DE69029482T2 - Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Schienenfahrzeuge, und spezieller betrifft sie Schienenfahrzeuge, die in einem gekrümmten Bereich eines Gleises mit höherer Geschwindigkeit laufen als es der der Schräglage des Gleises entsprechenden Fahrgeschwindigkeit entspricht.
• Eine einen Fahrzeugaufbau tragende Vorrichtung, wie sie bei herkömmlichen Schienenfahrzeugen verwendet wird, umfasst verschiedene Vorrichtungen zum Verbessern des Fahrkomforts bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb. Z.B. ist eine Schwingungssteuerungsvorrichtung bekannt, die vertikale Schwingungen unterdrückt, wie sie vom Drehgestell durch einen Drehgestellrahmen zu einem Fahrzeugaufbau hochlaufen. Die Schwingungssteuerungsvorrichtung, wie sie z.B. im offengelegten japanischen Patent Nr. 56-17754 offenbart ist, ist so konzipiert, dass sie eine Stelleinrichtung steuert, die entlang einer Luftfeder angebracht ist.
• Als Beispiel für eine herkömmliche Vorrichtung zum Tragen eines Fahrzeugaufbaus bei Schienenfahrzeugen ist eine Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus bekannt, die so konzipiert ist, dass sie den Fahrzeugaufbau nach rechts oder links verkippt, wenn das Schienenfahrzeug einen Gleisbogen mit hoher Geschwindigkeit durchfährt. Diese Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus stützt diesen über Walzen, Schwingkissen und Luftfedern ab. Wenn das Schienenfahrzeug auf einem Gleisbogen läuft, erfolgt eine Querverstellung des Fahrzeugaufbaus zwischen den Walzen und den Schwingkissen, wodurch der Fahrzeugaufbau in seiner Querrichtung gekippt wird. Es wird dafür gesorgt, dass die genannte Querverstellung des Fahrzeugaufbaus zwischen den Walzen und den Schwingpolstern durch das Betätigen einer zwischen den Walzen und den Schwingpolstern angeordneten Stelleinrichtung und durch eine übermäßige, auf den Fahrzeugaufbau wirkende Zentrifugalkraft erfolgt. Die Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus arbeitet so, dass sie den Fahrzeugaufbau in seiner Querrichtung kippt, um dadurch die auf die Fahrgäste wirkende übermäßige Zentrifugalkraft zu verringern. Demgemäß ist es möglich, den Fahrkomfort für die Fahrgäste dadurch zu erhöhen, dass fehlendes Wohlbehagen verringert wird, wie es aus einer auf die Fahrgäste wirkenden übermäßigen Zentrifugalkraft herrührt. Die oben beschriebene Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus ist z.B. im offengelegten japanischen Patent Nr. 61-108053 offenbart.
• Anstelle der Walzen und Schwingpolster der Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus ist auch die Verwendung einer Vorrichtung zum Kippen eines Fahrzeugaufbaus bekannt, bei der der Fahrzeugaufbau mittels Hydraulikzylindern gekippt wird, die zwischen Luftfedern und dem Fahrzeugaufbau oder dem Drehgestell angeordnet sind.
• Die oben genannte Schwingungssteuerungsvorrichtung hat einen solchen Aufbau, dass die Stelleinrichtung zum Unterdrücken von Schwingungen des Fahrzeugsaufbaus außerhalb der Wagenfedern angeordnet ist. Daher muss, wenn diese Schwingungssteuerungsvorrichtung verwendet wird, ein Raum bereitgestellt werden, der ausreichend groß ist, um die Luftfedern und die Stelleinrichtung zur Schwingungssteuerung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Drehgestell anbringen zu können. Auch muss bei einem Schienenfahrzeug unter Verwendung dieser Schwingungssteuerungsvorrichtung eine erhöhte Anzahl von Ausrüstungsteilen zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Drehgestell angebracht werden, was demgemäß viel Arbeit und Zeit zur Herstellung und zur Wartung benötigt.
• Die Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus mit einer Stelleinrichtung zwischen den Walzen und den Schwingpolstern erfordert einen Raum, der zum Montieren der Stelleinrichtung ausreichend groß ist. Ferner erfordert diese Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus, wie die Schwingungssteuerungsvorrichtung, zur Herstellung und Wartung viel Arbeit und Zeit, da eine erhöhte Anzahl von Ausrüstungsteilen zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugaufbau angeordnet ist. Ferner wird eine Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus, die mit Walzen, Schwingpolstern und Luftfedern versehen ist, die vertikal in einer Linie angeordnet sind, in vertikaler Richtung lang. Daher muss ein Schienenfahrzeug, das mit dieser Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus versehen ist, in der Längsrichtung des Drehgestells selbst verlängert werden, um Raum zum Montieren der Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugsaufbaus zu schaffen, was zu einer Zunahme der Größe und des Gewichts führt.
• Bei einem Schienenfahrzeug sind die Funktionen sowohl der oben genannten Schwingungssteuerungsvorrichtung als auch der Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus als Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus erforderlich, um vertikale Schwingungen des Fahrzeugaufbaus zu unterdrücken und um auf die Fahrgäste wirkende übermäßige Zentrifugalkräfte zu verringern. Jedoch tritt das folgende Problem auf, wenn die Stelleinrichtung zur Schwingungssteuerung und die Stelleinrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugaufbau angebracht sind. D.h, dass ein Drehgestell mit größeren Abmessungen verwendet werden muss, was zu erhöhtem Gewicht des Drehgestells führt, um ausreichend weiten Raum dafür zu schaffen, dass die Stelleinrichtung zur Schwingungssteuerung und die Stelleinrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus angebracht werden können. Daher bestand die Möglichkeit, dass die Verwendung eines größeren, schwereren Drehgestells das Gewicht des gesamten Aufbaus des Schienenfahrzeugs erhöht.
• Ferner wurde einer Vereinfachung des Aufbaus der Schwingungssteuerungsvorrichtung und der Vorrichtung zum Kippen des Fahrzeugaufbaus keine Beachtung geschenkt.
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Schienenfahrzeug zu schaffen, dessen gesamter Aufbau hinsichtlich des Gewichts verringert ist, und zwar durch Errichten einer Abstützvorrichtung kleinen Typs für einen Fahrzeugaufbau mit der Funktion, Schwingungen des Fahrzeugaufbaus zu begrenzen, und mit der Funktion einer Verringerung einer übermäßigen, auf Fahrgäste wirkenden Zentrifugalkraft.
• Es ist ist eine andere Aufgabe der Erfindung, zusätzlich zur oben genannten Aufgabe, ein Schienenfahrzeug zu schaffen, das mit einer Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus mit einer Funktion zum Begrenzen der Längskippung des Fahrzeugaufbaus selbst versehen ist.
• Die vorstehenden Aufgaben und anderen Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung derselben deutlicher, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
• Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, dass bei einem Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell, einem Fahrzeugaufbau, einer zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugaufbau zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus auf dem Drehgestell, einer Schwingungssteuerungseinrichtung zum Unterdrücken von Vertikalschwingungen des Fahrzeugaufbaus sowie einer Lagesteuerungseinrichtung zum Steuern der Lage des Fahrzeugaufbaus, eine Stelleinrichtung zur Schwingungssteuerung, die die oben genannte Schwingungssteuerungseinrichtung bildet, und eine Stelleinrichtung zur Lagesteuerung, die die oben genannte Lagesteuerungseinrichtung bildet, innerhalb eines Raums angebracht sind, der dem Raum entspricht, wie er durch den Montagebereich einer einzelnen Federeinrichtung begrenzt wird.
