EP0303777B1 - Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignales für die Drehung eines Wagenkastens - Google Patents

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EP0303777B1
EP0303777B1 EP88108284A EP88108284A EP0303777B1 EP 0303777 B1 EP0303777 B1 EP 0303777B1 EP 88108284 A EP88108284 A EP 88108284A EP 88108284 A EP88108284 A EP 88108284A EP 0303777 B1 EP0303777 B1 EP 0303777B1
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EP
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signal
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low
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output
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Hans Alscher
Gerhard Dr. Bohn
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MAN-GHH SCHIENENVERKEHRSTECHNIK GMBH
Original Assignee
MAN-GHH Schienenverkehrstechnik GmbH
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for generating a control signal for the track-dependent rotation of a car body which is rotatably mounted about its longitudinal axis on the chassis of a rail vehicle, according to the preamble of claims 1 and 6, respectively.
  • the maximum permissible speed of rail vehicles carrying people is essentially determined by two influencing factors, namely the free lateral acceleration, which is permitted for passenger comfort reasons, and the permitted elevation of the outer rail.
  • An increase in the permissible speed without violating the above Limit values can be set by rotating the car body relative to the chassis about its longitudinal axis oriented in the direction of travel. This rotation of the car body can either be brought about passively by an appropriate elevation of the axis of rotation relative to the center of gravity of the car body, or can be forced by an active actuator.
  • a measurement signal for the lateral acceleration b which is directed perpendicular to the respective direction of travel and parallel to the track plane, is generally used as the reference signal for this actuator.
  • the measurement signal for the lateral acceleration b contains, in addition to the route-related, low-frequency components, also higher-frequency components which result from the vehicle's own dynamics. If the latter signal component is removed by filtering, this results in an undesirable time delay for the low-frequency component caused by the routing. To compensate for this, it is known to use a correction signal which results from the build-up of cant in the transition curve, i.e. is derived from the course of the elevation of the outer rail compared to the inner rail which varies over time or when passing through. This build-up of cant can be detected via a gyroscope in the car to be controlled.
  • a method or a device of the type mentioned at the outset is known from German patent specification 2205858.
  • FIG. 8 there are sensors for the lateral acceleration b, the travel speed v and the angular speed ⁇ about the longitudinal axis of the car.
  • the measurement signal for the lateral acceleration b is fed to a low-pass filter in order to suppress higher-frequency signal components. This leads to an undesirable signal delay.
  • a distinction is therefore made between two working phases when generating the desired control signal for initiating the tipping of the car body.
  • the drive signal is essentially derived from the measurement signal for the vehicle speed.
  • the latter is fed to an impulse shaping circuit, which emits an output signal that increases in steps with the vehicle speed.
  • control signal is therefore not dependent on the real conditions of the route, i.e. the actually existing course of the rail superelevation in the entry curve of the curve.
  • This signal formation which takes place in a somewhat schematic manner, is therefore still in need of improvement.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device of the type mentioned at the beginning, with the aid of which the desired control signal can be generated in a simple and effective manner, the real conditions of the rail course having to be taken into account as far as possible.
  • the measurement signal for the angular velocity 0 is also fed to a low-pass filter which is designed analogously to that in which the higher-frequency components of the measurement signal are filtered out for the lateral acceleration.
  • a low-pass filter which is designed analogously to that in which the higher-frequency components of the measurement signal are filtered out for the lateral acceleration.
  • an essentially quadratic speed signal is formed and fed to a multiplier with the output signal of the low-pass filter receiving the measurement signal for the angular velocity 0 ).
  • the product signal formed there is fed, together with the filtered measurement signal for the lateral acceleration, to a summation element, which emits the desired control signal on the output side.
  • the output signal taken from the low-pass filter for the measurement signal of the lateral acceleration b has a time delay, but the product signal of the multiplication element is still introduced into the summation element, which reacts with a much greater rate of increase to the build-up of the cant in the transition curve.
  • this signal is dependent on the real conditions of the track system just passed through, represented by the measurement signal for the angular velocity m which reproduces the increasing track elevation when entering, including the travel speed present in each case.
  • a control signal b is obtained which is very well adapted to the real conditions, freed of high-frequency noise and compensates for the time delay.
