DE19653529C1 - Method of regulating rail vehicle carriage tilt w.r.t. ground - Google Patents

Method of regulating rail vehicle carriage tilt w.r.t. ground

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DE19653529C1 DE1996153529 DE19653529A DE19653529C1 DE 19653529 C1 DE19653529 C1 DE 19653529C1 DE 1996153529 DE1996153529 DE 1996153529 DE 19653529 A DE19653529 A DE 19653529A DE 19653529 C1 DE19653529 C1 DE 19653529C1
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Abstract

The method involves determining the centrifugal acceleration in the horizontal plane, deriving a desired value (phi*WK) for the absolute carriage inclination wrt. the Earth viewed as an inertial system, determining the actual value (phiWK), determining the tilt (alphaN1,2) between the carriage and its running gear and the absolute tilt (phi*FW1,2) of the running gear wrt. the Earth and deriving at least one quai-absolute angle difference (delta phi'WK). At least one control signal (U1) is formed from the desired value and the actual value of the carriage's absolute tilt using a freely selectable equation set. At least a second control signal (U2) is derived from the quasi-absolute angle difference. The tilt angle between the running gear and carriage transverse to the travel direction is adjusted according to the generated control signals.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vor­ richtung zur Regelung der erdbezogenen Wagenkastenneigung bei einem Schienenfahrzeug mit mindestens einem Wagen, dessen Wagenkasten federnd und schwenkbar um die Längsachse auf Fahrwerken mit wenigstens einem Radpaar sitzt und mittels wenigstens einer Neigeeinrichtung gegenüber den Fahrwerken neigbar ist.The invention relates to a method and a front direction to regulate the earth-related car body inclination a rail vehicle with at least one carriage, the Car body resilient and pivotable about the longitudinal axis Chassis with at least one pair of wheels sits and by means of at least one tilting device in relation to the running gear is inclinable.

Bei Kurvenfahrten wirken in Schienenfahrzeugen auf Insassen und Transportgüter infolge der Zentrifugalkraft Querbeschleu­ nigungen, die man aus Komfort- und Sicherheitsgründen gering zu halten versucht, ohne gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit zu Lasten von Fahrtdauer und Transportkapazität unnötig her­ abzusetzen. Wegen ansteigender Anforderungen wird angestrebt, gleisbautechnische Vorkehrungen (Überhöhung in Kurven) durch Maßnahmen im Schienenfahrzeug selbst zu ergänzen. Durch ein geeignetes Neigen des Wagenkastens läßt sich ein Teil der auf die Passagiere wirkenden Querbeschleunigung mit Hilfe der Schwerkraft neutralisieren.When cornering, rail passengers act on occupants and goods to be transported due to the centrifugal force attitudes that are low for comfort and safety reasons tried to keep up without simultaneously driving speed unnecessarily at the expense of travel time and transport capacity to discontinue. Due to increasing requirements, the aim is Track engineering precautions (cant in curves) by To supplement measures in the rail vehicle itself. Through a part of the car can be tilted appropriately the transverse acceleration acting on the passengers with the help of the Neutralize gravity.

Bei Schienenfahrzeugen, deren Wagenkästen aktiv geneigt wer­ den, darf aus Gründen der Entleisungssicherheit das Verhält­ nis von senkrechten und waagrechten Rad-Schiene-Kräften sich nur in bestimmten Bereichen bewegen. Bei einer starken Tor­ sion des Wagenkastens, der sich über die Räder des Fahrwerks auf dem Gleis abstützt, wird diese Bedingung verletzt.For rail vehicles whose car bodies are actively inclined the, may the ratio vertical and horizontal wheel-rail forces move only in certain areas. With a strong goal  sion of the car body, which extends over the wheels of the chassis supported on the track, this condition is violated.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der erdbezo­ genen Wagenkastenneigung bei einem Schienenfahrzeug ist durch die WO 91/00815 A1 bekannt. Im bekannten Fall wird der Forde­ rung nach Vermeidung einer Torsion des Schienenfahrzeugs da­ durch Rechnung getragen, daß die als hydraulische Aktuatoren ausgebildeten Neigeantriebe von einem gemeinsamen Ventil aus mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Durch diese kon­ struktive Maßnahme soll erreicht werden, daß in den hydrau­ lischen Aktuatoren beider Fahrwerke die gleichen Kräfte wir­ ken. Weil das Übertragungsverhältnis von Motordrehmomenten zu Wagenkasten-Drehmomenten eine nichtlineare Funktion des Nei­ gewinkels ist, und weil prinzipbedingt zwischen den beiden Fahrwerken eine Neigewinkeldifferenz in der Größenordnung der Differenz der Gleisüberhöhungen an den beiden Fahrwerken auf­ tritt, ist das Torsionsmoment des Schienenfahrzeugs abhängig von dieser Nichtlinearität und der Neigewinkeldifferenz. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung gemäß der WO 91/00815 A1 ist nicht für Fahrzeuge geeignet, deren Wagenkästen durch elek­ trisch angetriebene Aktuatoren geneigt werden.A method and a device for regulating the erdbezo gen wagon inclination in a rail vehicle is through WO 91/00815 A1 is known. In the known case, the Forde after avoiding torsion of the rail vehicle taken into account that as hydraulic actuators trained tilt drives from a common valve be supplied with hydraulic fluid. Through this con structural measure should be achieved that in the hydrau actuators of both trolleys have the same forces ken. Because the transmission ratio of engine torque to Car body torque is a non-linear function of the Nei is angled, and because of the principle between the two Chassis an inclination angle difference in the order of magnitude Difference of the track elevations on the two trolleys occurs, the torsional moment of the rail vehicle is dependent of this non-linearity and the tilt angle difference. The Method or device according to WO 91/00815 A1 not suitable for vehicles whose car bodies are covered by elec trically driven actuators are inclined.

Weiterhin ist durch die EP 0 557 893 A1 ein Verfahren be­ kannt, bei dem der Neigewinkel zwischen den beiden Fahrwerken und dem Wagenkasten durch Regeleinrichtungen auf den gleichen Wert geregelt und durch hydraulische Aktuatoren auf diesen Wert eingestellt wird. Damit bewirkt, wie bei einem Wagen ohne Neigetechnik, die Anregung aus dem Gleis, speziell in Übergangsbögen, eine Torsion des Schienenfahrzeugs. Bei diesem Verfahren muß sichergestellt werden, daß die ohnehin vorhandene Torsion durch eine Asynchronität der Neigewinkel an den beiden Fahrwerken nicht noch zusätzlich unzulässig erhöht wird.Furthermore, EP 0 557 893 A1 describes a method knows the tilt angle between the two trolleys and the car body by regulating devices on the same Value regulated and by hydraulic actuators on these Value is set. It works like a car without tilting technology, the excitation from the track, especially in Transition arches, a twist of the rail vehicle. At  This procedure must ensure that the anyway existing torsion due to an asynchronism of the tilt angle not additionally prohibited on the two trolleys is increased.

Ferner ist in der US 4 693 185 A ein luftgefedertes Schienen­ fahrzeug beschrieben, bei dem die Druckverhältnisse in den Luftfedern der Sekundärfederstufe gemessen und so eingestellt werden, daß die Torsion des Schienenfahrzeugs minimal wird.Also in US 4,693,185 A is an air sprung rail described vehicle in which the pressure conditions in the Air springs of the secondary spring level measured and adjusted be that the torsion of the rail vehicle is minimal.

