BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Modifizieren eines bestehenden Drehgestells älterer Bauart eines Schienenfahrzeuges, welches ein aus Primär- und Sekundärstufe bestehendes zweistufiges Federungssystem besitzt, wobei die Sekundärstufe in Pendelwiegenversion ausgebildet ist sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes modifiziertes Drehgestell.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften von bestehenden, älteren Drehgestellen, welche ein aus Primär- und Sekundärstufe bestehendes, zweistufiges Federungssystem besitzen, wobei die Sekundärstufe in Pendelwiegenversion ausgebildet ist, den heutigen Massstäben an Sicherheit, Geschwindigkeit, Laufgüte, Schallabstrahlung und Wartungsarmut anzupassen.
Diese Aufgabe bewirkt, dass man das alte Drehgestell mit neuen Federträgern für die Abstützung der Sekundärfedern ausrüstet oder diese abändert und einen Federträger über eine Verbindungsstange mit einem zweiten, auf der anderen Drehgestellseite angeordneten Federträger direkt verbindet.
Hierbei betreffen die Massnahmen in allererster Linie die Quercharakteristik der Sekundärstufe, welche durch Ausschluss der reibungsbehafteten Kulissensteine so gestaltet wird, dass sich eine im positiven Sinne wirksame Veränderung einstellt, und zwar derart, dass sowohl die Laufgüte wesentlich verbessert wird, wie auch spürbare Einsparungen im Unterhalt an Fahrzeug und Gleis die Folgen sind.
Die bislang praktizierte Vorgehensweise besteht darin, die Schienenfahrzeuge, insbesondere personenbefördernde Fahrzeuge, im Laufe ihres langjährigen Betriebseinsatzes turnusmässiger Revision zuzuführen, deren Auswirkungen sich wagenkastenseitig bis hin zur vollständigen Erneuerung des Aufbaues erstrecken, sich aber drehgestellseitig lediglich auf die Ausübung der Wartungs- und Unterhaltsarbeiten beschränken. Somit entsteht die Situation, dass derart revidierte Fahrzeuge in bezug auf ihr Interieur und ihr äusseres Erscheinungsbild den heutigen Vorstellungen angepasst werden, deren Drehgestelle jedoch bei weitem nicht die heutigen Anforderungen in bezug auf Laufgüte, Geschwindigkeit, Schallabstrahlung und Wartungsarmut erfüllen können.
Die so praktizierte Vorgehensweise hat bislang zwangsläufig dazu geführt, derart revidierte Fahrzeuge einem untergeordneten Aufgabenbereich zuzuführen und deren ursprüngliche Dienstleistungen durch Neubaufahrzeuge zu versehen.
Die erfindungsgemässen Massnahmen erfüllen ein seit langem bestehendes, unbefriedigendes Bedürfnis, zielen sie doch darauf ab, Drehgestelle älterer Bauarten mit vergleichsweise geringem Aufwand so zu modifizieren, 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 Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild des Querweges eines Wagenkastens, in Abhängigkeit der Querkraft vor und nach einer Modifikation,
Fig. 2 den Aufbau des Drehgestells vor einer Modifikation in Seitenansicht,
Fig. 3 den Aufbau der Sekundärstufe vor der Modifikation in Schnittdarstellung gemäss Schnittlinien III-III und IIIa-Illa der Fig. 2,
Fig. 4 den Aufbau des Drehgestells gemäss Fig. 2 nach einer Modifikation, in Seitenansicht,
Fig. 5 den Aufbau der Sekundärstufe nach der Modifikation in Schnittdarstellung gemäss Schnittlinien V-V und Va-Va der Fig. 4,
Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung der Bewertungsgrössen des Ride-Index , vor und nach der Modifikation.
Der Erfolg der erfindungsgemässen Massnahmen ist in Fig. 1 ersichtlich, wobei die beiden Quercharakteristiken 15 eines bestehenden älteren Drehgestells, vor und nach der Modifikation, dargestellt sind. Dieses Drehgestell 1 besteht 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 der Modifikation, welche erst mit stark ansteigender Kraftkomponente nach der Überwindung der ruhenden Reibung eine Querbewegung der 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, ver gleichsweise 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 einer Sekundärstufe 4 bestehendes zweistufiges Federungssystem auf, wobei die Sekundärstufe 4 in Pendelwiegenversion A ausgeführt ist. Bei dieser wirken Sekundärfedern 6 als reine Druckfedern. Diese Federn 6 sind zwischen einem Wiegenträger 7 und Federträgern 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.
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 Schienenfahrzeug 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 Sekundärfedern 6 spannungsmässig derart ausgenützt sind, dass diese infolge einer Flexi-Wirkung auch einen Querfederanteil zu übernehmen in der Lage sind.
