Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung für ein Schienenfahrzeug, ferner eine Kuppelvorrichtung zum mechanischen und pneumatischen, und insbesondere auch elektrischen Kuppeln eines Schienenfahrzeugs mit einer gegengleichen Kuppelvorrichtung, ein Schienenfahrzeug mit zwei Kuppelvorrichtungen, einen Schienenfahrzeugverbund und ein Verfahren zum Schließen eines Hauptsteuerventils an einem Schienenfahrzeugverbundende eines Schienenfahrzeugverbundes.

Die vorliegende Erfindung betrifft dabei insbesondere entsprechende Vorrichtungen und ein Verfahren für ein Güterzugschienenfahrzeug beziehungsweise ein Güterzugschienenfahrzeug und einen Güterzugschienenfahrzeugverbund.

Gemäß dem allgemeinen Stand der Technik gibt es an jedem Güterwaggon an den beiden Waggonenden ein Ventil in Form eines Handventils, um die Hauptluftleitung zu schließen. Entsprechend gibt es auch an den beiden Enden einer Lokomotive jeweils ein solches Ventil, um die Hauptluftleitung zu schließen. Diese Ventile werden auch als Luftabsperrhahn bezeichnet. Die Ventile dienen dazu, an jedem Schienenfahrzeugverbundende die Hauptluftleitung druckdicht zu verschließen, sodass in der Hauptluftleitung im gesamten Schienenfahrzeugverbund ein entsprechender Luftdruck aufgebaut werden kann, um einen Bremsvorgang des Schienenfahrzeugverbundes zu steuern. Die eigentliche Bremswirkung wird beispielsweise durch das Anpressen von Bremsklötzen auf die Laufflächen der Räder oder auf Bremsscheiben ausgeübt. Die Druckluft aus der Hauptluftleitung und aus Hilfsluftbehältern in den einzelnen Schienenfahrzeugen wirkt über die Hauptsteuerventile auf die Bremszylinder an den Radsätzen. Daneben sind weitere Absperr- und Umstelleinrichtungen vorgesehen, beispielsweise um die Druckluftbremsen von Hand zu lösen und die Lösezeit der Bremsen variabel einzustellen.

Herkömmlich muss bei einem Güterzug (Güterzugschienenfahrzeugverbund) der Bremsprobenberechtigte an jedem Schienenfahrzeugende das Ventil von Hand kontrollieren beziehungsweise betätigen, sodass bei allen über mechanische Kupplungen miteinander gekuppelten Schienenfahrzeugen die Ventile in der geöffneten Stellung sind, mit Ausnahme der Ventile an den Schienenfahrzeugverbundenden, welche geschlossen sein müssen. Dieser Vorgang ist entsprechend aufwändig und zeitintensiv.

Der vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung für ein Schienenfahrzeug, insbesondere Güterzugschienenfahrzeug, anzugeben, sowie ein Verfahren zum Schließen eines Hauptsteuerventils an einem Schienenfahrzeugverbundende eines Schienenfahrzeugverbundes, insbesondere Güterzugschienenfahrzeugverbundes, anzugeben, mit denen eine Automatisierung des herkömmlich manuell durchgeführten Vorgangs zum Verschließen der Hauptluftleitung am Schienenfahrzeugverbundende möglich ist, wobei eine diversitär redundante Sicherheit eingehalten wird.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Schließen eines Hauptsteuerventils an einem Schienenfahrzeugverbundende eines Schienenfahrzeugverbundes mit den Schritten von Anspruch 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung und geben ferner eine Kuppelvorrichtung zum mechanischen und pneumatischen Kuppeln, insbesondere auch elektrischen Kuppeln, eines Schienenfahrzeugs mit einer gegengleichen Kuppelvorrichtung an, wobei die Kuppelvorrichtung eine entsprechende Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung umfasst, sowie ein Schienenfahrzeug mit zwei solchen Kuppelvorrichtungen und einen Schienenfahrzeugverbund mit einer Vielzahl solcher Schienenfahrzeuge.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann das manuelle Schließen des Ventils am Schienenfahrzeugverbundende automatisiert werden, wodurch eine automatisierte Schienenfahrzeugverbundzusammenstellung möglich ist. Ferner kann zumindest ein Teil der Bremsprobe automatisiert werden.

Eine erfindungsgemäße Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung für ein Schienenfahrzeug umfasst eine Hauptluftleitung, ein in der Hauptluftleitung angeordnetes Hauptsteuerventil, einen elektromechanischen Aktuator und ein Vorsteuerventil. Das Hauptsteuerventil ist derart in der Hauptluftleitung angeordnet, dass es die Hauptluftleitung druckdicht absperren kann. Der elektrische Aktuator ist derart am Hauptsteuerventil angeschlossen, dass er das Hauptsteuerventil wahlweise in eine geöffnete oder geschlossene Stellung verbringen kann. Das Vorsteuerventil kann durch eine mechanische Zugkupplung geschaltet beziehungsweise betätigt werden, wobei diese mechanische Zugkupplung entsprechend der Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung an einem Schienenfahrzeugende zugeordnet ist. Dabei kann das Vorsteuerventil mit der mechanischen Zugkupplung aus einem entlüftenden Zustand in einen das Hauptsteuerventil mit Druckluft beaufschlagenden Zustand verbracht werden, insbesondere verschoben werden. Somit wird das Hauptsteuerventil entweder mit Druckluft beaufschlagt oder durch die entsprechende Entlüftung mittels des Vorsteuerventils wird die Druckluftbeaufschlagung des Hauptsteuerventils beendet.

