DE2606702A1 - DEVICE FOR ADJUSTING ROTARY BASES - Google Patents

DEVICE FOR ADJUSTING ROTARY BASES

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DE2606702A1 DE19762606702 DE2606702A DE2606702A1 DE 2606702 A1 DE2606702 A1 DE 2606702A1 DE 19762606702 DE19762606702 DE 19762606702 DE 2606702 A DE2606702 A DE 2606702A DE 2606702 A1 DE2606702 A1 DE 2606702A1
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Heinz Dr Ing Fahlbusch
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AEG Schienenfahrzeuge Nahverkehr und Wagen GmbH
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    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 16. Februar 19 76Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, February 16, 19 76

Gesellschaft mit BT 012 Hb/th beschränkter Haftung,Company with BT 012 Hb / th limited liability,

München 7952Munich 7952

Einrichtung zum Einstellen von Drehgestellen Device for setting bogies

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Bei Schienenfahrzeugen neigen bekanntlich vor allem Drehgestelle mit seitlich relativ starr im Drehgestellrahmen geführten und stark zentrierende Laufflächen aufweisenden Radsätzen - bei sonst günstigen Laufeigenschaften - insbesondere unter höheren Fahrgeschwindigkeiten In the case of rail vehicles, it is known that bogies with wheel sets that are guided relatively rigidly laterally in the bogie frame and have heavily centering running surfaces tend - with otherwise favorable running properties - in particular at higher driving speeds

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zu instabilem Lauf, wobei die Drehgestelle unter dem aufliegenden Fahrzeugrahmen schnelle und heftige Drehbewegungen um ihre Hochachse (Gierbewegungen) ausführen: Nach Überschreiten einer bestimmten kritischen Fahrgeschwindigkeit geraten die Drehgestelle in Gierschwingungen verbunden mit seitlichen Schiebe- bzw. Querbewegungen, die sich bei weiterer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit bis zu einem gefährlichen Zick-Zack-Lauf aufschaukeln können. Die Folge ist ein Anschlagen der Spurkränze an die Schienen und folglich eine große Laufunruhre sowie ein hoher Verschleiß der Spurkränze, Schienen und des Oberbaus. Eine entsprechende Erhöhung des Ausdrehwiderstandes der Drehgestelle beispielsweise mittels Drehhemmungen führt zwar zu einem stabileren Lauf, mindert aber auch die Bogenläufigkeit der Drehgestelle. Letzteres läßt sich selbstverständlich auch "bei Verwendung von solchen Drehhemmungen nicht völlig ausschließen, deren Ausdrehwiderstand mit zunehmender Ausdrehung der Drehgestelle abnimmt. Dagegen kann zwar durch Einrichtungen zur Steuerung der Drehgestelle in eine bestimmte Position zum Gleis die Bogenläufigkeit verbessert werden. Die bekannten Einrichtungen dieser Art vermögen jedoch wegen des Positionierungseffektes nicht, die vorgenannte Aufgabe der Stabilisierung des Drehgestellaufes zu erfüllen.to unstable running, with the bogies under the resting Make the vehicle frame quick and violent turning movements around its vertical axis (yaw movements): After exceeding At a certain critical driving speed, the bogies start to yaw vibrations Lateral pushing or transverse movements, which can become dangerous if the driving speed is increased further Zigzag run can swing up. The result is a hit the wheel flanges on the rails and consequently a large running balance as well as high wear of the wheel flanges, Rails and the superstructure. A corresponding increase in the turning resistance of the bogies, for example by means of Anti-rotation leads to a more stable run, but also reduces the ability of the bogies to arcuate. The latter can of course also "when using such Do not completely exclude rotation inhibitions, the resistance of which decreases with increasing rotation of the bogies. On the other hand, by means of devices for controlling the bogies in a certain position to the track Arc running can be improved. The well-known facilities However, because of the positioning effect, this type of stabilization is not capable of the aforementioned task of the bogie run.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Einstellen von Drehgestellen eines Schienenfahrzeugs im Gleis aufzuzeigen, welche eine Verbesserung der Bogenläufigkeit der Drehgestelle bei gleichzeitiger Stabilisierung des Drehgestellaufs zu bewirken vermag und somit zur Erhöhung der kritischen Fahrgeschwindigkeit beiträgt.The invention is based on the object of providing a device for setting bogies of a rail vehicle in the To show the track, which improves the arcuate mobility of the bogies while at the same time stabilizing the Can cause the bogie to move and thus contribute to increasing the critical driving speed.

