DE4426166A1

DE4426166A1 - Process for the transverse stabilization of rail vehicles with car body control dependent on the curve

Info

Publication number: DE4426166A1
Application number: DE4426166A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Schweizerische Industrie Gesellschaft
Priority date: 1994-07-23
Filing date: 1994-07-23
Publication date: 1996-04-18
Also published as: BG100521A; WO1996003303A1; NO961177L; FI961275A; PL313516A1; FI961275A0; HUT77506A; EP0720556B1; DE59503690D1; ATE171426T1; EP0720556A1; NO961177D0; CZ117796A3; HU9601045D0

Abstract

In the process of the invention for the transverse stabilisation of railway vehicles, uncomfortable lateral movements are stabilised in that the vehicle body (3) is dynamically decoupled from the bogie (6) during the uncomfortable movement as the representative factors in such movements are detected by sensors and counter-movements are produced by control technology on the basis of the detected values, making use of the existing drive units (1, 2) for track-curvature-dependent vechicle body control.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Die bei Bogenfahrt von Schienenfahrzeugen im Personenverkehr erzielbaren maximalen Geschwindigkeiten hängen neben konstruktiven und sicherheitstechnischen Aspekten auch von ergonomischen Forderungen an den Komfort der Fahrgäste ab. So ist z. B. in der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung der Deutschen Bundesbahn genau festgelegt, welche nach der Bogenaußenseite hin gerichtete Zentrifugalbeschleunigung dem Reisenden höchstens zugemutet werden darf. Die zulässige Geschwindigkeit in der Kurve wird somit begrenzt durch den Bogenradius, der streckenmäßig fest vergeben vorgegeben ist und nicht verändert werden kann, und die ggf. vorhandene Gleisüberhöhung, auf die indirekt Einfluß genommen werden kann, denn der Effekt einer Gleisüberhöhung läßt sich in bezug auf die auf die Reisenden einwirkende Fliehkraft auch dadurch erzielen, daß eine Neigevorrichtung den Wagenkasten um seine Längsachse gegenüber der Gleisebene dreht. Durch Anwendung einer solchen Maßnahme läßt sich die maximal zulässige Geschwindigkeit im Gleisbogen deutlich erhöhen, wodurch sich besonders bei bogenreichen Strecken beachtliche Fahrzeitverkürzungen erzielen lassen.The achievable when traveling by rail vehicles in bends maximum speeds depend next to constructive and safety-related aspects of ergonomic demands on the Comfort of passengers. So z. B. in the railway building and operating regulations of the Deutsche Bundesbahn, which specifies which is to the outside of the bow centrifugal acceleration directed towards the traveler at most may be. The permissible speed in the curve is thus limited by the radius of the arc, which is specified in terms of the route and not can be changed, and the existing track superelevation, to which can be indirectly influenced, because the effect of a track cant can also be done in relation to the centrifugal force acting on the travelers achieve a tilting device the car body about its longitudinal axis rotates opposite the track level. By applying such a measure the maximum permissible speed in the track curve can be increased significantly, which is particularly noticeable on arched routes Reduce travel times.

Als Oberbegriff für technische Einrichtungen, die eine solche Querneigung ermöglichen, werden in der Fachsprache vielfach die Ausdrücke GSt (abgeleitet von "Gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung") oder NEITEC (von Neigetechnik) gebraucht. Es wird zwischen "aktiven" und "passiven" Neigesystemen unterschieden. Die nachfolgenden Betrachtungen beziehen sich ausschließlich auf aktive Systeme, die sich gegenüber den passiven Systemen dadurch auszeichnen, daß die Neigung durch lagegeregelte Stellantriebe bewerkstelligt wird.As a generic term for technical facilities that have such a bank the terms GSt (are often derived in technical language of "Track control dependent car body control") or NEITEC (of Tilt technology) used. There is a difference between "active" and "passive" Differentiate tilt systems. The following considerations relate exclusively on active systems that differ from the passive systems characterized in that the inclination by position-controlled actuators is accomplished.

Für den antriebstechnischen Teil von NEITEC-Systemen gibt es verschiedene Ausführungsformen, ebenso für die jeweils zugeordnete Steuerung und Regelung.There are several for the drive technology part of NEITEC systems Embodiments, also for the respectively assigned control and regulation.

