DE19608659A1

DE19608659A1 - Rail vehicle with four or six wheel sets controllable in radial position

Info

Publication number: DE19608659A1
Application number: DE19608659A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Ing Schwendt
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-11
Also published as: DE59707346D1; EP0794101A2; EP0794101A3; EP0794101B1; ATE218112T1

Abstract

Simultaneously, the geometrically required cross movement (12) and longitudinal movement (13) of the wheel sets (3-8) during track curve travel in relation to the vehicle bodywork are passively or actively adjustable by means of kinematics (3). All wheel sets during track curve travel are controllable in a radial or virtually radial position. Passive radial control pins are provided at both ends of the wheel set axles, which slide in guide grooves connected to the bodywork (2) of the vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit vier oder sechs Radsätzen. Bei derartigen Schienenfahrzeugen ist es allgemein bekannt, die Radsätze zu den Fahrzeugenden hin in zwei Gruppen mit je zwei oder drei Radsätzen zusammenzufas sen; diese Radsatzgruppen sind jeweils an einem Drehgestellrahmen meist federnd befestigt. Die Drehgestellrahmen sind jeweils beweglich mit dem Fahrzeugkasten ver bunden und üben für den Fahrzeugkasten die Tragfunktion aus. Des weiteren ist es für ein solches Schienenfahrzeug allgemein bekannt, alle Radsätze bei Gleisbogenfahrt in radiale oder annähernd radiale Stellung zu steuern (selbstlenkendes Drehgestell).The invention relates to a rail vehicle with four or six wheel sets. In rail vehicles of this type, it is generally known to add the wheel sets to the Summarize vehicle ends in two groups, each with two or three wheel sets sen; these groups of wheels are usually resilient on a bogie frame attached. The bogie frames are each movable with the vehicle body bound and exercise the carrying function for the vehicle body. Furthermore, it is for such a rail vehicle is well known, all wheelsets when traveling in curved track to control radial or almost radial position (self-steering bogie).

Es ist weiterhin allgemein bekannt, Fahrzeuge mit vier oder mehr Radsätzen ohne tra gende Drehgestelle auszuführen, bei denen die Radsätze starr oder querverschiebbar am Fahrzeugkasten geführt sind, wobei auch bei einigen Ausführungen einzelne Rad sätze am Fahrzeugende um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert sind. Diese Ausführungen haben jedoch nachteilige Eigenschaften bezüglich der großen Querkräf te im Gleis und/oder des hohen Verschleißes von Rädern und Schienen vor allem in Bögen.It is also generally known to vehicles with four or more wheelsets without tra Execute bogies where the wheelsets are rigid or slidable are guided on the vehicle body, although in some versions individual wheels sets are pivotally mounted at the end of the vehicle about a vertical axis. This However, designs have disadvantageous properties with regard to the large transverse forces te in the track and / or the high wear of wheels and rails, especially in Sheets.

Diese allgemein bekannten und bewährten Bauweisen erfordern zudem relativ viele Baukomponenten und sind deshalb relativ schwer und aufwendig in Herstellung und Instandhaltung. These generally known and proven designs also require a relatively large number Components and are therefore relatively heavy and complex to manufacture and Maintenance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug mit vier oder sechs in radiale Stellung steuerbaren Radsätzen in gewichtsreduzierter Bauweise anzugeben.The invention has for its object a rail vehicle with four or six in specify radial position controllable wheelsets in a weight-reduced design.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schienenfahrzeug mit vier oder sechs Radsätzen, welche zu den Fahrzeugenden hin in zwei Gruppen mit je zwei oder drei Radsätzen zusammengefaßt sind, wobei jeder Radsatz direkt und ohne jeden Zwischenrahmen mit dem selbsttragenden Fahrzeugkasten verbunden ist und wobei gleichzeitig die bei Gleisbogenfahrt geometrisch erforderliche Querverschiebung und Längsverschiebung der Radsätze gegenüber dem Fahrzeugkasten mittels einer Kinematik passiv oder aktiv einstellbar ist, wodurch alle Radsätze bei Gleisbogenfahrt in radiale oder annähernd radiale Stellung steuerbar sind.This task is solved by a rail vehicle with four or six wheel sets, which towards the vehicle ends in two groups, each with two or three wheel sets are summarized, with each wheelset directly and without any intermediate frame the self-supporting vehicle body is connected and at the same time the at Track curve geometrically required transverse and longitudinal displacement the wheelsets are passive or active in relation to the vehicle body using kinematics is adjustable, which means that all wheel sets when traveling on a curved track are radial or approximate radial position are controllable.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vor geschlagene rahmenlose Schienenfahrzeug mit direkt am selbsttragenden Fahrzeug kasten befestigten Radsätzen leichter und einfacher ist als ein Schienenfahrzeug mit Drehgestellen herkömmlicher Bauweise. Das eingesparte Gewicht erlaubt z. B. eine Erhöhung der Antriebsleistung ohne Erhöhung der Radsatzlasten. Des weiteren ergibt sich eine Reduzierung der Herstellkosten.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the front Beaten frameless rail vehicle with directly on the self-supporting vehicle box-mounted wheelsets is lighter and easier than using a rail vehicle Bogies of conventional design. The saved weight allows z. Legs Increase in drive power without increasing the axle load. Furthermore results a reduction in manufacturing costs.

