7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
1/34
1DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Tel.: (937) 51 00 bzw. +49 (571) 393 51 00 - Fax: -10 82
Weserglacis 2, 32423 Minden
Vorlesung SchienenfahrzeugtechnikIVE Hannover
Grundlagen der Eisenbahnbremstechnik
Frank Minde
DB Systemtechnik
TZF8 (Bremse und Kupplungen)
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
2/34
2DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Grundlagen der Eisenbahnbremstechnik
Grundlagen Entstehung und Prinzip der heutigen Druckluftbremse Die Grundfunktionen der pneumatischen Hauptbauteile der Druckluftbremse
Der Bremsbetrieb Bauteile, Charakteristika und Auslegung von Gterwagenbremsen
Bauteile, Charakteristika und Auslegung von Reisezugwagenbremsen Bauteile, Charakteristika und Auslegung von Triebfahrzeugbremsen
Normen und Literaturhinweise
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
3/34
3DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Beim Bremsen ist eine Umwandlung der Bewegungsenergie in andere Energieformen (meist inWrme) erforderlich. Neben den immer vorhandenen Fahrzeugwiderstandskrften (Lager-, Lauf- undLuftwiderstand) sind dazu im Fahrzeug regulierbare Einrichtungen vorzusehen.
Bremsen am Fahrzeug haben folgende Aufgaben:
die Fahrgeschwindigkeit aus betrieblichen Grnden in gewollten Grenzen zu verringernbzw. bei Gefllefahrten konstant halten,
drohende Gefahren abzuwenden,stehende Fahrzeuge gegen Abrollen zu sichern.
Bis auf die bei Bahnen eingesetzten Schienenbremsen (Magnet- u. Wirbelstrombremsen) wirken dieBremsen von Kraft- und Schienenfahrzeugen auf das Rad. Sie drfen dabei nicht so stark bremsen,dass der Radsatz blockiert. Daher begrenzt die Haftreibung zwischen Rad und Schiene die
Bremskraft (Haftwertabhngigkeit).
Grundlagen
Aufgaben von Bremsen
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
4/34
4DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Einleitung durch Tf oder automatische SteuerungenDauerhaftes Sichern eines abgestellten Fahrzeuges/ZugesPark-/Feststellbremsung
Einleitung durch Tf oder automatische SteuerungenFesthalten des Fahrzeuges/Zuges bei Stillstand fr einen begrenzten Zeitraum
Haltebremsung
Einleitung durch Tferhhte Verzgerungen (a = 2,71 m/s2) und Ruckenur bei Fahrzeugen die der BOStrab unterliegen
Gefahrenbremsung
Einleitung durch Sifa, Zugsicherungssysteme (INDUSI, LZB, ATC) oder bei Zugtrennung
Wirkung wie Schnellbremsung
Zwangsbremsung
Einleitung durch Tf, Fahrgast oder ZugbegleitpersonalWirkung wie Schnell- oder Vollbremsung
Notbremsung
Einleitung durch Tf im Gefahrenfallverkrzte Ansprech- und/oder SchwellzeitzeitVerwendung der Bremsen mit der hchsten Verfgbarkeit, auch die Reibungs- u. Mg-Bremsen
Schnellbremsung
Maximale Betriebsbremsung, 100 % der mglichen BremskraftVollbremsung
Betriebsbremsung, um die Geschwindigkeit in einem Geflle weitgehend konstant zu haltenDauerbremsung
Betriebsbremsung, um an einem bestimmten Ort eine bestimmte Geschwindigkeit zu erreichenStopp-/Regulierbremsung
Einleitung durch Tf oder automatische Steuerungen (AFB, ATC)Vorrangige Verwendung verschleifreier Bremsen (Blending), keine Mg-Bremsen
1 % bis 100 % der mglichen Bremskraft
Betriebsbremsung
BeschreibungArt der Bremsung
Grundlagen
Arten von Bremsungen
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
5/34
5DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Strae Eisenbahn
kleiner Haftwert Stahlrad/Schiene (H 0,15),groe abzubremsende Massen (5-25 t/Radsatz)dadurch lange Bremswege
Zugbildung (grere Anzahl von Fahrzeugen)
Spurfhrung (kein Ausweichen, aber Entgleisenmglich)
Fahren auf Sicht nicht mglich, daher nachSignalisierung mit festgelegtem Bremsweg (400m, 700 m- und 1.000 m- Vorsignalabstnde undLZB-Betrieb bei der DB) im absolutenBremswegabstand