Ausführliche Beschreibungen der theoretischen Grundlagen, des Aufbaus realer Systeme sowie vergleichende Betrachtungen zu verschiedenen Systemen liegen vor in Form von Aufsätzen in der Fachliteratur, z. B. in den Zeitschriften ETR- Eisenbahntechnische Rundschau 36/1987 H. 11 - November bzw. ETR- Eisenbahntechnische Rundschau 42/1993 H. 1-2, Januar/Februar, verfaßt von Volker Kottenhahn unter den Titeln "Schneller fahren auf vorhandenen Strecken - Die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung", bzw. "NEITEC- Systeme im Vergleich".Detailed descriptions of the theoretical basics, the structure of real ones Systems as well as comparative considerations for different systems before in the form of essays in the specialist literature, e.g. B. in the magazines ETR Eisenbahntechnische Rundschau 36/1987 H. 11 - November or ETR- Eisenbahntechnische Rundschau 42/1993 H. 1-2, January / February, written by Volker Kottenhahn under the titles "Faster driving on existing ones Routing - The track body-dependent car body control "or" NEITEC- Systems in comparison ".

Die dort beschriebenen aktiven NEITEC-Systeme arbeiten durchweg mit lagegeregelten, über Servoventile hydraulisch angetriebenen Stellzylindern als Aktuatoren für die Neigungseinstellung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell.The active NEITEC systems described there all work with position-controlled, hydraulically driven actuating cylinders as servo valves Actuators for the inclination of the car body relative to the Bogie.

Weitere ausführliche Darstellung über den konzeptionellen Aufbau von Systemen, die seit einigen Jahren bereits fahrplanmäßig verkehren, liefern die Aufsätze "Der neue dieselelektrische Triebzug der Baureihe VT 610 der Deutschen Bundesbahn mit gleisbogenabhängiger Wagenkastensteuerung", ZEV+DET Glas. Ann. 115 (1991) Nr.7/8 Juli/August, "Wagenkastenneigung in Schienenfahrzeugen" ZEV Glas. Ann. 113 (1989) Nr. 6/7 Juni/Juli und "Elektrischer Schnelltriebzug X2 der Schwedischen Staatsbahnen" Elektrische Bahnen eb 88 (1990) 7.Further detailed description of the conceptual structure of Systems that have been running on schedule for a number of years now deliver "The new diesel-electric multiple unit of the VT 610 series of the Germans Bundesbahn with railroad-dependent car body control ", ZEV + DET Glass. Ann. 115 (1991) No. 7/8 July / August, "Car body inclination in Rail vehicles "ZEV Glas. Ann. 113 (1989) No. 6/7 June / July and "Swedish State Railways X2 electric express train" Bahnen eb 88 (1990) 7.

Repräsentative, aus diesen Beschreibungen hervorgehende Ausführungsformen sind in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt.Representative, arising from these descriptions of embodiments are shown in Figs. 1 and FIGS. 2.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung, bei welcher sich an der linken und rechten Seitenwand des Wagenkastens je 1 Hydraulikzylinder 1 befindet, der im Wagenkasten 2 einerseits und auf einem Querträger 3 des Drehgestells andererseits abgestützt ist. Durch gegenläufige Bewegung der Kolben in den Stellzylindern 1 läßt sich der Wagenkasten um einen Wankpol 4 neigen, der etwa 500-550 mm über dem Fußboden des Wagenkastens liegt. Fig. 1 shows an arrangement in which on the left and right side wall of the car body 1 hydraulic cylinder 1 is located, which is supported in the car body 2 on the one hand and on a cross member 3 of the bogie on the other. By moving the pistons in the opposite direction in the actuating cylinders 1 , the car body can be inclined around a roll pole 4 , which is approximately 500-550 mm above the floor of the car body.

Die Kinematik der Neigungsbewegung wird im wesentlichen bestimmt durch die konstruktive Gestaltung der Pendelanordnung 5, über die der Wagenkasten 2 mit dem Querträger 3 verbunden ist.The kinematics of the inclination movement is essentially determined by the structural design of the pendulum arrangement 5 , via which the car body 2 is connected to the cross member 3 .

