DE2315948A1

DE2315948A1 - Vorrichtung zur seitenfuehrung von radsaetzen von schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2315948A1
Application number: DE2315948A
Authority: DE
Inventors: Norbert Degen
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1974-10-10
Also published as: FR2223227B1; US4038928A; IT1011071B; SE393778B; FR2223227A1; GB1445496A; JPS49128412A

Description

MASCHINENFABRIK AUGSBUR3-HÜEEBEHG ■ ? 3 ί 5 9 U S Aktiengesellschaft ^{! y}

München, den 28. März 1973

Vorrichtung zur Seitenführung von Radsätzen von Schienenfahrzeugen

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Seitenführung von Radsätzen von Schienenfahrzeugen.

Vom Fahrwerk spurgebundener Fahrzeuge ist ein sicheres Laufverhalten, ein angenehmer Fahrkomfort und ein möglichst geringer Verschleiß der Räder zu fordern.

Mechanische Fahrwerke von Schienenfahrzeuge sind gekennzeichnet durch das Abrollen von Rädern auf Schienen.. Bei herkömmlichen Schienenfahrzeugen wird dabei die Seitenführung (Spurführung) meist durch einen auf einem Schienenpaar laufenden festen Radsatz mit seitlichen Flanschen, den sogenannten Spurkränzen, durchgeführt. Beim Auftreten lateraler Störkräfte (Gleisfehler, Seitenwind u.a.) kommt es infolge wechselseitigen Anlaufens der Spurkränze an die beiden Laufschienen zum Austreten des sogenannten Sinuslaufes. Je nach Geschwindigkeit verläuft dabei die Schwingung des Radsatzes {Sinusschwingung)

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mehr oder weniger ungedämpft, was * zu einem unruhigen Laufverhalten sowie zu einem starken Verschleiß der Radsätze führt.

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Um dieses Problem zu minimieren, wurden im Waggonbau verschiedene Lösungswege beschritten, die entweder einzeln oder in Kombination miteinander Anwendung fanden. So wurden etwa die Läufflächen der Räder leicht kegelig ausgeführt und die Schienenlaufflächen nach innen hin um den entsprechenden Winkel geneigt, wodurch sich bei einer seitlichen Bewegung des Radsatzes infolge des Hangabtriebes eine wieder in die Spurlage führende Rückstellkraft auf den Radsatz ausbildete.·-: Hierbei fanden sowohl verschienene Radsatzprofile als auch verschiedene Kegelwinkel . Verwendung· ~ ·' .

Weiterhin wurden Radsatz-Drehgestelle entwickelt, die am Wagenkasten teilweise sogar gummielastisch abgestützt waren, wodurch die seitlichen, durch das Anlaufen der -SpurkranZe an die Schienen bedingten Stöße vom Wagenkörper möglichst weitgehend ferngehalten werden können. Auch geneigte Räder wurden zur Verbesserung der Seitenführung und damit des Sinuslaufes ver-

wendet. \

Alle diese mechanischen Maßnahmen sind jedoch sowohl außerordentlich aufwendig, als auch für Hochgeschwindigkeitsbahnen wegen zu großen Verschleißes sowie zu unruhigen Laufverhalten ungeeignet.

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Die vorliegende Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, eine Vorrichtung zur seitlichen Führung von Schienenfahrzeugen zu entwickeln, die auch für schienengebundene Hochgeschwindigkeitsbahnen (über 2oo km/h bis über 4-oo km/h} gut geeignet ist, die eine weitgehende Ausschaltung des unerwünschten Sinuslaufes bewirkt, die verschleißfrei und nahezu trägheitslos wirksam, preisgünstig und auch zum nachträglichen Einbau in das bei den Eisenbahnen bereits bestehende Rad/Schiene-System gut geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch am Radsatz befestigte Magneten ein Magnetfeld erzeugt wird, wodurch infolge einer Kraft-Wechselwirkung zwischen den Magnetpolen einerseits und einer oder mehreren Schienen andererseits die seitliche Führung des Radsatzes berührungslos bewirkt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet nicht nur die bei den bisher bekannten Systemen auftretenden Nachteile, sondern sie erweist sich als besonders kostengünstig, ist bestens, geeignet zum nachträglichen Einbau in alle bisher bekannten Rad/Schiene-Systeme (keine hohen Investitionskosten für neue Trassen bzw. Gleisanlagen),\sie ist weitgehend wartungsfrei und erlaubt eine völlig funktionssichere und verschleißfreie Seitenführung selbst bei höchsten Geschwindigkeiten. Zusätzlich ist sie in ganz besonderem Maße geeignet, den Sinuslauf günstig zu

