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Radsatzfahrwerk für Schienenfahrzeuge mit magnetischer oder oder elektrodynamischer
Führung im Gleis0 Die Erfindung betrifft Fahrwerke für Schienenfahrzeuge mit einem
oder mehreren am Pahrwerkrahmen angeordneten Radsätzen Solche Pahrwerke sind als
Fahrzeugrahmen mit zwei oder mehr Radsätzen und als zweithsige oder mehrachsige
Drehgestelle bekannt0 Bekannt sind auch einachsige Drehgestelle, deren Stellung
in Gleisrichtung durch besondere Massnahmen gesteuw ert wird0 Alle diese Fahrwerke
haben gemeinsam9 dass ihre Führung im Gleiskanal durch die kegelige Lauffläche der
beiden Räder der Radsätze gesteuert wird0 Der durch diese geometrischen Verhält
nisse bedingte sogenannte Sinuslauf vermeidet weitgehend das Anlaufen der Spurkränze0
Der Sinuslauf ist von der Haftkraft zwischen Rad und Schiene abhängig, Die Haftkraft
ist abhängig vom Zustand der Berührungsflächen zwischen Rad und Schiene sowie von
der Grösse und den Schwankungen der dynamischen Berührungskräfte zwischen Rad und
Schiene in allen drei Koordinaten0 Bis zu einer Geschwindigkeit von etwa 160 bis
200 km/h sind die Gesetzmässigkeiten der Fahrzeugführung im Gleis weitgehend bekannte
Man kann einen befriedigenden Lauf der Fahrzeuge mit einem tragbaren Verschleiss
am Radreifen, an der Schiene und am Oberbau erreichens Bei Geschwindigkeiten, die
über der vorgenannten Grenze liegen können jedoch Störungen bei der Führung des
Fahrzeugs im Gleis auftreten, deren Gestzmässigkeiten noch nicht völlig erforscht
sind0 Zum Teil führt man sie auf Schwingungen zurück, die die Berührungskräfte zwischen
Rad und Schiene beeinträchtigen und damit auch die Haftkraft und den Sinuslauf,
Bekannt ist, dass die Haftkraft zwischen Rad und Schiene mithöherer Geschwinw digkeit
geringer und störungsanfälliger wird und dass der Grad der Verringerung und Störanfälligkeit
nur wenig beeinflussbar isto Betriebserfahrungen bestätigen, dass es mit steigender
Geschwindigkeit
immer schwieriger wird, einen gleichbleibend ruhigen und Radreifen, Schiene und
Oberbau schonenden Fahrzeuglauf zu gewährleisten0 Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde die Radsätze bei ihrer Aufgabe der Führung des Fahrzeugs im Gleis zu kontrollieren
und zu unterstützen und dann sofort durchgreifend einzugreifen, wenn eine Störung
im Sinuslauf der Radsätze beginnt.
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Die Erfindung ermöglicht es auch, auf die Führung desPahrzeugs durch
die Radsätze ganz zu verzichten und diese Aufgabe aussehliesslioh den Massnahmen
der Erfindung zu überlassen0 Die Radsätze haben in diesem besonderen Palle nur nooh
die Aufgabe des Tragens und eventuell des Antriebes zu übernehmen0 Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Pole von am Fahrwerk angeordneten
magnetischen oder elektrodynamischen elementen mit den Schienen zusammenwirken und
in ihrer Kraftwirkung von Sensoren gesteuert werden, die die Lage des Pahrwerkrahmen
und/oder der Rad sätze relativ zum Gleis messen.
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Weicht das Fahrwerk wegen einer Störung in der Führung durch die Radsätze
von der Sollmittellinie ab, dann ändert sich der Abstand der am Fahrwerk angeordneten
Sensoren von ihrer Leitschiene. Die Sensoren registrieren diese Abstandsänderung
und steuern dementsprechend über ein elektronisches System die Grösse der Kraftwirkung
der einzelnen Pole so, dass die Abweichbewegung des Fahrwerks von der Sollmittellinie
möglichst schon bei ihrem Beginn unterbunden wird, ehe eine grössere Abweichung
zustande kommt.