• Ein anderes Merkmal der Erfindung liegt darin, dass bei einem Schienenfahrzeug mit einem Drehgestell, einem Fahrzeugaufbau, einer zwischen dem Drehgestell und dem Fahrzeugaufbau montierten Federeinrichtung, um den Fahrzeugaufbau auf dem Drehgestell abzustützen, einer Schwingungssteuerungseinrichtung zum Unterdrücken vertikaler Schwingungen des Fahrzeugaufbaus und einer Lagesteuerungseinrichtung zum Steuern der Lage des Fahrzeugaufbaus eine die genannte Schwingungssteuerungseinrichtung bildende Schwingungssteuerungs-Stelleinrichtung und eine die genannte Lagesteuerungseinrichtung bildende Lagesteuerungs-Stelleinrichtung zwischen der Federeinrichtung und dem Drehgestell des Fahrzeugaufbaus montiert sind.
• Gemäß der Erfindung kann der Montagebereich der Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus dadurch verringert werden, dass die Schwingungssteuerungs-Stelleinrichtung und die Lagesteuerungs-Stelleinrichtung innerhalb eines Bereichs montiert werden, der dem durch den Montagebereich einer einzelnen Federeinrichtung begrenzten Raum entspricht.
• Ferner kann die Lagesteuerungseinrichtung, gemäß der Erfindung, die Längskippung des Fahrzeugaufbaus einschränken. Das durch die Erfindung offenbarte Schienenfahrzeug hat die Funktion, die Längskippung des Fahrzeugaufbaus einzuschränken, zusätzlich zur Funktion des Unterdrückens von Schwingungen des Fahrzeugaufbaus sowie der Funktion einer Verringerung übermäßiger, auf Fahrgäste wirkender Zentrifugalkräfte. Daher kann gemäß der Erfindung der Fahrkomfort verbessert werden.
• In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
• Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der eine Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus zeigt, wie bei einem Schienenfahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet;
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Schienenfahrzeugs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• Fig. 3 ist eine Draufsicht, die den Zustand eines Fahrgestells des in Fig. 2 dargestellten Schienenfahrzeugs zeigt, das auf einem Gleisbogen fährt;
• Fig. 4 ist eine Vorderansicht des in Fig. 2 dargestellten Schienenfahrzeugs, das auf einem Gleisbogen läuft;
• Fig. 5 ist eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Schienenfahrzeugs im Fahrzustand;
• Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das das Steuerungssystem der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus zeigt;
• Fig.7 ist ein Blockdiagramm, das das Steuerungssystem der Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus bei einem Schienenfahrzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
• Fig. 8 ist ein Vertikalschnitt, der die Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus zeigt, wie sie bei einem Schienenfahrzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ist;
• Fig. 9 ist ein Vertikalschnitt, der die Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus zeigt, wie sie bei einem Schienenfahrzeug gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ist; und
• Fig. 10 ist ein Vertikalschnitt, der die Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus zeigt, wie sie bei einem Schienenfahrzeug gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ist.
• Nachfolgend wird das erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben. Auf einem Gleis 1 liegt ein Paar Schienen 1a, 1b. Auf dem Gleis 1 läuft ein Drehgestell 2. Das Drehgestell 2 besteht aus einem Drehgestellrahmen 2a, Achsfedern 2b und Radsätzen 2c. Das Drehgestell 2 ist mit Vorrichtungen 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus versehen, die in Querrichtung an den beiden Seiten angebracht sind. Durch diese Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus wird ein Fahrzeugaufbau 4 auf dem Drehgestell 2 abgestützt. Hauptelemente, die die Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus bilden, sind eine Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung, eine Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung sowie Luftfedern 7. Die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung besteht aus einem Zylinder 5a und einem Kolben 5b. Der Zylinder 5a ist in seiner axialen Richtung vertikal auf dem Drehgestellrahmen 2a montiert. Der Kolben 5b gleitet innerhalb des Zylinders 5a. Zwischen den Seitenwänden des Zylinders 5a und dem Kolben 5b ist eine Fluidkammer mit luftdichtem Aufbau ausgebildet. Die Fluidkammer zwischen dem Zylinder 5a und dem Kolben 5b ist durch einen Flansch 5c in zwei Kammern unterteilt, der sich von der Seitenwand des Kolbens 5b zur Seitenwand des Zylinders 5a erstreckt. D.h., dass die Fluidkammer in eine Fluidkammer 16a und eine Fluidkammer 15b unterteilt ist. Der Kolben 5b wird durch ein Steuerungsfluid verstellt, das der Fluidkammer 16a oder 16b zugeführt wird.
• Der Kolben 5b ist im Wesentlichen mit Zylinderform ausgeführt, und er dient auch als Zylinder 6a der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung. Daher besteht die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung aus einem innerhalb des Kolbens 5b ausgebildeten Zylinder 6a und einem Kolben 6b. Der Zylinder 6a ist nahe einem Ende des Kolbens 5b ausgebildet. Zwischen den Seitenwänden des Zylinders 6a und des Kolbens 6b ist eine Fluidkammer mit luftdichtem Aufbau ausgebildet. Die Fluidkammer zwischen dem Zylinder 6a und dem Kolben 6b ist durch den Flansch 6c in zwei Teile unterteilt, der sich von der Seitenwand des Kolbens 6b zur Seitenwand des Zylinders 6a erstreckt. D.h., dass die Fluidkammer in eine Fluidkammer 17a und eine Fluidkammer 17b unterteilt ist. Die Fluidkammer 17a oder die Fluidkammer 17b wird mit einem Steuerfluid versorgt, wodurch der Kolben 6b betätigt wird. Der Kolben 6b ist mit Zylinderform ausgebildet, wobei sein eines Ende offen und sein anderes Ende geschlossen ist.
• Im Gleitteil zwischen dem Zylinder 5a und dem Kolben 5b sowie zwischen dem Zylinder 6a und dem Kolben 6b ist eine Fluidabdichtung 10 verwendet. Wenn eine große Kraft in einer Richtung rechtwinklig zur axialen Richtung der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung und der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung wirkt, ist es erforderlich, ein Lager gemeinsam mit der Fluidabdichtung 10 zu verwenden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dieses Lager nicht beschrieben.
• Die axiale Mittelposition der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung sowie diejenige der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung fallen mit der horizontalen Ebene überein, und sie wirken in vertikaler Richtung. Die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung verfügt über einen größeren Durchmesser als die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung. Der Betätigungshub der Stelleinrichtung zur Lagesteuerung beträgt maximal ±110 mm, wenn z.B. die Breite des Fahrzeugaufbaus 2.600 mm beträgt und der maximale Neigungswinkel 5º beträgt. Der Betätigungshub der Stelleinrichtung zur Schwingungssteuerung beträgt im Allgemeinen maximal ungefähr ±25 mm.