Darüber hinaus ist durch die WO 96/02027 A1 ein Verfahren so­ wie eine Vorrichtung zur Regelung der erdbezogenen Wagenka­ stenneigung bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird zu­ nächst die Zentrifugalbeschleunigung in Horizontalebene er­ mittelt. Daraus wird erfindungsgemäß ein in Abhängigkeit von der Fahrsituation frei vorgebbarer Sollwert für die Absolut­ neigung des Wagenkastens gegenüber der als Inertialsystem be­ trachteten Erde gebildet. Weiterhin wird der Istwert der Ab­ solutneigung des Wagenkastens gegenüber der als Inertialsy­ stem betrachteten Erde ermittelt und mit Hilfe eines frei wählbaren Bildungsgesetzes wenigstens ein Regelsignal aus der Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Absolutneigung des Wagenkastens gebildet. In Abhängigkeit vom gebildeten Re­ gelsignal wird dann der Winkel zwischen Fahrwerk und Wagenka­ sten quer zur Fahrtrichtung verstellt. Um eine übermäßig starke Torsion des Schienenfahrzeugs zu vermeiden, wird in der WO 96/02027 A1 vorgeschlagen, aus den gemessenen und/oder berechneten Absolutneigungen aller Fahrwerke eines Wagens die Stellsignale zur Verstellung der Winkel zwischen den Fahrwer­ ken und dem Wagenkasten quer zur Fahrtrichtung unter Beach­ tung eines vorgebbaren oberen Grenzwertes für die Torsion des Schienenfahrzeugs um seine Längsachse zu bilden.In addition, WO 96/02027 A1 describes a method in this way like a device for regulating the earth-related Wagenka known tendency. In the known method is too next he the centrifugal acceleration in the horizontal plane averages. According to the invention, this becomes a function of target value for the absolute that can be freely specified in the driving situation inclination of the car body compared to that used as an inertial system made earth. Furthermore, the actual value of Ab solid inclination of the car body compared to that as inertialsy considered earth and determined with the help of a free selectable education law at least one control signal from the Difference between the setpoint and the actual value of the absolute inclination of the car body. Depending on the Re formed The signal between the chassis and Wagenka then becomes a signal most adjusted to the direction of travel. To be overly Avoiding strong torsion of the rail vehicle is in of WO 96/02027 A1, from the measured and / or calculated absolute inclinations of all trolleys of a car Control signals for adjusting the angle between the chassis ken and the car body transverse to the direction of travel under Beach  setting a predefinable upper limit for the torsion of the Rail vehicle to form around its longitudinal axis.

Weiterhin ist durch die WO 96/31384 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Neigung wenigstens eines Wagen­ kastens bei einem Fahrzeug bekannt, das mindestens einen Wa­ genkasten umfaßt, der durch wenigstens einen Neigeantrieb mit elektrisch angetriebenen Aktuatoren neigbar ist. Für eine vorgebbare Anzahl von Fahrwerken eines Fahrzeugs wird bei we­ nigstens einem elektrischen Neigeantrieb ein Motordrehmoment-Soll­ wert derart vorgegeben, daß die Torsion des Schienenfahr­ zeugs minimal wird.Furthermore, WO 96/31384 A1 describes a method and a Device for regulating the inclination of at least one car box known in a vehicle that has at least one Wa Genkasten includes the by at least one tilt drive electrically driven actuators is tiltable. For one Predeterminable number of chassis of a vehicle is at we at least an electric tilt drive a motor torque target value given such that the torsion of the rail stuff becomes minimal.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der erdbezogenen Wagenkasten­ neigung zu schaffen, die bei Wagenkästen, unabhängig von der Bauart der Neigeeinrichtung, selbst unter ungünstigen Be­ triebsbedingungen und unabhängig von der Bauart der Gleis­ bogenüberhöhungen und von auftretenden Störungen, wie z. B. Seitenwind, die Torsion des Schienenfahrzeugs minimal hält.The object of the present invention is a method and a device for regulating the earth-related car body tendency to create car bodies regardless of the Design of the tilting device, even under unfavorable conditions operating conditions and regardless of the type of track bow exaggerations and occurring faults, such as. B. Cross wind that keeps the rail vehicle's torsion to a minimum.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach An­ spruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 21 ge­ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The object is achieved by a method according to An claim 1 and by a device according to claim 21 ge solves. Advantageous embodiments of the invention are in each case Subject of further claims.

Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 1 wird zunächst die Zentri­ fugalbeschleunigung ay in Horizontalebene ermittelt. Daraus wird erfindungsgemäß ein in Abhängigkeit von der Fahrsitua­ tion frei vorgebbarer Sollwert (ϕ*WK für die Absolutneigung des Wagenkastens gegenüber der als Inertialsystem betrachte­ ten Erde gebildet. Weiterhin werden der Istwert ϕWK der Abso­ lutneigung des Wagenkastens gegenüber der als Inertialsystem betrachteten Erde sowie die Neigewinkel αN1,2 zwischen dem Wa­ genkasten und seinen Fahrwerken und die erdbezogenen Absolut­ neigewinkel ϕFW1,2 der Fahrwerke ermittelt. Aus diesen Winkel­ werten wird zunächst wenigstens eine Quasi-Absolutwinkeldif­ ferenz Δϕ′WK gemäß der BeziehungIn the method according to claim 1, the centrifugal acceleration a y is first determined in the horizontal plane. According to the invention, a setpoint (ϕ * WK for the absolute inclination of the car body relative to the earth considered as an inertial system) is formed from this, depending on the driving situation. Furthermore, the actual value ϕ WK of the absolute inclination of the car body relative to the earth considered as an inertial system and the The angle of inclination α N1.2 between the carriage body and its undercarriages and the earth-related absolute tilting angles ϕ FW1.2 of the undercarriages are determined, and at least one quasi-absolute angle difference Δϕ ′ WK is first calculated from these angles according to the relationship

N1 + a · ϕFW1) - (αN2 + b · ϕFW2)N1 + a · FW1 ) - (α N2 + b · ϕ FW2 )

gebildet, wobei im Normalbetrieb die Gewichtungsfaktoren a = b = 1 sind.formed, the weighting factors a = in normal operation b = 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird außerdem mit Hilfe eines frei wählbaren Bildungsgesetzes wenigstens ein erstes Regelsignal U₁ aus dem Sollwert ϕ*WK und dem Istwert ϕWK der Absolutneigung des Wagenkastens gebildet. Weiterhin wird we­ nigstens ein zweites Regelsignal U₂ aus der Quasi-Absolutwin­ keldifferenz Δϕ′WK gebildet. In Abhängigkeit von den gebilde­ ten Regelsignalen U₁ und U₂ werden dann die Neigewinkel αN1 und αN2 zwischen den Fahrwerken und dem Wagenkasten quer zur Fahrtrichtung verstellt.In the method according to the invention, at least a first control signal U 1 is also formed from the desired value ϕ * WK and the actual value ϕ WK of the absolute inclination of the car body with the aid of a freely selectable education law. Furthermore, we at least form a second control signal U₂ from the quasi-absolute win difference Δϕ ' WK . Depending on the formed control signals U₁ and U₂, the tilt angle α N1 and α N2 between the undercarriages and the body are then adjusted transversely to the direction of travel.

Die Regelsignale U₁ und U₂ können z. B. Sollwerte für die Neigewinkel αN1 und αN2 zwischen Wagenkasten und Fahrwerk sein. Die Regelsignale U₁ und U₂ können auch Sollwerte für die Winkelgeschwindigkeit d/(dtαN1) und d/dt(αN2) und damit für die Drehzahl sein. Sollwerte der Motordrehmomente MM*₁ und MM*₂ können ebenfalls als Regelsignale U₁ und U₂ zur Ver­ fügung gestellt werden. The control signals U₁ and U₂ can, for. B. Setpoints for the angle of inclination α N1 and α N2 between the body and chassis. The control signals U₁ and U₂ can also be setpoints for the angular velocity d / (dtα N1 ) and d / dt (α N2 ) and thus for the speed. Setpoints of the motor torques MM * ₁ and MM * ₂ can also be made available as control signals U₁ and U₂.

