DE102013109397A1

DE102013109397A1 - Steering control method in a two-way vehicle

Info

Publication number: DE102013109397A1
Application number: DE102013109397.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kromm; Maik Manthey
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Bei einem Verfahren zur Lenkungssteuerung bei einem Zweiwegefahrzeug (1) für einen Schienenbetrieb auf Schienen (2) und für einen Straßenbetrieb auf Verkehrsflächen (15), bei dem das Zweiwegefahrzeug (1) eine Lenkungseinrichtung für den Straßenbetrieb aufweist, bei der durch einen hydraulischen Stellantrieb (17) ein Lenkwinkel (φist) eingestellt und geregelt wird, indem durch ein erstes Ventil (28) Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs (17) für eine positive Stellbewegung gefördert wird oder durch ein zweites Ventil (30) Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs (17) für eine negative Stellbewegung gefördert wird, wobei das erste und zweite Ventil (28, 30) abhängig von einem Lenkwinkel (φist) als Regelgröße geregelt werden, erfolgt eine zusätzliche Regelung des Druckes des Druckmittels.In a method for steering control in a two-way vehicle (1) for rail operation on rails (2) and for road operation on traffic areas (15), in which the two-way vehicle (1) has a steering device for road operation, in which by a hydraulic actuator ( 17) a steering angle (φ ist) is adjusted and regulated by pressure medium in a pressure chamber of the actuator (17) is promoted by a first valve (28) for a positive actuating movement or by a second valve (30) pressure medium in a pressure chamber of the actuator ( 17) is conveyed for a negative actuating movement, wherein the first and second valve (28, 30) are controlled as a controlled variable depending on a steering angle (φ actual), there is an additional control of the pressure of the pressure medium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Lenkung eines Zweiwegefahrzeugs für einen Schienenbetrieb auf Schienen und für einen Straßenbetrieb auf Verkehrsflächen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Lenkungssteuerung bei einem Zweiwegefahrzeug für einen Schienenbetrieb auf Schienen und für einen Straßenbetrieb auf Verkehrsflächen, bei dem das Zweiwegefahrzeug eine Lenkungseinrichtung für den Straßenbetrieb aufweist, bei der durch einen hydraulischen Stellantrieb ein Lenkwinkel eingestellt und geregelt wird, indem durch ein erstes Ventil Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs für eine positive Stellbewegung gefördert wird oder durch ein zweites Ventil Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs für eine negative Stellbewegung gefördert wird, wobei das erste und zweite Ventil abhängig von einem Lenkwinkel als Regelgröße geregelt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Zweiwegefahrzeug.The invention relates to a method for controlling a steering of a two-way vehicle for rail operation on rails and for road operation on traffic areas. In particular, the invention relates to a method for steering control in a two-way vehicle for rail operation on rails and for road operation on traffic areas, in which the two-way vehicle has a steering device for road operation, in which by a hydraulic actuator, a steering angle is adjusted and regulated by a first valve pressure medium is conveyed into a pressure chamber of the actuator for a positive actuating movement or is conveyed by a second valve pressure medium in a pressure chamber of the actuator for a negative actuating movement, wherein the first and second valves are controlled depending on a steering angle as a controlled variable. Furthermore, the invention relates to a corresponding two-way vehicle.

Zweiwegefahrzeuge sind Fahrzeuge, die sowohl über normale Straßenverkehrsflächen auf eigener Achse fahren, als auch auf Schienen sich bewegen können. Neben dem Einsatzzweck für Unterhaltsarbeiten sowie als Baumaschinen für Bauarbeiten an Gleiskörpern kommen solche Zweiwegefahrzeuge in Industriegeländen mit Gleisanschluss zum Einsatz, um einzelne Güterwaggons bis hin zu ganzen Zügen auf den Gleisanlagen des Werksgeländes bewegen zu können. Hierbei ist die Eigenschaft, sich auch über eigene Achse auf Verkehrsflächen bewegen und dadurch zwischen verschiedenen Punkten der Gleisanlagen versetzt werden zu können, besonders wichtig, da die Gleisanlagen eines Werksgeländes im Regelfall nicht so umfangreich mit Weichen und Gleisverbindungen ausgelegt sind, dass ein Rangieren allein mit schienengeführten Fahrzeugen in jedem Fall möglich wäre.Two-way vehicles are vehicles that can drive both on normal road surfaces on its own axis, as well as on rails to move. In addition to the purpose for maintenance work as well as construction machinery for construction work on track bodies such two-way vehicles in industrial sites with siding are used to move individual freight cars to trains on the tracks of the factory site. Here is the property to move on own axis on traffic areas and thereby be able to be moved between different points of the track systems, particularly important because the track systems of a factory site are usually not so extensive designed with switches and track connections that maneuvering alone with Rail-guided vehicles would be possible in any case.

Da diese Fahrzeuge häufig aus dem Gleis herausgenommen bzw. abgegleist werden, über Straßenverkehrsflächen bewegt und wieder auf ein Gleis aufgesetzt bzw. aufgegleist werden, ist eine gute und exakte Lenkbarkeit des Zweiwegefahrzeugs im Straßenbetrieb erforderlich. Insbesondere beim Aufgleisen ist eine genaue und exakte Lenkbarkeit erforderlich.Since these vehicles are frequently taken out of the track or tracked off, moved over road traffic areas and put back on a track or run, a good and accurate steerability of the two-way vehicle in road operation is required. Especially when rerailing a precise and exact steerability is required.

Neben einer Lenkbarkeit von mindestens den Rädern einer Achse bei einem zweiachsigen Zweiwegefahrzeug sowie einer Vierradlenkung ist als Lenkeinrichtung auch bekannt, eine absenkbare Lenkrolle allein für den Straßenbetrieb vorzusehen und die mindestens zwei Achsen des Zweiwegefahrzeugs als Starrachse mit nicht lenkbaren Rädern auszuführen.In addition to a steerability of at least the wheels of an axle in a two-axle two-way vehicle and a four-wheel steering is also known as a steering device to provide a lowerable steering roller alone for road operation and execute at least two axes of the two-way vehicle as a rigid axle with non-steerable wheels.

