DE4109356C2 - Verfahren zur Spurführung der Laufräder eines schienengebundenen Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Spurführung der Laufräder eines schienengebundenen Fahrzeuges nach Maßgabe von zwei Spurführungsschienen mit Führungsspur.

Bei dem bekannten Verfahren gemäß DE 38 08 593 A1, von dem die Erfindung ausgeht, ist die Steuerung insgesamt eine Spurkranzsteuerung mit Hilfe von Spurkränzen, die Teil der Laufräder sind. Die Steuerimpulse sind mechanische Impulse, die die Schienen, die beide als Spurführungsschienen funktionieren, den Lauf­ rädern mitteilen. Die Spurkränze sind wulstförmige Flansche an der Innenseite jedes Radreifens. In der Praxis ist die Anordnung so getroffen, daß bei neuen Radsätzen zwischen Spurkranz und Schienenkopf ein Spiel von etwa 7 mm ver­ bleibt. Die Radreifen besitzen die Form eines Kegelmantels, wodurch bei Kurvenfahrt die Halbmesserunterschiede der bei­ den Schienen ausgeglichen werden. Infolge dieser Kegelform der Radreifen durchläuft ein Radsatz das gerade Gleis mit seinen beiden Schienen in einer mehr oder weniger sinusför­ migen Wellenlinie. Die Laufflächenkegelneigung beträgt zum Beispiel 1 : 40 und geht am äußeren Ende in 1 : 20 über. Entsprechend ist die Querschnittsneigung der Schienen im Gleis 1 : 40. Um die Zentrifugalkraft bei Kurvenfahrt auszu­ gleichen, erhält das Gleis mit seinen beiden Schienen im Bogen eine Querneigung. Die Überhöhung der bogenäußeren Schiene kann 100 mm und mehr betragen. Die Kurven sind kreisbogenförmig geführt. Zwischen der Geraden und dem Kreisbogen wird ein sogenannter Übergangsbogen angeordnet, um die Krümmung und damit die Seitenbeschleunigung stetig anwachsen zu lassen.

Das alles sind Maßnahmen, deren Funk­ tionssicherheit mit zunehmender Geschwindigkeit der schie­ nengebundenen Fahrzeuge abnimmt oder in zunehmendem Maße hohe Anforderungen an die zwischen Laufrad und Schiene einzuhaltenden Toleranzen stellt. Die Fahrzeuge selbst sind zumeist mit Drehgestellen ausgerüstet. Drehgestelle bezeich­ net bei Schienenfahrzeugen ein zwei- oder dreiachsiges Fahrgestell mit einer zapfenförmig ausgebildeten vertikalen Achse in seiner Mitte, auf der sich der Fahrzeugkasten mit der Drehpfanne abstützt. Dieser Zapfen definiert die verti­ kale Achse, um die die Laufräder schwenken. Zwar wird durch die Drehgestelle die Laufgüte der schienengebundenen Fahr­ zeuge verbessert, die vorstehend angedeuteten Geschwindig­ keitsprobleme bleiben jedoch. Im übrigen tritt bei Spur­ kranzsteuerung, auch bei kleinen Geschwindigkeiten, erheb­ licher Verschleiß an den Spurkränzen und auch an den Schienen auf, wodurch die beschriebenen Schwierigkeiten noch zunehmen.