Das erste Regelsignal U₁ bewirkt eine Gleichtaktbewegung αN1 + αN2, wohingegen das zweite Regelsignal U₂ eine Gegentaktbe­ wegung αN1 - αN2 bewirkt. Zusammen mit der Quasi-Absolutwin­ keldifferenz Δϕ′WK wird dadurch bei dem Verfahren nach An­ spruch 1 sichergestellt, daß das Schienenfahrzeug auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen, wie z. B. Seitenwind, tor­ sionsfrei geneigt wird.The first control signal U₁ causes a common mode movement α N1 + α N2 , whereas the second control signal U₂ causes a push-pull movement α N1 - α N2 . Together with the quasi-Absolutwin keldifferenz Δϕ ' WK this ensures in the method according to claim 1 that the rail vehicle even under unfavorable operating conditions, such as. B. crosswind, tor sions free inclined.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der erdbezogenen Wagenkastenneigung bei einem Schienenfahrzeug ist prinzipiell auch für Straßenfahrzeuge geeignet. Da eine nennenswerte Tor­ sionsbelastung jedoch nur bei Schienenfahrzeugen auftritt, dürfte der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Stra­ ßenfahrzeugen nur in Ausnahmefällen erforderlich sein.The inventive method for controlling the earth-related Car body inclination in a rail vehicle is fundamental also suitable for road vehicles. Because a noteworthy goal but only occurs in rail vehicles, the use of the method according to the invention at Stra Outdoor vehicles may only be required in exceptional cases.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung hierzu sind für alle Arten von Neigeantrieben geeignet, also sowohl für hydraulisch als auch für elektrisch betriebene Aktuato­ ren. Der Neigeantrieb wird jedoch vorzugsweise als elektrisch angetriebener Aktuator ausgebildet sein. Ein derartiger Nei­ geantrieb benötigt gegenüber einem hydraulischen Aktuator einen deutlich geringeren Leistungsbedarf, da bei dem hohen Druck des hydraulischen Systems ein Großteil der Hydraulik­ flüssigkeit nicht in mechanische Arbeit, sondern als Verlust­ leistung in Wärme umgesetzt wird. Weiterhin läßt der Einsatz von elektrischen Aktuatoren in Summe eine kompaktere Bauweise zu, da eine voluminöse hydraulische Kraftversorgung entfällt. Zusammen mit der Einsparung an Einbauvolumen im Fahrzeug er­ gibt sich eine erhebliche Gewichtsverminderung des Neigesys­ tems. Weiterhin sind die elektrischen Neigeantriebe ge­ räuschärmer als hydraulische Aktuatoren, da keine störenden Geräusche durch das Schalten von Hydraulikventilen und durch die Pumpe mit zugehörigem Antriebsaggregat auftreten.The method according to the invention and the device therefor are suitable for all types of tilt drives, i.e. both for hydraulically as well as for electrically operated actuators ren. However, the tilt drive is preferably considered electrical be driven actuator. Such a nei compared to a hydraulic actuator a significantly lower power requirement since the high Hydraulic system pressure a lot of the hydraulics liquid not in mechanical work, but as a loss power is converted into heat. Furthermore, the use leaves electrical actuators in total a more compact design to, since there is no voluminous hydraulic power supply. Together with the saving in installation volume in the vehicle there is a significant reduction in weight of the tilting system tems. Furthermore, the electric tilt drives are ge  quieter than hydraulic actuators because there are no annoying Noises from switching hydraulic valves and through the pump with the associated drive unit occur.

Ferner zeichnet sich eine Lösung mit elektrischen Aktuatoren durch einen gegenüber einem Hydrauliksystem geringeren War­ tungsaufwand sowie größere Umweltfreundlichkeit aus, da keine Entsorgungsprobleme bezüglich der Hydraulikflüssigkeit beim Ölwechsel bzw. bei einer Beschädigung des Hydrauliksystems auftreten.There is also a solution with electrical actuators due to a lower war compared to a hydraulic system effort as well as greater environmental friendliness, since none Disposal problems regarding the hydraulic fluid at Oil change or if the hydraulic system is damaged occur.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung in der nachfolgenden Beschreibung dargestellt, und in Verbindung mit den weiteren Ansprüchen ergeben sich daraus auch weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung. Es zeigen:An embodiment of the invention is based on the drawing in the following description, and in Connection with the other claims result from it also other advantages and details of the invention. It demonstrate:

Fig. 1 im Querschnitt einen Wagen eines Schienenfahr­ zeugs, Fig. 1 in cross section a car truck of a rail vehicle,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Wagenkastenneigung. Fig. 2 is a schematic diagram of an embodiment of the device for car body inclination.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Wagen eines Schienenfahrzeugs bezeichnet, der ein Gleis 2 befährt. Der Wagen 1 umfaßt einen Wagenkasten 3, der gegenüber zwei Pendelträgern 4 oder der­ gleichen (z. B. zwei Wiegen) quer zur Fahrtrichtung schwenk­ bar ist. Von den beiden Pendelträgern 4 ist in der Zeichnung nur der in Fahrtrichtung vordere Pendelträger sichtbar. In the drawing, 1 denotes a wagon of a rail vehicle which drives on track 2 . The carriage 1 comprises a carriage body 3 , which can be pivoted transversely to the direction of travel relative to two pendulum supports 4 or the same (eg two cradles). Of the two pendulum supports 4 , only the front pendulum support in the direction of travel is visible in the drawing.

Jeder Pendelträger 4 ist über eine Sekundärfederung 5 auf ei­ nem Drehgestellrahmen 6 abgestützt. Im Drehgestellrahmen 6 sind zwei Radpaare 7 angeordnet, von denen in der Zeichnung nur ein Radpaar 7 sichtbar ist.Each pendulum support 4 is supported by a secondary suspension 5 on egg nem bogie frame 6 . Two wheel pairs 7 are arranged in the bogie frame 6 , of which only one wheel pair 7 is visible in the drawing.

Die Radpaare 7 sind über Primärfederungen 8 federnd in den Drehgestellrahmen 6 gehalten.The wheel pairs 7 are held resiliently in the bogie frame 6 via primary suspensions 8 .

Der Pendelträger 4, die Sekundärfederung 5, der Drehgestell­ rahmen 6, das Radpaar 7 und die Primärfederung 8 bilden je­ weils ein Fahrwerk 30.The pendulum support 4 , the secondary suspension 5 , the bogie frame 6 , the pair of wheels 7 and the primary suspension 8 each form a chassis 30th

Zwischen den Pendelträgern 4 und dem Wagenkasten 3 ist eine aktive Neigemechanik 9 angeordnet, durch die der Wagenkasten 3 gegenüber den Pendelträgern 4 geneigt werden kann.An active tilt mechanism 9 is arranged between the pendulum supports 4 and the car body 3 , through which the car body 3 can be inclined relative to the pendulum supports 4 .

Bei einer Kurve ist die kurvenäußere Schiene 2a gegenüber der kurveninneren Schiene 2b, die in der Erdhorizontalen 10 liegt, überhöht. Die Gleisebene 11 ist damit um einen Gleis­ neigungswinkel ϕGleis gegenüber der Erdhorizontalen 10 ge­ neigt.On a curve, the outer rail 2 a is too high compared to the inner rail 2 b, which lies in the earth's horizontal 10 . The track level 11 is thus inclined by a track inclination angle ϕ track with respect to the earth's horizontal 10 .

