EP0877694A1 - Method of influencing the inflection angle of railway vehicle wagons, and railway vehicle for carrying out this method - Google Patents

Method of influencing the inflection angle of railway vehicle wagons, and railway vehicle for carrying out this method

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EP0877694A1
EP0877694A1 EP97951163A EP97951163A EP0877694A1 EP 0877694 A1 EP0877694 A1 EP 0877694A1 EP 97951163 A EP97951163 A EP 97951163A EP 97951163 A EP97951163 A EP 97951163A EP 0877694 A1 EP0877694 A1 EP 0877694A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bogie
track
angle
actual value
determined
Prior art date
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Granted
Application number
EP97951163A
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German (de)
French (fr)
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EP0877694B1 (en
Inventor
Andreas Strasser
Ulrich Hachmann
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
ABB Daimler Benz Transportation Schweiz AG
ABB Daimler Benz Transportation Technology GmbH
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Publication date
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Publication of EP0877694B1 publication Critical patent/EP0877694B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • 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
    • B61F5/386—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles fluid actuated
    • 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
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body

Definitions

  • the invention relates to a method for influencing the articulation angle between the longitudinal axes of adjacent car bodies of a multi-unit rail vehicle traveling on a track according to claim 1 and a rail vehicle for carrying out this method.
  • the procedure is such that the rotation of the longitudinal axis of a car body relative to the associated bogie is measured and, depending on this, via a control unit an actuator arrangement in the form of hydraulically actuated power cylinders is controlled.
  • This actuator arrangement acts electrically on the control unit and mechanically between the ends of adjacent car bodies which are connected to one another via a single articulated joint.
  • the actuator arrangement is controlled in such a way that the biaxial bogie without bogies, on which the car bodies are supported via elastic secondary fields, is perfect be freed from the function of the power donor and the wear of the flanges and rails is significantly reduced.
  • the actuator arrangement blocks the articulated joint when driving straight ahead in a position above the middle of the track line and forces the articulated joint to buckle to the outside of the track line when the vehicle is traveling through an arc. This positive-controlled deflection is aimed at an improved use of the clearance when the rail vehicle is cornering.
  • the invention has for its object to provide a generic method and rail vehicle, through which control of the car bodies is possible in such a way that they are in a dynamic travel to each other in a position that corresponds to the static position in the corresponding track section.
  • Measured value recording and storage takes place at least over a distance that lies between the first and the last bogie of the multi-unit articulated rail vehicle.
  • the track section thus depicted not only is the location determined at which the first bogie is located, but also the location (s) at which the one or more subsequent bogies are located. Since the course of the track section there is also included in the memory row for these other locations, the current actual position of the bogies is thus known for all current contact points of the bogies after they have been guided in the relevant track section.
  • the target position of the car bodies is to be determined, as is the case in the static state when the rail vehicle is at this point. In this static target position, the clearance is minimized.
  • the energy stored in the secondary springs by twisting and shifting the car body relative to the bogie is lowest.
  • the target position of the car bodies relative to one another can thus be determined on the basis of the lowest energy stored in the secondary spring elements and can be output as corresponding target value signals as the target angle for the position of the articulated joint and the bogies relative to the car bodies.
  • the setpoint position or the associated setpoint signals are then compared with the actual position or the actual value signals for the articulation angle and the angle of rotation and are dependent thereon Comparison controlled an actuator arrangement that counteracts a target-actual value deviation.
  • the actual values of the kink and twist angles are therefore first evaluated to determine the course of the track, from which the static target position of the car bodies with respect to the current track section is determined, compared with the actual values previously recorded and a control signal for the actuator arrangement for correcting the target Actual value deviation generated.
  • a force component can be exerted on the car bodies in the area of the articulated joint or between the car body and the associated bogie in the case of an actual value lagging the setpoint value, which accelerate the car bodies towards the setpoint position and counteract the opposite if the actual value overshoots the setpoint value Exercise strength.
  • controllable dampers are used, they counteract a further, rectified change in the actual position when the actual position changes away from the target position. The damper elements are therefore only effective as long as the actual value moves away from the setpoint reached. Changes to the actual value that run towards the setpoint, however, are not dampened.
  • the control system according to the invention is particularly advantageous if the car bodies can get to one another and derail due to failure of the brakes, failure of the drive on a leading bogie or malfunctions, or even by pushing into a non-operational, possibly dangerous V or Z position .
  • the difference between the routes on the inside of the arch and on the outside the rail wheel of the first bogie and the arc radius of the track in the area of the first bogie in the direction of travel are determined.
  • the values determined are in turn stored as a series of measurements, at least for the current plug section lying between the first and last bogie, in particular as coordinate-related measured values, so that the respectively stored series of data or measured values depicts the current route, on each of which to determine the target position of the car bodies is used.
  • the difference in the travel distances can be determined from the different number of revolutions of the inside and outside of the rail wheel or by optical or on radar or. Ultrasonic-based distance encoders can be determined.
  • the lateral acceleration, the inclination and the driving speed of the first car body can also be evaluated to determine the course of the track route, and the radius values for differential route sections can be stored in succession as a map of the track route currently being traveled.
  • an actual value signal depending on the angular position is generated for the kink angle resulting from the actual position of the car bodies and for the angle of rotation between the car body and the bogie.
  • Corresponding separate electrical setpoint signals are generated for the setpoint values of the articulation angle and the twist angle resulting from the mapping of the current track section.
  • These actual value and setpoint signals are preferably compared electrically or digitally and a control signal is derived therefrom which controls the actuator arrangement in such a way that the approximation of the respective actual value signal to the associated setpoint signal is supported or an overshoot or undershoot is counteracted.
  • the actuator arrangement can have actuator elements which are arranged at least in the region of the articulated joint, between the two adjacent car bodies and / or also between the bogie and the associated car body. Preferably, both the articulated joint and the respective bogie are assigned actuator elements in a symmetrical assignment.
  • the multi-unit rail vehicle is made up of two wagons connected via an articulated joint, in which the two pairs of wagons are connected via a handlebar that is articulated at both ends between the second and third wagons, then the course of the route over the entire length of the rail vehicle is also expediently stored and the target position determination carried out separately for each car pair, the basis for this determination being the minimum of the energy stored in the secondary spring elements of the respective car pair.
  • FIG. 1 a rail vehicle formed from three carriages with assigned control elements on a curved track route
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the arrangement according to FIG. 1 with reference to a right-angled coordinate system
  • FIG. 3 each have an idealized, serving as setpoint value and a dynamic, corresponding to the actual value, curve of the articulation angle between the first and second car or the angle of rotation between the first car body in the direction of travel and the associated bogie when driving through a curve in the course of a track.
  • Support secondary spring elements 5 which in turn are arranged on a line lying transversely to the longitudinal axis of the respective car body and which, in addition to their vertical spring property, additionally have a rotation about a vertical axis and a
  • the respective car body 1, 2, 3 can thus rotate to a limited extent in a plane parallel to the associated bogie 4 and move laterally.
  • a displacement of the bogie 4 in the longitudinal direction of the car body is prevented by at least one longitudinally pivotable link pivoted on the bogie 4 as on the car body 1, 2, 3, which transmits the traction forces occurring in the longitudinal direction of the car body between the bogie 4 and the car body 1, 2, 3 .
  • the secondary springs 5 thus allow the longitudinal axis of the bogie to be rotated relative to the longitudinal axis of the associated car body by the angle a, which are generally of different sizes on the individual cars.
  • an angle of rotation sensor 6 is provided, which is coupled on the one hand to the associated car body 1, 2, 3 and on the other hand to the associated bogie 4.
  • the Depending on the respective angle of rotation, rotation angle sensors 6 generate actual rotation angle signals VI, V2, V3, which are fed as input signals to a control unit 7.
  • the car bodies 1, 2 and 2, 3 are each articulated via an articulated joint 8 with an associated articulated angle sensor 9, the articulated joint 8 being the only joint between adjacent car bodies.
  • the articulation angle transmitter 9 Based on the articulation angle at which the longitudinal axes of the associated car bodies are relative to one another, the articulation angle transmitter 9 generates an actual articulation angle signal K 1 or K 2, which are likewise supplied to the control unit 7 as input signals.
  • an actuator arrangement is provided with controllable actuator elements 10 which are arranged symmetrically to the respective articulated joint 8 between the mutually facing ends of the adjacent car bodies and with which a force component can be generated between the adjacent car bodies. Further corresponding actuator elements 11 are in a symmetrical arrangement on the one hand with the respective bogie 4 and on the other hand with the associated car body 1, 2 or 3 in operative connection.
  • Each actuator element 10 is equipped with an actuator control input AST, which are connected to corresponding actuator control outputs AST 1 to AST 4 of the control unit 7.
  • the actuator elements 11 also have control inputs S, which in turn are connected to corresponding control outputs SI to S6 of the control unit 7.
  • the control inputs for the actuators 11 of a bogie 4 can be connected in parallel in order to prevent asymmetrical rotation of the bogie under the action of these actuators 11.
  • the wheels 12 of the two wheel sets of each bogie 4 run in a track in a track 13, so that
  • Secondary springs 5 store the resulting energy.
  • the static state i.e. when the rail vehicle is stationary, the sum of these individual energies assumes a minimum value.
  • this energy is increased due to additional dynamic forces.
  • the light space occupied by the entire rail vehicle is a minimum in static operation and reaches values in driving operation which can exceed the light space corresponding to static operation.
  • the control system operates in such a way that the car bodies 1, 2, 3 in dynamic driving operation depend on the track section currently being used in one per se the position corresponding to the static state can be controlled with the aid of the actuators 10 and 11 if necessary.
  • the course of the track is used for this
  • the desired position of the car bodies relative to one another is determined, which, as explained above, they would assume in the static state, that is to say in the stationary operation relative to the track route, taking into account the contact points of the bogies with respect to one another.
  • the deviation is counteracted, depending on the comparison result, at least when the actual value deviates from the target value.
  • the actuators serving for mechanical control are controllable dampers which brake the mobility in the area of the articulated joint and / or between the respective bogie and car body. Hydraulic dampers are used in particular, the damping characteristics of which depend on the adjustment speed. If power-emitting actuators are used, such as hydraulic cylinders or electric motor-driven spindle drives, then controlled force components can be introduced between the car bodies or between the bogie and the associated car body, which actively guide the articulation angle and / or the torsion angle to the setpoint and if the actual value overshoots over the Counter the given setpoint by changing the direction of force.
  • the course of the at least currently used track section can be determined in different ways. So it is possible in a constant cycle, i.e. in several steps
  • a differential section of the track is a short section of the route compared to the section between the first and the last bogie.
