Das Bremssystem ist als redundantes, sicherheitsgerichtetes Gesamtsystem ausgeführt und besteht aus drei physikalisch voneinander unabhängigen Bremssystemen.
- Der pneumatischen Druckluftbremse (PB)
- der linearen Wirbelstrombremse (WB) sowie
- der generatorischen bzw. elektrischen Bremse (GB).
Ergänzend ist eine Federspeicherbremse als Feststellbremse integriert. Sie sichert den Zug entsprechend den regionalen Vorgaben gegen unbeabsichtigte Bewegung bis zu einer Neigung von 40 ‰.
Bestimmte Einrichtungen wirken unmittelbar auf die Hauptluftleitung (HL). Dazu zählen das Führerbremsventil, das Schnellbremsventil, der Notbremsschalter sowie elektropneumatische Ventile. Zusätzlich besitzen die Zugbeeinflussungssysteme redundante Eingriffsmöglichkeiten in die Schnellbremsanforderungsschleife (SBS). Weitere Systeme greifen indirekt über das Master-Bremssteuergerät in seiner Funktion als Zugbremsmanager (ZBM) auf die HL zu. Hierzu gehören unter anderem die Fahrgast-Notbremse, die Sifa, Überwachungsschleifen für Drehgestelle und Federspeicher sowie weitere sicherheitsrelevante Überwachungseinrichtungen.
Bremssteuerung
Mit dem Einschalten einer Fahrtrichtung übernimmt das Bremssteuergerät (BSG) im führenden Endwagen automatisch die Rolle des Zugbremsmanagers. Dieser koordiniert alle übergeordneten Bremsfunktionen, berechnet die erforderliche Gesamtbremskraft und verteilt sie auf die verfügbaren Bremssysteme. Die Berechnung erfolgt unter Berücksichtigung der gewählten Bremsstufe, der aktuell verfügbaren Systeme, der jeweils maximal möglichen Bremskraft sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Im AFB-Betrieb erhält der Zugbremsmanager eine prozentuale Bremskraftanforderung. Die AFB kann unterschiedliche Sollwerte für pneumatische, generatorische und Wirbelstrombremse vorgeben. Die tatsächliche Verteilung übernimmt jedoch stets der Zugbremsmanager. Zur Reduzierung des Verschleißes werden rund 95 % der AFB-Bremsanforderungen elektrisch ausgeführt. Die Druckluftbremse wird nur zugeschaltet, wenn die elektrische Bremsleistung nicht ausreicht oder fahrdynamische Randbedingungen (zB. in der LZB) dies erfordern. Die Sollwerte werden über die MVB-Segmentbremsmanager an die jeweiligen Fahrzeugsegmente übertragen. Gleichzeitig melden diese die aktuell verfügbare maximale Bremskraft zurück, sodass eine adaptive Bremskraftverteilung möglich ist.
Das Führerbremsventil erzeugt redundante elektrische Steuersignale für die doppelt ausgeführten Bremssteuergeräte. In Schnellbremsstellung entlüftet es die Hauptluftleitung direkt pneumatisch. Parallel wird die Schnellbremsanforderungsschleife geöffnet, wodurch zusätzliche Entlüftung über die Schnellbremsventile erfolgt. Der Notbremsschalter wirkt nach demselben Prinzip unmittelbar auf die HL.
Bremssteuergeräte
In jedem Endwagen sind zwei Bremssteuergeräte verbaut. Sie arbeiten redundant für die zugübergreifenden Funktionen und für den Gleitschutz. Auch in Trafo-, Stromrichter- und Mittelwagen sind jeweils zwei Geräte installiert. Nach dem Einschalten übernimmt das BSG 1.x die Master-Funktion, während BSG 2.x als Slave arbeitet. Bei Störung des Masters erfolgt automatisch ein Rollenwechsel. Das Slave-Gerät kann zentrale Funktionen wie den Gleitschutz übernehmen, jedoch nicht sämtliche Master-Funktionen vollständig ersetzen. Entsprechende Diagnosen werden dem Triebfahrzeugführer angezeigt. Die Geräte sind unterflur in einem separaten Container innerhalb des Bremssteuermoduls installiert.
Druckluftbremse
Die Druckluftbremse wird vom Zugbremsmanager über redundant ausgeführte Analogwandler gesteuert, welche den Vorsteuerdruck für das Relaisventil erzeugen. Bei eingeschalteter Druckluftbremse werden das Steuerventil mit HL- und R-Druck versorgt und der Bremszylinderdruck proportional zum Vorsteuerdruck aufgebaut. Der Druckübersetzer steuert in Abhängigkeit des Cv-Drucks den Bremszylinder-druck (C-Druck) ein. In Fahrzeugen mit Wirbelstrombremse werden bei entsprechender Anforderung zusätzlich die Luftbälge der WB-Magnete entlüftet, um das Absenken der Magnete zu ermöglichen. Der Bremszylinderdruck gelangt über den Absperrhahn „Druckluftbremse“ und die Gleitschutzventile zu den Radscheibenbremsen.
