EP0877694B1 - Procede permettant d'influer sur l'angle d'inflexion des wagons d'un vehicule sur rail, vehicule sur rail avec lequel ce procede est mis en oeuvre - Google Patents

Procede permettant d'influer sur l'angle d'inflexion des wagons d'un vehicule sur rail, vehicule sur rail avec lequel ce procede est mis en oeuvre Download PDF

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EP0877694B1
EP0877694B1 EP97951163A EP97951163A EP0877694B1 EP 0877694 B1 EP0877694 B1 EP 0877694B1 EP 97951163 A EP97951163 A EP 97951163A EP 97951163 A EP97951163 A EP 97951163A EP 0877694 B1 EP0877694 B1 EP 0877694B1
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EP
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bogie
actual
car bodies
set point
track line
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EP97951163A
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Andreas Strasser
Ulrich Hachmann
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
DaimlerChrysler Rail Systems GmbH
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    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
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    • 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
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    • 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 of the articulation angle between the longitudinal axes of neighboring car bodies of a multi-unit, on a rail vehicle traveling according to a track Claim 1 and a rail vehicle for implementation this procedure.
  • the invention is based on the object generic method and rail vehicle specify by which a control of the car bodies in such a way that the same at stand in a dynamic position to each other, as they correspond to the static situation Track section corresponds.
  • the target position is the actual position of the bogies the car bodies to determine how they are in static state when the rail vehicle at this point. In this static The clearance is minimized.
  • the target position of the car bodies to each other can thus be based on the smallest, in the energy stored in the secondary spring elements determine and as the target angle for the position of the Articulated joint and the bogies opposite the Output car bodies as corresponding setpoint signals.
  • the setpoint position or the associated setpoint signals are then with the actual position or Actual value signals for the articulation angle and the Angle of rotation compared and dependent on this Comparison controlled an actuator arrangement, the one Counteracts actual value deviation.
  • the control according to the invention is particularly then advantageous if the car bodies due to failure of Braking due to failure of the drive on one leading bogie or malfunctioning or by pushing it into a non-operational, if necessary, dangerous V or Z position come together and derail.
  • the Difference of the routes on the inside of the arch and on outer wheel of the first bogie determined and from this the arc radius of the track route in the area of the first bogie in the direction of travel be determined.
  • the determined values are again as a series of measurements at least for the between the first and last bogie lying current Route section in particular as coordinate-related Measured values stored so that the respectively saved Data or measured value series the current route maps to the to determine the target position of the Car bodies are used.
  • the difference The routes can be different Number of revolutions of the inside and outside of the bow Rail wheel or by optical or on radar or. Distance transducers working based on ultrasound are determined become. However, it can also be used to determine the The lateral acceleration along the course of the track Inclination and the driving speed of the first Car body evaluated and the radius values for differential route sections in succession as a picture of the currently used track get saved.
  • the actuator arrangement can have actuator elements, the at least in the area of the articulation, between the two adjacent car bodies and / or between the bogie and the associated car body are arranged.
  • both Articulated joint like the respective bogie Assigned actuator elements in symmetrical assignment.
  • the multi-unit rail vehicle is made up of each two cars connected by an articulated joint, in which the two pairs of wagons on both ends articulated between the second and third car arranged handlebar are connected, then expedient here also the route over the Total length of the rail vehicle saved and the Target position determination separately for each pair of wagons carried out, the basis for this Determine the minimum in the Secondary spring elements stored energy of the respective pair of cars.
  • the invention is based on schematic diagrams of an embodiment explained in more detail.
  • a rail vehicle there are three car bodies 1, 2, 3 provided that each on only one biaxial Bogie 4 each with two elastic Support secondary spring elements 5, which in turn on a cross to the longitudinal axis of each Car body lying line are arranged and the in addition to their vertical spring properties, an additional one Rotation about a vertical axis and a Allow cross shift.