  • the transducer for the angular velocity ⁇ is followed by a second low-pass filter which is analogous to the first, a summation element connected on the input side to a multiplier and connected to the output of the first low-pass filter and outputting the control signal b on the output side, and the multiplier on the input side with the output of second low-pass filter and the output of a computing device for generating a speed signal which is essentially dependent on the square of the vehicle speed v.
  • a sensor 1 emits a signal representing the lateral acceleration b at its output.
  • the sensor 1 is expediently mounted on the chassis of the rail vehicle and measures the transverse acceleration b perpendicular to the speed of travel and parallel to the plane of the track.
  • the output signal of the transducer 1 arrives at a low-pass filter 4 which is of the first order and which can be realized by components which are customary for this in control engineering.
  • the output signal of the low-pass filter 4 is finally fed to a summation element 7.
  • Another sensor 2 for example a gyroscope, measures the angular velocity ⁇ occurring about the vehicle axis.
  • the corresponding output signal is fed to a second low-pass filter 5, which expediently has the same corner frequency 2 ⁇ / T.
  • the output signal of this low-pass filter 5 reaches the one input of a multiplier 6, the output signal of which is also fed to the summation element 7.
  • a third transmitter 3 finally generates an output signal representing the vehicle speed, which is fed to the two inputs of a second multiplier element 8 and to a characteristic element 10.
  • the second multiplier 8 generates an output signal corresponding to the square of the vehicle speed, which is fed to a third multiplier 9.
  • the characteristic curve element 10 generates an output signal which is dependent on the vehicle speed v and represents a reciprocal proportionality factor 1 / c and which reaches the other input of the third multiplier element 9.
  • the output signal of the third multiplier 9 is fed to a second summation element 18, where a signal representing the acceleration due to gravity g is subtracted.
  • the resulting difference signal finally reaches the other input of the multiplier 6.
  • This difference signal represents the expression (v z / c - g).
  • the structure of this block diagram is based on the following considerations.
  • the lateral acceleration b can be broken down according to the relationship:
  • the first term of this formula already contains the desired filtering for the measured value of the lateral acceleration.
  • T means the filter time constant and p the differential operator.
  • the second term can be transformed as follows:
  • v means the vehicle speed
  • r the radius of the curve
  • g the acceleration due to gravity
  • Qu the bank angle or elevation angle of the track level (elevation of the outer rail in relation to the inner rail).
  • ⁇ is the angular velocity of the rail vehicle around its longitudinal axis or the change in the angle of inclination of the track level over time.
  • the rail vehicle When entering a track curve, the rail vehicle generally first arrives at a transition curve, in which the curvature increases linearly, for example, from 0 to a certain final value, which is then kept constant over a certain length within the curve, and then again in a further transition curve to drop to zero.
  • a rail vehicle drives into the transition arch, there is a rotation of the chassis about its longitudinal axis right at the beginning because of the transverse inclination.
  • the angular speed ⁇ occurring in this case will be higher, the greater the instantaneous vehicle speed v.
  • the bank angle ⁇ only increases gradually, the angular velocity m will increase steeply right from the start, in a clotoid-shaped transition curve roughly corresponding to a step function.
  • the low-pass filter 5 immediately receives a steeply increasing input signal of considerable height.
  • a signal which rises significantly faster will be immediately available than at the output of the low-pass filter 4.
  • the control signal b at the output of the summation element 7 will therefore be determined predominantly by this portion originating from the transmitter 2 for the angular velocity ⁇ .
  • two threshold switches 13, 14 are located at the output of the summation element 7 in a parallel arrangement, the outputs of which are subsequently brought together again.
  • the threshold switch 13 is open as long as the angular velocity ⁇ measured by the sensor 2 is below a preselectable limit value ⁇ 1 .
  • the threshold switch 14 is open as long as the bank angle ⁇ is below a predeterminable limit value ⁇ 2 .
  • the current value for the bank angle ⁇ is taken from an integrator 15, to which the signal for the angular velocity ⁇ emitted by the transmitter 2 is fed at its input.
  • the control signal b thus comes to further processing when either ⁇ or ⁇ exceed their respective limit values, which will generally not be the case at the same time.
