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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung von lenkbaren Einachsfahrwerken eines zumindest zwei gekuppelte Wagen umfassenden Schienenfahrzeuges bei der die Lenkeinstellung für wenigstens ein Fahrwerk in Abhängigkeit vom Knickwinkel, den die Langsachse des Wagens, dem das Fahrwerk zugeordnet ist, mit der Längsachse einer vorzugsweise starren Verbindung zwischen den beiden Wagen einschliesst, geregelt ist.
Ein Verfahren, bei dem die Lenkeinstellung für ein Fahrwerk in Abhängigkeit eines Knickwin- kels erfolgt, ist beispielsweise aus der US 5 640 910 A bekannt Allerdings wird bei diesem Verfah- ren der Knickwinkel zwischen den Längsachsen zweier benachbarter Wagen gemessen
Ein Schienenfahrzeug, bei dem die Lenkeinstellung für ein Fahrwerk in Abhängigkeit vom rela- tiven Einschlag, den die Kuppelstange zur Fahrzeuglangsachse um den Knickwinkel erfährt, er- folgt, ist aus der DE 92 099 66 U1bekannt. Bei der in dieser Schrift gezeigten Lösung wird der
Knickwinkel über einen an der Verbindung zwischen den beiden Wagen angesetzten Quer- bzw.
Winkelhebel und einer Steuerstange abgegriffen und als Steuergrösse für den Wendewinkel des Fahrwerkes direkt weitergegeben. Diese direkte Übertragung des abgegriffenen Knickwinkels als Steuergrösse für die Wendeeinrichtung des Fahrwerkes hat den Nachteil, dass bei Durchfahrt zweier gegenläufiger Gleisbogen, wie dies beispielsweise bei Weichen der Fall ist, Fehlsteuerwinkel verursacht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Steuerung von lenkbaren Einachsfahrwer- ken der eingangs erwähnten Art anzugeben, die die vorbeschriebenen Nachteile vermeidet und für jeden Gleisverlauf eine möglichst genaue Ausrichtung der Fahrwerke in Richtung der Gleisachse gewährleistet
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Einrichtung zum Erfassen des Knickwinkels vorgesehen ist, den die Längsachse der Verbindung zwischen den Wagen mit der Längsachse des Wagens, dem das Fahrwerk zugeordnet ist, einschliesst, wobei der Knickwinkel vom absoluten Wert jener Querverschiebung abhängt, den die Verbindung relativ zur Längsachse in einem vorbestimmten Punkt erfährt.
Dadurch, dass der Wert der Querverschiebung bzw. der daraus resultierende Knickwinkel von einer Einrichtung erfasst wird, ist es im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der Knickwinkel lediglich über einen Hebel als direkte Stellgrösse für die Lenkeinstellung weitergegeben wird, nunmehr möglich, den Querverschiebungswert bzw den Knickwinkel als Ausgangswert für eine Steuerungslogik für die Radialeinstellung eines Fahrwerkes heranzuziehen und auf diese Weise Fehlwinkelstellungen, wie sie beispielsweise bei der Durch- fahrt von Weichen oder bei verstärktem Sinuslauf von Fahrzeugen auftreten können, zu vermei- den.
Eine besonders genaue Erfassung des Querverschiebungswertes ist gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel dann moglich, wenn die Einrichtung optische Mittel zur Erfassung des Wertes der Querverschiebung umfasst. Alternativ kann gemäss einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Einrichtung elektrische Mittel zur Erfassung des Wertes der Querverschiebung um- fasst.
Unabhängig davon, wie der Querverschiebungswert ermittelt wird, kann gemäss einem beson- ders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass die Lenkeinstellung eines Fahrwerkes in Abhängigkeit beider an einer Verbindung zweier benachbarter Wagen auftre- tenden Knickwinkel geregelt ist. Genauer gesagt, ist die Radialeinstellung eines ersten Fahrwerkes (= Lenksignal) quantitativ von dem Knickwinkel abhängig, der zwischen der Längsachse des ersten Wagens, dem das erste Fahrwerk zugeordnet ist und der Verbindung zwischen zwei benachbarten Wagen auftritt.
Die quantitative Grösse des zweiten an dieser Verbindung auftretenden, dem zwei- ten Wagen zugeordneten Knickwinkels bleibt für die Ermittlung des Lenksignales an das erste Fahrwerk unberücksichtigt, während die Richtung der Querverschiebung bzw das Vorzeichen des zweiten Knickwinkels sehr wohl zur Ermittlung des Lenksignales an das erste Fahrwerk herange- zogen wird.
