EP0833766B1 - Schienenfahrzeug mit einem einachsigen laufwerk - Google Patents

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EP0833766B1
EP0833766B1 EP97920684A EP97920684A EP0833766B1 EP 0833766 B1 EP0833766 B1 EP 0833766B1 EP 97920684 A EP97920684 A EP 97920684A EP 97920684 A EP97920684 A EP 97920684A EP 0833766 B1 EP0833766 B1 EP 0833766B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail vehicle
vehicle according
actuator
signal
wheelset
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97920684A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0833766A1 (de
Inventor
Detlef Müller
Johannes Hock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bombardier Transportation GmbH
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP0833766A1 publication Critical patent/EP0833766A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0833766B1 publication Critical patent/EP0833766B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/383—Adjustment controlled by non-mechanical devices, e.g. scanning trackside elements

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle according to the preamble of the first claim.
  • a known rail vehicle of this type (DE 42 24 467 A1) consists of at least two vehicle bodies that sit on at least three controlled single-axle drives.
  • the control signals for controlling the multiple drives involved is from one Control device that generates the control signal from the angular position of two neighboring car bodies wins.
  • the control device includes one hydraulic actuator, which is coupled to the drives and that of a Encoder sensor unit obtained from the angular position of adjacent car bodies and control signal dependent on the arc radius of a track to be traversed a functional swiveling of the affected drives around a vertical axis implements.
  • a disadvantage of this configuration is a complex energy supply, which in addition to an electrical power supply, a hydraulic system on the car makes necessary.
  • the angular position of two neighboring ones is scanned Car bodies via mechanical lever arrangements, which are based on corresponding hydraulic Act actuators that control the respective drive frame in a target position.
  • a rail vehicle with a two-axle bogie is also known (EP-A-0318923), in which the bogie has two steerable wheel sets.
  • the wheelsets are centrally on the bogie frame in a common ball joint in one horizontal plane pivoted. Both are for radial radial adjustment Wheelsets sensors are assigned, which track the course of the rail route scan.
  • an actuator is controlled, which between the Both wheelsets are effective and the wheelsets are each radially radial to the current one Track course controls.
  • the steering angle of the two wheel sets caused by the actuator is determined by means of a common angle sensor.
  • the actuator can be electrical or work electro-hydraulically.
  • the invention has for its object in a rail vehicle according to the Preamble of the first claim to take measures by which simple Control devices a reliable setting of a single-axis drive is made possible.
  • a Encoder sensor in an encoder sensor unit directly from the radius of one traversing track generated electrical origin signal generated from the current position of a particular leading, due to the wheel-rail geometry self-adjusting drive from the angular position of neighboring Car body parts or the like is derived.
  • the original signal is one Low-pass filter supplied, which is a cut-off frequency below the interference vibrations having. It has been shown that this cutoff frequency is below 5 Hertz and preferably up to 0.5 Hertz is selected.
  • the signal thus freed from interference vibrations corresponds to a setpoint signal matched to the radius of the arc to be traversed, that as a quasi-static reference variable for the control of the one to be set Serves assigned actuator.
  • Those with the drive to be controlled, especially with its drive frame coupled actuator has an electrical controller and one of its as Reference variable acting output signal controlled electromagnetic actuator.
  • This actuator is mechanically on the one hand with the drive and on the other hand with the associated car body coupled so that a by adjusting the actuator Swiveling the drive around its real or virtual vertical axis is possible.
  • Becomes a Stepper motor used as an actuator it may be sufficient to output the To convert filters via the controller into an actuating pulse sequence which corresponds to the one to be traversed Arc radius adjusted angle adjustment of the drive compared to assigned car body causes.
  • a precise control is not ensured, then it is advisable to have one on the actuator or on the drive Provide position transmitter that an electrical position signal on the current Setting position delivers.
  • This position signal can then be used as an actual position value electrical comparison device are supplied, the quasi-static as a setpoint Output signal of the filter is supplied and from the setpoint and actual value each Control deviation to be compensated feeds the controller, its output signal as Control variable is output to the actuator until the control deviation at least approaches almost zero.