Durch Gleislagefehler, bei Fahrt über Weichen, beim Einlauf in einen Übergangsbogen oder beim direkten Einlauf aus der Geraden in einen Bogen, auch bei Ausfahrt aus dem Bogen oder beim Bogenwechsel ist das Drehgestell eines Schienfahrzeuges unvermeidbaren ruckartigen Stößen, insbesondere in der Querrichtung, ausgesetzt, von denen der Wagenkasten nach Möglichkeit entkoppelt sein soll. Dies geschieht mit Hilfe eines Federungs- und Dämpfungssystems, das üblicherweise als "Sekundärfederung" bezeichnet wird und im Beispiel der Fig. 1 aufgebaut ist aus Federpaketen 6 mit parallel liegenden Dämpfern 7 und ist kombiniert mit einer aktiven Querfederung 8, bestehend aus einem oder mehreren Pneumatikzylindern. Mit der aktiven Querfederung wird die bei Kurvenfahrt nach außen gerichtete Trägheitskraft des Wagenkastens querbeschleunigungsabhängig kompensiert, so daß der den Wagenkasten 2 tragende Querträger 3 in bezug auf seine Mittellage über dem Drehgestell 9 zentriert bleibt, was dadurch erreicht wird, daß der Pneumatikzylinder 8 eine der Trägheitskraft des Wagenkastens 2 gleich große pneumatische Kraft aufbringt und dieser entgegengesetzt. Diese pneumatische Kraft wird durch dasselbe Signal aktiviert, das auch die Wagenkastenneigung einsteuert. Es wird hergeleitet aus einer Messung der nicht ausgeglichenen Seitenbeschleunigung durch einen am Drehgestell 9 angebrachten Beschleunigungsaufnehmer 10.The bogie of a rail vehicle is exposed to unavoidable jerky bumps, especially in the transverse direction, due to track position errors, when driving over switches, when entering a transition bend or when entering straight into a bend, even when exiting the bend or when changing bends which the body should be decoupled if possible. This is done with the aid of a suspension and damping system, which is usually referred to as "secondary suspension" and is constructed in the example in FIG. 1 from spring assemblies 6 with parallel dampers 7 and is combined with an active transverse suspension 8 , consisting of one or more pneumatic cylinders . With the active transverse suspension, the outward inertia of the car body is compensated for transverse acceleration when cornering, so that the cross member 3 carrying the car body 2 remains centered with respect to its central position above the bogie 9 , which is achieved in that the pneumatic cylinder 8 is one of the inertial force of the car body 2 applies the same pneumatic force and opposes it. This pneumatic force is activated by the same signal that controls the body tilt. It is derived from a measurement of the unbalanced lateral acceleration by an acceleration sensor 10 attached to the bogie 9 .

Dem gewünschten Nutzsignal, d. i. die bei Bogenfahrt auftretende Zentrifugalbeschleunigung, ist jedoch noch das Beschleunigungsspektrum überlagert, das den vorstehend erwähnten unvermeidbaren ruckartigen Störbewegungen am Drehgestell eigen ist.The desired useful signal, i. i. the one that occurs during bow travel Centrifugal acceleration, however, is still the acceleration spectrum superimposed on the unavoidable jerky mentioned above Disturbing movements on the bogie is inherent.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik werden in allen bisher bekannten NEITEC-Systemen diese kurzzeitigen Störkomponenten aus dem Beschleunigungs- Meßsignal durch einen Tiefpaß herausgefiltert, bevor sie der Steuerung und Regelung zur Weiterverarbeitung zugeführt werden, damit der Neigeantrieb (und im Beispiel der Fig. 1 auch die aktive Querfederung) nicht zu unerwünscht harten Reaktionen veranlaßt werden kann.According to the current state of the art, in all previously known NEITEC systems, these short-term interference components are filtered out of the acceleration measurement signal by a low-pass filter before they are fed to the control system for further processing, so that the tilt drive (and in the example in FIG. 1 also) the active transverse suspension) can not be caused to undesirably harsh reactions.

Wegen des gezielten Fernhaltens des gesamten Spektrums der seitlichen Störbeschleunigungen aus dem Steuerungs- und Regelungsteil des Neigesystems ist hier die Feststellung wichtig, daß die aktive Querfederung nur in dem Sinne als aktiv arbeitend angesehen werden kann, sofern damit die von der Steuerung und Regelung bewirkte automatische Anpassung der vom Pneumatikzylinder aufzubringende Kraft gegen die jeweilige, bei Bogenfahrt anliegende quasistationäre Trägheitskraft des Wagenkastens erfolgt. Die durch die ruckartigen Störbewegungen an dieser Stelle entstehenden kurzzeitigen Störungen des Kräftegleichgewichts werden demzufolge nur passiv abgefangen, aber unzureichend, weswegen für die wirkungsvolle Dämpfung von Querkraftspitzen zusätzliche passive pneumatische Zylinder 11 vorgesehen sind, die quer zur Fahrtrichtung zwischen dem Querträger 3 und dem Wagenkasten 2 angebracht sind.Because of the targeted keeping away of the entire spectrum of lateral interference accelerations from the control and regulating part of the tilting system, it is important to determine here that the active transverse suspension can only be regarded as actively working in the sense that the automatic adjustment effected by the control and regulation the force to be exerted by the pneumatic cylinder takes place against the respective quasi-stationary inertial force of the car body which is applied when traveling through bends. The short-term disturbances in the balance of forces resulting from the jerky disturbing movements at this point are therefore only passively intercepted, but inadequately, which is why additional passive pneumatic cylinders 11 are provided for the effective damping of transverse force peaks, which are mounted transversely to the direction of travel between the cross member 3 and the body 2 are.