Das Hauptsteuerventil ist erfindungsgemäß derart am Vorsteuerventil angeschlossen, dass es in einem durch das Vorsteuerventil mit einem Luftdruck oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts beaufschlagten Zustand in seine geöffnete Stellung verbracht wird, wenn es sich in der geschlossenen Stellung befunden hat, und/oder in dieser geschlossenen Stellung gehalten wird, wenn es sich bereits in der geschlossenen Stellung befunden hat. Durch die erfindungsgemäße Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung kann das Hauptsteuerventil nur dann in seine geöffnete Stellung verbracht werden, wenn sich das Vorsteuerventil in einem entlüftenden Zustand befindet, das heißt entsprechend von der mechanischen Zugkupplung nicht in den das Hauptsteuerventil mit Druckluft beaufschlagenden Zustand verbracht wurde, weil nämlich die mechanische Zugkupplung nicht gekuppelt ist.

Sollte das Hauptsteuerventil sich bereits in seiner geschlossenen Stellung befinden, dann wird es durch die Druckbeaufschlagung mittels des Vorsteuerventils wieder in die geöffnete Stellung verbracht.

Da somit zwei diversitär redundante Pfade zur Verfügung gestellt werden, nämlich einmal durch die mechanisch pneumatische Freigabe mittels der mechanischen Zugkupplung und dem Vorsteuerventil, damit das Hauptsteuerventil überhaupt in seine geschlossene Stellung verbracht werden kann, und andererseits durch ein elektrisch und/oder elektronisch initiiertes Verbringen des Hauptsteuerventils in seine geschlossene Stellung über die elektrische und/oder elektronische Betätigung des elektromechanischen Aktuators, kann eine hohe Sicherheit erreicht werden und ein versehentliches Schließen eines Hauptsteuerventils vermieden werden.

Das Hauptsteuerventil, das Vorsteuerventil und der elektromechanische Aktuator bilden somit zusammen einen automatisierten Luftabsperrhahn aus, der ferngesteuert, beispielsweise von einem Lokführer (oder Zugführer) betätigt werden kann, um die Hauptluftleitung in einem Schienenfahrzeugverbund am Schienenfahrzeugverbundende druckdicht zu verschließen, wobei gleichzeitig alle anderen entsprechenden automatisierten Luftabsperrhähne innerhalb der Schienenfahrzeugverbundes an den gekuppelten mechanischen Zugkupplungen offen gehalten werden. Bevorzugt ist das Hauptsteuerventil mit dem elektromechanischen Aktuator entgegen einer Federkraft aus der geöffneten in die geschlossene Stellung verbringbar und das Vorsteuerventil ist in einer Druckluftverbindung von der Hauptluftleitung, insbesondere von einem der mechanischen Zugkupplung zugeordneten freien Ende der Hauptluftleitung, zum Hauptsteuerventil angeordnet, durch Schließen der mechanischen Zugkupplung in einen die Druckluftverbindung freigebenden Zustand verbringbar und durch Öffnen der mechanischen Zugkupplung in einen die Druckluftverbindung entlüftenden Zustand verbringbar. In dem die Druckluftverbindung freigebenden Zustand stellt das Vorsteuerventil eine druckluftleitende Verbindung zwischen der Hauptluftleitung, insbesondere dem freien Ende der Hauptluftleitung, und dem Hauptsteuerventil her, sodass das Hauptsteuerventil mit dem Luftdruck aus der Hauptluftleitung beaufschlagt wird. Im entlüftenden Zustand des Vorsteuerventils wird hingegen diese druckluftleitende Verbindung zwischen dem Hauptsteuerventil und der Hauptluftleitung unterbrochen und entlüftet, sodass die Beaufschlagung des Hauptsteuerventils mit der Druckluft aus der Hauptluftleitung im Sinne eines Verbringens des Hauptsteuerventils in seine geöffnete Stellung beendet wird.

Bevorzugt ist das Hauptsteuerventil als Druckwaage und/oder Kraftwaage ausgeführt, sodass es zumindest einen Kolben aufweist, der auf einer ersten Seite mit der Federkraft und dem über das Vorsteuerventil aus der Druckluftverbindung zugeführten Luftdruck beaufschlagt wird und in entgegengesetzter Kraftrichtung mit der Kraft des elektromechanischen Aktuators beaufschlagt wird. Der Kolben kann zudem auf einer zweiten, von der ersten Seite abgewandten Seite ausschließlich und permanent mit dem Luftdruck in der Hauptluftleitung beaufschlagt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Hauptsteuerventil jedoch mit zwei Kolben oder einem Kolben und einem Ventilkörper ausgeführt, die aneinander zugwandte, zumindest im Wesentlichen gleich große Flächen aufweisen, die mit dem Luftdruck in der Hauptluftleitung derart beaufschlagt werden, dass sich diese Druckbeaufschlagungskräfte gegeneinander zumindest im Wesentlichen aufheben. Durch diese Ausgestaltung kann eine besonders sichere mechanisch pneumatische Freigabe erreicht werden. Besonders bevorzugt ist eine elektronische Steuervorrichtung zum Ansteuern des Hauptsteuerventils vorgesehen, die einen mit dem elektromechanischen Aktuator verbundenen Steuerausgang und einen Steuereingang und/oder eine Schnittstelle für ein zentrales Steuergerät aufweist. Damit kann ein übergeordnetes zentrales Steuergerät in einem Schienenfahrzeug oder in einem Schienenfahrzeugverbund verschiedene elektronische Steuervorrichtungen ansteuern, die einzelnen elektromechanischen Aktuatoren und entsprechend einzelnen Hauptsteuerventilen oder auch Gruppen von elektromechanischen Aktuatoren und Gruppen von Hauptsteuerventilen zugeordnet sind. Insbesondere ist je Schienenfahrzeug in einem Schienenfahrzeugverbund ein zentrales Steuergerät vorgesehen, das jeweils zwei elektronische Steuervorrichtungen ansteuert, nämlich je eine elektronische Steuervorrichtung pro elektromechanischem Aktuator beziehungsweise Hauptsteuerventil an jedem Schienenfahrzeugende, wobei bevorzugt die zentralen Steuergeräte der einzelnen Schienenfahrzeuge wiederum durch ein Hauptsteuergerät im Schienenfahrzeugverbund, beispielsweise in einer Lok, angesteuert werden. Es sind jedoch auch andere Steuergeräte-Architekturen möglich. Beispielsweise kann ein Steuergerät in einem Waggon vorgesehen sein, in dem die Steuerfunktionalität des hier dargestellten zentralen Steuergeräts und die Steuerfunktionalität der elektronischen Steuervorrichtungen kombiniert sind.

