DE2606702B2

DE2606702B2 - Device for setting bogies

Info

Publication number: DE2606702B2
Application number: DE19762606702
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Dr. 8013 Haar Guenther
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: AEG Schienenfahrzeuge Nahverkehr und Wagen GmbH
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1976-02-19
Publication date: 1978-06-22
Also published as: FR2341471B3; JPS52101515A; DE2606702C3; IT1074673B; FR2341471A1; GB1581032A; DE2606702A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf 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 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 aufschaukelnIn the case of rail vehicles, it is known that bogies in particular tend to be relatively rigid at the sides in the bogie frame guided wheelsets with strong centering treads - with otherwise cheap Running properties - especially at higher driving speeds, leading to unstable running, whereby the Bogies underneath the vehicle frame on top of it, rotate rapidly and violently around their vertical axis Execute (yaw movements): After exceeding a certain critical driving speed get the bogies in yaw vibrations connected with lateral sliding or transverse movements, the If the driving speed is increased further, they will rock up to a dangerous zigzag run

is können. Die Folge ist ein Anschlagen der Spurkränze an die Schienen und folglich eine große Laufunruhe sowie ein hoher Verschleiß der Spurkränze, Schienen und des Oberbaus. Eine entsprechende Erhöhung des Ausdrehwiders landes 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, beispielsweise gemäß der DE-OS 23 15 427. Hierbei können nämlich die zum Dämpfen der Ausdrehbewegungen des Drehgestells aufbringbaren Stellkräfte von als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildeten Stellgliedern naturgemaß nur für einen festen Kurvenradius ausgelegt werden, da die Reduktion der Dämpfungskraft der Stellglieder nur beim Überschreiten eines fest eingestellten Verdrehwinkels des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeug erfolgt. 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.is can. The result is that the wheel flanges hit the rails and consequently a great deal of uneven running as well as a high level of wear on the wheel flanges, rails and the Superstructure. A corresponding increase in the turning counter land of the bogies, for example by means of Rotation inhibition leads to more stable running, but also reduces the ability of the bogies to arcuate. Of course, the latter cannot be completely achieved even when such anti-rotation devices are used exclude whose turning resistance decreases with increasing turning of the bogies, for example according to DE-OS 23 15 427. Here, namely to dampen the turning movements of the The bogie can be applied by actuating forces as piston-cylinder units trained actuators naturally designed only for a fixed curve radius as the reduction in the damping force of the actuators only occurs when a fixed value is exceeded Rotation angle of the bogie relative to the vehicle takes place. On the other hand, it can go through Means to control the bogies in a certain position to the track the curvature be improved. However, the known devices of this type are able to do so because of the positioning effect not to fulfill the aforementioned task of stabilizing the bogie run.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art 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 specified in claim 1 has the object of providing a device of to show the type mentioned at the beginning, which improves the arcuate mobility of the bogies simultaneous stabilization of the bogie is able to effect and thus to increase the contributes to the critical driving speed.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Für die Patentansprüche 2 und 3 wird Schutz nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch gesucht.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1. Advantageous configurations the invention can be found in the subclaims. For claims 2 and 3 protection is only in Connection with the main claim sought.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird 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 Drehgestelllaufs dämpfend entgegenwirken. 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 Erwartungswertes des Sollwertes derIn the device according to the invention, the bogie is not positioned by the actuators, but only torques are applied to the bogie, which on the one hand the control effect of the wheels in cooperation 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 simultaneously having a destabilizing effect, with the Driving speed increasing lateral forces of the wheels in the sense of a stabilization of the bogie running counteract dampening. Of course, it is within the scope of the invention for the case the determination of the actual value of the rotation of the bogie in relation to the vehicle frame and an estimated expected value of the setpoint of the

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.Rotation of the bogie relative to the track close to zero on the determination of the bogie to waive acting transverse forces and thus to carry out the device according to the invention autonomously.

Als Stellglieder kommen gemäß der Erfindung alle s diejenigen in 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 Arbeitszy- ι ο lindern gilt; es sind aber auch pneumatische oder elektrische Stellglieder denkbar.As actuators according to the invention, all s are those which are independent of the respective rotation or relative position of the bogie with respect to the vehicle frame resting on it Can generate forces, which is particularly important for hydraulic actuators, for example in the form of work cycles alleviate applies; however, pneumatic or electrical actuators are also conceivable.

Im gleichen Zusammenhang ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 vorgesehen, daß beiderseits der lotrechten Längsmittelebene und is 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.In the same context it is provided according to one embodiment of the invention according to claim 2, that on both sides of the vertical longitudinal center plane and is against the perpendicular transverse center plane of the bogie at least one actuator is arranged offset to the outside and the two actuators each other are hinged diagonally opposite on the bogie and vehicle frame. This arrangement has the Significant advantage of an almost reaction-free mode of operation compared to the vehicle frame.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

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. Beiderseits der lotrechten Längsmittelebene L und gegen die lotrechte Quermittelebene Q des Drehgestells 2 nach 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.This shows schematically in a top view of a rail vehicle on a track 1 only a bogie 2 and in outline one half of a vehicle frame 3 or car body sub-frame resting thereon. The bogie 2 can in a known manner, for. B. by means of a pivot pin, not shown, can be rotatably arranged relative to the vehicle frame 3. On both sides of the vertical longitudinal center plane L and offset outwards from the perpendicular transverse center plane Q of the bogie 2, a hydraulic working cylinder 4 is hinged on the one hand to the bogie frame 5 and on the other hand to the vehicle frame 3, the two working cylinders being diagonally opposite one another. The working cylinders 4 have the function of exerting torques on the bogie 2 about its vertical axis both to improve its arcuate mobility and to stabilize the bogie movement. To determine the actual value of the rotation of the bogie 2 with respect to the track 1, two sensors 6 are provided, which are arranged symmetrically on the bogie with respect to its vertical transverse center plane Q and measure its lateral distance to a rail of the track at the ends of the bogie frame 5 . The illustrated arrangement of the sensors 6 or a determination of the actual value of the rotation of the bogie 2 with respect to the track 1 is of course not binding. The turning of the bogie 2 relative to the vehicle frame 3 can also be determined, for which purpose two sensors, for example, measure the lateral distance between the longitudinal axis of the bogie and two fixed points symmetrical on the vehicle frame relative to its perpendicular transverse center plane.