  • coordinate-related measured values are determined at the same time, and these measured values are continuously stored at least for the section of the track lying between the first and last bogie as an image of the corresponding section of track. The values for sections of the track that lie behind the last bogie in the direction of travel can be deleted if the track is not to be used for further journeys without its own route determination.
  • the course of the track route can also be determined from the difference between the routes on the inside track and the outside track, from which the arc radius of the track route in the area of the first bogie in the direction of travel is determined and the coordinate-related results obtained for the corresponding differential route sections Measured values again as digital Illustration of the route section traveled in a measured value series.
  • the difference in travel distances can be measured by measuring the number of revolutions on the inside or outside idler gear of the first bogie or by ultrasound
  • the course of the track section can also be determined from the lateral acceleration, the inclination of the car body and the driving speed by determining the arc radius of the track section from these values and again storing the coordinate-related measured values for the corresponding differential section sections as the course section in a multi-cell memory.
  • the condition is assumed that the secondary springs 5 of the car bodies connected to one another by articulated joints 8 have an overall energy minimum with regard to their static position corresponding to the target position Have torsion about a vertical axis and a transverse displacement. Accordingly, it is preferably determined in a digital calculation according to an appropriate algorithm for the current course of the track line, at what angles adjacent car bodies to one another or their bogies to the car body must have in the desired position. Setpoint signals associated with the setpoint position for the articulation angle between the longitudinal axes of the adjacent car bodies are thus determined.
  • the associated target value signals for the angle of rotation between the bogie and the associated car body are generated by digital data processing.
  • the actual position of the car bodies results from the articulation angle and the twist angle (s) as actually measured by the articulation angle sensor 9 or the twist angle sensor 6 and output as and in particular as electrical actual value signals K and V and sent to the
  • Control unit 7 are passed for further processing.
  • the actual value signals are compared with the setpoint signals and, depending on this, the actuators 10 and optionally 11 are controlled.
  • the actuators 10, 11 can be controlled in such a way that, in the case of actual value signals that lag the setpoint value, the buckling or. Twisting forces between the associated car bodies or bogie and car body are supported so that the actual value signals approach the setpoint signals or that they are controlled in the opposite direction when the actual values overshoot the setpoint. If, on the other hand, the actuators are only designed as damping elements, active support of the rotary movements to bring the actual values closer to the target values is not possible, but if the actual value has reached the target value and then runs away from the target value, the corresponding ones will be damped
  • the actuator arrangement 10, 11 preferably has two actuator elements arranged symmetrically to the respective articulated joint 9 and / or to the bogies 4. While the actuators 11 on the bogie 4 each have to work in the same direction in order to achieve a symmetrical rotation with respect to the associated car body and therefore per bogie 4 to one common output S1 / S2, S3 / S4, S5 / S6 of the control unit 7 can be connected, the actuator elements 10 in the area of the respective articulated joint 9 must be controlled in opposite directions due to their arrangement in a horizontal plane next to the articulated joint 9. Thus, when one actuator element 10 is stretched, the other must either be ineffective or
  • FIG. 3 shows the "static" setpoint angle value in comparison to the associated “dynamic” actual angle value and, at the same time, the "static" setpoint angle value in comparison with the “dynamic” actual angle value on the first bogie in the direction of travel for a track section represented by a straight line leads to an arc with a constant arc radius.
  • the setpoint and actual value signals are freed from disturbing vibrations occurring during operation, over the length of a track section plotted as the abscissa, kink angle values are plotted on the left ordinate and twist angle values are plotted on the right ordinate.
  • the O points are not the same height.
  • the setpoint of the articulation angle increases almost linearly to a maximum value until the two associated car bodies or their bogies run in the curved section. Without changing the radius, the kink angle then remains constant at the maximum value.
  • the course of the setpoint angle corresponds to the course of the point
  • the setpoint rotation angle is also shown in the diagram in the same way entered, which initially falls in the opposite direction of change from the value zero, and then increases again to the value zero when the second bogie has also entered the track curve.
  • the car bodies are then at least largely tangential to the rail arch.
  • the course of the kink angle setpoint line is based on the course of the track section currently being traveled on
  • the actual kink angle value which occurs when the relevant track section is traversed without being influenced by actuators, naturally also begins at zero when entering a straight line into a track curve and increases due to the inertia compared to the setpoint with a time delay. The inertia then prevents one
  • Termination of the kink angle actual value increase in the case of target-actual value equality and thus leads to an overshoot of the actual value beyond the target value, as is basically represented by the line that exceeds the target value upwards.
  • the use of actuators with damping characteristics only counteracts the overshoot of the articulation angle when the Actual value exceeds the setpoint. Possibly. can use the damping effect even if the actual value is just before the setpoint.
  • the setpoint is shown by the upward-facing black field in the overshooting arc, whereby the damping is only maintained as long as the actual value moves away from the setpoint.
  • Arc largely and ideally reduced to zero.
  • the falling branch of the overhanging arch is not dampened so as not to delay the approach to the setpoint. If the setpoint undershoots, as determined by the
  • the kink angle reduction is also damped from reaching the setpoint in order to reduce this undershoot to a minimum.
  • the arc section that subsequently leads to the nominal value is again not dampened. In this case, deviations between the setpoint and actual values are damped only when the given limit values are exceeded, so that small, customary angular deviations are permitted.
  • the articulated joint can be limited to harmless values, the actuator elements 11 are used, which act between bogie 4 and associated car body 1, 2 or 3. This can be done through active strength
  • actuator elements 11 that is hydraulic cylinders or electric drives
  • Vibration deflection beyond the setpoint can be counteracted. If only damping elements are used as actuators, the overshoot or undershoot of the setpoint can only be counteracted by appropriate control of the actuators. Here too, damping in accordance with the black field is only carried out as long as the actual value moves away from the same in positive and negative directions after the setpoint has been reached. Approaching movements of the
  • the bogie opposite the body is not dampened. Here, too, it is possible to have the damping set in shortly before the setpoint is reached in order to minimize the overshoot.
  • Corresponding control processes can also be carried out with the help of the actuators if the rail vehicle leaves the track arch and corresponding oscillation processes that occur in the opposite direction become effective during the transition to the straight section of the route.
  • the car body position can thus be controlled with respect to one another in such a way that the car bodies are at least largely matched to static operation in dynamic operation , so that the rail vehicle as a whole is an ideal approximation to the actual course of the track Has clearance requirements and complies with them in particular if malfunctions in brake and / or drive elements or other influencing factors could lead to overrun operation with buckling of the coupling joints.

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Abstract

A multiple-unit railway vehicle comprises three wagons (1, 2, 3), adjacent wagons being interconnected in articulated manner by a single coupling joint (8) and each wagon (1, 2, 3) being mounted only on a two-axle bogie. In the region of the respective coupling joint (8), and optionally on the bogies (4), are actuator elements (10, 11) which are used to influence the inflection angle between the longitudinal shafts of the wagons. In order to be able to control the inflection angle such that, when travelling over a curved track line section, the wagons adopt a position relative to one another which corresponds at least largely to the respective track line section in the static rest position of the railway vehicle, the track section path during travel is determined for a line section which currently lies between the first and last bogies and the desired position is determined therefrom, the actuator arrangement (10, 11) counteracting at least one overshoot or undershoot above or below the desired value.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Beeinflussung des Knickwinkels von Schienenfahrzeug-Wagenkästen und Schienenfahrzeug zur Durchführung des VerfahrensMethod for influencing the articulation angle of rail vehicle car bodies and rail vehicle for carrying out the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Knickwinkels zwischen den Längsachsen von benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen, auf einer Gleistrasse fahrenden Schienenfahrzeugs gemäß Anspruch 1 und ein Schienenfahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for influencing the articulation angle between the longitudinal axes of adjacent car bodies of a multi-unit rail vehicle traveling on a track according to claim 1 and a rail vehicle for carrying out this method.
Um den Knickwinkel zwischen den Längsachsen von benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen, auf einer Gleistrasse fahrenden Schienenfahrzeugs beeinflussen zu können (DE 28 54 776 AI) , wird so verfahren, daß die Verdrehung der Längsachse eines Wagenkastens gegenüber dem zugehörigen Drehgestell gemessen und abhängig davon über ein Steuergerät eine Aktorenanordnung in Form von hydraulisch beaufschlagbaren Kraftzylindern gesteuert wird. Diese Aktorenanordnung wirkt elektrisch auf das Steuergerät und mechanisch zwischen den über ein einziges Knickgelenk miteinander verbundenen Enden benachbarter Wagenkästen. Die Steuerung der Aktorenanordnung erfolgt dabei so, daß die zweiachsigen drehzapfenlosen Drehgestelle, auf welchen die Wagenkästen über elastische Sekundärferdern abgestützt sind, vollkommen von der Funktion des Kraftspenders befreit werden und der Verschleiß der Spurkränze und der Schienen wesentlich herabgesetzt wird. Hierbei blockiert die Aktorenanordnung das Knickgelenk bei Geradeausfahrt in einer Stellung über Gleistrassenmitte und erzwingt bei Bogenfahrt das Ausknicken des Knickgelenks zur Bogenaussenseite der Gleistrasse. Durch diese zwangsgesteuerte Auslenkung wird eine verbesserte Nutzung des Lichtraumes bei Kurvenfahrt des Schienenfahrzeugs angestrebt.In order to be able to influence the articulation angle between the longitudinal axes of adjacent car bodies of a multi-unit rail vehicle traveling on a track (DE 28 54 776 AI), the procedure is such that the rotation of the longitudinal axis of a car body relative to the associated bogie is measured and, depending on this, via a control unit an actuator arrangement in the form of hydraulically actuated power cylinders is controlled. This actuator arrangement acts electrically on the control unit and mechanically between the ends of adjacent car bodies which are connected to one another via a single articulated joint. The actuator arrangement is controlled in such a way that the biaxial bogie without bogies, on which the car bodies are supported via elastic secondary fields, is perfect be freed from the function of the power donor and the wear of the flanges and rails is significantly reduced. Here, the actuator arrangement blocks the articulated joint when driving straight ahead in a position above the middle of the track line and forces the articulated joint to buckle to the outside of the track line when the vehicle is traveling through an arc. This positive-controlled deflection is aimed at an improved use of the clearance when the rail vehicle is cornering.
Von Nachteil ist bei dieser Anordnung und Verfahrensweise, daß eine dauernde zwangsmäßige Steuerung des Knickgelenks nötig ist, da die aus der Knickung resultierenden Kräfte völlig vom Drehgestell fern gehalten werden sollen.The disadvantage of this arrangement and procedure is that permanent forced control of the articulated joint is necessary, since the forces resulting from the buckling are to be kept completely away from the bogie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und Schienenfahrzeug anzugeben, durch welche eine Steuerung der Wagenkästen in der Weise möglich wird, daß dieselben bei dynamischer Fahrt zueinander in einer Stellung stehen, wie sie der statischen Lage im entsprechenden Gleistrassenabschnitt entspricht.The invention has for its object to provide a generic method and rail vehicle, through which control of the car bodies is possible in such a way that they are in a dynamic travel to each other in a position that corresponds to the static position in the corresponding track section.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten bzw. zwölften Anspruchs.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of the first or twelfth claim.