Bei Kurvenfahrt neigen sich die Drehgestellrahmen 6 gegenüber den Radpaaren 7 jeweils um einen Rollwinkel αprim der Primär­ federung 8. Gleichzeitig neigen sich die Pendelträger 4 ge­ genüber den Drehgestellrahmen 6 um einen Rollwinkel αsek der Sekundärfederung 5. When cornering, the bogie frame 6 incline relative to the wheel pairs 7 by a roll angle α prim of the primary suspension 8 . At the same time, the pendulum carrier 4 incline ge compared to the bogie frame 6 by a roll angle α sec of the secondary suspension 5th

Die Absolutneigewinkel ϕDG der Drehgestellrahmen 6 gegenüber der Erdhorizontalen 10 lassen sich damit z. B. aus der Be­ ziehungThe absolute tilt angle ϕ DG of the bogie frame 6 with respect to the earth's horizontal 10 can thus z. B. from the relationship

ϕDG = ϕGleis + αprim ϕ DG = ϕ track + α prim

ermitteln.determine.

Weiterhin werden jeweils die Neigewinkel αN1 und αN2 zwischen dem Wagenkasten 3 und den Pendelträgern 4 gemessen.Furthermore, the inclination angles α N1 and α N2 between the car body 3 and the pendulum supports 4 are measured.

Die Neigewinkel αN1 und αN2 zwischen dem Wagenkasten 3 und den Pendelträgern 4 können auch - unter der Voraussetzung eines hinreichend starren Wagenkastens 3 - aus der BeziehungThe inclination angles α N1 and α N2 between the car body 3 and the pendulum supports 4 can also - provided that the car body 3 is sufficiently rigid - from the relationship

αN1,2 = ϕWK - ϕPT1,2 α N1.2 = ϕ WK - ϕ PT1.2

ermittelt werden.be determined.

Anschließend werden der Absolutneigewinkel ϕDG des Drehge­ stellrahmens 6 und die Zentrifugalbeschleunigung ay in Hori­ zontalebene des Wagens 1 oder eine zur Zentrifugalbeschleuni­ gung ay äquivalente Größe an die nachfolgenden Wagen fahrge­ schwindigkeitsabhängig weitergeschaltet.Subsequently, the absolute tilt angle ϕ DG of the rotating frame 6 and the centrifugal acceleration a y in the horizontal plane of the carriage 1 or a quantity equivalent to the centrifugal acceleration a y are switched to the following carriages depending on the speed.

Unter einer zur Zentrifugalbeschleunigung ay äquivalenten Größe ist aufgrund der BeziehungenUnder a size equivalent to centrifugal acceleration a y is due to the relationships

der vorzeichenbehaftete Gleisradius R oder die vorzeichenbe­ haftete Gleiskrümmung 1/R zu verstehen. Hierbei ist die Winkelgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs um das Erdlot (geodätisches Koordinatensystem). the signed radius R or the signed stuck to understand curvature 1 / R. Here is the Angular speed of the rail vehicle around the earth plummet (geodetic coordinate system).  

Aus dem Sollwert ϕ*WK und dem Istwert ϕWK der Absolutneigung des Wagenkastens 3 wird anschließend mit Hilfe eines frei wählbaren Bildungsgesetzes wenigstens ein erstes Regelsignal U₁ für die aktive Neigemechanik 9 gebildet. Weiterhin wird aus der Quasi-Absolutwinkeldifferenz Δϕ′WK wenigstens ein zweites Regelsignal U₂ gebildet. In Abhängigkeit von den ge­ bildeten Regelsignalen U₁ und U₂ wird der Neigewinkel αN zwi­ schen Pendelträger 4 und Wagenkasten 3 quer zur Fahrtrichtung verstellt.From the setpoint ϕ * WK and the actual value ϕ WK of the absolute inclination of the car body 3 , at least a first control signal U 1 for the active tilt mechanism 9 is then formed using a freely selectable education law. Furthermore, at least a second control signal U₂ is formed from the quasi-absolute angle difference Δϕ ' WK . Depending on the ge formed control signals U₁ and U₂, the angle of inclination α N between the pendulum carrier 4's and body 3 is adjusted transversely to the direction of travel.

Das Regelsignal U₁ bewirkt eine Gleichtaktbewegung αN1 + αN2, wohingegen das Regelsignal U₂ eine Gegentaktbewegung αN1 - αN2 bewirkt. Zusammen mit der Quasi-Absolutwinkeldifferenz Δϕ′WK wird dadurch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sicherge­ stellt, daß der Wagenkasten auch unter ungünstigen Betriebs­ bedingungen, wie z. B. Seitenwind, torsionsfrei geneigt wird.The control signal U₁ causes a common mode movement α N1 + α N2 , whereas the control signal U₂ causes a push-pull movement α N1 - α N2 . Together with the quasi-absolute angle difference Δϕ ' WK is thereby in the method according to the invention forms in that the car body even under unfavorable operating conditions, such as. B. crosswind, is tilted torsion-free.

Es gibt verschiedene Varianten, die Stellantriebe (Stellglie­ der, Neigeaktuatoren) des Wagens 1 torsionsfrei anzusteuern. Anhand von Fig. 2 werden zwei Alternativen, nämlich eine mo­ mentengeregelte und eine drehzahlgeregelte Neigung des Wa­ genkastens 3 näher erläutert.There are different variants to control the actuators (actuators, tilt actuators) of the car 1 without torsion. Referring to Fig. 2, two alternatives, namely, a mo ment regulated and illustrates a speed-controlled inclination of Wa genkastens 3 in more detail.

Die in Fig. 2 dargestellte Neigeregelung umfaßt einen Neige­ regler 12. Der Neigeregler 12 beinhaltet einen Wagenkasten­ neigewinkelregler, im folgenden als Lageregler 13 bezeichnet, und einen Synchronisierregler 14, dessen Aufgabe darin be­ steht, die Quasi-Absolutneigewinkel ϕ′WK des Wagenkastens 3 über jedem Drehgestellrahmen 6 zu synchronisieren. Die Aus­ gangsgrößen des Neigereglers 12 speisen pro Drehgestellrahmen 6 eine unterlagerte Regelung, die wiederum die Stellgrößen der aktiven Neigemechanik 9 (Fig. 1) bilden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Ausgangsgrößen des Neigereg­ lers 12 in einer Entkopplungseinrichtung 17 aus dem ersten Regelsignal U₁ und aus dem zweiten Regelsignal U₂ gebildet. Die Neigemechanik 9 umfaßt für das erste Drehgestell einen Stellantrieb 15 und für das zweite Drehgestell einen Stell­ antrieb 16. Der Regelkreis wird durch die für die Neigerege­ lung benötigten Meßgrößen aus dem Fahrzeug und dem Fahrweg (Gleis 2) geschlossen. Das Schienenfahrzeug und der Fahrweg bilden hierzu eine Regelstrecke 18.The tilt control shown in Fig. 2 includes a tilt controller 12th The tilt controller 12 includes a car body tilt angle controller, hereinafter referred to as position controller 13 , and a synchronizing controller 14 , the task of which is to synchronize the quasi-absolute tilt angle ϕ ' WK of the car body 3 over each bogie frame 6 . From the output variables of the tilt controller 12 feed a subordinate control per bogie frame 6 , which in turn form the manipulated variables of the active tilt mechanism 9 ( FIG. 1). In the illustrated embodiment, the output variables of the Neigereg lers 12 are formed in a decoupling device 17 from the first control signal U 1 and from the second control signal U 2. The tilt mechanism 9 comprises an actuator 15 for the first bogie and an actuator 16 for the second bogie. The control loop is closed by the measured variables required for the tilt control from the vehicle and the route (track 2 ). For this purpose, the rail vehicle and the route form a controlled system 18 .

Eine Möglichkeit, die beiden Stellantriebe 15 und 16 torsi­ onsfrei anzusteuern, ist, einen Sollwert ϕ*WK für die Abso­ lutneigung des Wagenkastens 3 zu berechnen und den sich aus dem Lageregelalgorithmus ergebenden Momentensollwert MM*₁ und MM*₂ beiden Stellantrieben 15 und 16 aufzuschalten.One way to control the two actuators 15 and 16 without torsion is to calculate a setpoint ϕ * WK for the absolute tendency of the car body 3 and to apply the torque setpoint MM * ₁ and MM * ₂ resulting from the position control algorithm to both actuators 15 and 16 .