Besonders bevorzugt ist in der Hauptluftleitung zwischen dem Hauptsteuerventil und einem der mechanischen Zugkupplung zugeordneten freien Ende der Hauptluftleitung, das heißt dem zuvor dargestellten freien Ende, ein Drucksensor angeordnet, der an der elektronischen Steuervorrichtung angeschlossen ist, um den aktuellen Luftdruck in der Hauptluftleitung an die elektronische Steuervorrichtung zu übermitteln. Damit kann auch eine elektronische Überwachung des ordnungsgemäßen Schließens und Öffnens des Hauptsteuerventils erreicht werden. Der Drucksensor ist Bestandteil des automatisierten Luftabsperrhahns. Bevorzugt ist die elektronische Steuervorrichtung eingerichtet, das Hauptsteuerventil nur bei einem mit dem Drucksensor erfassten Druckwert unterhalb eines vorgegebenen Mindestdruckwertes aus der geöffneten in die geschlossene Stellung zu verbringen, entsprechend über eine Ansteuerung des elektromechanischen Aktuators. Damit kann ein versehentliches Schließen vermieden werden.

Die elektronische Steuervorrichtung kann einen Ausgang und/oder eine Schnittstelle zum Weiterleiten des in der Hauptluftleitung erfassten Druckwerts umfassen. Somit kann beispielsweise über die Schnittstelle, mit welcher die elektronische Steuervorrichtung mit dem zentralen Steuergerät verbunden ist, der erfasste Druckwert an das zentrale Steuergerät übermittelt werden und gegebenenfalls auch entsprechend vom zentralen Steuergerät an ein Hauptsteuergerät im Schienenfahrzeugverbund.

Besonders bevorzugt ist das Vorsteuerventil als 4/2-Wegeventil ausgeführt, um die zuvor dargestellte Funktionalität sicher zu erreichen.

Eine erfindungsgemäße Kuppelvorrichtung zum mechanischen, insbesondere auch elektrischen, und zum pneumatischen Kuppeln eines Schienenfahrzeugs mit einer gegengleichen Kuppelvorrichtung umfasst eine Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung der hier dargestellten Art, ferner eine mechanische Zugkupplung, insbesondere eine elektrische Kupplung, und ferner eine Luftkupplung, die beispielsweise in die mechanische Zugkupplung integriert sein kann, mit welcher die Hauptluftleitung des Schienenfahrzeugs druckdicht mit einer gegengleichen Luftkupplung koppelbar ist. Bevorzugt sind die mechanische Zugkupplung, gegebenenfalls die elektrische Kupplung, und die Luftkupplung zur automatisierten Fernbetätigung ausgeführt.

Die mechanische Zugkupplung ist insbesondere mit einem Drehverschluss ausgeführt, der beispielsweise ein Herzstück umfasst, wobei der Drehverschluss durch Anfahren der mechanischen Zugkupplung in eine gegengleiche mechanische Zugkupplung verriegelbar ist und eingerichtet ist, dabei das Vorsteuerventil, aus dem die Druckluftverbindung zwischen der Hauptluftleitung und dem Hauptsteuerventil entlüftenden Zustand in den das Hauptsteuerventil mit Druckluft beaufschlagenden Zustand zu verbringen. Eine solche Zugkupplung mit Drehverschluss, der ein Herzstück, auch Hakenplatte genannt, umfasst, ist die sogenannte Scharfenbergkupplung, die besonders bevorzugt als Mittelpufferkupplung bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug weist zwei Kuppelvorrichtungen der dargestellten Art auf, wobei je eine der beiden Kuppelvorrichtungen im Bereich eines stirnseitigen Endes des Schienenfahrzeugs angeordnet ist und die Hauptluftleitungen der Kuppelvorrichtungen eine gemeinsame Hauptluftleitung ausbilden. In einem Schienenfahrzeugverbund bilden entsprechend die gemeinsamen Hauptluftleitungen der Kuppelvorrichtungen der einzelnen Schienenfahrzeuge zusammen eine Hauptluftleitung aus, die sich vom ersten Schienenfahrzeugverbundende bis zum zweiten entgegengesetzten Schienenfahrzeugverbundende erstreckt.

Bevorzugt ist ein zentrales Steuergerät vorgesehen, das an den Steuervorrichtungen beider Kuppelvorrichtungen angeschlossen ist, um diese anzusteuern und, wie dargelegt, eine Zentralschnittstelle für ein übergeordnetes Hauptsteuergerät aufweist.

Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugverbunds ist entsprechend eine Vielzahl von Schienenfahrzeugen vorgesehen, wobei ein Hauptsteuergerät insbesondere in einer den Schienenfahrzeugverbund antreibenden Lok vorgesehen ist, das an den zentralen Steuergeräten der einzelnen Schienenfahrzeuge angeschlossen ist, um diese anzusteuern.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schließen eines Hauptsteuerventils an einem Schienenfahrzeugverbundende eines Schienenfahrzeugverbundes mit einer Vielzahl von Schienenfahrzeugen, wie hier dargestellt, umfasst die folgenden Schritte:

- elektronisches Identifizieren des Hauptsteuerventils an dem Schienenfahrzeugverbundende durch Erfassen eines geöffneten Zustands der zugeordneten mechanischen Zugkupplung;

- Senden eines Steuersignals an die elektronische Steuervorrichtung, die dem Hauptsteuerventil an dem Schienenfahrzeugverbundende zugeordnet ist, um den elektromechanischen Aktuator zum Verbringen dieses Hauptsteuerventils in die geschlossene Stellung anzusteuern.

Das Identifizieren des Hauptsteuerventils an dem Schienenfahrzeugverbundende durch Erfassen eines geöffneten Zustands der zugeordneten mechanischen Zugkupplung kann beispielsweise über einen entsprechenden Sensor, insbesondere Positionssensor, an der mechanischen Zugkupplung erfolgen.

Besonders bevorzugt werden nach dem Ansteuern des elektromechanischen Aktuators zum Verbringen des Hauptsteuerventils in die geschlossene Stellung weitere Schritte zur Durchführung einer automatisierten Bremsprobe ausgeführt. Insbesondere sind die Schritte die folgenden:

- Befüllen der Hauptluftleitung mit Druckluft;

- elektronische Abfrage aller Drucksensoren im Schienenfahrzeugverbund und Vergleich der erfassten Druckwerte mit einem oberen Vorgabewert;

- erneutes Verbringen des Hauptsteuerventils am Schienenfahrzeugverbundende in die geöffnete Stellung;

- erneutes Verbringen des Hauptsteuerventils am Schienenfahrzeugverbundende in die geschlossene Stellung, nachdem aufgrund des zuvor geöffneten Hauptsteuerventils ein Druckabfall in der Hauptluftleitung auf einen vorbestimmten Druck erfolgt ist;

- erneute Abfrage aller Drucksensoren im Schienenfahrzeugverbund und Vergleich der erfassten Druckwerte mit einem unteren Vorgabewert; - gegebenenfalls kann nun, wie nachfolgend beschrieben wird, der Luftdruck in der Hauptluftleitung wieder auf den oberen Vorgabewert erhöht werden und nochmals alle Drucksensoren im Schienenfahrzeugverbund abgefragt werden und der erfasste Druckwert mit dem oberen Vorgabewert verglichen werden.

Mit diesen Schritten kann beispielsweise das elektronische Steuergerät für einen elektromechanischen Aktuator prüfen, ob das Hauptsteuerventil am Schienenfahrzeugverbundende ordnungsgemäß geschlossen wurde. Hierfür veranlasst bevorzugt das Hauptsteuergerät, insbesondere in der Lok, dass die Hauptluftleitung mit Druckluft befüllt wird. Zugleich kann so überprüft werden, dass kein anderes Hauptsteuerventil im Schienenfahrzeugverbund fälschlicherweise geschlossen wurde.

Insbesondere wird zunächst, wenn das Hauptsteuerventil am Schienenfahrzeugverbundende, das heißt am letzten Wagen oder Waggon, geschlossen ist und entsprechend auch das Hauptsteuerventil am Frontende der Lok geschlossen ist, das heißt am vorderen Schienenfahrzeugverbundende, die Hauptluftleitung auf einen vorgegebenen oberen Vorgabewert mit Druckluft befüllt, beispielsweise mit 5 bar. Dann können alle Drucksensoren im Schienenfahrzeugverbund abgefragt werden, ob diese den oberen Vorgabewert, beispielsweise 5 bar, erfassen. Anschließend sendet das Hauptsteuergerät, insbesondere in der Lok, einen Befehl an das elektronische Steuergerät, das dem hinteren Schienenfahrzeugverbundende zugeordnet ist, das Hauptsteuerventil an diesem hinteren Schienenfahrzeugverbundende wieder zu öffnen. Als Folge beginnt der Druck in der Hauptluftleitung bis in die Lok zu sinken. Wenn dann der untere Vorgebwert erreicht wird, beispielsweise 3 bar, sendet das Hauptsteuergerät wieder einen Steuerbefehl an das elektronische Steuergerät am hinteren Schienenfahrzeugverbundende, um das Hauptsteuerventil am hinteren Schienenfahrzeugverbundende wieder zu schließen. Anschließend können alle Drucksensoren im Schienenfahrzeugverbund abgefragt werden, ob diese den unteren Vorgabewert, beispielsweise 3 bar, erfassen. Der Luftdruck in der Hauptluftleitung kann nun ausgelöst durch das Hauptsteuergerät wieder auf den oberen Vorgabewert erhöht werden, beispielsweise 5 bar. Anschließend können nochmals alle Drucksensoren im Schienenfahrzeugverbund abgefragt werden, ob diese alle den oberen Vorgabewert, beispielsweise 5 bar, erfassen.

Bei einem solchen Ablauf finden die folgenden Prüfungen zusätzlich statt:

- Die Funktion des Hauptsteuerventils an der letzten mechanischen Zugkupplung im Schienenfahrzeugverbund, das heißt am hinteren Schienenfahrzeugverbundende wird auf eine ordnungsgemäße Funktion überprüft;

- alle Hauptsteuerventile im Schienenfahrzeugverbund werden überprüft, ob sie sich in der geöffneten Stellung befinden, das heißt die Hauptluftleitung durchgängig vom hinteren Schienenfahrzeugverbundende bis zum vorderen Schienenfahrzeugverbundende, das heißt bis zur Lok, sind.

