DE2606702C3 - Device for setting bogies - Google Patents

Device for setting bogies

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DE2606702C3 DE19762606702 DE2606702A DE2606702C3 DE 2606702 C3 DE2606702 C3 DE 2606702C3 DE 19762606702 DE19762606702 DE 19762606702 DE 2606702 A DE2606702 A DE 2606702A DE 2606702 C3 DE2606702 C3 DE 2606702C3
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Heinz Dr.-Ing. 8850 Donauwörth Fahlbusch
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AEG Schienenfahrzeuge Nahverkehr und Wagen GmbH
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Description

Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. pür die Patentansprüche 2 und 3 wird Schutz nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch gesuchtClaim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims. p ÜR the claims 2 and 3, protection is sought only in conjunction with the main claim,

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.In the device according to the invention that The bogie is not positioned by the actuators, only torques are applied to the Applied bogie, 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.

Demgegenüber werden bei einem Radsatzfahrwerk gemäß der DE-OS 22 57 560 die zwischen Fahrwerksgestell und Gleis wirkenden Stellglieder ausschließlich eine Positionierung, d. h. Rückführung des Fehrwerks in die Gleismittenstellung bewirken können, was bloß einer Stabilisierung des Fahrwerkslaufs gleichkommt Denn hier wird insgesamt bloß mit zwei Informationen gearbeitet, nämlich zum einen mit Abstandsänderungen infolge Abweichungen des Fahrwerks von einer zum anderen angenommenen Sollmittellinie. Mit einer von der Sollmittellinie abweichenden, von zu reagierenden äußeren Kräften abhängigen Sollage des Fahrwerks als Referenz für Störungen wird nicht gearbeitet. Das Vorhandensein einer solchen Referenz ist aber unabdingbar für ein führungskraftunterstützendes Wirken der Stellglieder. Beim Stand der Technik gemäß der DE-OS hingegen unterbinden die Stellglieder die Abweichungen des Fahrwerks von der Sollmittellinie bereits beim Beginn der Abweichung und folglich auch das Erzeugen von Führungskräften durch das Fahrwerk.In contrast, with a wheelset chassis according to DE-OS 22 57 560 between the chassis and track acting actuators only positioning, d. H. Return of the carriage in can cause the track center position, which is only equivalent to a stabilization of the running gear Because here only two pieces of information are used, on the one hand with changes in distance as a result of deviations of the chassis from one assumed target center line to the other. With one of The target position of the chassis that deviates from the target center line and is dependent on the external forces to be reacted as Reference for malfunctions is not used. The presence of such a reference is essential for a managerial supportive action of the actuators. In the prior art according to DE-OS, however the actuators prevent the chassis from deviating from the target center line at the beginning the deviation and consequently also the generation of executives by the chassis.

Als Stellglieder kommen gemäß der Erfindung alle 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 Arbeitszylindern gilt; es sind aber auch pneumatische oder elektrische Stellglieder denkbar.As actuators according to the invention, all those come into consideration, 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 especially true for hydraulic actuators, for example in the form of working cylinders is applicable; 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 gegen die lotrechte Quermittelebene des Drehgestells nach außen vei setzt 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 against the perpendicular transverse center plane of the bogie to the outside vei sets at least one actuator each 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 erläutertAn 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 ψα 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.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 ψα 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 .

Die Meßwerte der beiden Sensoren 6 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 dXder Mittelwert ^AbgeschätztAccording to the drawing, the measured values of the two sensors 6 are fed to a function computer 7 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, the mean value ^ is estimated from the difference dX