Bewegt sich das schienengebundene Fahrzeug längs einer durch zwei Schienen vorgegebenen Kurve, die wie vorstehend ange­ deutet geführt ist, so laufen die Spurkränze immer wieder gegen die Führungsspur. Dieses Anlaufen erzeugt die Kraft und leistet die Arbeit, um die Laufräder um die vertikale Achse zu schwenken. Eine Schwenkbewegung gegen den Uhrzei­ gersinn (in Draufsicht) wird durch Anlaufen an der in Fahrtrichtung rechten Schiene bewirkt und eine Schwenkbewe­ gung im Uhrzeigersinn erfolgt durch Anlaufen an der linken Schiene. Die Steuerinformationen sind insoweit Krafteinwir­ kungen. Die Steuerinformationen setzen sich zusammen aus den Informationen, ob eine Schwenkbewegung notwendig ist und, bejahendenfalls, mit welchem Drehsinn die Schwenkbewegung durchgeführt werden muß. Das Ergebnis ist eine mehr oder weniger regelmäßige Folge von kraftbeaufschlagten Nach­ stellbewegungen mit entsprechenden Verschleißerscheinungen an den Spurkränzen und Schienen, weil die Abstützung dieser Kräfte über die Spurkränze an den Schienen erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so zu führen, daß für die Schwenkung der Laufräder um die vertikalen Achsen nach Maßgabe der Führungsspur die beschriebenen, vom Laufrad erzeugten Kraft­ einwirkungen sowie die kraftbeaufschlagten Nachstellbewegun­ gen nicht mehr erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Spurführung der Laufräder eines schienengebundenen Fahr­ zeuges nach Maßgabe von zwei Spurführungsschienen mit Füh­ rungsspur, die bei der Bewegung des Fahrzeuges von den Spurkränzen gegenüberliegender Laufräder, welche Laufräder­ paare bilden, abgefahren werden, wobei die Spurführung nach Maßgabe von Steuerinformationen erfolgt und die Steuerinfor­ mationen gegenüberliegende Laufräder in gleichem Drehsinn um vertikale Achsen schwenken, wobei die Laufräder einzeln steuerbar aufgehängt und mit jeweils einem Stelltrieb für die Steuerung der Spurführung verbunden werden und wobei an den Stelltrieben von den Laufräderpaaren selbsterzeugte Steuer­ informationen abgenommen sowie einer auf diese Stelltriebe einwirkenden Steuerstrecke zugeführt werden, wobei ferner die Laufräderpaare über die Steuerstrecke nach Maßgabe der selbsterzeugten Steuerinformationen gesteuert werden.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung berücksichtigt die Steuerstrecke für die Schwenkung der Laufräder eines Lauf­ räderpaares bei Kurvenfahrt die unterschiedlichen Radien der außenliegenden Spurführungsschiene und der innenliegenden Spurführungsschiene. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mit mit Zylinderkolbenanordnungen ausgerüsteten Stelltrieben ge­ arbeitet wird.

Beispielsweise von den Zylinderkolbenanord­ nungen können die beschriebenen Steuerinformationen über Wegmessungen und/oder Druckmessungen abgenommen werden. In die Steuerstrecken können elektronische Datenverarbeitungs­ anlagen integriert sein, mit denen die Berechnungen für die erforderlichen Schwenkbewegungen der Laufräder eines Lauf­ räderpaares unter Berücksichtigung der geometrischen Ver­ hältnisse besonders einfach durchgeführt werden können. Als Steuerstrecke ist eine Einrichtung zu verstehen, bei der eine oder mehrere Größen als Eingangsgrößen eine oder mehrere andere Größen als Ausgangsgrößen in bestimmter Weise beeinflussen, wobei jedoch die Ausgangsgrößen nicht auf die Eingangsgrößen zurückwirken.