  • the respective car body 1,2,3 can thereby in a parallel plane to Turn the associated bogie 4 to a limited extent and move to the side.
  • There is a shift of the bogie 4 in the longitudinal direction of the car body by at least one standing in the longitudinal direction swiveling on the bogie 4 as on the car body 1, 2, 3 articulated handlebars that the in Traction forces occurring in the longitudinal direction of the body transfers between bogie 4 and body 1,2,3.
  • the secondary springs 5 thus allow rotation the longitudinal axis of the bogie opposite the Longitudinal axis of the associated car body by the angle a, which usually differ on the individual wagons are great.
  • a Angle of rotation encoder 6 provided, on the one hand with the associated car body 1,2,3 and on the other hand with the associated bogie 4 is coupled.
  • the Angle of rotation encoder 6 generate depending on the respective Angle of rotation a Actual angle of rotation signals V1, V2, V3, which are input signals from a control unit 7 are fed.
  • the car bodies 1,2 and 2,3 are each via an articulated joint 8 with an associated Articulation angle sensor 9 articulated, which Articulated joint 8 the only joint between neighboring car bodies.
  • the articulation angle sensor 9 generated depending on the angle at which the Longitudinal axes of the associated car bodies to each other stand, a kink angle actual value signal K1 or K2, the also as input signals of the control unit 7 are fed.
  • actuator elements 10 are provided, with which a force component between the neighboring car bodies can be generated.
  • Further corresponding actuator elements 11 are 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 included equipped with an actuator control input AST corresponding actuator control outputs AST 1 to AST 4 of Control unit 7 are connected.
  • the actuator elements 11 also have control inputs S which in turn to corresponding control outputs S1 to S6 the control unit 7 are connected. You can in each case the control inputs for the actuators 11 Bogie 4 can be connected in parallel to one asymmetrical rotation of the bogie under the To prevent the effect of these actuators 11.
  • the determination of the course of the at least current track section used on can done differently. So it is possible in a constant cycle, i.e. in several steps continuously the current kink angle between the Longitudinal axes of two adjacent car bodies and the Angle of rotation at least between that in the direction of travel first bogie and the associated body determine and from these angles and the given Clearances between the articulated joint and the two neighboring bogies the arc radius of the Track line in the area of the first bogie for the current differential there To determine section of track.
  • On differential track section is an im Comparison of the section between the first and short section of the track lying on the last bogie.
  • the course of the track can be determined also from the difference in the travel distances on the inside of the arch Track and on the outer track, take place from this difference the arc radius of the track line in Area of the first bogie in the direction of travel is determined and the resulting for the corresponding differential route sections obtained coordinate-related measured values again as digital Illustration of the route section traveled in one Measured value series are stored.
  • the difference in Routes can be measured by Number of revolutions on the inside or outside of the bow Idler gear of the first bogie or by ultrasonic or radar position measuring devices are found.
  • the course of the track can also from the Lateral acceleration, the inclination of the car body and the driving speed can be determined by from These values determine the radius of the track becomes and corresponding differential Route sections again the coordinate-related Measured values as a route in a multi-cell Memory.
  • the actual position of the car bodies results from the Kink angle and / the twist angle (s) as by the articulation angle sensor 9 or the rotation angle sensor 6 actually measured and as particularly electrical Actual value signals K or V are output and sent to the Control unit 7 are passed for further processing.
  • the actuators 10, 11 can do so are controlled that with actual value signals that the Lag the setpoint, which derives from the dynamics Buckling or. Torsional forces between the associated Car bodies or bogie and car body like this are supported that the actual value signals the Approach setpoint signals or that they at Overshoot of the actual values beyond the setpoint in opposite direction can be controlled.
  • 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 relative to the associated car body and therefore it must be possible to connect each bogie 4 to a common output S1 / S2, S3 / S4, S5 / S6 of the control unit 7 the actuator elements 10 in the area of the respective articulated joint 9 are 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 can be controlled in the sense of shortening the axial length.