Bei einer Verfahrensweise und einer Ausgestaltung gemäß der Erfindung wird aus dem während der Fahrt des Schienenfahrzeugs gemessenen Knickwinkel am Knickgelenk und dem Verdrehwinkel am jeweiligen Drehgestell sowie dem bekannten Abstand zwischen Knickgelenk und jeweiligen virtuellen Mittelpunkt des betreffendenIn a method and an embodiment according to the invention, the articulation angle measured at the articulated joint during the travel of the rail vehicle and the twist angle at the respective bogie as well as the known distance between the articulated joint and the respective virtual center point of the relevant one
Drehgestells der Verlauf der Gleistrasse im Bereich der Aufstandspunkte der Drehgestelle bestimmt und abgespeichert. Für den jeweils folgenden differentiellen Gleisstreckenabschnitt wird der gleiche Meßvorgang vorgenommen und die daraus sich ergebenden Koordinaten für diesen partiellen Gleisstreckenabschnitt wiederum abgespeichert. DieseBogie the course of the track in the area of the contact points of the bogies determined and saved. For the following differential track section the same measurement process is carried out and the resulting coordinates for this partial track section are stored again. This
Meßwertaufnahme und Speicherung erfolgt zumindest über eine Strecke, die zwischen dem ersten und dem letzten Drehgestell des mehrgliedrigen Gelenk-Schienenfahrzeugs liegt. Im so abgebildeten Gleisstreckenabschnitt ist somit nicht nur der Ort bestimmt, an welchem sich das erste Drehgestell befindet, sondern auch der oder die Örter zu bestimmen, an dem sich das oder mehrere nachfolgende Drehgestelle befinden. Nachdem auch zu diesen weiteren Örtern der Verlauf des dortigen Gleisstreckenabschnitts in der Speicherreihe enthalten ist, ist somit für alle aktuellen Aufstandspunkte der Drehgestelle die aktuelle Iststellung der Drehgestelle bekannt, nachdem dieselben im betreffenden Gleisstreckenabschnitt geführt sind.Measured value recording and storage takes place at least over a distance that lies between the first and the last bogie of the multi-unit articulated rail vehicle. In the track section thus depicted, not only is the location determined at which the first bogie is located, but also the location (s) at which the one or more subsequent bogies are located. Since the course of the track section there is also included in the memory row for these other locations, the current actual position of the bogies is thus known for all current contact points of the bogies after they have been guided in the relevant track section.
Zur Iststellung der Drehgestelle ist die Sollstellung der Wagenkästen zu ermitteln, wie sie sich im statischen Zustand einstellt, wenn das Schienenfahrzeug an dieser Stelle steht. In dieser statischen Sollstellung wird der Lichtraum minimiert. Zudem ist in dieser statischen Sollage die in den Sekundärfedern durch Verdrehen und Querverschiebung des Wagenkastens gegenüber dem Drehgestell gespeicherte Energie am geringsten. Die Sollstellung der Wagenkästen zueinander läßt sich somit auf der Grundlage der geringsten, in den Sekundärfederelementen gespeicherten Energie ermitteln und als Sollwinkel für die Stellung des Knickgelenks und der Drehgestelle gegenüber den Wagenkästen als entsprechende Sollwertsignale ausgeben. Die Sollstellung bzw. die zugehörigen Sollwertsignale werden dann mit der Iststellung bzw. den Istwertsignalen für den Knickwinkel und den Verdrehwinkel verglichen und abhängig von diesem Vergleich eine Aktoranordnung gesteuert, die einer Soll-Istwertabweichung entgegenwirkt. Es werden also die Istwerte der Knick- und Verdrehwinkel zunächst zur Bestimmung des Gleistrassenverlaufs ausgewertet, daraus die statische Sollstellung der Wagenkästen in Bezug auf den aktuellen Gleisstreckenabschnitt bestimmt, mit den bereits vorher festgehaltenen Istwerten verglichen und daraus ein Steuersignal für die Aktorenanordnung zur Korrektur der Soll-Istwertabweichung generiert.For the actual position of the bogies, the target position of the car bodies is to be determined, as is the case in the static state when the rail vehicle is at this point. In this static target position, the clearance is minimized. In addition, in this static target position, the energy stored in the secondary springs by twisting and shifting the car body relative to the bogie is lowest. The target position of the car bodies relative to one another can thus be determined on the basis of the lowest energy stored in the secondary spring elements and can be output as corresponding target value signals as the target angle for the position of the articulated joint and the bogies relative to the car bodies. The setpoint position or the associated setpoint signals are then compared with the actual position or the actual value signals for the articulation angle and the angle of rotation and are dependent thereon Comparison controlled an actuator arrangement that counteracts a target-actual value deviation. The actual values of the kink and twist angles are therefore first evaluated to determine the course of the track, from which the static target position of the car bodies with respect to the current track section is determined, compared with the actual values previously recorded and a control signal for the actuator arrangement for correcting the target Actual value deviation generated.
Werden dabei aktiv kraftabgebende Aktorelemente eingesetzt, kann bei einem dem Sollwert nacheilenden Istwert eine Kraftkomponente auf die Wagenkästen im Bereich des Knickgelenks oder zwischen Wagenkasten und zugehörigen Drehgestell ausgeübt werden, welche die Wagenkästen zur Sollstellung hin beschleunigen und bei Überschwingen des Istwertes über den Sollwert hinaus eine entgegengerichtete Kraft ausüben. Werden dagegen steuerbare Dämpfer angewandt, dann wird mit denselben bei einer von der Sollstellung weglaufenden Änderung der Iststellung einer weitergehenden gleichgerichteten Änderung der Iststellung entgegengewirkt. Die Dämpferelemente werden demnach nur so lange wirksam, wie sich der Istwert vom erreichten Sollwert entfernt. Zum Sollwert hinlaufende Änderungen des Istwertes werden dagegen nicht bedämpft.If actively releasing actuator elements are used, a force component can be exerted on the car bodies in the area of the articulated joint or between the car body and the associated bogie in the case of an actual value lagging the setpoint value, which accelerate the car bodies towards the setpoint position and counteract the opposite if the actual value overshoots the setpoint value Exercise strength. If, on the other hand, controllable dampers are used, they counteract a further, rectified change in the actual position when the actual position changes away from the target position. The damper elements are therefore only effective as long as the actual value moves away from the setpoint reached. Changes to the actual value that run towards the setpoint, however, are not dampened.
Die erfindungsgemäße Steuerung ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Wagenkästen durch Ausfall von Bremsen, durch Ausfall des Antriebs an einem vorlaufenden Drehgestell oder bei dergl Fehlfunktionen oder auch durch Schieben in eine betriebsunübliche, ggf. gefährliche V- oder Z-Stellung zueinander gelangen und entgleisen können.The control system according to the invention is particularly advantageous if the car bodies can get to one another and derail due to failure of the brakes, failure of the drive on a leading bogie or malfunctions, or even by pushing into a non-operational, possibly dangerous V or Z position .
Zur Ermittelung des Verlaufs der Gleistrasse kann die Differenz der Fahrstrecken am bogeninneren und am bogenäußeren Schienenrad des ersten Drehgestells festgestellt und daraus der Bogenradius der Gleistrasse im Bereich des in Fahrtrichtung ersten Drehgestells ermittelt werden. Die dabei ermittelten Werte werden wiederum als Meßreihe zumindest für den zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegenden aktuellen Steckenabschnitt insbesondere als koordinatenbezogene Meßwerte abgelegt, so daß die jeweils gespeicherte Daten- bzw. Meßwertreihe den aktuellen Streckenverlauf abbildet, auf den zur Ermittelung der Sollstellung der Wagenkästen jeweils zurückgegriffen wird. Die Differenz der Fahrstrecken kann dabei aus der unterschiedlichen Umdrehungszahl des bogeninneren und des bogenäußeren Schienenrades oder durch optische oder auf Radar-bzw. Ultraschallbasis arbeitende Wegstreckengeber ermittelt werden. Es kann jedoch auch zur Ermittelung des Verlaufs der Gleistrasse die Querbeschleunigung, die Neigung und die Fahrgeschwindigkeit des ersten Wagenkastens ausgewertet und die Radienwerte für differenzielle Streckenabschnitte aufeinanderfolgend als Abbildung der aktuell befahrenen Gleisstrecke gespeichert werden.To determine the course of the track, the difference between the routes on the inside of the arch and on the outside the rail wheel of the first bogie and the arc radius of the track in the area of the first bogie in the direction of travel are determined. The values determined are in turn stored as a series of measurements, at least for the current plug section lying between the first and last bogie, in particular as coordinate-related measured values, so that the respectively stored series of data or measured values depicts the current route, on each of which to determine the target position of the car bodies is used. The difference in the travel distances can be determined from the different number of revolutions of the inside and outside of the rail wheel or by optical or on radar or. Ultrasonic-based distance encoders can be determined. However, the lateral acceleration, the inclination and the driving speed of the first car body can also be evaluated to determine the course of the track route, and the radius values for differential route sections can be stored in succession as a map of the track route currently being traveled.