Im Rahmen der Erfindung sind die Eingangsgrößen die Steuerinformationen, die Ausgangs­ größen sind am Ende die Schwenkbewegungen der Laufräder der Laufräderpaare.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es bei schienengebundenen Fahrzeugen möglich ist, von dem Stell­ trieb eines einzeln steuerbar aufgehängten Laufrades, wel­ ches zum Beispiel in eine durch die Schienen vorgegebene Kurve einläuft, eine Steuerinformation abzunehmen, ehe sich die vorstehend beschriebenen Krafteinwirkungen voll ent­ wickelt haben. Diese Steuerinformation wird wie beschrieben ausgenutzt, um über den Stelltrieb selbst die Laufräder der Laufräderpaare aktiv steuerspurgemäß um die vertikalen Achsen zu schwenken. Die Abstützung der Steuerkraft über den Spurkranz und die Schiene ist dabei nicht mehr erforderlich und geschieht nicht mehr. Eine Folge von kraftbeaufschlagten Nachstellbewegungen, die über den Spurkranz an der Schiene abgestützt sind, kann sich nicht mehr einstellen. Dabei nutzt die Erfindung die Tatsache, daß bei schienengebundenen Fahrzeugen die Schienen in Kurven nach vorgegebenen Regeln, zum Beispiel wie einleitend dargestellt, geführt sind, was die Steuerstrecke berücksichtigen kann. Was vorstehend am Beispiel der Kurvenfahrt des schienengebundenen Fahrzeuges erläutert wurde, gilt entsprechend bei Geradeausfahrt. Die Steuerstrecke kann so gedämpft sein, daß störende Schwingun­ gen sich nicht einstellen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Draufsicht auf ein Gleis für ein schienengebun­ denes Fahrzeug mit erläuternder graphischer Darstel­ lung,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus dem Gegenstand der Fig. 1 mit einem Laufrad eines Laufräderpaares und Stell­ trieben für das schienengebundene Fahrzeug und zuge­ ordneter graphischer Darstellung.

In der Fig. 1 erkennt man schematisch zwei Schienen 1, die zu einem Gleis zusammengefaßt sind, welches nach Maßgabe einer Kurve, die das schienengebundene Fahrzeug durchfahren soll, geführt sind. In diesem Beispiel sind die beiden Schienen 1 im Bereich der Kurve Kreissegmente mit unter­ schiedlichen Radien. An beiden Schienen 1 erkennt man einen stufenförmig geführten Kurvenzug 2. Dieser verdeutlicht die Krafteinwirkungen, die im Rahmen der bekannten Maßnahmen mit Spurkranzsteuerung auftreten. Der Spurkranz 3 des Laufrades 4 läuft immer wieder gegen die Führungsspur 5 an. Dazu wird auch auf die Fig. 2 verwiesen. Dieses Anlaufen erzeugt die Kraft und leistet die Arbeit, um das Laufrad 4 um die vertikale Achse zu schwenken. Die stufenförmig geführten Kurvenzüge 2 verdeutlichen eine im Ausführungsbeispiel sehr regelmäßige Folge von kraftbeaufschlagten Nachstellbewegun­ gen, woraus entsprechende Verschleißerscheinungen an den Spurkränzen 3 und Schienen 1 resultieren, weil die Abstüt­ zung dieser Kräfte über die Spurkränze 3 an den Schienen 1 erfolgt. In dem Beispiel der Fig. 1, einer Rechtskurve, erfolgt das Anlaufen der Spurkränze 3 an der linken Schiene 1.

