen Zustand mit dem Überwachungssystem 10 diese Schalter 71 bis 75 normale Eingänge, welche mit den fünf Zugleitungen 34 bis 38 verbunden sind. Alternative Eingänge 81 bis 85 sind für die Schalter 71 bis 75 vorgesehen, wobei diese alternativen Eingänge 81 bis 85 mit alternativen Signalquellen verbunden sind.
Die Steuereinheit 40 weist einen zusätzlichen Ausgang 46 auf, welcher mit einem Stellglied 49 verbunden ist, um die Schalteinheit 70 zu steuern. Sie weist auch einen Ausgang 47 auf, der mit einer Pulsbreitenmodulationseinheit (PWM) 48 verbunden ist. Diese Einheit hat einen Ausgang, welcher mit einem alternativen Eingang 81 an dem Schalter 71 verbunden ist.
Bei dem Schalter 72 wird für den Beschleunigungsbefehl der alternative Eingang 82 mit Erde verbunden. Bei dem Schalter 73 wird für den Verzögerungsbefehl der alternative Eingang 83 mit einer Festspannungsquelle verbunden, die hier eine Gleichspannung von 37,5V liefert.
Für die Vorwärts- und Umkehrbefehle sind die zwei Zugleitungen 37, 38 mit einem Speicher 78 verbunden. Dieser Speicher 78 hat entsprechende Ausgänge, welche mit den alternativen Eingängen 84 und 85 der Schalter 74, 75 verbunden sind, um gespeicherte Werte der FWD- und REV-Befehle zu schaffen. Die Schalteinheit 70 dient als eine erste Schalteinheit zum Steuern einer Notbremsung der Stufe 1, während die Schalteinheit 50 als eine zweite Schalteinheit zum Steuern einer Notbremsung der Stufe 2 dient. Das Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 weist auch Zustandsausgänge auf, welche mit einer Zugleitung einer Störkategorie #4 (FC4) und mit einem an Bord befindlichen Gesundheitsüberwachungssystems (HMS) verbunden sind. Der Einfachheit halber sind diese Zugleitungen nicht dargestellt.
Außer den verschiedenen Eingängen und Ausgängen der vitalen Sperrschaltung weist das Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 Dualmikroprozessoren und diesen zugeordnete Hardware und Software auf (was im einzelnen nicht dargestellt ist). Die Dual-Prozessoren arbeiten in einem "geprüften-redundaten"- Mode, um den "vitalent" Sicherheitsanforderungen zu genügen. Folglich werden die Eingänge von den zwei Tachogeneratoren 14, 16 unabhängig von jedem Prozessor in einer geprüftenredundaten Weise verarbeitet. Die abgeleiteten Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte werden von jedem Prozessor mit den Ergebnissen verglichen, welche von dem anderen Prozessor hergeleitet sind. Wenn es irgendeine Unstimmigkeit gibt, wird eine Notbremsung der Stufe 1 gesetzt.
Die Software des Bremssicherungs-Ü*berwachungssystems 10 ist so ausgelegt, um die maximale Sicherheit zu gewährleisten. Folglich kann beispielsweise die Software in einem Wiederholungszyklus mit einer Zykluszeit von weniger als 100ms ausgelegt sein, und jeder Zyklus ist ein einseitig gerichteter Fluß ohne Rückschleifen. Um ein Prüfen zu erleichtern usw.), kann die Software eine Modularbauweise haben.
Die Software hat fünf Hauptanwendungsprogramme, nämlich:
(i) Berechnung von Geschwindigkeit und Beschleunigung;
(ii) einen geprüften-redundaten Vergleich zwischen Eingangsdaten und zwischen Prozessoren;
(iii) Durchführen normaler Stations-Stoppfunktionen;
(iv) Überwachen der Notbremsungs-Zugleitung 31 und Überwachen und Steuern einer Notbremsung der Stufe 1, und
(v) Erzeugen und Überwachen des Sperrens der Stufe 2 der Sperreinheit 60.
Die Logikflußdiagramme in Fig.3 und 4 zeigen schematisch diese Programme. Jedoch sind diese Flußdiagramme nur bevorzugte schematische Darstellungen und diese Anwendungen können auch auf eine Anzahl unterschiedlicher Weisen durchgeführt werden.
In Fig.3 ist einer der Prozessoren durch einen Berechnungsblock 90 angegeben. Block 90 hat Eingänge T1 und T2 von den Tachogeneratoren 14 und 16. Ebenso weist er Eingänge für eine dazugehörige Geschwindigkeitsmessung V' und eine dazugehörige Beschleunigungsmessung a' von dem anderen Prozessor auf. Die Berechnungseinheit 90 bestimmt Geschwindigkeiten V&sub1; und V&sub2; aus den Messungen des ersten und zweiten Tachogenerators 14 bzw. 16 und bestimmt entsprechende Beschleunigungen a&sub1; und a&sub2;.
Die Geschwindigkeitsmessungen werden an einen Geschwindigkeitsvergleichsblock 92 abgegeben, während die Beschleunigungsmessungen an einen entsprechenden Beschleunigungsvergleichsblock 94 abgegeben werden. In dem Geschwindigkeitsvergleichsblock 92 wird die Größe der Differenz zwichen den zwei GeschwindigkeitenV&sub1; und V&sub2; mit einem vorherbestimmten Wert Tv verglichen. Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz kleiner als diese Größe ist, dann geht das Programm auf den nächsten Block 96 über. Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz nicht kleiner als dieser Wert ist, dann geht das Programm auf einen Halteblock 106 über.