Für die technische Verarbeitung wird für den sich aus der Iststellung der Wagenkästen ergebenden Knickwinkel wie auch für den Verdrehwinkel zwischen Wagenkasten und Drehgestell je ein von der Winkelstellung abhängiges Istwertsignal generiert. Zu der aus der Abbildung der aktuellen Gleisstrecke errechneten Sollstellung der Wagenkästen werden für die sich daraus ergebenden Sollwerte des Knickwinkels wie des Verdrehwinkels jeweils entsprechende getrennte elektrische Sollwertsignale generiert. Diese Istwert- und Sollwert- Signale werden vorzugsweise elektrisch oder digital verglichen und daraus ein Steuersignal abgeleitet, das die Aktorenanordnung in der Weise steuert, daß die Annäherung des jeweiligen Istwertsignal an das zugehörige Sollwertsignal unterstützt bzw. einem Überschwingen oder Unterschwingen entgegengewirkt wird. Wird eine Aktoranordnung mit Dämpfercharakteristik eingesetzt, dann erfolgt deren Steuerung in der Weise, das nur Änderungen des Istwerts, die vom Sollwert weglaufen, bedämpft werden. Die Dämpfungswirkung kann dabei abhängig von der Steilheit der Änderung gesteuert werden in der Weise, daß bei hohen Änderungsgeschwindigkeiten der Dämpfungswert hoch ist. Die Aktoranordnung kann dabei Aktorelemente aufweisen, die zumindest im Bereich des Knickgelenks, zwischen den beiden benachbarten Wagenkästen und/ oder auch zwischen dem Drehgestell und dem zugehörigen Wagenkasten angeordnet sind. Vorzugsweise sind sowohl dem Knickgelenk wie dem jeweiligen Drehgestell Aktorelemente in symmetrischer Zuordnung beigeordnet.For technical processing, an actual value signal depending on the angular position is generated for the kink angle resulting from the actual position of the car bodies and for the angle of rotation between the car body and the bogie. Corresponding separate electrical setpoint signals are generated for the setpoint values of the articulation angle and the twist angle resulting from the mapping of the current track section. These actual value and setpoint signals are preferably compared electrically or digitally and a control signal is derived therefrom which controls the actuator arrangement in such a way that the approximation of the respective actual value signal to the associated setpoint signal is supported or an overshoot or undershoot is counteracted. If an actuator arrangement with damper characteristics is used, it is controlled in such a way that only changes in the actual value that deviate from the setpoint are damped. The damping effect can be controlled depending on the steepness of the change in such a way that the damping value is high at high rates of change. The actuator arrangement can have actuator elements which are arranged at least in the region of the articulated joint, between the two adjacent car bodies and / or also between the bogie and the associated car body. Preferably, both the articulated joint and the respective bogie are assigned actuator elements in a symmetrical assignment.
Wird das mehrgliedrige Schienenfahrzeug aus jeweils zwei über ein Knickgelenk verbundenen Wagen aufgebaut, bei dem die beiden Wagenpaare über eine beidendig gelenkig zwischen dem zweiten und dritten Wagen angeordnete Lenkerstange verbunden sind, dann wird zweckmäßig auch hier der Streckenverlauf über die Gesamtlänge des Schienenfahrzeugs abgespeichert und die Sollstellungsbestimmung getrennt für jedes Wagenpaar durchgeführt, wobei auch hierfür Basis für diese Bestimmung das Minimum der in den Sekundärfederelementen gespeicherten Energie des jeweiligen Wagenpaares ist.If the multi-unit rail vehicle is made up of two wagons connected via an articulated joint, in which the two pairs of wagons are connected via a handlebar that is articulated at both ends between the second and third wagons, then the course of the route over the entire length of the rail vehicle is also expediently stored and the target position determination carried out separately for each car pair, the basis for this determination being the minimum of the energy stored in the secondary spring elements of the respective car pair.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Prinzipskizzen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of schematic diagrams of an exemplary embodiment.
Es zeigen:Show it:
FIG. 1 einen aus drei Wagen gebildetes Schienenfahrzeug mit zugeordneten Steuerelementen auf einer gekrümmten Gleistrasse, FIG. 2 eine Prinzipdarstellung der Anordnung nach FIG.l mit Bezug auf ein rechtwinkliges Koordinatensyste , FIG. 3 jeweils einen idaelisierten, als Sollwert dienenden und je einen dynamischen,dem Istwert entsprechenden Verlauf des Knickwinkels zwischen dem ersten und zweiten Wagen bzw. des Verdrehwinkels zwischen dem in Fahrtrichtung ersten Wagenkasten und dem zugehörigen Drehgestell beim Durchfahren eines Gleisbogens im Verlauf einer Gleistrasse.FIG. 1 a rail vehicle formed from three carriages with assigned control elements on a curved track route, FIG. 2 shows a schematic diagram of the arrangement according to FIG. 1 with reference to a right-angled coordinate system, FIG. 3 each have an idealized, serving as setpoint value and a dynamic, corresponding to the actual value, curve of the articulation angle between the first and second car or the angle of rotation between the first car body in the direction of travel and the associated bogie when driving through a curve in the course of a track.
Bei einem Schienenfahrzeug sind drei Wagenkästen 1,2,3 vorgesehen, die jeder auf nur einem zweiachsigen Drehgestell 4 über jeweils zwei elastischeIn the case of a rail vehicle, three car bodies 1, 2, 3 are provided, each of which is mounted on only one biaxial bogie 4, each with two elastic bogies
Sekundärfederelemente 5 auflagern, welche ihrerseits auf einer quer zur Längsachse des jeweiligen Wagenkastens liegenden Linie angeordnet sind und die neben ihrer vertikalen Federeigenschaft zusätzlich eine Verdrehung um eine vertikale Achse und eineSupport secondary spring elements 5, which in turn are arranged on a line lying transversely to the longitudinal axis of the respective car body and which, in addition to their vertical spring property, additionally have a rotation about a vertical axis and a
Querverschiebung zulassen. Der jeweilige Wagenkasten 1,2,3 kann sich dadurch in einer parallelen Ebene zum zugehörigen Drehgestell 4 in begrenztem Maß verdrehen und seitlich verschieben. Dabei ist eine Verschiebung des Drehgestells 4 in Längsrichtung des Wagenkastens durch zumindest einen in Längsrichtung stehenden schwenkbeweglich am Drehgestell 4 wie am Wagenkasten 1, 2, 3 angelenkten Lenker unterbunden, der die in Wagenkastenlängsrichtung auftretenden Traktionskräfte zwischen Drehgestell 4 und Wagenkasten 1,2,3 überträgt. Die Sekundärfedern 5 ermöglichen somit ein Verdrehen der Längsachse des Drehgestells gegenüber der Längsachse des zugehörigen Wagenkasten um den Winkel a, die an den einzelnen Wagen in der Regel unterschiedlich groß sind. Zur Fassung dieser Winkel a ist jeweils ein Verdrehwinkelgeber 6 vorgesehen, der einerseits mit dem zugehörigen Wagenkasten 1,2,3 und anderseits mit dem zugehörigen Drehgestell 4 gekoppelt ist. Die Verdrehwinkelgeber 6 erzeugen abhängig vom jeweiligen Verdrehwinkel a Verdrehwinkel-Istwertsignale VI, V2 , V3 , die als Eingangssignale einer Steuereinheit 7 zugeführt werden. Die Wagenkästen 1,2 bzw. 2,3 sind jeweils über ein Knickgelenk 8 mit zugeordnetem Knickwinkelgeber 9 gelenkig verbunden, wobei das Knickgelenk 8 jeweils das einzige Gelenk zwischen benachbarten Wagenkästen ist. Der Knickwinkelgeber 9 generiert abhängig vom Knickwinkel, unter dem die Längsachsen der zugehörigen Wagenkästen zueinander stehen, ein Knickwinkel-Istwertsignal Kl bzw. K2 , die ebenfalls als Eingangssignale der Steuereinheit 7 zugeführt werden.Allow cross shift. The respective car body 1, 2, 3 can thus rotate to a limited extent in a plane parallel to the associated bogie 4 and move laterally. A displacement of the bogie 4 in the longitudinal direction of the car body is prevented by at least one longitudinally pivotable link pivoted on the bogie 4 as on the car body 1, 2, 3, which transmits the traction forces occurring in the longitudinal direction of the car body between the bogie 4 and the car body 1, 2, 3 . The secondary springs 5 thus allow the longitudinal axis of the bogie to be rotated relative to the longitudinal axis of the associated car body by the angle a, which are generally of different sizes on the individual cars. To set this angle a, an angle of rotation sensor 6 is provided, which is coupled on the one hand to the associated car body 1, 2, 3 and on the other hand to the associated bogie 4. The Depending on the respective angle of rotation, rotation angle sensors 6 generate actual rotation angle signals VI, V2, V3, which are fed as input signals to a control unit 7. The car bodies 1, 2 and 2, 3 are each articulated via an articulated joint 8 with an associated articulated angle sensor 9, the articulated joint 8 being the only joint between adjacent car bodies. Depending on the articulation angle at which the longitudinal axes of the associated car bodies are relative to one another, the articulation angle transmitter 9 generates an actual articulation angle signal K 1 or K 2, which are likewise supplied to the control unit 7 as input signals.