- 3- 3

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Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird demnach das Drehgestell durch die Stellglieder nicht positioniert, sondern es werden nur Drehmomente auf das Drehgestell aufgebracht, die zum einen die Steuerungswirkung der Räder im Zusammenwirken mit den resultierenden Dreh- und Querschwingungen des Drehgestells im Sinne eines schnellen und stabilen Eindrehens desselben im Gleisbogen ändern und zum anderen gleichzeitig destabilisierend wirkenden, mit der Fahrgeschwindigkeit sich vergrößernden Querkräften der Räder im Sinne einer Stabilisierung des Drehgestellaufs dämpfend entgegenwirken. Was die entsprechenden Stellkraftkommandos betrifft, so werden zweckmäßig gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Stellglieder nach Maßgabe zweier Regler steuerbar sein, von denen der eine Regler als Stabilisierungsregler am Eingang im wesentlichen die Differenz zwischen dem ermittelten Ist-Wert der. Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Gleis oder Fahrzeugrahmen und dem geschätzten Erwartungswert dieses Ist-Wertes und von denen der andere Regler als Führungskraftregler am: Eingang im wesentlichen die Differenz zwischen einem aus den am Drehgestell einwirkenden Querkräften (insbesondere Wind- und Fliehkräfte) ermittelten Erwartungswert des Soll-Wertes der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Gleis und dem geschätzten Erwartungswert des Ist-Wertes erhält. Selbstverständlich liegt es hierbei im Rahmen der Erfindung, für den Fall der Ermittlung des Ist-Wertes der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeugrahmen und eines geschätzten ErwartungswertesIn the device according to the invention, the bogie is therefore not positioned by the actuators, but only torques are applied to the bogie which, on the one hand, interact with the steering effect of the wheels with the resulting torsional and transverse vibrations of the bogie in the sense of a fast and stable Turning the same in the track curve and on the other hand, having a destabilizing effect at the same time, with the Driving speed increasing lateral forces of the wheels in the sense of a stabilization of the bogie counteract dampening. As far as the corresponding actuating force commands are concerned, according to a further development, it is expedient According to the invention, the actuators can be controlled according to two regulators, one of which is a regulator as a stabilization controller at the input essentially the difference between the determined actual value of the. Twist of the bogie in relation to the track or vehicle frame and the estimated expected value of this actual value and of which the other controller acts as a managerial force controller at the: input essentially the difference between one The expected value determined from the transverse forces acting on the bogie (in particular wind and centrifugal forces) the target value of the rotation of the bogie in relation to the track and the estimated expected value of the actual value. It goes without saying that it is within the scope of the invention for the case of the determination the actual value of the rotation of the bogie in relation to the vehicle frame and an estimated expected value

-A--A-

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des Sollwertes der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Gleis nahe Null auf die Ermittlung der am Drehgestell einwirkenden Querkräfte zu verzichten und somit die Einrichtung gemäß der Erfindung autonom auszuführen.the nominal value of the rotation of the bogie relative to the track close to zero on the determination of the acting on the bogie To dispense with transverse forces and thus to carry out the device according to the invention autonomously.

Als Stellglieder kommen gemäß der Erfindung alle diejenigen Ln Betracht, welche unabhängig von der jeweiligen Verdrehung bzw. Relativposition des Drehgestells gegenüber dem aufliegenden Fahrzeugrahmen Kräfte erzeugen können, was insbesondere für hydraulische Stellglieder beispielsweise in Form von Arbeitszylindern gilt; es sind aber auch pneumatische oder elektrische Stellglieder denkbor. Im gleichen Zusammenhang ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß beiderseits der lotrechten Längsmittelebene und gegen die lotrechte Quermittelebene des Drehgestells nach außen versetzt wenigstens je ein Stellglied angeordnet ist und die beiden Stellglieder einander diagonal gegenüberliegend am Drehgestell- und Fahrzeugrahmen angelenkt sind. Diese Anordnung hat den wesentlichen Vorteil einer gegenüber dem Fahrzeugrahmen nahezu rückwirkungsfreien Funktionsweise.According to the invention, all those Ln which are independent of the respective rotation come into consideration as actuators or the relative position of the bogie in relation to the vehicle frame resting on it can generate forces, which applies in particular to hydraulic actuators, for example in the form of working cylinders; but there are also Denkbor pneumatic or electric actuators. In the same context is according to a further embodiment the invention provided that on both sides of the vertical longitudinal center plane and against the perpendicular transverse center plane of the bogie offset to the outside is arranged at least one actuator and the two actuators are hinged diagonally opposite one another on the bogie and vehicle frame. This arrangement has the essential The advantage of an almost non-reactive mode of operation compared to the vehicle frame.

