AT394171B - Verfahren zur verbesserung der vertikalen und insbesondere der horizontalen laufguete eines bestehenden drehgestells eines schienenfahrzeuges - Google Patents

Description

AT 394 171 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der vertikalen und insbesondere der horizontalen Laufgüte eines bestehenden Drehgestells eines Schienenfahrzeuges mit zweistufigem Federsystem, das eine Primär-und Sekundärfederung aufweist, wobei die Sekundärstufe in Pendelwiegenvasion ausgebildet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften von bestehenden, älteren Drehgestellen der vorstehend geschilderten Art den heutigen Maßstäben an Sicherheit, Geschwindigkeit, Laufgüte, Schallabstrahlung und Wartungsarmut anzupassen.

Die bisherige Vorgangsweise besteht darin, die Schienenfahrzeuge, insbesondere personenbefördemde Fahrzeuge, im Laufe ihres langjährigen Betriebseinsatzes turnusmäßiger Revision zuzuführen, deren Auswirkungen sich wagenkastenseitig bis hin zur vollständigen Erneuerung des Aufbaues astrecken, sich aber drehgestellseitig lediglich auf die Ausübung der Wartungs- und Unterhaltsarbeiten beschränken. Somit werden derart gewartete Fahrzeuge in bezug auf ihre Einrichtung und ihr äußeres Erscheinungsbild den heutigen Vorstellungen angepaßt, wobei deren Drehgestelle jedoch bei weitem nicht die heutigen Anforderungen in bezug auf Laufgüte, Geschwindigkeit, Schallabstrahlung und Wartungsarmut erfüllen können.

Diese Vorgangsweise hat bislang zwangsläufig dazu geführt, daß daart gewartete Fahrzeuge einem untergeordneten Aufgabenbereich zugeführt und dooi ursprüngliche Dienstleistungen durch Neubaufahrzeuge übernommen wurden.

Zur Erfüllung der einleitend geschildoten Aufgabe besteht die Erfindung in der Kombination folgender Verfahrensschritte: a) Die Federträger der Sekundärstufe werden zuerst mit einer Verbindungsstange untereinander verbunden und erst danach am Drehgestellrahmen in gummigelagoten Pendeln kardanisch montiert, um die Sekundärfe-dem eine Flexibewegung ausführen zu lassen, b) die federnden Elemente und das Drehlager sind so anzuordnen, daß sie die Ausdrehbewegung zwischen Drehgestell und Wagenkasten aufnehmen können.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erfüllen ein seit langem bestehendes, bisher unbefriedigtes Bedürfnis, zielen sie doch darauf ab, Drehgestelle älterer Bauarten mit vergleichsweise geringem Aufwand so umzubauen, daß deren Fahrzeuge ihren angestammten Platz im Betriebsprogramm unter annähernd ähnlichen Voraussetzungen wieder einnehmen können, wie dies von Neubaufahrzeugen heutzutage erwartet werden kann.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaubild des Querweges eines Wagenkastens, in Abhängigkeit der Querkraft vor und nach einem Umbau, Fig. 2 den Aufbau des Drehgestells vor einem Umbau in Seitenansicht, Fig. 3 den Aufbau der Sekundärstufe vor dem Umbau in Schnittdarstellung gemäß Schnittlinien (ΙΠ-ΙΠ und üla-IIIa) da Fig. 2, Fig. 4 den Aufbau des Drehgestells gemäß Fig. 2 nach einem Umbau in Seitenansicht, Fig. 5 den Aufbau der Sekundärstufe nach dem Umbau in Schnittdarstellung gemäß Schnittlinien (V-V und Va-Va) der Fig. 4 und Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung der Bewertungsgrößen des "Ride-Index" vor und nach dem Umbau.

Der Erfolg der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist in Fig. 1 ersichtlich, wobei die beiden Quercharakteristiken (15) eines bestehenden älteren Drehgestells, vor und nach dem Umbau, dargestellt sind. Dieses Drehgestell (1) besteht gemäß den Fig. 2 und 3 aus einer Primärstufe (3) und einer Sekundärstufe (4), welche ein zweistufiges Federungssystem festlegen, wobei die Sekundärstufe (4) in Pendelwiegenversion (A) mit den Elementen (6, 7, 8, 9,10 und 12) ausgeführt ist. Deutlich erkennbar ist der nachteilige Einfluß der reibungsbehafteten Elemente (9 und 10) vor dem Umbau, welche erst mit stark ansteigender Kraftkomponente nach der Überwindung der ruhenden Reibung eine Querbewegung da Sekundärstufe (4) auslösen, diese jedoch aufgrund ihrer relativ hohen Bewegungsreibung ständig am freien seitlichen Ausschwingen über den ganzen Bereich hindern.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich nach der Modifikation eine im positiven Sinne veränderte Quercharakteristik (15), wobei der Gesamt-Weganteil des Querspiels von vorher beispielsweise 30 mm auf nun beispielsweise 50 mm vergrößert wird und die Quercharakteristik (15) in ihrem oberen Bereich progressiv gestaltet ist Hierbei wirkt sich besonders positiv aus, daß die Quercharakteristik (15) in ihrem unteren Bereich, nämlich dort, wo die kleinen Querbewegungen mit sehr großer Häufigkeit auftreten, vergleichsweise weich ist und somit ein verhältnismäßig freies seitliches Ausschwingen eines Wagenkastens (5) gestattet