Um den Knickwinkel an den einzelnen Knickgelenken 8 beeinflussen zu können, ist eine Aktoranordnung mit symmetrisch zum jeweiligen Knickgelenk 8 zwischen den einander zugewandten Enden der benachbarten Wagenkästen angeordneten steuerbaren Aktorelementen 10 vorgesehen, mit welchen eine Kraftkomponente zwischen den benachbarten Wagenkästen erzeugt werden kann. Weitere entsprechende Aktorelemente 11 stehen in symmetrischer Anordnung einerseits mit dem jeweiligen Drehgestell 4 und anderseits mit dem zugehörigen Wagenkasten 1, 2 bzw. 3 in Wirkverbindung. Jedes Aktorelement 10 ist mit einem Aktorsteuereingang AST ausgestattet, die an entsprechende Aktorsteuerausgänge AST 1 bis AST 4 der Steuereinheit 7 angeschlossen sind. Die Aktorelemente 11 weisen ebenfalls Steuereingänge S auf, die ihrerseits an entsprechende Steuerausgänge SI bis S6 der Steuereinheit 7 angeschlossen sind. Dabei können jeweils die Steuereingänge für die Aktoren 11 eines Drehgestells 4 parallel geschaltet sein, um eine unsymmetrische Verdrehung des Drehgestells unter der Wirkung dieser Aktoren 11 zu verhindern. Die Räder 12 der beiden Radsätze jedes Drehgestells 4 laufen spurgebunden in einer Gleistrasse 13, so daß dasIn order to be able to influence the articulation angle at the individual articulated joints 8, an actuator arrangement is provided with controllable actuator elements 10 which are arranged symmetrically to the respective articulated joint 8 between the mutually facing ends of the adjacent car bodies and with which a force component can be generated between the adjacent car bodies. Further corresponding actuator elements 11 are in a symmetrical arrangement on the one hand with the respective bogie 4 and on the other hand with the associated car body 1, 2 or 3 in operative connection. Each actuator element 10 is equipped with an actuator control input AST, which are connected to corresponding actuator control outputs AST 1 to AST 4 of the control unit 7. The actuator elements 11 also have control inputs S, which in turn are connected to corresponding control outputs SI to S6 of the control unit 7. The control inputs for the actuators 11 of a bogie 4 can be connected in parallel in order to prevent asymmetrical rotation of the bogie under the action of these actuators 11. The wheels 12 of the two wheel sets of each bogie 4 run in a track in a track 13, so that
zugehörige Drehgestell zwangsläufig eine durch den aktuell befahrenen Gleisabschnitt bestimmte Lage einnimmt. Diese Lage entspricht im wesentlichen der Tangente an den Gleisbogenabschnitt 13 im Bereich des betreffenden Drehgestells 4. In Folge der nur am jeweiligen Knickgelenk 8 gekoppelten Wagenkästen 1,2,3 können sich dieselben nicht frei entsprechend derassociated bogie inevitably occupies a position determined by the track section currently being used. This position corresponds essentially to the tangent to the curved track section 13 in the area of the bogie 4 in question. As a result of the car bodies 1, 2, 3 which are only coupled to the respective articulated joint 8, they cannot freely move in accordance with FIG
Stellung des Drehgestells ausrichten. Es ergibt sich dadurch eine Verdrehung der Sekundärfedern 5 um eine vertikale Achse und in der Regel auch eine leichte Verschiebung quer zur Wagenkastenlängsachse WL. Die Winkellage der einzelnen Wagenkastenlängsachsen WL der Wagenkästen 1,2,3 gegenüber der Drehgestellängsachse DL der zugehörigen Drehgestelle 4 ist dabei aus FIG. 2 zu entnehmen. Daraus ergibt sich auch, in einem allerdings weit überzogenen Maßstab, die mit der Verdrehung einhergehende Querverschiebung h zwischen derAlign the position of the bogie. This results in a rotation of the secondary springs 5 about a vertical axis and generally also a slight displacement transversely to the longitudinal axis WL of the body. The angular position of the individual longitudinal axis WL of the car bodies 1,2,3 relative to the longitudinal axis DL of the associated bogies 4 is shown in FIG. 2 can be seen. This also results, on a much exaggerated scale, in the transverse displacement h associated with the rotation between the
Wagenkastenlängsachse WL und der Drehgestellängsachse DL, die ebenfalls bei den einzelnen Wagenkästen 1,2,3 in der Regel unterschiedlich groß ist. Diese Verdrehung und Querverschiebung muß von den jeweiligen Paaren der Sekundärfedern 5 aufgenommen werden, d.h. dieWL body longitudinal axis and the bogie longitudinal axis DL, which is also usually different in size for the individual body 1, 2, 3. This twisting and transverse displacement must be absorbed by the respective pairs of the secondary springs 5, i.e. the
Sekundärfedern 5 speichern die sich daraus ergebende Energie. Im statischen Zustand, also bei stehendem Schienenfahrzeug nimmt die Summe dieser Einzelenergien einen Minimalwert an. Im Fahrbetrieb wird diese Energie auf Grund zusätzlich einwirkender dynamischer Kräfte vergrößert. Dementsprechend ist der vom gesamten Schienenfahrzeug beanspruchte Lichtraum im statischen Betrieb ein Minimum und erreicht im Fahrbetrieb Werte, die den dem statischen Betrieb entsprechenden Lichtraum überschreiten können. Um dem entgegenwirken zu können, wird bei der Steuerung so verfahren, daß die Wagenkästen 1,2,3 im dynamischen Fahrbetrieb abhängig vom aktuell befahrenen Gleisabschnitt in eine an sich dem statischen Zustand entsprechende Stellung mit Hilfe der Aktoren 10 und gegebenfalls 11 gesteuert werden. Hierzu wird jeweils der Verlauf der GleistrasseSecondary springs 5 store the resulting energy. In the static state, i.e. when the rail vehicle is stationary, the sum of these individual energies assumes a minimum value. When driving, this energy is increased due to additional dynamic forces. Accordingly, the light space occupied by the entire rail vehicle is a minimum in static operation and reaches values in driving operation which can exceed the light space corresponding to static operation. In order to be able to counteract this, the control system operates in such a way that the car bodies 1, 2, 3 in dynamic driving operation depend on the track section currently being used in one per se the position corresponding to the static state can be controlled with the aid of the actuators 10 and 11 if necessary. The course of the track is used for this
zumindest über eine Länge erfaßt und abgebildet, die aktuell zwischen dem ersten und letzten Drehgestell des auf der Gleistrasse 13 laufenden Schienenfahrzeugs liegt. Zu diesem während der Fahrt fortlaufend aktuallisierten Gleistrassenabschnitt wird die Sollstellung der Wagenkästen zueinander ermittelt, die sie, wie vorstehend erläutert, im statischen Zustand, also im stehenden Betrieb gegenüber der Gleistrasse unter Berücksichtigung der Aufstandspunkte der Drehgestelle zueinander einnehmen würden. Durch Vergleich der aktuellen Iststellung der Wagenkästen zueinander mit der aus dem Gleistrassenverlauf ermittelten zugehörigen Sollstellung wird der Abweichung abhängig vom Vergleichsergebnis zumindest dann entgegengewirkt, wenn sich der Istwert vom Sollwert entfernt. Diese Verfahrensweise ist dann zweckmäßig, wenn die der mechanischen Steuerung dienenden Aktoren steuerbare Dämpfer sind, die die Beweglichkeit im Bereich des Knickgelenks und/oder zwischen jeweiligem Drehgestell und Wagenkasten abbremsen. Hierbei kommen insbesondere hydraulische Dämpfer zur Anwendung, deren DämpfCharakteristik abhängig von der Verstellgeschwindigkeit ist. Werden kraftabgebende Aktoren verwendet, wie beispielsweise Hydraulikzylinder oder elektromotorisch angetriebene Spindelantriebe, dann können zwischen den Wagenkästen bzw. zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten gesteuerte Kraftkomponenten eingebracht werden, welche den Knickwinkel und/oder den Verdrehwinkel aktiv zum Sollwert hinführen und bei einem Überschwingen des Istwerts über den jeweils vorgegebenen Sollwert auch dieser Änderung durch Wechseln der Kraftrichtung entgegenwirken. Die Ermittlung des Verlaufs des zumindest aktuell befahrenen Gleistrassenabschnitts kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So ist es möglich, in einem konstanten Takt , also in mehreren Schrittenrecorded and mapped at least over a length that currently lies between the first and last bogie of the rail vehicle running on track line 13. For this track route section, which is continuously updated during the journey, the desired position of the car bodies relative to one another is determined, which, as explained above, they would assume in the static state, that is to say in the stationary operation relative to the track route, taking into account the contact points of the bogies with respect to one another. By comparing the current actual position of the car bodies with one another with the associated target position determined from the course of the track route, the deviation is counteracted, depending on the comparison result, at least when the actual value deviates from the target value. This procedure is expedient if the actuators serving for mechanical control are controllable dampers which brake the mobility in the area of the articulated joint and / or between the respective bogie and car body. Hydraulic dampers are used in particular, the damping characteristics of which depend on the adjustment speed. If power-emitting actuators are used, such as hydraulic cylinders or electric motor-driven spindle drives, then controlled force components can be introduced between the car bodies or between the bogie and the associated car body, which actively guide the articulation angle and / or the torsion angle to the setpoint and if the actual value overshoots over the Counter the given setpoint by changing the direction of force. The course of the at least currently used track section can be determined in different ways. So it is possible in a constant cycle, i.e. in several steps
fortlaufend den aktuellen Knickwinkel zwischen den Längsachsen von zwei benachbarten Wagenkästen und den Verdrehwinkel zumindest zwischen dem in Fahrtrichtung ersten Drehgestell und dem zugehörigen Wagenkasten zu ermitteln und aus diesen Winkeln und den vorgegebenen Abständen zwischen dem Knickgelenk und den beiden benachbarten Drehgestellen den Bogenradius der Gleistrasse im Bereich des ersten Drehgestells für den dortigen aktuellen differentiellen Gleisstreckenabschnitt zu bestimmen. Ein differentieller Gleisstreckenabschnitt ist dabei ein im Vergleich zum Streckenabschnitt zwischen erstem und letztem Drehgestell liegender kurzer Trassenteil. Zu diesem differentiellen Gleisstreckenabschnitt werden zugleich koordinatenbezogene Meßwerte bestimmt und diese Meßwerte wenigstens für den zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegenden Streckenabschnitt fortlaufend als Abbildung des entsprechenden Gleisabschnitts abgelegt. Die Werte für Gleistrassenabschnitte, die in Fahrtrichtung hinter dem letzten Drehgestell liegen, könne jeweils gelöscht werden, wenn die Gleistrasse nicht insgesamt für weitere Fahrten ohne eigene Trassener ittlung befahren werden soll.continuously determine the current articulation angle between the longitudinal axes of two adjacent car bodies and the angle of rotation at least between the first bogie in the direction of travel and the associated car body, and from these angles and the specified distances between the articulated joint and the two adjacent bogies, the arc radius of the track in the area of to determine the first bogie for the current differential track section there. A differential section of the track is a short section of the route compared to the section between the first and the last bogie. For this differential section of track section, coordinate-related measured values are determined at the same time, and these measured values are continuously stored at least for the section of the track lying between the first and last bogie as an image of the corresponding section of track. The values for sections of the track that lie behind the last bogie in the direction of travel can be deleted if the track is not to be used for further journeys without its own route determination.
Die Ermittlung des Verlaufs der Gleistrasse kann aber auch aus der Differenz der Fahrstrecken am bogeninneren Gleis und am bogenäußeren Gleis erfolgen, wobei aus dieser Differenz der Bogenradius der Gleistrasse im Bereich des in Fahrtrichtung ersten Drehgestells ermittelt wird und die daraus für die entsprechenden differentiellen Streckenabschnitte gewonnenen koordinatenbezogenen Meßwerte wieder als digitale Abbildung des befahrenen Steckenabschnitts in einer Meßwertreihe abgelegt werden. Die Differenz der Fahrstrecken kann dabei durch Messung der Umdrehungszahlen am bogeninneren bzw. bogenäußeren Losrad des ersten Drehgestells oder durch Ultraschall¬However, the course of the track route can also be determined from the difference between the routes on the inside track and the outside track, from which the arc radius of the track route in the area of the first bogie in the direction of travel is determined and the coordinate-related results obtained for the corresponding differential route sections Measured values again as digital Illustration of the route section traveled in a measured value series. The difference in travel distances can be measured by measuring the number of revolutions on the inside or outside idler gear of the first bogie or by ultrasound
oder Radar-Wegmeßgeräte festgestellt werden. Der Verlauf der Gleisstrecke kann jedoch auch aus der Querbeschleunigung, der Neigung des Wagenkastens und der Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden, indem aus diesen Werten der Bogenradius der Gleistrasse bestimmt wird und zu entsprechenden differentiellen Streckenabschnitten wieder die koordinatenbezogenen Meßwerte als Streckenverlauf in einem mehrzelligen Speicher abgelegt werden.or radar position measuring devices can be found. However, the course of the track section can also be determined from the lateral acceleration, the inclination of the car body and the driving speed by determining the arc radius of the track section from these values and again storing the coordinate-related measured values for the corresponding differential section sections as the course section in a multi-cell memory.