Ein Ausführungebeispiel der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt schematisch in der Draufsicht von einem Schienenfahrzeug auf einem Gleis 1 nur ein Drehgestell 2 und im Umriß eine Hälfte eines darauf aufliegenden Fahrzeugrahmens 3 bzw. Wagenkastenuntergestells. Das Drehgestell 2 kann in bekannter Weise, z. B. mittels eines nicht dargestellten Drehzapfens, gegenüber dem Fahrzeugrahmen 3 drehbar angeordnet sein.An embodiment of the invention and in the subclaims marked developments are explained in more detail below with reference to the drawing. This shows schematically in the plan view of a rail vehicle on a track 1 only a bogie 2 and in outline one half a vehicle frame 3 or car body sub-frame resting on it. The bogie 2 can in a known manner, for. B. by means of a pivot pin, not shown, be arranged rotatably with respect to the vehicle frame 3.

Beiderseits der lotrechten Längamittelebene L und gegen die lotrechte Quermittelebene Q des Drehgestells 2 nachOn both sides of the vertical longitudinal center plane L and against the vertical transverse center plane Q of the bogie 2 according to

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außen versetzt ist je ein hydraulischer Arbeitszylinder 4 einerseits am Drehgestellrahmen 5 und andererseits am Fahrzeugrahmen 3 angelenkt, wobei die beiden Arbeitszylinder einander diagonal gegenüberliegen. Die Arbeitszylinder 4 haben die Funktion, auf das Drehgestell 2 um seine Hochachse Drehmomente sowohl zur Verbesserung seiner Bogenläufigkeit als auch zur Stabilisierung des Drehgestellaufs auszuüben. Hierbei sind für eine Bestimmung des Ist-Wertes der Verdrehung des Drehgestells 2 gegenüber dem Gleis 1 zwei Sensoren 6 vorgesehen, welche am Drehgestell gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene Q symmetrisch angeordnet sind und an den Enden des Drehgestellrahmens 5 seinen seitlichen Abstand zu einer Schiene des Gleises messen. Die dargestellte Anordnung der Sensoren 6 bzw. eine Bestimmung des Ist-Wertes der Verdrehung des Drehgestells 2 gegenüber dem Gleis 1 ist natürlich nicht bindend. Es kann auch die Ausdrehung des Drehgestells 2 gegenüber dem Fahrzeugrahmen 3 ermittelt werden, wozu dann zwei sensoren beispielsweise den seitlichen Abstand der Längsachse des Drehgestells zu zwei am Fahrzeugrahmen gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene symmetrischen Festpunkten messen werden. Outwardly offset is a hydraulic working cylinder 4 on the one hand on the bogie frame 5 and on the other hand on the vehicle frame 3 hinged, the two working cylinders are diagonally opposite one another. The working cylinder 4 have the function on the bogie 2 about its vertical axis torques both to improve its arcuate mobility as also exercise to stabilize the bogie. Here For a determination of the actual value of the rotation of the bogie 2 with respect to the track 1, two sensors 6 are used provided, which are arranged symmetrically on the bogie with respect to its perpendicular transverse center plane Q and on the ends of the bogie frame 5 measure its lateral distance to a rail of the track. The one shown Arrangement of the sensors 6 or a determination of the actual value of the rotation of the bogie 2 relative to the Track 1 is of course not binding. The turning of the bogie 2 with respect to the vehicle frame 3 can also be used can be determined, for which purpose two sensors, for example, the lateral distance of the longitudinal axis of the bogie two fixed points that are symmetrical on the vehicle frame with respect to its perpendicular transverse center plane will be measured.

Die Meßwerte der beiden Sensoren 6 werden gemäß der Zeichnung einem Funktionsrechner 7 zugeführt, welcher zum einen den Ist-Wert der Verdrehung des Drehgestell· 2 aus der Dif-P5 ferenz ßX der Meßwerte beetimmt und zum anderen den Erwartungswert E (ΔΧ ) dieses Ist-Wertes schätzt. Mit anderen Worten, es wird aus der Differenz &# der Mittelwert 2 (λχ·) geschätzt.The measured values of the two sensors 6 are fed to a function computer 7 according to the drawing, which determines on the one hand the actual value of the rotation of the bogie 2 from the Dif-P 5 reference ßX of the measured values and on the other hand determines the expected value E (ΔΧ) of this actual value -Value appreciates. In other words, it is estimated 2 (λχ ·) from the difference &# averaged.