Die Meßwerte der beiden Sensoren & werden gemäß der Zeichnung einem Funktionsrechner 7 zugeführt, welcher zum einen den Ist-Wert der Verdrehung des Drehgestells 2 aus der Differenz ΔΧ der Meßwerte bestimmt und zum anderen den Erwartungswert E(AX) dieses Ist-Wertes schätzt. Mit anderen Worten, es wird aus der Differenz AXder Mittelwert E(A Abgeschätzt.The measured values of the two sensors & are fed to a function computer 7 according to the drawing, which on the one hand determines the actual value of the rotation of the bogie 2 from the difference ΔΧ of the measured values and on the other hand estimates the expected value E (AX) of this actual value. In other words, it is the difference AXder mean E (A Estimated.

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, z.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 Sollwertes und dem vorgenannten geschätzten Erwartungswert des Ist-Wertes E (AX) wird über ein Schwellwertglied 10 (z. B. vorgespannte Diode) einem Führungskraftregler U zugeführt, während die Differenz zwischen dem im Funktionsrechner 7 ermittelten Ist-Wert der Verdre^ hung (AX) und seinem geschätzten Erwartungswert E (AX) über ein Schwellwertglied 12 einem Stabilisierungsregler 13 zugeführt wird. Beide Regler U und 13 sind Zustandsregler und liefern Steuersignale für ein die Arbeitszylinder 4 ansteuerndes Kommandosystem 13, das als Interface-Einheit die Reglerausgangssignale in mit der Stellgliedkraftsteuerung kompatible Eingangssignale umwandelt. Furthermore, measured values of the transverse forces acting on the bogie 2, in particular wind and centrifugal forces, are fed from pressure and accelerometers 8 on both sides of the rail vehicle, only one of which is symbolically indicated, to a position computer 9 the expected value of the target value of the rotation of the bogie 2 relative 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 (AX) is a threshold element 10 (z. B. biased diode) a Management force controller U is supplied, while the difference between the actual value of the twist (AX) determined in the function computer 7 and its estimated expected value E (AX) is supplied to a stabilization controller 13 via a threshold value element 12. Both controllers U and 13 are state controllers and supply control signals for a command system 13 which controls the working cylinders 4 and which, as an interface unit, converts the controller output signals into input signals compatible with the actuator force control.

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 die Einrichtung erst beim Überschreiten einer definierten Drehgestellerwartungswertausdrehung bzw. beim Überschreiten einer definierten Laufunruhe des Drehgestells 2 seine Führungsbzw. Stabilisierungsfunktion erfüllt The device described above can thus both stabilize (regulate the instantaneous deviations from the mean value) as well as the guidance or control (mean value tracking) of the bogie 2 carry out. The threshold value elements 10 and 12 ensure that the device is only activated when Exceeding a defined bogie expected value turning or when exceeding a defined Uneven running of the bogie 2 its guide or. Stabilization function fulfilled

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for setting bogies of a rail vehicle in the track via force-controlled Actuators, by means of which the rotary movements of the bogie about its vertical axis a adjustable force can be opposed, characterized in that on each bogie (2) by means of its respective rotation with respect to an overlying vehicle frame (3) independently effective actuators (working cylinder 4) around the bogie vertical axis torques as stabilizing and managerial supporting moments in interaction with the Rotational and transverse vibrations of the bogie that occur during the run can be exercised, the actuators can be controlled according to two regulators, one of which is a stabilizer (13) at the input, the difference between the determined actual value compared to the rotation of the bogie the track (1) or vehicle frame and the estimated expected value of this actual value and of which the other controller as a management force controller (11) at the input the difference between one determined from the transverse forces acting on the bogie (in particular wind and centrifugal forces) Expected value of the target value of the rotation of the bogie relative to the track and the receives estimated expected value of the actual value.

2. Device according to claim 1, characterized in that on both sides of the vertical longitudinal center plane (L) and against the perpendicular transverse center plane (Q) of the bogie (2) offset outwards at least one actuator (working cylinder 4) is arranged and the two actuators are diagonally opposite each other are hinged opposite to the bogie and vehicle frame (5 or 3).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized by hydraulic actuators (working cylinder 4).

4. Device according to claim 1, characterized in that the actual value of the rotation is given as the difference between the measured values of two sensors (6) which are arranged symmetrically on the bogie (2) relative to its perpendicular transverse center plane (Q) in such a way that they are in In the area of the two ends of the bogie, measure the lateral distance of either the bogie frame (5) to the track (1) or the longitudinal axis of the bogie to two fixed points that are symmetrical on the vehicle frame (3) in relation to its vertical transverse center plane.

5. Device according to claim 4, characterized in that the sensors (6) with one of the Stabilization and the management force controller (13 or 11) associated function computer (7) connected are.

6. Device according to claim 1 or 5, characterized in that one only the management force regulator (11) assigned position computer (9) with pressure and pressure sensors arranged on both sides of the rail vehicle Accelerometers (8) is connected