Gegenüber den bekannten Ausführungen ohne Drehgestelle bietet die erfindungsge mäße Ausführung den Vorteil, daß die Querkräfte im Gleis und/oder der Verschleiß an Rädern und Schiene wesentlich reduziert sind und annähernd gleich oder sogar gerin ger sind wie bei den bekannten Fahrzeugen mit Drehgestellen.Compared to the known versions without bogies, the erfindungsge offers moderate execution the advantage that the lateral forces in the track and / or wear Wheels and rails are significantly reduced and almost the same or even less ger are like in the known vehicles with bogies.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich net.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing Examples explained. Show it:

Fig. 1 eine Sicht auf ein Schienenfahrzeug bei Gleisbogenfahrt, Fig. 1 is a view of a railway vehicle in track curve drive,

Fig. 2 eine passive radiale Steuerung der Radsätze, Fig. 2 shows a passive radial control of the wheel sets,

Fig. 3, 4 aktive radiale Steuerungen der Radsätze. Fig. 3, 4 active radial control of the wheel sets.

In der Fig. 1 ist eine Sicht auf ein Schienenfahrzeug bei Gleisbogenfahrt dargestellt. Es ist ein auf einem Gleisbogen 1 befindlicher, selbsttragender Fahrzeugkasten 2 eines Schienenfahrzeuges zu erkennen. Die Längsachse des Fahrzeugkastens ist mit LA und die Querachse des Fahrzeugkastens (senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeu ges) ist mit QA bezeichnet. An jedem Fahrzeugkastenende befinden sich drei zu einer Gruppe zusammengefaßte Radsätze. Im einzelnen sind drei Radsatzachsen 3, 4, 5 der ersten Gruppe und drei Radsatzachsen 6, 7, 8 der zweiten Gruppe dargestellt. Die beiden Räder einer Radsatzachse sind mit Ziffern 9, 10 bezeichnet. Weiterhin ist in Fig. 1 dargestellt, daß die Radsätze im Bogen eine geometrisch bedingte Lageände rung gegenüber ihrer normalen Stellung 11 erfahren; es ergibt sich eine Querverschie bung 12 (parallel zu QA) und eine Längsverschiebung 13 (parallel zu LA), wobei die Querverschiebungen 12 und Längsverschiebungen 13 für jeden Radsatz unterschiedli che Werte aufweisen.In Fig. 1 a view is shown on a railway vehicle in track curve driving. A self-supporting vehicle body 2 of a rail vehicle located on a track 1 can be seen. The longitudinal axis of the vehicle body is labeled LA and the transverse axis of the vehicle body (perpendicular to the direction of travel of the vehicle) is labeled QA. At each end of the vehicle body there are three wheel sets combined into a group. In detail, three axles 3 , 4 , 5 of the first group and three axles 6 , 7 , 8 of the second group are shown. The two wheels of a wheelset axle are designated by numbers 9 , 10 . Furthermore, it is shown in Fig. 1 that the wheel sets in the arc experience a geometrically caused situation change compared to their normal position 11 ; there is a transverse displacement 12 (parallel to QA) and a longitudinal displacement 13 (parallel to LA), the transverse displacements 12 and longitudinal displacements 13 having different values for each wheel set.