Pro Wagenkasten 3 gibt es einen Neigeregler 12. Falls ein Stellantrieb 15 oder 16 blockiert, wird der Lageregler 13 deaktiviert und der immer aktive Synchronisierregler 14 syn­ chronisiert die beiden Stellantriebe 15 und 16 auf den Quasi-Ist­ wert ϕ′WK der Absolutneigung des Wagenkastens 3 über jedem Drehgestell 30. Ausgang des Lagereglers 13 ist der gemeinsame Momentensollwert (erstes Regelsignal U₁) bei den Stellantrie­ ben 15 und 16 der beiden Drehgestelle 30.There is one tilt controller 12 per car body 3 . If an actuator 15 or 16 blocks, the position controller 13 is deactivated and the always active synchronization controller 14 synchronizes the two actuators 15 and 16 to the quasi-actual value ϕ ′ WK of the absolute inclination of the car body 3 above each bogie 30 . The output of the position controller 13 is the common torque setpoint (first control signal U 1 ) in the actuators ben 15 and 16 of the two bogies 30 .

Vom Neigeregler 12 wird beiden Neigeaktuatoren (Stellantriebe 15 und 16) derselbe Momentensollwert vorgegeben (Gleichtakt­ bewegung). Dadurch wird erreicht, daß kein Torsionsmoment in den Wagenkasten 3 eingeleitet wird. Auch das beim Bogenein- und auslauf durch unterschiedliche Gleisüberhöhungen (Gleis­ neigungswinkel ϕGleis) auftretende Torsionsmoment wird mini­ miert.From the tilt controller 12 , both tilt actuators (actuators 15 and 16 ) are given the same torque setpoint (common mode movement). This ensures that no torsional moment is introduced into the body 3 . The torsional moment that occurs during curve entry and exit due to different track elevations (track inclination angle ϕ track ) is also minimized.

Der Synchronisierregler 14 hat die Aufgabe, die Quasi-Abso­ lutwinkeldifferenz Δϕ′WK zu minimieren. Hierfür müssen für die Berechnung des Quasi-Absolutneigewinkels ϕ′DG der nach­ laufenden Drehgestelle die Sensorwerte ϕDG oder ϕGleis in Ab­ hängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit verzögert werden. Der Synchronisierregler 14 ist im dargestellten Ausführungsbei­ spiel speziell für den Blockierfall von größter Wichtigkeit, da in diesem Fall der intakte Stellantrieb (z. B. der Stell­ antrieb 16) ein Torsionsmoment in das Schienenfahrzeug ein­ leiten kann. Nach erkanntem Blockieren des Stellantriebes 15, wird der Lageregler 13 ausgeschaltet. Der Synchronisierregler 14 hält daraufhin, bei reduzierter Fahrtgeschwindigkeit unter Berücksichtigung des aktuellen Gleisneigungswinkels ϕGleis bei beiden Fahrwerken den intakten Stellantrieb 16 synchron zum blockierten Stellantrieb 15.The synchronizing controller 14 has the task of minimizing the quasi-absolute angle difference Δϕ ' WK . For this, the sensor values ϕ DG or ϕ track must be decelerated depending on the vehicle speed to calculate the quasi-absolute tilt angle ϕ ′ DG of the bogies that are running. The synchronizing controller 14 is in the exemplary embodiment shown especially for the blocking case of the greatest importance, since in this case the intact actuator (e.g. the actuator 16 ) can introduce a torsional moment into the rail vehicle. After the blocking of the actuator 15 has been detected, the position controller 13 is switched off. The synchronizing controller 14 then keeps the intact actuator 16 in synchronism with the blocked actuator 15 at a reduced travel speed, taking into account the current inclination angle ϕ track, on both carriages.

Der Synchronisierregler 14 kann als Zustandsregler ausgeführt werden. Die Dynamik ähnelt der eines PID-Reglers. Das Stell­ signal (Momentensollwert) des Synchronisierreglers 14 wird hierbei torsionsvermindernd mit entgegengesetztem Vorzeichen auf die Stellantriebe 15 und 16 gegeben.The synchronization controller 14 can be designed as a state controller. The dynamics are similar to those of a PID controller. The control signal (torque setpoint) of the synchronizing controller 14 is given torsion-reducing with opposite sign on the actuators 15 and 16 .

Im Normalbetrieb hat der Synchronisierregler 14 die Aufgabe, die Spindeln der Stellantriebe 15 und 16 zu schonen. Die durch veränderliche Gleisneigungswinkel ϕGleis eingeleiteten Torsionsmomente aus dem Gleis üben ständig einen Druck auf die Spindeln aus, der diese gegen ihre Selbsthemmungskräfte zusammenschiebt. Diese Dauerbelastung der Spindeln wird durch den Synchronisierregler 14, der aufgrund unterschiedlicher Gleisneigungswinkel ϕGleis aktiv ein torsionsverminderndes Mo­ ment auf die Spindeln schaltet, aufgehoben.In normal operation, the synchronization controller 14 has the task of protecting the spindles of the actuators 15 and 16 . The torsional moments from the track initiated by variable track inclination angles ϕ track constantly exert pressure on the spindles, which pushes them together against their self-locking forces. This permanent load on the spindles is canceled by the synchronization controller 14 , which actively switches a torsion-reducing moment on the spindles due to different track inclination angles ϕ track .

Den Stellgliedern 15 und 16 kann statt einem Momentensollwert ein Drehzahlsollwert vorgegeben werden. Die entscheidenden Vorteile zur Sollmomentvorgabe sind, daß die Drehzahlregelung mit unterlagerter Momentenregelung schneller ablaufen kann.Instead of a torque setpoint, the actuators 15 and 16 can be given a speed setpoint. The decisive advantages of specifying the target torque are that the speed control with subordinate torque control can run faster.

Der Lageregler 13 und der Synchronisierregler 14 sind als Proportionalregler ausgeführt, die als Ausgangsgrößen Dreh­ zahlsollwerte generieren. Der Neigewinkelsollwert und die Quasi-Absolutwinkeldifferenz werden wie vorher beschrieben gebildet. Im Neigeregler 12 werden die Stellantriebe 15 und 16 durch eine Drehzahlregelung (PI-Regler) mit unterlagerter Momentenregelung angesteuert. Hier wird auch der Momenten­ sollwert begrenzt. Spricht diese Momentenbegrenzung eines Stellantriebes 15 bzw. 16 nun für eine bestimmte Zeitdauer an, so wird davon ausgegangen, das eine Blockierung dieses Stellantriebes vorliegt. In diesem Fall wird der zugehörige Lageregler abgeschaltet. Außerdem wird der Sollwert ϕ*WK für die Absolutneigung des Wagenkastens 3 gleich dem Istwert ϕWK der Absolutneigung des Wagenkastens 3 gesetzt. Weiterhin wird der blockierte Stellantrieb mittels einer Impulssperre deak­ tiviert, um ihn vor thermischer Überlastung zu schützen.The position controller 13 and the synchronization controller 14 are designed as proportional controllers that generate speed setpoints as output variables. The tilt angle setpoint and the quasi-absolute angle difference are formed as previously described. In the tilt controller 12 , the actuators 15 and 16 are controlled by a speed control (PI controller) with a subordinate torque control. The torque setpoint is also limited here. If this torque limitation of an actuator 15 or 16 now responds for a certain period of time, it is assumed that this actuator is blocked. In this case the associated position controller is switched off. In addition, the setpoint ϕ * WK for the absolute inclination of the car body 3 is set equal to the actual value ϕ WK of the absolute inclination of the car body 3 . Furthermore, the blocked actuator is deactivated by means of an impulse lock to protect it from thermal overload.