Folgende Sicherheitsmerkmale können verwirklicht werden:

- Wird an einem Schienenfahrzeug im Schienenfahrzeugverbund das der Lok zugewandte Hauptsteuerventil ungewollt geschlossen, so wird dieses beim Aufbau eines Luftdruckes in der Hauptluftleitung von mehr als dem vorgegebenen Grenzwert, beispielsweise 3 bar, wieder geöffnet. Ein sicherer Zustand im Fehlerfall wird erreicht.

- Wird in einem Schienenfahrzeug des Schienenfahrzeugverbunds das Hauptsteuerventil an einem der Lok abgewandten Ende des Schienenfahrzeugs versehentlich geschlossen, so kann sich der Luftdruck in der Hauptluftleitung bis zu diesem Schienenfahrzeug aufbauen. Im restlichen Schienenfahrzeugverbund bleibt der Luftdruck in der Hauptluftleitung auf 0 bar beziehungsweise unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts. Diese Fehlfunktion wird durch die entsprechenden elektronischen Steuergeräte an den Hauptluftleitungsabsperrvorrichtungen erkannt, weil die zugeordneten Drucksensoren des restlichen Schienenfahrzeugverbundes keinen Druckaufbau erfassen.

Ein alternatives Testverfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Es werden der Reihe nach beginnend mit dem ersten Schienenfahrzeug hinter der Lok die der Lok abgewandten Hauptsteuerventile der Schienenfahrzeuge geschlossen und nach erfolgtem Luftdruckaufbau in der Hauptluftleitung anschließend wieder geöffnet, bis das letzte Fahrzeug im Schienenfahrzeugverbund erreicht wird. Mit dieser Vorgehensweise kann die Funktion aller Hauptsteuerventile getestet werden.

Bei ungewollt abgekuppelten Schienenfahrzeugen wird die Hauptluftleitung aufgerissen und der Luftdruck sinkt in der Hauptluftleitung in allen abgetrennten Schienenfahrzeugen ab. Dadurch wird eine Bremsung eingeleitet.

Bei einer Fehlfunktion eines elektronischen Steuergeräts in einem Schienenfahrzeug kann ein Hauptsteuerventil angesteuert werden. Das Hauptsteuerventil kann aber nur die Hauptluftleitung absperren, wenn der Druck unter den vorgegebenen Grenzwert, beispielsweise von 3 bar, gefallen ist. In einem solchen Zustand wird das Schienenfahrzeug jedoch bevorzugt mit maximaler Bremskraft gebremst. Somit geht von diesem Fehlerzustand keine Gefährdung aus.

Um einen Verlust von Schienenfahrzeugen im Schienenfahrzeugverbund zu erfassen, kann vorteilhaft auch die Kommunikationsverbindung zwischen dem Hauptsteuergerät und den zentralen Steuergeräten oder den elektronischen Steuergeräten überwacht werden, und im Falle eines Verlusts dieser Verbindung ein Nothalt eingeleitet werden.

Die zentralen Steuergeräte in den einzelnen Schienenfahrzeugen können bevorzugt durch einen Zugbus steuersignalleitend miteinander verbunden sein. Die zentralen Steuergeräte in den Schienenfahrzeugen können wiederum mit den ihnen zugeordneten elektronischen Steuergeräten, die die einzelnen elektromechanischen Aktuatoren ansteuern, mit einem Schienenfahrzeugbus verbunden sein, um Steuersignale zu übertragen.

Das Hauptsteuergerät kann auch als Zugbus-Master bezeichnet werden, die zentralen Steuergeräte entsprechend bei dieser Ausgestaltung als Schienenfahrzeugsteuergeräte.

Wenn unzulässige Luftdruckwerte durch die Drucksensoren oder einzelne Drucksensoren in der Hauptluftleitung erfasst werden, kann bevorzugt ein Nothalt des Schienenfahrzeugverbunds eingeleitet werden.

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.

Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Teils eines Schienenfahrzeugverbunds mit

Hauptluftleitungsabsperrvorrichtungen an beiden Enden eines Waggons;

Figur 2 den Schienenfahrzeugverbund mit weiteren Schienenfahrzeugen, bei dem die erfindungsgemäße Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung an den einzelnen Schienenfahrzeugen vorgesehen werden kann;

Figur 3 einen Waggon als Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug aus der Figur 1 ;

Figur 4 eine erfindungsgemäße Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung mit dem Hauptsteuerventil in der geschlossenen Stellung; Figur 5 die Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung aus der Figur 4 mit dem Hauptsteuerventil in der geöffneten Stellung;

Figur 6 die Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung aus den Figuren 4 und 5 mit dem Hauptsteuerventil in der geöffneten Stellung bei Betätigung des Vorsteuerventils durch die mechanische Zugkupplung;

Figur 7 die Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung aus der Figur 6 im durch die mechanische Zugkupplung betätigten Zustand des Vorsteuerventils mit einem gegenüber der Figur 6 reduzierten Luftdruck in der Hauptluftleitung.

In der Figur 1 ist ein Schienenfahrzeugverbund mit einer Lok 9 und einem Waggon 13 als Ausführungsbeispiele für Schienenfahrzeuge gezeigt. Die Lok 9 und der Waggon 13 sind mittels mechanischen Zugkupplungen 1 , die beispielsweise als Scharfenbergkupplungen ausgeführt sind, aneinander gekuppelt. Im Sinne der Definition der vorliegenden Beschreibung weist demnach jedes Schienenfahrzeug, das heißt die Lok 9 und der Waggon 13, eine entsprechende Scharfenbergkupplung 1 auf, die somit jeweils auch als Kupplungshälfte bezeichnet werden könnte.

