DE2123876A1

DE2123876A1 - Hydraulische Gelenksteuerung fur Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2123876A1
Application number: DE19712123876
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing 2820 Bremen Lesum P Neubronner
Original assignee: Bremer Straßenbahn AG, 2800 Bremen
Priority date: 1971-05-14
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1972-11-30
Also published as: DE2123876B2

Description

Hydraulische Gelenksteuerung für Schienenfahrzeuge Für bestimmte Formen von Schienenfahrzeugen, insbesondere für solche von Straßen- oder Stadtbahnen, besteht die Forderung, daß beim Durchfahren von Gleisbögen mit kleinem Halbmesser eine bestimmte Profilbreite von keinem Deil des Wagenkastens überschritten werden darf, um zum Beispiel bei zweigleisigem Betrieb mit Gegenverkehr einen vorgeschriebenen Mindestsicherheitsabstand zwischen zwei sich begegnenden Fahrzeugen nicht zu unterschreiten. Dies erzwingt beider Festlegung des Fahrzeuggrundrisses mit Rücksicht auf die vorhandenen Gleiskrümmungen und Gleisabstände erhebliche Einschränkungen von Wagenlänge und -breite und damit des Fassungsvermögens sowie des Achs- bzw.
Drehzapfenabstandes.
Um diese Einschränkungen zu umgehen, teilt man die Wagenkästen von Großraumfahrzeugen quer zur Längsachse in zwei oder mehr Abschnitte auf und verbindet dieselben mit Gelenken untereinander. Man spricht von "Gelenkwagen". Damit der Wagenkasten j jedoch im geraden Gleis gestreckt und im Gleisbogen so um die senkrechte Achse des Gelenkes eingeknickt ist, daß der Umriß des Wagenkastens einen möglichst kleinen Raum durchstreicht, ist es notwendig, den Gelenkpunkt bzw. die senkrechte Gelenkachse bezüglich der Gleismitte zu führen. Hierfür gibt es viele Möglichkeiten. Die bekannteste ist die Führung durch ein unter dem Wagengelenk vorgesehenes Drehgestell. Dieses führt den Gelenkpunkt nahezu auf der Gleismittellinie. Eine andere Ausführung sieht vor, den Gelenkpunkt auf einem Zwischenträger zu fahreil, der sich auf den beiden die Kastenhälften tragenden Drehgestellen abstützt. In diesem Falle wird der Gelenkpunkt beim burchfahren eines Gleisbogens innerhalb der Gleismittellinie geführt. Die dritte Art der Gelenkführung sieht vor, den Gelenkpunkt außerhalb der Gleismittellinie zu führen. Es ist lei-ht zu erkennen, daß bei dieser zuletzt genannten Führung die fom rilgenkasten überstrichene Grundrißfläche am kleinsten wird.
Die Bogenaußenführung des Gelenkpunktes ist auf verschied-ene Weise möglich. Eine bekannte Form ist die Deichsel-Laschen-Gelenksteuerung (Bild 1). Bei dieser wird beispielsweise beim Einlauf in einen Gleisbogen der Gelenkpunkt über die am vorauslaufenden Drehgestell angebrachte Lenkdeichset und eine um die senkrechte Achse des Gelenkpunktes drehbare Lasche mit Langlöchern in der dargestellten Weise nach außen geführt. Eennzeichnend für diese Ausführung ist, daß der Knickwinkel zwischen den beiden Kastenhälften eine Funktion des Ausschlages sowohl des ersten als auch des zweiten Drehgestelles gegenüber der jeweiligen Kastenhälfte ist. Um den freien Sinuslauf der Drehgestelle nicht auf die Gelenkpunktführung zu übertragen, ist es jedoch erforderlich, dem Lenkmechanismus ein gewisses Spiel zu geben. Dies hat aber den Nachteil, daß die Führung sowohl im Gleisbogen als auch in der Geraden nicht mehr exakt ist, d.h., die kleinstmögliche Profilbreite wird sowohl im Gleisbogeh als auch in der Geraden überschritten. Äußerlich sichtbar wird dies in der Geraden dadurch, daß der Wagenkasten leicht eingeknickt laufen kann. Ein weiterer Nachteil der mechanischen Gelenkführung ist der hierfür erforderliche große Platzbedarf unter dem Wagenfußboden, der dazu zwingt, wesentliche Teile der Fahr-Brems-Steuerung, wie Schalter und Widerstände, im Fahrgastraum oder auf de Wagendach anzuordnen. Ein dritter Nachteil ist dadurch bedingt, daß bei Entgleisungen, z.B. durch eine nicht einwandfrei anliegende Weichenzunge, größere Deformierungen der mechanischen Führungsorgane auftreten können, die nicht sofort erkennbar sind.
Diese Nachteile sind bei der im folgenden beschriebenen hydraulischen Gelenksteuerung vermieden, welche Gegenstand der Erwindung ist.
Bild 2 zeigt die grundsätzliche Anordnung und Funktion derselben für ein vierachsiges Schienenfahrzeug mit 2 Drehgestellen.