  • FIG. 3 is the "static" setpoint angle in the Comparison to the associated “dynamic” actual kink angle value and at the same time the "static" setpoint angle of rotation compared to the "dynamic” actual rotation angle value on the first bogie in the direction of travel for a track section shown by a Straight lines in an arc with a constant radius leads.
  • the setpoint and actual value signals are from im Interference vibrations occurring during operation are released.
  • Above the length of a track section plotted as the abscissa are kink angle values on the left ordinate and on the right ordinate plotted angle of rotation values. The 0 points are not the same height.
  • the course of the kink angle setpoint line is from the Course of the currently used track on the Basis of the smallest total energy content of the considering transverse and torsional forces of the associated secondary spring elements calculated and can preferably as a continuous sequence of target values for the associated differential track sections can be saved.
  • the Setpoint for the angle of rotation determined.
  • the actual kink angle value which is when driving on the affected track section without interference set by actuators, starts when retracting a straight line in a curved track, of course also at zero and increases as a result of Mass inertia with a time delay compared to the setpoint.
  • the inertia then prevents one End of the actual kink angle increase at Target-actual value equality and thus leads to a Overshoot of the actual value beyond the setpoint, as it is the one exceeding the setpoint Lines in principle represents.
  • the course of the operational dynamic rotation angle actual value initially follows the course with increased amplitude which was also calculated from the track geometry Angle of rotation setpoint to return to the Zero value also due to the inertia of the To swing car bodies beyond zero.
  • the actuator elements 11 are used, which between bogie 4 and associated car body 1.2 or 3 act. This can be done through active strength applying actuator elements 11, that is hydraulic cylinders or electric drives, the negative Vibration deflection beyond the setpoint be counteracted. Only come as actuators Damping elements for use can only do that Overshoot or undershoot of the setpoint appropriate control of the actuators counteracted become.
  • Attenuation is also appropriate here in the black field only as long as the actual value after reaching the setpoint of the same removed in both positive and negative directions. To the Target value of running approximate movements of the Bogie against the car body are against it not dampened. It is also possible here Damping shortly before the setpoint is reached let to start to overshoot on a To minimize the minimum.
  • Corresponding control processes can be carried out using the Actuators can also be executed if that Rail vehicle leaves the track arch and at Transition to the straight section of the route, each occurring in the opposite direction Vibration processes take effect.
  • the articulation angle between the longitudinal body axles if necessary with the help of the control of the Bogies opposite the car bodies, can therefore Body position to each other can be controlled so that one at least largely for static operation Approximate assignment of the car bodies to each other in the dynamic operation is achieved so that Rail vehicle total one at the actual Ideally approximated track route Has clearance requirements and the same in particular then stops when malfunctions on braking and / or Drive elements or other influencing factors to one Carry out overrun operation with buckling of the dome joints could.