In dem Block 96 wird die Geschwindigkeit "V" als die größere der berechneten Geschwindigkeiten V&sub1;, V&sub2; genommen, und die Berechnung geht auf einen zweiten Geschwindigkeitsvergleichsblock 100 über. Hier wird die Größe der Differenz zwischen der Geschwindigkeit V und der zugehörigen Geschwindigkeit V' mit einem zweiten voreingestellten Wert Tvc verglichen. Wenn wiederumdie Differenz in den Geschwindigkeiten nicht kleiner als der voreingestellte Wert ist, geht das Programm bei dem Haltblock 106 weiter, während, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz kleiner als der voreingestellte Wert ist, die Berechnung bei dem ersten Beschleunigungsvergleichsblock 94 weitergeht.
Wie bei dem ersten Geschwindigkeitvergleichsblock 92 wird die Größe der Differenz zwischen den zwei berechneten Beschleunigungen a&sub1; und a&sub2; mit einem voreingestellten Wert Ta verglichen. Wenn diese Größe kleiner als der voreingestellte Wert ist, dann geht die Berechnung auf den nächsten Berechnungsblock 98 über; im anderen Fall endet,wenn sie nicht kleiner als der voreingestellte Wert ist, die Berechnung an dem Halteblock 106.
In dem Berechnungsblock 98 wird die kleinere der Größen der zwei Beschleunigungswerte a&sub1; und a&sub2; als der Wert für die Beschleunigung "a" genommen. Die Berechnung geht dann an dem zweiten Beschleunigungsvergleichsblock 102 weiter. In diesem Block wird die Größe der Differenz zwischen der Beschleunigung a und der zugehörigen Beschleunigung a' mit einem zweiten voreingestellten Beschleunigungswert Tac verglichen. Wenn diese Größe kleiner als der voreingestellte Wert ist, geht die Berechnung bei dem Ausgangsblock 104 weiter. Andernfalls wird, wenn die Größe nicht kleiner als der voreingestellte Wert Tac ist, die Berechnung an dem Halteblock 106 beendet.
Der Ausgangsblock 104 ist mit der Sperreinheit 60 der Stufe 2 verbunden. Sie hält die Sperreinheit 60 der Stufe 2, solange es ein Ausgang ist. Wenn die Berechnungsfolge an irgendeiner Stelle an dem Halteblock 106 endet, dann gibt es keinen Ausgang an dem Block 104. Folglich wird das Sperren der Stufe 2 tief. Die Berechnung wird dann für den nächsten Satz Werte wiederholt.
In Fig.4 ist schematisch das Überwachen der Notbremsung dargestellt. In einem ersten Entscheidungsblock 110 bestimmt das Programm, ob die Notbremsungs-Zugleitung 31 tief ist oder nicht. Wenn die Leitung nicht tief ist, dann wird auf einen zweiten Entscheidungsblock 112 übergegangen. In diesem zweiten Block 112 prüft das Programm, um zu sehen, ob ein Antriebsabschalten PD gefordert wird. (Ein Antriebsabschalten ist die Umkehr eines Antriebseinschaltens). Wenn ein Antriebsabschalten erwartet wird, dann wird das Antriebsabschalten in einer Einheit 114 gesetzt. Wenn dagegen das Antriebsabschalten nicht gefordert wird, dann wird das Antriebsabschalten erforderlichenfalls durch eine Einheit 116 rückgesetzt.
Das Programm geht dann auf einen dritten Entscheidungsblock 117 über. Hier prüft das Programm, um zu sehen, ob das Haltebremsen erwartet worden ist. Wenn das Haltebremsen erwartet worden ist, dann wird dies durch einen Block 118 gesetzt, während, wenn kein Haltebremsen gefordert wird, wird es durch eine Einheit 119 rückgesetzt. Das Programm kehrt dann auf den Anfang zurück.
Wenn die Notbremsungs-Zugleitung 31 tief ist, dann geht die Berechnung bei einem Bewegungsprüfblock 120 weiter. Dieser Block 120 prüft, um zu sehen, ob es irgendeine Geschwindigkeit gibt. Wenn keine Geschwindigkeit vorliegt, geht das Programm bei dem Block 122 weiter. Hier wird die Haltebremse gesetzt, und die Schienenbremse wird rückgesetzt; das Programm springt dann zurück.
Wenn dagegen der Block 120 feststellt, daß eine Geschwindigkeit vorliegt, dann geht er auf den nächsten Entscheidungsblock 122. Der Block 122 ist ein Prüfblock der Stufe 2. Er prüft, um zu sehen, ob ein hier mit INT2 bezeichnetes Bremsen der Stufe 2 gefordert worden ist. Wenn ein Bremsen der Stufe 2 gefordert wird, dann geht das Programm auf den Block 124 über, wodurch die Schienenbremse gesetzt wird, bevor es zurückspringt.
Wenn dagegen ein Bremsen der Stufe 2 nicht gefordert worden ist, dann geht das Programm auf den nächsten Stellblock über. Hier wird dann die Differenz zwischen der geforderten Beschleunigungs AR und der tatsächlichen Beschleunigung a mit einem voreingestellten Wert T&sub0; verglichen. Wenn diese Differenz größer als T&sub0; ist, dann geht das Programm auf den Unterbrechungsblock 130 über. Hier wird dann die Sperreinheit 60 der Stufe 2 unterbrochen, wodurch das Bremsen auf eine Notbremsung der Stufe 2 geschaltet wird. Es wird dann "INT2" gesetzt.
Wenn dagegen die Differenz zwischen den zwei Beschleunigungen nicht größer als der voreingestellte Wert ist, dann geht das Programm bei einem Berechnungsblock 132 weiter. Hier werden die in dem Block der Fig.4 angezeigten Größen den angezeigten Werten zugeordnet.
Nunmehr wird die Betriebsweise des Bremssystems beschrieben. Wie vorstehend angezeigt, arbeitet das Bremssystem in einen von drei verschiedenen Zuständen, nämlich einem normalen Zustand, einem Notbremsungszustand der Stufe 1 und einem Notbremsungszustand der Stufe 2. Die Bedingungen der Notbremsungs-Zugleitung 31 des Bremsüberwachungssystems 10 und der Sperreinheit 60 der Stufe 2 für die drei Zustände sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben: Tabelle 1 EB-Zugleitung 31 Überwachungseinheit 10 Sperreinheit 60 der Stufe 2 Normal EB der Stufe hoch tief hoch oder tief