  • the car body control on the other hand, is only switched off when both limit values are undershot. As a result of these switching conditions, two further desired effects are achieved in addition to the switch-off in turnouts due to the lack of cant in the branching branch.
  • the track body-dependent car body control is switched off when driving in a straight line, so that a coupling of low-frequency components of the running dynamics into the car body control is prevented.
  • the car body control dependent on the track curve remains functional even at low speed in excessive curves, whereby in the event of a signal-related stop in a curve, the undesirable excessive increase is compensated for by the system.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignales für die gleisbogenabhängige Drehung eines um seine Längsachse drehbar am Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges angebrachten Wagenkastens, gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 6.
  • Beim Durchfahren von Gleisbögen wird die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit von Personen befördernden Schienenfahrzeugen im wesentlichen von zwei Einflußfaktoren bestimmt, nämlich derfreien Seitenbeschleunigung, die aus Fahrkomfortgründen für den Passagier zugelassen ist, sowie der zugelassenen Überhöhung der kurvenäußeren Schiene. Eine Erhöhung der zulässigen Geschwindigkeit ohne Verletzung der o.g. Grenzwerte ist durch eine Drehung des Wagenkastens gegenüber dem Fahrgestell um seine in Fahrtrichtung orientierte Längsachse möglich. Diese Drehung des Wagenkastens kann entweder passiv durch eine entsprechende Hochlage der Drehachse gegenüber dem Wagenkastenschwerpunkt herbeigeführt oder durch ein aktives Stellglied erzwungen werden. Als Bezugssignal für dieses Stellglied wird allgemein ein Meßsignal für die Querbeschleunigung b verwendet, welche senkrecht zur jeweiligen Fahrtrichtung sowie parallel zur Gleisebene gerichtet ist.
  • Das Meßsignal für die Querbeschleunigung b enthält neben den trassierungsbedingten, niederfrequenten Anteilen auch höherfrequente Anteile, die aus der Eigendynamik des Fahrzeuges herrühren. Wird der letztgenannte Signalanteil durch Filterung entfernt, so ergibt sich dadurch für den niederfrequenten, trassierungsbedingten Anteil eine unerwünschte Zeitverzögerung Um diese zu kompensieren, ist es bekannt, ein Korrektursignal zu verwenden, das aus dem Überhöhungsaufbau im Übergangsbogen, d.h. aus dem orts- bzw. beim Durchfahren zeitveränderlichen Verlauf der Überhöhung der äußeren gegenüber der inneren Schiene, abgeleitet wird. Dieser Überhöhungsaufbau kann über einen Kreisel in dem zu regelnden Wagen erfaßt werden.
  • Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der deutschen Patentschrift 2205858 bekannt. Gemäß der dortigen Figur 8 sind Meßwertgeberfürdie Querbeschleunigung b, die Fahrtgeschwindigkeit v sowie die Winkelgeschwindigkeit ω um die Wagenlängsachse vorhanden. Das Meßsignal für die Querbeschleunigung b wird zur Unterdrückung höherfrequenter Signalanteile einem Tiefpaßfilter zugeführt. Dies führt zu einer unerwünschten Signalverzögerung. Bei der Erzeugung des gewünschten Ansteuersignales zur Einleitung derWagenkastenkippung werden daher zwei Arbeitsphasen unterschieden. In einerersten Phase wird das Ansteuersignal im wesentlichen von dem Meßsignal für die Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet. Letzteres wird dazu einer lmpulsformerschaltung zugeführt, welche ein mit der Fahrzeuggeschwindigkeit treppenförmig ansteigendes Ausgangssignal abgibt. Während dieser ersten Phase, welche etwa eine Sekunde lang andauert, wird das Ansteuersignal demnach nicht in Abhängigkeit von den realen Gegebenheiten der Trasse, d.h. dem real vorhandenen Verlauf der Schienenüberhöhung im Eingangsbogen der Kurve bestimmt. Diese auf etwas schematische Weise erfolgende Signalbildung ist demnach noch verbesserungsbedürftig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit deren Hilfe das gewünschte Ansteuersignal auf einfache und effektive Weise erzeugt werden kann, wobei die realen Gegebenheiten des Schienenverlaufs möglichstweitgehend zu berücksichtigen sind.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 bzw. 6 beschriebenen Verfahrens- bzw. Vorrichtungsmerkmale gelöst.
