Die pneumatische Bremse - heute so sicher wie morgen

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1 Die pneumatische Bremse - heute so sicher wie morgen Anstelle der grauen Fläche kann ein Foto eingesetzt werden DMG-Seminar Die Bremse im Wandel der Zeit - wie sieht sie morgen aus? IFS, RWTH Aachen, Dr. Ulrich Kleemann KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH

2 Agenda Agenda Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik derzeitiger Stand - Beispiele aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele Grundfunktion der pneumatischen Bremse Sicherheit der pneumatischen Bremse Die pneumatische Bremse im Betrieb MBS Kompaktbremszangen Wirbelstrombremse Ölfreier Kompressor EP-Compact Klotzbremseinheit Güterwagen Mg-Bremse neue Anforderungen Interoperabilität Trends und Ausblick einige Anmerkungen... 2

3 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Überblick zur pneumatischen Bremse Anforderungen Bremskraft aufbringen Gleichmäßiges Einbremsen Gleichmäßiges Lösen Hohe Sicherheit 3

4 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Indirekte (Automatische) Bremse - Lösestellung 4

5 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Indirekte (Automatische) Bremse - Bremsstellung 5

6 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Führerbremsventil stellungsabhängig Fü Fa Br VB SB Angleichen Fü Br VB Fa SB Füllstellung Bremsstellung Vollbremsstellung Fahrtstellung Schnellbremsstellung 6

7 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Das Funktionsprinzip der pneumatischen Bremskrafterzeugung Druckluftbehälter ist Energiespeicher für Kraftvorrat Mit geringer Steuerenergie (Magnetventil, Steuerventil) können große Zuspannkräfte sehr schnell auf- und abgebaut werden Zuspannkraft proportional zum Bremszylinderdruck: Steuerung der Bremskraft gemäß Bremsstufe Gleichmäßige Bremskraft im Zug (um Längskräfte beherrschen zu können) Kompaktbremszange - Beispiel Gewicht 60 kg Zuspannkraft 70 kn Die gesamte Backenkraft der Bremszangen eines Triebzuges entspricht in etwa dem halben Gewicht des Zuges 7

8 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Sicherheit der pneumatischen Bremse Grundsätzliche Sicherheitsanforderungen (EBO) Durchgängigkeit Selbsttätigkeit Sicherheit Zuverlässigkeit hohe Verfügbarkeit einfache Prüfung der Durchgängigkeit Herstellen der Bremsbereitschaft durch Auffüllen zuverlässiges Lösen im Rangierbetrieb bei Störungen (Bremse abschalten) 8

9 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Sicherheit der pneumatischen Bremse hohes Sicherheitsniveau - einfacher Nachweis hohe Fehlertoleranz einfache Bedienung Notbremsventil AK6 auf älteren Lokomotiven noch im Einsatz 9

10 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Fahrernotbremsbetätigung SBV NB4 AK6 10

11 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Zugsicherung Sicherheitsfahrschaltung - Auslöseorgan SIFA-Ventil Magnetventil als Schnittstelle der Sicherheitssysteme zur pneumatischen Bremsansteuerung PZB, LZB, SIFA, ETCS 11

12 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Überblick zur pneumatische Bremse im Betrieb Hauptluftleitungsgesteuerte Bremse bietet einfache und robuste Betriebsabläufe Kuppeln der Fahrzeuge Fahrzeuge können gewendet werden Interoperabilität Schleppbetrieb Parkbremse - Federspeicher Fahrgastnotbremse einfache Abschaltbarkeit 12

13 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Bremse: Zug zum Stehen bringen Führerbremsventil am Führerstand der Lok Baureihe 185 Führerbremsventil 13

14 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Bremsaufgaben des Lokführers Zug zum Stehen bringen weitere Bremsaufgaben des Lokführers Geschwindigkeit reduzieren Geschwindigkeit im Gefälle halten gleichzeitiges Bedienen von Traktion und Bremse - Längsdynamik des Zuges beherrschen Zug am Bahnsteig halten (Haltebremse) feinfühliges Bremsen beim Rangieren: Lokwechsel im Kopfbahnhof Notbremse überbrücken Schnellbremsung bei Gefahr 14