• Die Luftfeder 7 ist zwischen dem oberen Ende des Kolbens 5b und der Unterseite des Fahrzeugaufbaus 4 angeordnet. Die Luftfeder 7 ist eine Federeinrichtung, die den Fahrzeugaufbau 4 elastisch auf dem Drehgestell 2 abstützt. Die Luftfeder 7 besteht aus einer unteren Platte 7a, einer oberen Platte 7b und einer Membran 7c, die mit diesen Platten verbunden ist. Die obere Platte 7b ist mit einem Sitz 12 verbunden, der an der Unterseite des Fahrzeugaufbaus 4 vorhanden ist. Die obere Platte 7b ist am Sitz 12 zur Positionierung montiert. Die untere Platte 7a ist mit dem oberen Ende des Kolbens 5b verbunden. Die Luftkammer 18 besteht aus der unteren Platte 7a, der oberen Platte 7b und der Membran 7c. Die untere Platte 7a ist im oberen Endabschnitt des Kolbens 5b montiert. Auch ist die obere Platte 7b an der Unterseite des Fahrzeugaufbaus 4 montiert. Die Höhe der Luftfeder 7 wird durch ein Höhensteuerungsventil 19 für die Luftfeder immer konstant gehalten. Das Höhensteuerungsventil 19 für die Luftfeder wird mittels einer Zeitkonstante in der Größenordnung von drei Sekunden betrieben. Zwischen der unteren Platte 7a und der oberen Platte 7b ist eine flexible und elastische Membran 14 vorhanden. Diese Membran 14 hat einen kleineren Durchmesser als die oben genannte Membran 7c, und sie ist in der axial mittleren Position der Luftfeder 7 angeordnet. In der Luftfeder 7 ist durch die Membran 14 ein Durchgangsteil 15 gebildet. Der Kolben 6b ist mittels einer Stange 8 mit der Unterseite des Fahrzeugaufbaus 4 verbunden.
• Im Verbindungsabschnitt zwischen der Stange 8 und dem Kolben 6b sowie zwischen der Stange 8 und dem Fahrzeugaufbau 4 ist ein Verbindungsteil 13 vorhanden, das eine horizontale Relativverstellung des Fahrzeugaufbaus und des Kolbens 6b ermöglicht. Das verwendete Verbindungsteil 13 ist z.B. ein Schwenklager oder ein Kreuzgelenk. Dadurch, dass eine relative Horizontalverstellung des Fahrzeugaufbaus 4 und des Drehgestells 2 möglich ist, übertragen die Stange 8 und das Verbindungsteil 13 die Steuerungskraft des Kolbens 6b auf den Fahrzeugaufbau 4. Übrigens sind die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung und die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung innerhalb des Montagebereichs der Luftfeder 7 in der Horizontalebene angeordnet. D.h., dass die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung sowie die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung innerhalb eines Bereichs angeordnet sind, in dem die untere Platte 7a der Luftfeder 7 und der Drehgestellrahmen 2a einander zugewandt sind. Ferner fallen die axial mittlere Position der Luftfeder 7 und diejenige der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung und der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung innerhalb der horizontalen Ebene zusammen.
• Der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung wird von einer Fluidversorgungsquelle 31 über ein Steuerungsventil 31 zur Lagesteuerung ein Steuerungsfluid in Form von Öl zugeführt. Zwischen der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung und dem Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung sowie zwischen dem Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung und der Fluidversorgungsquelle 31 sind Leitungen 21a, 21b angeschlossen. Die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung wird über ein Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung mit einem Steuerungsfluid in Form von Öl von der Fluidversorgungsquelle 31 versorgt. Auch zwischen der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung und dem Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung sowie zwischen dem Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung und der Fluidversorgungsquelle 31 sind Leitungen 20a, 20b angeschlossen. Das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung ist am Kolben 5b montiert. Das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung ist am Kolben 6b montiert. Eine Vertikalschwingungs-Beschleunigungseinrichtung 22, die die Vertikal-Schwingungsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus 4 erfasst, ist am Fahrzeugaufbau 4 angebracht. Diese Vertikalschwingungs-Beschleunigungseinrichtung 22 ist entsprechend der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus angeordnet, wie an vier Stellen des Fahrzeugaufbaus 4 angebracht, um die Vertikal-Schwingungsbeschleunigung in der Größenordnung von 0,7 bis 10 Hz im Fahrzeugaufbau 4 zu messen, und sie gibt ein Ausgangssignal an die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung aus. Ein Längskippsensor 23 arbeitet so, dass er den Anteil der Schwerkraft am Boden des Fahrzeugaufbaus 4 in dessen Längsrichtung erfasst, wenn der Fahrzeugaufbau 4 in Längsrichtung gekippt ist, und er gibt ein Ausgangssignal an die Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung aus. Der Längskippsensor 23 besteht aus einer Beschleunigungsmesseinrichtung, die nur eine niederfrequente Komponente unter ungefähr 0,7 Hz erfasst, und er ist am Fahrzeugaufbau 4 angebracht. Ein Verstellungssensor 24 erfasst die sich langsam mit 0,7 Hz oder weniger ändernde Relativverstellung des Kolbens 5b und des Kolbens 6b, und er gibt ein Ausgangssignal an die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung aus. Der Verstellungssensor 24 ist mit dem Kolben 5b und dem Kolben 6b verbunden. Indessen wirkt der Verstellungssensor 25 so, dass er eine sich langsam ändernde Relativverstellung von ungefähr 0,7 Hz oder weniger des Zylinders 5a und des Kolbens 5b misst, wobei er ein Ausgangssignal an die Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung ausgibt. Dieser Verstellungssensor 25 ist mit dem Zylinder 5a und dem Kolben 5b verbunden.
• Ein Verstellungssollwert-Generator 26 zur Lagesteuerung arbeitet so, dass er einen Steuerungsbefehlswert oder einen Verstellungssollwert h zur Lagesteuerung ausgibt, wie zur Lagesteuerung erforderlich, wenn der Fahrzeugaufbau eine Querkippung ausführt. Dieser Verstellungssollwert-Generator 26 zur Lagesteuerung erhält Information wie betreffend den Abstand zwischen einem Bezugspunkt und einem Gleisbogen, zur Krümmung, zur Neigung und zur Länge jedes Gleisbogens einer Eisenbahnlinie. Ferner arbeitet der Verstellungssollwert-Generator 26 zur Lagesteuerung so, dass er erforderliche Information hinsichtlich eines Gleisbogens aus dem vom Schienenfahrzeug zurückgelegten Weg auswählt und er den Lagesteuerungs-Verstellungssollwert h auf Grundlage der eingegebenen Information und der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zu diesem Zeitpunkt berechnet und ausgibt. Die Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung berechnet auf Grundlage der Differenz des Verstellungssollwerts h für die Lagesteuerung und des Ausgangssignals des Verstellungssensors 25 sowie des Ausgangssignals des Längskippsensors 23 ein Steuerungssignal, und sie gibt dann den Steuerungssignalwert an das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung aus. Die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung empfängt Signale, wie sie von der Vertikalschwingungs-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 und dem Verstellungssensor 24 ausgegeben werden. Diese Steuerungsschaltung 28 stellt die Eingangsphase der Vertikalschwingungs-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 so ein, dass der auf den Kolben 6b wirkende Druck, ein Druck von ungefähr 0,7 bis 10 Hz, ungefähr 100º gegenüber dem Eingang von der Vertikalschwingungs-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 vorauseilt. Auch addiert die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung eine Zeitkonstante von ungefähr drei Sekunden über den gesamten Frequenzbereich von ungefähr 0,7 Hz und weniger zum Eingangssignal vom Verstellungssensor 24. Ferner gibt die Steuerungsschaltung 28 einen Steuerungssignalwert, addiert mit dem Ergebnis der oben genannten zwei Berechnungen, an das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung aus.