In Fig. 2 ist eine passive radiale Steuerung einer Radsatzachse 8 mit Rädern 9, 10 ge zeigt, wie sie bei allen Radsätzen verwendet werden kann. Für die passive radiale Steuerung wird die im Gleisbogen entstehende Querverschiebung 12 einzelner Rad sätze gegenüber dem Fahrzeugkasten herangezogen. Hierzu sind beispielsweise Zapfen 14, 15 an beiden Enden der Radsatzachsen vorgesehen, die in Führungsnuten 16, 17 gleiten, welche mit dem Fahrzeugkasten 2 verbunden sind. Die Führungsnuten 16, 17 sind derart ausgebildet, daß die Zapfen 14, 15 bei einer Bewegung der Rad satzachse quer zum Fahrzeugkasten 2 (Querverschiebung 12) zwangsläufig auch eine definierte Bewegung parallel zur Längsachse LA (Längsverschiebung 13) erfahren, wodurch eine Drehung der Radsatzachse aus der normalen Stellung 11 erfolgt und die gewünschte radiale Steuerung erzielt wird.In Fig. 2, a passive radial control of a wheelset axle 8 with wheels 9 , 10 shows ge how it can be used with all wheelsets. For passive radial control, the transverse displacement of 12 individual wheel sets in relation to the vehicle body that arises in the track curve is used. For this purpose, for example, pins 14 , 15 are provided on both ends of the wheelset axles, which slide in guide grooves 16 , 17 , which are connected to the vehicle body 2 . The guide grooves 16 , 17 are formed such that the pins 14 , 15 inevitably experience a defined movement parallel to the longitudinal axis LA (longitudinal displacement 13 ) during a movement of the wheel set axis transversely to the vehicle body 2 (transverse displacement 12 ), thereby causing the wheel set axis to rotate the normal position 11 takes place and the desired radial control is achieved.

Die skizzierte Zapfen-/Führungsnuten-Konfiguration 14/15/16/17 ist lediglich beispiel haft und kann beispielsweise durch Gestängeanordnungen ersetzt werden, welche die im Gleisbogen geometrisch entstehende Querverschiebung 12 der Radsätze gegen über dem Fahrzeugkasten 2 verwenden, um eine Längsverschiebung 13 zu bewirken wodurch sich die Radialsteuerung ergibt. Weiterhin kann auch eine gegenseitige Ver koppelung der Steuerungen verschiedener Radsätze ausgeführt werden, um eine noch bessere radiale Steuerungswirkung zu erzielen. The sketched pin / guide groove configuration 14/15/16/17 is only an example and can be replaced, for example, by linkage arrangements which use the transverse displacement 12 of the wheel sets which is geometrically formed in the track curve relative to the vehicle body 2 in order to bring about a longitudinal displacement 13 which results in radial control. Furthermore, a mutual coupling of the controls of different wheel sets can be carried out in order to achieve an even better radial control effect.

Des weiteren kann die Steuerung durch die sich in bekannter Weise im Bogen durch unterschiedliche Laufkreisdurchmesser entstehenden Längskräfte unterstützt werden.Furthermore, the control can be carried out in a known manner longitudinal forces arising from different running circle diameters are supported.

In Fig. 3 ist eine aktive radiale Steuerung einer Radsatzachse 8 mit Rädern 9, 10 dar gestellt, wie sie bei allen Radsätzen verwendet werden kann. Hierzu sind die Enden der Radsatzachse mit Gelenken 18a, 18b versehen, in die Kolbenstangen 19a, 19b eingreifen, welche mittels am Fahrzeugkasten 2 befestigten Steuerzylindern 20a, 20b im wesentlichen parallel zu Längsachse LA ein- und ausfahrbar sind. Durch eine ent sprechende Einbaurichtung der Steuerzylinder 20a, 20b wird neben der Längsver schiebung 13 gleichzeitig die erforderliche definierte Querverschiebung 12 der Radsät ze erreicht. Hierdurch ergibt sich eine aktiv bewirkte Drehung der Radsatzachse aus der normalen Stellung 11 in Richtung der radialen Einstellung.In Fig. 3, an active radial control of a wheelset axle 8 with wheels 9 , 10 is shown, as can be used with all wheelsets. For this purpose, the ends of the wheelset axle are provided with joints 18 a, 18 b, engage in the piston rods 19 a, 19 b, which can be extended and retracted essentially parallel to the longitudinal axis LA by means of control cylinders 20 a, 20 b fastened to the vehicle body 2 . By a corresponding installation direction of the control cylinder 20 a, 20 b, in addition to the longitudinal displacement 13, the required defined transverse displacement 12 of the wheel sets is achieved at the same time. This results in an actively caused rotation of the wheelset axis from the normal position 11 in the direction of the radial setting.