Ein weiteres vorbekanntes System ist in Fig. 2 skizziert. Auch hier wird die Neigungskinematik über eine Pendelanordnung 1 bewirkt. Als Stellantriebe dienen wiederum servoventilgesteuerte Hydraulikzylinder 2, die im Gegensatz zum Beispiel gemäß der Fig. 1 unterhalb des Wagenkastens 3 angeordnet sind. Die Sekundärfederung 4, die hier aus Luftbälgen besteht, befindet sich zwischen dem oberen Wiegebalken 5 des Drehgestells 6 und dem Boden des Wagenkastens 3. Damit werden die vom Drehgestell 6 angeregten Störbewegungen in vertikaler und seitlicher Richtung gedämpft. Eine aktive Querfederung zur Zentrierung des Wagenkastens auf seine Mittellage in Längsrichtung wie im Beispiel der Fig. 1 ist hier nicht vorgesehen, weil die Sekundärfederung bei Bogenfahrt hier nicht so hohen Querkräften ausgesetzt ist wie bei der Konstruktion gemäß Fig. 1. Dort wird nämlich die Trägheitskraft des Wagenkastens seitlich voll auf den Wagenkasten ein, während die Sekundärfederung nach Fig. 2 nur der nicht ausgeglichenen Seitenbeschleunigung unterworfen ist. Dennoch können sich bei dieser Anordnung Schwierigkeiten bezüglich des angestrebten Dämpfungsverhaltens ergeben, denn der seitliche Bewegungsspielraum der Luftfeder ist auf nur wenige cm begrenzt, und die Federcharakteristik verläuft progressiv, d. h. die Federung wird mit zunehmender Auslenkung härter, bis sie ganz zum Anschlag kommt. Dies bewirkt, daß bei ungünstigen fahrdynamischen Zuständen, besonders bei den gleisbedingten ruckartigen Querbeschleunigungen, die seitliche Dämpfung oftmals keine befriedigenden Ergebnisse liefert.Another previously known system is outlined in FIG. 2. Here, too, the inclination kinematics are effected via a pendulum arrangement 1 . Servo valve-controlled hydraulic cylinders 2 in turn serve as actuators, which, in contrast to the example according to FIG. 1, are arranged below the car body 3 . The secondary suspension 4 , which here consists of air bellows, is located between the upper weighing beam 5 of the bogie 6 and the floor of the car body 3 . The disturbing movements excited by the bogie 6 are damped in the vertical and lateral directions. An active transverse suspension for centering the car body on its central position in the longitudinal direction, as in the example in FIG. 1, is not provided here because the secondary suspension is not subjected to as high transverse forces when traveling through bends as in the construction according to FIG. 1 of the car body laterally fully on the car body, while the secondary suspension according to FIG. 2 is only subjected to the unbalanced lateral acceleration. Nevertheless, difficulties can arise with this arrangement with regard to the desired damping behavior, because the lateral freedom of movement of the air spring is limited to only a few cm, and the spring characteristic is progressive, ie the suspension becomes harder with increasing deflection until it comes to a stop. This has the effect that, in the case of unfavorable driving dynamic conditions, particularly in the case of jerky transverse accelerations caused by the track, the lateral damping often does not provide satisfactory results.

Über die in Fig. 1 und Fig. 2 aufgezeigten konstruktiven Ausgestaltungen hinaus sind weitere GSt-Anordnungen möglich, z. B. bei den Stellantrieben durch den Einsatz von elektromotorischen Linearantrieben anstelle der hydraulischen Stellkolben, wie es vom Deutschen Patentamt unter der Rollen-Nr. G 93 13 792.3 am 05.01.94 als Gebrauchsmuster-Eintragung bekanntgemacht wurde, oder durch Verwendung von nur einem Stellantrieb (hydraulisch oder elektrisch) je Drehgestell in vorzugsweise horizontaler Anordnung unter dem Wagenkasten, doch haben derartige Varianten praktisch keinen Einfluß auf die prinzipielle Funktionsweise der hier beschriebenen Federungs- und Dämpfungssysteme für den Wagenkasten.On the in Fig. 1 and Fig. 2 indicated constructive embodiments, other arrangements are possible GST, z. B. in the actuators by the use of electromotive linear drives instead of the hydraulic actuating piston, as it is from the German Patent Office under the role no. G 93 13 792.3 on 05.01.94 was announced as a utility model entry, or by using only one actuator (hydraulic or electric) per bogie in a preferably horizontal arrangement under the car body, but such variants have practically no influence on the basic functioning of the here suspension and damping systems described for the car body.