lange Reaktionszeiten auf Bremsanforderunghandbedienter, winkelabh. Bremssteller
groer Haftwert Gummirad/Fahrbahn (H 0,9),kleine abzubremsende Massen (Pkw: 0,8 t/Radsatz)dadurch kurze Bremswege
max. zwei gekuppelte Fahrzeuge
Ausweichen mglich
Fahren auf Sicht im relativen Bremswegabstand
Kraft-Weg Rckkopplung Bremspedal, unmerklichkurze Reaktionszeit auf Bremskraftanforderung
GrundlagenUnterschied Strae - Eisenbahn
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
6/34
6DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Bedingung:
FKlotz x K < m x g x H
FKlotz
m x g
FKlotz x K
m x g x H
Reibungsbremse:
kinetische und potenzielleEnergie des Zuges wird inWrme umgewandelt
GrundlagenKraftverhltnisse am Rad
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
7/34
7DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
v in km/h
ReibwertR
ad/Schiene
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
R
elativeSummenhufigkeit
Alle Wetterbedingungen
Regen
Mittelwerte der Haftreibung
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Quelle: ORE B14/44, 1978
trockene Schiene feuchte Schiene schlpfrige Schiene
Der Haftreibwert H zwischen Rad und Schiene ist eine statistisch verteilte Gre keine exakt zu bestimmende Konstante eine Funktion der Zeit und des Ortes eine Funktion der Geschwindigkeit
GrundlagenReibwert Rad/Schiene H = f (v, Ort, Zeit)
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
8/34
8DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
KraftschlubeiwertH
Schlupf
Feuchte Schiene
Schlpfrige Schiene
Trockene Schiene
vU = vF : Rollen, Schlupf = 0vU > vF : Antreiben, Schlupf < 0vU < vF : Bremsen, Schlupf > 0vU = 0 : Gleiten, Schlupf = 1
GrundlagenReibwert Rad/Schiene H = f (Schlupf)
)(
)(1
F
U
veitschwindigkFahrzeugge
vgkeitgeschwindiRadumfangsSchlupf =
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
9/34
9DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Spindelbremse (1842)Hebelbremse (1835)
Heberlein-Bremse (1852)in Lsestellung
Entstehung und Prinzip der heutigen DruckluftbremseDie Anfnge
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
10/34
10DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
1- Drucklufterzeugungsanlage,2- Hauptluftbehlter,3- Fhrerbremsventil4- Hauptluftleitung,5- Bremszylinder
Entstehung und Prinzip der heutigen DruckluftbremseDirekt wirkende durchgehende Druckluftbremse
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
11/34
11DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
1- Drucklufterzeugungsanlage,2- Hauptluftbehlter,
3- Fhrerbremsventil4- Hauptluftleitung,5- Bremszylinder,6- Vorratsluftbehlter,7- Steuerventil
ab 1868
Entstehung und Prinzip der heutigen DruckluftbremseIndirekt wirkende durchgehende Druckluftbremse
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
12/34
12DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Entstehung und Prinzip der heutigen DruckluftbremseDirekte und indirekte Druckluftbremse in einem Tfz
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
13/34
13DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
optional(1)
(3)
(5) (6)
(7)
(1) Kompressor (8-10 bar)(2) Vorfilterung(3) Kondensatsammelanlage(4) lfeinstfilter(5) Sicherheitsventil 12 bar(6) Sicherheitsventil 10,5 bar
(7) Hauptluftbehlter (z.B. BR 101: 800 l)
(4)
(2)
Quelle: Fa. Knorr-Bremse
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileDrucklufterzeugung und -aufbereitung
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
14/34
14DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Luftfilter
Antriebsmotor
KurbelgehuseKurbelwelle
KombinierterZwischen-und Nachkhler
Hochdruckzylinder