Die Fig. 2 dient vor allem dem besseren Verständnis bezüglich dem Aufbau eines Drehgestells (1) vor der Modifikation, insbesondere bezüglich dem Aufbau der Sekundärstufe (4), welche in Fig. 3 in Schnittdarstellung gezeigt ist.

Ein Drehgestell (1) für ein Schienenfahrzeug (2) weist ein aus einer Primärstufe (3) und eina Sekundärstufe (4) bestehendes zweistufiges Federungssystem auf, wobei die Sekundärstufe (4) in Pendelwiegenversion (A) ausgeführt ist Bei dieser wirken Sekundärfedem (6) als reine Dmckfedon. Diese Federn (6) sind zwischen einem Wiegenträger (7) und Federträgem (8) angeordnet, welche ihrerseits über Pendelschaken (9) und Kulissensteine (10) am Drehgestellrahmen (11) pendelnd aufgehängt und mittels Spurstangen (12) am Wiegenträger (7) geführt sind. Der Wiegenträger (7) weist ein Drehlager (16) für das Eintauchen eines Drehzapfens (17) auf. Beidseits am Wiegenträger (7) ist für die seitliche Vertikalabstützung eines Wagenkastens (5) je eine Gleitführung (18) vorgesehen. Das Drehgestell (1) ist mit einer konventionellen Klotzbremse (19) ausgerüstet -2-

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Hierbei haben insbesondere die reibungsbehafteten Pendelschaken (9) und die Kulissensteine (10) sowie die seitlichen Gleitführungen (18) die bekannten nachteiligen Auswirkungen in bezug auf Laufgüte und Wartungsarmut. Es sind insbesondere die Teile (9,10 und 6,22), welche die Querweg-Charakteristik nach der Modifikation im Sinne der Fig. 1 festlegen. Die Verwendung der Klotzbremse (19) im Drehgestell (1) erhöht zudem den Schallpegel geschwindigkeitsabhängig um 8 bis 10 dB (A).

Fig. 4 zeigt, für das bessere Verständnis im Bereich einer Scheibenbremse als Teilschnitt dargestellt, den Aufbau des Drehgestells (1) nach der Modifikation, wobei insbesondere der Aufbau der neuen Sekundärstufe (34) in Schnittdarstellung ersichtlich ist.

Ein Drehgestell (1) für ein Schienenfahizeug (2) weist ein aus einer Primärstufe (3) und einer Sekundärstufe (34) bestehendes zweistufiges Federungssystem auf, wobei die neue Sekundärstufe (34) in Pendelwiegenversion (B) mit den Elementen (6, 20, 23, 24, 37 und 38) ausgeführt ist, bei der die verbliebenen Sekundärfedem (6) spannungsmäßig derart ausgenützt sind, daß diese infolge einer Flexiwirkung auch einen Querfederanteil zu übernehmen in der Lage sind.

Die Voraussetzung für die Ausübung einer zusätzlichen Querbewegung der Sekundärfedem (6) wird geschaffen durch deren Anordnung zwischen einem geänderten, gegebenenfalls neuen Wiegenträger (37) und geänderten Federträgem (38), welche über senkrecht hängende oder zur Vertikalen geneigte Pendel (23) mittels Gummi-lagem (20) am bestehenden Drehgestellrahmen (11) pendelnd aufgehängt sowie untereinander durch eine Veibin-dungsstange (24) verbunden sind.

Durch die so erreichte Flexiwirkung der Sekundärfedem (6) werden die zusätzlichen Steifigkeiten der in Serie geschalteten Gummilager (20) mehr als kompensiert. Außerdem ist als Folge des Ausschlusses der sehr wesentlich reibungsbehafteten Elemente (9 und 10) die Sekundärstufe (34) nun mit einem hydraulischen Schwingungsdämpfer (21) sowie zwei elastischen Queranschlägen (22) versehen. Ferner sind die Schwenklagerungen (43) der vertikal angeordneten hydraulischen Schwingungsdämpfer (14) sowie eine geänderte Abhebesicherung (28) so ausgebildet, daß diese die Ausübung der Flexiwirkung der Sekundärfedem (6) nicht behindern, d. h. in zwei zueinander senkrechten Richtungen beweglich ist