Insbesondere bei einer Ausführung der Lenkeinrichtung als absenkbare Lenkrolle sind elektro-hydraulische Antriebssysteme für die Lageregelung bzw. die Festlegung eines Lenkwinkels der Lenkrolle bekannt.In particular, in an embodiment of the steering device as a lowerable steering roller electro-hydraulic drive systems for the position control and the definition of a steering angle of the steering roller are known.

Solche elektro-hydraulischen Antriebssysteme können eine geradlinige Bewegung, beispielsweise durch einen hydraulischen Hydraulikzylinder, in eine rotierende Bewegung umsetzen, wobei entweder ein Lenkhebel der Lenkachse des gelenkten Rades angesteuert, oder über ein Getriebe die Bewegung in eine Drehbewegung übersetzt wird. Anhand eines mechanisch mit dem gelenkten Rad, bzw. der Lenkrolle, fest verbunden Lagesensors erfolgt eine Regelung des Lenkwinkels. Dabei wird der doppeltwirkende hydraulische Zylinder über Ventile in einen seiner zwei Druckräume bzw. alternativ werden zwei einfachwirkende Hydraulikzylinder mit Druckmittel beaufschlagt, um den gewünschten Lenkwinkel einzustellen. Denkbar ist auch eine Lageregelung, bei der eine verstellbare Pumpe oder eine Zahnradpumpe mit Drehzahlsteuerung eingesetzt werden, um die Druckmittelmenge und den im Rahmen der Lageregelung zu beaufschlagenden Druckraum des Hydraulikzylinders festzulegen.Such electro-hydraulic drive systems can implement a linear movement, for example by a hydraulic hydraulic cylinder, in a rotating movement, wherein either a steering lever of the steering axis of the steered wheel is controlled, or via a transmission, the movement is translated into a rotational movement. On the basis of a mechanical with the steered wheel, or the castor, firmly connected position sensor is a control of the steering angle. In this case, the double-acting hydraulic cylinder via valves in one of its two pressure chambers or alternatively two single-acting hydraulic cylinders are pressurized to adjust the desired steering angle. Also conceivable is a position control, in which an adjustable pump or a gear pump are used with speed control to set the pressure medium quantity and to be acted upon in the context of the position control pressure chamber of the hydraulic cylinder.

Bekannt ist, bei lagegeregelten Antrieben Regelventile bzw. Proportionalventile für die Ansteuerung der Druckräume des hydraulischen Stellantriebs, beispielsweise des doppelwirkenden Hydraulikzylinders, zu verwenden. Durch diese kann eine gewünschte Präzision der Lageregelung bzw. der Regelung des Drehwinkels der Drehachse bzw. des Lenkwinkels des gelenkten Rades oder der gelenkten Räder relativ einfach erzielt werden.It is known to use in position-controlled drives control valves or proportional valves for the control of the pressure chambers of the hydraulic actuator, for example, the double-acting hydraulic cylinder. Through this, a desired precision of the position control or the regulation of the angle of rotation of the axis of rotation or the steering angle of the steered wheel or the steered wheels can be achieved relatively easily.

Nachteilig an dieser Lösung zur Erzielung der gewünschten Genauigkeit ist, dass präzise stromgeregelte pulsweitenmodulierte Ausgänge der Steuereinheiten für die Ansteuerung der elektromagnetischen Proportionalventile benötigt werden. Dies ist erforderlich zum Beispiel wegen der Temperaturabhängigkeit der ohmschen Widerstände der magnetischen Wicklungen des Proportionalventils. Weiterhin ist nachteilig, dass oftmals ein Abgleich der Ventilkennlinie vorgenommen werden muss, um die gewünschte Präzision der Lageregelung zu erreichen. Daraus folgt jedoch zusätzlicher Aufwand im Reparaturfall, da ein Ersatzventil nicht automatisch kompatibel ist und ebenfalls erst abgeglichen werden muss. Es ergibt sich eine aufwändige Inbetriebnahme und Wartung sowie die Notwendigkeit teurer Ventile und Messwiderstände.A disadvantage of this solution to achieve the desired accuracy is that precise current-controlled pulse width modulated outputs of the control units for the control of the electromagnetic proportional valves are needed. This is necessary, for example, because of the temperature dependence of the ohmic resistances of the magnetic windings of the proportional valve. A further disadvantage is that often an adjustment of the valve characteristic must be made in order to achieve the desired precision of the position control. However, this results in additional expense in the event of repairs, since a replacement valve is not automatically compatible and must first be adjusted. This results in a complex commissioning and maintenance as well as the need for expensive valves and measuring resistors.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist vorgeschlagen worden und bekannt, bei lagegeregelten Lenkantrieben Schaltventile in den beiden Hauptströmen zu den jeweiligen Druckräumen einzusetzen, die die zuvor genannten Nachteile nicht aufweisen.To avoid these disadvantages has been proposed and known to use in position-controlled steering actuators switching valves in the two main streams to the respective pressure chambers, which do not have the disadvantages mentioned above.