Die folgende Tabelle 2 gibt die Kenndaten der Eingänge an dem Bremssicherungs-Überwachungssystem wieder mit Ausnahme der Beschleunigungs-, Verzögerungs- und Schubgrößen-Eingänge. Tabelle 2 zeigt die Art eines Eingangs und dessen Bedingung in dem eingeschalteten Zustand an: Tabelle 2 Überwachungssystem-Eingabebefehle Name Bezeichnung Typ eingeschalter Zustand Notbremse Haltebremse Antriebsenergie einschalten Vorwärts Umkehren ein/aus Sperren Einschalten
Die folgende Tabelle gibt den Zustand aller Ausgänge des Bremsüberwachungssystems 10 für alle drei Zustände des Bremssystems wieder: Tabelle 3 Befehlsausgänge an Untersysteme Befehlszustand Name Bezeichnung Typ Eingeschalter Zustand Normal Stufe Spurbremse Scheibenbremse EB Haltebremse Antrieb einschalten Schubgröße Beschleunigen Verzögern Vorwärts Umkehren Sperren Einschalten angetrieben angtr./nicht angetrieben Trennen nicht angetrieben letzte Zustand (1) vorher (2) 1) Liefert Befehl pro letztem gültigem Zustand auf Zugleitung 2) Bleibt verbunden oder getrennt pro Einstiegszustand auf Stufe 2
In dem normalen Zustand ist, wie in Tabelle 1 angegeben, die Notbremsungs-Zugleitung 1 hoch. Hierbei ist zu beachten, daß dieser normale Zustand nur durch die Notbremsungs-Zugleitung unabhängig von dem Zustand des Bremssicherungsüberwachungssystems 10 oder der Sperreinheit 60 der Stufe 2 bestimmt wird.
Bei dem normalen Betrieb kann das Bremssicherungsüberwachungssystem 10 alle üblichen Betriebsvorgänge durchführen. Beim Ausfall des Überwachungssystems 10 oder bei dem Verlust der Fähigkeit, ein sicheres Bremsen zu gewährleisten, wird der normale Betrieb des Farhzeugs nicht unterbrochen oder gestört. Das Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 ist so ausgelegt, daß ein Versagen oder Ausfälle ein Verwenden der Bremse nicht beeinflussen, wenn die Notbremsungs-Zugleitung 31 hoch ist.
Ein Ausfall des Bremssicherungs-Überwachungssystems 10 oder ein Verlust der Fähigkeit, ein sicheres Bremsen zu gewährleisten, bewirken, daß dessen beide Prozessoren anhalten. Bei einem Prozessorhalt wird die Zugleitung Ausfallkategorie #4 auf eine Fehleranzeige gesetzt. Gleichzeitig wird eine Fehleranzeige an ein an Bord befindliches "Gesundheitssystem" abgegeben.
Ein angehaltener Prozessor wird nur in dem Wartungsdepot zurückgesetzt. Das Rücksetzen wird auf diese Weise vorgenommen, umein unabsichtliches oder unbefugtes Zurücksetzen zu verhindern. Das Rücksetzen kann mittels einer Drucktaste oder einer ähnlichen Einrichtung erfolgen, welche an dem an einer vorgegebenen Stelle angebrachten Bremssicherungs- Überwachungssystem 10 zugänglich ist. Dies ist vorgesehen, um zu verhindern, daß das Rücksetzen durchgeführt wird, wenn irgendwelche Fehler in dem Überwachungssystem 10 vorhanden sind. Ein Rücksetzen erfolgt ganz und vollständig; ein teilweises oder sonstiges fehlerhaftes Rücksetzen werden dadurch verhindert.
Wenn Energie an das Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 angelegt wird, wird es automatisch wieder initialisiert. Es wird festgelegt, daß vorübergehende Unterbrechungen in der Energiezufuhr oder ein Schwanken der Energiezufuhr zwischen Ein und Aus in dem Überwachungssystem nicht zu einem Versagen führt.
Wie in Tabelle 3 wiedergegeben, sind während eines normalen Betriebs die Gleis- und Scheibenbremsen mit Energie versorgt, d.h. sie sind ausgeschaltet gehalten. Die Haltebremse wird erforderlichenfalls mit Energie versorgt oder nicht. Ebenso wird der Antrieb erforderlichenfalls eingeschaltet oder ausgeschaltet. Die Schubgrößen-, Beschleunigungs-,Verzögerungs-, Vorwärts- und Umkehrbefehle werden unterbrochen.
Wenn das Bremssicherungs-Überwachungssystem 10 feststellt, daß die Notbremsungs-Zugleitung 31 unten ist, dann schaltet es auf Notbremsung der Stufe 1. Während einer Notbremsung der Stufe 1 überwacht das Überwachungssystem 10 die Bremswirkung. Ein "betriebssicherer"Schalter oder eine Aufforderung bezüglich einer Notbremsung der Stufe 2 wird durchgeführt, wenn die Bremsverzögerung der Stufe 1 nicht erreicht oder eingehalten wird. Während einer Notbremsung der Stufe 1 sind, wie in Tabelle 1 dargestellt, das Überwachungssystem 10 und die Sperreinheit 60 der Stufe 2 beide hoch. Alle Befehle an die Untersysteme werden auf das Überwachungssystem 10 geschaltet. Die Stelleinheit 49 wird betätigt, so daß die Ausgänge von Schaltern 71 bis 75 mit den alternativen Eingängen 81 bis 85 verbunden werden.
Während einer Notbremsung der Stufe 1 ist, wie in Tabelle 3 dargestellt, die Gleisbremse nicht mit Energie versehen, so daß sie angelegt wird. Dementsprechend werden die Scheiben- und die Haltebremsen, welche von Ausgängen 52 und 53 gesteuert werden, mit Energie versorgt, so daß sie ausgeschaltet gehalten sind.