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Claims (17)

  1. Procédé permettant d'influer sur l'angle d'articulation entre les axes longitudinaux de deux caisses de wagons voisines d'une rame ferroviaire, formée par plusieurs éléments articulés circulant sur une voie ferrée et dont les caisses de wagons sont en appui élastique, par l'intermédiaire de ressorts secondaires, sur un seul bogie à deux axes et, dans tous les cas, deux caisses de wagons voisines sont attelées de manière à pouvoir pivoter l'une par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'une seule articulation à direction pivotante, caractérisé en ce que le tracé de la voie ferrée est enregistré et reproduit au moins sur une longueur, qui est située actuellement entre le premier et le dernier bogie, en ce que la position de consigne des caisses de wagons conformément à leur position de repos statique correspondante est déterminée en continu par rapport à ce tronçon de la voie ferrée actualisé dans chaque cas, en ce que la position de consigne actuelle est comparée à la position réelle actuelle et en ce que, en fonction de cela, un écart entre la valeur de consigne et la valeur réelle est corrigé ou, au moins dans les cas où la position réelle varie en s'écartant de la position de consigne, la position réelle est corrigée pour l'empêcher de continuer à varier dans le même sens.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer la position de consigne actuelle des caisses de wagons par rapport au tracé de la voie ferrée actuel parcouru et mémorisé, la position de repos statique correspondante des caisses de wagons est déterminée à condition que l'énergie, accumulée dans les ressorts secondaires par le mouvement des bogies par rapport aux wagons, atteigne un minimum pour l'emplacement actuel de la rame.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour déterminer le tracé de la voie ferrée, l'angle d'articulation actuel entre les axes longitudinaux de deux caisses de wagons voisins et l'angle de pivotement entre le bogie et la caisse de wagon correspondant sont déterminés en continu et, à partir de ces angles et des distances prédéfinies entre l'articulation à direction pivotante et les deux bogies voisins, le rayon de courbure de la voie ferrée est déterminé dans la zone du premier bogie pour le tronçon différentiel actuel de la voie ferrée à cet emplacement, et en ce que les valeurs calculées au moins pour le tronçon de voie situé entre le premier et le dernier bogie sont mémorisées en tant que valeurs de mesure dans un système de coordonnées.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer le tracé de la voie ferrée à partir de la différence entre les trajets sur la voie à l'intérieur de la courbe et la voie à l'extérieur de la courbe, le rayon de courbure de la voie ferrée est calculé dans la zone du premier bogie par référence au sens de roulement, et en ce que les valeurs calculées en continu au moins pour le tronçon de voie situé entre le premier et le dernier bogie sont mémorisées en tant que valeurs de mesure dans un système de coordonnées.
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer le tracé de la voie ferrée à partir de l'accélération transversale, de l'inclinaison et de la vitesse de roulement de la caisse de wagon, le rayon de courbure actuel de la voie ferrée est déterminé au niveau du premier bogie, et en ce que les valeurs actuelles calculées en continu au moins pour le tronçon de voie situé entre le premier et le dernier bogie sont mémorisées en tant que valeurs de mesure dans un système de coordonnées.
  6. Procédé selon la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que les signaux des valeurs de consigne correspondant à la position théorique déterminée sont analysés pour l'angle d'articulation entre les axes longitudinaux de deux caisses de wagons voisines.
  7. Procédé selon la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que les signaux des valeurs de consigne correspondant à la position de consigne déterminée sont analysés pour l'angle de pivotement entre le bogie et la caisse de wagon correspondante.
  8. Procédé selon la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que, pour déterminer la position réelle, l'angle d'articulation actuel entre les axes longitudinaux des caisses de wagons est converti en signaux de valeurs réelles.
  9. Procédé selon la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que, pour déterminer la position réelle, l'angle de pivotement actuel entre le bogie et la caisse de wagon correspondante est mesuré et converti en signaux de valeurs réelles.
  10. Procédé selon la revendication 6 ou l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que les signaux des valeurs réelles sont comparés aux signaux des valeurs de consigne et en ce que, en présence d'un signal de valeur réelle qui s'écarte du signal de valeur de consigne correspondant, au moins un système d'acteurs pouvant être commandé et associé à l'articulation à direction pivotante ou au bogie est activé, lequel système d'acteurs réagit contre le signal de valeur réelle pour l'empêcher de continuer à varier dans le même sens.
  11. Procédé selon au moins l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les signaux des valeurs réelles sont comparés aux signaux des valeurs de consigne correspondants et en ce que, en présence d'un signal de valeur réelle qui s'écarte du signal de valeur de consigne correspondant, au moins un système d'acteurs pouvant être commandé et associé à l'articulation à direction pivotante ou au bogie est activé, de telle sorte que la valeur réelle est amenée vers la valeur de consigne correspondante.