Die Voraussetzung für die Ausübung einer zusätzlichen Querbewegung der Sekundärfedern 6 wird geschaffen durch deren Anordnung zwischen einem geänderten, gegebenenfalls neuen Wiegenträger 37 und geänderten Federträgern 38, welche über senkrecht hängende oder zur Vertikalen geneigte Pendel 23 mittels Gummilagern 20 am bestehenden Drehgestellrahmen 11 pendelnd aufgehängt sowie untereinander durch eine Verbindungsstange 24 verbunden sind.
Durch die so erreichte Flexi-Wirkung der Sekundärfedern 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 Flexi Wirkung der Sekundärfedern 6 nicht behindern, d.h. in zwei zuein- ander senkrechten Richtungen beweglich ist.
Eine derart modifizierte Sekundärstufe 34 hat die Möglichkeit, bei entsprechenden Argegungen seitlich frei auszuschwingen, insbesondere im Bereich der häufig auftretenden kleinen Querbeschleunigungen, wobei die neuen elastischen Queranschläge 22 die seltener auftretenden grossen Querbeschleunigungen progressiv abfangen und das Auflaufen 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 Neigungskoeffzient des Schienenfahrzeuges 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 Gleitführungen 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 vorbeifahrender 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 horizontalquer ergeben infolge der mit den erläuterten Massnahmen durchgeführten 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 und Z < 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 einer bestimmten Wechsel-Beschleunigung ausgesetzt werden darf, ohne dass er sich belästigt fühlt (Komfortzeit Tc).
DESCRIPTION
The invention relates to a method for modifying an existing bogie of older design of a rail vehicle, which has a two-stage suspension system consisting of primary and secondary stages, the secondary stage being designed as a pendulum cradle version, and a modified bogie produced by the method.
The present invention has for its object the properties of existing, older bogies, which have a primary and secondary stage consisting of two-stage suspension system, the secondary stage is designed in a pendulum cradle version, today's standards of safety, speed, running quality, sound radiation and low maintenance adapt.
This task means that the old bogie is equipped with new spring supports for supporting the secondary springs or modified, and a spring support is connected directly to a second spring support arranged on the other side of the bogie via a connecting rod.
Here, the measures primarily concern the cross-characteristic of the secondary level, which is designed by excluding the frictional sliding blocks in such a way that a positive change occurs in a positive way, in such a way that both the running quality is significantly improved and noticeable savings in maintenance on vehicle and track are the consequences.
The procedure that has been practiced up to now has been to regularly revise the rail vehicles, in particular passenger vehicles, during their many years of operation, the effects of which on the wagon body side extend to the complete renewal of the bodywork, but on the bogie side are restricted to the maintenance and maintenance work. This creates the situation that such revised vehicles are adapted to today's conceptions in terms of their interior and their external appearance, but their bogies by far cannot meet today's requirements in terms of running quality, speed, sound radiation and low maintenance.
So far, the procedure practiced in this way has inevitably led to vehicles revised in this way being assigned to a subordinate area of responsibility and their original services provided by new vehicles.
The measures according to the invention meet a long-standing, unsatisfactory need, since they aim at modifying bogies of older designs with comparatively little effort so that their vehicles can take up their original place in the operating program under almost similar conditions to those of new vehicles today can be expected.
The invention is explained with reference to an embodiment shown in the drawing.
Show it:
1 is a graph of the transverse path of a car body, depending on the lateral force before and after a modification,
2 shows the structure of the bogie before a modification in side view,
3 shows the structure of the secondary stage before the modification in a sectional view according to section lines III-III and IIIa-Illa of FIG. 2,
4 shows the structure of the bogie according to FIG. 2 after a modification, in side view,
5 shows the structure of the secondary stage after the modification in a sectional view according to section lines V-V and Va-Va of FIG. 4,
6 shows a graphical representation of the evaluation parameters of the ride index, before and after the modification.
The success of the measures according to the invention can be seen in FIG. 1, the two transverse characteristics 15 of an existing older bogie being shown before and after the modification. This bogie 1 consists of a primary stage 3 and a secondary stage 4, which define a two-stage suspension system, the secondary stage 4 being designed as a pendulum cradle version A with the elements 6, 7, 8, 9, 10 and 12. The disadvantageous influence of the elements 9 and 10, which are subject to friction, can be clearly seen before the modification, which only trigger a transverse movement of the secondary stage 4 with a strongly increasing force component after overcoming the static friction, but due to their relatively high kinetic friction, this constantly results in the free lateral swinging over the whole Block area.
As a result of the modification, the measures according to the invention result in a change in the transverse characteristic 15 in a positive sense, the total path component of the transverse play being increased from previously 30 mm to now, for example, 50 mm, and the transverse characteristic 15 being designed progressively in its upper region. This has a particularly positive effect that the transverse characteristic 15 is comparatively soft in its lower region, namely where the small transverse movements occur with a very high frequency, and thus allows a relatively free lateral swinging out of a car body 5.
FIG. 2 serves above all to better understand the structure of a bogie 1 before the modification, in particular with regard to the structure of the secondary stage 4, which is shown in section in FIG. 3.