Die Antriebsfreigabe am Ausgang 54 wird vorgenommen oder freigegeben. Die Schubgröße am Schalter 71 wird an die Pulsbreiten-Größeneinheit 48 angelegt. Die Beschleunigung und Verzögerung an den Schaltern 72 und 73 werden nicht bzw. doch vorgenommen, wie durch die Eingänge 82 und 83 angezeigt wird. Die Vorwärts- und Umkehrbefehle an den Schaltern 74 und 75 erhalten ihre zuletzt gültigen Zustände von dem Speicher 78 zurück. Daher bringen die Antriebsmotore und die Gleisbremse die Bremsleistung auf.
Nach der Beendingung einer Notbremsung bringt das Überwachungssystem 10, wenn die Geschwindigkeit annähernd null ist, das Fahrzeug in einen abgestellten bzw. geparkten Zustand. In diesem abgestellten Zustand wird das Antriebssystem abgeschaltet, die Haltebremse wird durch den Befehl am Ausgang 53 angelegt, und die Gleisbremsen werden durch den Befehl am Ausgang 51 gelöst. Der "geparkte" Betrieb wird von dem Überwachungssystem 10 ständig überwacht. Wenn eine Bewegung, welche einen Meter überschreitet, durch einen der Prozessoren während des "geparkten Zustands" festgestellt wird, kehrt das Überwachungssystem unmittelbar auf eine volle Notbremsung zurück. Dies wird dadurch erreicht, daß die Antriebssysteme abgeschaltet und sowohl die Gleis- als auch die Scheibenbremsen angelegt werden.
Das Übewachungssystem 10 ist "ausfall- bzw.betriebessicher". Wenn es die Fähigkeit verliert, ein sicheres Bremsen zu gewährleisten, schaltet es automtisch auf eine Notbremsung der Stufe 2, wenn die Notbremsungs-Zugleitung 31 unten ist. Das Überwachungssystem 10 hat einen "Halt"-Zustand, in welchem die Prozessoren tot sind, oder aufgehört haben, zu funktionieren. In diesem Zustand hat das Überwachungssystem 10 keine Ausgangssignale und kein interner oder externer Vorgang ruft ein Ausgangssignal hervor, außer für den vorgeschriebenen Rücksetz- oder Reinitialisierungsprozeß.
Das Überwachungssystem 10 hat ferner einen "Freigabe"-Zustand, in welchem die Prozessoren wirksam sind und wieder arbeiten, aber nicht die Notbremsung steuern. In dem freigegebenen Zustand erzeugt das Überwachungssystem 10 gültige Daten, die Prozessoren arbeiten einwandfrei, und die Sperreinheit 60 der Stufe 2 wird freigegeben. In diesem Zustand bringt das Überwachungssystem 10 das Fahrzeug in den geparkten (abgestellten) Zustand nach Beendigung der Notbremsung. Nach dem Abstellen stellt das Überwachungssystem 10 automatisch wieder ein normales Arbeiten bei einer Wiederherstellung der Notbremsungs-Zugleitung 31 her. Ein Wiederherstellen der Notbremsungs-Zugleitung 31, bevor das Fahrzeug abgestellt wird, hat keinen Einfluß auf das Überwachungssystem 10. Ein Notbremsungsbefehls d.h. die Notbremsen-Zugleitung 31 ist unten, nach diesem automatischen Rücksetzen des Überwachungssystems 10 hat eine Notbremsung der Stufe 1 zur Folge, wenn nicht Bedingungen eine Bremsung der Stufe 2 erfordern.
Das Überwachungssystem 10 speichert auf Anforderung die Anzahl Mal, wie oft es in den freigegebenen Zustand gegangen ist, und zeigt dies an. Ein Initialisieren dieser gespeicherten Daten zurück auf null kann nur bei einer Wartung mittels einer Drucktaste oder einer ähnlichen Rückstellung des Überwachungssystems 10 erfolgen. Die Anzeige des Überwachungssystems funktioniert in einem ausgefallenen oder gehaltenen Zustand.
Das Überwachungssystem 10 weist auch eine Ausfallanzeige auf, welche in einem ausgefallenen oder gehaltenem Zustand wirkt. Dies liefert soviel Information wie möglich von dem Zustand des Überwachungsssystems. Die Ausfallsaufzeichnung wird bei der Wartung des Überwachungssystems 10 zurückgesetzt.
Eine Notbremsung der Stufe 2 kann durchgeführt werden, wenn das Überwachungssystem entweder hoch oder tief ist, wie in Tabelle 1 angezeigt ist. In jedem Fall ist die Sperreinheit 60für die Stufe 2 tief. Ebenso schaltet, wie in Fig. 4 dargestellt, die Notbremsung auf Stufe 2, wenn die erforderliche Beschleunigungsrate nicht erreicht wird. Wenn das Überwachungssystem 10 zu Beginn einer Bremsung der Stufe 2 hoch ist, betätigt die Stelleinheit 61 die Schaltereinheit 50,so daß die vier Ausgänge 51 bis 54über die alternativen Eingänge direkt mit den drei Zugleitungen 31 bis 33 verbunden werden. Die Zugleitung 31 wird mit den beiden Ausgängen 51 und 52 verbunden. Jedoch bleiben die nicht-vitalen Befehle an den Ausgängen 71 bis 75 mit dem Überwachungssystem 10 verbunden. Wenn dagegen das Überwachungssystem 10 während einer Bremsung der Stufe 2 unten ist, dann werden die Ausgänge 71 bis 75 mit den alternativen Eingängen 81 bis 85 verbunden.
Während einer Notbremsung der Stufe 2 werden, wie in Tabelle 3 dargestellt ist, die Gleis- und die Scheibenbremse, welche dem Befehl an den Ausgängen 51 und 52 ausgesetzt sind, nicht mit Energie versorgt und angelegt. Die Haltebremse 53 wird mit Energie versorgt und während einer Bremsung ausgeschaltet gehalten. Die Antriebsfreigabe am Ausgang 51 wird nicht mit Energie versorgt oder abgeschaltet. Die Ausgänge 71 bis 75 verbleibenalle in ihren vorherigen Zuständen,in welchen sie bei Eintreten in eine Bremsung der Stufe 2 fahren. Bei der Beendigung der Notbremsung der Stufe 2 gewinnt das Überwachungssystem, wenn es hoch ist, wieder die Steuerung über die vitalen Befehle, welche an den Ausgängen 51 bis 54 abgegeben werden, und bringt das Fahrzeug wieder in den geparkten bzw. abgestellten Zustand.