15 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Bremstechnik aus Sicht des Fahrzeugführers Führerbremsventil E-Bremssteller Bremszyl.-Druck HL-, HBL-Druck Anzeige Bremsdiagnose Angleicher Bremse lösen direkte Bremse Sand streuen pn/el-bremse Kompressor aus Schnellbrems- Schlagknopf Notbremsventil Ackermann 15

16 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Kupplung der HL-Leitung Abschluß durch Luftabsperrhahn einpolige Steuerleitung - symmetrische Kupplung einfaches An- und Abkuppeln weiterer Wagen Sicherheit bei Zugtrennung Luftabsperrhahn Luftkupplung 16

17 Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik Pneumatischen Bremse im Betrieb Lösen der Bremse von Hand - Lösezug automatische Wiederherstellung der Bremsbereitschaft nach Füllen der HL 17

18 Derzeitiger Stand - Beispiele Pneumatik in der Bremstechnik Beispiele zum derzeitigen Stand Bremssteuerung MBS - Lokomotivbremssteuerung Bremsmechanik Kompaktbremszangen Wirbelstrombremse 18

19 Derzeitiger Stand - Beispiele Modulares Bremssystem - MBS Lok BR185 19

20 Derzeitiger Stand - Beispiele MBS --Modulares Bremssteuerungs System Kompakte und modulare Einheiten Line Replaceable Units Mechatronischer Entwicklungsansatz Integration von Mechanik, Pneumatik, Elektronik und Software Flexibilität in der Modulanordnung zentral oder verteilt Ersatz pneumatischer Funktionalität durch parametrierbare elektronische Intelligenz Kombination aus Funktionsblöcken und Kommunikation über Datenbussystem vereinfachte Verkabelung 20

21 Derzeitiger Stand - Beispiele MBS --Systemarchitektur --Beispiel Fahrzeugbus Loksteuerung BH CP RB Bremsbus (CAN) RB RB RB BH CP Führerbremsventil BP CP Modul HL-Steuerung BLE BP CP BC CP BC CP GU BPR Modul HL-Relais BC CP Modul C-Steuerung BCR Modul C-Relais GU Gateway Unit RB Bremssteuermodul BPR BCR BCR STV BLE STV HL-Back up Steuerung Steuerventil C1 C2 HB HL 21

22 Derzeitiger Stand - Beispiele MBS --Modulaufbau am Beispiel der HL- Steuerung Elektropneumatische Ventile Druckgeber Kolbenventile; Rückschlagventile Kontrollstutzen Elekronik/ Elektromechanik Modulstecker Pneumatische Verbindungen 22

23 Derzeitiger Stand - Beispiele Scheibenbremse mit Kompaktbremszangen Radbremsscheibe Radbremszange Wellenbremsscheibe Wellenbremszange Vorteile geringes Gewicht einfachere Aufnahme im Drehgestell wenige Lagerstellen geringer Luftverbrauch 23

24 Derzeitiger Stand - Beispiele Radbremszange Funktionsprinzip der Betriebsbremse Kompakte Bauform Optimaler Kraft- und Momentenverlauf 24

25 Derzeitiger Stand - Beispiele Radbremszange Federspeicherbremse nutzt weitgehend die Bauteile der Betriebsbremse 25

26 Derzeitiger Stand - Beispiele Wirbelstrombremse Patentschrift 1892 Einsatz im ICE3 26

27 Derzeitiger Stand - Beispiele Wirbelstrombremse Absenkung WB-Magnet wird durch Druckluft angehoben Schnelle Entlüftung der Luftbälge ergibt Absenkung Entlastungsschaltung zur Kompensation der Anzugskräfte Reduktion der Kräfte auf die Abstützung am Achslager parallel zur Anzugskraft wird Druck in den Luftbälgen geregelt 27

28 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele aktuelle Neuentwicklungen Luftversorgung ölfreier Kompressor Bremssteuerung EP-compact Integration von Elektronik und Pneumatik Bremsmechanik Klotzbremseinheit für Güterwagen Mg-Bremse niedrige Bauform 28