Dabei wird beispielsweise aus einer gemeinsamen Volumenstromquelle oder aus zwei getrennten Volumenstromquellen für das Druckmittel durch einen Lageregler abhängig von einer Regelabweichung (ω_soll – ω_ist) zwischen einem Lenkwinkelsollwert ω_soll und einem Lenkwinkelistwert ω_ist ein Schaltventil angesteuert. Durch die Schaltventile wird der jeweilige Druckraum beispielsweise eines doppeltwirkende Hydraulikzylinders beaufschlagt, um eine Stellbewegung des Lenkwinkels in negativer oder positiver Richtung zu erreichen. Here, for example, from a common volume flow source or from two separate volume flow sources for the pressure medium by a position controller depending on a control deviation (ω _soll - ω _is ) between a steering angle setpoint ω _soll and a steering angle ω _is a switching valve is controlled. By the switching valves of the respective pressure chamber, for example, a double-acting hydraulic cylinder is acted upon to achieve an actuating movement of the steering angle in a negative or positive direction.

Dabei kann es jedoch zu Abweichungen bzw. Ungenauigkeiten der Regelung aus mehreren Gründen kommen. Es können Leckagen zwischen Kolben und Zylinderwand wie auch an der Abdichtung der Kolbenstange auftreten. Weiterhin wird die Schnelligkeit und Genauigkeit der Regelung des Lenkwinkels durch das Lastmoment des aufstehenden gelenkten Rades, beispielsweise der zuvor genannten Lenkrolle, sowie durch die Massenträgheit des Systems beeinflusst. Durch die resultierende schlechte Qualität der Lageregelung wird insbesondere das Aufgleisen des Zweiwegefahrzeugs zeitaufwändig und auch das Abgleisen verzögert sich. Es kommt auch bei nasser Bahn zu einer Ausrutschgefahr. Insgesamt ergibt sich ein schlechter Wirkungsgrad des Lenksystems und kann es zu Vibrationen kommen mit einer Verkürzung der Lebensdauer der Maschine.However, there may be deviations or inaccuracies of the control for several reasons. There may be leaks between the piston and the cylinder wall as well as the sealing of the piston rod. Furthermore, the speed and accuracy of the control of the steering angle by the load torque of the upside steered wheel, for example, the aforementioned steering roller, and influenced by the inertia of the system. Due to the resulting poor quality of the attitude control in particular the Aufgleisen of the two-way vehicle is time-consuming and also the derailment is delayed. It comes even with wet track to a risk of slipping. Overall, there is a poor efficiency of the steering system and can cause vibration with a shortening of the life of the machine.

Der vorliegenden Erfindung liegt die daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Lenksteuerung bei einem Zweiwegefahrzeug im Straßenbetrieb sowie ein entsprechendes Zweiwegefahrzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem die zuvor genannten Nachteile vermieden werden und das eine verbesserte Genauigkeit der Lenksteuerung ermöglicht.The present invention is therefore based on the object to provide a method for steering control in a two-way vehicle in road operation and a corresponding two-way vehicle available, with the aforementioned disadvantages are avoided and allows improved accuracy of the steering control.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Lenkungssteuerung bei einem Zweiwegefahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie durch ein Zweiwegefahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method for steering control in a two-way vehicle having the features of independent claim 1 and by a two-way vehicle having the features of independent claim 11. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Lenkungssteuerung bei einem Zweiwegefahrzeug für einen Schienenbetrieb auf Schienen und für einen Straßenbetrieb auf Verkehrsflächen, bei dem das Zweiwegefahrzeug eine Lenkungseinrichtung für den Straßenbetrieb aufweist, bei der durch einen hydraulischen Stellantrieb ein Lenkwinkel eingestellt und geregelt wird, indem durch ein erstes Ventil Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs für eine positive Stellbewegung gefördert wird oder durch ein zweites Ventil Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs für eine negative Stellbewegung gefördert wird, wobei das erste und zweite Ventil abhängig von einem Lenkwinkel als Regelgröße geregelt werden, eine zusätzliche Regelung des Druckes des Druckmittels erfolgt.The object is achieved in that in a method for steering control in a two-way vehicle for rail operation on rails and for road operation on traffic areas, in which the two-way vehicle has a steering device for road operation, in which a steering angle is adjusted and regulated by a hydraulic actuator in that by a first valve pressure medium is conveyed into a pressure chamber of the actuator for a positive actuating movement or is conveyed by a second valve pressure medium in a pressure chamber of the actuator for a negative actuating movement, wherein the first and second valve are controlled depending on a steering angle as a controlled variable , An additional regulation of the pressure of the pressure medium takes place.

Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine bessere Qualität der Lageregelung des Lenkwinkels des gelenkten Rades, weil der Volumenstrom in den Druckräumen des hydraulischen Stellantriebs, beispielsweise eines Hydraulikzylinders, während des Lenkens adaptiv variierbar ist indem der Druck geregelt wird, der von dem Volumenstrom und dem Strömungswiderstand für das Druckmittel abhängt. Dadurch können die Lastmomente an dem gelenkten Rad, die einem Einschlagen des Rades entgegen stehen und diesem Widerstand leisten, kompensiert werden. Die bessere Qualität der Lageregelung führt zu einem schnelleren Auf- und Abgleisen des Zweiwegefahrzeugs. Hieraus ergibt sich als weitere Folge ein höherer Wirkungsgrad des Lenksystems aufgrund einer besseren Reproduzierbarkeit der Soll-Kommandos. Aufgrund der höheren Feinfühligkeit der Lenksteuerung sind weniger Wiederholungsversuche im Durchschnitt beim Auf- und Abgleisen des Zweiwegefahrzeugs erforderlich. Auch wird bei nasser Bahn die Rutschgefahr verringert oder vermieden und hierdurch die Sicherheit erhöht. Die Versorgung mit Druckmittel erfolgt oftmals durch einen Elektromotor, der eine Hydraulikpumpe antreibt. Daher lässt sich die erfindungsgemäße Lösung in vielen solchen Fällen ohne zusätzliche Hardwareressourcen bzw. zusätzliche Komponenten allein durch Anpassungen der Steuerung einschließlich der Ansteuerung des Antriebs der Hydraulikpumpe umsetzen und kann daher kostengünstig verwirklicht werden. Weiterhin können auch Leckagen in dem hydraulischen Stellantrieb ausgeglichen werden und ergeben sich insgesamt geringere mechanische Vibrationen sowie eine längere Lebensdauer des Zweiwegefahrzeugs. Es resultiert insgesamt eine hochdynamische Regelung der Lenkung. Durch die Regelung des Druckes des Druckmittels erfolgt indirekt bei einem vorgegebenen Strömungswiderstand auch eine Volumenregelung.Advantageously, this results in a better quality of the position control of the steering angle of the steered wheel, because the volume flow in the pressure chambers of the hydraulic actuator, such as a hydraulic cylinder, during the steering is adaptively varied by the pressure is controlled by the volume flow and the flow resistance for the Pressure medium depends. As a result, the load moments on the steered wheel, which counteract a turning of the wheel and make this resistance, can be compensated. The better quality of the attitude control leads to a faster up and down the two-way vehicle. This results in a further consequence of a higher efficiency of the steering system due to a better reproducibility of the setpoint commands. Due to the higher sensitivity of the steering control, fewer retry attempts are required on average during the raising and lowering of the two-way vehicle. Even with wet web, the risk of slipping is reduced or avoided, thereby increasing safety. The supply of pressure medium is often done by an electric motor that drives a hydraulic pump. Therefore, the solution according to the invention can be implemented in many such cases without additional hardware resources or additional components alone by adapting the control including the control of the drive of the hydraulic pump and can therefore be realized inexpensively. Furthermore, leaks in the hydraulic actuator can be compensated and result in lower overall mechanical vibration and a longer life of the two-way vehicle. Overall, a highly dynamic control of the steering results. By regulating the pressure of the pressure medium is carried out indirectly at a given flow resistance and a volume control.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Regelung des Druckes des Druckmittels anhand der Winkelgeschwindigkeit des Lenkwinkels als Regelgröße.In an advantageous development of the method, the regulation of the pressure of the pressure medium takes place on the basis of the angular velocity of the steering angle as a controlled variable.

Die Änderung der Winkelgeschwindigkeit enthält einen höheren Informationsgehalt als die Änderung des Lenkwinkels an sich, weil die Fehler, wie etwa Leckage-Verluste und die Lastmomente, entsprechend dem einer Lenkbewegung des Rades entgegengesetzten Widerstand, eine integrierende Wirkung haben in der Regelstrecke und hierdurch Phasenverschiebungen bewirken. Dies kann ausgeglichen werden und eine hochdynamische Regelung erreicht werden, wenn durch entsprechende Differenzierungsglieder virtuelle Soll- und Istwinkelgeschwindigkeiten des Lenkwinkels als Regelgröße herangezogen werden.The change in the angular velocity contains a higher information content than the change in the steering angle per se, because the errors, such as leakage losses and the load moments, according to the opposite of a steering movement of the wheel resistance, have an integrating effect in the controlled system and thereby cause phase shifts. This can be compensated and a highly dynamic control can be achieved if virtual target and Actual angular speeds of the steering angle can be used as a controlled variable.

Die Regelung des Druckes des Druckmittels kann durch einen PID-Regler erfolgen.The regulation of the pressure of the pressure medium can be done by a PID controller.

Durch einen solchen Regler, der insbesondere auch in seinen Eigenschaften in einer Steuerung eventuell rein softwaremäßig umgesetzt werden kann, lassen sich die erforderliche proportionale Verstärkung, exakte Annäherung über das integrale Element und eine eventuelle Dämpfung durch das differenzielle Element optimal abstimmen.By means of such a controller, which may in particular also be implemented purely by software in terms of its properties in a controller, the required proportional amplification, exact approximation via the integral element and a possible attenuation by the differential element can be optimally coordinated.

Vorteilhaft wird die Regelung des Druckmittels bei einem maximalen Volumenstrom begrenzt.Advantageously, the regulation of the pressure medium is limited at a maximum flow rate.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens ist der Druckmittelkreislauf ein offener Kreislauf und wird der Volumenstrom immer als positiver Wert geregelt.In a further embodiment of the method, the pressure medium circuit is an open circuit and the volume flow is always regulated as a positive value.

Wenn Druckmittel, das aus einem der Druckräume abgelassen wird, in einen drucklosen Tank abströmt, so muss die Regelung stets mit einem positiven Volumenstrom erfolgen und wird durch die Regelung nur Druckmittel in einen der beiden Druckräume gefördert.When pressure fluid that is discharged from one of the pressure chambers, flows into a non-pressurized tank, so the regulation must always be done with a positive flow and is promoted by the regulation only pressure medium in one of the two pressure chambers.

Die Lenkungseinrichtung kann eine absenkbare und um eine senkrechte Achse drehbare Lenkrolle sein, die so angeordnet ist, dass bei abgesenkter Lenkrolle das Zweiwegefahrzeug nur auf der Lenkrolle sowie einer Achse als Straßenachse aufsteht.The steering device may be a lowerable and rotatable about a vertical axis steering roller, which is arranged so that when lowered steering roller the two-way vehicle only rests on the steering roller and an axle as a road axis.

Durch eine solche Ausführung des Zweiwegefahrzeugs können für den Schienenbetrieb zwei starre Achsen vorgesehen werden, deren Räder nicht lenkbar sind. Beispielsweise können hierfür aus Flurförderzeugen bekannte starre Achsen wie bei Gabelstaplern eingesetzt werden, die durch für jedes Rad einzelne Elektromotoren angetrieben werden. Vorteilhaft ist hiervon die Lenkungseinrichtung für den Straßenbetrieb völlig getrennt und wird durch die absenkbare Lenkrolle umgesetzt. Gerade für diese Ausführung ist dann jedoch die feinfühlige und genaue Einstellung des Lenkwinkels besonders wichtig, wenn beispielsweise durch die noch auf dem Boden aufstehende Achse mit bei Kurvenfahrt unterschiedlichen Drehzahlen der Antrieb erfolgt.By such an embodiment of the two-way vehicle for rail operation two rigid axles can be provided, the wheels are not steerable. For example, this known from trucks trucks rigid axles can be used as in forklifts, which are driven by individual motors for each wheel. Advantageously, the steering device for road operation is completely separate from this and is implemented by the lowerable steering roller. Especially for this embodiment, however, then the sensitive and accurate adjustment of the steering angle is particularly important if, for example, by the still standing on the ground axis with cornering at different speeds of the drive.