  • Demnach wird auch das Meßsignal für die Winkelgeschwindigkeit 0) einem Tiefpaßfilter zugeführt, welches analog zu demjenigen ausgebildet ist, in dem die höherfrequenten Anteile des Meßsignals für die Querbeschleunigung ausgefiltert werden. Aus dem Meßsignal v für die Fahrzeuggeschwindigkeit wird ein im wesentlichen quadratisch davon abhängiges Geschwindigkeitssignal gebildet und mit dem Ausgangssignal des das Meßsignal für die Winkelgeschwindigkeit 0) aufnehmenden Tiefpaßfilters einem Multiplizierglied zugeführt. Das dort gebildete Produktsignal wird zusammen mit dem gefilterten Meßsignal für die Querbeschleunigung einem Summationsglied zugeführt, welches ausgangsseitig das gewünschte Ansteuersignal abgibt.
  • Zwar weist auch hier das dem Tiefpaßfilter für das Meßsignal der Querbeschleunigung b entnommene Ausgangssignal eine Zeitverzögerung auf, jedoch wird in das Summationsglied noch das Produktsignal des Multiplikationsgliedes eingeführt, welches auf dem im Übergangsbogen einsetzenden Überhöhungsaufbau mit einer wesentlich größeren Anstiegsgeschwindigkeit reagiert. Dieses Signal ist gleich zu Beginn von den realen Gegebenheiten der gerade durchfahrenen Gleisanlage, repräsentiert durch das die beim Einfahren zunehmende Gleisüberhöhung wiedergebende Meßsignal für die Winkelgeschwindigkeit m, unter Einbeziehung der jeweils vorhandenen Fahrtgeschwindigkeit abhängig. Damit wird ein den realen Gegebenheiten sehrgutangepaßtes, vom hochfrequenten Rauschen befreites sowie die Zeitverzögerung kompensierendes Ansteuersignal b gewonnen.
  • Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Verfahrensunteransprüchen zu entnehmen.
  • Bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 ist die o.g. Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Meßwertgeber für die Winkelgeschwindigkeit ω ein zweites, zum ersten analoges Tiefpaßfilter nachgeschaltet, ein eingangsseitig mit einem Multiplizierglied und mit dem Ausgang des ersten Tiefpaßfilters verbundenes, ausgangsseitig das Ansteuersignal b abgebendes Summationsglied vorhanden ist und das Multiplizierglied eingangsseitig mit dem Ausgang des zweiten Tiefpaßfilters sowie dem Ausgang einer Rechenvorrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen vom Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängigen Geschwindigkeitssignals verbunden ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Vorrichtungsunteransprüchen zu entnehmen.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Abbildung näher erläutert. Diese zeigt in schematischer Weise ein Blockschaltbild, welches sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die zugehörige Vorrichtung repräsentiert.
  • Ein Meßwertgeber 1 gibt an seinem Ausgang ein die Querbeschleunigung b repräsentierendes Signal ab. Der Meßwertgeber 1 ist zweckmäßig am Fahrgestell des Schienenfahrzeuges montiert und mißt die senkrecht zur Fahrtgeschwindigkeit und parallel zur Gleisebene gerichtete Querbeschleunigung b. Das Ausgangssignal des Meßwertgebers 1 gelangt zu einem Tiefpaßfilter 4, welches erster Ordnung ist, und welches durch in der Regelungstechnik hierfür übliche Komponenten verwirklicht sein kann. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 4 wird schließlich einem Summationsglied 7 zugeführt.
  • Ein weiterer Meßwertgeber 2, beispielsweise ein Kreisel, mißt die um die Fahrzeugachse auftretende Winkelgeschwindigkeit ω. Das entsprechende Ausgangssignal wird einem zweiten Tiefpaßfilter 5 zugeführt, welches zweckmäßig dieselbe Eckfrequenz 2π/T aufweist. Das Ausgangssignal dieses Tiefpaßfilters 5 gelangt an den einen Eingang eines Multipliziergliedes 6, dessen Ausgangssignal ebenfalls dem Summationsglied 7 zugeführt wird.