Claims (23)

1. Verfahren zur Regelung der erdbezogenen Wagenkastenneigung bei einem Schienenfahrzeug mit mindestens einem Wagen (1), dessen Wagenkasten (3) federnd und schwenkbar um die Längs­ achse auf Fahrwerken (30) mit wenigstens einem Radpaar (7) sitzt und mittels wenigstens einer Neigeeinrichtung (Mechanik 9 und Regler 12) gegenüber den Fahrwerken (30) neigbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
  • a) Ermittlung der Zentrifugalbeschleunigung (ay) in Horizon­ talebene,
  • b) daraus Bildung eines in Abhängigkeit von der Fahrsituation frei vorgebbaren Sollwertes (ϕ*WK) für die Absolutneigung des Wagenkastens (3) gegenüber der als Inertialsystem be­ trachteten Erde,
  • c) Ermittlung des Istwertes (ϕWK) der Absolutneigung des Wa­ genkastens (3) gegenüber der als Inertialsystem betrachte­ ten Erde,
  • d) Ermittlung der Neigewinkel (αN1,2) zwischen dem Wagenkasten (3) und seinen Fahrwerken (30) sowie Ermittlung der erdbe­ zogenen Absolutneigewinkel (ϕFW1,2) der Fahrwerke (30),
  • e) daraus Bildung wenigstens einer Quasi-Absolutwinkeldiffe­ renz (Δϕ′WK) gemäß der Beziehung (αN1 + a · ϕFW1) - (αN2 + b · ϕFW2),wobei im Normalbetrieb die Gewichtungsfaktoren a = b = 1 sind,
  • f) Bildung wenigstens eines ersten Regelsignals (U₁) aus dem Sollwert (ϕ*WK) und dem Istwert (ϕWK) der Absolutneigung des Wagenkastens (3) mit Hilfe eines frei wählbaren Bil­ dungsgesetzes,
  • g) Bildung wenigstens eines zweiten Regelsignals (U₂) aus der Quasi -Absolutwinkeldifferenz (Δϕ′WK),
  • h) Verstellung der Neigewinkel (αN1,2) zwischen den Fahrwerken (30) und dem Wagenkasten (3) quer zur Fahrtrichtung in Ab­ hängigkeit von den gebildeten Regelsignalen (U₁, U₂).
1. A method for controlling the earth-related car body inclination in a rail vehicle with at least one car ( 1 ), the car body ( 3 ) of which resilient and pivotable about the longitudinal axis on bogies ( 30 ) with at least one pair of wheels ( 7 ) and by means of at least one tilting device ( Mechanics 9 and controller 12 ) can be tilted relative to the trolleys ( 30 ), the method comprising the following steps:
  • a) determination of the centrifugal acceleration (a y ) in the horizontal plane,
  • b) from this, a setpoint (ϕ * WK ) for the absolute inclination of the car body ( 3 ), which can be freely specified as a function of the driving situation, with respect to the earth considered to be an inertial system,
  • c) Determination of the actual value (K WK ) of the absolute inclination of the car body ( 3 ) with respect to the earth considered as an inertial system,
  • d) determining the tilt angle (α N1.2 ) between the car body ( 3 ) and its undercarriage ( 30 ) and determining the earth-related absolute tilt angle (ϕ FW1.2 ) of the undercarriage ( 30 ),
  • e) formation of at least one quasi-absolute angle difference (Δϕ ′ WK ) according to the relationship (α N1 + a · ϕ FW1 ) - (α N2 + b · ϕ FW2 ), the weighting factors a = b = 1 in normal operation,
  • f) formation of at least a first control signal (U₁) from the target value (ϕ * WK ) and the actual value (ϕ WK ) of the absolute inclination of the car body ( 3 ) using a freely selectable education law,
  • g) formation of at least one second control signal (U₂) from the quasi-absolute angle difference (Δϕ ′ WK ),
  • h) Adjustment of the tilt angle (α N1.2 ) between the trolleys ( 30 ) and the car body ( 3 ) transversely to the direction of travel in dependence on the control signals formed (U₁, U₂).
2. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Bei Ausfall eines Aktuators der Neigeeinrichtung wird das erste Regelsignal (U₁) auf einen vorgebbaren Wert, vorzugs­ weise gleich Null, gesetzt oder gemäß einer vorgebbaren Zeitfunktion auf diesen Wert verändert.
2. The method according to claim 1, having the following feature:
If an actuator of the tilting device fails, the first control signal (U 1) is set to a predeterminable value, preferably zero, or changed to this value in accordance with a predefinable time function.
3. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Der Istwert (ϕWK) der Absolutneigung des Wagenkastens (3) gegenüber der als Inertialsystem betrachteten Erde wird gemessen.
3. The method according to claim 1, having the following feature:
The actual value (ϕ WK ) of the absolute inclination of the car body ( 3 ) in relation to the earth considered as an inertial system is measured.
4. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Der Istwert (ϕWK) der Absolutneigung des Wagenkastens (3) gegenüber der als Inertialsystem betrachteten Erde wird als Quasi-Istwert (ϕ′WK) der Absolutneigung berechnet.
4. The method according to claim 1, having the following feature:
The actual value (ϕ WK ) of the absolute inclination of the car body ( 3 ) compared to the earth considered as an inertial system is calculated as the quasi-actual value (ϕ ′ WK ) of the absolute inclination.
5. Verfahren nach Anspruch 4, mit folgenden Merkmalen:
Der Istwert (ϕWK) der Absolutneigung des Wagenkastens (3) ge­ genüber der als Inertialsystem betrachteten Erde wird als Quasi-Istwert (ϕ′WK) der Absolutneigung zur Verfügung ge­ stellt, wobei der Quasi-Istwert (ϕ′WK)gebildet wird aus einem gegenüber Erde ermittelten Absolutneigewinkel (ϕDG1) des in Fahrtrichtung ersten Fahrwerks (30) bei dem in Fahrtrichtung ersten Wagen (1) und einem Rollwinkel (αsek) der Sekundärfe­ derung (5) in wenigstens einem Fahrwerk (30) eines jeden Wagenkastens (3), wobei der Rollwinkel (αsek) aus der Zentri­ fugalbeschleunigung (ay) in Horizontalebene, aus dem Absolut­ neigewinkel (ϕFW) des zugehörigen Fahrwerks (30) und aus der Rollsteifigkeit der jeweiligen Sekundärfederung (5) ermittelt wird, und einem gemessenen Neigewinkel (αN) zwischen Wagen­ kasten (3) und wenigstens einem Fahrwerk (30) eines jeden Wagens (1).
5. The method according to claim 4, having the following features:
The actual value (ϕ WK ) of the absolute inclination of the car body ( 3 ) compared to the earth considered to be an inertial system is provided as a quasi-actual value (ϕ ′ WK ) of the absolute inclination, the quasi-actual value (ϕ ′ WK ) being formed an absolute inclination angle (ϕ DG1 ) with respect to earth of the first undercarriage ( 30 ) in the direction of travel in the first carriage ( 1 ) in the direction of travel and a roll angle (α sec ) of the secondary sharpness ( 5 ) in at least one undercarriage ( 30 ) of each car body ( 3 ), the roll angle (α sek ) being determined from the centrifugal acceleration (a y ) in the horizontal plane, from the absolute tilt angle (ϕ FW ) of the associated undercarriage ( 30 ) and from the roll stiffness of the respective secondary suspension ( 5 ), and one measured tilt angle (α N ) between the car box ( 3 ) and at least one undercarriage ( 30 ) of each car ( 1 ).
6. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Wenigstens ein erdbezogener Absolutneigewinkel (ϕFW1,2) wird gemessen.
6. The method according to claim 1, having the following feature:
At least one earth-related absolute tilt angle (ϕ FW1.2 ) is measured.
7. Verfahren nach Anspruch 6, mit folgendem Merkmal:
Der erdbezogene Absolutneigewinkel (ϕFW) des in Fahrtrichtung ersten Fahrwerks (30) wird bei dem in Fahrtrichtung ersten Wagen (1) gemessen.