In Fig. 4 ist eine alternative aktive radiale Steuerung der Radsatzachse 8 mit Rädern 9, 40 dargestellt, wie sie bei allen Radsätzen verwendet werden kann. Bei diesem Lö sungskonzept ist ein Hebel 21 senkrecht zur Radsatzachse vorgesehen, der an seinem ersten Ende über einen Drehpunkt 25 mit dem Fahrzeugkasten 2 verbunden ist. Das zweite Ende des Hebels 21 weist ein Gelenk 22 auf und ist im wesentlichen parallel zur Querachse QA schwenkbar. Hierzu greift eine Kolbenstange 23 eines am Fahrzeug kasten 2 befestigten Steuerzylinders 24 am Gelenk 22 an, wodurch sich eine Drehbe wegung der Radsatzachse 8 um einen Drehpunkt 25 einstellen läßt. Bei Betätigung des Steuerzylinders werden die jeweils gewünschten Stellungen des Radsatzes mit Querverschiebung 12 und Längsverschiebung 13 gegenüber der normalen Stellung 11 erreicht. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann der Hebel 21 beispielsweise am Gehäuse des An triebsmotors 26 der Radsatzachse 8 befestigt sein.In FIG. 4 is an alternative active radial control of the axle 8 with wheels 9, 40 is shown, as it can be used in all the wheel sets. In this solution solution concept, a lever 21 is provided perpendicular to the axle, which is connected at its first end via a pivot point 25 to the vehicle body 2 . The second end of the lever 21 has a joint 22 and can be pivoted essentially parallel to the transverse axis QA. For this purpose, a piston rod 23 engages a control cylinder 24 fastened to the vehicle box 2 on the joint 22 , as a result of which a rotational movement of the axle 8 can be adjusted about a pivot point 25 . When the control cylinder is actuated, the respectively desired positions of the wheel set are achieved with transverse displacement 12 and longitudinal displacement 13 with respect to normal position 11 . As shown in Fig. 4, the lever 21 may, for example, be attached to the housing of the drive motor 26 of the axle 8 .

Beide Ausführungsvarianten nach Fig. 3 und 4 sind lediglich beispielhaft und es sind darüber hinaus weitere aktive radiale Steuerkonzepte einsetzbar, welche die Radial steuerung bewirken oder zumindest unterstützen. Die zur aktiven Steuerung erforderli chen Hilfskräfte können elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Art sein. Die Steuervorgaben für diese Hilfskräfte - beispielsweise für die Steuerzylinder 20a, 20b, 24 - können in Abhängigkeit der im Gleisbogen auftretenden und erfaßten Fliehkräfte und/oder in Abhängigkeit der auftretenden und erfaßten geometrischen Stellung der Radsätze im Gleisbogen und/oder in Abhängigkeit der bei Gleisbogenfahrt auftreten den und erfaßten Kräfte an den Radsätzen erfolgen.Both embodiments according to FIGS. 3 and 4 are merely exemplary, and there are moreover further active radial control concepts can be used, which cause control the radial or at least support. The auxiliary staff required for active control can be electrical, pneumatic or hydraulic. The control specifications for these auxiliary forces - for example for the control cylinders 20 a, 20 b, 24 - can be dependent on the centrifugal forces occurring and detected in the track curve and / or depending on the occurring and recorded geometric position of the wheel sets on the track curve and / or depending on the Track bend occur and the forces detected occur at the wheel sets.