  • the sensor unit and in particular the filter can have two quasi-static ones Have signal outputs, with an actuator at each of these signal outputs is connected, the actuators together on the same drive and in particular act on its drive frame.
  • the mechanical points of attack of the two Actuators are in particular diagonally to one another and in the areas of Drive frame, in which there are secondary spring elements for connecting the drive frame with the assigned car body.
  • primary spring elements between the drive frame and the wheel bearings of the uniaxial wheel set.
  • the transverse rigidity of these spring elements causes the basic alignment of the drive in the vehicle's longitudinal axis and can be in operation limited deflection of the wheel set resulting from the wheel-rail geometry, while the displacement forced by the actuator against the force of Secondary spring elements takes place.
  • Expediently forms a pivot bearing a real vertical axis for the swiveling movement of the drive compared to the Car body.
  • the respective actuator is designed in particular as a linear drive and can electric linear motor or a servomotor with threaded spindle drive or with Be planetary gear.
  • the connection of the actuator (s) takes place in particular elastic to the drive or the body, which is preferably interposed Rubber-metal elements are used to hold the actuator against one hand to protect shock loads and necessary resulting from driving Allow pendulum movements between the chassis frame and the body.
  • the sensor for generating the original signal dependent on the track curve can be used as electrical resistance transmitter a coupling joint between two car bodies be assigned and the angle of rotation change that arises there when traveling through bends the origin signal as a changing electrical resistance, as an inductance or Capture capacity value or the like.
  • the sensor can also one drive to be controlled on the same or another car body or trailing drive can be assigned and from which the wheel-rail geometry be automatically influenced by turning deflection when traveling through bends.
  • a not shown car body of a rail vehicle sits over Secondary spring elements 1 on a drive frame 2 of only one axis 3 Single-axis running gear with rigidly fixed rail wheels on the axle 3 4 on.
  • the axis 3 of the wheel set 3, 4 lies in one of the vertical central axes 5
  • Secondary spring elements 1 receiving vertical, transverse to the vehicle longitudinal direction running level, the wheel bearing 6 above and downstream in the direction of travel
  • Primary spring elements 7 supported on the underside of the drive frame 2 and are fixed.
  • the primary spring elements 7 not only take on weight forces their axial direction but also leave a certain transverse elasticity Wheel-rail geometry resulting pivoting deflections of axis 3 or Drive frame 2 to the car body 13 to a limited extent.
  • the Swiveling takes place about a vertical axis 8, which is connected with the associated one Car body connected and in a bearing seat on the drive frame 2nd engaging bearing journal is realized.
  • an actuator consisting of two diagonally and symmetrically arranged actuators 9 provided that on the respective outside of the drive frame 2 in the area of Wheel bearing 6 or the secondary spring elements 1 via an adjusting rod 10 with one there provided holding eye 11 are engaged and the other via a rubber elastic Element as an elastic connection means 12 rigid with a rigid on the car body arranged car body part 13 is connected.
  • a control device is provided to control the actuators 9.
  • she consists of a sensor unit 14 and two of them controlled, at least in the Basic function of the same control units 15, each of which is one of the actuators 9 include forced rotation of the drive 2, 3.
  • the sensor unit 14 consists of an encoder sensor 17, which is the radius of one to be driven Track arc dependent origin signal, which depends on another, itself according to the wheel-rail geometry adjusting drive or to each other related angular position of car body parts of neighboring cars is generated. After these transmitter devices not only from the radius of the track to be driven but are also subject to interference, is the bow-dependent signal part an interference signal resulting from the vehicle dynamics is superimposed.
  • the sensor sensor 17 accordingly provides a dynamic original signal w (t) dyn, which a low-pass filter 18 with an upper cutoff frequency of up to 5 Hertz, but preferably only 0.5 Hertz is fed.
