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Die pneumatische Bremse - heute so sicher wie morgen

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Die pneumatische Bremse
- heute so sicher wie morgen
Anstelle der grauen Fläche
kann ein Foto eingesetzt werden
DMG-Seminar
IFS, RWTH Aachen, 13.12.2005
Die Bremse im Wandel der Zeit
- wie sieht sie morgen aus?
Dr. Ulrich Kleemann
KNORR-BREMSE
Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
Knorr-Bremse Group
Agenda
Agenda
Überblick zur pneumatischen
Bremse in der Bahntechnik
derzeitiger Stand - Beispiele
aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
Knorr-Bremse Group
ƒ Grundfunktion der pneumatischen Bremse
ƒ Sicherheit der pneumatischen Bremse
ƒ Die pneumatische Bremse im Betrieb
ƒ MBS
ƒ Kompaktbremszangen
ƒ Wirbelstrombremse
ƒ Ölfreier Kompressor
ƒ EP-Compact
ƒ Klotzbremseinheit Güterwagen
ƒ Mg-Bremse
neue Anforderungen
ƒ Interoperabilität
Trends und Ausblick
ƒ einige Anmerkungen ...
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All rights reserved, including industrial property rights applications.
Knorr-Bremse AG retains any power of disposal, such as for copying and transferring.
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Überblick zur pneumatischen Bremse
Anforderungen
Knorr-Bremse Group
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Bremskraft aufbringen
Gleichmäßiges Einbremsen
Gleichmäßiges Lösen
Hohe Sicherheit
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3
Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Indirekte (Automatische) Bremse - Lösestellung
Knorr-Bremse Group
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Indirekte (Automatische) Bremse - Bremsstellung
Knorr-Bremse Group
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Führerbremsventil
stellungsabhängig
Fü
Fa
Br
VB
SB
Angleichen
Knorr-Bremse Group
Fü
Br
Füllstellung
Bremsstellung
VB
Fa
Vollbremsstellung
Fahrtstellung
SB
Schnellbremsstellung
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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:
ƒ Steuerung der Bremskraft gemäß Bremsstufe
ƒ Gleichmäßige Bremskraft im Zug (um Längskräfte beherrschen zu
können)
„ Kompaktbremszange - Beispiel
ƒ Gewicht 60 kg
ƒ Zuspannkraft 70 kN
„ Die gesamte Backenkraft der Bremszangen eines Triebzuges
entspricht in etwa dem halben Gewicht des Zuges
Knorr-Bremse Group
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Sicherheit der pneumatischen Bremse
Grundsätzliche Sicherheitsanforderungen
(EBO)
Sicherheit
Knorr-Bremse Group
ƒ Durchgängigkeit
ƒ Selbsttätigkeit
ƒ Zuverlässigkeit
ƒ hohe Verfügbarkeit
ƒ einfache Prüfung der Durchgängigkeit
ƒ Herstellen der Bremsbereitschaft
ƒ durch Auffüllen
ƒ zuverlässiges Lösen
ƒ im Rangierbetrieb
ƒ bei Störungen (Bremse abschalten)
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Sicherheit der pneumatischen Bremse
ƒ hohes Sicherheitsniveau - einfacher Nachweis
ƒ hohe Fehlertoleranz
ƒ einfache Bedienung
Notbremsventil AK6
auf älteren Lokomotiven noch im
Einsatz
Knorr-Bremse Group
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Fahrernotbremsbetätigung
SBV
NB4
AK6
Knorr-Bremse Group
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Zugsicherung
ƒ Sicherheitsfahrschaltung - Auslöseorgan SIFA-Ventil
ƒ Magnetventil als Schnittstelle der Sicherheitssysteme
zur pneumatischen Bremsansteuerung
PZB, LZB, SIFA, ETCS
Knorr-Bremse Group
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Überblick zur pneumatische Bremse im Betrieb
Hauptluftleitungsgesteuerte Bremse bietet
einfache und robuste Betriebsabläufe
Knorr-Bremse Group
ƒ Kuppeln der Fahrzeuge
ƒ Fahrzeuge können gewendet werden
ƒ Interoperabilität
ƒ Schleppbetrieb
ƒ Parkbremse - Federspeicher
ƒ Fahrgastnotbremse
ƒ einfache Abschaltbarkeit
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Bremse: Zug zum Stehen bringen
„ Führerbremsventil
am Führerstand der
Lok Baureihe 185
Führerbremsventil
Knorr-Bremse Group
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Überblick zur pneumatischen Bremse in der Bahntechnik