Als vorteilhaft für die Vermeidung von Fehlwinkelsteuerungen bei der Durchfahrt von aufeinan- der folgenden, gegensinnigen Kreisbogen hat es sich herausgestellt, wenn eine Lenkeinstellung eines Fahrwerkes nur dann erfolgt, wenn die Drehrichtungen der Längsachsen zweier benachbar- ter Wagen um die jeweiligen Schnittpunkte mit der Verbindung zwischen den beiden Wagen ge- gensinnig sind. Mit anderen Worten bedeutet das, eine Lenkeinstellung erfolgt nur dann, wenn die Querverschiebung der Langsachsen zweier benachbarter Wagen in bezug auf die Verbindung
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zwischen diesen beiden Wagen auf die gleiche Seite erfolgt.
Wenn also, allgemein ausgedrückt, zwei miteinander verbundene Wagen einen S-förmigen Gleiskörper durchfahren, wird in Folge der gleichsinnigen Drehrichtungen der Längsachsen der beiden Wagen um die jeweiligen Schnittpunk- te mit der Verbindung zwischen den beiden Wagen bzw. der Querverschiebung der beiden Längs- achsen in von der Verbindung zwischen den beiden Wagen aus betrachtet entgegengesetzte Richtungen kein Lenksignal an eines der beiden Fahrwerke ausgegeben.
In diesem Fall folgt das Fahrwerk dem Eigenlenkverhalten, wodurch eine Fehlsteuerung des Fahrwerkes vermieden werden kann.
Um zu vermeiden, dass eine Pendelbewegung des Schienenfahrzeuges durch die Ausgabe eines Lenksignales an ein Fahrwerk verstärkt wird, kann vorgesehen sein, dass eine Lenkeinstel- lung eines Fahrwerkes nur dann erfolgt, wenn sich die beiden einer Verbindung zugeordneten Längsachsen gleichphasig mit einer Frequenz :5 0,5 Hz relativ zur Längsachse der Verbindung verdrehen
Eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion ergibt sich, wenn die Verbindung zwischen den Wagen als Kupplung ausgebildet ist, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwie- sen hat, wenn die Kupplung eine Mittelpufferkupplung ist
Weiters soll ein Verfahren zur Steuerung von lenkbaren Einachsfahrwerken eines zumindest zwei gekuppelte Wagen umfassenden Schienenfahrzeuges angegeben werden.
Ein derartiges Verfahren sieht vor, dass ein an einer Verbindung zu einem benachbarten Wagen auftretender Knickwinkel bezüglich der Längsachse eines Wagens ermittelt wird, weiters überprüft wird, ob die Drehrichtungen der Längsachsen beider Wagen um die jeweiligen Schnittpunkte mit der Verbin- dung zwischen den beiden Wagen gegensinnig sind, und dann, und nur dann, wenn dies zutrifft, die Ausgabe eines Lenksignales an das Fahrwerk in Abhängigkeit vom Knickwinkelwert jenes Wagens, dem das Fahrwerk zugeordnet ist, erfolgt, sodass ein weitestgehend quergleitfreier Kur- vendurchlauf erreicht wird.
Um einen möglichst ruhigen Geradeauslauf des Schienenfahrzeuges zu erreichen, kann ge- mäss einem weiteren Aspekt des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehen sein, dass nach der Ermittlung des Knickwinkels überprüft wird, ob sich die beiden einer Verbindung zugeordneten Längsachsen gleichphasig mit einer Frequenz < 0,5 Hz relativ zur Längsachse der Verbindung verdrehen und dann, und nur dann, wenn dies zutrifft, die Ausgabe eines Lenksignales an das Fahrwerk in Abhängigkeit vom Knickwinkelwert jenes Wagens, dem das Fahrwerk zugeordnet ist, erfolgt.
Als besonders vorteilhaft im Sinne eines schlingerfreien Geradeauslaufs sowie eines weitest- gehend quergleitfreien Kurvendurchlaufes hat es sich einer besonders bevorzugten Ausführungs- form des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss erwiesen, wenn nach der Ermittlung des auftre- tenden Knickwinkels überprüft wird, ob die Drehnchtungen der Längsachsen zweier benachbarter Wagen um die jeweiligen Schnittpunkte mit der Verbindung zwischen den beiden Wagen gegen- sinnig sind und ob sich die beiden einer Verbindung zugeordneten Längsachsen gleichphasig mit einer Frequenz < 0,5 Hz relativ zur Langsachse der Verbindung verdrehen und dann, und nur dann, wenn beide Bedingungen erfüllt sind, die Ausgabe eines Lenksignales an das Fahrwerk in Abhängigkeit vom Knickwinkelwertjenes Wagens, dem das Fahrwerk zugeordnet ist, erfolgt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbe- schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 ein Schienenfahrzeug in Seitenansicht mit zwei Wagen und vier lenkbaren Einachs- fahrwerken,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Verbindung zwischen zwei Wagen mit den dieser Verbindung zugeordneten Einachsfahrwerken,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Verbindung zwischen zwei Wagen mit den dieser Verbindung zugeordneten Einachsfahrwerken in einem Gleisbogen,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Verbindung zwischen zwei Wagen mit den dieser Verbindung zugeordneten Einachsfahrwerken bei der Durchfahrt zweier aufeinander folgender, gegensinniger Kreisbögen, und
Fig. 5 eine skizzenhafte Darstellung der Verfahrensschritte zur Steuerung von lenkbaren Ein- achsfahrwerken.