Die Querverschiebungen 12 der Radsätze bei Gleisbogenfahrt parallel zur Querachse QA werden entweder durch entsprechend großes federbeaufschlagtes Axiallagerspiel der Radsätze oder durch eine Beweglichkeit der Radsatzachsen parallel zur Querach se QA ermöglicht. Durch entsprechende Wahl der Federsteifigkeiten quer zur Fahr zeuglängsachse wird eine ausreichende Bewegungsmöglichkeit der Radsätze sicher gestellt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Federsteifigkeiten in Querrichtung bei den einzelnen Radsätzen unterschiedlich ausgeführt werden, um durch optimale radiale Steuerung eine Minimierung von Querkräften im Gleis und des Verschleißes von Rädern und Schienen zu erreichen.The transverse displacements 12 of the wheel sets when traveling on a curved track parallel to the transverse axis QA are made possible either by a correspondingly large spring-loaded axial bearing play of the wheel sets or by a mobility of the wheel set axes parallel to the transverse axis QA. By appropriate choice of spring stiffness transverse to the longitudinal axis of the vehicle, a sufficient possibility of movement of the wheel sets is ensured. In a further embodiment of the invention, the spring stiffnesses in the transverse direction can be designed differently in the individual wheel sets in order to minimize lateral forces in the track and the wear of wheels and rails by optimal radial control.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist ein sechsachsiges Fahrzeug be schrieben, die Erfindung ist jedoch in gleicher Art und Weise bei vierachsigen Fahr zeugen verwendbar.In the above embodiments, a six-axle vehicle is wrote, but the invention is in the same way with four-axis driving testify usable.

Claims

1. Rail vehicle with four or six sets of wheels, which ends in two groups with two or three sets of wheels, where each wheel set ( 3 to 8 ) is connected directly and without any intermediate frame to the self-supporting vehicle body ( 2 ) is and at the same time the geometrically required transverse displacement ( 12 ) and longitudinal displacement ( 13 ) of the wheel sets relative to the vehicle body by means of kinematics ( 14 , 15 , 16 , 17 or 18 a, 18 b, 19 a, 19 b, 20 a , 20 b or 21 , 22 , 3 , 24 , 25 ) can be set passively or actively, which means that all wheel sets can be controlled in radial or approximately radial position when traveling on a curved track.

2. Rail vehicle according to claim 1, characterized in that for passive radial control pins ( 14 , 15 ) at both ends of the wheelset axles are provided, which slide in the vehicle body ( 2 ) connected guide grooves ( 16 , 17 ), the Installation position of the guide grooves with respect to the longitudinal axis (LA) and transverse axis (QA) of the vehicle body ( 2 ) at the same time the desired Querver shift ( 12 ) and longitudinal displacement ( 13 ) relative to the normal position ( 11 ) of a wheelset axle ( Fig. 2).

3. Rail vehicle according to claim 1, characterized in that for activi ven radial control joints ( 18 a, 18 b) are seen at both ends of the wheelset axles, engage in the piston rods ( 19 a, 19 b) which by means of the tool box on the driving ( 2 ) attached control cylinders ( 20 a, 20 b) are retractable and extendable, the installation position of the control cylinder with respect to the longitudinal axis (LA) and transverse axis (QA) of the vehicle body ( 2 ) simultaneously having the desired transverse displacement ( 12 ) and longitudinal displacement ( 13 ) relative to the normal position ( 11 ) of a wheelset axle ( Fig. 3).

4. Rail vehicle according to claim 1, characterized in that for acti ven radial control a connected to the axle set, perpendicular to it is arranged lever ( 21 ) is provided at its first end via a pivot point ( 25 ) with the vehicle body ( 2nd ) is connected and which at its second end has a joint ( 22 ) into which the piston rod ( 23 ) of a control cylinder ( 24 ) fastened to the vehicle body engages, the desired transverse displacement ( 12 ) and longitudinal displacement ( 13 ) relative to the normal Position ( 11 ) of a Radsatzach se adjusts and retracts the piston rod ( 23 ) moving essentially parallel to the transverse axis (QA) of the vehicle body ( 2 ) ( Fig. 4).

5. Rail vehicle according to one of claims 1 to 4, characterized records that the control of the radial position electri by active auxiliary forces shear, pneumatic or hydraulic type effected or at least supported.

6. Rail vehicle according to claim 5, characterized in that the tax specification for the assistant on the basis of the wheelsets when traveling on a curved track kenden longitudinal forces.

7. Rail vehicle according to claim 5, characterized in that the tax default for the assistant due to the geometric position of the wheelsets Track bend run.

8. Rail vehicle according to claim 5, characterized in that the tax default for the assistant on the basis of a wheel set when traveling on a curved track transverse forces acting directly or indirectly.