l
Luft
Niederdruckzylinder
Quelle: Fa. Knorr-Bremse
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileDrucklufterzeugung, Kolbenkompressor
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
15/34
15DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Luftfilter
KombinierterLuft/l-Khler
Luftentlelement
Temperatur-schalter
Schraubenblock
lsteuerblock
Antriebsmotor
l
Luft
Quelle: Fa. Knorr-Bremse
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileDrucklufterzeugung, Schraubenkompressor
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
16/34
16DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
= Hauptluftstrom
= Regenerationsluftstrom
= Steuerluft
ab
regenerierentrocknen a - linker Turm
b - rechter TurmT - Umschaltzyklus
Kondensatauslass
Zweifachkolbenventil
Vorsteuerventil
labscheider
Trockenbehlter Regenerationsbehlter
Quelle: Fa. Knorr-Bremse
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileDrucklufttrocknung
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
17/34
17DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
(1) Kompressor (8-10 bar)(2) Vorfilterung(5) Sicherheitsventil 12 bar(6) Sicherheitsventil 10,5 bar(7) Hauptluftbehlter (z.B. BR 101: 800 l)
optional(1)
(5) (6)
(7)(2)
Quelle: Fa. Knorr-Bremse
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileDrucklufterzeugung und -aufbereitung, lfrei
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
18/34
18DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
GrundfunktionenBremsen und Lsen (zeit- oderstellungsabhngig)DruckerhaltungSicherstellen SelbstttigkeitSchnellbremsen
ZusatzfunktionenAbsperrenAngleichenErste und letzte BremsstufeFllen (Schnelllsen, Fllsto)
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileFhrerbremsventil, Funktionen
KoppelfunktionenElektrodynamische BremseAutomatische Fahr- undBremssteuerungFunkansteuerung
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
19/34
19DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Trennung von HL muss mglich seinAbsperren
max. 1,0 bar ber RegelbetriebsdruckDruckabbau 0,15 bar in 60 bis 75 s
Angleichen
400 l HL-Volumen von 5 auf 3,8 bar in max. 2,5 sEntlftungsleistung bei SB
400 l HL-Volumen von 5 auf 3,8 bar in max. 10 sEntlftungsleistung bei VB
Druckabsenkung in HL 5 auf 3,5 bar in 6 bis 10 sBetriebsbremsgradient
Druckabsenkung in HL 1,6 + 0,2 barVollbremsung
mindestens 0,25 bar unter RegelbetriebsdruckLetzte Lsestufe
Druckabsenkung in HL 0,4 + 0,1 barErste Bremsstufe
5,0 +/- 0,05 barRegelbetriebsdruck
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileFhrerbremsventile, Hauptmerkmale nach UIC 541-03
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
20/34
20DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
F-Fllstellunggetastet
Fa-Fahrtstellungrastiert
L-Lsestellunggetastet
0-Abschlustellungrastiert
Br-Bremsstellunggetastet
SB-Schnellbremsstellungrastiert
Fa
F
Br
SB
0
L
Angleichen
Fa
F
Br
SB
VB
Angleichen
getastet
rastiert
rastiert
VB-Vollbremsstellung rastiert
rastiert
stellungsabhstellungsabhngigngigzeitabhzeitabhngigngig
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileFhrerbremsventile, zeit- und stellungsabhngig
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
21/34
21DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
HL
HBL
0
Leistungs-teil
0
Leistungs-teil
Steuerleitung
0 0
0
Bedienteil
Leistungs-teil
FhrerbremsanlageFhrerbremsanlageFhrerbremsventil
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileFhrerbremsventile, Bauformen
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
22/34
22DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Indirekte Druckluftbremse(stellungsabh.)
ED-Bremse (stellungsabh.)
Zusatzbremse (zeitabh.)