Es bleibt festzuhalten, daß es nach dem derzeitigen Stand der Technik bei Schienenfahrzeugen mit gleisbogenabhängiger Wagenkastensteuerung keine aktive Stabilisierung des Wagenkastens gegen ruckartige seitliche Störbewegungen gibt.It should be noted that according to the current state of the art Rail vehicles with wagon body control depending on the track curve none active stabilization of the car body against jerky lateral Disturbing movements there.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Schienenfahrzeugen mit gleisbogenabhängiger Wagenkastensteuerung die Querstabilisierung des Wagenkastens gegen die z. B. durch Gleislagefehler, Fahrt über Weichen, Bogenein- und Bogenausfahrten bedingten ruckartigen Querstörungen, die vom Drehgestell her in den Wagenkasten übertragen werden, primär durch ein aktives Stabilisierungsverfahren mit Hilfe des Neigeantriebs zu bewerkstelligen. The invention is based, with rail vehicles Track-dependent wagon body control the transverse stabilization of the Car body against the z. B. due to track position errors, driving over switches, Arc entrances and exits caused jerky cross disturbances, which from The bogie can be transferred into the car body, primarily through a Active stabilization process with the help of the tilt drive.

Zur Erläuterung des neuen Verfahrens wird ausgegangen von einer Betrachtung des in Fig. 2 gezeigten mechanischen Systems. Bei eingeschalteter GSt wird dort der obere Wiegebalken 5 in seiner Soll-Winkellage durch die beiden hydraulischen Stellkolben 2 gehalten. Abgesehen von praktisch vernachlässigbaren Biegesteifigkeiten und einer gewissen Elastizität des Ölvolumens in den Zylindern und ihren Zuleitungen kann das aus Drehgestell 6, Pendelanordnung 1, Stellantrieb 2 und Wiege 5 gebildete mechanische System als starr angesehen werden, d. h. eine in Querrichtung auftretende ruckartige Bewegung des Drehgestells 6 wird voll als Seitenstörung gleicher Amplitude und Frequenz auf die Wiege übertragen und erreicht über die Sekundärfederung 4 den Wagenkasten 3.To explain the new method, it is assumed that the mechanical system shown in FIG. 2 is considered. When the GSt is switched on, the upper weighing beam 5 is held there in its desired angular position by the two hydraulic actuating pistons 2 . Apart from practically negligible bending stiffness and a certain elasticity of the oil volume in the cylinders and their supply lines, the mechanical system formed from the bogie 6 , pendulum arrangement 1 , actuator 2 and cradle 5 can be regarded as rigid, ie a jerky movement of the bogie 6 that occurs in the transverse direction becomes fully transmitted to the cradle as a side fault of the same amplitude and frequency and reaches the car body 3 via the secondary suspension 4 .

Es hängt von der zeitlichen Folge der Stöße und den jeweiligen dynamischen Anfangsbedingungen, denen die einzelnen Teile des Fahrzeugs ausgesetzt sind, ab, wie stark sich im Wagenkasten derartige Störungen auswirken. Sie können ggf. weiter gedämpft werden und weitgehend abgeklungen sein bis zum Einsatz der nächsten Störung, sie können sich unter ungünstigen Umständen aber auch aufschaukeln und zu harten Querbelastungen des Wagenkastens führen, womit dann auch für die Reisenden der Fahrkomfort beeinträchtigt wird.It depends on the temporal sequence of the impacts and the respective dynamic Initial conditions to which the individual parts of the vehicle are exposed, how strongly such disturbances affect the car body. You can be further dampened and have largely subsided by the time the next disruption, but they can also occur under unfavorable circumstances to rock and lead to hard transverse loads on the car body, with what then the driving comfort is also impaired for the travelers.

Erfindungsgemäß wird nun beim Auftreten von ruckartigen Querstörungen am Drehgestell die sonst "starre" Verbindung zur Wiege kurzfristig dadurch aufgehoben, daß der Stellantrieb des Neigesystems eine zur Seitenbewegung des Drehgestells gegenläufige Relativbewegung der Wiege ausführt, also gewissermaßen die Störbewegungen durch eine Ausweichbewegung ins Leere laufen läßt. Je besser diese Entkopplung gelingt, umso kleiner werden die über die Sekundärfederung noch im Wagenkasten ankommenden Restbewegungen.According to the invention is now when jerky cross disturbances occur Bogie the otherwise "rigid" connection to the cradle at short notice canceled that the actuator of the tilt system one for lateral movement of the So the bogie performs the opposite relative movement of the cradle to a certain extent the disturbing movements through an evasive movement into space lets run. The better this decoupling succeeds, the smaller it becomes Secondary suspension remaining movements still arriving in the car body.

Regelungstechnisch gesprochen wird also bei diesem neuen Verfahren das Ziel verfolgt, die Wiege in Querrichtung gegenüber den Bewegungen des Drehgestells inertial zu stabilisieren.In terms of control technology, this new method is the goal tracked the cradle in the transverse direction against the movements of the bogie stabilize inertially.