29 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele Ölfreier Kompressor Vorteile kein ölhaltiges Kondensat keine Entsorgung des Kondensats notwendig dadurch Kostenreduktion für Betreiber geringere Geräusche und Vibrationen VV 40T VV 180T 29

30 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele EP-Compact Zentrale Anordnung TRAIN BUS Gateway Modul Steuer Modul Steuerventil Dezentrale Anordnung BRAKE BUS Steuerventil TRAIN BUS 30

31 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele EP Compact - Funktionen Anschlußleiste MG-Bremse Parkbremse Steuerventil- Eingang direkte Bremse I P I P I P KKL I P I P I P I P I P Gleitschutz Steuerventil zur Anschlußleiste zurück 31

32 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele EP Compact --Lastbremsventil mit mehreren Cv Eingängen Indirekte Bremse R T STV R C Steuerventil- Eingang direkte Bremse I P I P I P P I Notbremse Direkte Bremse 32

33 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele EP Compact EP Compact konzentriert sich auf Triebzüge in Nah- und Fernverkehr Kompakt Moderne Technologie in kompakter Bauweise Hohe Akzeptanz bei den Betreibern Flexibel Flexible Anwendung auch für UIC-Bremssysteme modular mit zusätzlichen Funktionen erweiterbar Einfach Einfach verständliches Sicherheitskonzept Einfach verständliches Wartungskonzept EP Compact erfüllt die Anforderungen an ein modernes Bremssystem 33

34 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele Güterwagen-Klotzbremseinheit PDC8 Vorteile Gewichtsreduktion - ca. 1 t pro Wagen einfacher Einbau weniger Aufnahmestellen am Drehgestell wartungsfreie Lager zur Überholung komplett ausbaubar Schnittstelle zur pneumatischen Bremssteuerung Bremszylinderdruck 34

35 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele Güterwagen-Klotzbremseinheit Funktionsweise 35

36 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele Magnetschienenbremse Bremsrahmen zur Aufhängung im Drehgestell Absenkung durch Druckluftzylinder einfache Absenksteuerung, da keine Druckregelung erforderlich ist Spurhalter Anschlußkabel Betätigungszylinder Mitnehmer Endstück Magnet Zentriereinrichtung 36

37 Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele Kompakte Magnetschienenbremse Beispiel Mittendrehgestell ET 425 niedrige Bauform DD.Gl Nb.Gl Fb.Gl Magnettyp DD.Gl. Nb.Gl. Fb.Gl. Baujahr Masse [kg] Breite [mm] Höhe [mm] ,5 Haftkraft [kn]

38 Neue Anforderungen neue Anforderungen - Beispiel Interoperabilität Richtlinie 96/48/EG Interoperabilität des transeuropäischen Hochgeschwindigkeitsbahnsystems TSI - Technical Specification of Interoperability fordert Kuppelbarkeit der Triebzüge zum Abschleppen fordert Kuppelbarkeit mit konventioneller Lok Brandschutz: Die Triebzugeinheiten müssen bei einem Brand an Bord die Fahrt noch 15 Minuten mit einer Geschwindigkeit von mindestens 80 km/h fortsetzen können. Richtlinie 2001/16/EG Interoperabilität des konventionellen transeuropäischen Bahnsystems TSI - Technical Specification of Interoperability wird z. Zt. erarbeitet, tritt vsl in Kraft spezifiziert vielfältige Funktionsanforderungen an Bremssystem (Steuerventil...) EN werden z. Zt. erarbeitet 38

39 Trends und Ausblick Pneumatik und Elektronik in der Bremstechnik Pneumatik bietet Basis für Grundfunktionen Interoperabilität einfacher Aufbau robust fehlertolerant hohe Verfügbarkeit hohes Maß an Sicherheit auf einfache Weise zu erreichen Elektronik bietet Komfort Bedienkomfort Diagnosefunktionen vereinfachte Wartung zusätzliche Überwachungsaufgaben Integration von Pneumatik und Elektronik in Modulen Entwicklungs- und Zulassungsaufwand erfordert hohes Maß an Standardisierung 39

40 Innovationen der KNORR-BREMSE erfüllen die Anforderungen von morgen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Ulrich Kleemann KNORR-BREMSE Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Moosacher Str. 80 D München Phone: mailto: 40