  • the shares of the faster, higher-frequency interference vibrations are thereby eliminated from the original signal, so that at the output of the filter 18, preferably two separate output connections for the two actuating units 15 has, in each case, a quasi-static reference variable w (t) which acts as a setpoint serves for the setting of the respective actuator 9.
  • this Output signal leads the actuator 9, in particular containing an electric motor Turning, in the present case, however, a change in length, which controls the chassis 1, 2 so that the axis 3 lies in a radius line of the track section to be traveled.
  • the actuator 9 or the drive 2, 3 is a position sensor 21 assigned to the one depending on the rotational setting of the drive 2, 3 or Position of the control rod 10 dependent position signal xr (t) provides.
  • This position signal is fed to an electrical comparator 20, which also as a further input signal the filtered reference variable w (t) is supplied.
  • the position signal is therefore the Actual value actually reached in relation to the target position specified by the target value.
  • the Position transmitter 21 can be, for example, an adjustable electrical resistance on the one hand with the drive frame 2 and on the other hand with a fixed Car body part 13 is mechanically connected and that from the rotary adjustment of the Drive 2, 3 resulting control signal xr (t) delivers.
  • the sensor unit 14 can also be used, for example, for a Test run on a given rail route depending on the route Rail configuration in a data store as a filtered reference variable for the Filing the entire route and for further journeys on this route Data storage the quasi-static reference variable w (t) for controlling the actuating units 15 retrieve.
  • the relative position between the drive frame 2, 3 and the one in it mounted axis 3 detected and accordingly via the actuators on the associated Drive frame causes a total adjustment of the drive 2, 3 in a rotational position, in which the resulting from the wheel-rail geometry and by the Primary spring elements 7 possible deflection of the wheel set 3, 4 relative to the associated drive frame 2 is compensated.
  • the control means to be used are cheaper than assigning a second set of wheels that the axis 3 carries brake disks 22, which assigned to the drive frame 3 disc brake assemblies 23 are.

Landscapes

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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Ein bekanntes Schienenfahrzeug dieser Art (DE 42 24 467 A1) besteht aus mindestens zwei Fahrzeugkästen, die auf wenigstens drei gesteuerten einachsigen Laufwerken sitzen. Die Steuersignale für die Steuerung der beteiligten mehreren Laufwerke wird von einer Steuereinrichtung erzeugt, die das Steuersignal aus der Winkelstellung zweier benachbarter Wagenkästen gewinnt. Die Steuereinrichtung umfaßt dabei eine hydraulische Stelleinheit, die mit den Laufwerken gekoppelt ist und das von einer Gebersensoreinheit aus der Winkelstellung benachbarter Wagenkästen gewonnene und damit von dem Bogenradius eines zu durchfahrenden Gleises abhängige Steuersignal in eine funktionsgerechte Schwenkung der betroffenen Laufwerke um eine Hochachse umsetzt. Von Nachteil ist bei dieser Ausgestaltung eine aufwendige Energieversorgung, die zusätzlich zu einer elektrischen Energieversorgung eine Hydraulikanlage am Wagen erforderlich macht. Zudem erfolgt die Abtastung der Winkelstellung zweier benachbarter Wagenkästen über mechanische Hebelanordnungen, die auf entsprechende hydraulische Stellglieder einwirken, welche den jeweiligen Laufwerkrahmen in eine Sollposition steuern.
Es ist auch ein Schienenfahrzeug mit einem zweiachsigen Drehgestell bekannt (EP-A-0318923), bei dem das Drehgestell zwei lenkbare Radsätze aufweist. Die Radsätze sind dabei zentral am Drehgestellrahmen in einem gemeinsamen Kugelgelenk in einer horizontalen Ebene schwenkbar gelagert. Zur bogenradialen Einstellung sind beiden Radsätzen Sensoren zugeordnet, welche den Verlauf der befahrenen Schienenstrecke abtasten. Abhängig vom Meßsignal wird ein Aktuator gesteuert, welcher zwischen den beiden Radsätzen wirksam ist und die Radsätze jeweils bogenradial zum aktuellen Schienenverlauf steuert. Der vom Aktuator bewirkte Lenkwinkel der beiden Radsätze wird mittels eines gemeinsamen Winkelsensors ermittelt. Der Aktuator kann dabei elektrisch oder elektrohydraulisch arbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche mit einfachen Steuerungseinrichtungen eine zuverlässige Einstellung eines einachsigen Laufwerks ermöglicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.