Eine regelungstechnische Struktur, mit welcher sich z. B. eine aktive Querstabilisierung des Wagenkastens erzielen läßt, wird anhand der Blockdarstellung in Fig. 3 aufgezeigt. Drehgestell 1 und Wiege 3 sind über die die Kinematik des Neigesystems bestimmende Pendeleinrichtung 2 verbunden, zwischen der Wiege 3 und dem Wagenkasten 5 befindet sich die Sekundärfederung 4. Die Kräfte, mit denen der Wagenkasten 5 in den bei Bogenfahrt gewünschten Neigungswinkel positioniert und dort gehalten wird, werden von der Stelleinrichtung 6 aufgebracht, die zwischen dem Drehgestell 1 und der Wiege 3 wirksam ist. Als Stelleinrichtung 6 können, wie vorstehend bereits dargelegt, entweder servoventilgesteuerte Hydraulikzylinder oder elektromotorisch angetriebene Aktuatoren, einzeln oder zweifach je Drehgestell, zum Einsatz kommen. Ein üblicherweise am vorderen Drehgestell jedes Wagens angebrachter Beschleunigungsaufnehmer 7 mißt die nicht durch Gleisüberhöhung ausgeglichene Querbeschleunigung, die in der Fachsprache mit a_q bezeichnet wird. Die im Nutzsignal a_q enthaltenen Störanteile (das sind die durch Gleislagefehler usw. bedingten Beschleunigungskomponenten) werden durch einen Tiefpaß 8 herausgefiltert, bevor das Signal zum Neigungswinkel-Sollwert α_soll weiterverarbeitet wird, der dann nach Vergleich mit dem Neigungswinkel-Istwert α_ist (gemessen zwischen Drehgestell 1 und Wiege 3 durch eine Einrichtung 9) in der Summierstelle 10 dem Lageregler 11 zugeführt wird.A control structure with which z. B. can achieve an active transverse stabilization of the car body, is shown using the block diagram in Fig. 3. The bogie 1 and cradle 3 are connected via the pendulum device 2 that determines the kinematics of the tilting system, and the secondary suspension 4 is located between the cradle 3 and the car body 5 . The forces with which the car body 5 is positioned and held at the angle of inclination desired when traveling through bends are applied by the actuating device 6 , which is effective between the bogie 1 and the cradle 3 . As already described above, either servo valve-controlled hydraulic cylinders or electromotive actuators, individually or twice per bogie, can be used as the actuating device 6 . An acceleration transducer 7, which is usually attached to the front bogie of each car, measures the transverse acceleration which is not compensated for by track elevation and which is referred to in technical terms as a _q . The measured in the useful signal a _q contained interference components (which are the so induced by track irregularities acceleration components) are filtered out by a low pass filter 8, before the signal to the _intended α inclination angle command value is further processed, which then by comparison with the tilt angle actual value α _is ( between bogie 1 and cradle 3 is supplied to the position controller 11 by a device 9 ) in the summing point 10 .

Es gibt auch Systeme, bei denen anstelle von a_q die in Querrichtung des Wagenkastens angreifende Beschleunigung gemessen und der Weiterverarbeitung durch den Lageregler 11 zugeführt wird. Aber auch in diesen Fällen wird vorher das Nutzsignal durch einen bei etwa 2 Hz liegenden Tiefpaß von den höherfrequenten Störanteilen befreit (s. hierzu Deutsches Patentamt, Auslegeschrift 19 61 553, Akt.-Z. P 19 61 553.3-21).There are also systems in which, instead of a _q, the acceleration acting in the transverse direction of the car body is measured and fed to further processing by the position controller 11 . But even in these cases, the useful signal is freed from the higher-frequency interference components by a low-pass filter at around 2 Hz (see also German Patent Office, Ausletschschrift 19 61 553, Akt.-Z. P 19 61 553.3-21).

Der Ausgang des Lagereglers gibt solange Stellbefehle an den Antrieb ab, bis der gewünschte Neigungswinkel erreicht ist.The output of the position controller sends control commands to the drive until the desired angle of inclination is reached.

Bei den konventionellen NEITEC-Systemen steuert der Lageregler 11 unter Umgehung der in Fig. 3 gestrichelt umrahmten Blöcke direkt den Stellantrieb 6 an, bei den bekannten Hydroantrieben z. B. dadurch, daß das Lageregler- Ausgangssignal einem Servoventil zugeführt wird, das seinerseits die Leistungsverstärkung vornimmt und den Ölstrom für den bzw. die Stellzylinder steuert.In the conventional NEITEC systems, the position controller 11 directly drives the actuator 6 , bypassing the blocks framed in FIG. 3, in the known hydraulic drives z. B. in that the position controller output signal is fed to a servo valve, which in turn carries out the power amplification and controls the oil flow for the or the actuating cylinder.