Die Schienenfahrzeuge sind ferner mit ihren Hauptluftleitungen HL beziehungsweise entsprechenden Abschnitten der Hauptluftleitung HL über Luftkupplungen 7, entsprechend der vorherigen Definition der mechanischen Zugkupplung 1 jeweils eine Luftkupplung 7 an jedem Ende jedes Schienenfahrzeugs, aneinander gekoppelt. Im Allgemeinen werden dabei die Hauptluftleitungen HL der einzelnen Schienenfahrzeuge in ihrem miteinander verbundenen Zustand als Hauptluftleitung HL des Schienenfahrzeugverbunds bezeichnet, wobei die Hauptluftleitung HL vom ersten Schienenfahrzeugverbundende zum entgegengesetzten zweiten Schienenfahrzeugverbundende reicht, wie exemplarisch in der Figur 2 dargestellt ist.

Die Schienenfahrzeuge des Schienenfahrzeugverbunds sind ferner über einen Zugbus 14, der sich durch alle Schienenfahrzeuge abschnittsweise erstreckt, elektrisch beziehungsweise elektronisch miteinander verbunden. Die elektrische beziehungsweise elektronische Verbindung kann zum Beispiel über eine elektrische Kupplung 21 an jedem Schienenfahrzeug erreicht werden. Es können auch andere oder zusätzliche elektrische Kupplungen 21 vorgesehen sein.

Die Luftkupplung 7 und/oder eine elektrische Kupplung 21 , insbesondere für den Zugbus 14, kann jeweils in die zugehörige mechanische Zugkupplung 1 integriert werden.

An jedem Schienenfahrzeugende ist ein Hauptsteuerventil MCV vorgesehen, mit welchem das entsprechende Ende der Hauptluftleitung HL in dem Schienenfahrzeug druckdicht abgesperrt werden kann. Jedes Hauptsteuerventil MCV wird über einen elektromechanischen Aktuator EA von einer elektronischen Steuervorrichtung HLC angesteuert, wie nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 7 beschrieben wird. Dabei erfolgt ein Verbringen des Hauptsteuerventils MCV in die geöffnete oder geschlossene Stellung in Abhängigkeit des Kuppelzustands der zugeordneten mechanischen Zugkupplung 1 am selben Schienenfahrzeugende.

Wie sich aus der Figur 1 ergibt, umfasst die Lok 9 einen sogenannten Zugbus- Master als Hauptsteuergerät 8, das über den Zugbus 14 mit jeweils einem zentralen Steuergerät 3 in jedem Waggon 13, von denen in der Figur 1 nur einer dargestellt ist, verbunden ist. Jedes zentrale Steuergerät 3 ist wiederum über einen Waggonbus 15, der auch als Schienenfahrzeugbus bezeichnet werden kann, mit jeweils einer elektronischen Steuervorrichtung HLC für jedes Hauptsteuerventil MCV verbunden. Auch der Zugbus-Master beziehungsweise das Hauptsteuergerät 8 in der Lok 9 kann über einen entsprechenden Schienenfahrzeugbus mit dem Hauptsteuerventil MCV in der Lok 9 verbunden sein, wobei, obwohl dies nicht dargestellt ist, entsprechend auch in der Lok 9 zwei Hauptsteuerventile MCV wie in den Waggons 13 vorgesehen sein können und entsprechend über jeweils eine elektronische Steuervorrichtung HLC angesteuert werden können.

Mit dem Luftdruck in der Hauptluftleitung HL können insbesondere an jedem Schienenfahrzeug vorgesehene Hilfsluftbehälter befüllt werden und entsprechende Bremszylinder von Schienenfahrzeugbremsen können mit Druckluft aus den Hilfsluftbehältern und/oder aus der Hauptluftleitung HL zum Abbremsen des Schienenfahrzeugs beaufschlagt werden. Wenn der Luftdruck in der Hauptluftleitung HL unter einen vorbestimmten Wert abfällt, werden die Bremsen betätigt, um das Schienenfahrzeug abzubremsen. Dabei können die Bremsen als einlösige Bremsen oder mehrlösige Bremsen ausgeführt sein, sodass entsprechend bei mehrlösigen Bremsen bevorzugt die Bremsen stufenweise lösbar sind, in Abhängigkeit des Druckes in der Hauptluftleitung HL.

Alle Bremsen des Schienenfahrzeugverbunds sind gelöst, das heißt inaktiv, wenn alle Hilfsluftbehälter gefüllt sind und in der Hauptluftleitung HL der vorgegebene Regelbetriebsdruck herrscht. Wird der Druck in der Hauptluftleitung HL abgesenkt, so wird über Steuerventile die Druckluft aus den H ilfsluftbehältern in die Bremszylinder geleitet, die in Folge Bremsklötze an die Räder oder Bremsscheiben drücken und/oder Bremszangen von Scheibenbremsen betätigen. Insbesondere ist die Bremsanlage derart dimensioniert, dass bei einer Absenkung des Luftdruckes in der Hauptluftleitung HL auf 3,5 bar, oder auch 3 bar, oder weniger eine Vollbremsung eingeleitet wird und bei einer Absenkung des Luftdruckes in der Hauptluftleitung HL auf 0 bar eine Schnell-, Not- oder Zwangsbremsung eingeleitet wird, wobei in den Bremszylindern insbesondere ein Druck von maximal 3,8 bar ansteht. Nach dem Bremsvorgang erfolgt das Lösen der Bremsen durch das Wiederauffüllen der Hauptluftleitung HL auf einen vorgegebenen Regelbetriebsdruck, beispielsweise von 5 bar. Die Steuerventile gehen dadurch in ihre Ausgangsstellung zurück, die Hilfsluftbehälter werden mit Druckluft aus der Hauptluftleitung HL befüllt, die Luft aus den Bremszylindern entweicht ins Freie und die Bremsklötze lösen sich.