Bei einer Ausgestaltung eines Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung wird mittels eines Gebersensors in einer Gebersensoreinheit ein unmittelbar aus dem Radius eines zu durchfahrenden Gleises abgeleitetes elektrisches Ursprungs-Signal generiert, das aus der aktuellen Stellung eines insbesondere vorlaufenden, sich aufgrund der Rad-Schiene-Geometrie selbst einstellenden Laufwerks aus der Winkellage von benachbarten Wagenkastenteilen oder dergleichen abgeleitet wird. Dieses Ursprungs-Signal enthält neben einem dem Bogenradius entsprechenden, für die Steuerung benötigten Nutzsignalanteil auch überlagerte Schwingungen, die sich im Betrieb eines Schienenfahrzeugs aus den durch Unebenheiten, Fremdkörper, Traktionskrafteinflüssen und dergleichen ergebenden Schwankungen zwischen Laufwerk und Wagenkasten oder zwischen den als Meßgrundlage verwendeten Wagenkästen ableiten und sich dem bogenabhängigen Nutzsignal aufmodulieren bzw. überlagern. Um derartige gleisbogenunabhängige Störungen zu eliminieren, wird das Ursprungssignal einem Tiefpaßfilter zugeführt, das eine unterhalb der Störschwingungen liegende Grenzfrequenz aufweist. Es hat sich gezeigt, daß diese Grenzfrequenz unter 5 Hertz liegt und vorzugsweise bis 0,5 Hertz gewählt wird. Das so von Störschwingungen befreite Signal entspricht einem auf den jeweils zu durchfahrenden Bogenradius abgestimmten Sollwert-Signal, das als quasistatische Führungsgröße für die Steuerung einer dem einzustellenden Laufwerk zugeordneten Stelleinheit dient.
Die mit dem zu steuernden Laufwerk, insbesondere mit dessen Laufwerkrahmen gekoppelte Stelleinheit weist einen elektrischen Regler und ein von dessen als Führungsgröße wirkenden Ausgangssignal gesteuertes elektromagnetisches Stellglied auf.
Dieses Stellglied ist mechanisch einerseits mit dem Laufwerk und andererseits mit dem zugehörigen Wagenkasten gekoppelt, so daß durch Verstellen des Stellglieds eine Schwenkung des Laufwerks um seine reelle oder virtuelle Hochachse möglich ist. Wird ein Schrittmotor als Stellglied verwendet, dann kann es ausreichen, das Ausgangssignal des Filters über den Regler in eine Stellimpulsfolge umzusetzen, welche eine dem zu durchfahrenden Bogenradius angepaßte Winkelverstellung des Laufwerks gegenüber dem zugeordneten Wagenkasten bewirkt. Ist eine positionsgenaue Ansteuerung dagegen nicht sichergestellt, dann ist es zweckmäßig, am Stellglied oder am Laufwerk einen Positionsgeber vorzusehen, der ein elektrisches Positionssignal über die aktuelle Einstellposition liefert. Dieses Positionssignal kann dann als Positions-lstwert einer elektrischen Vergleichseinrichtung zugeführt werden, der als Sollwert das quasistatische Ausgangssignal des Filters zugeführt wird und aus Sollwert und Istwert die jeweils noch auszugleichende Regelabweichung dem Regler zuführt, dessen Ausgangssignal als Stellgröße an das Stellglied solange ausgegeben wird, bis die Regelabweichung zumindest annähernd gegen Null geht.