Eine derart modifizierte Sekundärstufe (34) hat die Möglichkeit, bei entsprechenden Anregungen seitlich frei auszuschwingen, insbesondere im Bereich der häufig auftietenden kleinen Querbeschleunigungen, wobei die neuen elastischen Queranschläge (22) die seltener auftretenden großen Querbeschleunigungen progressiv abfangen und das Aufläufen auf einen Festanschlag verhindern. Mögliche Optimierungsformen ergeben sich entweder durch die Variation der Länge der Pendel (23), oder durch deren geometrische Anordnung. So bewirkt eine Verlängerung der Pendel (23), oder aber auch eine vertikale Anordnung derselben, eine Herabsetzung der Eigenquerfrequenz der Sekundärstufe (34), während mittels den zur Vertikalen geneigten Pendeln (23) der Neigungskoeffizient des Schienenfahrzeugs (2) günstig beeinflußt werden kann.

Eine weitere Modifikation im Sinne der Verbesserung der Laufgüte und der Wartungsarmut stellt das im Wiegenträger (37) angeordnete, in seinen radialen Steifigkeiten variabel ausführbare Drehlager (25) in Verbindung mit den beidseits am Wiegenträger (37) für die seitliche Vertikalabstützung des Wagenkastens (5) angeordneten, federnden Elementen (27) dar, von denen die Ausdrehbewegungen zwischen Drehgestell (1) und Wagenkasten (5) bei Kurvenfahrt übernommen werden und welche anstelle der alten seitlichen Gleitfühningen (18) treten.

Der Einsatz einer Scheibenbremse (29), in den bekannten Ausführungsformen im Drehgestell (1) installiert, leistet gegenüber einer Klotzbremse (19) unter anderem einen wesentlichen Beitrag zur Reduktion des Schallpegels an den vorbeifahrenden Schienenfahrzeugen (2).

Eine weitere spürbare Reduktion des Schallpegels voibeifahrender Schienenfahrzeuge (2) ergibt sich durch die Verwendung von schalldämpfenden Elementen (32) an den Rädern (31) des Drehgestells (1).

Fig. 6 zeigt die Gegenüberstellung der Laufgüte eines Drehgestells (1) vor und nach der Modifikation, basierend auf einer einheitlichen Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h, ausgedrückt durch die Bewertungsgröße des "Ride-Index". Die mit dem "Ride-Index" bewertete Laufgüte für die Richtungen vertikal und horizontal-quer ergeben infolge der mit den erläuterten Maßnahmen durchgefuhrten Modifikation eine deutliche Verbesserung. Die mit diesen Maßnahmen erzielten Werte liegen vergleichsweise in derselben Größenordnung, wie sie heutzutage von Neubaufahrzeugen vorgegeben werden. Während die Z- oder Vertikalwerte des Ride-Index für ältere Drehgestelle dieser Bauart bei 40 liegen, sind die Y- oder Horizontalwerte sogar > 50. Die erfindungsgemäße Modifizierung bringt Werte von Y undZ < 35, sogar Werte von Y < 25 und Z < 30, speziell aber Y ~ 22 und Z ~ 25. Wider aller Erwartung haben sich durch diese Modifikation auch die Z-Werte drastisch erniedrigt.

Die Bewertungsgrößen des "Ride-Index" basieren auf den ISO-Vorschlägen 2631 und bilden für den Fachmann einen aussagefähigen Mittelwert, indirekt als Maßstab für diejenige Zeitdauer, während welcher ein Fahrgast emo-bestimmten Wechsel-Beschleunigung ausgesetzt werden darf, ohne daß er sich belästigt fühlt (Komfortzeit Tc).

Es wird geltend gemacht, daß das erfindungsgonäße Vorgehen auch bei anderen älteren als den hier beschriebenen Drehgestellbauarten mit den genannten Vorteilen anwendbar ist -3-

Claims (1)

1. AT 394 171 B 5 PATENTANSPRUCH 10 Verfahren zur Verbesserung der vertikalen und insbesondere der horizontalen Laufgüte eines bestehenden Drehge stells eines Schienenfahrzeuges mit zweistufigem Federsystem, das eine Primär- und Sekundärfederung aufweist, wobei die Sekundärstufe in Pendelwiegenversion ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: 15 a) Die Federträger (38) der Sekundärstufe werden zuerst mit einer Veibindungsstange (24) untereinander verbunden und erst danach am Drehgestellrahmen in gummigelagerten (20) Pendeln (23) kardanisch montiert, um die Sekundärfedem (6) eine Flexibewegung ausführen zu lassen, b) die federnden Elemente (27) und das Drehlager (26) sind so anzuordnen, daß sie die Ausdrehbewegung zwischen Drehgestell (1) und Wagenkasten (5) aufnehmen können. 20 Hiezu 6 Blatt Zeichnungen -4-