Ein Lokführer kann in der Regel das Führerbremsventil auf der Lok betätigen, um den Bremsvorgang auszulösen. Ferner sind Auslösemöglichkeiten über das Betätigen von Notbremsventilen möglich.

Somit ist entscheidend, dass in der Hauptluftleitung HL stets der gewünschte Luftdruck herrscht und dass beispielsweise bei einer ungewollten Trennung des Schienenfahrzeugverbunds die abgetrennten Schienenfahrzeuge automatisch gebremst werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist hierfür jedem Hauptsteuerventil MCV, mit dem die Hauptluftleitung HL druckdicht absperrbar ist, ein mechanisch mit der mechanischen Zugkupplung 1 betätigbares Vorsteuerventil PCV zugeordnet, wie sich insbesondere aus den Figuren 3 bis 7 ergibt. Die Kombination aus Hauptsteuerventil MCV und Vorsteuerventil PCV zusammen mit dem elektromechanischen Aktuator EA und gegebenenfalls einem Drucksensor 5 in der Hauptluftleitung HL zwischen dem freien Ende 4 der Hauptluftleitung und dem Hauptsteuerventil MCV wird auch als automatisierter Luftabsperrhahn AL bezeichnet. An jedem freien Ende 4 der Hauptluftleitung HL in jedem Schienenfahrzeug ist entsprechend ein solcher automatisierter Luftabsperrhahn AL vorgesehen.

In den Figuren 1 und 3 sind alle automatisierten Luftabsperrhähne AL, das heißt deren Hauptsteuerventile MCV in der geöffneten Stellung. Das Hauptsteuergerät 8 beziehungsweise der Zugbus-Master bestimmt, welche automatisierten Luftabsperrhähne AL beziehungsweise welche Hauptsteuerventile MCV geschlossen werden sollen. Ein entsprechendes Steuersignal wird vom Hauptsteuergerät 8 an den jeweiligen Waggon 13 mit Hilfe einer sicheren Datenübertragung über den Zugbus 14 gesendet. Das entsprechende zentrale Steuergerät 3 gibt den Ansteuerbefehl an die entsprechende elektronische Steuervorrichtung HLC weiter. Die elektronische Steuervorrichtung HLC steuert elektrisch oder elektronisch den automatisierten Luftabsperrhahn AL, das heißt dessen elektromechanischen Aktuator EA an. Der elektromechanische Aktuator EA versucht dann, das Hauptsteuerventil MCV in die geschlossene Stellung zu verbringen. Dies ist aber nur möglich, wenn kein Luftdruck beziehungsweise ein Luftdruck bis zu einem unteren Vorgabewert in der Hauptluftleitung HL herrscht, beispielsweise von bis zu 3 bar. Dies ist zumindest an der letzten Hauptluftleitungsabsperrvorrichtung des Schienenfahrzeugverbunds, das heißt im Bereich von dessen letzten mechanischen Kupplung 1 gegeben, weil dort kein weiteres Schienenfahrzeug angekuppelt ist.

In der Figur 3 ist der ungekuppelte Zustand eines Schienenfahrzeugs gezeigt. In diesem Zustand befindet sich das Vorsteuerventil PCV in einem entlüfteten Zustand, aus welchem es durch Kuppeln der zugehörigen mechanischen Zugkupplung 1 in einen das Hauptsteuerventil MVC mit Druckluft beaufschlagenden Zustand verbringbar ist. In dem entlüfteten Zustand entlüftet das Vorsteuerventil PCV die Druckluftverbindung 2 zwischen der Hauptluftleitung HL am freien Ende 4 einerseits und einem Steuerluftanschluss 16 am Hauptsteuerventil MCV andererseits. Über den Steuerluftanschluss 16 wird ein Kolben 17 des als Druckwaage ausgeführten Hauptsteuerventils MCV in derselben Verschieberichtung kraftbeaufschlagt, wie durch einen Federspeicher 18 des Hauptsteuerventils MCV. Der Federspeicher 18 wird beispielsweise durch eine Druckfeder gebildet.

Auf der anderen Seite ist der Kolben 17 des Hauptsteuerventils MCV ausschließlich durch den Luftdruck in der Hauptluftleitung HL beaufschlagt. Da dieser Luftdruck in der Hauptluftleitung HL jedoch auch in entgegengesetzte Richtung auf eine gleich große Fläche des Ventilkörpers 20 wirkt, mit dem die Hauptluftleitung HL druckdicht absperrbar ist, heben sich diese aus dem Luftdruck in der Hauptluftleitung HL wirkenden Kräfte auf. Zusätzlich wird der Ventilkörper 20 beziehungsweise der Kolben 17 entgegengesetzt zur Kraft des Federspeichers 18 und der Druckkraft aus der Druckluftverbindung 2 mit der Kraft des elektromechanischen Aktuators EA beaufschlagt.

Wird nun der elektromechanische Aktuator EA durch die elektronische Steuervorrichtung HLC angesteuert oder aktiviert, so bewegen sich der Kolben 17 und der Ventilkörper 20 entgegen der Kraft des Federspeichers 18, wodurch der Ventilkörper 20 die Hauptluftleitung HL versperrt. Dieser Zustand ist in der Figur 4 gezeigt. Dies ist möglich, weil das entsprechende Vorsteuerventil PCV in der entlüftenden Stellung verbleibt, mangels Betätigung durch die mechanische Zugkupplung 1 , die beispielsweise mit einem Drehverschluss 10 ausgeführt ist, insbesondere als Scharfenbergkupplung.