Zu jedem der beiden Drehgestelle gehören zwei am Wagenkasten angebrachte GeberzJrlinder (1 bis 4), deren Kolbenstangen durch entsprechend gelagerte Lenker (7 bis -10) gelenkig X dem Drehgestellrahmen bzw. mit der Wiege des Drehge>:telles verbunden sind. Die Verdrehung der Wagenkastenhälften zueinander um die senkrechte Achse des Gelenkpunktes G bzw. die Führung des Gelenkpunktes bezüglich der Gleismitte wird durch die beiden am Gelenk angebrachten Nehmerzylinder (5 und 6) bewirkt.
Geber- und Nehmerzylinder sind durch Rohr- bzw. Schlauchleitungen so miteinander verbunden, daß zwei hydraulisch voneinander getrennte Systeme entstehen.
Beim Einlauf in einen Gleisbogen wird aus dem innenseitigen Geberzylinder &es vorauslaufenden Drehgestelles (z.B. Zylinder 2 in Bild 3@ die Hydraulikflüssigkeit verdrängt und dem bogenaußenseitigen Nehmerzylinder (5) zugeleitet. Durch die Verdrängung seines Kolbens steuert dieser einen der zugeführten Flüssigkeitsmenge entsprechenden Knickwinkel der beiden Wagenhälften gegeneinander ein. In gleicher Weise wirkt auch der bogeninnenseitige Geberzylinder (4) des nachlaufenden Drehgestells. Durch die Verdrehung der Wagenkastenhälften gegeneinander wird aus dem bogeninnenseitigen Nehmerzylinder (6) Hydraulikflüssigkeit verdrängt, die von den bogenaußenseitigen Geberzylindern der Drehgestelle aufgenommen wird.Die Aussteuerung des Gelenkpunktes ist demnach nahezu proportional der Differenz der Verdrehungen der beiden Drehgestelle gegen die zugehörigen Wagenkastenhälften, wobei beispielsweise eine Verdrehung des Drehgestell es gegen den Wagenkasten im Uhrzeigersinn mit positivem Vorzeichen, entgegen dem Uhrzeigersinn mit negativem Vorzeichen anzusetzen ist, was für das Durchfahren eines ein fachen Bogens zutrifft. Hier addieren sich also die Verdrr hungswinkel.
enn jedoch ein S-Bogen durchfahren wird, verdrehen sich die Drehgestelle im gleicher Drehsinn gegenüber den Wagenkastenhälften. Die Verdrehungswinkel subtrahieren sich also während eines bestimmten Durchlaufbereiches. An dem Punkt, an dem ihre Differenz verschwindet, ist der Wagenkasten gestreckt.
Die Geometrie der Anlenkung, insbesondere der Nehmerzylinder, bedingt, daß die Volumenvergrößerung des bogenaußenseitigen @@hmerzylindere nicht genau gleich der Volumenverkleinerung des bogeninnenseitigen Nehmerzylinders ist. Um diese Differenz auszugleichen, ist in jedem der beiden Hydreuliksysteme ein Ausgleichszylinder (11 bzw. 12) vorgesehen, der eine gewisse, durch einen verstellbaren Anschlag (11a bzw. 12a) zu begrenzende Flüssigkeitsmenge. aufnehmen bzw. abgeben kann. Das hierdurch bedingte Steuerungsspiel ist jedoch gemessen am Steuerungsbereich klein.
Anstelle eines freien Spieles kann dem Kolben des Ausgleichzylinders auch eine gewisse Federung bis zum festen Anschlag gegeben werden. Hierdurch wird eine einfache tiberwachung des Steuerungssystems ermöglicht, da sich bei Geradeausfahrt immer das ursprünglich eingestellte Spiel einpendeln muß. Bei einseitigem Verlust an Hydraulikflüssigkeit wird sich das Spiel des gestörten Teiles vergrößern. Durch Nachstellen des Anschlages kann å edoch bis zur Behebung der Störung ein vorübergehender Ausgleich vorgenommen werden.
Um für sämtliche gleitende Teile der Hydraulikanlage eine bleibende Dichtigkeit zu gewährleisten, können die nicht mit der Gelenkführung verbundenen Kammern der Ausgleichszylinder mit der Druckseite einer eventuell vorhandenen Hydraulikanlage, z.B. für Türbetätigung, verbunden werden. Hierdurch erhält das gesamte System einen Vordruck. Desgleichen können die nicht unmittelbar der Gelenksteuerung dienenden Kammern der Geber- und Nehmerzylinder miteinander verbunden und zum Ausgleich ihres je nach Aussteuerung der Wagenhälften ungleichen Gesamtvolumens entweder an die Rücklaufleitung eines eventuell schon vorhandenen Hydrauliksystems angeschlossen oder getrennt mit äe einem Druckspeicher versehen werden. Die zuletzt genannte Lösung, die jedoch im Bild nicht dargestellt ist, stellt gleichzeitig eine zusätzliche Sicherheit dar, da beim Ausfall des Hauptsystems nunmehr das abgeschlossene Rücklaufsystem die Steuerfunktion übernehmen kann.
Um bei schweren Entgleisungen Deformationen oder Zerstörungen im Gelenk bzw. in der Steuerung zu vermeiden, wird in jedem Kreis ein Uberdruckventil (17) vorgesehen.