Die Gebersensoreinheit und insbesondere der Filter kann zwei quasistatische Signalausgänge aufweisen, wobei an jeden dieser Signalausgänge eine Stelleinheit angeschlossen ist, deren Stellglieder gemeinsam auf dasselbe Laufwerk und insbesondere auf dessen Laufwerksrahmen wirken. Die mechanischen Angriffsstellen der beiden Stellglieder liegen dabei insbesondere diagonal zueinander und in den Bereichen des Laufwerkrahmens, in dem sich Sekundärfederelemente zur Verbindung des Laufwerkrahmens mit dem zugeordneten Wagenkasten befinden. In diesem Bereich sind auch üblicherweise Primärfederelemente zwischen dem Laufwerkrahmen und den Radlagern des einachsigen Radsatzes vorgesehen. Die Quersteifigkeit dieser Federelemente bewirkt die Grundausrichtung des Laufwerks in Fahrzeuglängsachse und läßt im Betrieb eine sich aus der Rad-Schiene-Geometrie ergebende beschränkte Auslenkung des Radsatzes zu, während die durch das Stellglied erzwungene Auslenkung gegen die Kraft der Sekundärfederelemente erfolgt. Zweckmäßigerweise bildet dabei eine Drehzapfenlagerung eine reelle Hochachse für die Schwenkbewegung des Laufwerks gegenüber dem Wagenkasten.
Das jeweilige Stellglied ist insbesondere als Linearantrieb ausgebildet und kann ein elektrischer Linearmotor oder ein Servomotor mit Gewindespindelantrieb oder mit Planetengetriebe sein. Die Anbindung des oder der Stellglieder erfolgt insbesondere elastisch an das Laufwerk oder den Wagenkasten, wozu vorzugsweise zwischengefügte Gummi-Metallelemente verwendet werden, um einerseits das Stellglied gegen Stoßbelastungen zu schützen und sich aus dem Fahrbetrieb ergebende notwendige Pendelbewegungen zwischen Fahrgestellrahmen und Wagenkasten zuzulassen.
Der Gebersensor zur Generierung des gleisbogenabhängigen Ursprungssignals kann als elektrischer Widerstandsgeber einem Kupplungsgelenk zwischen zwei Wagenkästen zugeordnet sein und die daran bei Bogenfahrt sich einstellende Drehwinkeländerung für das Ursprungs-Signal als sich ändernder elektrischer Widerstand, als Induktivitäts- oder Kapazitätswert oder dergleichen erfassen. Der Gebersensor kann jedoch auch einem dem zu steuernden Laufwerk am gleichen oder einem anderen Wagenkasten angeordneten vor- oder nachlaufenden Laufwerk zugeordnet sein und von dessen sich aus der Rad-Schiene-Geometrie bei Bogenfahrt selbsttätig ergebender Drehauslenkung beeinflußt sein.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipskizzen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
ein vom zu durchfahrenden Bogenradius mit Hilfe von Stellgliedern steuerbares einachsiges Laufwerk in Draufsicht und
Fig. 2
eine Steuereinheit mit einer Sensoreinheit und Stelleinheiten zur Steuerung der Stellglieder.
Ein nicht dargestellter Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs sitzt über Sekundärfederelemente 1 auf einem Laufwerkrahmen 2 eines nur eine Achse 3 aufweisenden Einachs-Laufwerks mit starr auf der Achse 3 festgesetzten Schienenrädern 4 auf. Die Achse 3 des Radsatzes 3,4 liegt in einer die senkrechten Mittelachsen 5 der Sekundärfederelemente 1 aufnehmenden senkrechten, quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Ebene, wobei die Radlager 6 über in Fahrtrichtung vor- und nachgeordnete Primärfederelemente 7 an der Unterseite des Laufwerkrahmens 2 abgestützt und festgesetzt sind. Die Primärfederelemente 7 nehmen dabei nicht nur Gewichtskräfte in ihrer Achsrichtung auf sondern lassen durch eine gewisse Querelastizität auch aus der Rad-Schiene-Geometrie sich ergebende Schwenkausschläge der Achse 3 bzw. des Laufwerkrahmens 2 gegenüber dem Wagenkasten 13 in begrenztem Maße zu. Die Schwenkung erfolgt dabei um eine Hochachse 8, die durch einen mit dem zugehörigen Wagenkasten verbundenen und in eine Lageraufnehmung an Laufwerksrahmen 2 eingreifenden Lagerzapfen realisiert ist.