Das in Fig. 1 dargestellte Schienenfahrzeug 1 umfasst einen ersten Wagen 2 und einen zweiten
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Wagen 3, die über eine Verbindung 4, welche als Mittelpufferkupplung ausgebildet ist, gelenkig miteinander verbunden sind. Jeder Wagen 2,3 verfügt über zwei lenkbare Einachsfahrwerke A, A',
B, B', von denen jeweils eines A, B der Verbindung 4 zugeordnet ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, decken sich bei der Geradeausfahrt die Langsachsen M2, M3 der Wagen 2 und 3 mit der Längsachsen M4 der Verbindung 4, wobei die Bezugszeichen P1, P2 die
Drehpunkte der Verbindung 4 mit den Wagen 2 und 3 kennzeichnen. Den Fahrwerken A, B sind jeweils Stellglieder 5, 5' zugeordnet, über die die Radialeinstellung in Folge des ermittelten Lenk- signales erfolgt, wobei die Radialeinstellung weg- oder druckproportional erfolgen kann. Als Fahr- werk kann beispielsweise das in der EP 0 765 791 B1 beschriebene Einzelachsfahrwerk zum Einsatz gelangen, aber auch alle anderen lenkbaren Einachsfahrwerke können mit der erfindungs- gemässen Einnchtung gesteuert werden.
Im in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind zwei Wagen 2,3 über eine Mittelpufferkupplung 4 ge- lenkig miteinander verbunden. Die Längsachse M4 der Mittelpufferkupplung 4 schneidet sich mit den Längsachsen M2, M3 der Wagen 2,3 in den Schnittpunkten P1, P2. Bei Durchfahrt eines Gleisbogens verdrehen sich die Längsachsen M2, M3 der Wagen 2,3 gegenüber der Längsachse M4 der Verbindung 4 in bezug auf die Schnittpunkte P1, P2 in Drehnchtung DM2, DM 3 um die Knickwinkel a, # bzw. bewegen sich die Längsachsen M2, M3 von der Längsachse M4 der Verbin- dung von dieser in Richtung Q1, Q2 weg. In Abhängigkeit dieser Knickwinkel a, # werden die Achsen a, b der Fahrwerke A, B relativ zur Fahrzeugquerachse um den Steuerwinkel X 8 ver- schwenkt.
Erfindungsgemäss wird nun der Knickwinkel a, # nicht direkt als Steuergrösse für den Wende- winkel X 8 an das Fahrwerk A, B weitergegeben, vielmehr wird der Wert der Querverschiebung von einer Einrichtung 6,6' erfasst und dient als Ausgangswert einer Steuerlogik für die Radialein- stellung des Fahrwerkes A, B. Das heisst, das Lenksignal für das Fahrwerk A hängt nicht mehr nur vom Knickwinkel a ab, sondern es wird auch das Messergebnis für den Knickwinkel # bei der Er- mittlung des Lenksignales für das Fahrwerk A berücksichtigt.
Genauer gesagt, hängt der zu ermit- telnde Wendewinkel X für die Radialeinstellung des Fahrwerkes A, wie bereits bekannt, direkt vom gemessenen Wert der Querverschiebung der Längsachse M2 des Wagens 2, dem das Fahrwerk A zugeordnet ist, gegenüber der Längsmittelachse M4 der Verbindung 4 ab, die Ausgabe eines Lenksignales ist jedoch an die Bedingungen geknüpft, dass die Querverschiebungswerte der Längsachsen M2, M3 der Wagen 2,3 in bezug auf die Längsachse M4 der Verbindung 4 qualitativ übereinstimmen, das heisst, die Querverschiebung muss in bezug auf die Langsachse M4 in die gleiche Richtung Q1 bzw. Q2 erfolgen. Anders ausgedruckt, müssen die Drehrichtungen DM2, DM3 der Längsachsen M2, M3 der beiden Wagen 2,3 um die jeweiligen Schnittpunkte P1, P2 mit der Längsachse M4 der Verbindung 4 gegensinnig sein, damit eine Lenkeinstellung eines Fahr- werkes erfolgt.