• Die Steuerungsvorrichtung 29 zur Lagesteuerung besteht aus dem Verstellungssollwert-Generator 26 zur Lagesteuerung, dem Verstellungssensor 25, dem Längskippsensor 23, der Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung und dem Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung. Die Steuerungsvorrichtung 30 zur Schwingungssteuerung besteht aus der Vertikalschwingungen- Beschleunigungsmesseinrichtung 22, dem Verstellungssensor 24, der Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung und dem Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung. Eine Luftquelle 33 liefert Druckluft über das Luftfederhöhe-Steuerungsventil 19 an die Luftfeder 7.
• Die Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus ist an jeder Seite im oberen Teil des Drehgestells 2 angeordnet, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Demgemäß wird der Fahrzeugaufbau 4 an den zwei Drehgestellen 2 über vier Sätze von Vorrichtungen 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus abgestützt. Mit den vier Sätzen von Vorrichtungen 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus sind die Steuerungsvorrichtung 29 zur Lagesteuerung und die Steuerungsvorrichtung 30 zur Schwingungssteuerung verbunden. Im Allgemeinen sind die Steuerungsvorrichtung 29 zur Lagesteuerung und die Steuerungsvorrichtung 30 zur Schwingungssteuerung am Fahrzeugaufbau 4 montiert. Am Fahrzeugaufbau 4 ist auch eine Fluidversorgungsquelle 31 angebracht, die Steuerungsfluid zu jeder Stelleinrichtung der vier Sätze von Vorrichtungen 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus liefert. Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Schwingungssteuerungseinrichtung aus der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung, der Steuerungsvorrichtung 30 zur Schwingungssteuerung und der Fluidversorgungsquelle 31. Auch besteht die Lagesteuerungseinrichtung aus der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung, der Steuerungsvorrichtung 29 zur Lagesteuerung und der Fluidversorgungsquelle 31.
• Symbole, die zum Beschreiben von Einzelheiten des Steuerungsbetriebs des Steuerungssystems erforderlich sind, sind wie folgt definiert. Fy: auf Passagiere wirkende Zentrifugalkraft, W: Schwerkraft, Φ: Winkel der Schwerkraft W zur Normale auf dem Boden des Fahrzeugaufbaus 4, Q: Resultierende der Schwerkraft W und der Zentrifugalkraft Fy, MΘ: auf den Fahrzeugaufbau 4 wirkendes Nickmoment, Z&sub0;: Gleisversatz, der die Rauigkeit des Gleises 1 repräsentiert, Zt: Fahrgestellverstellung relativ zum Boden, Z&sub1;: Verstellung des Kolbens 5b der Stelleinrichtung 5b zur Lagesteuerung relativ zum Boden, Zb: Verstellung des Fahrzeugaufbaus relativ zum Boden, Θb: Längskippwinkel des Fahrzeugaufbaus 4 durch das Nickmoment MΘ, ΔZ&sub1;: Relativverstellung des Kolbens 5b und des Drehgestells 2, wie durch den Verstellungssensor 25 erfasst und durch die Differenz zwischen der Verstellung Z&sub1; des Kolbens 5b und der Fahrgestellverstellung Zt ausgedrückt, ΔZb: Relativverstellung des Kolbens 6b und des Kolbens 5b, wie vom Verstellungssensor 24 erfasst und durch die Differenz zwischen der Verstellung Zb des Fahrzeugaufbaus und der Verstellung Z&sub1; des Kolbens 5b ausgedrückt, h: Verstellungssollwert zur Lagesteuerung, S: Laplaceoperator, b: Vertikalschwingungsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus, wie von der Vertikalschwingungen-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 erfasst.
• Nachfolgend wird die Funktion des Schienenfahrzeugs erläutert. Im Allgemeinen wirkt die Zentrifugalkraft Fy auf Fahrgäste, wenn ein Schienenfahrzeug einen Gleisbogen schneller durchfährt, als es einer Sicherheitsgeschwindigkeit entspricht, wie sie für die Neigung des Gleisbogens vorgegeben ist. Im Schienenfahrzeug werden daher die unten beschriebenen Steuerungsvorgänge ausgeführt, um eine übermäßige Zentrifugalkraft (Fy - W Φ) aufgrund der Zentrifugalkraft Fy zu verringern. D.h., dass in der Steuerungsvorrichtung 29 zur Lagesteuerung der Verstellungssollwert h zur Lagesteuerung vom Verstellungssollwert-Generator 26 zur Lagesteuerung ausgegeben wird und die Differenz zwischen dem Verstellungssollwert h zur Lagesteuerung und dem Ausgangssignal des Verstellungssensors 25 in die Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung eingegeben wird. Diese Steuerungsschaltung 27 arbeitet so, dass sie das Steuerungseingangssignal berechnet, wobei sie den Steuerungssignalwert an das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung ausgibt. So wird das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung durch den von der Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung ausgegebenen Steuerungssignalwert betätigt. Das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung steuert das von der Steuerungsfluid-Versorgungsquelle 31 an die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung gelieferte Steuerungsfluid mittels des Steuerungssignalwerts. Das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung ändert die Menge des Steuerungsfluids zwischen der Fluidkammer 16a und der Fluidkammer 16b der Stelleinrichtung 5 für Lagesteuerungszwecke. Der Kolben 5b der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung arbeitet langsam, während er die Last des Fahrzeugaufbaus 4 abstützt, und zwar mit einem Ansprechverhalten von 0,7 Hz oder weniger, was durch Ändern der Menge des Steuerungsfluids zwischen der Fluidkammer 16a und der Fluidkammer 16b erfolgt. Von den vier Stelleinrichtungen 5 zur Lagesteuerung, die den Fahrzeugaufbau 4 abstützen, fahren die Stelleinrichtungen 5 zur Lagesteuerung, die an der Außenseite des Gleisbogens liegen, aus, während die Stelleinrichtungen 5 zur Lagesteuerung, die an der Innenseite des Gleisbogens liegen, einfahren. Daher kippt der Fahrzeugaufbau 4 zur Innenseite des Gleisbogens, wodurch die auf die Fahrgäste wirkende übermäßige Zentrifugalkraft (Fy - W Φ) verringert wird. Nun wird der Kippzustand des Fahrzeugaufbaus 4 im Einzelnen erläutert. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wird in der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus an der Außenseite des Gleisbogens die Relativverstellung ΔZ&sub1; des Kolbens 5a der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung durch das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung zur Seite + hin erhöht, wodurch der Fahrzeugaufbau 4 angehoben wird. Andererseits wird in der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus an der Innenseite des Gleisbogens die Relativverstellung ΔZ&sub1; des Kolbens 5 der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung in der umgekehrten Richtung zu ΔZ&sub1; durch das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung verringert, wodurch der Fahrzeugaufbau 4 abgesenkt wird. Daher kippt der Fahrzeugaufbau 4 zur Innenseite einer Kurve. Durch das Betreiben mehrerer Stelleinrichtungen 5 zur Lagesteuerung wird der Winkel Φ des Fahrzeugaufbaus 4 erhöht, und die Differenz zwischen der Zentrifugalkraft Fy und der Schwerkraft W x dem Winkel Φ nähert sich null an, wodurch eine Verringerung der übermäßigen Zentrifugalkraft möglich ist, die die Fahrgäste erfahren.