Neuerungsgemäß wird jetzt ein zusätzlicher Regelkreis eingebracht (in Fig. 3 innerhalb der gestrichelten Umrahmung dargestellt), an dessen Eingang sich eine Summierstelle 12 befindet, in welcher der Ausgang des Lagereglers 11 mit einem Signal verglichen wird, das der zwischen Drehgestell 1 und Wiege 3 wirkenden Kraft proportional ist. Die hierzu erforderliche Kraftmessung kann mittels eines handelsüblichen, auf der Basis von Längenänderungen durch Dehnung und Stauchung arbeitenden Sensors 13 erfolgen, der z. B. am Gehäuse des Stellzylinders bei einem Hydroantrieb oder am Spindelgehäuse bei einem Elektroantrieb angebracht sein kann, ggf. auch an der Montagehalterung der Stelleinrichtung. Bei hydraulischen Stellantrieben läßt sich auch daran denken, anstelle einer Längenänderungsmessung in der Antriebsmechanik eine Druckmessung am Stellzylinder vorzunehmen, da der dort gemessene Druck der am Antrieb wirkenden Kraft proportional ist.According to the innovation, an additional control loop is now introduced (shown within the dashed frame in FIG. 3), at the input of which there is a summing point 12 , in which the output of the position controller 11 is compared with a signal that acts between the bogie 1 and the cradle 3 Force is proportional. The force measurement required for this can be carried out by means of a commercially available sensor 13 which works on the basis of changes in length due to expansion and compression. B. can be attached to the housing of the actuating cylinder in a hydraulic drive or on the spindle housing in an electric drive, possibly also on the mounting bracket of the actuating device. In the case of hydraulic actuators, it can also be thought of taking a pressure measurement on the actuating cylinder instead of measuring the length change in the drive mechanism, since the pressure measured there is proportional to the force acting on the actuator.

Bei störungsfreiem Betrieb des Neigesystems, wenn also keine gleisfehlerbedingten oder ähnliche Störungen auf die Stelleinrichtung einwirken, ist die Haltekraft bei Bogenfahrt konstant (bei Geradeausfahrt ist sie Null); dann ist auch der Kraftregelkreis in Ruhe. Meldet nun der Kraftsensor eine durch ruckartige Querbeschleunigung am Drehgestell verursacht kurzzeitige Störung des Kraftgleichgewichtes in der Antriebsmechanik, so wird auch das Gleichgewicht in der Summierstelle 12 gestört, worauf der Kraftregler 14 so reagiert, daß er das vorherige Kräfteverhältnis in der Stelleinrichtung aufrechtzuerhalten sucht, d. h. der Stellantrieb hält die Wiege in bezug auf das Drehgestell nicht mehr starr fest wie vorher, sondern er läßt die Wiege nach Maßgabe der Störung eine Ausweichbewegung ausführen. Diese spielt sich aufgrund der kinematischen Gegebenheiten zwar als Drehbewegung um den Wankpol ab, im interessierenden Arbeitsbereich ist jedoch die erforderliche horizontale Ausweichlänge jederzeit sichergestellt. Die sich durch die erwähnte Kreisbogengeometrie gleichzeitig dabei ergebende vertikale Lageänderung der Wiege hat keinen nennenswerten Einfluß auf die Lagestabilität des Wagenkastens, da ihre Wirkung durch die Sekundärfederung weitgehend abgefangen wird.When the tilting system operates without malfunctions, ie when there are no track errors or similar disturbances acting on the actuating device, the holding force is constant when traveling through bends (it is zero when driving straight ahead); then the force control loop is also at rest. If the force sensor now reports a brief disturbance of the force balance in the drive mechanism caused by jerky lateral acceleration on the bogie, then the balance in the summing point 12 is also disturbed, to which the force controller 14 reacts so that it tries to maintain the previous force ratio in the actuating device, ie the Actuator no longer holds the cradle rigidly with respect to the bogie as before, but instead allows the cradle to perform an evasive movement in accordance with the fault. Due to the kinematic conditions, this happens as a rotary movement around the roll pole, but the required horizontal escape length is ensured at all times in the work area of interest. The vertical change in position of the cradle that results from the circular arc geometry mentioned above has no significant influence on the positional stability of the car body, since its effect is largely absorbed by the secondary suspension.