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beeinflussen und dadurch die Lauf ruhe zu erhöhen. Weiterhin ergibt sich eine erhöhte Wirtschaftlichkeit der Transportmittel durch Senkung der Wartungszeiten und -kosten.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind am Radsatz Elektromagneten, die mit ihren Polflächen seitlich zu einer oder beiden Laufschienen versetzt sind, angebracht, die bei einer seitlichen Auslenkung der Radsatz-Magneteinheit elektromagnetische Kräfte gegenüber der oder den Laufschienen erzeugen, durch die eine Rückführung des Radsatzes in die Lauf-UuIlage erzwungen wird. Dies kann, sowohl durch eine anziehende wie auch durch eine abstoßende Kraftwirkung der-iiagnetpole auf die Schiene(n) erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind .die Elektromagneten derart am Radsatz befestigt, daß sich ihre Polflächen seitlich direkt neben der ober den Laufschienen befinden. Hierbei kann der zwischen Magneten und Schiene vorhandene Luftspalt auf einem sehr kleinen Wert gehalten werden ( s& 5 mm), was besonders große Führungskräfte bei nur relativ geringem elektrischen Energieaufwand ergibt._λ ·

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektromagneten derart am Radsatz befestigt, daß sich diese Elektromagneten in ihrer Gesamtheit oberhalb der Schienenlauffläche befinden. Hierdurch wird eine problemlose Weichengängigkeit des Führungssystems gewährleistet. '

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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung üben die am Eadsatz befestigen Magneten mit ihren Polen auf eine oder mehrere besonders verlegte Leitschienen eine Kraft-Wirkung aus. Hierdurch kann die Seitenführung von den -iTahrgleisen unabhängig durchgeführt werden, was bei bestimmten Anwendungsfällen zu Kostenabsenkungeh und/oder Montagevereinfachungen führt.

In. der Zeichnung werden die Erfindung und ihre weiteren Ausgestaltungen schematisch wiedergegeben. Es zeigen:

Pig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit direkter .

seitlicher Anordnung von U-Magneten an der Schiene (quer zur Fahrtrichtung geschnitten),

Fig. 2 eine ,erfindungsgemäße Vorrichtung mit U-Magneten_# ^! die sich in ihrer Gesamtheit oberhalb der Schienenlauffläche befinden (quer zur Fahrtrichtung geschnitten), «"

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung mit

C-förmigen Elektromagneten (quer zur Fahrtrichtung geschnitten).

In den Fig. 1 und 2 sind die Führungsmagneten 1, die jeweils mit ihren Polflächen 2 seitlich von der Schiene 3 angeordnet sind,

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fest mit dem Radsatz des Schienenfahrzeugs verbunden (Ver-• bindung ist in der Zeichnung nicht gezeigt), von dem in den Fig. .1 und 2 nur jeweils ein Rad 4 mit dem Spurkranz 5 und einem Teil der zu ihm gehörenden Achse 6 gezeichnet* sind. Die Verwendung von Rädern 4 mit Spurkränzen 5 dient nur als Hot-Seitenführung für den Fall, daß die Energieversorgung der Elektroma-.gnete 1 ausfallen sollte. Ansonsten werden die Spurkränze 5 nicht zur-Seitenführung des Radsatzes benützt. Bei einer seitlichen Auslenkung der Radsätze von der Schiene (die etwa durch Sensoren gemessen wird) wird durch eine geeignete Regelung z.B. dem Elektromagenten, der" sich von der Schiene 3 entfernt, über die Spulen 7 ein größerer Strom zugeführt als dem sich der Schiene 3 nähernden Magneten; hierdurch entsteht etwa zwischen . dem sich von der Schiene 3 entfernenden Magneten und der Schiene 3 eine größere Anziehungskraft als zwischen der Schiene 3 und

dem anderen Magneten, wodurch eine Rückkehr des mit den Magneten

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1 verbundenen Radsatzes in seine ungestörte Ausgangslage erzwungen wird. Analog könnten die Magneten 1 auch so geschaltet sein, daß sie auf die Schiene 3 abstoßende Kräfte ausüben, wobei die Magneten 1 dann so geregelt werden, daß der sich der Schiene 3 nähernde Magnet eine größere abstoßende Kraft ausübt als der sich entfernende, wobei hierbei eine magnetische Polüng der Schiene erforderlich ist.