Um eine erzwungene Drehverstellung des Laufwerks um die Hochachse 8 abhängig vom Bogenradius des jeweils zu durchfahrenden Gleisabschnittes bewerkstelligen zu können, ist eine Stellvorrichtung aus zwei diagonal und symmetrisch angeordneten Stellgliedern 9 vorgesehen, die an der jeweiligen Außenseite des Laufwerkrahmens 2 im Bereich der Radlager 6 bzw. der Sekundärfederelemente 1 über eine Stellstange 10 mit einem dort vorgesehenen Halteauge 11 in Eingriff stehen und andernends über ein gummielastisches Element als elastisches Anbindungsmittel 12 fest mit einem am Wagenkasten starr angeordneten Wagenkastenteil 13 verbunden ist.
Zur Steuerung der Stellglieder 9 ist eine Steuereinrichtung gemäß Fig. 2 vorgesehen. Sie besteht aus einer Sensoreinheit 14 und zwei davon gesteuerten, zumindest in der Grundfunktion gleichen Stelleinheiten 15, welche jeweils eines der Stellglieder 9 zur zwangsweisen Drehverstellung des Laufwerks 2, 3 umfassen. Die Sensoreinheit 14 besteht dabei aus einem Gebersensor 17, welcher das vom Radius eines zu befahrenden Gleisbogens abhängige Ursprungs-Signal, das abhängig von einem weiteren, sich selbst gemäß der Rad-Schiene-Geometrie einstellenden Laufwerk oder der aufeinander bezogenen Winkellage von Wagenkastenteilen benachbarter Wagen generiert wird. Nachdem diese Gebereinrichtungen nicht nur vom Radius des zu befahrenden Gleises sondern auch von Störeinflüssen beaufschlagt sind, ist dem bogenabhängigen Signalteil ein aus der Fahrzeugdynamik sich ergebendes Störsignal überlagert. Der Gebersensor 17 liefert demgemäß ein dynamisches Ursprungssignal w (t) dyn, welches einem Tiefpaßfilter 18 mit einer oberen Grenzfrequenz von bis zu 5 Hertz, vorzugsweise jedoch von nur 0,5 Hertz zugeführt wird. Die Anteile der schnelleren, höherfrequenten Störschwingungen werden dadurch aus dem Ursprungssignal eliminiert, so daß am Ausgang des Filters 18, das vorzugsweise zwei getrennte Ausgangsanschlüsse für die beiden Stelleinheiten 15 aufweist, jeweils eine quasistatische Führungsgröße w (t) ansteht, die als Sollwertvorgabe für die Einstellung des jeweiligen Stellgliedes 9 dient. Hierzu wird die gefilterte Führungsgröße w (t) einem Regler 19 zugeführt, der ein Ausgangssignal y (t) als Stellgröße für das elektromechanische Stellglied 9 liefert. Entsprechend der Größe oder Dauer dieses Ausgangssignals führt das insbesondere einen Elektromotor enthaltende Stellglied 9 eine Dreh-, vorliegend jedoch eine Längenänderung aus, welche das Fahrwerk 1, 2 so steuert, daß die Achse 3 in einer Radiuslinie des zu befahrenden Gleisabschnitts liegt. Um dabei sicherzustellen, daß die Sollposition des Stellglieds oder des Laufwerks tatsächlich erreicht wird, ist dem Stellglied 9 oder dem Laufwerk 2, 3 ein Positionsgeber 21 zugeordnet, der ein abhängig von der Dreheinstellung des Laufwerks 2, 3 oder der Position der Stellstange 10 abhängiges Positionssignal xr (t) liefert. Dieses Positionssignal wird einem elektrischen Vergleicher 20 zugeführt, dem als weiteres Eingangssignal auch die gefilterte Führungsgröße w (t) zugeführt wird. Das Positionssignal ist demnach der tatsächlich erreichte Istwert in Bezug auf die durch den Sollwert vorgegebene Sollposition. Im Vergleicher wird aus den beiden Eingangssignalen w (t) und xr (t) die Regelabweichung ermittelt und als Eingangssignal xw (t) dem Regler 19 zugeführt. Der Regler 19 erzeugt damit die Stellgröße y (t) nur solange, bis das Sollwertsignal und das Istwertsignal am Vergleicher 20 zu einer nahe dem Wert Null liegenden Regelabweichung führt. Der Positionsgeber 21 kann beispielsweise ein verstellbarer elektrischer Widerstand sein, der einerseits mit dem Laufwerkrahmen 2 und andererseits mit einem feststehenden Wagenkastenteil 13 mechanisch verbunden ist und das aus der Drehverstellung des Laufwerks 2, 3 sich ergebende Stellsignal xr (t) liefert.