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 (ΔΧ) 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 Verdre^ hung (ΔΧ) und seinem geschätzten Erwartungswert E (ΔΧ) über ein Schwellwertglied 12 einem Stabilisierungsregler 13 zugeführt wird. Beide Regler 11 und 13 sind Zustandsregler und liefern Steuersignale für ein die Arbeitszylinder 4 ansteuerndes Kommandosystem H 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 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 (ΔΧ) is a threshold value element 10 (z. B. biased diode) a Management force controller 11 is supplied, while the difference between the actual value of the twist (ΔΧ) determined in the function computer 7 and its estimated expected value E (ΔΧ) is supplied to a stabilization controller 13 via a threshold value element 12. Both controllers 11 and 13 are state controllers and supply control signals for a command system H which controls the working cylinders 4 and, 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 Drehgestellerwartungsso wertausdrehung 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 expectation value turning or when exceeding a defined Uneven running of the bogie 2 its guide or. Stabilization function fulfilled.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zum Einstellen von Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges im Gleis über Stellglieder, mittels welcher dem Drehgestell durch einstellbare Kräfte erzeugte Drehmomente um seine Hochachse entgegensetzbar sind, wobei die Stellglieder in ihrer Stellkraftwirkung nicht von der jeweiligen Verdrehung bzw. Relativposition des Drehgestells gegenüber einem aufliegenden Fahrzeugrahmen beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (Arbeitszylinder 4) kraitgesteuert und zwischen Drehgestell- und Fahrzeugrahmen (5 bzw. 3) wirksam sind und die von den Stellgliedern erzeugten Momente im Zusammenwirken mit den beim Lauf auftretenden Dreh- und Querschwingungen des Drehgestells stabilisierend und führungskraftunterstützend wirken, wobei die Stellglieder nach Maßgabe zweier Regler steuerbar sind, von denen der eine Regler als Stabilisierungsregler (13) am Eingang die Differenz zwischen dem ermittelten Ist-Wert der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Gleis (1) und dem geschätzten Erwartungswert dieses Ist-Wertes und von denen der andere Regler als Führungskraftregler (11) am Eingang 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.1. Device for setting bogies of a rail vehicle in the track via actuators, by means of which the bogie generated torques about its vertical axis by adjustable forces can be opposed, the actuating elements not being affected by the respective rotation in terms of their actuating force or relative position of the bogie with respect to a vehicle frame resting on it can be influenced are, characterized in that the actuators (working cylinder 4) kraitgesteuert and between the bogie and vehicle frame (5 or 3) are effective and those of the actuators generated moments in interaction with the torsional and transverse vibrations that occur during running of the bogie have a stabilizing and managerial effect, with the actuators can be controlled according to two regulators, one of which is a stabilization regulator (13) at the input, the difference between the determined actual value compared to the rotation of the bogie the track (1) and the estimated expected value of this actual value and of which the other Regulator as a management force regulator (11) at the input the difference between one of the on the Bogie acting transverse forces (in particular wind and centrifugal forces) determined expected value of the target value of the rotation of the bogie compared to the track and the estimated expected value of the actual value. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der lotrechten Längsmittelebene (L) 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.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. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch hydraulische Stellglieder (Arbeitszylinder 4).3. Device according to claim 1 or 2, characterized by hydraulic actuators (working cylinder 4). 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert der Verdrehung als Differenz der Meßwerte zweier Sensoren (6) gegeben ist, welche am Drehgestell (2) gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene (Q) symmetrisch derart angeordnet sind, daß sie im Bereich der beiden Drehgestellenden den seitlichen Abstand entweder des Drehgestellrahmens (5) zum Gleis (1) oder der Längsachse des Drehgestells zu zwei am Fahrzeugrahmen (3) gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene symmetrischen Festpunkten messen. 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. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (6) mit einem dem Stabilisierungs- und dem Führungskraftregler (13 bzw. 11) zugeordneten Funktionsrechner (7) verbunden sind.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. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein nur dem Führungskraftregler (11) zugeordneter Lagerechner (9) mit beiderseits des Schienenfahrzeugs angeordneten Druck- und Beschleunigungsmessern (8) verbunden ist.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. 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. Sei Schienenfahrzeugen neigen bekanntlich vor allem Drehgestelle mit seitlich relativ starr im Drehgesteürahs men geführten und stark zentrierende Laufflächen aufwebenden Radsätzen — bei sonst günstigen Laufeigenschaften — insbesondere unter höheren Fahrgeschwindigkeiten zu instabilem Lauf, wobei die Drehgestelle unter dem aufliegenden FahrzeugrahmenAs is well known, rail vehicles tend to be above all Bogies with laterally relatively rigid in the swivel frame men guided and strongly centering treads Expensive wheelsets - with otherwise favorable running properties - especially under higher Driving speeds too unstable, with the bogies under the vehicle frame on top ίο 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, dieίο rapid and violent turning movements around its 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 is 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 Laufunruhe sowie ein hoher Verschleiß eier 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 labt 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 naturgemäß 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 Drehgestellauf es zu erfüllen.is up if the driving speed is increased further be able to swing into a dangerous zigzag run. 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 and tear on wheel flanges, rails and des Superstructure. A corresponding increase in the turning resistance 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. The latter is of course not completely refreshed even when using such anti-rotation devices 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 Actuating forces that can be applied to the bogie by actuators designed as piston-cylinder units, of course can only be designed for a fixed curve radius, as the reduction in the damping force of the Actuators only when a fixed angle of rotation of the bogie is exceeded the vehicle takes place on the other hand, by devices for controlling the bogies in a certain position in relation to the track, the arc mobility can be improved. The well-known bodies of this However, because of the positioning effect, Art are unable to perform the aforementioned stabilization task of the bogie to meet it. Bei einem des weiteren bekannten Radsatzfahrwerk gemäß der DE-OS 22 57 560 sollen, sobald eine Störung im Sinuslauf des Radsatzes beginnt, Abweichungen des Fahrwerks von einer sog. Sollmittellinie möglichst schon bei Beginn unterbunden werden. Dies geschieht durch zwischen dem Fahrwerksgestell und Gleis wirkende Stellglieder, welche eine anziehende oder abstoßende Kraftwirkung auf die Schienen ausüben. Mit derart angeordneten Stellgliedern ist naturgemäß nur eine Stabilisierung des Fahrwerksiaufs bei Geradeausfahrt erreichbar. Denn es bleibt unberücksichtigt, daß ein Drehgestell sich im Gleisbogen wegen des Rollradien-Unterschieds der Räder gewollt relativ zum Gleis verdrehen und querverschieben muß. Bei dem bekannten Radsatzfahrwerk wird zwangsläufig auch diese Dreh- und Verschiebenotwendigkeit beeinträchtigt, weil die Stellglieder gegen jegliche Abweichungen von der SoIlmittellinie wirken.In a further known wheelset chassis according to DE-OS 22 57 560, as soon as a fault occurs in the sinusoidal course of the wheelset begins, deviations of the chassis from a so-called target center line if possible be prevented at the beginning. This is done by acting between the chassis and the track Actuators that exert an attractive or repulsive force on the rails. With such arranged actuators is naturally only a stabilization of the Fahrwerkiaufs when driving straight ahead accessible. Because it is not taken into account that a bogie is in the track curve because of the difference in rolling radii the wheels intentionally rotate and move transversely relative to the track. With the well-known Wheelset chassis is inevitably also affected this need to rotate and move because the Actuators against any deviations from the target centerline works. Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung Hegt 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 beiträgtThe specified in claim 1 invention 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 desThis task is carried out according to the identifier of the
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