Das Bremssystem des ICE 4 ist als hochverfügbares, redundant ausgelegtes und leittechnisch vernetztes Mehrsystem konzipiert. Hersteller ist nun Faiveley und nicht mehr Knorr-Bremse. Es kombiniert elektrische und pneumatische Bremssysteme mit Magnetschienen- und Federspeicherbremsen. Die Steuerung erfolgt busgestützt über eine zentrale Bremsmanagementeinheit mit dezentralen Bremssteuergeräten in jedem Wagen. Ziel ist eine optimale Bremskraftverteilung bei maximaler Sicherheit, hoher Energieeffizienz und vollständiger Rückfallebene.
Das Bremssystem besteht aus vier physikalisch unterschiedlichen Teilsystemen:
Elektrische Bremse (E-Bremse / generatorische Bremse)
- Wirksam in den Traktionswagen
- Vorrangig angesteuert im Betriebsbremsfall
- Energierückspeisung ins Fahrleitungsnetz (fahrdrahtspannungsabhängig)
- Nicht auf das Bremsgewicht angerechnet
Direkt wirkende, elektronisch gesteuerte Druckluftbremse (DIR)
- Hauptbremssystem im Regelbetrieb
- Elektrische Sollwertvorgabe
- Pneumatische Umsetzung über Bremszylinder
- Unabhängig vom Hauptluftleitungsdruck
Indirekt wirkende Druckluftbremse (IND)
- Über die Hauptluftleitung (HL) gesteuert
- Rückfallebene bei:
- Notsteuerung
- Schleppfahrt
- Vorspannbetrieb
- Schnell- und Notbremsung
Magnetschienenbremse (Mg)
- In nicht angetriebenen Wagen
- Wirksam bei Schnell-, Zwangs- und Notbremsungen
- Aktiv von vmax bis 25 km/h
- Zuschaltung bei HL-Druck < 2,4 bar oder abgefallener Schnellbremsschleife
Federspeicherbremse (FspBr)
- Feststellbremse in nicht angetriebenen Wagen
- Sicherung gegen Wegrollen bis:
- 40 ‰ (12-Teiler)
- 38 ‰ (13-Teiler)
- 42 ‰ (7-Teiler)
Bremssteuerung
Die Bremssteuerung ist hierarchisch aufgebaut.
Zentrale Instanz
- Zugmaster SP CS (ZM-SP CS)
Übergeordnete Bremssteuerung im führenden Endwagen
Dezentrale Komponenten
- Zwei Bremssteuergeräte (BSG 1 und BSG 2) pro Wagen
- Wagenlokale Steuerrechner (SP CS)
- Antriebssteuergeräte (ASG) in Traktionswagen
Kommunikationsstruktur
- Fahrzeugbus
- ETB-Link
- Zugbus (ETB)
Das Führerbremsventil (Fbrv) erzeugt elektrische Verzögerungssollwerte. Diese werden vom ZM-SP CS verarbeitet, in Bremskraftsollwerte umgerechnet und auf die verfügbaren Bremssysteme verteilt.
Im Normalbetrieb gilt:
- Elektrische Bremse vorrangig
- Direkte Druckluftbremse ergänzend
- Magnetschienenbremse nur im Schnellbremsfall
Bis zu einer Bremskraft von ca. 450 kN (12-Teiler) kann die Verzögerung ausschließlich generatorisch erzeugt werden, sofern alle E-Bremsen verfügbar sind. Reicht die generatorische Bremsleistung nicht aus, wird die Differenz automatisch durch die Druckluftbremse kompensiert.
Direkte Bremse (DIR)
Die direkt wirkende Bremse ist das Hauptbremssystem im Betriebs- und Schnellbremsfall.
Funktionsprinzip
- Elektrischer Sollwert vom Fbrv
- Berechnung durch ZM-SP CS
- Übertragung an lokale BSG 1
- Ansteuerung der Magnetventile:
- K2 (Anlegen)
- K3 (Lösen)
- K4 (Notbremsventil)
Der erzeugte Bremszylindervorsteuerdruck (Cv-Druck) wird im Druckumsetzer lastabhängig in Bremszylinderdruck (C-Druck) umgesetzt.