Der hydraulische Stellantrieb kann ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder sein.The hydraulic actuator may be a double acting hydraulic cylinder.

Vorteilhaft ist der Hydraulikzylinder ein Gleichlaufzylinder.Advantageously, the hydraulic cylinder is a synchronizing cylinder.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können das erste Ventil und/oder das zweite Ventil Schaltventile sein.In an advantageous embodiment of the method, the first valve and / or the second valve may be switching valves.

Insbesondere bei Schaltventile wirkt sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft aus, da dann auch mit diesen Ventilen eine feinfühlige Regelung ermöglicht wird. Gleichzeitig sind jedoch die Schaltventile einfach und kostengünstig sowie robust. Es entsteht auch nicht die Notwendigkeit einer Kalibrierung, im Falle, wenn ein Schaltventil ausgetauscht wird.Particularly in the case of switching valves, the method according to the invention has a particularly advantageous effect, since then a sensitive control is also made possible with these valves. At the same time, however, the switching valves are simple and inexpensive as well as robust. Also, there is no need for calibration in the case when a switching valve is replaced.

Das erste Ventil und/oder das zweite Ventil können Proportionalventile sein.The first valve and / or the second valve may be proportional valves.

Wenn Proportionalventil eingesetzt werden, kann die sonst notwendige Anpassung an eine Kennlinie durch eine Kalibrierung entfallen. Auch können kostengünstigere Messwiderstände in den Steuereinheiten verwendet werden.If proportional valves are used, the otherwise necessary adaptation to a characteristic curve by calibration can be omitted. Also, less costly sense resistors can be used in the controllers.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Zweiwegefahrzeug für einen Schienenbetrieb auf Schienen und für einen Straßenbetrieb auf Verkehrsflächen, das eine Lenkungseinrichtung für den Straßenbetrieb aufweist, bei der durch einen hydraulischen Stellantrieb ein Lenkwinkel eingestellt und geregelt werden kann, indem durch ein erstes Ventil Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs für eine positive Stellbewegung gefördert wird oder durch ein zweites Ventil Druckmittel in einen Druckraum des Stellantriebs für eine negative Stellbewegung gefördert wird, und das erste und zweite Schaltventil abhängig von einem Lenkwinkel als Regelgröße geregelt werden können sowie eine zusätzliche Regelung für den Druck des Druckmittels vorgesehen ist, wobei ein Verfahren durchgeführt wird, wie es zuvor beschrieben wurde.The object is also achieved by a two-way vehicle for rail operation on rails and for road operation on traffic areas, which has a steering device for road operation, in which by a hydraulic actuator, a steering angle can be adjusted and controlled by a first valve pressure medium in a Pressure chamber of the actuator is promoted for a positive actuating movement or is promoted by a second valve pressure medium in a pressure chamber of the actuator for a negative actuating movement, and the first and second switching valve can be controlled depending on a steering angle as a controlled variable and an additional control for the pressure of Pressure medium is provided, wherein a method is carried out, as described above.

Das Zweiwegefahrzeug weist die bereits zuvor geschilderten Vorteile auf.The two-way vehicle has the advantages already described above.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lenkungssteuerung näher erläutert. Hierbei zeigtFurther advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment of the method according to the invention for steering control shown in the schematic figures. This shows

1 in Seitenansicht ein Zweiwegefahrzeug auf Schienen, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt, 1 in side view a two-way vehicle on rails, in which the inventive method is used,

2 in Seitenansicht das Zweiwegefahrzeug der 1 auf einer Straße, 2 in side view the two-way vehicle the 1 on a street,

3 schematisch ein Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik, 3 schematically a control method according to the prior art,

4 schematisch ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren, das bei dem Zweiwegefahrzeug in der 1 und der 2 zur Anwendung kommt, 4 schematically a control method according to the invention, which in the two-way vehicle in the 1 and the 2 is used,

5 ein Diagramm mit Soll- und Istgröße des Lenkwinkels nach dem Stand der Technik und 5 a diagram with reference and actual size of the steering angle according to the prior art and

6 ein Diagramm mit Soll- und Istgröße des Lenkwinkels bei dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren. 6 a diagram with nominal and actual size of the steering angle in the control method according to the invention.