In Fig.5 bis 8 sind Graphen dargestellt, welche das Ansprechverhalten eines Fahrzeugs zeigen, das mit einem Bremssicherungs-Überwachungssystems der Erfindung ausgestattet ist. In Fig.5 ist ein Graph dargestellt, welcher das Ansprechen eines Farhzeugs bei einer Notbremsung der ersten Stufe oder der Stufe 1 zeigt. In allen Graphen stellt die horizontale Achse die Zeit dar, während die vertikale Achse in verschiedenen Abschnitten eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugbeschleunigung, eine LIN-Aufforderung und den Pegel eines Schienenbremsen-Anlegens zeigt.
Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist durch die Linie 148 dargestellt. Dessen Beschleunigung wird durch die Kurve 149 und die befohlene Verzögerung oder eine Bremsleistung wird durch die Leitung 150 angezeigt. Die Leitungen 149 und 150 sind als eine Nullachse vorgesehen. Ein typisches, unkontrolliertes Notbremsungsverhalten ist mit 170 bezeichnet.
Die Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs beträgt 80 km/h. Auf der linken Seite bei 140 wird die Notbremsung gefordert. Entsprechend diesem Befehl bewirkt das Bremssicherungsüberwachungssystem 10, daß die Stelleinheit 49 die Schalter 71 bis 75 auf die Eingänge 81 bis 85 schaltet. Hierdurch wird durch die Antriebsmotore (hier LIMs) eine Bremsleistung aufgebracht. Die Bremsleistung der LIM-Motoren wird bei 142 angelegt. Die Bremsleistung der LIM-Motoren nimmt von 141 auf 142 zu. Wie vorstehend beschrieben, werden auch die Gleisbremsen während einer Notbremsung der Stufe 1 angelegt, und die Gleisbremsen greifen bei 142. Von 142 bis 143 nimmt die Bremswirkung der Gleisbremsen bis auf ein Maximum zu.
Da es eine gewisse Zeit dauert, bis die Gleisbremsen greifen, ist eine bestimmte Zeit erlaubt, bis sie angelegt werden. Hier ist die Zeit von 140 bis 144 zulässig, und es ist zu ersehen, daß die Gleisbremsen in diesem Zeitabschnitt greifen.
Die Linie 145 Zeigt den Verzögerungsgrad, welcher mittels der LIM-Motore erreicht wird, wobei 146 keine Leistungsabgabe der LiM-Motoren darstellt. Unter der Linie 146 ist die Verzögerung dargestellt, während über der Linie 146 Beschleunigung herrscht. Das Betriebssignal für die Gleisbremsen ist dementsprechend durch eine Linie 147 dargestellt, während die Linie 146 die "Null"-Achse darstellt.
Wie hieraus ersehen werden kann, beginnt die Beschleunigung, welche durch die Linie 150 befohlen worden ist, d.h. die Notbremsung erster Stufe, welche von dem Bremssicherungs- Überwachungssystem 10 gefordert worden ist, auf einem Pegel bis zur Zeit 144, wodurch die Gleisbremsenverzögerung berücksichtigt ist. Sie wird dann auf einen höheren Pegel erhöht und nimmt fortlaufend zu, wenn die Geschwindigkeit abnimmt.
Sobald die Gleisbremsen angelegt worden sind, ist nach der Zeit 144 die gesamte Bremsleistung, welche durch die Linie 149 angezeigt ist, anfangs größer als die geforderte Leistung (Linie 150). Folglich wird die Wirkung durch die LIM- Motore fortlaufend geringer, wie durch die Linie 145 angezeigt ist,so daß die Bremswirkung derjenigen folgt, welche durch die Linie 150 gefordert ist. Bei 152 ist die Bremsleistung der LIM-Motore auf null herabgesetzt worden, doch überschreitet die gesamte Bremsleistung die geforderte Leistung. Folglich wird, wie durch die Linie 147 angezeigt, eine der Gleisbremsen abgeschaltet, um die Gleisbremsenwirkung zu verringern.
Um dies auszugleichen, wird, wie durch die Linie 146 dargestellt, die LIM-Bremswirkung erhöht, um eine Gesamtbremswirkung zu erhalten, welche nahe derjenigen ist, welche durch die Linie 150 gefordert ist. Wie bei 153 dargestellt, ist unter einer Geschwindigkeit von 3m/s, was durch eine Linie 154 angezeigt ist, die Bremswirkung der LIM-Motoren vorbei, d.h. fortlaufend auf null zurückgegangen. Zum Zeitpunkt 155 ist danndie Bremswirkung der LIM-Motoren auf null herabgesetzt, bevor das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Das Fahrzeug stoppt bei 156, und dann wird die Haltebremse angelegt.
Folglich kann, wie dargestellt, das Bremssicherungs-Überwachungssystem sicherstellen, daß das Fahrzeug und folglich die Passagiere niemals einer Verzögerung ausgesetzt werden, die größer als ein vorherbestimmtes Maximum ist. Im vorliegenden Fall ist während einer Notbremsung der Verzögerungswert niedriger als 2,5m/s² gehalten. Im Vergleich hierzu können bei einer unkontrollierten Notbremsung Verzögerungswerte von bis zu 6m/s² erhalten werden. Dies ist für ein Passagiere mitführendes Fahrzeug unakzeptabel.