Die Sensoreinheit 14 kann auch dazu benutzt werden, um beispielsweise bei einer Testfahrt auf einer vorgegebenen Schienenstrecke wegabhängig die Schienenkonfiguration in einem Datenspeicher als gefilterte Führungsgröße für die Gesamtstrecke abzulegen und bei weiteren Fahrten auf dieser Strecke auf diesem Datenspeicher die quasistatische Führungsgröße w (t) zur Steuerung der Stelleinheiten 15 abzurufen.
Insgesamt ergibt sich durch die Ausbildung der Steuerungselemente auf elektrischer und elektronischer Basis ein kostengünstiger und kompakter Aufbau bei geringem Mittelaufwand, wobei für die elektrische Energieversorgung das an Schienenfahrzeugen ohnehin vorhandene elektrische Netz zur Verfügung steht. Dabei werden elektrische Störeinflüsse, die unabhängig von dem Radius des zu befahrenden Schienenstücks sind, durch einfache elektrische Filterungsmaßnahmen eliminiert, so daß eine exakte radiale Ausrichtung des Fahrwerks in Bezug auf die Gleise störungsfrei erfolgen kann und dadurch ein ruhiger und entgleisungssicherer Lauf des betreffenden Laufwerks erreicht wird. Dabei ist es auch möglich, die von einer Sensoreinheit ermittelte Gleiskrümmung auf mehr als ein Laufwerk zu übertragen. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, am zu steuernden Laufwerk selbst ein bogenabhängiges dynamisches Ursprungssignal abzugreifen, wenn der Gebersensor beispielsweise die Relatiwerstellung zwischen Laufwerksrahmen 2,3 und der darin gelagerten Achse 3 erfaßt und dementsprechend über die Stellglieder am zugehörigen Laufwerkrahmen eine Gesamtverstellung des Laufwerks 2, 3 in eine Drehposition bewirkt, in welcher die sich aus der Rad-Schiene-Geometrie ergebende und durch die Primärfederelemente 7 mögliche Auslenkung des Radsatzes 3, 4 gegenüber dem zugehörigen Laufwerksrahmen 2 kompensiert ist. Es ergibt sich insgesamt auch eine gute radiale Einstellung von Radsatz-Einzelfahrwerken im Gleisbogen auch bei großen Radsatzabständen an einem Wagenkasten, wobei die aufzuwendenden Steuerungsmittel kostengünstiger sind als die Zuordnung eines zweiten Radsatzes, der die Steuerungsaufgaben übernimmt.lm übrigen trägt die Achse 3 noch Bremsscheiben 22, welchen am Laufwerkrahmen 3 festgesetzte Scheibenbremsanordnungen 23 zugeordnet sind.