Redundanz
- Zwei unabhängige Sollwertgeber im Fbrv
- Zwei Bremssteuergeräte pro Wagen
- Hardwareansteuerung bei Schnellbremsung
Indirekte Bremse (HL-Bremse)
Die indirekte Bremse stellt die pneumatische Rückfallebene dar.
Aktivierungsbedingungen:
- Schnellbremsung
- Notbremsung
- Schleppfahrt
- Vorspannbetrieb
- Notsteuerung
Das Führerbremsventil steuert hierbei den A-Druck, der über ein Relaisventil den HL-Druck reguliert. Eine HL-Druckabsenkung führt wagenlokal zur Bremszylinderdruckerzeugung.
Automatische Lastabbremsung
Die Sekundärfederung ist als Luftfeder ausgeführt. Der sogenannte T-Druck (Mittelwert der Luftfederdrücke) dient als Referenz für die Beladung.
Prinzip:
- Hoher T-Druck → hoher Bremszylinderdruck
- Niedriger T-Druck → reduzierter Bremszylinderdruck
Bei Ausfall einer Luftfeder wird das Bremsgewicht automatisch reduziert und erst nach erfolgreicher Bremsprobe wieder freigegeben.
Hoch-/Niedrigabbremsung
Automatische Umschaltung abhängig von der Geschwindigkeit:
|
Fahrzeugtyp |
Umschaltpunkt |
|
Traktionswagen |
185 km/h |
|
End-/Mittel-/Restaurantwagen |
207 km/h |
- Niedrige Geschwindigkeit → hohe Abbremsung
- Hohe Geschwindigkeit → niedrige Abbremsung
Ziel: Begrenzung des Kraftschlusswertes und optimale Radsatzbeanspruchung.
Elektrische Bremse
- Vorrangsystem im Betriebsbremsfall
- Wirksam bis ca. 10 km/h
- Bei Schnellbremsung Reduktion um ~15 %
- Bei v ≤ 80 km/h wird sie im Schnellbremsfall abgeschaltet
- Unter v ≤ 105 km/h ausschließlich Druckluftbremse bei Schnellbremsung
Da sie fahrdrahtspannungsabhängig arbeitet, ist sie nicht bremsgewichtsrelevant.
Magnetschienenbremse
Funktionsweise einer Mg-Bremse ist relativ einfach. Die Mg-Magnete werden pneumatisch abgesenkt und elektromagnetisch an die Schiene angepresst. Wirksam bei Schnell-, Zwangs- und Notbremsungen, von vmax bis 25 km/h. Freigabe erst wieder bei > 50 km/h. Deaktivierbar über Absperrhahn mit elektrischer Stellungsüberwachung.
Bremsproben
Es gibt die automatische Bremsprobe, die volle benutzergeführte Bremsprobe mit/ohne Durchgangsprüfung sowie die Funktionsprüfungen einzelner Systeme. Wird innerhalb von 24 Stunden keine volle Bremsprobe durchgeführt, setzt die Fahrzeugsteuerung die vorhandenen Bremshundertstel lauf 0, gibt eine Störungsmeldung aus und sperrt weitere Prüfungen. Eine Bremsprobe muss dann ausgeführt werden. Die automatische Bremsprobe dauert 38 Minuten, eine benutzergeführte Bremsprobe hingegen ein paar Minuten.
Ungebremster Laufradsatz
Zur hochgenauen Geschwindigkeits- und Wegmessung besitzt der Zug genau einen ungebremsten Laufradsatz (Radsatz 3 im führenden Endwagen). Er ist nur aktiv bei Betriebsbremsungen und wird bei Schnellbremsungen wieder mitgebremst. Die Auswertung erfolgt über die zentrale Weg- und Geschwindigkeitsermittlung im ZM-SP CS.
Betriebsarten der Bremse
Im manuellen Betrieb stehen vier Bremsmodi zur Verfügung:
- Normalbetrieb
- Proportionalbetrieb
- Putzbetrieb
- Prellbockbetrieb
Diese werden über den Taster im Führerbremsventil angewählt.