Diese Schätzung kann im Funktionsrechner 7 mittels Verzögerungsgliedern erster Ordnung (Tiefpaßfilter) durchgeführt werden, wie es beispielsweise in dem Buch "Random Data: This estimation can be carried out in the function computer 7 by means of first-order delay elements (low-pass filter), as described, for example, in the book "Random Data:

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Analysis and Measurement Procedures" von I.S. Bendat und A. G. Piersol, Wiley Interscience 1971, 3eite 260 ff (dort werden die Tiefpaßfilter Low-pass-RC-smoothing filter genannt) dargestellt ist.Analysis and Measurement Procedures "by I.S. Bendat and A. G. Piersol, Wiley Interscience 1971, 3page 260 ff the low-pass filters called low-pass RC smoothing filters) is shown.

Des weiteren werden von Druck- und Beschleunigungsmessern 8 beiderseits des Schienenfahrzeugs» von denen lediglich einer symbolisch angedeutet ist, einem Lagerechner 9 Meßwerte der am Drehgestell 2 einwirkenden Querkräfte, insbesondere Wind- und Fliehkräfte, zugeführt. Der Lagerechner 9, ζ. B. ein festverdrahteter Analogrechner, ermittelt hieraus den Erwartungswert des Soll-Wertes der Verdrehung des Drehgestells 2 gegenüber dem Gleis 1. Die Differenz zwischen diesem Erwartungswert des Soll-Wertes und dem vorgenannten geschätzten Erwartungswert des Ist-Wertes E (ΔΛ) wird über ein Schwellwertglied 10 (z. B. vorgespannte Diode) einem Führungskraftregler 11 zugeführt, während die Differenz zwischen dem im Funktionsrechner 7 ermittelten Ist-Wert der Verdrehung (^x) und seinem geschätzten Erwartungswert E (ΔΧ) über ein Schwellwertglied 12 einem Stabilislerungsregler 13 zugeführt wird. Beide Regler 11 und 13 sind Zustandsregler und liefern Steuersignale für ein die Arbeitszylinder 4 ansteuerndes Kommandosystem 13, das al· Interface-Einheit die Regler«uegeng«signele in mit der Stellgliedkraftsteuerung kompatible Eingangssignale umwandelt.Furthermore, pressure gauges and accelerometers 8 on both sides of the rail vehicle »of which only one is indicated symbolically, a position computer 9 measured values of the transverse forces acting on the bogie 2, in particular Wind and centrifugal forces, supplied. The position computer 9, ζ. B. a hardwired analog computer, determined from this the expected value of the target value of the rotation of the bogie 2 with respect to the track 1. The difference between this expected value of the target value and the aforementioned estimated expected value of the actual value E (ΔΛ) is about a threshold value element 10 (z. B. biased diode) is fed to a management force controller 11, while the difference between the actual value of the rotation (^ x) determined in the function computer 7 and its estimated expected value E (ΔΧ) via a threshold value element 12 to a stabilization controller 13 is supplied. Both controllers 11 and 13 are state controllers and supply control signals for one of the working cylinders 4 controlling command system 13, the al · interface unit the controller "on the other hand" signals in with the actuator force control converts compatible input signals.

Die vorbeschriebene Einrichtung kann somit sowohl die Stabilisierung (Regelung der momentanen Abweichungen vom Mittelwert) als auch die Führung bzw. Steuerung (Mittelwertnachführung) des Drehgestells 2 durchführen. Durch die Schwellwertglieder 10 und 12 ist hierbei sichergestellt, daß di« Einrichtung erst beim Überschreiten einer definierten Dreh-The above-described device can thus both stabilize (Regulation of the momentary deviations from the mean value) as well as the guidance or control (mean value tracking) of the bogie 2. The threshold value elements 10 and 12 ensure that the Setup only when a defined turning point is exceeded

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gestellerwartungswertausdrehung bzw. beim Überschreiten einer definierten Laufunruhe des Drehgestells 2 seine Führungs- bzw. Stabilisierungsfunktion erfüllt.Frame expectation value turning or when a defined uneven running of the bogie 2 is exceeded, fulfills its guiding or stabilizing function.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims (7)

