EP1074448A1 - Track-bound vehicle, especially railway vehicle for regional transport - Google Patents

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Publication number
EP1074448A1
EP1074448A1 EP00116402A EP00116402A EP1074448A1 EP 1074448 A1 EP1074448 A1 EP 1074448A1 EP 00116402 A EP00116402 A EP 00116402A EP 00116402 A EP00116402 A EP 00116402A EP 1074448 A1 EP1074448 A1 EP 1074448A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
track
guided vehicle
vehicle according
car body
hydraulic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00116402A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Anton Gaile
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Original Assignee
Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH filed Critical Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Publication of EP1074448A1 publication Critical patent/EP1074448A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 track-guided vehicle, in particular a Rail vehicle for local transport, consisting of at least three hinged car bodies, each on one associated chassis are rotatably supported in the horizontal direction.
  • Such track-guided vehicle systems are, if no further measures be met, statically simply undetermined, since the interconnected car bodies on the track-guided Can turn undercarriages.
  • These vehicle systems can, for example be determined statically that at least one of the car bodies is rotatably connected to its associated chassis. If such a measure is missing, the system records from outside forces acting on the system enter an undefined position. This lights up immediately for cases in which the track-guided vehicle is pushed or braked. In these cases, the Push the car bodies together in an uncontrolled manner like an accordion. But this also occurs when cornering and accelerating same problem on. Because when the leading undercarriage turns retracts, so it does not initially affect the position of the rotatable supported car body, and at further corner entry an indefinite and dynamically changing position of the first and also the following car bodies for their respective undercarriages to adjust.
  • the associated car body becomes the simply undefined system to a particular system. Because of this fixation is the position the first car body is always defined relative to the track channel, and thereby the position of the following car body is simultaneously also defined because it is articulated with the first car body is connected and because its associated chassis in the track channel is forced. This always results in a defined position a car body based on the defined position of the previous one Car body. This applies regardless of any external forces.
  • DE-C-195 26 865 proposes a chassis control for this purpose been, depending on the angle of rotation of a All other relative to its associated chassis Car bodies relative to their respective undercarriage are actively deflected according to a given formula. The The angle of rotation of the other car bodies affects the angle of rotation of the first car body, so that a self-regulating system results. According to the formula given in DE-C-195 26 865 Deflection of adjacent car bodies in opposite directions Direction, where the sum of all turning angles is 0.
  • the control system ensures a deflection of the next one Car body opposite the associated chassis left or in the negative direction and the car body after next back to the right or in a positive direction etc.
  • the object of the present invention is a track-guided vehicle of the type mentioned with a less complex control system to propose an acceptable envelope.
  • a vehicle with a control system with which the turning angle ⁇ n of the last car body in the direction of travel relative to its associated chassis is controlled as a function of the turning angle ⁇ 1 of the first car body relative to its associated chassis.
  • the deflection angles ⁇ 1 and ⁇ n are preferably the same.
  • ie ⁇ 1 - ⁇ n
  • the k factor indicates the ratio of the bogie deflections. In the simplest case, k is 1. If k factors are not equal to 1, there is a Envelope curve dependent on the direction of travel.
  • the articulation angles ⁇ 1 and ⁇ n-1 between the first two and the last two car bodies can also be controlled as a function of the turning angle ⁇ 1 of the first car body relative to its associated undercarriage. It has been shown that an acceptable envelope can be achieved in particular if the control is carried out according to the following equation: where k 1 and k 2 represent freely selectable proportionality factors, n indicates the number of car bodies, and the joint angles ⁇ are positive if the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the leading car body.
  • the proportionality factor k 1 is preferably formed from the ratio of the maximum possible joint angle ⁇ max to the maximum possible turning angle ⁇ max .
  • the k factor can be assumed to be 8. The position of the vehicle in the lane channel when cornering can be changed by varying the k factor.
  • the ratio of the joint angles ⁇ 1 and ⁇ 2 can be influenced via the proportionality factor k 2 .
  • k 2 is 1 in the simplest case.
  • the turning angle ⁇ 1 of the first car body relative to the chassis can be detected by means of mechanical, hydraulic or electrical position sensors.