In der Fig. 2 wurde zunächst angedeutet, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Laufräder 4 einzeln steuer­ bar mit Gelenkanordnungen 6 aufgehängt und mit einem Stell­ trieb 7 für die Steuerung der Spurführung verbunden werden. Man erkennt in Fig. 2 eine Spurführungsschiene 1 und an dem Laufrad 4 den Spurkranz 3. Läuft das Fahrzeug beispielsweise in eine Kurve ein, so bewirkt der Spurkranz 3 eine Verstel­ lung des Laufrades 4, wie sie in der Fig. 2 im oberen Teil strichpunktiert dargestellt worden ist. Diese Verstellung ist im Rahmen der Erfindung zunächst eine minimale Verstel­ lung und wurde in der Fig. 2 übertrieben groß gezeichnet. Man entnimmt aus der Fig. 2, daß von dem Stelltrieb 7 von dem zugeordneten Laufrad 4 selbsterzeugte Steuerinformati­ onen abgenommen werden sowie einer auf diesen Stelltrieb wirkenden Steuerstrecke 8 zugeführt werden. Das Laufrad 4 wird über die Steuerstrecke 8 nach Maßgabe der selbsterzeug­ ten Steuerinformationen gesteuert, wodurch die schon be­ schriebenen Effekte erreicht werden. Rechts in der Fig. 2 erkennt man eine graphische Darstellung 9, die nach Maßgabe der links in Fig. 2 gezeichneten Spurführungsschiene 1 verläuft. Diese graphische Darstellung zeigt als Ordinate die Steuerinformationen 10. Diese bleiben bei Geradeausfahrt unter einem Schwellwert 11. Beim Einlaufen in die Kurve nehmen diese Steuerinformationen der Amplitude nach zu. Es entstehen gleichsam Steuerimpulse 12, die den Schwellwert 11 überschreiten. Folglich kann in der beschriebenen Weise das Laufrad 4 über die Steuerstrecke 8 nach Maßgabe dieser selbsterzeugten Steuerinformation gesteuert werden. Mit ent­ sprechender Dämpfung kann auch bei Geradeausfahrt die spur­ führende Steuerung des Laufrades 4 entsprechend bewirkt werden. Man kann jedoch bei Geradeausfahrt, wie in der Fig. 2 angedeutet, die erfindungsgemäße Steuerung gleichsam aus­ schalten, indem entsprechende Schwellwerte 11 festgelegt werden, die das Ein- und Ausschalten der Steuerstrecke 8 dahingehend bewirken, daß das Laufrad 4 über die Steuer­ strecke 8 nach Maßgabe der selbsterzeugten Steuerinformati­ onen nur dann gesteuert wird, wenn entsprechende Schwellwer­ te 11 überschritten werden. Es versteht sich, daß die Steuerstrecke 8 mit der Steuerstrecke des zugeordneten zweiten Laufrades des Laufräderpaares in Verbindung steht. In dem Beispiel der Fig. 2, einer Rechtskurve, wird das nicht dargestellte Laufrad, das in dem Laufräderpaar dem Laufrad 4 zugeordnet ist, lediglich über die Steuerstrecke 8′ mitgeführt. Im Falle einer Linkskurve sind die Verhältnisse entsprechend den Ausführungen umgekehrt. In diesem Falle wird das Laufrad 4 lediglich über die Steuerstrecke mitge­ führt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Spurführung der Laufräder (4) eines schienen­ gebundenen Fahrzeuges nach Maßgabe von zwei Spurführungsschienen (1) mit Führungsspur (5), die bei der Bewegung des Fahrzeuges von den Spurkränzen (3) gegenüberliegender Laufräder, welche Laufräderpaare bilden, abgefahren werden, wobei die Spurführung nach Maßgabe von Steuerinformationen (10) erfolgt und die Steuerinformationen (10) gegenüberliegende Lauf­ räder (4) in gleichem Drehsinn um vertikale Achsen schwenken, wobei die Laufräder (4) einzeln steuerbar aufgehängt und mit jeweils einem Stelltrieb (7) für die Steuerung der Spurführung verbunden werden und wobei an den Stelltrieben (7) von den Laufräderpaaren selbst­ erzeugte Steuerinformationen (10) abgenommen sowie einer auf diese Stelltriebe einwirkenden Steuerstrecke zugeführt werden, wobei ferner die Laufräderpaare über die Steuerstrecke (8 bzw. 8′) nach Maßgabe der selbsterzeugten Steuerinformationen gesteuert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke (8 bzw. 8′) für die Schwenkung der Laufräder (4) eines Laufräderpaares bei Kurvenfahrt die unterschiedlichen Radien der außenliegenden Spurführungsschiene und der innenliegenden Spurführungs­ schiene berücksichtigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit mit Zylinderkolbenanordnungen ausgerüsteten Stelltrieben ge­ arbeitet wird.