Claims

Patent- und Schutzansprüche:

Hydraulische Gelenksteuerung für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkpunkt bzw. die senkrechte Gelenkachse eines Gelenk-Schienenfahrzeuges mit 2 Drehgestellen in an sich bekannter Weise so gesteuert wird, daß beim Durchfahren von beliebigen Gleisbögen eine -möglichst kleine Fläche vom Wagengrundriß beansprucht wird, wobei zur Steuerung des Gelenkes ausschließlich Hydraulik-Bauteile verwendet werden.
2) Hydraulische Gelenksteuerung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussteuerung des Gelenkpunktes nahezu proportional der Differenz der Verdrehungswinkel der beiden Dreiigestelle gegen die zugehörigen Wagenkastenhälften ist.
3) Hydraulische Gelenksteuerung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in zwei voneinander getrennte Hydrauliksysteme aufgeteilt ist.
4) Hydraulische Gelenksteuerung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Hydrauliksysteme mit einem Ausgleichzylinder mit verstellbarem Anschlag versehen ist, durch welchen neben einem durch eine Unsymmetrie des Systems erforderlichen Spiel ein Zusatzspiel eingestellt werden kann, welches die Übertragung des natürlichen Sinuslaufes der Drehgestelle auf den Gelenkpunkt verhindert.
5) Hydraulische Gelenksteuerung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit dem Steuerkreis verbundenen Kammern der Ausgleichzylinder an die Druckseite eines bereits vorhandenen hydraulischen Arbeitssystems angeschlossen werden und somit die gesamte Steueranlage unter einem Vordruck steht und das Auftreten von Unterdrücken verhindert wird.
6) Hydraulische Gelenksteuerung für Schienenfahrzeuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht der Steuerung dienenden Kammern von Geber- und Nehmerzylindern derart zu Nebensystemen miteinander verbunden sind, daß im Falle eines Defektes im Haupt system die Nebensysteme vortibergehend die Steuerung des Gelenkpunktes übernehmen können.