  • the control of the last car body relative to the chassis (1st alternative) or the control of the articulation angle between the first two and the last two car bodies (2nd alternative) takes place by means of actuators, which in turn can be implemented mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically.
  • the sensor and the actuators are linked to form a closed control loop.
  • the deflection can be complete in both alternative solutions realized mechanically by means of cables or by means of coupling rods by, for example, the deflection in the first alternative on the first vehicle part with the deflection on the third vehicle part is coupled directly using cables or coupling rods.
  • the turning angles of the first and last car bodies to the chassis are detected by means of suitable electrical sensors and an active actuator, for example an electrohydraulic, pneumatic or electromechanical actuator, then ensures a permanent adjustment of the deflection angles ⁇ 1 and ⁇ n .
  • an active actuator for example an electrohydraulic, pneumatic or electromechanical actuator
  • a superordinate computer unit is used to control and monitor the active actuator. In this case it is therefore not important at which point the active actuator is effective.
  • the active actuator can control, for example, the angle of rotation of any car body (except the first car body) or the articulation angle between any two car bodies.
  • the active actuator can, for example, also be integrated in the sensor on the last part of the vehicle.
  • transducers for detecting the turning angle ⁇ 1 and the joint angle ⁇ 1 and ⁇ n-1 are attached to the first vehicle part and to the vehicle joints between the first and the last two car bodies.
  • an active actuator with a higher-level computer unit for control and monitoring is attached to the vehicle.
  • the electrical implementation offers the possibility of realizing an identical envelope curve independently of the direction of travel of the vehicle.
  • a further transducer for detecting the angle of rotation of the last car body to the undercarriage, which becomes the first undercarriage when the direction of travel changes is merely attached to the last undercarriage, and the higher-level computer unit receives a corresponding direction of travel signal from the vehicle computer.
  • Another advantage of the electrical implementation is that the wheel forces are reduced, since the mass forces of the car bodies do not become noticeable as torques that act on the chassis, but act as shear forces on the complete chassis. This results in a larger effective lever arm for supporting the inertial forces of the vehicle.
  • the hydraulic Actuators 40, 50 of the first vehicle member are via hydraulic lines 21, 22 connected to the hydraulic actuators 60, 70, so that the hydraulic actuators 40, 50 and 60, 70 mutually influence.
  • the hydraulic system 20 is through a valve block 24 and hydraulic accumulator 23 completed.
  • the hydraulic actuators 40, 50, 60, 70 are basically identical built up. Using the example of the hydraulic actuator 40, they have one Piston rod 41 with a piston 43 in a hydraulic cylinder 46 in which the piston rod 41 is guided axially with the piston 43.
  • the piston rod 41 is on one side on the bogie 16 via a bogie joint 47 articulated.
  • the hydraulic cylinder 46 is in turn over a car body joint 45 is articulated on the car body 11.
  • This Construction allows angular deflection of the bogie 16 opposite the car body 11, which fixed to the bogie 16 Piston rod 41 with the piston 43 axially in the on the body 11 fixed hydraulic cylinder 46 can move.
  • the piston 43 divides the hydraulic cylinder 46 in two cylinder chambers 42, 44, which are accordingly with an angular deflection of the car body 11 to Increase bogie 16 on the one hand and reduce on the other hand.
  • the hydraulic actuators 40, 50 on the first vehicle member and 60, 70 on the last vehicle member are arranged parallel to each other on both sides of the bogie 16 and 18, respectively. That is, a rotation of the car body 11 relative to the bogie 16 by the turning angle ⁇ 1 in the direction of the arrow (FIG. 1) causes the piston 43 in the hydraulic cylinder 46 to be displaced to the right and the piston 53 in the hydraulic cylinder of the opposite hydraulic actuator 50 to be displaced to the left.
  • the bogie 16 of the first vehicle part turns under the car body 11 to the right. That is, the car body 11 rotates relative to the bogie 16 to the left, ie counterclockwise or in the negative direction of rotation, by the turning angle ⁇ 1 (direction of arrow in FIG. 1). This reduces the size of the cylinder chambers 42, 52 and increases the size of the cylinder chambers 44, 54.