Zur Ermittlung der aktuellen Sollstellung der Wagenkästen 1,2,3 zum im Speicher abgelegten aktuellen Verlauf der Gleistrasse 13 wird von der Bedingung ausgegangen, daß bei der der Sollstellung entsprechenden statischen Ruhestellung die Sekundärfedern 5 der durch Knickgelenke 8 miteinander verbundenen Wagenkästen insgesamt ein Energieminimum hinsichtlich ihrer Verdrehung um eine vertikale Achse und einer Querverschiebung aufweisen. Dementsprechend wird vorzugsweise in einem digitalen Rechengang nach einem entsprechenden Algorithmus zu dem aktuellen Verlauf der Gleistrasse bestimmt, unter welchen Winkeln benachbarte Wagenkästen zueinander bzw. deren Drehgestelle zum Wagenkasten in der Sollstellung aufweisen müssen. Es werden also zur Sollstellung zugehörige Sollwertsignale für den Knickwinkel zwischen den Längsachsen der benachbarten Wagenkästen bestimmt. Analog dazu werden zur ermittelten Sollstellung auch die zugehörigen Sollwertsignale für den Verdrehwinkel zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten durch digitale Datenverarbeitung generiert. Die Iststellung der Wagenkästen ergibt sich aus dem Knickwinkel und dem/den Verdrehwinkel/n, wie sie durch die Knickwinkelgeber 9 bzw. die Verdrehwinkelgeber 6 tatsächlich gemessen und als insbesondere elektrische Istwertsignale K bzw. V ausgegeben und an dieTo determine the current target position of the car bodies 1, 2, 3 to the current course of the track line 13 stored in the memory, the condition is assumed that the secondary springs 5 of the car bodies connected to one another by articulated joints 8 have an overall energy minimum with regard to their static position corresponding to the target position Have torsion about a vertical axis and a transverse displacement. Accordingly, it is preferably determined in a digital calculation according to an appropriate algorithm for the current course of the track line, at what angles adjacent car bodies to one another or their bogies to the car body must have in the desired position. Setpoint signals associated with the setpoint position for the articulation angle between the longitudinal axes of the adjacent car bodies are thus determined. Analogously to the determined target position, the associated target value signals for the angle of rotation between the bogie and the associated car body are generated by digital data processing. The actual position of the car bodies results from the articulation angle and the twist angle (s) as actually measured by the articulation angle sensor 9 or the twist angle sensor 6 and output as and in particular as electrical actual value signals K and V and sent to the
Steuereinheit 7 zur Weiterverarbeitung geleitet werden.Control unit 7 are passed for further processing.
In der Steuereinheit 7 werden die Istwertsignale mit den Sollwertsignalen verglichen und abhängig davon eine Steuerung der Aktoren 10 und gegebenfalls 11 durchgeführt. Dabei können die Aktoren 10,11 so gesteuert werden, daß bei Istwertsignalen, die dem Sollwert nacheilen, die aus der Dynamik herührenden Knick-bzw. Verdrehkräfte zwischen den zugehörigen Wagenkästen bzw. Drehgestell und Wagenkasten so unterstützt werden, daß die Istwertsignale sich den Sollwertsignalen annähern bzw. daß sie beim Überschwingen der Istwerte über den Sollwert hinaus in gegenläufiger Richtung gesteuert werden. Werden die Aktoren dagegen nur als Dämpfungselemente ausgebildet, ist eine aktive Unterstützung der Drehbewegungen zur schnelleren Annäherung der Istwerte an die Sollwerte nicht möglich, jedoch wird dann, wenn der Istwert den Sollwert erreicht hat und anschließend vom Sollwert wegläuft, eine Bedämpfung der entsprechendenIn the control unit 7, the actual value signals are compared with the setpoint signals and, depending on this, the actuators 10 and optionally 11 are controlled. The actuators 10, 11 can be controlled in such a way that, in the case of actual value signals that lag the setpoint value, the buckling or. Twisting forces between the associated car bodies or bogie and car body are supported so that the actual value signals approach the setpoint signals or that they are controlled in the opposite direction when the actual values overshoot the setpoint. If, on the other hand, the actuators are only designed as damping elements, active support of the rotary movements to bring the actual values closer to the target values is not possible, but if the actual value has reached the target value and then runs away from the target value, the corresponding ones will be damped
Wagenkastenbewegung bewirkt. Sobald wieder eine Annäherung des Istwertes an den Sollwert erfolgt, wird diese Bedämpfung aufgehoben damit sich die Wagenkasteniststellung der Sollstellung möglichst ungehindert annähern kann.Carriage movement causes. As soon as the actual value approaches the setpoint again, this damping is canceled so that the actual position of the car body can approach the setpoint position as freely as possible.
Die Aktoranordnung 10,11 weist vorzugsweise je zwei symmetrisch zum jeweiligen Knickgelenk 9 und/oder zu den Drehgestellen 4 angeordnete Aktorelemente auf. Während die Aktoren 11 am Drehgestell 4 jeweils gleichsinnig arbeiten müssen, um eine symmetrische Verdrehung gegenüber dem zugehörigen Wagenkasten zu erreichen und daher je Drehgestell 4 an einen gemeinsamen Ausgang S1/S2, S3/S4, S5/S6 der Steuereinheit 7 angeschlossen werden können, müssen die Aktorelemente 10 im Bereich des jeweiligen Knickgelenks 9 aufgrund ihrer Anordnung in einer waagerechten Ebene jeweils neben dem Knickgelenk 9 in gegenläufigem Sinne gesteuert werden. Es muß also beim Strecken des einen Aktorelements 10 das andere entweder wirkungslos oderThe actuator arrangement 10, 11 preferably has two actuator elements arranged symmetrically to the respective articulated joint 9 and / or to the bogies 4. While the actuators 11 on the bogie 4 each have to work in the same direction in order to achieve a symmetrical rotation with respect to the associated car body and therefore per bogie 4 to one common output S1 / S2, S3 / S4, S5 / S6 of the control unit 7 can be connected, the actuator elements 10 in the area of the respective articulated joint 9 must be controlled in opposite directions due to their arrangement in a horizontal plane next to the articulated joint 9. Thus, when one actuator element 10 is stretched, the other must either be ineffective or
im Sinne einer Verkürzung der axialen Länge gesteuert werden.can be controlled in the sense of shortening the axial length.
In FIG. 3 ist der "statische" Knickwinkel-Sollwert im Vergleich zum zugehörigen "dynamischen" Knickwinkel- Istwert und gleichzeitig der "statische" Verdrehwinkel- Sollwert im Vergleich zum "dynamischen" Verdrehwinkel- Istwert an dem in Fahrtrichtung ersten Drehgestell für einen Gleisstreckenabschnitt dargestellt, der von einer Geraden in einen Bogen mit konstantem Bogenradius führt. Die Soll- und Istwertsignale sind dabei von im Betrieb auftretenden Störschwingungen befreit, über der als Abszisse aufgetragenen Länge einer Gleisstrecke sind auf der linken Ordinate Knickwinkelwerte und auf der rechten Ordinate Verdrehwinkelwerte aufgetragen. Die O-Punkte sind dabei nicht höhengleich.In FIG. 3 shows the "static" setpoint angle value in comparison to the associated "dynamic" actual angle value and, at the same time, the "static" setpoint angle value in comparison with the "dynamic" actual angle value on the first bogie in the direction of travel for a track section represented by a straight line leads to an arc with a constant arc radius. The setpoint and actual value signals are freed from disturbing vibrations occurring during operation, over the length of a track section plotted as the abscissa, kink angle values are plotted on the left ordinate and twist angle values are plotted on the right ordinate. The O points are not the same height.
Beim Einfahren eines ersten Drehgestells aus einer geraden Gleistrasse in einen Gleisbogen mit konstantem Radius steigt der Sollwert des Knickwinkels annähernd linear auf einen Maximalwert, bis die beiden zugehörigen Wagenkästen bzw. deren Drehgestelle im Bogenabschnitt laufen. Ohne Änderung des Radius verbleibt der Knickwinkel anschließend konstant auf dem Maximalwert. Der Verlauf des Knickwinkel-Sollwerts entspricht dabei dem Verlauf, wie er sich Punkt fürWhen moving a first bogie from a straight track into a curved track with a constant radius, the setpoint of the articulation angle increases almost linearly to a maximum value until the two associated car bodies or their bogies run in the curved section. Without changing the radius, the kink angle then remains constant at the maximum value. The course of the setpoint angle corresponds to the course of the point
Punkt bei gegen Null gehender Fahrgeschwindigkeit oder im stehenden Betrieb ergibt. In gleicher Weise ist auch der Sollwert-Verdrehwinkel in das Schaubild eingetragen, der zunächst in gegenläufiger Änderungsrichtung vom Wert Null aus abfällt, und anschließend wieder bis zum Wert Null ansteigt, wenn auch das zweite Drehgestell in den Gleisbogen eingefahren ist. Die Wagenkästen stehen dann zumindest weitgehend tangential zum Schienenbogen.Point at zero speed or when stationary. The setpoint rotation angle is also shown in the diagram in the same way entered, which initially falls in the opposite direction of change from the value zero, and then increases again to the value zero when the second bogie has also entered the track curve. The car bodies are then at least largely tangential to the rail arch.
Der Verlauf der Knickwinkel-Sollwertlinie wird aus dem Verlauf der aktuell befahrenen Gleisstrecke auf derThe course of the kink angle setpoint line is based on the course of the track section currently being traveled on
Basis des jeweils kleinsten Gesamtenergieinhalts der zu berücksichtigenden Quer- und Verdrehkräfte der zugehörigen Sekundärfederelemente errechnet und kann vorzugsweise als fortlaufende Folge von Sollwerten für die zugehörigen differentiellen Gleisstreckenabschnitte abgespeichert werden. In analoger Weise wird auch der Sollwert für den Verdrehwinkel ermittelt.Calculated on the basis of the smallest total energy content of the transverse and torsional forces of the associated secondary spring elements to be taken into account and can preferably be stored as a continuous sequence of target values for the associated differential track sections. The setpoint for the angle of rotation is also determined in an analogous manner.
Der Knickwinkel-Istwert, der sich bei Befahren des betreffenden Gleisstreckenabschnitts ohne Beeinflussung durch Aktoren einstellt, beginnt beim Einfahren aus einer Geraden in einen Gleisbogen selbstverständlich ebenfalls beim Wert Null und steigt in Folge der Massenträgheit gegenüber dem Sollwert zeitverzögert an. Die Massenträgheit verhindert dann jedoch eineThe actual kink angle value, which occurs when the relevant track section is traversed without being influenced by actuators, naturally also begins at zero when entering a straight line into a track curve and increases due to the inertia compared to the setpoint with a time delay. The inertia then prevents one
Beendigung der Knickwinkel-Istwert-Vergrößerung bei Soll-Istwertgleichheit und führt so zu einem Überschwingen des Istwerts über den Sollwert hinaus, wie es der den Sollwert nach oben überschreitende Linienzug prinzipiell darstellt.Termination of the kink angle actual value increase in the case of target-actual value equality and thus leads to an overshoot of the actual value beyond the target value, as is basically represented by the line that exceeds the target value upwards.
