A vasúti fékvezérlés evolúciója

Ma már a vasúton is természetes elvárás, hogy egy jármű simán, kényelmesen, pontosan és biztonságosan álljon meg, emellett legyen energiatakarékos, azaz minél kevesebb (mozgási) energia menjen veszendőbe. Az üzemeltető és a jármű gyártója, tervezői számára pedig fontos szempont, hogy a fékrendszer megbízható, univerzális, könnyen konfigurálható legyen, illeszkedjen az adott jármű sajátosságaihoz, és mindemellett még ne is kerüljön sokba.

Az első elektronikus fékvezérlők legfontosabb feladata hasonló volt, mint az autókban az ABS funkció (de itt már jóval korábban „szériatartozék” volt): a jármű akkor is biztonságosan és gyorsan meg tudjon állni, ha a tapadási viszonyok nem megfelelőek, azaz, hogy a kerekek ne csússzanak meg a síneken. A vezérlő elektro-pneumatikus szelepeken keresztül gyorsan és hatékonyan tudja változtatni a fékerőt, amivel megakadályozza a kerekek megcsúszását. Idővel ez a funkció kiegészült a fékerő gyors, pontos és kocsikra elosztott szabályozásával és sok további funkcióval, amiket korábban nagy, lassú, bonyolult és drága mechanikus vagy villamos vezérlőelemek valósítottak meg.

Mi a feladata egy fékvezérlőnek?

A vasúti járművek évtizedeken keresztül mindenféle elektronika és szoftver nélkül is működtek, mechanikus (pneumatikus, hidraulikus, elektromechanikus stb.) fékrendszerrel – és erre ma is képesek. A mai vasúti fékek is alapvetően ugyanazokon az alapelvek szerint funkcionálnak, mint korábban, és a biztonsági szempontok miatt egy járművet akkor is meg lehet állítani hagyományos mechanikus eszközökkel, ha esetleg az elektronikus vezérlőrendszerek nem üzemelnek.

Normál esetben viszont működnek és sokféle feladatot látnak el. Ezek közül néhány – a teljesség igénye nélkül:

• a kerekek megcsúszása elleni védelem
• fékerő gyors, pontos, rángatásmentes szabályozása a járművezető által kiadott parancsnak megfelelően
• a jármű különböző fékrendszereinek (pl. elektrodinamikus és pneumatikus fékek) összehangolása
• a fékerő megosztása a kocsik között különféle algoritmusok szerint
• kommunikáció a jármű más rendszereivel (járművezérlő, hajtásvezérlő)
• sebességszámítás
• diagnosztika, hibajelzés, hiba- és adattárolás
• egyéb fékek (pl. mágneses sínfék, parkolófék) vezérlése
• levegőellátási rendszer (kompresszorok/szivattyúk) vezérlése
• csúszásmentesítés
• automatikus féktesztek elvégzése, féksúlyszámítás

Ahány jármű, annyiféle fék

A Knorr-Bremse globális piacvezetőként gyakorlatilag a teljes vasúti járműipart lefedi, beleértve a városi, elővárosi és nagyvasúti vontatást, vagy a különleges (pl. pályakarbantartó) járműveket is. Ehhez olyan rugalmas, moduláris vezérlőrendszerekre van szükség, amelyek univerzálisan és biztonsággal használhatók egy német mozdonyon, egy indonéz metrón vagy akár egy japán nagysebességű vonaton is. A vasútnál az autóipartól eltérően kis szériában készülnek a járművek, és rengeteg egyedi követelménynek kell megfelelniük. Minden jármű rendszere különböző: más a járművezérlés, a hajtásrendszer, a kommunikációs hálózat, a fékrendszer mechanikus (pneumatikus/hidraulikus) elemei és mások a fékvezérléshez tartozó feladatok, funkciók is. Ehhez hozzájönnek még az üzemeltetők vagy az egyes országok, régiók saját előírásai is. Ezeket a követelményeket csak úgy lehet teljesíteni, ha a felhasznált eszközök, hardver- és szoftverelemek és a fejlesztési folyamatok univerzálisak, modulárisak, könnyen és gyorsan konfigurálhatók és hozzáigazíthatók a különféle járművekhez.

Természetesen a technikai fejlődéssel is lépést tartunk, ezért nem csak projektenként, hanem időben is folyamatosan fejlesztjük a termékeinket és az eszközeinket.

A fékvezérlő – és ami mögötte van

A fent leírt funkcióknak az ellátáshoz olyan rendszerek és fejlesztési-tesztelési folyamatok szükségesek, amelyek biztosítják a járművek stabil, biztonságos működését és megfelnek a legszigorúbb vasúti szabványoknak. A Knorr-Bremse által használt és szállított hardverek és szoftverek a biztonságkritikus rendszerekre érvényes előírásoknak megfelelően készülnek, többszörös ellenőrzésen, tesztelésen esnek át. A budapesti kutatás-fejlesztési osztályon is több különböző csapat dolgozik azon, hogy mind a vevőknek szállított termékek, mind pedig az azokhoz szükséges alrendszerek, szolgáltatások, eszközök és folyamatok megbízhatóan működjenek, folyamatosan fejlődjenek. Ideértve a fékvezérlő elektronika hardverét, a beágyazott operációs rendszert, a járműspecifikus funkciók fejlesztését és mindezek tesztelését. Ezen felül folyamatosan fejlesztjük a teszteléshez, fejlesztéshez használt eszközöket, szolgáltatásokat is vagy éppen olyan rendszereket, amik nem kapcsolódnak közvetlenül a fékvezérléshez (pl. szerviz szoftverek, járművezetői tanácsadó szolgáltatás, ütközéselkerülő rendszer).

Téma-sorozatunkban azt szeretnénk bemutatni, hogy a vasúti fékezvezérlők és az azokhoz kapcsolódó szolgáltatások, rendszerek miért és hogyan működnek, milyen folyamatok mentén zajlik ezek fejlesztése, tesztelése és a különféle rendszerek hogyan állnak össze egy egésszé, amiből az utas végül csak annyit érzékel, hogy a jármű pont ott és úgy áll meg, ahogy kell és fel sem merül kérdésként, hogy a vonaton hogyan működik a fék.