Bremsaufgaben des Lokführers
„ Zug zum Stehen bringen
„ weitere Bremsaufgaben des Lokführers
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
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
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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
SchnellbremsSchlagknopf
Knorr-Bremse Group
Notbremsventil
„Ackermann“
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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
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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
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Derzeitiger Stand - Beispiele
Pneumatik in der Bremstechnik
Beispiele zum derzeitigen Stand
Bremssteuerung
Bremsmechanik
Knorr-Bremse Group
ƒ MBS - Lokomotivbremssteuerung
ƒ Kompaktbremszangen
ƒ Wirbelstrombremse
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Derzeitiger Stand - Beispiele
Modulares Bremssystem - MBS
Lok BR185
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Derzeitiger Stand - Beispiele
®
MBS
MBS®--Modulares
ModularesBremssteuerungs
BremssteuerungsSystem
System
„ Kompakte und modulare Einheiten
ƒ Line Replaceable Units
„ Mechatronischer Entwicklungsansatz
ƒ Integration von Mechanik, Pneumatik,
Elektronik und Software
„ Flexibilität in der Modulanordnung
ƒ zentral oder verteilt
„ Ersatz pneumatischer Funktionalität durch
parametrierbare elektronische Intelligenz
„ Kombination aus Funktionsblöcken und
Kommunikation über Datenbussystem
ƒ vereinfachte Verkabelung
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Derzeitiger Stand - Beispiele
®
MBS
MBS®--Systemarchitektur
Systemarchitektur--Beispiel
Beispiel
Loksteuerung
Fahrzeugbus
BH CP
Bremsbus (CAN)
BLE
RB
RB
RB
BP CP
BC CP
BC CP
BPR
BCR
BCR
BH CP Führerbremsventil
BP CP Modul HL-Steuerung
GU
RB
STV
BPR
Modul HL-Relais
BC CP Modul C-Steuerung
BCR
Modul C-Relais
GU
Gateway Unit
RB
Bremssteuermodul
BLE
HL-Back up Steuerung
STV
Steuerventil
HB
HL
C1
Knorr-Bremse Group
C2
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Derzeitiger Stand - Beispiele
MBS
MBS--Modulaufbau
Modulaufbauam
amBeispiel
Beispielder
derHLHL-Steuerung
Steuerung
Elektropneumatische Ventile
Druckgeber
Kolbenventile; Rückschlagventile
Kontrollstutzen
Elekronik/
Elektromechanik
Modulstecker
Pneumatische Verbindungen
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Derzeitiger Stand - Beispiele
Scheibenbremse mit Kompaktbremszangen
„ Radbremsscheibe
„ Wellenbremsscheibe
„ Radbremszange
„ Wellenbremszange
Vorteile
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
geringes Gewicht
einfachere Aufnahme im Drehgestell
wenige Lagerstellen
geringer Luftverbrauch
Knorr-Bremse Group
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Derzeitiger Stand - Beispiele
Radbremszange
„
Funktionsprinzip der Betriebsbremse
„
Kompakte Bauform
„ Optimaler Kraft- und Momentenverlauf
Knorr-Bremse Group
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Derzeitiger Stand - Beispiele
Radbremszange
„ Federspeicherbremse nutzt weitgehend
die Bauteile der Betriebsbremse
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Derzeitiger Stand - Beispiele
Wirbelstrombremse
„ Patentschrift 1892
„ Einsatz im ICE3
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Derzeitiger Stand - Beispiele
Wirbelstrombremse
Absenkung
ƒ WB-Magnet wird durch Druckluft angehoben
ƒ Schnelle Entlüftung der Luftbälge ergibt Absenkung
ƒ Entlastungsschaltung zur Kompensation der Anzugskräfte
– Reduktion der Kräfte auf die Abstützung am Achslager
– parallel zur Anzugskraft wird Druck in den Luftbälgen geregelt
Knorr-Bremse Group
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
aktuelle Neuentwicklungen
Luftversorgung
Bremssteuerung
Bremsmechanik
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ƒ ölfreier Kompressor
ƒ EP-compact
Integration von Elektronik und Pneumatik
ƒ Klotzbremseinheit für Güterwagen
ƒ Mg-Bremse niedrige Bauform
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
Ölfreier Kompressor
Vorteile
ƒ kein ölhaltiges Kondensat