A bogie 1 for a rail vehicle 2 has a two-stage suspension system consisting of a primary stage 3 and a secondary stage 4, the secondary stage 4 being designed as a pendulum cradle version A. In this, secondary springs 6 act as pure compression springs. These springs 6 are arranged between a cradle 7 and spring supports 8, which in turn are suspended on the bogie frame 11 via pendulum hooks 9 and sliding blocks 10 and are guided on the cradle support 7 by means of tie rods 12. The cradle 7 has a pivot bearing 16 for the insertion of a pivot pin 17. On both sides of the cradle 7, a slide guide 18 is provided for the lateral vertical support of a car body 5. The bogie 1 is equipped with a conventional block brake 19.
Here, in particular, the pendulum shackles 9, which are subject to friction, and the sliding blocks 10, as well as the lateral sliding guides
18 the known adverse effects in terms of running quality and low maintenance. It is in particular the parts 9, 10 and 6, 22 which determine the transverse path characteristic after the modification in the sense of FIG. 1. The use of the block brake 19 in the bogie 1 also increases the sound level by 8 to 10 dB (A) depending on the speed.
FIG. 4 shows, for better understanding in the area of a disc brake as a partial section, the structure of the bogie 1 after the modification, the structure of the new secondary stage 34 in particular being shown in a sectional view.
A bogie 1 for a rail vehicle 2 has a two-stage suspension system consisting of a primary stage 3 and a secondary stage 34, the new secondary stage 34 in the pendulum cradle version B having the elements 6, 20, 23, 24, 37 and 38, in which the remaining secondary springs 6 are used in terms of voltage in such a way that they are also able to take on a portion of the transverse spring due to a flexi effect.
The prerequisite for the exercise of an additional transverse movement of the secondary springs 6 is created by their arrangement between a modified, possibly new cradle 37 and modified spring supports 38, which are suspended from the existing bogie frame 11 by means of rubber bearings 20 on vertically hanging or inclined to the vertical pendulums, as well as among one another are connected by a connecting rod 24.
The flexi effect of the secondary springs 6 achieved in this way more than compensates for the additional stiffness of the rubber bearings 20 connected in series. In addition, as a result of the exclusion of the elements 9 and 10, which are subject to very significant friction, the secondary stage 34 is now provided with a hydraulic vibration damper 21 and two elastic transverse stops 22.
Furthermore, the swivel bearings 43 of the vertically arranged hydraulic vibration dampers 14 and a modified anti-lift device 28 are designed such that they do not hinder the exertion of the flexi effect of the secondary springs 6, i.e. is movable in two mutually perpendicular directions.
A secondary stage 34 modified in this way has the possibility of swinging out laterally, if appropriate, especially in the area of the frequently occurring small lateral accelerations, the new elastic transverse stops 22 progressively intercepting the less frequently occurring large lateral accelerations and preventing the collision with a fixed stop.
Possible forms of optimization result either from the variation in the length of the pendulums 23 or from their geometric arrangement. Thus, an extension of the pendulums 23, or else a vertical arrangement thereof, brings about a reduction in the natural cross frequency of the secondary stage 34, while the inclination coefficient of the rail vehicle 2 can be influenced favorably by means of the pendulums 23 inclined to the vertical.
A further modification in the sense of improving the running quality and the low maintenance is the rotary bearing 25, which is arranged in the cradle 37 and can be designed with variable radial rigidity in connection with the resilient elements 27 arranged on both sides on the cradle 37 for the lateral vertical support of the car body 5. of which the turning movements between bogie 1 and car body 5 are taken over when cornering and which replace the old side sliding guides 18.
The use of a disc brake 29 in the known embodiments installed in the bogie 1, compared to a block brake 19, makes a significant contribution to reducing the sound level at the passing rail vehicles 2.
A further noticeable reduction in the sound level of passing rail vehicles 2 results from the use of sound-absorbing elements 32 on the wheels 31 of the bogie 1.
6 shows the comparison of the running quality of a bogie 1 before and after the modification, based on a uniform driving speed of 100 km / h, expressed by the evaluation variable of the ride index.
The running quality for the directions vertical and horizontal transverse evaluated with the ride index result in a significant improvement due to the modification carried out with the measures explained.
The values achieved with these measures are comparatively of the same order of magnitude as are given by new vehicles today.
While the Z or vertical values of the ride index for older bogies of this type are 40, the Y or horizontal values are even> 50. The modification according to the invention brings values of Y and Z <35, even values of Y <25 and Z < 30, but especially Y - 22 and Z- 25;
Against all expectations, this modification has also drastically reduced the Z values.
The evaluation parameters of the ride index are based on ISO suggestions 2631 and form a meaningful average for the person skilled in the art, indirectly as a yardstick for the period of time during which a passenger may be exposed to a certain change in acceleration without feeling annoyed (comfort time Tc ).