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 16. Februar 1976Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, February 16, 1976 Gesellschaft mit BT 012 Hb/th beschränkter Haftung,Company with BT 012 Hb / th limited liability, München 7952Munich 7952 PatentansprücheClaims Einrichtung zum Einstellen von Drehgestellen eines Schienenfahrzeugs im Gleis, dadurch gekennzeichnet , daß auf jedes Drehgestell (2) mittels von seiner jeweiligen Verdrehung gegenüber einem aufliegenden Fahrzeugrahmen (3) unabhängig wirksamer, kraftgesteuerter Stellglieder (Arbeitszylinder 4) um die Hochachse des Drehgestells Drehmomente als stabilisierend und führungskraftunterstützend wirkende Momente im Zusammenwirken mit den beim Lauf auftretenden Dreh- und Querschwingungen des Drehgestells ausübbar sind.Device for setting bogies of a rail vehicle in the track, characterized in that on each bogie (2) by means of its respective Rotation with respect to an overlying vehicle frame (3) independently effective, force-controlled actuators (working cylinder 4) Torques around the vertical axis of the bogie as stabilizing and managerial support Acting moments can be exerted in interaction with the torsional and transverse vibrations of the bogie that occur during running are. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ich net, daß die Stellglieder (Arbeitszylinder 4) nach Maßgabe zweier Regler (11, 13) steuerbar sind, von denen der eine Regler als Stabilisierungsregler(13) am Eingang im wesentlichen die Differenz zwischen dem ermittelten Ist-Wert der Verdrehung des Drehgestells (2) gegenüber dem Gleis (1) oder Fahrzeugrahmen (3) und dem geschätzten Erwartungswert dieses Ist-Wertes und von denen der andere Regler als Führungskraftregler (11) am Eingang im wesentlichen die Differenz zwischen einem aus den am Drehgestell einwirkenden Querkräften (insbesondere Wind- und Fliehkräfte) ermittelten Erwartungswert des Soll-Wertes der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Gleis und dem geschätzten Erwartungswert des Ist-Wertes erhält.2. Device according to claim 1, characterized in that the actuators (working cylinder 4) according to the requirements two regulators (11, 13) can be controlled, one of which is a regulator as a stabilization regulator (13) at the input in the essentially the difference between the determined actual value the rotation of the bogie (2) in relation to the track (1) or vehicle frame (3) and the estimated expected value this actual value and of which the other controller as a management force controller (11) at the input essentially the difference between one of the transverse forces acting on the bogie (in particular wind and centrifugal forces) determined expected value of the target value of the rotation of the bogie relative to the track and the estimated Receives expected value of the actual value. 70983A/0U7 " 9 "70983A / 0U7 " 9 " 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß beiderseits der lotrechten Längsmittelebene CL) und gegen die lotrechte Quermittelebene (Q) des Drehgestells (2) nach außen versetzt wenigstens je ein Stellglied (Arbeitszylinder 4) angeordnet ist und die beiden Stellglieder einander diagonal gegenüberliegend am Drehgestell- und Fahrzeugrahmen (5 bzw. 3) angelenkt sind.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that on both sides of the vertical longitudinal center plane CL) and offset from the vertical transverse center plane (Q) of the bogie (2) outwards at least one each Actuator (working cylinder 4) is arranged and the two actuators diagonally opposite one another on Bogie and vehicle frame (5 or 3) are articulated. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch hydraulische Stellglieder (Arbeitszylinder A), 4. Device according to claims 1 to 3, characterized by hydraulic actuators (working cylinder A), 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet·, daß der Ist-Wert der Verdrehung als Differenz der Meßwerte zweier Sensoren (6) gegeben i.st, welche am Drehgestell (2) gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene (Q) symmetrisch derart angeordnet sind, daß sie im Bereich der beiden Drehgestellenden den seitlichen5. Device according to claim 2, characterized in that the actual value of the rotation is the difference the measured values of two sensors (6) are given, which are arranged symmetrically on the bogie (2) with respect to its perpendicular transverse center plane (Q) in such a way that the side in the area of the two ends of the bogie entweder
Abstand/des Drengestellrahmens (5) zum Gleis (1) oder der Längsachse des Drehgestells zu zwei am Fahrzeugrahmen (3) gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene symmetrischen Festpunkten messen.
either
Measure the distance / of the Drengestell frame (5) to the track (1) or the longitudinal axis of the bogie to two fixed points symmetrical on the vehicle frame (3) in relation to its perpendicular transverse center plane.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Sensoren (6) mit einem dem Stabtlisierungs- und Führungskraftregler (13 bzw. 11) zugeordneten Funktionerechner (7) verbunden sind.6. Device according to claims 2 and 5, characterized in that the sensors (6) with a the stabilization and management force regulator (13 or 11) assigned function computer (7) are connected. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Schienenfahrzeugs angeordnete Druck- und Beschleunigungsmesser (8) mit einem nur dem Führungskraftregler dl) zugeordneten Lagerechner (9) verbunden sind.7. Device according to claims 2 and 6, characterized in that both sides of the rail vehicle arranged pressure and accelerometer (8) with one assigned only to the guide force controller dl) Position computer (9) are connected. 7O9834/0H77O9834 / 0H7
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