  • Ein dritter Meßwertgeber 3 schließlich erzeugt ein die Fahrzeuggeschwindigkeitv repräsentierendes Ausgangssignal, welches einmal den beiden Eingängen eines zweiten Multipliziergliedes 8 und zum anderen einem Kennlinienglied 10 zugeführt wird. Das zweite Multiplizierglied 8 erzeugt ein dem Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechendes Ausgangssignal, welches einem dritten Multiplizierglied 9 zugeführt wird. Das Kennlinienglied 10 erzeugt ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängiges, einen reziproken Proportionalitätsfaktor 1/c repräsentierendes Ausgangssignal, welches an den anderen Eingang des dritten Multipliziergliedes 9 gelangt. Wie in dem Block für das Kennlinienglied 10 dargestellt, hat dessen Ausgangssignal für die Fahrzeuggeschwindigkeit v = 0 einen bestimmten, vorgebbaren Wert und nimmt hier mit absolut zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v kontinuierlich ab. Das Ausgangssignal des dritten Multipliziergliedes 9 wird einem zweiten Summationsglied 18 zugeführt, wo ein die Erdbeschleunigung g repräsentierendes Signal subtrahiert wird. Das sich so ergebende Differenzsignal gelangt schließlich an den anderen Eingang des Multipliziergliedes 6. Dieses Differenzsignal repräsentiert den Ausdruck (vz/c - g).
  • Die Struktur dieses Blockschaltbildes basiert auf den folgenden Überlegungen. Die Querbeschleunigung b kann nach der Beziehung zerlegt werden :
    Figure imgb0001
  • Der erste Term dieser Formel enthält bereits die erwünschte Filterung für den Meßwert der Querbeschleunigung. Hierbei bedeutet T die Filterzeitkonstante und p den Differentialoperator. Der zweite Term läßt sich folgendermaßen umformen :
    Figure imgb0002
  • Hierbei bedeuten v die Fahrzeuggeschwindigkeit, r den Kurvenradius, g die Erdbeschleunigung sowie ϕ den Querneigungswinkel bzw. Überhöhungswinkel der Gleisebene (Überhöhung der in der Kurve äußeren gegenüber der inneren Schiene). Für die trassierungsüblichen Querneigungswinkel (ϕ≦ 0,1 rad) ist die folgende Näherung zulässig :
    Figure imgb0003
  • Mit einer festen Beziehung zwischen Kurvenradius und Querneigungswinkei mit dem Proportionalitätsfaktor c gilt :
    Figure imgb0004
  • Damit ergibt sich
    Figure imgb0005
    bzw.
    Figure imgb0006
  • Hier ist ω die Winkelgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs um seine Längsachse bzw. die zeitliche Änderung des Quemeigungswinkels der Gleisebene. Durch Einsetzen von (6) in (1) ergibt sich :
    Figure imgb0007
  • Die Struktur dieser Formel für das Ansteuersignal b wird durch das Blockschaltbild wiedergegeben. Dort ist das Ansteuersignal b gleich dem Ausgangssignal des Summationsgliedes 7. Eine Auswertung der Trassierung bereits bestehender Strecken ergibt, daß die vorstehend angesetzte Beziehung (4) mit c = const nur unzureichend erfüllt wird und mit 1/c = f(v), wie in dem Block des Kennliniengliedes 10 graphisch beispielhaft wiedergegeben, eine wesentlich bessere Annäherung erzielt werden kann.