ƒ keine Entsorgung des
Kondensats notwendig
ƒ dadurch Kostenreduktion für Betreiber
ƒ geringere Geräusche und Vibrationen
VV 40T
VV 180T
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
EP-Compact
TRAIN BUS
Zentrale
Zentrale
Anordnung
Anordnung
Gateway Modul
Steuer Modul
Steuerventil
TRAIN BUS
Dezentrale
Dezentrale
Anordnung
Anordnung
Knorr-Bremse Group
BRAKE BUS
Steuerventil
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
EP Compact - Funktionen
Anschlußleiste
MG-Bremse
Parkbremse
SteuerventilEingang
direkte Bremse
I
I
P
I
P
P
I
P
KKL
I
P
I
P
I
P
I
P
Gleitschutz
Steuerventil
zur Anschlußleiste zurück
Knorr-Bremse Group
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
EP
EPCompact
Compact --Lastbremsventil
Lastbremsventilmit
mitmehreren
mehrerenCv
CvEingängen
Eingängen
Indirekte Bremse
R
T
STV
R
C
SteuerventilEingang
direkte Bremse
I
I
P
I
P
P
P
I
Notbremse
Direkte Bremse
Knorr-Bremse Group
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
EP Compact
EP Compact konzentriert sich auf Triebzüge in
Nah- und Fernverkehr
Kompakt
ƒ Moderne Technologie in kompakter Bauweise
ƒ Hohe Akzeptanz bei den Betreibern
Flexibel
ƒ Flexible Anwendung – auch für UIC-Bremssysteme
ƒ modular mit zusätzlichen Funktionen erweiterbar
Einfach
ƒ Einfach verständliches Sicherheitskonzept
ƒ Einfach verständliches Wartungskonzept
EP Compact erfüllt die Anforderungen an ein modernes Bremssystem
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
Güterwagen-Klotzbremseinheit PDC8
„ Vorteile
ƒ Gewichtsreduktion - ca. 1 t pro Wagen
ƒ einfacher Einbau
ƒ weniger Aufnahmestellen am
Drehgestell
ƒ wartungsfreie Lager
ƒ zur Überholung komplett ausbaubar
„ Schnittstelle zur
pneumatischen Bremssteuerung
ƒ Bremszylinderdruck
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
Güterwagen-Klotzbremseinheit
„ Funktionsweise
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
Magnetschienenbremse
„ Bremsrahmen zur Aufhängung im Drehgestell
„ Absenkung durch Druckluftzylinder
„ einfache Absenksteuerung, da keine Druckregelung erforderlich ist
Anschlußkabel Betätigungszylinder
Spurhalter
Mitnehmer
Endstück
Magnet
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Zentriereinrichtung
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Aktuelle Neuentwicklungen - Beispiele
Kompakte Magnetschienenbremse
„ Beispiel Mittendrehgestell ET 425
„ niedrige Bauform
DD.Gl.
1955
Nb.Gl.
1994
Knorr-Bremse Group
Fb.Gl.
2004
Magnettyp
DD.Gl.
Nb.Gl.
Fb.Gl.
Baujahr
1955
1994
2004
Masse
[kg]
180
130
114
Breite
[mm]
140
130
130
Höhe
[mm]
213
161
133,5
Haftkraft
[kN]
84
84
84
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Neue Anforderungen
neue Anforderungen - Beispiel Interoperabilität
Richtlinie 96/48/EG
Interoperabilität des transeuropäischen
Hochgeschwindigkeitsbahnsystems
ƒ TSI - Technical Specification of Interoperability
ƒ fordert Kuppelbarkeit der Triebzüge zum
Abschleppen
ƒ fordert Kuppelbarkeit mit konventioneller Lok
ƒ 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
ƒ TSI - Technical Specification of Interoperability
ƒ wird z. Zt. erarbeitet, tritt vsl. 2006 in Kraft
ƒ spezifiziert vielfältige Funktionsanforderungen an
Bremssystem (Steuerventil ...)
ƒ EN werden z. Zt. erarbeitet
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Trends und Ausblick
Pneumatik und Elektronik in der Bremstechnik
Pneumatik bietet Basis für Grundfunktionen
ƒ Interoperabilität
ƒ einfacher Aufbau
ƒ robust
ƒ fehlertolerant
ƒ hohe Verfügbarkeit
ƒ hohes Maß an Sicherheit auf einfache Weise zu
erreichen
Elektronik bietet Komfort
ƒ Bedienkomfort
ƒ Diagnosefunktionen
ƒ vereinfachte Wartung
ƒ zusätzliche Überwachungsaufgaben
ƒ Integration von Pneumatik und Elektronik in
Modulen
ƒ Entwicklungs- und Zulassungsaufwand erfordert
hohes Maß an Standardisierung
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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-80809 München
Phone: +49 89 3547-2018
mailto: ulrich.kleemann@knorr-bremse.com
http://www.knorr-bremse.com
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