  12. Rame ferroviaire destinée à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce qu'un émetteur de l'angle d'articulation est monté contre l'articulation à direction pivotante (8) ou entre les wagons voisins (1, 2, 3) et un émetteur de l'angle de pivotement (6) est monté au moins entre le premier bogie (4) et la caisse de wagon (1) correspondante, en ce que ces émetteurs de position angulaire (9, 6) émettent des signaux de valeurs réelles (K, V), qui sont acheminés vers une unité de commande (7) qui, dans une première étape, à partir des signaux de valeurs réelles (K, V) des émetteurs de position angulaire (9, 6) et à partir des dimensions géométriques entre l'articulation à direction pivotante (8) et les bogies (4) voisins, génère une reproduction du tronçon de voie parcouru actuellement et la stocke en mémoire, de même qu'elle génère les signaux des valeurs de consigne pour l'angle d'articulation et pour l'angle de pivotement à partir de ce calcul du tracé en se basant sur la plus faible énergie des ressorts secondaires (5) pour l'utilisation statique des caisses de wagons (1, 2, 3), et laquelle unité de commande compare les signaux de valeurs réelles avec les signaux de valeurs de consigne correspondants, en ce qu'il est prévu au moins un système d'acteurs (10, 11) pouvant être commandé, disposé sur l'articulation à direction pivotante (8) ou entre les caisses de wagons voisines (1, 2, 3) et/ou entre le bogie (4) et la caisse de wagon correspondante (1, 2, 3), et en ce que le système d'acteurs (10, 11) est commandé au moyen de l'unité de commande (7) en fonction de la comparaison entre les signaux de valeurs réelles et les signaux de valeurs de consigne.
  13. Rame ferroviaire selon la revendication 12, caractérisée en ce que le système d'acteurs (10, 11) est un dispositif d'amortissement susceptible d'être commandé.
  14. Rame ferroviaire selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que le système d'acteurs (10, 11) comporte deux éléments d'amortissement disposés symétriquement par rapport à l'articulation à direction pivotante (8) et/ou chacun deux éléments d'amortissement disposés symétriquement par rapport aux bogies (4), dont la caractéristique est commandée de telle sorte que la valeur réelle de la position du wagon est approchée de la valeur de consigne.
  15. Rame ferroviaire selon la revendication 12 ou l'une des revendications suivantes, caractérisée en ce qu'un émetteur de déplacement est monté contre la première caisse de wagon ou le premier bogie, lequel génère des signaux spécifiques relatifs aux tronçons différentiels de la voie ferrée, en ce que sont déterminées les valeurs du système de coordonnées qui varient respectivement par rapport à ces tronçons de voie ferrée et en ce que les valeurs des coordonnées des tronçons de voie ferrée, correspondant aux signaux des tronçons de voie ferrée, sont stockées dans une unité de mémoire de l'unité de commande en tant que courbe du tracé du tronçon de voie situé actuellement entre le premier et le dernier bogie.
  16. Rame ferroviaire selon la revendication 15, caractérisée en ce que, à partir du signal de valeur réelle de l'angle d'articulation actuel, de même qu'à partir des distances mécaniques définies entre l'attelage et les bogies des caisses de wagons voisines, en intégrant l'angle de pivotement du bogie par rapport à la caisse de wagon correspondante, l'unité de commande détermine le rayon de courbure actuel du tronçon différentiel de la voie ferrée au niveau du premier bogie et, à partir de cette valeur, les coordonnées actuelles.
  17. Rame ferroviaire selon la revendication 12 ou l'une des revendications suivantes, comprenant une unité de commande, caractérisée en ce qu'un algorithme, destiné à déterminer une énergie minimum relative à un tronçon de voie ferrée prédéfini, dérivée de la valeur réelle de l'angle d'articulation et/ou de l'angle de pivotement et accumulée dans les ressorts secondaires, est stocké dans l'unité de commande, et en ce que l'unité de commande génère des valeurs de consigne pour l'angle d'articulation et/ou l'angle de pivotement et commande un système d'acteurs qui réagit contre la divergence des valeurs réelles.
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