Die mit Hilfe des Kraftregelkreises erzielbare Seitenstabilisierung der Wiege und somit auch des Wagenkastens läßt sich noch verbessern durch eine zusätzliche Beaufschlagung der Summierstelle 12 mit einem von der Seitenstörung abgeleiteten Beschleunigungssignal 15. Wird es an der Wiege gemessen und in 12 eingespeist, so entsteht damit ein weiterer Regelkreis. Man kann ihn als Beschleunigungsregelkreis bezeichnen. Eine andere Möglichkeit ist die Einspeisung der im a_q-Signal des Beschleunigungsaufnehmers 7 enthaltenen Störkomponenten in die Summierstelle 12 als sogenannte "Störgrößenaufschaltung" (hier werden die Störungen im a_q-Signal, die bei allen bisher bekannten Ausführungen von NEITEC-Systemen herausgefiltert werden, gezielt zur Stabilisierung des Wagenkastens eingesetzt.The lateral stabilization of the cradle and thus also of the car body which can be achieved with the aid of the force control circuit can be further improved by additionally applying the summing point 12 with an acceleration signal 15 derived from the lateral disturbance. If it is measured at the cradle and fed into 12 , another control loop is created. You can call it an acceleration control loop. Another possibility is the feeding of the interference components contained in the a _q signal of the accelerometer 7 into the summing point 12 as a so-called "disturbance variable feed-in" (here the disturbances in the a _q signal that are filtered out in all previously known versions of NEITEC systems are filtered out) specifically used to stabilize the car body.

Sollte es bei einem GSt-Projekt Gründe geben, einen Kraft- bzw. Druckregelkreis nicht in der vorgeschlagenen Weise realisieren zu können, so kann als alternative Lösung dieser innerste Regelkreis weggelassen werden und statt dessen nur ein Beschleunigungsregelkreis aufgebaut werden. If there are reasons for a GSt project, a force or pressure control loop not to be able to realize in the proposed way, can as alternative solution this innermost control loop can be omitted and instead, only an acceleration control loop can be set up.

Die beste Stabilisierungswirkung gegen Querstörungen wird im Wagenkasten dann erzielt, wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf die Antriebseinrichtungen an beiden Drehgestellen eines Schienenfahrzeugs angewendet wird, wobei jede der beiden Anordnungen unabhängig von der anderen mit eigener Sensorik und Reglern ausgestattet ist.The best stabilizing effect against cross interference is in the car body achieved when the inventive method to the Drive devices on both bogies of a rail vehicle is applied, each of the two arrangements independently of the others are equipped with their own sensors and controllers.

Die vorstehend gegebene Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Ausgestaltungsmöglichkeiten erfolgte in Anlehnung an einen mechanischen Aufbau des Neigesystems gemäß Fig. 2. Die grundsätzlichen Gedankengänge sind übertragbar auch auf ein nach dem Schema von Fig. 1 aufgebautes Neigesystem. Es ist dann nur zu beachten, daß der Stellantrieb unmittelbar zwischen dem Wagenkasten und dem Querträger wirksam ist und die Sekundärfederung sich zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Querträger befindet.The above description of the method according to the invention and its design options was based on a mechanical structure of the tilting system according to FIG. 2. The basic ideas are also transferable to a tilting system constructed according to the diagram in FIG. 1. It should then only be noted that the actuator is effective directly between the body and the cross member and the secondary suspension is located between the bogie frame and the cross member.

Claims

1.Procedure for the transverse stabilization of a rail vehicle equipped with a track body-dependent car body control during straight-ahead and bend travel against jerky lateral disturbing movements which occur due to track position errors, travel over switches, bend entries and bend exits or other irregularities in the track guidance on the bogie and from there act on the car body , characterized in that the car body is dynamically decoupled from the bogie during the disturbance process, by means of one or more sensors which detect one or more state variables representative of the fault, a control technology-controlled movement which counteracts the disturbing movement is produced between the bogie and car body , with the same drive assembly being used as the actuator for this movement process, with which the angle of inclination is also set in the car body control dependent on the track curve.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dynamic Decoupling between bogie and car body using a Position control loop of the subordinate force control loop is accomplished and that if necessary to further improve the Decoupling the force control loop additionally with a Acceleration signal is applied, which is preferably at the Carrying device of the car body or on the car body itself is measured.

3. The method according to claim 1, characterized in that when used a servo valve-controlled hydraulic drive assembly Position control loop of the inclination device is subordinate to a pressure control loop and that if necessary to further improve the decoupling of the Pressure control loop additionally applied with an acceleration signal is, which is preferably on the carrying device of the car body or on Car body itself is measured.

4. The method according to claim 1, characterized in that the dynamic Decoupling between bogie and body using a Acceleration control loop is accomplished, the sensor preferably on the carrying device of the car body or attached to the car body itself is.

5. The method according to claim 1, characterized in that when used an electromotive drive assembly to accelerate interference proportional signal is input into the motor current control loop.