Die 1 zeigt in Seitenansicht ein batterie-elektrisch betriebenes Zweiwegefahrzeug 1 auf Schienen 2, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt. Eine auf einer Seite des Zweiwegefahrzeug 1 angeordnete erste Achse 3 mit Antriebsrädern 4, die eine Gummiauflage 5 aufweisen, dient im Straßenbetrieb als Straßenachse 6. Vor der ersten Achse 3 sind absenkbaren Spurkranzrollen 8 als Spurführungsmittel 7 angeordnet. Eine zweite Achse 9 weist ebenfalls Antriebsräder 4 mit einer Gummiauflage 5 auf und ist an der anderen Seite des Zweiwegefahrzeugs 1 ebenfalls mit Spurkranzrollen 8 als Spurführungsmittel 7 angeordnet. Die Räder 4 der Achsen 3, 9 können nicht eingeschlagen werden. Jedes Antriebsrad 4 wird durch einen elektrischen Fahrmotor einzeln angetrieben. Zwischen der ersten Achse 3 und der zweiten Achse 9 ist eine Traktionsbatterie 10 angeordnet, die in einem Batteriefach 11 sitzt und ausgetauscht werden kann, wenn sie entladen ist. Um im Straßenbetrieb auf einer Verkehrsfläche zu lenken kann eine als Doppelrolle 13 ausgeführte Lenkrolle 12, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, abgesenkt sowie angehoben werden und ist hier in der angehobenen Stellung dargestellt.The 1 shows a side view of a battery-powered two-way vehicle 1 on tracks 2 , in which the inventive method is used. One on one side of the two-way vehicle 1 arranged first axis 3 with drive wheels 4 putting a rubber pad 5 have, serves in road operation as a road axis 6 , In front of the first axle 3 are lowerable flange wheels 8th as a tracking agent 7 arranged. A second axis 9 also has drive wheels 4 with a rubber pad 5 on and is on the other side of the two-way vehicle 1 also with flange rings 8th as a tracking agent 7 arranged. The wheels 4 the axes 3 . 9 can not be smashed. Each drive wheel 4 is driven individually by an electric drive motor. Between the first axis 3 and the second axis 9 is a traction battery 10 Arranged in a battery compartment 11 sits and can be exchanged when it is unloaded. To steer in traffic on a traffic surface can be a double role 13 executed steering role 12 , as indicated by the double arrow, lowered and lifted and is shown here in the raised position.

Die 2 zeigt in Seitenansicht das Zweiwegefahrzeug 1 auf einer Straße 14 als Verkehrsfläche 15. Die erste Achse 3 mit den Rädern 4, die eine Gummiauflage 5 aufweisen, dient als Straßenachse 6 und steht auf der Verkehrsfläche 15 auf. Die vor der ersten Achse 3 als Spurführungsmittel 7 angeordneten Spurkranzrollen 8 sind für den Straßenbetrieb angehoben, ebenso wie die entsprechenden Spurkranzrollen 8 als Spurführungsmittel 7 an der zweiten Achse 9. Die zweiten Achse 9 ist im Straßenbetrieb durch die auf die Verkehrsfläche 15 abgesenkte Doppelrolle 13 als Lenkrolle 12 von der Verkehrsfläche 15 angehoben. Zwischen der ersten Achse 3 und der zweiten Achse 9 ist die Traktionsbatterie 10 in dem Batteriefach 11 angeordnet.The 2 shows a side view of the two-way vehicle 1 on a street 14 as a traffic area 15 , The first axis 3 with the wheels 4 putting a rubber pad 5 have, serves as a road axis 6 and stands on the traffic area 15 on. The front of the first axis 3 as a tracking agent 7 arranged flange wheels 8th are raised for road use, as well as the corresponding flange wheels 8th as a tracking agent 7 on the second axis 9 , The second axis 9 is in road operation by the on the traffic area 15 lowered double role 13 as a steering role 12 from the traffic area 15 raised. Between the first axis 3 and the second axis 9 is the traction battery 10 in the battery compartment 11 arranged.

Die 3 zeigt schematisch ein Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik. Ein Hydraulikzylinder 16 als hydraulischer Stellantrieb 17 mit einer mechanischen Übersetzung 18 verbunden. Die mechanische Übersetzung 18 kann beispielsweise eine solche sein, die aus einer linearen Bewegung des Hydraulikzylinders 16, etwa durch eine Zahnstange oder einen Lenkhebel, eine Drehbewegung erzeugt. Die mechanische Übersetzung ist Teil eines die Regelstrecke bildenden mechanischen Antriebsstrangs 19 und gibt ein antreibendes Moment M_a ab. Auf den mechanischen Antriebsstrang 19 der Lageregelung wirkt sich eine Last 20 aus, die durch den Widerstand M_last gebildet wird, der der Drehung der Lenkrolle 12 auf der Straße 14 bzw. Verkehrsfläche 15 entgegenwirkt. Weiter wirkt sich die Systemträgheit 21 durch den Faktor 1/J aus und wird die Lageregelung durch die Gleichung J dωist / dt = Ma – Mlast in einem Block 22 beeinflusst, in der die Trägheit J und die Istlenkwinkelgeschwindigkeit dω_ist/dt enthalten sind. Als weitere Einflussgröße wirkt sich ein Integral 23 über die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω = ∫ dωist / dt aus, durch das sich der resultierende Istlenkwinkel φ_ist ergibt. Der Istlenkwinkel φ_ist wird durch einen Lagesensor 24 erfasst und als Istgröße an einen Lageregler 25 zurückgeführt, der in Block 26 auch den Solllenkwinkel φ_soll erhält.The 3 schematically shows a control method according to the prior art. A hydraulic cylinder 16 as a hydraulic actuator 17 with a mechanical translation 18 connected. The mechanical translation 18 For example, it may be one that consists of a linear movement of the hydraulic cylinder 16 , generated by a rack or a steering lever, a rotational movement. The mechanical translation is part of a mechanical drive train forming the controlled system 19 and gives off a driving moment M _a . On the mechanical drive train 19 The position control affects a load 20 from, which is formed by the resistance M _load , the rotation of the steering roller 12 in the street 14 or traffic area 15 counteracts. Next, the system inertia affects 21 by the factor 1 / J and becomes the position control by the equation J dω ist / dt = Ma - Mlast in a block 22 influenced, in which the inertia J and the Istlenkwinkelgeschwindigkeit _is dw / dt are included. Another influencing factor is an integral 23 over the steering angle speed ω = ∫ dω ist / dt from, through which the resulting Istlenkwinkel φ _is . The Istlenkwinkel φ _is is by a position sensor 24 recorded and as actual size to a position controller 25 returned in block 26 also the target steering angle φ _soll receives.