Als Vergleich hierzu zeigt Fig.6 eine typische Notbremsung der Stufe 2. Eine Linie 160zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeit an, welche bei 80 km/h beginnt, wobei die Geschwindigkeit auf der vertikalen Achse umgekehrt zu derjenigen der Fig.5 ist. Der Verzögerungswert ist durch eine Linie 162 bezüglich einer 0-Linie 164 angezeigt. Der Scheibenbremsdruck ist durch eine Linie 166 angezeigt. Folglich werden sowohl die Gleis- als auch die Scheibenbremsen angelegt, damit sich eine maximale Bremswirkung ergibt. Wie hieraus zu ersehen ist, nimmt der Verzögerungswert schnell auf einen Wert zu, welcher größer als 0,3g ist und steigt fortlaufend an, wenn die Geschwindigkeit abnimmt. Sie erreicht einen Spitzenwert von 0,64 g, d.h. was größer ist als 6m/s², unmittelbar bevor das Fahrzeug anhält.
Fig.7 zeigt das Verhalten eines Fahrzeugs, das von einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit von 40 km/h aus stoppt. Es ist herausgefunden worden, daß dies das schwierigste Steuerproblem darstellt. Nachstehend sind daher der Einfachheit halber gleiche Merkmale des Graphen mit denselben Bezugszeichen wie in Fig.5 bezeichnet. Auch hier wird wiederum die Notbremsung auf der ersten Stufe bei 140 gefordert. Bei 141 wird die LIM-Verzögerung angelegt und baut sich bis auf ein Maximum bei 142 auf. Bei 168 greifen die Gleisbremsen und die Gleisbremsenverzögerung baut sich bis auf ein Maximum bei 143 auf. 144 ist wiederum die Zeitverzögerung, die für die Verlangsamung durch die Gleisbremsen zulässig ist. Ähnlich wie in Fig.5,wird, da die Gesamtverzögerung, wie bei 149 angezeigt ist, nunmehr größer als 150 ist, die Bremswirkung durch die LIM-Motoren verringert, bis 0 erreicht. Wenn die Bremswirkung noch zu groß ist, wird die Gleisbremswirkung reduziert. Bei annähernd der Hälfte des Bremsabschnitts wird die LIM-Bremswirkung wieder gefordert und erhöht und dann wieder verringert, um die Bremsleistung zu erhalten, die dem geforderten Wert angenähert ist. Wiederum wird,wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf 3m/s herabgesetzt ist, was durch die Linie 154 angezeigt ist, die LIM- Bremswirkung abgeschaltet oder fortlaufend auf null reduziert. Die Gleisbremsen bringen dann das Fahrzeug zum Stillstand.
Schließlich ist in Fig.8 eine Simulierung eines schwer beladenen Fahrzeugs dargestellt. Diese Simulierung wird nur durch Anlegen der Hälfte der Gleisbremsen erreicht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit beginnt bei 80 km/h. Der Einfachheit halber sind wiederum die in Fig.5 und 7 verwendeten Bezugszeichen benutzt.
Bei 140 wird eine Notbremsung der Stufe 1 gefordert. Bei 141 wird der LIM-Motor mit seiner vollen Bremsleistung gefordert und diese wird bei 142 angelegt. Von 168 bis 143 kommt die Verzögerung durch die Gleisbremsen hinzu. Hier wird jedoch nur eine Hälfe der Gleisbremsen angelegt, um eine schwere Last zu simulieren. Die bei einer Gleisbremse zulässige Verzögerung ist wieder bei 144 angegeben.
Wegen der reduzierten Gleisbremsenwirkung ergibt sich die Schwierigkeit einer übermäßigen Bremswirkung nicht. Wie angezeigt, wird beinahe für den gesamten ersten Teil des Bremsvorgangs der LIM mit voller Leistung angelegt. Gegen Ende der Zeit wird die LIM-Bremswirkung etwas verringert, um die tatsächliche Bremswirkung 149 nahe bei der befohlenen Verzögerung 150 zu halten.
Wenn wiederum die Fahrzeugsgeschwindigkeit bei 154 auf 3m/s verringert wird, dann wird die LIM-Bremswirkung geringer und fortlaufend bis auf 0 herabgesetzt. Wie dargestellt, ist die tatsächliche Verzögerung oder Bremswirkung 149 auf der rechten Seite der Linie 154 geringer als die geforderte, und zwar deswegen, da mit der reduzierten LIM-Bremswirkung die Gesamtbremswirkung nicht ganz ausreicht, um der befohlenen Verzögerung zu entsprechen. Das Fahrzeug wird dann zum Halten gebracht.
Mit dem Bremssicherungsüberwachungssystem gemäß der Erfindung können somit Notbremsungspegel während der Notbremsung erster Stufe erreicht werden. Dies wird mit Hilfe des LIM- Motors oder eines anderen Antriebsmotors des Fahrzeugs zusammen mit den Gleisbremsen erreicht. Die Scheiben- oder andere Radbremsen werden nicht verwendet.
Für Passagierfahrzeuge wird hierdurch die Sicherheit für die Passagiere verbessert und dadurch sollte eine Verletzung durch eine Sekundärkollision ausgeschlossen oder im wesentlichen gemindert werden, die sich aus hohen Notbremswerten ergibt. Ein Stoß oder Schlag ist ausgeschlossen.
Die Gleisbremsenkomponente pro Fahrzeug wird ohne eine zahlenmäßige Reduzierung oder eine Modifizierung der Gleisbremsen voll eingesetzt, so daß die höchste Notbremsung der zweiten Stufe gewährleistet ist.
Das Notbremssystem ermöglicht es, daß die volle Fahrzeug- und Systemleistung wieder erhalten wird, ohne den Zugabstand zu verlängern und ohne eine geringere Kapazität in dem automatischen Betrieb zu verursachen.
Da die Scheibenbremsen während einer Notbremsung der ersten Stufe nicht verwendet werden, ist eine Flachstellenbildung tatsächlich ausgeschlossen. Dies sollte daher eine ruhigere Fahrt zur Folge haben, während gleichzeitig die Wartungskosten gesenkt sind.

