SIL 4 Gleitschutzsystem: Mythos oder Realität?

Bild

Im Schienenverkehr lösen Gleitschutzsysteme (WSP) das heikle Problem der Haftung zwischen Rad und Schiene. In trockenen Situationen ist die Haftung zwischen dem Stahlrad und der Stahlschiene naturgemäß bereits gering. Diese verfügbare Haftung stellt die physikalische Grenze der Bremsleistung des Zuges dar. Äußere Faktoren wie Regen, Eis, Laub, Verschmutzung oder Verunreinigung mit Öl oder Fett können die verfügbare Haftung weiter verringern. Aus diesem Grund entwickeln Anbieter von Schienenbremsen seit vielen Jahren Gleitschutzsysteme. Diese Systeme überwachen die Drehzahl der vier Achsen des Fahrzeugs in Echtzeit und berechnen die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit und die Änderung der Achsdrehzahl. Jedes Mal, wenn das System feststellt, dass eine Achse rutscht, passt der Gleitschutz den Druck in den entsprechenden Bremszylindern an, um sicherzustellen, dass die Achse nicht blockiert, wodurch das Risiko eines Plattens des Rades, ein potenzielles Sicherheitsproblem im Zugbetrieb, vermieden wird. Das System stellt sicher, dass jede Achse die verfügbare Adhäsion nutzt, um die Bremskraft zu erzeugen.

In dem obigen Szenario besteht das Risiko, dass eine oder mehrere Achsen im Zustand der gelösten Bremse verbleiben, wenn die Gleitschutzsteuerung defekt ist oder wenn die Haftung sehr gering ist. Offensichtlich ist das Lösen der Bremse nicht sicher. Aus diesem Grund verfügen alle Gleitschutzsysteme über eine unabhängige Watchdog-Funktion (WD), die erneut die volle Bremsleistung ausübt, wenn die vom Gleitschutz befohlene Bremsentriegelung länger als eine eingestellte Zeit (oft 10 Sekunden) dauert. Letztlich bedeutet dies, dass das Betätigen der Bremse und das Risiko eines vollständigen Achsschlupfens dem Verzicht auf eine Bremsung vorzuziehen ist.

Diese Watchdog-Funktion ist der Schlüssel zur Gewährleistung der Sicherheit herkömmlicher Gleitschutzsysteme. Der Watchdog ist ein unabhängiges Hardwaregerät, das die WSP-Funktion deaktiviert, sobald sie ausgelöst wurde.

In der Realität verhinderte die erste Generation von WSP-Systemen ein Achsrutschen, indem sie die Bremskraft vollständig lösten, wenn ein Rutschen erkannt wurde. Der Nachteil dieser Art von System war die drastische Verlängerung des Bremswegs und die verminderte Haftung.

Die zweite Generation von WSP-Systemen (eingeführt in den 90er Jahren) ist in der Lage, das Rutschen jeder Achse vollständig zu kontrollieren, sodass die verfügbare Haftung optimal genutzt werden kann. Dadurch wird der Bremsweg bei verminderter Haftung erheblich verkürzt, was zu einer höheren Sicherheit im Zugbetrieb beiträgt.

Dennoch wünschen sich einige Betreiber ein höheres Sicherheitsniveau für das Gleitschutzsystem, insbesondere beim Einsatz in Notbremsungen.

Bei der Entwicklung unserer integrierten Bremssteuerungen der Produktfamilie Metroflexx und Regioflexx verwendeten wir eine duale elektronische Architektur. Eine Einheit der Sicherheitsstufe 2 (SIL 2) erfüllt die übliche Funktion der Bremssteuereinheit (BCU), und eine SIL 4-Einheit — mit SIL 4-Hardware und -Software — führt Überwachungs- und Redundanzfunktionen aus. Diese spezielle elektronische Architektur hat neue Möglichkeiten eröffnet, die Sicherheit des Gleitschutzsystems zu erhöhen:

• Eine SIL 4-Überwachungsfunktion, die den Gleitschutz kontinuierlich überwacht, indem sie das Verhalten der einzelnen Achsen (Geschwindigkeit, Verzögerung usw.) überprüft und die Bremsleistung so steuert, dass eine optimale Verzögerung mit verfügbarer Haftung in Echtzeit erreicht wird.
• Eine vollständig SIL 4-zertifizierte Watchdog-Funktion. Die herkömmliche Watchdog-Funktion bleibt aktiv, aber die WSP-Überwachung verhindert ihre Aktivierung durch eine schnelle, hochpräzise Steuerung. Die WSP-Überwachung reduziert daher das Risiko, dass die Achse blockiert oder das Rad bei sehr geringer Haftung platzt, erheblich und verbessert so die Sicherheit und Verfügbarkeit der Züge.
• Eine integrierte SIL4-Funktion zur Überwachung der Radumdrehung (WRM) für Anwendungen mit sehr hohen Geschwindigkeiten ist verfügbar und ermöglicht eine massive Systemvereinfachung sowohl für den Fahrzeughersteller (Anschaffungskosten) als auch für den Betreiber (Wartungskosten).

Die Marktreaktion auf die erhöhte Sicherheit und Leistung von Gleitschutzsystemen war so positiv, dass wir beschlossen haben, dieselbe Technologie auch für herkömmliche Bremssysteme anzubieten, wobei separate BCUs und Pneumatik verwendet werden. Wir haben das SIL 4 Wise ™ Board so entwickelt, dass es in unsere traditionelle Gemini II Bremssteuereinheit (BCU) integriert werden kann. Wise ™ ist eine vollständig unabhängige, dedizierte SIL 4-Hardware- und Softwarelösung, die eine eigene Stromversorgung verwendet.

Wenn Ihr Zug mit Wise ™ ausgestattet ist, kann er dank der SIL 4-Watchdog-Funktion bei einer Notbremsung ohne Sicherheitsbedenken einen Gleitschutz verwenden. Die SIL 4-Funktion zur Überwachung des Gleitschutzes kann Ihren Zug bei sehr geringer Haftung deutlich widerstandsfähiger machen. Darüber hinaus können die Wartungskosten durch ein besseres Energiemanagement am Kontaktpunkt Rad/Schiene erheblich reduziert werden.

Zurück zur Ausgangsfrage zum SIL 4-Gleitschutz: Mythos oder Realität? Für die meisten Marktteilnehmer wird es sicherlich vorerst ein Mythos bleiben. Aber für Wabtec und unsere Wise ™ -Elektronik ist es bereits Realität, mit bewährtem Design und Vorteilen.

Suchen Sie nach weiteren Informationen zu SIL 4-Gleitschutzsystemen und der Wise ™ -Elektronik? Kontaktieren Sie uns unter: brakesandcouplers [at] wabtec [dot] com