Das Druckmittel einer Druckmittelvolumenstromquelle 27 wird durch ein erstes Ventil 28, das ein Schaltventil 29 ist und beispielsweise für die positive Stellbewegung dient, einem ersten Druckraum des Hydraulikzylinders 16 zugeführt. Über ein zweites Ventil 30, das ebenfalls ein Schaltventil 29 ist, wird Druckmittel aus der Druckmittelvolumenstromquelle 27 einem zweiten Druckraum des Hydraulikzylinders 16 für eine negative Stellbewegung zugeführt. Die Funktion des Hydraulikzylinders 16 wird durch Leckagen 31 als weitere Störgröße beeinflusst.The pressure medium of a pressure medium volume flow source 27 is through a first valve 28 that is a switching valve 29 is, for example, for the positive actuating movement, a first pressure chamber of the hydraulic cylinder 16 fed. Via a second valve 30 , which is also a switching valve 29 is, pressure medium from the pressure medium volume flow source 27 a second pressure chamber of the hydraulic cylinder 16 supplied for a negative actuating movement. The function of the hydraulic cylinder 16 is due to leaks 31 influenced as another disturbance.

Diese Lageregelung durch ein Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik kann jedoch wie beschrieben die auftretenden Störgrößen nicht ausreichend genau und schnell kompensieren.However, as described, this position control by a control method according to the prior art can not compensate the occurring disturbance variables with sufficient accuracy and speed.

Die 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren, das bei dem Zweiwegefahrzeug in der 1 und der 2 zur Anwendung kommt. Elemente des Steuerungsverfahrens, die dem zuvor beschriebenen Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Hydraulikzylinder 16 als hydraulischer Stellantrieb 17 mit der mechanischen Übersetzung 18 verbunden, die auch hier beispielsweise aus einer linearen Bewegung des Hydraulikzylinders 16, etwa durch eine Zahnstange oder einen Lenkhebel, eine Drehbewegung erzeugen kann. Der mechanische Antriebsstrang 19 bildet die Regelstrecke und gibt ein antreibendes Moment M_a ab. Auf den mechanischen Antriebsstrang 19 der Lageregelung wirken sich die durch M_last gebildete Last 20 und die Systemträgheit 21 durch den Faktor 1/J aus. Die durch M_last gebildete Last 20 ist der einer Drehung der Lenkrolle 12 auf der Straße 14 bzw. Verkehrsfläche 15 entgegen wirkende Widerstand. Weiter wirkt sich auf den mechanischen Antriebsstrang 19 der Lageregelung die Gleichung J dωist / dt = Ma – Mlast in Block 22 aus, in der die Trägheit J und die Istlenkwinkelgeschwindigkeit dω_ist/dt enthalten sind. Als weitere Einflussgröße wirkt sich das Integral 23 über die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω = ∫ dωist / dt aus, durch das sich der resultierende Istlenkwinkel φ_ist ergibt. Der Istlenkwinkel φ_ist wird durch den Lagesensor 24 erfasst und als Istgröße an den Lageregler 25 zurückgeführt, der in Block 26 auch den Solllenkwinkelwert φ_soll erhält.The 4 schematically shows a control method according to the invention, which in the two-way vehicle in the 1 and the 2 is used. Elements of the control method which correspond to the previously described control method according to the prior art are provided with the same reference numerals. The hydraulic cylinder 16 as a hydraulic actuator 17 with the mechanical translation 18 connected here, for example, from a linear movement of the hydraulic cylinder 16 , For example, by a rack or a steering lever, can generate a rotational movement. The mechanical drive train 19 forms the controlled system and outputs a driving moment M _a . On the mechanical drive train 19 the position control affect the load formed by _{the load} M 20 and system inertia 21 by the factor 1 / J. The load formed by M _load 20 is that of a rotation of the steering roller 12 in the street 14 or traffic area 15 counteracting resistance. Next affects the mechanical drive train 19 the position control the equation J dω ist / dt = Ma - Mlast in block 22 from where the inertia J and the Istlenkwinkelgeschwindigkeit _is dw / dt are included. Another influencing factor is the integral 23 over the steering angle speed ω = ∫ dω ist / dt from, through which the resulting Istlenkwinkel φ _is . The actual steering angle φ _is determined by the position sensor 24 recorded and as actual size to the position controller 25 returned in block 26 also receives the target steering angle value φ _soll .

Das Druckmittel der Druckmittelvolumenstromquelle 27 wird durch das erste Ventil 28, das ein Schaltventil 29 ist und beispielsweise für die positive Stellbewegung dient, dem ersten Druckraum des Hydraulikzylinders 16 zugeführt. Über das zweite Ventil 30, das ebenfalls ein Schaltventil 29 ist, wird Druckmittel aus der Druckmittelvolumenstromquelle 27 dem zweiten Druckraum des Hydraulikzylinders 16 für eine negative Stellbewegung zugeführt. Die Funktion des Hydraulikzylinders 16 wird durch die Leckagen 31 beeinflusst.The pressure medium of the pressure medium volume flow source 27 is through the first valve 28 that is a switching valve 29 is, for example, for the positive actuating movement, the first pressure chamber of the hydraulic cylinder 16 fed. About the second valve 30 , which is also a switching valve 29 is, pressure medium from the pressure medium volume flow source 27 the second pressure chamber of the hydraulic cylinder 16 supplied for a negative actuating movement. The function of the hydraulic cylinder 16 is due to the leaks 31 affected.