  • Beim Einfahren in einen Gleisbogen gelangt das Schienenfahrzeug im allgemeinen zunächst auf einen Übergangsbogen, in welchem die Krümmung beispielsweise linear von 0 auf einen bestimmten Endwert zunimmt, welcher dann innerhalb des Bogens über eine gewisse Länge konstant gehalten wird, um dann schließlich in einem weiteren Übergangsbogen wieder auf Null abzufallen. Fährt ein Schienenfahrzeug in den Übergangsbogen ein, so erfolgt dort gleich zu Beginn wegen der einsetzenden Querneigung eine Drehung des Fahrgestells um seine Längsachse. Die dabei auftretende Winkelgeschwindigkeit ω wird umso höher sein, je größer die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit v ist. Während der Querneigungswinkel ϕ nur allmählich ansteigt, wird die Winkelgeschwindigkeit m gleich zu Beginn steil ansteigen, bei einem klotoidenförmigen Übergangsbogen etwa einer Sprungfunktion entsprechend. Bei einem bestimmten Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v, welche vom Überhöhungsverlauf abhängt, wird keine Querbeschleunigung b auftreten. Dann wird die Zentrifugalkomponente die durch die Erdbeschleunigung bedingte Komponente gerade kompensieren, und das dem Multiplizierglied 6 vom Summationsglied 18 her zufließende Eingangssignal wird demzufolge gleich Null sein. Das Summationsglied 7 wird dann an keinem seiner beiden Eingänge ein von Null verschiedenes Eingangssignal empfangen, und das an seinem Ausgang zu entnehmende Ansteuersignal b wird demnach ebenfalls gleich Null sein.
  • Fährt das Schienenfahrzeug nun mit einer von dem oben geschilderten Idealfall abweichenden, insbesondere höheren Fahrzeuggeschwindigkeit v in den Übergangsbogen ein, so erhält das Tiefpaßfilter 5 sofort ein steil ansteigendes Eingangssignal beträchtlicher Höhe. So wird am Ausgang des Tiefpaßfilters 5 sofort ein erheblich schneller ansteigendes Signal zurVerfügung stehen als am Ausgang des Tiefpaßfilters 4. In einer ersten Phase wird demnach das Ansteuersignal b am Ausgang des Summationsgliedes 7 vorwiegend durch diesen vom Meßwertgeber 2 für die Winkelgeschwindigkeit ω stammenden Anteil bestimmt sein.
  • Da es nicht erwünscht ist, daß die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung beim Durchfahren von Weichenfeldern in Bahnhofsein- und -ausfahrten in Aktion tritt, sind noch Maßnahmen vorgesehen, um die Steuerung erst beim Überschreiten gewisser Grenzwerte zu aktivieren. Hierzu liegen am Ausgang des Summationsgliedes 7 in paralleler Anordnung zwei Schwellwertschalter 13, 14, deren Ausgänge anschließend wieder zusammengeführt sind. Der Schwellwertschalter 13 ist geöffnet, solange die vom Meßwertgeber 2 gemessene Winkelgeschwindigkeit ω unterhalb eines vorwählbaren Grenzwertes ε1 liegt. Ebenso ist der Schwellwertschalter 14 geöffnet, solange der Querneigungswinkel ϕ unterhalb eines vorbestimmbaren Grenzwertes ε2 liegt. Der aktuelle Wert für den Querneigungswinkel ϕ wird einem Integrator 15 entnommen, welchem an seinem Eingang das vom Meßwertgeber 2 abgegebene Signal für die Winkelgeschwindigkeit ω zugeführt wird. Das Ansteuersignal b gelangt also dann zur Weiterverarbeitung, wenn entweder ω oder ϕ ihre jeweiligen Grenzwerte überschreiten, was im allgemeinen nicht gleichzeitig der Fall sein wird. Abgeschaltet wird die Wagen kastensteuerung hingegen erst dann, wenn beide Grenzwerte unterschritten sind. Durch diese Schaltbedingungen werden neben der Abschaltung in Weichen aufgrund der fehlenden Überhöhung im abzweigenden Ast noch zwei weitere erwünschte Effekte erreicht. Einmal ist die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung bei Fahrt in der Geraden abgeschaltet, sodaß eine Einkoppelung niederfrequenter Anteile der Laufdynamik in die Wagenkastensteuerung verhindert wird. Zum anderen bleibt die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung auch beiniedriger Geschwindigkeit in überhöhten Kurven funktionsfähig, wobei im Falle eines signalbedingten Haltes in einer Kurve die dann unerwünschte Überhöhung durch das System kompensiert wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignales b für für die gleisbogenabhängige Drehung eines um seine Längsachse drehbar am Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges angebrachten Wagenkastens, unter