Notbremsventil(Ackermannhahn)
Manometer fr C undHL, HBL
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileFhrerbremsventile, Ausfhrungsbeispiel (1)
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
23/34
23DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Quelle: Bombardier Transportation
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileDruckluftgerst/Bremsgertetafel BR 185.1
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
24/34
24DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
stellungsabhngig
FB11 der Fa. Knorr-Bremsein VT64x der DB AG
Fahr-/Bremshebel
(Normalbetrieb, direkte ep-Bremse)
FB11 (Notsteuerung,
indirekte HL-Bremse)
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileFhrerbremsventile, Ausfhrungsbeispiel (2)
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
25/34
25DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileNotbremseinrichtungen
Ackermannhahn SchlagtasterNot-Aus
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
26/34
26DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
HBLHL
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileLuftabsperrhhne und Schlauchverbindungen
Reisezugwagen = 1Gterwagen = 1 1/4
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
27/34
27DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
KE1d
SW4
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileUIC-Steuerventile
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
28/34
28DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
HL
Ceinlsig
Cmehrlsig
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileEin- und mehrlsige Steuerventile
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
29/34
29DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
1 erster Wagen15 letzter Wagen bei aktiven Schnellbremsbeschleunigern15' letzter Wagen bei inaktiven Schnellbremsbeschleunigernt1 Durchschlagzeit
HauptluftleitungHauptluftleitung
BremszylinderBremszylinder
Reisezug: 60 Achsen, 15 Wagen, Bremsstellung R
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileSteuerventile, Druckverlauf bei einer Schnellbremsung
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
30/34
30DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
0
10 0
20 0
30 0
40 0
50 0
60 0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 8 20 22 24 26 28
Zeit [s]
Druckabs[kPa]
Brem szylind erdruck in P an der Zugs pitze Brem szy linde rdruck in P am Zugende
Brem szylind erdruck in G an d er Zugs pitze Brem szy linde rdruck in G am Zu gende
Bremsstellung Bremszylinder-Fllzeit Bremszylinder-Lsezeit
G 18-30 s 45-60 sR, P 3-5 s 15-20 s
Grundfunktionen der pneumatischen HauptbauteileSteuerventile, Bremsarten P und G
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
31/34
31DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Bremsstellung der Gterzge der DB AG
Zusammenfassung von Auszgen aus den Richtlinien 408.0721 und 402.0202 Anhang 4zu den einzustellenden Bremsstellungen
Wagenzugmasse Bremsstellung Lok / Wagenzug zu erfllende Bedingung
800 t P
800 t bis 1200 t GP
1200 t bis 1600 tLok + erste 5 Wagen in G / Rest in P
(Lange Lok)
1600 t bis 2500 tLok + erste 5 Wagen in G / Rest in P
(Lange Lok)
der Zug muss ausschlielich aus Wagen mit
einem Gesamtgewicht von 32 t gebildet sein
2500 t bis 4000 tLok + erste 5 Wagen in G / Rest in P
(Lange Lok)
der Zug muss ausschlielich aus Wagen mit
einem Gesamtgewicht von 40 t gebildet sein
unabhngig von der LastLok + erste 5 Wagen in G / Rest in P
(Lange Lok)
alle Fahrzeuge sind mit automatischer
Kupplung (UIC-AK) ausgerstet
> 1600 t, wenn die Bedingungen
nicht erfllt sindG
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
32/34
32DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Bremsstellung der Gterzge der DB AG
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
33/34
33DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Fahrzeugposition im Zug
Qualitativ:10m-Lngsdruckkrfte
FEBIS-Zug
AAR (Fllzeit 60 s, halbe UIC-Abbremsung)
EP-Bremse, Bremsstellung P
UIC-Bremse mit langer Lok (G5P)
zus. Entlftung an Pos. 15, Brst P
zus. Entlftung am Zugende, Brst P
UIC-Bremse, Bremsstellung PP
BremsbetriebLngsdruckkrfte, qualitativer Vergleich
7/21/2019 1. Vorlesung Bremstechnik 2007
34/34
34DB Systemtechnik, TZF 8, Minde, 09.11.2007
Bremsstellung
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 83
Bremsweg (m)
[KN]
G/G
P/P
Flmax(10m)
Zugdaten:
Masse 552 t
Lnge 503 m
Fl(10m)
Flmax
Aufbau der LDK in einer Kuppelstelle
Betrachtung der Kuppelstelle 17
Top Related