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Zweckmässigerweise wird man bevorzugt die Pole und die Sensor ren
mit den zur Gleismitte hin.liegenden Seitenflächen der Schienenköpfe zusammenwirken
lassen, wo auch die Spurkränze der Radsätze ihr Lichtraumprofil haben und die Pole
und Sensoren ohne besonderen Aufwand Platz finden0
Man kann die
Pole und Sensoren aber auch mit der Lauffläche der Schienen zusammenwirken lassen
Auch ein seitlicher Versatz zwischen Mittellinie der Schienenlaufflächen und Mittellinie
der Pole und Sensoren kann schon ausreichend sein, den Sensoren ausreichende Kriterien
für die Steuerung der magnetischen oder-elektrodynamischen Elemente zu vermitteln
und dem. Zusammenwirken zwischen den Polen und den Schienenlaufflächen eine ausreichende
Rückstellkraft zu geben0 Es ist auch möglich, zwischen oder neben den Schienen eine
besondere Schiene zu verlegen, mit der die Pole und/oder Sensoren zusammenwirken0
Wenn beispielsweise nur die Sensoren mit dieser besonderen Schiene zusammenwirken,
kann sie besonders genau verlegt werden0 Ihre Genauigkeit wird im Betrieb nicht
beeinträchtigt9 da an ihr keine Pührungs- oder Rückstellkräfte angreifens Sie schreibt
mit ihrer besonders genauen Lage nur die Führung des Fahrwerks vor und gibt den
am Fahrwerk angebrachten Sensoren die Kriterien zur Steuerung der KraStwirkung zwischen
den Polen und den Gleisschienen, deren mehr oder weniger einwandfreie Lage dann
nicht mehr die Führung des Fahrt werks beeinträchtigt0 Die Vorschläge der Erfindung
ermöglichen es wie vorstehend auch, die Radsätze gänzlich von der Aufgabe der Führung
des Fahrwerks im Gleis zu befreien0 Die Bäder können dann als Losräder ausgeführt
werden, die bekanntlich gewisse Vorteile besüglich Verschleiss haben, wenn der Anlauf
ihrer Spurkränze an der Schiene durch die Vorschläge der Erfindung vermieden wird0
Die magnetischen oder elektrodynamischen Elemente können so ausgebildet und angeordnet
werden, dass sie entweder eine anziehende oder eine abstossende Kraftwirkung auf
die Schienen ausüben0 Welche dieser beiden Methoden angewendet wird, ist in erster
Linie von der jeweiligen Charakteristik der anziehenden beziehungsweise abstossenden
Kiaftwirkung zwischen den Polen
und den Schienen und von der Uharakteristik
der elektronischen Steuerung dieser Kraftwirkung abhängig.
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Es besteht die Möglichkeit, die Sensoren und/oder die Elemente unmittelbar
am Achslagergehäuse oder am Fahrwerkrahmen oder auch am Wagenkasten anzuordnen0
Während es meist zweckmässig sein drfte, die Sensoren starr oder ziemlich starr
anzubringen, kann es unter Umständen zweckmässig sein, den Elementen in ihrer Befestigung
eine gewisse Federung und eine Dämpfung in dieser Federung zu geben. Je nach Fahrzeugart,
Betriebsart, Art und Zustand des Oberbaus und Geschwindigkeit luss das von Fall
zu Fall entschieden werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die Radsätze in ihrer Aufgabe der Führung des Fahrwerks im Gleis von den Massnahmen
der Erfindung laufend kontrolliert und unterstützt werden. Die Massnahmen der Erfindung
greifen sofort durchgreifend ein, wenn eine Störung im Sinuslauf der Radsätze und
demzufolge eine Störung in der Führung des Fahrwerks beginnt und unterdrücken die
Austirkungen der Störung ehe diese ein grösseres Masts annehmen. Darüberhinaus können
mit den Massnahmen der Erfindung die Radsätze von ihrer Aufgabe der Führung des
Fahrwerks im Gleis gänzlich entlastet werden, wenn dies vorteilhaft erscheint. Damit
verbessern die Vorschläge der Erfindung die Führung des Fahrzeugs bei hoher und
höchster Fahrgeschwindigkeit und vermindern durch die Vermeidung eines unruhigen
Laufa mit Seitenbeschleunigungen und Seitenstössen den Verschleiss an Radreifen
Schienen und am Oberbau. Sie tragen damit zur Erhöhung der Betriebssicherheit1 der
Wirtschaftlichkeit, des Fahrkomforts und der Reisegeschwindigkeit bei.