  • the decreasing cylinder chambers 42, 52 are connected to the hydraulic line 22, so that the displaced hydraulic oil flows from the cylinder chambers 42, 52 into the hydraulic line 22. In a corresponding manner, hydraulic oil flows from the hydraulic line 21 into the enlarging cylinder chambers 44, 54.
  • This hydraulic oil flow is used to deflect the last car body 13 relative to its chassis or bogie 18. That is, hydraulic oil displaced from the cylinder chambers 42, 52 flows into the cylinder chambers 62, 72 of the hydraulic actuators 60, 70 of the last vehicle member, whereby at the same time hydraulic oil in an appropriate amount from the cylinder chambers 64, 74 of the hydraulic actuators 60, 70 the hydraulic line 21 is displaced into the enlarging cylinder chambers 44, 54 of the hydraulic actuators 40, 50 of the first vehicle member.
  • the control system described above thus automatically adjusts itself to a defined position at any point in time.
  • the turning angles ⁇ 1 and ⁇ n of the first car body 11 and the last car body 13 are in opposite directions because the number n of car bodies is odd.
  • the control system described above is also applicable to vehicles with more than three links, with vehicles with an even number n of car bodies by interchanging the connections of the hydraulic lines 21, 22 on the hydraulic actuators 60, 70 that the directions of rotation of the first car body 11 and the last car body 13 are not opposite to their respective bogies 16, 18 but in the same direction.
  • the absolute dimension of the turning angle ⁇ 1 on the first vehicle element is identical to the dimension of the turning angle ⁇ n on the last vehicle element: If the number of car bodies is odd: and with an even number of car bodies: This can also be stated generally by:
  • the hydraulic control system described above also represents an anti-kink device, as will be explained below.
  • the vehicle assumes the position shown in FIG. 1 on a straight lane channel. That is, all car bodies 11, 12, 13 and undercarriages 16, 17, 18 are arranged linearly to one another.
  • the coupling of the first with the last vehicle part results in with a k-factor of 1 a symmetrical one for both directions of travel Behavior.
  • On the hydraulic actuators 50 and 70 can also be dispensed with, without affecting the principle and changes the result achieved.
  • Figures 2a to 2d show the behavior of a three-part vehicle with different rail guidance.
  • the ratio of the bogie distance to the radius R of the track channel is 7/17 m / m, that is, about 0.4.
  • the turning angles ⁇ i of the car bodies relative to their respective undercarriage are indicated, a positive turning angle ⁇ indicating a deflection of the car body with respect to the undercarriage or track channel in the clockwise direction.
  • FIG. 2a shows the behavior of the vehicle when entering a curve (arrow direction).
  • An identical constellation also results when the direction of travel is reversed.
  • Figure 2b shows the same tripartite vehicle during cornering.
  • the turning angle ⁇ 2 on the middle part of the vehicle is ⁇ 2 ⁇ -2 °.
  • FIG. 2c shows the same three-part vehicle when driving through a curve with an intermediate straight line.
  • FIG. 2d shows the behavior of the same three-part vehicle when driving on an S-bend with an intermediate straight line.
  • the turning angle on the middle part of the vehicle is ⁇ 2 ⁇ 5 °.
  • the hydraulic actuators 40 and 60 are shown in FIGS. 2a to 2d shown schematically, the actuating cylinder each with the car bodies and their piston rods each with the bogie or chassis are connected, as explained with reference to FIG. 1.
  • the position of the piston is in the hydraulic cylinder of the hydraulic actuator indicated.
  • FIG. 2d shows a possible position for an active actuator 90, as can be provided when the control system is implemented electrically. That is, instead of the hydraulic actuators 40, 60, for example, a hydraulic actuator 100 is provided between two car bodies for controlling an articulation angle ⁇ .
  • the joint angle ⁇ is set so that the turning angles ⁇ 1 and ⁇ 3 are, in absolute terms, of the same size and in opposite directions.