Claims

1. Bremssicherungsüberwachungssystem (10) für Bremssysteme, einschließlich des Antriebssystems eines Fahrzeugs, wenn es zum Bremsen benutzt wird, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (40) zum Überwachen und Steuern von drei Fahrzeugbremsarten, nämlich einem normalen Bremsen, einer Notbremsung erster Stufe und einer Notbremsung zweiter Stufe, wobei die Steuereinheit Eingänge zum Anschluß von Leitungen (31 bis 33), über welche vitale Befehlssignale geführt werden, und Ausgänge zum Steuern der Fahrzeugbrems- und Antriebssysteme aufweist;

eine erste Schalteinrichtung (70) mit einer Anzahl normaler erster Eingänge zum Anschluß von Leitungen (34 bis 38), über welche nicht-vitale Befehlssignale geführt werden, mit einer Anzahl alternativer erster Eingänge (81 bis 85) für Befehlssignale bei einer Notbremsung erster Stufe und mit einer Anzahl erster Ausgänge (71 bis 75) zum Steuern der Fahrzeugbrems und Antriebssysteme, welche entweder mit entsprechenden normalen, ersten Eingängen oder mit entsprechenden alternativen, ersten Eingängen verbindbar sind;

eine erste Stelleinrichtung (49), welche mit der Steuereinheit (40) und der ersten Schalteinrichtung (70) verbunden ist, um die ersten Ausgänge der ersten Schalteinrichtung von den normalen, ersten Eingingen auf die alternativen, ersten Eingänge (81 bis 85) entsprechend einem Signal von der Steuereinheit zu schalten, wobei die ersten Ausgänge (71 bis 75) mit den normalen, ersten Eingängen während einer normalen Bremsung verbunden sind und auf die alternativen, ersten Eingänge (81 bis 85) geschaltet werden, wenn eine Notbremsung erster Stufe erforderlich wird;

eine zweite Schalteinrichtung (50) mit einer Anzahl normaler, zweiter Eingänge, welche mit den Ausgängen der Steuereinheit verbunden sind, mit einer Anzahl alternativer zweiter Eingänge zum Anschließen der Leitungen (31 bis 33), über welche die vitalen Befehlssignale geführt werden, und mit einer Anzahl zweiter Ausgänge (51 bis 54) zum Steuern der Fahrzeugbrems- und Antriebssysteme, welche entweder mit entsprechenden normalen, zweiten Eingängen oder mit entsprechenden alternativen, zweiten Eingängen verbunden werden, und eine zweite Stelleinrichtung (61), die mit einem Ausgang der Steuereinheit und der zweiten Schaiteinrichtung (50) verbunden ist, um die zweiten Ausgänge (51 bis 54) der zweiten Schalteinrichtung von den normalen zweiten Eingängen auf die alternativen zweiten Eingänge entsprechend einem Signal von der Steuereinheit zu schalten, und welche zweiten Ausgänge (51 bis 54) mit den normalen zweiten Eingängen während einer normalen Bremsung verbunden sind und auf die alternativen, zweiten Eingänge geschaltet werden, wenn die Notbremsung zweiter Stufe gefordert wird,

wobei die Steuereinheit bestimmen kann, wenn Notbremsungen erster und zweiter Stufe erforderlich werden, wobei die Steuereinheit die erste Stelleinrichtung (49) betätigt, um die erste Schalteinrichtung (70) auf die alternativen, ersten Eingänge (81 bis 85) zu schalten, wenn eine Notbremsung erster Stufe gefordert wird, und die zweite Stelleinrichtung (61) betätigt, um die zweite Schalteinrichtung auf die alternativen, zweiten Eingänge zu schalten, wenn eine Notbremsung zweiter Stufe gefordert wird.

2. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinheit (40) zumindest zwei unabhängige Motorbewegungs-Fühleingänge aufweist, die mit entsprechenden unabhängigen Fühleinrichtungen (14,16) zum Fühlen der Bewegung des Fahrzeugs verbunden sind, wobei die Steuereinheit (40) zumindest zwei unabhängige Wertegruppen für die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. -beschleunigung berechnen und vergleichen kann.

3. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 2, welches Tachogeneratoren (14,16) aufweist, die mit den Fahrzeugbewegungs-Fühleingängen der Steuereinheit (40) verbunden sind.

14. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 2, bei welchem die Steuereinheit drei Eingänge zum Anschließen von Leitungen (31 bis 33) aufweist, über welche vitale Befehlssignale geführt werden, welche ein Notbremssignal,ein Parkbremssignal und ein Antriebsleistung-Freigabesignal sind.

5. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (40), vier Ausgänge zum Steuern der Notbremsung zweiter Stufe aufweist, welche vier Ausgänge für ein Spurbremssignal (41) ein Scheibenbremssignal (42), ein Parkbremssignal (43) und ein Antriebsleistung-Freigabesignal (44) sind, und daß die zweite Schalteinrichtung (50) vier zweite Schalter aufweist, welche den vier Ausgängen der Steuereinheit entsprechen, wobei jeder zweite Schalter einen entsprechenden normalen, zweiten Eingang, einen alternativen, zweiten Eingang und einen zweiten Ausgang (51 bis 54) aufweist, um den zweiten Ausgang von dem entsprechenden normalen zweiten Eingang auf den entsprechenden alternativen zweiten Eingang zu schalten, und wobei die zweiten, alternativen Eingänge den zweiten Ausgängen (51,52) für die Spurbrems- und die Scheibenbremssignale zugeordnet sind, die beide mit der Leitung (31) verbunden sind, über welche das Notbremssignal geführt wird.

6. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 5, in welchem die erste Schalteinrichtung (70) fünf erste Schalter aufweist, welche fünf Leitungen entsprechen, über welche nicht-vitale Befehlssignale geführt werden, welche ein Schubgrößensignal (34), ein Beschleunigungssignal (35), ein Verzögerungssignal (36), ein Vorwärtssignal (37) und ein Umkehrsignal (38) aufweisen, und wobei jeder erster Schalter zwei Eingänge, nämlich einen normalen ersten und einen alternativen ersten Eingang, und einen ersten Ausgang aufweist, und wobei jeder normale erste Eingang zum Anschließen der entsprechenden, nicht-vitalen Befehlssignalleitung (34 bis 38) dient.

7. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 6, welche eine Pulsbreiten-Modulationseinheit (48) aufweist, welche mit dem alternativen, ersten Eingang (81) des ersten Schalters zum Anschließen der Schubgrößenleitung verbunden ist.

8. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 7, bei welchem der alternatve, erste Eingang (82) des ersten Schalters zum Anschließen der Beschleunigungsleitung mit Erde verbunden ist, und der alternative, erste Eingang (83) des ersten Schalters zum Anschließen der Verzögerungsleitung mit einer Festspannungsquelle verbunden ist.

9. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 8, welches einen Speicher (78) für gespeicherte Werte der Umkehr- und Vorwärtsbefehle, mit Eingängen zum Anschließen der Vorwärts- und der Umkehrbefehlsleitungen und mit Ausgängen aufweist, die mit den entsprechenden alternativen Eingängen (84,85) der zwei ersten Schalter zum Anschließen der Vorwärts- und Umkehrleitungen verbunden sind.

10. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 2, 5 oder 9, welches eine Sperreinheit (60) für eine Notbremsung zweiter Stufe aufweist, welche mit der Steuereinheit (40) und der zweiten Stelleinrichtung (61) verbunden ist.

11. Bremssicherungsüberwachungssystem nach Anspruch 2, 5 oder 9, welches eine Zweistufen-Sperreinheit (60) aufweist, die zwischen die Steuereinheit (40) und die zweite Stelleinrichtung (61) geschaltet ist, wobei die Sperreinheit (60) normalerweise die zweite Stelleinrichtung (61) hält, so daß die zweiten Ausgänge mit den normalen, zweiten Eingängen verbunden sind und bei einer Fehlfunktion der Steuereinheit die zweite Stelleinrichtung betätigen, so daß die zweiten Ausgänge mit den alternativen, zweiten Eingängen verbunden sind.

12. Bremsüberwachungsverfahren für ein Radfahrzeug mit einem Antriebssystem, um sowohl eine Antriebskraft als auch eine Bremskraft zu schaffen und mit einem Bremssystem einschließlich Radbremsen und anderen Bremsen, bei welchem Bremsüberwachungsverfahren wenn ein Bremsen gefordert wird:

(a) während einer normalen Bremsung die geforderte Bremsleistung mit dem Antriebssystem erreicht wird;

(b) wenn eine Notbremsung gefordert wird, eine Notbremsung erster Stufe angewandt wird, bei welcher die anderen Bremsen und das Bremssystem die Bremsleistung aufbringen, um ein Radblockieren zu verhindern;

(c) während einer Notbremsung erster Stufe die Bremsleistung überwacht und auf eine Notbremsung zweiter Stufe geschaltet wird, wenn eine Notbremsung erster Stufe nicht entsprechend einer bestimmten Haltefunktion ist, und

(d) wenn eine Notbremsung zweiter Stufe gefordert wird, die Bremsleistung mit Hilfe der Radbremsen und anderer Bremsen aufgebracht wird.

13. Bremsüberwachungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem von einer Fahrzeugbewegungs-Fühleinrichtung zumindest zwei unabhängige Werte jeweils der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Fahrzeugs erhalten werden;

die zwei unabhängigen Werte die jeweils für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs verglichen werden und ein Istwert der Geschwindigkeit bzw. der Beschleunigung für das Fahrzeug (92) geschaffen werden;

die zwei unabhängigen Werte jeweils der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Fahrzeugs separat verglichen werden, um einen entsprechenden Geschwindigkeitwert und einen entsprechenden Beschleunigungswert zu bestimmen;

die Istwerte mit den entsprechenden Werten (100, 102) jeweils für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs verglichen werden und

eine Notbremsung zweiter Stufe wie beim Schritt (c) vorgenommen wird, wenn eine der Differenzen zwischen den Ist- und entsprechenden Werten der Geschwindigkeit und der Beschleunigung einen vorherbestimmten Wert übersteigt.

14. Bremsüberwachungsverfahren nach Anspruch 11 oder 13, bei welchem eine Notbremsungs-Bremsleitung (31) überwacht wird, um zu bestimmen, wann eine Notbremsung erforderlich ist, wobei die Notbremsungs-Bremsleitung einen Aufwärtszustand hat, welcher anzeigt, daß die Notbremsung nicht erforderlich ist, und einen Abwärtszustand hat, welcher anzeigt, daß die Notbremsung gefordert wird; wenn die Notbremsungs-Bremsleitung hoch ist, ein Antriebsleistungs-Abschaltsignal erzeugt wird, wenn ein Antriebsleistungsabschalten gefordert wird, und das Antriebsleistungsabschaltsignal rückgesetzt wird, wenn ein Antriebsleistungs-Abschalten nicht gefordert wird;

wenn die Notbremsungs-Bremsleitung (31) hoch ist, ein Park- Bremssignal erzeugt wird, wenn eine Parkbremse gefordert wird, und das Parkbremssignal rückgesetzt wird, wenn eine Parkbremsen nicht gefordert wird;

wenn die Notbremsungs-Bremsleitung (31) tief unten ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit überprüft wird und ein Parkbremssignal sowie ein Spurbrems-Rücksetzsignal gefordert werden, wenn keine Fahrzeuggeschwindigkeit vorliegt;

beim Schritt (b) eine Notbremsung erster Stufe erzeugt wird, wenn die Notbremsungs-Bremsleitung (31) unten ist, und die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht null ist, indem ein Spurbremssignal erzeugt wird und ein Verzögerungssional für das Fahrzeug-Antriebssystem als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird;

beim Schritt (c) die Differenz zwischen der Ist-Fahrzeug- Beschleunigung und einem vorherbestimmten Beschleunigungswert überwacht wird, und ein Zweipegel-Abschaltsignal erzeugt wird, vorausgesetzt, daß die Differenz in einer vorherbestimmten Stoppleistung liegt um eine Zweistufen-Notbremsung abzuschalten, und

wenn eine vorherbestimmte Stoppleistung nicht gebracht wird, das Zweistufen-Abschalten freigegeben wird, um beim Schritt (d) eine Zweistufen-Notbremsung zu initiieren.