• Der Fahrzeugaufbau 4 kann dadurch gekippt werden, dass die Relativverstellung ΔZ&sub1; des Kolbens 5a der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus an der Außenseite eines Gleisbogens doppelt so stark wie der oben angegebene Wert zur Seite + hin erhöht wird und die Relativverstellung ΔZ&sub1; des Kolbens 5a der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus an der Innenseite des Gleisbogens auf null belassen wird.
• Nachfolgend wird die Steuerung der Längskippung des Fahrzeugaufbaus 4 des Schienenfahrzeugs für den Fall beschrieben, dass der Fahrzeugaufbau aufgrund der Luftkraft ein Nickmoment MΘ erfährt. Wenn das Ausgangssignal vom Längskippsensor 23 an die Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung zurückgekoppelt wird, wird in dieser Steuerungsvorrichtung 29 zur Lagesteuerung durch diese Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung ein Steuerungssignal berechnet. Das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung wird durch den von der Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung ausgegebenen Steuerungssignalwert betätigt, wodurch, ähnlich wie oben beschrieben, die Verstellung des Kolbens 5a der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung kontrolliert wird. In Fig. 5 kennzeichnet der Pfeil G die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs. Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, werden, wenn keine Lagesteuerung ausgeführt wird, die Achsfedern 2b jedes Drehgestells 2 durch das Nickmoment MΘ ausgelenkt. Daher senkt sich das Fahrgestell 2 vorne in Fahrtrichtung ab, während das Drehgestell 2 hinten in der Fahrtrichtung ansteigt, was zum Auftreten einer Verstellungsdifferenz ht führt. Demgemäß kippt der Fahrzeugaufbau 4 nach vorne, wie es durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Wenn jedoch die oben genannte Lagesteuerung ausgeführt wird, nimmt die Relativverstellung ΔZ&sub1; des Kolbens 5 in der Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus am Drehgestell 2 vorne in der Fahrtrichtung allmählich um einige zehn Millimeter zu, wohingegen am Drehgestell 2 an der Rückseite in Fahrtrichtung die Relativverstellung ΔZ&sub1; des Kolbens 5a um ungefähr einige zehn Millimeter abnimmt. So wird der Fahrzeugaufbau 4 im Niveau gehalten, wie durch eine durchgezogene Linie angedeutet, wodurch die quasistatische Längsbeschleunigung, die die Fahrgäste fühlen, nahe an null gelangt und demgemäß die Längsbeschleunigung verringert ist.
• Die Luftfeder 5 wird mit langsamer Geschwindigkeit mit einer Zeitkonstante von ungefähr drei Sekunden bei festgelegtem Bereichsniveau durch das Luftfederhöhe-Steuerungsventil 19 gesteuert. Daher wird der durch die Luftfedern 7 an der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung abgestützte Fahrzeugaufbau 4 nahezu so stark ausgelenkt wie die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung. D.h., dass die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung durch die Luftfeder 7 nicht beeinflusst wird und dass auch das Vermögen der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung hinsichtlich dieser Lagesteuerung durch die Luftfeder 7 nicht verändert wird.
• Nachfolgend wird die Schwingungssteuerung des Schienenfahrzeugs erläutert. In der Steuerungsvorrichtung 30 zur Schwingungssteuerung wird das Ausgangssignal der Vertikalschwingungen-Beschleunigungseinrichtung 22, die Schwingungskomponenten von 0,7 bis 10 Hz erfasst hat, an die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung zurückgekoppelt. Die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung berechnet aus einem von der Vertikalschwingungen-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 gelieferten Eingangswert einen Steuerungssignalwert, und sie gibt diesen Steuerungssignalwert an das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung aus. Das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung wird durch den von der Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung gelieferten Steuerungssignalwert betätigt. Dieses Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung steuert das von der Fluidversorgungsquelle 21 an die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung gelieferte Steuerungsfluid. Ferner arbeitet das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung so, dass es die Betätigung des Kolbens 6b dadurch steuert, dass es den Druck zwischen der Fluidkammer 17a und der Fluidkammer 17b der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung ändert. Ferner betätigt das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung den Kolben 6b für maximal ungefähr ±25 mm. Der Kolben 6b ist parallel zur Luftfeder 7 angeordnet. Die Steuerungskraft des Kolbens 6b führt phasenmäßig, um ungefähr 100º um Trägheitskräfte auszugleichen, wie sie durch Schwingungsbeschleunigungen des Fahrzeugaufbaus 4 verursacht werden, wie an den Fahrzeugaufbau 4 übertragen. Dadurch kann die Schwingungsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus 4 verringert werden. Im Allgemeinen ist es möglich, dass Schwingungen sowohl in positiver als auch negativer Richtung auftreten, einen kleinen Wert der mittleren Verstellung des Kolbens 6b zu erzielen, jedoch tritt eine Langzeitdrift des Kolbens 6b auf. Um die Langzeitdrift der Verstellung des Kolbens 6b zu beseitigen, muss das Ausgangssignal des Verstellungssensors 25 an die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung zurückgekoppelt werden. Dann steuert die Steuerungsschaltung 28 zur Schwingungssteuerung die mittlere Verstellung des Kolbens 6b mit einer Zeitkonstante von ungefähr drei Sekunden auf langsame Weise, wodurch die Verstellungsdrift des Kolbens 6b beseitigt wird.
• Die Steuerungskraft des Kolbens 6b ist kleiner als die des Kolbens 5b, und zwar weil die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung parallel zur Luftfeder 7 angeordnet ist. D.h., dass die Steuerungskraft des Kolbens 6b, die nur die Schwingungskomponente des Fahrzeugaufbaus 4 steuert, die kleiner als das Gewicht des Fahrzeugaufbaus 4 ist, kleiner als die Steuerungskraft des Kolbens 5b ist.
• Beim oben beschriebenen Schienenfahrzeug kann jeder Steuerungsvorgang selbst dann, wenn die Schwingungssteuerung sowie die Lagesteuerungen für die Quer- und die Längsrichtung des Fahrzeugaufbaus 4 gleichzeitig ausgeführt werden, gleichmäßig vorgenommen werden, da der Frequenzbereich des Steuerungssystems unterteilt ist, um gegenseitige Wechselwirkung zu verhindern.
• Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Stelleinrichtungen 5 und 6 zur Lage- und zur Schwingungssteuerung innerhalb des Montagebereichs der Luftfeder 7 in einer horizontalen Ebene angeordnet. Daher ist es möglich, den Raum zum Montieren der Stelleinrichtungen 5 und 6 im Vergleich zum Fall bei einem herkömmlichen Schienenfahrzeug zu verkleinern, bei dem die Stelleinrichtungen getrennt von der Luftfeder montiert sind. Da die Luftfeder 7, die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung und die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung vertikal in einer Linie angeordnet sind, kann der horizontale Raum zum Montieren dieser Stelleinrichtungen klein sein. Demgemäß ist es möglich, den Gesamtaufbau der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus, die den Fahrzeugaufbau 4 auf dem Drehgestell 2 abstützt, zu verkleinern, wodurch die Verwendung eines größeren Drehgestells 2 verhindert ist und eine Gewichtsverringerung des Schienenfahrzeugs erzielt ist. Da die axial mittlere Achse der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung mit derjenigen der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung zusammenfällt, können der Kolben 5b und der Zylinder 6a aus einem Element bestehen. Dies ist dann besonders wirkungsvoll, wenn sowohl die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung als auch die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung in einem Körper ausgebildet werden. Auch verursachen, da die axial mittleren Achsen der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung und der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung mit der Mittelachse der Luftfeder 7 zusammenfallen, die Lagesteuerungskraft und die Schwingungssteuerungskraft nie das Auftreten eines überflüssigen Moments.
• Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Luftfeder 7 und die Stange 8 der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbunden, und die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung ist auf dem Fahrgestellrahmen 2a montiert. Die Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus kann, wenn die Anordnung umgekehrt wird, denselben Effekt erzielen, wie er oben beschrieben ist. D.h.,dass die Luftfeder 7 und die Stange 8 der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus mit dem Drehgestellrahmen 2a verbunden sind und sie korrekt funktionieren können, wenn die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung am Fahrzeugaufbau 4 montiert ist. Bei einem Schienenfahrzeug mit einem solchen Aufbau ist jedoch die Montageposition der Luftfeder 7 in der vertikalen Richtung nach unten von der zentrierten Position am Fahrzeugaufbau 4 weggenommen. Daher entsteht, obwohl Überlegungen hinsichtlich der Stabilisierung des Fahrzeugaufbaus 4 anzustellen sind, kein spezielles Problem, da der Fahrzeugaufbau 4 durch die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung hinsichtlich der Lage eingestellt wird.
• Der Kolben 6b der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus ist über die Stange 8 und ein Paar Verbindungsteile 13 mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbunden. Die Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus kann daher die Lagesteuerungskraft und die Schwingungssteuerungskraft von sich aus an den Fahrzeugaufbau 4 übertragen, während eine Horizontalverstellung zwischen dem Fahrzeugaufbau 4 und dem Drehgestell 2 ermöglicht ist. Die Stange 8 ist über ein durchgehendes Teil 15 der Luftfeder 7 angebracht, und daher ist es nicht erforderlich, für einen Montageraum für die Stange 8 um die Luftfeder 7 zu sorgen. Ferner ist Öl als Schwingungssteuerungsfluid verwendet, wodurch die Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus durch Erhöhen des Fluiddrucks kleiner bemessen werden kann, wodurch eine Verringerung des Gewichts der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus und eine Verbesserung der Einstellbarkeit erzielt sind. Demgemäß ist die Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus als Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeugs wie eines Schwebefahrzeugs, das extrem leicht sein muss, bestens geeignet. Ferner hat, da das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung, der Verstellungssensor 24, das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung und der Verstellungssensor 25 innerhalb der Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus angebracht sind, diese Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus den Vorteil wie gutes Widerstandsvermögen gegen Umwelteinflüsse wie Regen, Öl und Schnee. Außerdem können die Leitungen 20a und 21a, die zwischen das Steuerungsventil 20 zur Schwingungssteuerung und die Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung sowie zwischen das Steuerungsventil 21 zur Lagesteuerung und die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung zu schalten sind, kürzer gemacht werden. Die Verwendung kürzerer Leitungen 20a und 21a, in denen sich der Druck des durch sie laufenden Fluids häufig ändert, kann eine Verzögerung des Betätigens der Stelleinrichtungen 5 und 6 verhindern.
• Die Fluidkammern 17c und 17b der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung sind über eine Leitung angeschlossen, in die eine Drossel und ein Magnetventil eingesetzt sind, so dass im Fall einer Anomalität im Schwingungssteuerungssystem diese Fluidkammern 17a und 17b über die Drossel miteinander in Verbindung stehen, wodurch die Verwendung der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung als Dämpfungseinrichtung ermöglicht ist. Wenn im Lagesteuerungssystem irgendeine Anomalität aufgetreten ist, kann das Steuerungsfluid in den Stelleinrichtungen 5 zur Lagesteuerung, wie an der linken und rechten Seite des Fahrzeugaufbaus 4 angebracht, gleichzeitig in den Fluidbehälter zurückgeführt werden, der die Steuerungsfluid-Versorgungsquelle 31 bildet.