Eine Betätigung des elektromechanischen Aktuators EA erfolgt nur, wenn dies durch das Hauptsteuergerät 8 befohlen wird.

Wenn hingegen der elektromechanische Aktuator EA nicht angesteuert wird, das heißt nicht mit elektrischer Spannung versorgt wird, so wird der Kolben 17 des Hauptsteuerventils MCV und damit auch der Ventilkörper 20 durch die Kraft des Federspeichers 18 verschoben, sodass das Hauptsteuerventil MCV in die geöffnete Stellung verbracht wird. Als Folge gibt das Hauptsteuerventil MCV die Hauptluftleitung HL frei. Der elektromechanische Aktuator EA wird dann ausgeschaltet, wenn dies durch das Hauptsteuergerät 8 befohlen wird. Der zugehörige Zustand ist in der Figur 5 gezeigt. Auch hier ist die mechanische Zugkupplung 1 nicht gekuppelt, sodass sich das Vorsteuerventil PCV in der entlüftenden Stellung befindet.

In den Figuren 6 und 7 befindet sich die mechanische Zugkupplung 1 hingegen in der gekuppelten Stellung. Der Drehverschluss 10 ist gegenüber der entkuppelten Stellung verdreht und hat das Vorsteuerventil PCV mechanisch in die das Hauptsteuerventil MCV mit Druckluft beaufschlagenden Zustand verbracht. Die Höhe des Luftdrucks der Druckluftbeaufschlagung hängt aufgrund des Anschlusses der Druckluftverbindung 2 an der Hauptluftleitung HL vom Luftdruck am freien Ende 4 in der Hauptluftleitung ab.

Im gekuppelten Zustand der mechanischen Zugkupplung 1 wird ein Absperren der Hauptluftleitung HL durch das Hauptsteuerventil MCV verhindert, wenn ein Luftdruck in der Hauptluftleitung HL herrscht, der gleich ist oder größer als der untere Vorgabewert, was in der Figur 6 dargestellt ist. Bei einem Luftdruck in der Hauptluftleitung HL von weniger als dem unteren Vorgabewert, was in der Figur 7 dargestellt ist, kann in Abhängigkeit der Druckkraft des Federspeichers 18 und der Ansteuerkraft des elektromechanischen Aktuators EA ein Absperren der Hauptluftleitung HL durch das Hauptsteuerventil MCV ebenfalls verhindert werden. Selbst wenn jedoch ein Absperren der Hauptluftleitung HL in diesem Fall durch Hauptsteuerventil MCV nicht verhindert wird, ist die Absperrung der Hauptluftleitung HL unkritisch, weil bei einem solch niedrigen Luftdruck ohnehin mit maximaler Kraft gebremst wird. Beispielsweise beträgt der untere Vorgabewert 3 bar.

Zum Verbringen des Hauptsteuerventils MCV in die geschlossene Stellung ist das Ansteuern über die elektronische Steuervorrichtung HLC und den elektromechanischen Aktuator EA notwendig. Das Hauptsteuergerät 8 kann dadurch jedes einzelne Hauptsteuerventil MCV im Schienenfahrzeugverbund schließen, vorausgesetzt, die zugehörige mechanische Zugkupplung 1 ist im entkuppelten Zustand. Gegebenenfalls kann, wie dargelegt, das Hauptsteuerventil MCV auch im gekuppelten Zustand der mechanischen Zugkupplung 1 schließen, wenn der Luftdruck in der Hauptluftleitung HL kleiner als der untere Vorgabewert ist, wenn nämlich die Verstellkraft des elektromechanischen Aktuators EA größer ist als die Summe der Kräfte des Federspeichers 18 und des Luftdruckes in der Hauptluftleitung HL, zugeführt über die Druckluftverbindung 2 auf die Federseite des Kolbens 17.

Durch die Drucksensoren 5 in der Hauptluftleitung HL, wobei je Hauptsteuerventil MCV ein Drucksensor 5 in der Hauptluftleitung HL vorgesehen ist, kann der aktuelle Luftdruck an dieser Stelle in der Hauptluftleitung HL erfasst werden. Jede elektronische Steuervorrichtung HLC umfasst neben dem mit dem elektromechanischen Aktuator EA verbundenen Steuerausgang 11 und dem Sensoreingang 19, an welchem der jeweilige Drucksensor 5 angeschlossen ist, eine Schnittstelle 6 zum Weiterleiten des erfassten Luftdruckes an das zentrale Steuergerät 3 und/oder das Hauptsteuergerät 8. An der Schnittstelle 6 kann beispielsweise der Waggonbus 15 angeschlossen sein.

Das zentrale Steuergerät 3 weist eine Zentralschnittstelle 12 auf, über welche es mit dem Hauptsteuergerät 8 verbunden ist. An der Zentralschnittstelle 12 ist beispielsweise der Zugbus 14 angeschlossen.

Bezugszeichenliste

HL Hauptluftleitung

MCV Hauptsteuerventil

EA elektromechanischer Aktuator

PCV Vorsteuerventil

HLC elektronische Steuervorrichtung

AL automatisierter Luftabsperrhahn

1 Zugkupplung

2 Druckluftverbindung

3 zentrales Steuergerät

4 fernes Ende der Hauptluftleitung

5 Drucksensor

6 Schnittstelle

7 Luftkupplung

8 Hauptsteuergerät

9 Lok

10 Drehverschluss

11 Steuerausgang

12 Zentralschnittstelle

13 Waggon

14 Zugbus

15 Waggonbus

16 Steuerluftanschluss

17 Kolben

18 Federspeicher

19 Sensoreingang

20 Ventilkörper

21 elektrische Kupplung