7. The method according to claim 6, having the following feature:
The earth-related absolute tilt angle (ϕ FW ) of the first undercarriage ( 30 ) in the direction of travel is measured in the first carriage ( 1 ) in the direction of travel.
8. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Wenigstens ein erdbezogener Absolutneigewinkel (ϕFW1,2) wird berechnet.
8. The method according to claim 1, having the following feature:
At least one earth-related absolute tilt angle (ϕ FW1.2 ) is calculated.
9. Verfahren nach Anspruch 8, mit folgendem Merkmal:
Der erdbezogene Absolutneigewinkel (ϕ′FW) des in Fahrtrich­ tung ersten Fahrwerks (30) bei dem in Fahrtrichtung ersten Wagen (1) wird aus dem Istwert (ϕWK) der Absolutneigung des ersten Wagenkastens (3) berechnet.
9. The method according to claim 8, having the following feature:
The earth-related absolute tilt angle (ϕ ′ FW ) of the first undercarriage ( 30 ) in the direction of travel of the first carriage ( 1 ) in the direction of travel is calculated from the actual value (ϕ WK ) of the absolute tilt of the first body ( 3 ).
10. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Ermittlung der Quasi-Absolutwinkeldifferenz (Δϕ′WK) aus den erdbezogenen Absolutneigewinkeln (ϕDG1,2) der Drehgestell­ rahmen (6) gemäß der Beziehung (αN1 + a · ϕDG1) - (αN2 + b · ϕDG2)wobei im Normalbetrieb die Gewichtungsfaktoren a = b = 1 sind.
10. The method according to claim 1, having the following feature:
Determination of the quasi-absolute angle difference (Δϕ ′ WK ) from the earth-related absolute tilt angles (ϕ DG1.2 ) of the bogie frame ( 6 ) according to the relationship (α N1 + a · ϕ DG1 ) - (α N2 + b · ϕ DG2 ) where im In normal operation the weighting factors are a = b = 1.
11. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Ermittlung der Quasi-Absolutwinkeldifferenz (Δϕ′WK) aus den Gleisneigungswinkeln (ϕGleis1,2) gemäß der Beziehung (αN1 + a · ϕGleis1) - (αN2 + b · ϕGleis2)wobei im Normalbetrieb die Gewichtungsfaktoren a = b = 1 sind.
11. The method according to claim 1, having the following feature:
Determination of the quasi-absolute angle difference (Δϕ ′ WK ) from the track inclination angles (ϕ track1,2 ) according to the relationship (α N1 + a · ϕ track1 ) - (α N2 + b · ϕ track2 ) whereby in normal operation the weighting factors a = b = 1 are.
12. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Der Rollwinkel (αsek) der Sekundärfederung (5) wird gemessen.
12. The method according to claim 1, having the following feature:
The roll angle (α sek ) of the secondary suspension ( 5 ) is measured.
13. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Der Rollwinkel (αsek) der Sekundärfederung (5) wird als Schätzwert vorgegeben.
13. The method according to claim 1, having the following feature:
The roll angle (α sek ) of the secondary suspension ( 5 ) is given as an estimate.
14. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Für den in Fahrtrichtung ersten Wagen (1) wird ein Istwert (ϕWK) der Absolutneigung seines Wagenkastens (3) gemessen.
14. The method according to claim 1, having the following feature:
For the first car ( 1 ) in the direction of travel, an actual value (ϕ WK ) of the absolute inclination of its car body ( 3 ) is measured.
15. Verfahren nach Anspruch 9 und 14, mit folgendem Merkmal:
Aus dem Istwert (ϕWK) der Absolutneigung wenigstens eines Wagenkastens (3), dem Neigewinkel (αN) dieses Wagenkastens (3) gegenüber dem Pendelträger (4) und dem Rollwinkel (αsek) der Sekundärfederung (5) werden der Quasi-Absolutneigewinkel (ϕ′FW)des Fahrwerks (30) gemäß der Gleichung ϕ′FW = ϕWK - (αN + αsek)berechnet und als Absolutneigewinkel (ϕFW) des Fahrwerks (30) weiterverarbeitet und fahrgeschwindigkeitsabhängig weiterge­ schaltet.
15. The method according to claim 9 and 14, having the following feature:
From the actual value (ϕ WK ) of the absolute inclination of at least one car body ( 3 ), the tilt angle (α N ) of this car body ( 3 ) relative to the pendulum support ( 4 ) and the roll angle (α sek ) of the secondary suspension ( 5 ) the quasi-absolute tilt angle (ϕ ′ FW ) of the undercarriage ( 30 ) according to the equation ϕ ′ FW = ϕ WK - (α N + α sek ) calculated and processed as an absolute angle (ϕ FW ) of the undercarriage ( 30 ) and switched depending on the speed of travel.
16. Verfahren nach Anspruch 15, mit folgendem Merkmal:
Der Gleisneigungswinkel (ϕGleis) oder der Quasi- Gleisnei­ gungswinkel (ϕ′Gleis) werden aus dem Absolutneigewinkel (ϕFW) des in Fahrtrichtung ersten Fahrwerks (30) bei dem in Fahrt­ richtung ersten Wagen (1) sowie aus dem Rollwinkel (αprim) der Primärfederung (8) gemäß der Gleichung ϕGleis = ϕFW - αprimberechnet, wobei sowohl der Absolutneigewinkel (ϕFW) als auch der Rollwinkel (αprim) als Meßgrößen erfaßt werden.
16. The method according to claim 15, having the following feature:
The track inclination angle (ϕ track ) or the quasi-track inclination angle (ϕ ′ track ) are determined from the absolute inclination angle (ϕ FW ) of the first undercarriage ( 30 ) in the direction of travel for the first carriage ( 1 ) in the direction of travel and from the roll angle (α prim ) of the primary suspension ( 8 ) calculated according to the equation ϕ track = ϕ FW - α prim , whereby both the absolute tilt angle (ϕ FW ) and the roll angle (α prim ) are recorded as measured variables.
17. Verfahren nach Anspruch 15, mit folgendem Merkmal:
Der Gleisneigungswinkel (ϕGleis) oder der Quasi- Gleisnei­ gungswinkel (ϕ′Gleis) werden aus dem Absolutneigewinkel (ϕDG) des in Fahrtrichtung ersten Fahrwerks (30) bei dem in Fahrt­ richtung ersten Wagen (1) sowie aus dem Rollwinkel (αprim) der Primärfederung (8) gemäß der Gleichung ϕ′Gleis = ϕFW - αprimberechnet, wobei der Absolutneigewinkel (ϕFW) und/oder der Rollwinkel (αprim) als Schätzwerte zur Verfügung gestellt werden.
17. The method according to claim 15, having the following feature:
The track inclination angle (ϕ track ) or the quasi-track inclination angle (ϕ ′ track ) are determined from the absolute inclination angle (ϕ DG ) of the first undercarriage ( 30 ) in the direction of travel for the first carriage ( 1 ) in the direction of travel and from the roll angle (α prim ) of the primary suspension ( 8 ) is calculated according to the equation ϕ ′ track = ϕ FW - α prim , the absolute tilt angle (ϕ FW ) and / or the roll angle (α prim ) being provided as estimated values.
18. Verfahren nach Anspruch 17, mit folgendem Merkmal:
Der Rollwinkel (αprim) der Primärfederung (8) in wenigstens einem Fahrwerk (30) eines jeden Wagens (1) werden aus der Zentrifugalbeschleunigung (ay) in Horizontalebene, aus dem Absolutneigewinkel (ϕFW) des zugehörigen Fahrwerks (30) und aus der Rollsteifigkeit der jeweiligen Primärfederung (8) ermittelt.
18. The method according to claim 17, having the following feature:
The roll angle (α prim ) of the primary suspension ( 8 ) in at least one undercarriage ( 30 ) of each carriage ( 1 ) is determined from the centrifugal acceleration (a y ) in the horizontal plane, from the absolute tilt angle (ϕ FW ) of the associated undercarriage ( 30 ) and out the roll stiffness of the respective primary suspension ( 8 ) determined.
19. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Zumindest ein Teil der für die Ermittlung der Zentrifugalbe­ schleunigung (ay) in Horizontalebene notwendigen physikali­ schen Größen werden in Fahrtrichtung gesehen vor dem zu nei­ genden Wagenkasten (3) gemessen, wobei diese Meßgrößen und/oder wenigstens ein daraus abgeleitetes Signal an den zu neigenden Wagenkasten (3) fahrgeschwindigkeitsabhängig wei­ tergeleitet werden.
19. The method according to claim 1, having the following feature:
At least some of the physical quantities necessary for determining the centrifugal acceleration (a y ) in the horizontal plane are measured in the direction of travel in front of the body ( 3 ) to be inclined, these measured quantities and / or at least one signal derived therefrom to be inclined The wagon body ( 3 ) can be forwarded depending on the speed of travel.
20. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Merkmal:
Anstelle der Zentrifugalbeschleunigung (ay) in Horizontal­ ebene wird eine dazu äquivalente, ebenso vorzeichenbehaftete Größe (R, 1/R) benutzt.
20. The method according to claim 1, having the following feature:
Instead of the centrifugal acceleration (a y ) in the horizontal plane, an equivalent (R, 1 / R) value with the same sign is used.
21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit wenigstens einer Verstelleinrichtung zur Verstellung der Neigewinkel (αN1,2) zwischen Fahrwerken (30) und Wagenka­ sten (3) quer zur Fahrtrichtung, wobei die Vorrichtung fol­ gende Merkmale umfaßt:
  • a) Wenigstens eine Meßeinrichtung, die im Wagenkasten (3) an­ geordnet ist, zur Ermittlung der Zentrifugalbeschleunigung in der Horizontalebene,
  • b) wenigstens einen Sollwertgeber zur Bildung eines in Abhän­ gigkeit von der Fahrsituation frei vorgebbaren Sollwertes für die Absolutneigung des Wagenkastens (3) gegenüber der als Inertialsystem betrachteten Erde,
  • c) wenigstens eine Meßeinrichtung und/oder eine Recheneinheit zur Messung und/oder Berechnung des Istwertes der Absolut­ neigung des Wagenkastens (3) gegenüber der als Inertialsy­ stem betrachteten Erde,
  • d) wenigstens eine Meßeinrichtung und/oder eine Recheneinheit zur Ermittlung der Neigewinkel (αN1,2) zwischen dem Wagen­ kasten (3) und seinen Fahrwerken (30) sowie zur Ermittlung der erdbezogenen Absolutneigewinkel (ϕFW1,2) der Fahrwerke (30),
  • e) wenigstens eine Regeleinrichtung zur Bildung wenigstens einer Quasi-Absolutwinkeldifferenz (Δϕ′WK) gemäß der Be­ ziehung (αN1 + a · ϕFW1) - (αN2 + bϕFW2),wobei im Normalbetrieb die Gewichtungsfaktoren a = b = 1 sind,
  • f) wenigstens eine Regeleinrichtung zur Bildung wenigstens eines ersten Regelsignals (U₁) aus dem Sollwert und dem Istwert der Absolutneigung des Wagenkastens (3) mit Hilfe eines frei wählbaren Bildungsgesetzes,
  • g) wenigstens eine Regeleinrichtung zur Bildung wenigstens eines zweiten Regelsignals (U₂) aus der Quasi-Absolutwin­ keldifferenz (Δϕ′WK),
  • h) wenigstens eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Winkels zwischen Fahrwerk (30) und Wagenkasten (3) quer zur Fahrtrichtung in Abhängigkeit von den gebildeten Regelsignalen (U₁, U₂).
21. The apparatus for performing the method according to claim 1, with at least one adjusting device for adjusting the tilt angle (α N1.2 ) between the undercarriage ( 30 ) and Wagenka box ( 3 ) transversely to the direction of travel, the device comprising the following features:
  • a) at least one measuring device, which is arranged in the car body ( 3 ), for determining the centrifugal acceleration in the horizontal plane,
  • b) at least one setpoint generator for forming a setpoint for the absolute inclination of the car body ( 3 ) relative to the earth considered as an inertial system, which can be freely specified as a function of the driving situation,
  • c) at least one measuring device and / or a computing unit for measuring and / or calculating the actual value of the absolute inclination of the car body ( 3 ) with respect to the earth considered as an inertial system,
  • d) at least one measuring device and / or a computing unit for determining the tilt angle (α N1,2 ) between the car body ( 3 ) and its undercarriage ( 30 ) and for determining the earth-related absolute tilt angle (ϕ FW1,2 ) of the undercarriage ( 30 ) ,
  • e) at least one control device for forming at least one quasi-absolute angle difference (Δϕ ′ WK ) according to the relationship (α N1 + a · ϕ FW1 ) - (α N2 + bϕ FW2 ), with the weighting factors a = b = 1 in normal operation ,
  • f) at least one control device for forming at least one first control signal (U 1) from the target value and the actual value of the absolute inclination of the car body ( 3 ) with the aid of a freely selectable education law,
  • g) at least one control device for forming at least one second control signal (U₂) from the quasi-absolute wind difference (Δϕ ′ WK ),
  • h) at least one adjusting device for adjusting the angle between the undercarriage ( 30 ) and the body ( 3 ) transversely to the direction of travel as a function of the control signals formed (U 1, U 2).
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, mit folgenden Merkmalen:
Die Meßeinrichtung zur Ermittlung der Zentrifugalbeschleuni­ gung in der Horizontalebene ist, in Fahrtrichtung gesehen, vor dem zu neigenden Wagenkasten (3) angeordnet und eine Einrichtung zur Signalweiterschaltung, durch die zumindest ein Teil dieser Meßgrößen und/oder wenigstens ein daraus abgeleitetes Signal an den zu neigenden Wagenkasten (8) gege­ ben wird.
22. The apparatus according to claim 21, having the following features:
The measuring device for determining the centrifugal acceleration in the horizontal plane, viewed in the direction of travel, is arranged in front of the car body ( 3 ) to be inclined and a device for signal relaying, by means of which at least some of these measured variables and / or at least one signal derived therefrom are to be inclined Car body ( 8 ) is given.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, mit folgenden Merkmalen:
Im Fahrwerk ist wenigstens eine Zusatz-Meßeinrichtung an­ geordnet, durch die der Istwert der Absolutneigung des Fahr­ werks (30) gegen Erde meßbar ist, und in der Regeleinrichtung aus der Differenz aus Gleisüberhöhung und Sollwert der Abso­ lutneigung des Wagenkastens (3) gegenüber der Erde wenigstens ein Stellsignal zur Verstellung des Winkels zwischen Fahrwerk (30) und Wagenkasten (3) quer zur Fahrtrichtung gebildet wird.
23. The device according to claim 21, having the following features:
In the undercarriage at least one additional measuring device is arranged, through which the actual value of the absolute inclination of the undercarriage ( 30 ) can be measured with respect to earth, and in the control device from the difference between the track elevation and the target value of the absolute inclination of the car body ( 3 ) with respect to the earth at least one control signal for adjusting the angle between the chassis ( 30 ) and the body ( 3 ) is formed transversely to the direction of travel.
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