Abweichend von dem Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik wird der Druck der Druckmittelvolumenstromquelle 27 geregelt. Ein zusätzlicher geschlossener Regelkreis wird durch eine virtuelle Istlenkwinkelgeschwindigkeit dφ_ist/dt als Rückführungsgröße angesteuert, die durch einen Differentiator 32 aus dem Istlenkwinkel φ_ist gebildet wird. Durch einen weiteren Differentiator 33 wird aus dem Solllenkwinkel φ_soll eine virtuelle Solllenkwinkelgeschwindigkeit dφ_ist/dt als Sollgröße der Druckregelung gebildet. Die Istlenkwinkelgeschwindigkeit und die Solllenkwinkelgeschwindigkeit ω_soll werden einem Druckregler 34 zugeführt, der limitiert durch einen Begrenzer 35 die Druckmittelvolumenstromquelle 27 ansteuert. Dabei wird über die Regelung des Drucks im Endeffekt auch ein Volumenstrom geregelt, da der Druck abhängig ist von dem hydraulischen Widerstand und dem Volumenstrom. Der Druckregler 34 kann als PID-Regler 36 ausgeführt sein. Durch das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren ergibt sich eine bessere Qualität der Regelung des Istlenkwinkels ω_ist. Insgesamt ergibt sich eine hochdynamische, phasenkompensierte Regelung des Drucks.Notwithstanding the control method according to the prior art, the pressure of the pressure medium volume flow source 27 regulated. An additional closed control loop is controlled by a virtual Istlenkwinkelgeschwindigkeit dφ _ist / dt as a feedback variable by a differentiator 32 from the Istlenkwinkel φ _is formed. By another differentiator 33 is from the target steering angle φ _soll a virtual Solllenkwinkelgeschwindigkeit dφ _is / dt formed as a target size of the pressure control. The Istlenkwinkelgeschwindigkeit and Solllenkwinkelgeschwindigkeit ω _soll become a pressure regulator 34 supplied, which is limited by a limiter 35 the pressure medium volume flow source 27 controls. At the same time, a volume flow is also regulated via the regulation of the pressure, since the pressure is dependent on the hydraulic resistance and the volume flow. The pressure regulator 34 can be used as a PID controller 36 be executed. The inventive control method results in a better quality of regulation of Istlenkwinkels _is ω. Overall, a highly dynamic, phase-compensated control of the pressure results.

Die 5 zeigt ein Diagramm mit dem Istlenkwinkel φ_ist der Lenkrolle 12 und dem Solllenkwinkel φ_soll über der Zeit t entsprechend dem Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik, wie es in 3 dargestellt ist. Der Istlenkwinkel φ_ist weicht von dem als ideale Sinuskurve vorgegebenen Solllenkwinkel φ_soll zum Teil erheblich ab.The 5 shows a diagram with the Istlenkwinkel φ _is the steering role 12 and the target steering angle φ _soll over time t according to the control method of the prior art, as shown in FIG 3 is shown. The actual steering angle φ _is deviates considerably from the desired steering angle φ _soll specified as the ideal sinusoid.

Die 6 zeigt ein Diagramm mit dem Istlenkwinkel φ_ist der Lenkrolle 12 und dem Solllenkwinkel φ_soll über der Zeit t entsprechend dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren, wie es in 4 dargestellt ist. Der Istlenkwinkel φ_ist zeigt mit dem als ideale Sinuskurve vorgegebenen Solllenkwinkel φ_soll eine sehr gute Übereinstimmung.The 6 shows a diagram with the Istlenkwinkel φ _is the steering role 12 and the desired steering angle φ _soll over the time t according to the control method according to the invention, as shown in FIG 4 is shown. The Istlenkwinkel φ _is shows with the ideal sinusoidal given target steering angle φ _soll a very good match.

Claims

Steering control method for a two-way vehicle ( 1 ) for rail operation on rails ( 2 ) and for road operation on traffic areas ( 15 ), in which the two-way vehicle ( 1 ) has a steering device for road operation, in which by a hydraulic actuator ( 17 ) a steering angle (φ _ist ) is set and regulated by passing through a first valve ( 28 ) Pressure medium in a pressure chamber of the actuator ( 17 ) is promoted for a positive actuating movement or by a second valve ( 30 ) Pressure medium in a pressure chamber of the actuator ( 17 ) is promoted for a negative actuating movement, wherein the first and second valve ( 28 . 30 ) are controlled as a controlled variable depending on a steering angle (φ _is ), characterized in that an additional control of the pressure of the pressure medium takes place.

A method according to claim 1, characterized in that the regulation of the pressure of the pressure medium based on the angular velocity (dφ _is / dt) of the steering angle (φ _is ) is carried out as a controlled variable.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the regulation of the pressure of the pressure medium by a PID controller ( 36 ) he follows.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the regulation of the pressure of the pressure medium is limited at a maximum flow rate.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure medium circuit is an open circuit and the volume flow is always controlled as a positive value.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the steering device is a lowerable and rotatable about a vertical axis steering roller ( 12 ), which is arranged so that when lowered steering roller ( 12 ) the two-way vehicle ( 1 ) only on the steering wheel ( 12 ) as well as an axis ( 3 ) as road axis ( 6 ) gets up.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the hydraulic actuator ( 17 ) a double-acting hydraulic cylinder ( 16 ).

A method according to claim 7, characterized in that the hydraulic cylinder is a synchronizing cylinder.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first valve and / or the second valve are switching valves.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first valve and / or the second valve are proportional valves.

Two-way vehicle for rail operation on rails ( 2 ) and for road operation on traffic areas ( 15 ) having a steering device for road operation, in which by a hydraulic actuator ( 17 ) a steering angle (φ actual) can be adjusted and regulated by passing through a first valve ( 29 ) Pressure medium in a pressure chamber of the actuator ( 17 ) is promoted for a positive actuating movement or by a second valve ( 30 ) Pressure medium in a pressure chamber of the actuator ( 17 ) is promoted for a negative actuating movement, and the first and second valve ( 28 . 30 ) depending on a steering angle (φ _is ) can be controlled as a controlled variable and an additional control for the pressure of the pressure medium is provided, wherein a method according to any one of the preceding claims is performed.