DE4109356C2 - Verfahren zur Spurführung der Laufräder eines schienengebundenen Fahrzeuges - Google Patents
Verfahren zur Spurführung der Laufräder eines schienengebundenen FahrzeugesInfo
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- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
- B61F5/383—Adjustment controlled by non-mechanical devices, e.g. scanning trackside elements
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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.
Priority Applications (2)
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- 1991-03-22 DE DE4109356A patent/DE4109356C2/de not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 80333 MUENCHEN, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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