Verwendung von Meßsignalen für die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Winkelgeschwindigkeit ω des Fahrgestells um seine in Fahrtrichtung orientierte Längsachse und die senkrecht zur Fahrtrichtung sowie parallel zur Gleisebene gerichtete Querbeschleunigung b, wobei letzteres Meßsignal einem ersten Tiefpaßfilter (4) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal für die Winkelgeschwindigkeit w einem zweiten, dem ersten (4) analogen Tiefpaßfilter (5) zugeführt, dessen Ausgangssignal in einem Multiplizierglied (6) mit einem im wesentlichen dem Quadrat der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit v pröportionalen Geschwindigkeitssignal multipliziert und das Ansteuersignal b einem Summationsglied (7) entnommen wird, dessen Eingängen die Ausgangssignale des ersten Tiefpaßfilters (4) sowie des Multipliziergliedes (6) zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Tiefpaßfilter (4, 5) erster Ordnung mit gleich Eckfrequenzen 2π/T verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal gemäß der Vorschrift (v2/c - g) gebildet wird, wobei c die Proportionalitätskonstante in der Beziehung r = c/ϕ zwischen dem Gleisbogenradius r und dem Winkel ϕ der Gleisüberhöhung und g die Erdbeschleunigung bedeuten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v veränderliche Proportionalitätskonstante c = c (v) gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal b zwei parallel angeordneten Schaltern (13, 14) zugeführt wird, welche jeweils öffnen oder schließen, sobald einmal der Meßwert für die Winkelgeschwindigkeit m, zum anderen dessen Zeitintegral (15) vorgebbare Grenzwerte (12, 16) über- bzw. unterschreiten.
6. Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignales b für die gleisbogenabhängige Drehung eines um seine Längsachse drehbar am Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges angebrachten Wagenkastens mit Meßwertgebern für die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Winkelgeschwindigkeit w des Fahrgestells um seine in Fahrtrichtung orientierte Längsachse und die senkrecht zur Fahrtrichtung sowie parallel zur Gleisebene gerichtete Querbeschleunigung b, sowie einem dem letzteren Meßwertgeber nachgeschalteten, ersten Tiefpaßfilter (4), dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßwertgeber (2) für die Winkelgeschwindigkeit ω ein zweites, zum ersten (4) analoges Tiefpaßfilter (5) nachgeschaltet, ein eingangsseitig mit einem Multiplizierglied (6) und mit dem Ausgang des ersten Tiefpaßfilters (4) verbundenes, ausgangsseitig das Ansteuersignal b abgebendes Summationsglied (7) vorhanden ist und das Multiplizierglied (6) eingangsseitig mit dem Ausgang des zweiten Tiefpaßfilters (5) sowie dem Ausgang einer Rechenvorrichtung (8, 9, 10, 11, 18) zur Erzeugung eines im wesentlichen vom Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängigen Geschwindigkeitssignales verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung aus einem mit seinen beiden Eingängen mit dem Meßwertgeber (3) für die Fahrzeuggeschwindigkeit v verbundenen, zweiten Multiplizierglied (8), einem diesem parallel geschalteten Kennlinienglied (10) zur Erzeugung eines Signales für die reziproke Proportionalitätskonstante 1/c(v); einem eingangsseitig die Ausgangssignale des zweiten Multipliziergliedes (8) sowie des Kennliniengliedes (10) aufnehmenden, dritten Multiplizierglied (9) sowie einem ein der Erdbeschleunigung g (11) entsprechendes Signal vom Ausgangssignal des zweiten Mulitpliziergliedes (9) subtrahierenden, zweiten Summationsglied (18) besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem ausgangsseitig das Ansteuersignal b abgebenden Summationsglied (7) in paralleler Anordnung zwei Schwellwertschalter (12, 13 ; 14, 16) nachgeschaltet sind, welche außerdem einmal direkt und zum anderen über einen Integrator (15) mit dem Ausgang des Meßwertgebers (2) für die Winkelgeschwindigkeit verbunden sind.
EP88108284A 1987-08-20 1988-05-25 Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignales für die Drehung eines Wagenkastens Expired - Lifetime EP0303777B1 (de)

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EP0303777A1 EP0303777A1 (de) 1989-02-22
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