Bei dem in Fig 4 dargestellten Beispiel wird kein Lenksignal an die Fahrwerke A, B ausgege- ben, da sich, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Längsachse M3 in Richtung Q2 von der Langsachse M4 der Verbindung 4 wegbewegt, während sich die Langsachse M2 in Richtung Q1 von der Längsachse M4 der Verbindung 4 wegbewegt, und somit die beiden von den Messeinrich- tungen 6,6' erfassten Werte der Querverschiebungen qualitativ nicht übereinstimmen. Anders ausgedrückt heisst das, dass die Drehnchtungen DM2, DM3 der Langsachsen M2, M3 um die Schnittpunkte P1, P2 mit der Längsachse M4 der Verbindung 4 beim gezeigten Beispiel gleichsin- nig sind und somit kein Lenksignal ausgegeben wird. In diesem Fall, wenn also kein Lenksignal ausgegeben wird, folgen die Fahrwerke A, B dem Eigenlenkverhalten. Gleiches gilt auch im Nach- lauf, also fur das letzte Fahrwerk des Schienenfahrzeuges.
Im Vorlauf, also bei Schub, wird die Radioaleinstellung für das erste Fahrwerk vom Querbeschleunigungswert abgeleitet, um so die Rolleigenschaften des ersten Fahrwerkes zu verbessern.
Fig 5 stellt grob den Ablauf der Steuerlogik für die Ausgabe eines Lenksignales dar Als Aus- gangswerte für diese Steuerlogik dienen die beiden Knickwinkel a und #, die in Abhängigkeit der erfassten Querverschiebungswerte ermittelt werden Die Erfassung dieser Querverschiebungswerte kann beispielsweise über elektrische Mittel, wie Libelle und Messfühler, oder optische Mittel, wie beispielsweise Kollimationsfernrohr, erfolgen.
Es versteht sich von selbst, dass auch andere Mittel, mit denen eine exakte Erfassung des Querverschiebungswertes möglich ist, dem Erfindungsge- danken dienen
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Dann wird überprüft, ob sich die Längsachsen M2, M3 der beiden Wagen 2,3 beim Ver- schwenken um den Knickwinkel a, # in die gleiche Richtung Q1, Q2 von der Längsachse M4 der Verbindung 4 wegbewegen bzw. ob die Drehrichtungen DM2, DM3 der Längsachsen M2, M3 beider Wagen 2,3 um die jeweiligen Schnittpunkte P1, P2 mit der Längsachse M4 der Verbindung 4 zwischen den beiden Wagen 2,3 gegensinnig sind. Ist dies der Fall, wird in weiterer Folge über- prüft, ob sich die beiden einer Verbindung 4 zugeordneten Längsachsen M2, M3 gleichphasig mit einer Frequenz F ¹ 0,5 Hz relativ zur Langsachse M4 der Verbindung 4 verdrehen.
Ist die Fre- quenz F > 0,5 Hz, wird kein Lenksignal ausgegeben, um die Verstärkung der natürlichen Pendel- bewegung (Sinuslauf) durch eine zusätzliche Radialeinstellung zu vermeiden.
Als letzer Schritt erfolgt dann, und nur dann, wenn sowohl die Drehrichtungen gegensinnig und die Frequenz F¹ 0,5 Hz ist, die Ausgabe eines Lenksignales an eines der Fahrwerke, wobei es für die Umsetzung des Erfindungsgedankens irrelevant ist, ob zuerst die Drehrichtungen der Längs- achsen oder zuerst die Frequenz, mit der sich die Längsachsen der Wagen gleichphasig relativ zur Längsachse der Verbindung verdrehen, überprüft wird. Auch ein gleichzeitiges Überprüfen dieser beiden Bedingungen ist durchaus möglich.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Einrichtung zur Steuerung von lenkbaren Einachsfahrwerken eines zumindest zwei gekup- pelte Wagen umfassenden Schienenfahrzeuges bei der die Lenkeinstellung für wenigstens ein Fahrwerk in Abhängigkeit vom Knickwinkel, den die Langsachse des Wagens, dem das Fahrwerk zugeordnet ist, mit der Längsachse einer vorzugsweise starren Verbindung zwischen den beiden Wagen einschliesst, geregelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Einrichtung (6, 6') zum Erfassen des Knickwinkels vorgesehen ist, den die Längsachse der
Verbindung (4) zwischen den Wagen (2,3) mit der Längsachse (M2, M3) des Wagens (2,
3), dem das Fahrwerk (A, B) zugeordnet ist, einschliesst, wobei der Knickwinkel (a, #) vom absoluten Wert jener Querverschiebung abhängt, den die Verbindung (4) relativ zur
Längsachse (M2, M3) in einem vorbestimmten Punkt erfährt.