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Ein usführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 ein zweiachsiges
Dregestell mit Elementen und Sensoren in Draufsicht, Figur 2 dasselbe Drehgestell
in Teilansicht in Richtung seiner Längsachse In Figur 1 sind am Fahrwerkrahmen beziehungsweise
am Drgestellrahmen 1 die beiden Radsätze 2 und 3 angeordnet. Sie werden von den
Achslenkern 4, 5, 6 und 7 und von den Achsbuchsfedern 8, 9, 10 und 11 gehalten.
Das Drehgestell steht auf den Schienen 12 und 13 des gleises. An den Stirnquerträgern
14 und 15 des Drehgestellrahmens sind die Konsolträger 16 und 17 angebracht, die
ihrerseits die magnetischen oder elektrodynamischen Elemente 18 19 20 und 21 halten.
Die Pole 22, 23, 24 und 25 dieser Elemente wirken mit den zur Gleismitte hin liegenden
Seitenflächen 26 und 27 der Schienenköpfe zusammen, mi;t welchen auch die Sensoren
28, 29, 90 und 91 zusammenwirkent die an den Stirnquerträgern befestigt sind In
Figur 2 wird die Schräglage der Elemente im Drehgestell und zur Schienenkopfseitenfläche
gezeigte die durch das Lichtraumprofil bedingt ist.
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Das elektronische Regelungasystem zur Steuerung der Elemente 18 bis
21 durch die Sensoren 28 bis 31 ist beispielsweise so geschaltet, dass zwei in Gleisrichtung
gegenüberliegende Elemente beispielsweise die Elemente 18 und 19 gleichgrosse Kraft.
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wirkungen auf die Sohienenkopfseitenflächen ausüben, wenn ihre beiden
zugehörigen Sensoren 28 und 29 mit beiderseits gleiohgros sen Abständen zu den Schienenkopfseitenflächen
stehen. Sobald durch Störungen im Sinuslauf oder durch den Sinuslauf sebst die beiderseitigen
Abstände zwischen den Sensoren und den Schienenkopfseitenfläohen ungleich gross
werden, wird der eine Pol in seiner Kraftwirkung geschwächt und der andere gestärkt,
so dass diese vorübergehend unsymmetrische Kraftwirkung der Pole
das
Drehgestell ohne grosse Abweichungen aufkommen zu lassen immer wieder in seinesymmetrische
Lage zum Gleis zurückführt.
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Dem elektronischen Regelungsetem kann eine solche progressive Charakteristik
gegeben werden, dass es auf den ungestörten Sinuslauf nur wenig anspricht aber durchgreifend
eingreift, wenn der Beginn einer erheblichen Störung des Sinuslaufes sich abzeichnet.
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Viele andere Variationen des elektronischen Systems der Anzahl und
Anordnung der Elemente und/oder Sensoren im Drehgeßtell beispielsweise am Achelagergehäuse
befestigt und von diesem g.-führt und dieses führend oder auch am Wagenkasten sind
möglich und von Fall zu Fall vorteilhaft. Weiterhin ist es auch möglich, die Pole
und/oder Sensoren mit einer besonderen am Gleie verlegten Schiene zusammenwirken
zu lassen.
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7 Patentansprüche