• Beim ersten Ausführungsbeispiel kann die Längskippung des Fahrzeugaufbaus 4 dadurch gesteuert werden, dass ein Signal vom am Fahrzeugaufbau angebrachten Längskippsensor 23 in die Steuerungsschaltung 27 zur Lagesteuerung eingegeben wird. Die Lagesteuerungsvorrichtung eines herkömmlichen herkömmlichen Schienenfahrzeugs wirkt in erster Linie so, dass sie die Querkippung des Fahrzeugaufbaus steuert, also nicht die Quer- und Längskippung des Fahrzeugaufbaus steuert, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Funktion des ersten Ausführungsbeispiels, wie oben beschrieben, ist bei einer mit hoher Geschwindigkeit laufenden Magnetschwebebahn besonders wirkungsvoll.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• Das zweite Ausführungsbeispiel ist eine Modifizierung der Steuerungsschaltung 29 zur Lagesteuerung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei nur die Konstruktion geändert ist. Die Steuerungsvorrichtung 29A zur Lagesteuerung des ersten Ausführungsbeispiel ist mit einer Querbeschleunigungs-Messeinrichtung 34 für den Fahrzeugaufbau versehen, die eine übermäßige Zentrifugalbeschleunigung (Fy - W Φ)/W des Fahrzeugaufbaus erfasst, anstelle des Verstellungssollwert-Generators 26 und des Verstellungssensors 25 beim ersten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine übermäßige Zentrifugalbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus 4 an das Lagesteuerungssystem zurückgekoppelt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kippung des Fahrzeugaufbaus 4 gegenüber demjenigen Zeitpunkt verzögert, zu dem eine übermäßige Zentrifugalkraft auf den Fahrzeugaufbau 4 wirkt. Daher ist dieses Ausführungsbeispiel für Schienenfahrzeuge geeignet, bei denen eine übermäßige Zentrifugalkraft langsam wirkt, wie im Fall einer Kurve mit langer Biegung oder dann, wenn das Schienenfahrzeug mit langsamer Geschwindigkeit fährt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Lagesteuerung auf solche Weise, dass eine auf den Fahrzeugaufbau 4 wirkende übermäßige Zentrifugalbeschleunigung zu null wird. Ferner erfordert dieses Ausführungsbeispiel keinen Verstellungssollwert-Generator 26 zur Lagesteuerung sowie keinen Verstellungssensor 25, wie sie beide beim oben genannten ersten Ausführungsbeispiel verwendet sind, sondern es verwendet die Querbeschleunigungs-Messeinrichtung 34. Wegen dieses Aufbaus kann der Aufbau des Schienenfahrzeugs vereinfacht werden.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
• In Fig. 8 bezeichnen die beim ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Zahlen sowie die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Zahlen dieselben Elemente. Unterschiede des Aufbaus dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem des ersten Ausführungsbeispiels sind der Aufbau einer Verbindung zwischen der Luftfeder 7 und dem Fahrzeugaufbau 4 sowie der Aufbau der Verbindung zwischen dem Kolben 6b der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung und der oberen Platte 7b der Luftfeder 7. D.h., dass die obere Platte 7b der Luftfeder 7 den Fahrzeugaufbau 4 über ein horizontales, elastisches Teil 9 abstützt. Das horizontale, elastische Teil 9 besteht aus einem laminierten Kautschukteil, das z.B. durch abwechselndes Laminieren von Kautschukplatten und Metallplatten und durch Verbinden derselben durch Vulkanisieren hergestellt wurde. Dieses horizontale, elastische Teil 9 ist so konzipiert, dass es in der Richtung parallel zur Metallplatte, d.h. in horizontaler Richtung, eine kleine Federkonstante, aber in der Richtung rechtwinklig zur Metallplatte, d.h. in senkrechter Richtung, eine große Federkonstante aufweist. Das horizontale, elastische Teil 9 hat die Funktion, eine Horizontalverstellung des Drehgestells 2 und des Fahrzeugaufbaus 4 zuzulassen und das Drehgestell 2 und den Fahrzeugaufbau 4 aus einer Horizontalverstellung zurückzustellen. Der Kolben 6b der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung ist unmittelbar an der oberen Platte 7b der Luftfeder 7 befestigt. D.h., dass, da das horizontale, elastische Teil 9 eine Horizontalverstellung des Drehgestells 2 und des Fahrzeugaufbaus 4 zulässt, der Kolben 6b unmittelbar an der oberen Platte 7b befestigt werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel hat dieselben Funktionen und Wirkungen wie das erste Ausführungsbeispiel. Ferner erfordert dieses Ausführungsbeispiel weder die Stange 8 noch die Membran 14, und daher kann es einfacheren Aufbau als das erste Ausführungsbeispiel aufweisen. Ferner hat dieses Ausführungsbeispiel mit dem horizontalen, elastischen Teil 9 den Vorteil, dass die Konstruktionssteifigkeit in horizontaler Richtung ausgewählt werden kann.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
• In Fig. 9 kennzeichnen dieselben Zahlen, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet sind, dieselben Elemente. Ein Unterschied des Aufbaus des vorliegenden Ausführungsbeispiels gegenüber dem des ersten Ausführungsbeispiels ist der, dass anstelle der Luftfeder 7 eine Schraubenfeder 11 verwendet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist daher auch kein Luftfederhöhe-Steuerungsventil 19 erforderlich. Mit Ausnahme der Schraubenfeder 11 ist der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels derselbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels. Auch dieses Ausführungsbeispiel hat dieselben Funktionen und Wirkungen, und ferner ist sein Aufbau einfach, da das Luftfederhöhe-Steuerungsventil 19 und die Membran 14 nicht erforderlich sind. Außerdem treten bei diesem Ausführungsbeispiel keine Luftlecks auf, da keine Luftfeder verwendet ist. Demgemäß ist es möglich, den gesamten Aufbau der Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus billig und wartungsfrei auszubilden. Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Höhenänderung des Fahrzeugaufbaus 4, wie durch eine Änderung der Anzahl von Fahrgästen hervorgerufen, wegen der Verwendung der Schraubenfedern 11 zu verhindern. D.h., dass das Ausmaß der Auslenkung der Schraubenfeder 11 durch den Verstellungssensor 24 erfasst wird und die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung auf Grundlage dieses Erfassungsergebnisses betätigt wird. Da das Ausmaß der Auslenkung der Schraubenfeder 11 durch die Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung korrigiert werden kann, kann der Fahrzeugaufbau 4 auf einem festen Niveau gehalten werden.
• Abschließend wird das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutert.
• In Fig. 10 kennzeichnen dieselben Elemente, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet sind, dieselben Elemente. Ein Unterschied des Aufbaus dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem des ersten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Vertikalschwingungen-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 und der Längskippsensor 23 in die Luftfeder 7 eingebaut sind. Die Vertikalschwingungen-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 und der Längskippsensor 23 sind an der oberen Platte 7b der Luftfeder 7 montiert. Diese obere Platte 7b ist an der Unterseite des Fahrzeugaufbaus 4 montiert, und sie wirkt ähnlich wie der Fahrzeugaufbau 4. Daher können Vertikalschwingungen und eine Längskippung des Fahrzeugaufbaus leicht durch die Vertikalschwingungen-Beschleunigungsmesseinrichtung 22 und den Längskippsensor 23 erfasst werden, die an der oberen Platte 7b montiert sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, da die Vertikalschwingungen-Beschleunigungsmesseinrichtungen 22 und der Längskippsensor 23 in die Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus eingebaut sind, diese Vorrichtung 3 zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus leicht am Fahrzeugaufbau 4 und am Drehgestell 2 angebracht werden.
• Übrigens ist bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele Öl als Steuerungsfluid verwendet, wie es der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung und der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung zugeführt wird. Bei der Erfindung ist die Verwendung von Luft als Steuerungsfluid möglich. Wenn Luft anstelle von Öl als Steuerungsfluid verwendet wird, besteht kein Problem einer Verschmutzung durch Öllecks, was es ermöglicht, die Wartbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus mit dem Steuerungssystem zu verbessern.
• Bei der Erfindung ist es möglich, Öl als Steuerungsfluid, wie es der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung zugeführt wird, und Luft als Steuerungsfluid zu verwenden, wie es der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung zugeführt wird.
• In diesem Fall kann nicht nur die Ansprechcharakteristik des Schwingungssteuerungssystems verbessert werden, sondern es kann auch die Wartbarkeit und Zuverlässigkeit des Lagesteuerungssystems, das viel Steuerungsfluid benötigt, verbessert werden.
• Auch ist es bei der Erfindung möglich, Luft als Steuerungsfluid, wie es der Stelleinrichtung 6 zur Schwingungssteuerung zuzuführen ist, und Öl als Steuerungsfluid zu verwenden, wie es der Stelleinrichtung 5 zur Lagesteuerung zuzuführen ist. In diesem Fall können die Wartbarkeit und die Zuverlässigkeit des Schwingungssteuerungssystems verbessert werden, wenn kein so schnelles Ansprechverhalten erforderlich ist. Nur das Lagesteuerungssystem kann dem Erfordernis schnellen Ansprechverhaltens genügen.
• Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Vorrichtung zum Abstützen des Fahrzeugaufbaus mit einer Funktion zum Unterdrücken von Schwingungen des Fahrzeugaufbaus und einer Funktion zum Verringern einer übermäßigen, auf die Fahrgäste wirkenden Zentrifugalkraft klein ausgebildet werden, wodurch das Gewicht des Gesamtaufbaus des Schienenfahrzeugs verringert wird.
• Ferner kann die Längskippung des Fahrzeugaufbaus gemäß der Erfindung unterdrückt werden, zusätzlich zu einer Gewichtsverringerung des gesamten Aufbaus des Schienenfahrzeugs.

Claims (13)

1. Schienenfahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau (4); einem Fahrgestell (2) und einer zwischen dem Fahrgestell (2) und dem Fahrzeugaufbau (4) angeordneten Federeinrichtung zum Tragen des Fahrzeugaufbaus (4) auf den Fahrgestell (2); einer Schwingungssteuereinrichtung (6, 30, 31) zum Beschränken der vertikalen Schwingung des Fahrzeugaufbaus (4) und einer Lagesteuereinrichtung (5, 29, 29A, 31) zum Steuern der Lage des Fahrzeugaufbaus (4), dadurch gekennzeichnet, daß eine Stelleinrichtung (6) für die Schwingungssteuerung, die die Schwingungssteuereinrichtung (6, 30, 31) bildet, und eine Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung, die die Lagesteuerungseinrichtung (9, 29, 29A, 31) bildet, innerhalb eines Bereiches angeordnet sind, der dem durch den Anbringungsbereich einer einzelnen der Federeinrichtungen (7, 11) begrenzten Freiraum entspricht.

2. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine Mittelachse, die sich in die Betätigungsrichtung der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung erstreckt, und eine Mittelachse, die sich in die Betätigungsrichtung des Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung erstreckt, ausgerichtet sind.

3. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei ein die Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung bildender Zylinder (6a) in einem Kolben (5b) der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung ausgebildet ist.

4. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittelachse, die sich in die Betätigungsrichtung der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung erstreckt, und die Mittelachse, die sich in die Betätigungsrichtung der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung erstreckt, in einer Mittelstellung in horizontaler Richtung der Federeinrichtungen (7, 11) angeordnet sind.

5. Schienenfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Ende der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit dem Fahrgestell (2) oder dem Fahrzeugaufbau (4) über die Federeinrichtungen (7, 11) verbunden ist und das andere Ende der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung verbunden ist und weiter ein Ende der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung an den Federeinrichtungen (7, 11) befestigt ist und das andere Ende der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung an einem Fahrzeugaufbau (4) oder einem Fahrgestell (2), der nicht mit den Federeinrichtungen (7, 11) verbunden ist, befestigt ist.

6. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die Federeinrichtung eine Luftfeder (7), die das horizontale Verschieben des Fahrgestells (2) und des Fahrzeugaufbaus (4) zueinander ermöglicht, wobei die Luftfeder (7) mit einem durchgehenden Teil (15) in der Mittelstellung in einer horizontalen Ebene versehen ist; die Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit dem Fahrgestell (2) oder dem Fahrzeugaufbau (4) über das durchgehende Teil (15) verbunden ist; und die Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit dem Fahrgestell (2) oder dem Fahrzeugaufbau (4) durch ein Verbindungsstück (13) das das horizontale Verschieben des Fahrgestells und des Fahrzeugaufbaus (4) relativ zueinander ermöglicht, verbunden ist.

7. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die Federeinrichtung eine Springfeder (11) ist; die Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit dem Fahrgestell (2) oder dem Fahrzeugaufbau (4) über die axiale Mitte der Springfeder (11) verbunden ist; und die Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit dem Fahrgestell (2) oder dem Fahrzeugaufbau (4) durch ein Verbindungsstück (13), das das horizontale Verschieben des Fahrgestells (2) und des Fahrzeugaufbaus (4) relativ zueinander ermöglicht, verbunden ist.

8. Schienenfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Federeinrichtung (7) ein horizontales elastisches Stück (9) zwischen dem Fahrgestell (2) und dem Fahrzeugaufbau (4) aufweist, das das Verschieben in horizontale Richtung des Fahrgestells (2) und des Fahrzeugaufbaus (4) relativ zueinander ermöglicht; ein Ende der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit dem horizontalen elastischen Stück (9) über die Federeinrichtung (7) verbunden ist und weiterhin das andere Ende der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung verbunden ist; und ein Ende der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung an der Federeinrichtung (7) befestigt ist und das andere Ende der Federeinrichtung (5) zur Lagesteuerung an dem Fahrzeugaufbau (4) oder dem Fahrgestell (2), mit denen die Federeinrichtung (7) nicht verbunden ist, befestigt ist.

9. Schienenfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das obere Ende der Federeinrichtung (7, 11) an dem Fahrzeugaufbau (4) befestigt ist; ein Ende der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit dem Fahrzeugaufbau (4) über die Federeinrichtung (7, 11) verbunden ist; das andere Ende der Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung mit der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung verbunden ist; ein Ende der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung am unteren Ende der Federeinrichtung (7, 11) befestigt ist; und das andere Ende der Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung an dem Fahrgestell (2) befestigt ist.

10. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Schwingungssteuereinrichtung eine Steuerschaltung (30) zur Schwingungssteuerung aufweist und ein Steuerventil (20) zur Schwingungssteuerung, das die Steuerschaltung (30) zur Schwingungssteuerung bildet, an einem Kolben (6b), der die Stelleinrichtung (6) zur Schwingungssteuerung bildet, befestigt ist.

11. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Lagesteuereinrichtung eine Steuerschaltung (29) zur Lagesteuerung besitzt, und ein Steuervemtil (2) zur Lagesteuerung, das die Steuerschaltung (29) zur Lagesteuerung bildet, in dem Kolben (5b), der die Stelleinrichtung (5) zur Lagesteuerung bildet, angeordnet ist.

12. Schiemenfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine Steuerschaltung (29) zur Lagesteuerung, die die Lagesteuereinrichtung bildet, einen Längskipp-Sensor (23), der den Längskippgrad des Fahrzeugaufbaus (4) aufnimmt und eine Rückkoppelschaltung, die das Aufnahmeergebnis des Längskipp-Sensors (23) rückkoppelt, aufweist.

13. Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Schwingungssteuereinrichtung eine Steuerschaltung (30) zur Schwingungssteuerung hat; die Lagesteuereinrichtung eine Steuerschaltung (29) zur Lagesteuerung hat; und ein vertikales Schwingungs-Beschleunigungsmeter (22), das die Steuerschaltung (29) zur Schwingungssteuerung bildet, und ein Längskipp- Sensor (23), der die Steuerschaltung (29) zur Lagesteuerung bildet, an der oberen Platte (7b) der Federeinrichtung (7) befestigt ist.