Während die in Fig. 2 dargestellte Magnetenanordnung voll weichengängig ist, weil die Elektromagneten* 1 so am Radsatz angeordnet sind, daß sie sich in ihrer Gesamtheit oberhalb der

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Schienenlauffläche "befinden, muß die in Fig. 1 gezeichnete Magnetanordnung "beim Überfahren von Weichen hochgezogen wer- . den, da hier die Polflächen 2 der Magnete Λ direkt seitlich neben der Schiene 3 angeordnet sind.

Die Regelung der Elektromagnete 1 kann sowohl ^tf aktiv" wie auch (besonders vorteilhaft) "passiv" durchgeführt werden.

Bei aktiver Regelung (wie sie etwa weiter oben bereits geschildert .wurde) wird der durch die Magnetspulen 7 fließende Strom und damit die -Größe der Anziehungskraft in Abhängigkeit

von der Lage der Polflächen 2 zu der Schiene 3 geregelt.

Bei passiver Regelung fließt ein konstanter Strom durch die Magnetspulen 7, unabhängig von der Lage der Polflächen 2 zur Schiene 3; Regeleinrichtungen sowie Sensoren zur Messung

I seitlicher Abweichungen von der Nullage entfallen hier, weil

das Magnetsystem 1 so ausgelegt ist, daß es sich stets symmetrise] zur Führungsschiene 3 einstellt, was sich besonders."vorteilhaft auf elektrodynamischem Wege erzielen läßt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Magnetenanordnung sind sowohl für aktive wie für passive Regelung geeignet.

In Fig. 3 wird eine weitere Magnet anordnung, die für aktive

wie passive Regelung geeignet ist, gezeigt: Hier umfassen

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zwei senkrecht zur Schienenlängsrichtung angeordnete C-förmige Elektromagneten 1 (mit Magnetspulen 7) die Schiene 3 beidseitig dergestalt, daß die Polflächen 2 seitlich oberhalb und unterhalb des Schienenkopfes angeordnet isind.

Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen, vielmehr läßt sich der.Erfindungsgedanke noch durch eine Vielzahl v/eiterer Magnetanordnungen realisieren: So können auch etwa die. Magnete so angeordnet sein, daß sie nicht auf eine oder beide Laufschienen, sondern auf eine, zusätzliche Leitschiene bzw. Führungsschiene Kräfte ausüben, oder es können auch bei beiden Laufschienen jeweils nur auf die einander zugekehrten Schienen-Innenseiten oder nur auf die- Schienenaußenseiten Magnete wirksam sein. '. -

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Claims

MASCHINENFABRIK AUGSBURG-HCHHHSRG
Aktiengesellschaft

München, den 28. März 1973

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Seitenführung von Radsätzen von Schienen-' fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß durch am Radsatz (4, 5_T 6) "befestigte Magneten (1) ein Magnetfeld erzeugt wird, wodurch infolge einer Kraft-Wechselwirkung zwischen ■ den Magnetpolen (2) einerseits und einer oder mehreren Schienen (3) andererseits die seitliche Führung des Radsatzes (4, 5» 6) "berührungslos bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

am Radsatz (4, 5, 6) Elektromagneten (1), die mit ihren Polflächen (2) seitlich zu einer oder beiden Laufschienen (3) versetzt sind, angebracht sind, die bei einer seitlichen Auslenkung der Radsatz-Magnet-Einheit (1, 2, 4, 5, 6) elektror magnetische Kräfte gegenüber der oder den Laufschienen (3) erzeugen, durch die eine Rückführung des Radsatzes (4, 5» .6) in die Lauf -Nullage erzwungen wird.

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3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten (1) derart am Radsatz (4, 5> 6) befestigt sind, daß sich die Polflächen (2) seitlich direkt neben der oder den Laufschienen (3) befinden. · . "

%m Vorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten (1) derart am Radsatz (4, 5» 6) befestigt sind, daß sich diese Elektromagneten (1) in ihrer Gesamtheit oberhalb der Schienenlauffläche befinden. . .

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - die am Radsatz (4, 5, 6) befestigten Magneten (1) mit ihren Polen (2) auf eine oder mehrere besonders verlegte Leitschienen eine Kraftwirkung ausüben.

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