Brems-Notsteuerung
Die Bremssteuerung verfügt über zwei Rückfallebenen. Fällt das Master-BSG aus, übernimmt zunächst das redundante zweite Gerät. Sollte auch dieses nicht verfügbar sein, kann durch Öffnen des Absperrhahns „Brems-Notsteuerung“ eine rein pneumatische Notsteuerung aktiviert werden. In diesem Modus wirkt das Führerbremsventil direkt über das Relaisventil auf die Hauptluftleitung. Komfort- und Zusatzfunktionen wie Angleichen, automatisches Überladen der HL oder die Ansteuerung von E-Bremse und WB stehen dann nicht zur Verfügung.
Wirbelstrombremse
Die Energieversorgung der Wirbelstrombremse erfolgt aus dem Traktionszwischenkreis. Ein integrierter Überspannungsschutz stellt sicher, dass Zwischenkreisspannungen auch im AC- und DC-Betrieb beherrschbar bleiben, ohne die Versorgung der WB zu unterbrechen. Dadurch ist die volle Anrechenbarkeit der Bremsleistung auf das Bremsgewicht gegeben. Während des Bremsvorgangs entsteht Wärme in den Schienen. Gleichzeitig nimmt bei sinkender Geschwindigkeit die magnetische Anziehungskraft zwischen Magnet und Schiene zu. Unterhalb von 200 km/h steuert das lokale BSG daher Druckluft in die Luftbälge, um den Soll-Luftspalt konstant zu halten. Unterhalb von 100 km/h reduziert das Antriebssteuergerät den Erregerstrom kontinuierlich, bis die WB bei weniger als 50 km/h abgeschaltet wird.
Dynamische Bremse (E-Bremse)
Die generatorische Bremse wird vom Zugbremsmanager bevorzugt eingesetzt. Bei Betriebsbremsungen stellt das Antriebssteuergerät die maximal mögliche elektrische Bremskraft bis nahezu zum Stillstand bereit. Bei Schnellbremsungen wird die elektrische Bremskraft so angepasst, dass die zulässigen Kraftschlusswerte an den Treibachsen nicht überschritten werden. Die elektrische Leistung bleibt dabei maximal, lediglich die umgesetzte Bremskraft wird reduziert. Ein abschaltbarer Überspannungsschutz ist sowohl für AC- als auch DC-Netze vorhanden. Im DC-Betrieb übernimmt dieser zusätzlich Funktionen bei der Ablösung der generatorischen durch die pneumatische Bremse.
Bremsbedientafel und Außenanzeigen
In jedem Wagen sind Bedientafeln vorhanden, teilweise mit integrierter Bremsbedientafel. Über diese kann die Druckluftbremse und – bei nichtangetriebenen Wagen – auch die Wirbelstrombremse elektrisch abgeschaltet werden. Der Status „Druckluftbremse ausgeschaltet“ wird über einen Leuchtmelder angezeigt.
Federspeicherbremse
In allen nicht angetriebenen Wagen sind pro Drehgestell drei Federspeicherbremszylinder verbaut. Sie dienen als Feststellbremse des Zuges. Sind alle Federspeicher angelegt, ist der Zug bis zu einer Neigung von 40 ‰ gegen unbeabsichtigte Bewegung gesichert. Beim Einleiten von Fahrtrichtungswechseln legt die Fahrzeugsteuerung die Federspeicherbremse automatisch an.
Ungebremster Laufradsatz
Die zentrale Weg- und Geschwindigkeitsermittlung (ZWG) ist als Softwaremodul im Zugsteuergerät integriert und stellt anderen Systemen präzise Geschwindigkeits- und Wegdaten zur Verfügung. Zur exakten Messung wird ein ungebremster Laufradsatz genutzt. Dieser befindet sich jeweils im Trafowagen 2 bzw. 7 (Radsatz 8 von der Zugspitze aus gesehen) als ungebremster Laufradsatz. Bei Betriebsbremsungen sperrt das Bremssteuergerät den Bremszylinderdruck dieses Radsatzes ab. Bei einer Schnellbremsung wird der Druck wieder freigegeben, sodass auch dieser Radsatz gebremst wird.
Automatische Haltebremse
Die automatische Haltebremse verhindert im Stillstand ein Wegrollen des Zuges. Sie aktiviert sich selbstständig durch Absenkung des HL-Drucks, vergleichbar mit der AFB-Haltefunktion, und legt die pneumatische Bremse automatisch an.