Sofern nicht anfangs durch aktiv Kraft aufbringende Aktorelemente die Knickung der Wagenkastenlängsachsen unterstützt wird, um bereits vor dem Erreichen des Maximalwerts eine Annäherung an den Sollwert zu erreichen, wird bei Anwendung von Aktoren mit Dämpfungscharakteristik dem Überschwingen des Knickwinkels erst dann entgegengewirkt, wenn der Istwert den Sollwert überschreitet. Ggf. kann die Dämpfungswirkung auch bereits dann einsetzen, wenn der Istwert kurz vor dem Sollwert liegt. Die Bedämpfung der Knickwinkel-Vergrößerung nach Überschreiten desIf the kinking of the longitudinal axles of the car body is not initially supported by actively applying actuator elements in order to achieve an approximation to the target value before the maximum value is reached, the use of actuators with damping characteristics only counteracts the overshoot of the articulation angle when the Actual value exceeds the setpoint. Possibly. can use the damping effect even if the actual value is just before the setpoint. The damping of the kink angle enlargement after the
Sollwerts ist durch das nach oben gerichtete schwarze Feld im überschwingenden Bogen dargestellt, wobei die Bedämpfung nur solange aufrechterhalten wird, wie sich der Istwert vom Sollwert entfernt. Durch entsprechend starke Bedämpfung wird die Höhe des überschwingendenThe setpoint is shown by the upward-facing black field in the overshooting arc, whereby the damping is only maintained as long as the actual value moves away from the setpoint. By appropriately strong damping, the height of the overflowing
Bogens weitgehend und idealerweise gegen den Wert Null hin vermindert. Der abfallende Ast des überschwingenden Bogens wird nicht bedämpft, um hierdurch die Annäherung an den Sollwert nicht zu verzögern. Bei einem Unterschwingen des Sollwerts, wie es durch den denArc largely and ideally reduced to zero. The falling branch of the overhanging arch is not dampened so as not to delay the approach to the setpoint. If the setpoint undershoots, as determined by the
Sollwert nach unten unterschreitenden Bogen dargestellt ist, erfolgt ebenfalls eine Bedämpfung der Knickwinkelverkleinerung ab dem Erreichen des Sollwerts, um auch dieses Unterschwingen auf ein Minimum zu reduzieren. Der anschließend zum Sollwert hinlaufende Bogenabschnitt wird wiederum nicht bedämpft. Dabei wird eine Bedämpfung von Abweichungen zwischen Soll- und Istwert nur bei Überschreiten vor gegebener Grenzwerte vorgenommen, so daß kleine betriebsübliche Winkelabweichungen zugelassen werden.Shown below the setpoint below the curve, the kink angle reduction is also damped from reaching the setpoint in order to reduce this undershoot to a minimum. The arc section that subsequently leads to the nominal value is again not dampened. In this case, deviations between the setpoint and actual values are damped only when the given limit values are exceeded, so that small, customary angular deviations are permitted.
Der gestrichelt dargestellte Verlauf des betriebsbedingten dynamischen Verdrehwinkel-Istwerts folgt zunächst mit vergrößerter Amplitude dem Verlauf des ebenfalls aus der Gleisgeometrie errechnetenThe course of the dynamic rotation angle actual value determined by the dashed lines initially follows the course of the one calculated from the track geometry with an increased amplitude
Verdrehwinkel-Sollwerts, um nach dem Zurücklaufen zum Wert Null hin ebenfalls in Folge der Massenträgheit der Wagenkästen über den Wert Null hinaus zu schwingen. Sofern dieses Überschwingen nicht bereits durch die Bedämpfung mittels der Aktoren im Bereich desSetpoint of torsion angle in order to swing beyond zero after the return to zero due to the inertia of the car bodies. If this overshoot is not already caused by the damping by means of the actuators in the
Knickgelenks auf unschädliche Werte begrenzt werden kann, kommen die Aktorelemente 11 zur Anwendung, welche zwischen Drehgestell 4 und zugehörigem Wagenkasten 1,2 oder 3 wirken. Dabei kann durch aktiv KraftThe articulated joint can be limited to harmless values, the actuator elements 11 are used, which act between bogie 4 and associated car body 1, 2 or 3. This can be done through active strength
aufbringende Aktorelemente 11, also Hydraulikzylinder oder elektrische Antriebe, dem negativenapplying actuator elements 11, that is hydraulic cylinders or electric drives, the negative
Schwingungsausschlag über den Sollwert hinaus entgegengewirkt werden. Kommen als Aktoren nur Dämpfungselemente zur Anwendung, kann nur dem Überschwingen oder Unterschwingen des Sollwerts durch entsprechende Steuerung der Aktoren entgegengewirkt werden. Auch hierbei wird eine Bedämpfung entsprechend dem schwarzen Feld nur solange vorgenommen, als sich der Istwert nach Erreichen des Sollwerts von demselben in positiver wie in negativer Richtung entfernt. Zum Sollwert hinlaufende Annäherungsbewegungen desVibration deflection beyond the setpoint can be counteracted. If only damping elements are used as actuators, the overshoot or undershoot of the setpoint can only be counteracted by appropriate control of the actuators. Here too, damping in accordance with the black field is only carried out as long as the actual value moves away from the same in positive and negative directions after the setpoint has been reached. Approaching movements of the
Drehgestells gegenüber dem Wagenkasten werden dagegen nicht bedämpft. Auch hier ist es möglich, die Bedämpfung kurz vor dem Erreichen des Sollwerts einsetzen zu lassen, um das Überschwingen auf ein Minimum herabzusetzen.The bogie opposite the body is not dampened. Here, too, it is possible to have the damping set in shortly before the setpoint is reached in order to minimize the overshoot.
Entsprechende Steuervorgänge können mit Hilfe der Aktoren auch dann ausgeführt werden, wenn das Schienenfahrzeug den Gleisbogen verläßt und beim Übergang in den geraden Trassenabschnitt entsprechende, jeweils in Gegenrichtung auftretende Schwingungsvorgänge wirksam werden.Corresponding control processes can also be carried out with the help of the actuators if the rail vehicle leaves the track arch and corresponding oscillation processes that occur in the opposite direction become effective during the transition to the straight section of the route.
Bei einer Steuerung der Wagenkästen durch Beeinflussung des Knickwinkels zwischen den Wagenkastenlängsachsen, gegebenfalls unter Zuhilfenahme der Steuerung der Drehgestelle gegenüber den Wagenkästen, kann somit die Wagenkastenstellung zueinander so gesteuert werden, daß eine zumindest weitgehend dem statischen Betrieb angenäherte Zuordnung der Wagenkästen zueinander im dynamischen Betrieb erreicht wird, so daß das Schienenfahrzeug insgesamt einen an den tatsächlichen Gleistrassenverlauf angenäherten idealen Lichtraumbedarf aufweist und denselben insbesondere dann einhält, wenn Fehlfunktionen an Brems- und/oder Antriebselementen oder andere Einflußfaktoren zu einem Schubbetrieb mit Ausknickung der Kuppelgelenke führen könnten. When the car bodies are controlled by influencing the articulation angle between the longitudinal axes of the car body, possibly with the aid of the control of the bogies relative to the car bodies, the car body position can thus be controlled with respect to one another in such a way that the car bodies are at least largely matched to static operation in dynamic operation , so that the rail vehicle as a whole is an ideal approximation to the actual course of the track Has clearance requirements and complies with them in particular if malfunctions in brake and / or drive elements or other influencing factors could lead to overrun operation with buckling of the coupling joints.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Beeinflußung des Knickwinkels zwischen den Längsachsen von benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen, auf einer Gleistrasse fahrenden Schienenfahrzeugs, dessen Wagenkästen jeweils über Sekundärfedern auf nur einem zweiachsigen Drehgestell elastisch aufgelagert sind und jedenfalls zwei benachbarte Wagenkästen über ein einziges Knickgelenk gegeneinander schwenkbar miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Gleistrasse zumindest über eine Länge erfaßt und abgebildet wird, die aktuell zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegt, daß fortlaufend zu diesem jeweils aktualisierten Gleistrassenabschnitt die Sollstellung der Wagenkästen entsprechend ihrer zugehörigen statischen Ruhestellung zueinander ermittelt wird, daß die aktuelle Sollstellung mit der aktuellen Iststellung verglichen wird und daß abhängig davon einer Soll- Istwertabweichung entgegengewirkt oder zumindest bei einer von der Sollstellung weglaufenden Änderung der Iststellung einer weitergehenden gleichgerichteten Änderung der Iststellung entgegengewirkt wird.1.Procedure for influencing the articulation angle between the longitudinal axes of adjacent car bodies of a multi-unit rail vehicle traveling on a track, the car bodies of which are elastically supported on secondary springs on only one biaxial bogie and in any case two adjacent car bodies are pivotally coupled to one another via a single articulated joint, characterized in that the course of the track line is recorded and mapped at least over a length that currently lies between the first and last bogie, that the desired position of the car bodies is determined continuously according to their associated static rest position relative to each other, that the current one The target position is compared with the current actual position and that, depending on this, a target-actual value deviation is counteracted or at least in the event of a change running away from the target position tion of the actual position is counteracted by a further, rectified change in the actual position.
2. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der aktuellen Sollstellung der Wagenkästen zum abgelegten aktuellen Verlauf der Gleistrasse die zugehörige statische Ruhestellung der Wagenkästen aus der Bedingung bestimmt wird, daß die Energie, welche durch Verstellen der Drehgestelle gegenüber den Wagenkästen in den Sekundärfedern gespeichert ist, für den aktuellen Standort des Fahrzeugs ein Minimum erreicht.2. The method in particular according to claim 1, characterized in that to determine the current target position of the car bodies for the stored current course of the track route, the associated static rest position of the car bodies is determined from the condition that the energy, which by adjusting the bogies relative to the car bodies in the Secondary springs is saved, a minimum is reached for the current location of the vehicle.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Verlaufs der Gleistrasse fortlaufend der aktuelle Knickwinkel zwischen den Längsachsen benachbarter Wagenkästen und der Verdrehwinkel zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten ermittelt sowie aus diesen Winkeln und den vorgegeben Abständen zwischen dem Knickgelenk und den beiden benachbarten Drehgestellen der Bogenradius der Gleistrasse im Bereich des ersten Drehgestells für den dortigen aktuellen differentiellen Gleisstreckenabschnitt bestimmt wird und daß die wenigstens für den zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegenden Streckenabschnitt fortlaufend bestimmten Werte als koordinatenbezogene Meßwerte abgelegt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that to determine the course of the track continuously the current articulation angle between the longitudinal axes of adjacent car bodies and the angle of rotation between the bogie and associated car body determined and from these angles and the predetermined distances between the articulation and the two adjacent bogies the arc radius of the track line in the area of the first bogie is determined for the current differential track section there and that the values determined at least for the track section lying between the first and last bogie are stored as coordinate-related measured values.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Verlaufs der Gleistrasse aus der Differenz der Fahrstrecken am bogeninneren Gleis und am bogenäußeren Gleis der Bogenradius der Gleistrasse im Bereich des in Fahrtrichtung ersten Drehgestell ermittelt wird und daß die fortlaufend zumindest für den zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegenden Streckenabschnitt bestimmten Werte als koordinatenbezogene Meßwerte abgelegt werden.4. The method according to claim 1, characterized in that to determine the course of the track from the difference of the routes on the arc-inner track and on the arc-outer track, the arc radius of the track in the area of the first bogie in the direction of travel is determined and that the continuously at least for the between certain values lying in the first and last bogie section are stored as coordinate-related measured values.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Verlaufs der Gleistrasse aus der Querbeschleunigung, der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit des Wagenkastens der aktuelle Bogenradius der Gleistrasse am ersten Drehgestell ermittelt wird und daß die fortlaufend zumindest für den zwischen dem ersten und dem letzten Drehgestell liegenden Steckenabschnitt bestimmten aktuellen Werte als koordinatenbezogene Meßwerte abgelegt werden. 5. The method according to claim 1, characterized in that to determine the course of the track line from the lateral acceleration, the inclination and the speed of the car body, the current arc radius of the track line on the first bogie is determined and that the continuously at least for between the first and the certain bogie section located in the last bogie are stored as coordinate-related measured values.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur ermittelten Sollstellung zugehörige Sollwertsignale für den Knickwinkel zwischen den Längsachsen der benachbarten Wagenkästen bestimmt werden.6. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that for the determined target position associated setpoint signals for the articulation angle between the longitudinal axes of the adjacent car bodies are determined.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur ermittelten Sollstellung zugehörige Sollwertsignale für den Verdrehwinkel zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten bestimmt werden.7. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that for the determined target position associated setpoint signals for the angle of rotation between the bogie and associated car body are determined.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Iststellung der aktuelle Knickwinkel zwischen den Längsachsen der Wagenkästen in Istwertsignale umgesetzt wird.8. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that for the actual position, the current articulation angle between the longitudinal axes of the car bodies is converted into actual value signals.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Iststellung der aktuelle Verdrehwinkel zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten gemessen und in Istwertsignale umgesetzt wird.9. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that for the actual position, the current angle of rotation between the bogie and associated car body is measured and converted into actual value signals.
10. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwertsignale mit den Sollwertsignalen verglichen werden und daß bei einer vom jeweiligen Sollwertsignal weglaufenden Änderung des zugehörigen Istwertsignals wenigstens eine dem Knickgelenk bzw. Drehgestell zugeordnete steuerbare Aktoranordnung aktiviert wird, die einer weitergehenden gleichsinnigen Änderung des Istwertsignals entgegenwirkt.10. The method according to claim 6 or one of the following, characterized in that the actual value signals are compared with the setpoint signals and that at a running away from the respective setpoint signal change in the associated actual value signal at least one of the articulated or bogie associated controllable actuator arrangement is activated, which a further counteracts change of the actual value signal in the same direction.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwertsignale mit den zugehörigen Sollwertsignalen verglichen werden und daß bei einer Abweichung der Istwertsignale vom zugehörigen Sollwertsignal wenigstens eine dem Knickgelenk bzw. dem Drehgestell zugeordnete steuerbare Aktoranordung aktiviert wird derart, daß der Istwert zum zugehörigen Sollwert hingeführt wird.11. The method according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that the actual value signals are compared with the associated setpoint signals and that if the actual value signals deviate from the associated setpoint signal, at least one controllable actuator arrangement assigned to the articulated joint or the bogie is activated such that the actual value is led to the associated setpoint.
12. Schienenfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Knickgelenk (8) oder zwischen den benachbarten Wagenkästen (1,2,3) ein Knickwinkelgeber (9) und zumindest zwischen dem ersten Drehgestell (4) und dem zugehörigen12. Rail vehicle for performing the method according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that an articulation angle sensor (9) and at least between the first bogie (4) on the articulated joint (8) or between the adjacent car bodies (1, 2, 3). and the associated one
Wagenkasten (1) ein Verdrehwinkelgeber (6) angeordnet ist, daß diese Winkelgeber (9,6) Istwertsignale (K,V) abgeben, die einer Steuereinheit (7) zugeführt werden, welche in einem ersten Steuerschritt aus den Istwertsignalen (K,V) der Winkelgeber (9,6) und den geometrischen Abmessungen zwischen Knickgelenk (8) und benachbarten Drehgestellen (4) eine Abbildung des aktuell befahrenen Gleistrassenabschnitts generiert und speichert sowie aus dieser Trassierung auf der Basis der geringsten Energie der Sekundärfederelemente (5) für den statischen Betrieb der Wagenkästen (1,2,3) Sollwertsignale für den Knickwinkel sowie die Verdrehwinkel generiert und welche die Istwertsignale mit den zugehörigen Sollwertsignalen vergleicht, daß am Knickgelenk (8) oder zwischen den benachbartenCar body (1) an angle of rotation encoder (6) is arranged such that these angle transmitters (9, 6) emit actual value signals (K, V) which are fed to a control unit (7) which, in a first control step, consists of the actual value signals (K, V) the angle encoder (9, 6) and the geometric dimensions between the articulated joint (8) and neighboring bogies (4) generate and store an image of the track section currently being used, and from this routing on the basis of the lowest energy of the secondary spring elements (5) for static operation the car bodies (1, 2, 3) generate setpoint signals for the articulation angle and the torsion angle and which compares the actual value signals with the associated setpoint signals that are on the articulated joint (8) or between the adjacent ones
Wagenkästen (1,2,3) und/oder zwischen Drehgestell (4) und zugehörigem Wagenkasten (1,2,3) zumindest eine steuerbare Aktoranordnung (10,11) vorgesehen ist und daß die Aktoranordnung (10,11) mittels der Steuereinheit (7) abhängig vom Vergleich von Ist- und Sollwertsignalen gesteuert wird. Car bodies (1, 2, 3) and / or at least one controllable actuator arrangement (10, 11) is provided between the bogie (4) and the associated car body (1, 2, 3) and that the actuator arrangement (10, 11) by means of the control unit ( 7) is controlled depending on the comparison of actual and setpoint signals.
13. Schienenfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoranordnung (10,11) eine steuerbare Dämpferanordnung ist.13. Rail vehicle according to claim 12, characterized in that the actuator arrangement (10, 11) is a controllable damper arrangement.
14. Schienenfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoranordnung (10,11) zwei symmetrisch zum Knickgelenk (8) und/oder je zwei symmetrisch zu den Drehgestellen (4) angeordnete Dämpferelemente aufweist, deren Charakteristik gesteuert wird derart, daß der Istwert der14. Rail vehicle according to claim 12 or 13, characterized in that the actuator arrangement (10, 11) has two symmetrical to the articulated joint (8) and / or two symmetrical to the bogies (4) arranged damper elements, the characteristics of which are controlled such that the actual value of
Wagenkastenstellung dem Sollwert angenähert wird.The body position is approximated to the target value.
15. Schienenfahrzeug nach Anspruch 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Wagenkasten oder ersten Drehgestell ein15. Rail vehicle according to claim 12 or one of the following, characterized in that on the first car body or first bogie
Wegstreckengeber angeordnet ist, der zu differentiellen Gleisstreckenabschnitten gesonderte Signale generiert, daß zu diesen Gleisstreckenabschnitten die jeweils geänderten Koordinatenwerte ermittelt werden und daß zu den Gleisstreckensignalen die zugehörigenA distance transmitter is arranged, which generates separate signals for differential track sections, that the respectively changed coordinate values are determined for these track sections, and that the associated track signals are associated with them
Koordinatenwerte der Gleisstreckenabschnitte in einer Speichereinheit der Steuereinheit als Streckenverlauf des aktuell zwischen erstem und letztem Drehgestell liegendem Streckenabschnitt abgelegt werden.Coordinate values of the track sections are stored in a memory unit of the control unit as the course of the section currently between the first and last bogie.
16. Schienenfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit aus dem jeweils aktuellen Knickwinkel-Istwertsignal sowie den vorgegebenen mechanischen Abständen zwischen dem Koppelgelenk und den Drehgestellen der benachbarten16. Rail vehicle according to claim 15, characterized in that the control unit from the current actual kink angle actual value signal and the predetermined mechanical distances between the coupling joint and the bogies of the neighboring ones
Wagenkästen unter Einbeziehung des Verdrehwinkels des Drehgestells gegenüber dem zugehörigen Wagenkasten den aktuellen Bogenradius des differentiellen Gleisstreckenabschnitts am ersten Drehgestell und daraus die aktuellen Koordinaten desselben bestimmt. Car bodies, including the angle of rotation of the bogie relative to the associated car body, determines the current radius of curvature of the differential track section on the first bogie and from this the current coordinates of the same.
17. Steuereinrichtung für ein Schienenfahrzeug nach Anpruch 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Steuereinheit ein Algorithmus zur Bestimmung einer auf einen vorbestimmten Gleistrassenabschnitt bezogenen, aus dem Istwert von Knickwinkel und/oder Verdrehwinkel abgeleiteten, in den Sekundärfedern gespeicherten Minimalenergie abgelegt ist, und daß die Steuereiheit Sollwerte für Knickwinkel und/ oder Verdrehwinkel generiert und eine Aktoranordnug steuert, die der Istwertabweichung entgegenwirkt. 17. Control device for a rail vehicle according to claim 12 or one of the following, characterized in that an algorithm for determining a minimum energy stored in the secondary springs and stored in the secondary springs is determined in a control unit for determining a reference to a predetermined track section, derived from the actual value of the articulation angle and / or torsion angle , and that the control unit generates setpoints for the articulation angle and / or angle of rotation and controls an actuator arrangement which counteracts the actual value deviation.
EP97951163A 1996-12-04 1997-11-11 Method of influencing the inflection angle of railway vehicle wagons, and railway vehicle for carrying out this method Expired - Lifetime EP0877694B1 (en)

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