Claims (14)

  1. Schienenfahrzeug mit wenigstens einem einachsigen Laufwerk, das gegenüber einem zugeordneten Wagenkasten um eine reelle oder virtuelle Hochachse schwenkbar gelagert und mit einer Stelleinheit gekoppelt ist, welche von einem Signal gesteuert ist, das von einer vom Bogenradius eines zu durchfahrenden Gleises beeinflußten Gebersensoreinheit abhängig ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gebersensoreinheit (14) einen elektrischen Gebersensor (17) und ein elektrisches Tiefpaßfilter (18) aufweist, daß der Gebersensor (17) ein dynamisches elektrisches Ursprungssignal (w(t)dyn) abgibt und daß dieses Ursprungs-Signal (w(t)dyn) dem Tiefpaßfilter (18) zugeführt ist, dessen quasistatisches Ausgangssignal (w(t)) die Stelleinheit (15) steuert und das eine obere Grenzfrequenz aufweist, die niedriger als die Frequenz von Störsignalen liegt, welche im Ursprungssignal (w(t)dyn) enthalten sind.
  2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stelleinheit (15) einen Regler (19) und ein von dessen Ausgangssignal (y(t)) als Führungsgröße gesteuertes elektromechanisches Stellglied (9) aufweist und daß das Stellglied (9) mechanisch einerseits mit dem Laufwerk (2, 3) und andererseits mit dem Wagenkasten (13) gekoppelt ist.
  3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß am Stellglied (9) oder Laufwerk (2, 3) ein Positionsgeber (21) vorgesehen ist, der ein Positionssignal (xr(t)) liefert und daß das quasistatische Ausgangssignal (w(t)) des Tiefpasses (18) und das Ausgangssignal (xr(t)) des Positionsgebers (21) als Regelgröße einem elektrischen Signalvergleicher (20) zugeführt ist, der ein der Regelabweichung zwischen der vom Ausgangssignal (w(t)) des Tiefpasses (18) vorgegebenen Sollposition und der vom Positionsgeber (21) gelieferten Istposition des Laufwerks (2, 3) entsprechendes Ausgangssignal (xw(t)) als Eingangssignal an den Regler (19) liefert.
  4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gebersensoreinheit (14) zwei quasistatische Signalausgänge aufweist und daß jedem dieser Signalausgänge eine Stelleinheit (15) nachgeschaltet ist, deren Stellglieder (9) gemeinsam auf ein Laufwerk (2, 3) wirken.
  5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwei Stellglieder (9) an diagonal gegenüberliegenden Stellen (11) des Laufwerks (2, 3) angreifen.
  6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stellglied (9) ein Linearantrieb ist.
  7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stellglied (9) ein Linearmotor ist.
  8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stellglied (9) ein Servomotor mit Gewindespindeltrieb ist.
  9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stellglied (9) ein Servomotor mit Planetengetriebe ist.
  10. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Stellglied (9) elastisch an das Laufwerk (2, 3) und/oder den Wagenkasten (13) angebunden ist.
  11. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Gebersensor (17) an einem Kupplungsgelenk zwischen zwei Wagenkästen angeordnet ist und von der um eine Hochachse sich einstellenden Drehwinkeländerung der Kupplungsgelenkteile gesteuert ist.
  12. Schienenfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Gebersensor (17) einem dem zu steuernden Laufwerk (2, 3) vor- oder nachlaufenden, um eine Hochachse schwenkbaren Laufwerk zugeordnet ist und von dessen sich aus der Rad-Schiene-Geometrie selbsttätig ergebender Drehauslenkung beeinflußt ist.
  13. Schienenfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Gebersensor (17) einen Datenspeicher enthält, in dem gleisstreckenbezogene Signale als Steuergröße für die Stelleinheit abgelegt sind, wobei die abgelegten Daten dem gefilterten quasistatischen Ausgangssignal entsprechen.
  14. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Tiefpaßfilter (18) eine Grenzfrequenz bis etwa 5 Hertz, vorzugsweise bis ca. 0,5 Hertz aufweist.
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