  • the deflection angles ⁇ 1 and ⁇ 3 are determined using suitable sensors and the active actuator 100 is controlled by means of a higher-level computer unit.
  • FIG. 3 shows a hydraulic diagram for a three-part vehicle in accordance with the second alternative solution. Apart from details of the hydraulic diagram, the vehicle shown in FIG. 3 corresponds to the vehicle shown in FIG. 1. The same parts are therefore designated with the same reference numbers.
  • hydraulic actuators 40, 50 are provided in an identical manner, as previously explained in connection with FIG. 1, by the turning angle ⁇ 1 on the leading vehicle part between the car body 11 and the undercarriage or bogie 16 to grasp and influence. Accordingly, a single hydraulic actuator 40 or 50 would basically be sufficient for the intended purposes.
  • the hydraulic actuators 80, 90 are articulated to the respective car bodies 11, 12 and 12, 13 via car body joints 85 and 95, respectively.
  • a deflection of the leading car body 11 with respect to its associated undercarriage or bogie 16 by the turning angle ⁇ 1 is applied by means of the hydraulic lines 21, 22 to the hydraulic actuators 80, 90, which thereby act on the articulation angles ⁇ 1 and ⁇ n-1 between the first two and last two car bodies 11, 13 act.
  • a positive unscrewing angle ⁇ 1 means that the car body 11 is unscrewed clockwise relative to the chassis 16.
  • a positive angle ⁇ means a deflection of the car body following in the direction of travel relative to the leading car body in a clockwise direction.
  • the hydraulic actuators 80, 90 are of identical design, in particular, therefore, with identical cylinder chamber volumes.
  • the cylinder chamber volumes 42, 44 and 52, 54 of the hydraulic actuators 40, 50 on the leading vehicle part are larger.
  • the volume size of the cylinder chambers 42, 44 and 52, 54 therefore determines the proportionality factor k in the following equation: which is met by the hydraulic diagram shown in Figure 3.
  • ⁇ 1 indicates the angle of rotation of the leading car body relative to the chassis and ⁇ 1 , ⁇ 2 the articulation angle between the first and second or second and third car bodies.
  • FIG 4a The behavior of the vehicle when entering a curve is shown in FIG 4a.
  • the vehicle occupies the same position.
  • the individual take Vehicle parts when entering a curve in the opposite direction of travel a position other than the vehicle position shown in FIG. 4a, since the vehicle part with the hydraulic actuators 40, 50 in such a case, it only enters the curve as the last vehicle part.
  • a positive angle ⁇ 1 or ⁇ 2 means that the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the leading car body.
  • FIG. 4b shows the three-part vehicle during cornering.
  • FIG. 4c shows the behavior of the vehicle when driving through a curve with an intermediate straight line.
  • FIG. 4d shows the behavior of the three-part vehicle when driving through an S-curve with a straight line.
  • FIG. 4d also shows an active actuator 100 as an electro-hydraulic actuator which replaces the hydraulic actuators 40, 50, 80, 90 between the first two and the last two car bodies and between the chassis 16 and the car body 11 of the leading vehicle part.
  • an active actuator 100 as an electro-hydraulic actuator which replaces the hydraulic actuators 40, 50, 80, 90 between the first two and the last two car bodies and between the chassis 16 and the car body 11 of the leading vehicle part.
  • the electrical implementation of the control system has the advantage over the mechanical and hydraulic implementation that, by providing a further position sensor, identical envelopes for the vehicle can be obtained regardless of the direction of travel of the vehicle. It is only necessary to provide a further sensor on the last vehicle part to determine the turning angle ⁇ 3 between the car body 13 and the associated undercarriage 18 or bogie of the last vehicle part. Depending on the direction of travel, the deflection angle ⁇ would then be determined on the corresponding leading vehicle part in order to meet the specified equation.
  • n is the number of car bodies
  • k 1 and k 2 freely selectable proportionality factors
  • ⁇ 1 the angle of rotation of the leading car body relative to the chassis
  • ⁇ 1 and ⁇ n-1 the joint angle between the first two and between the last two car bodies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

The vehicle has at least three coupled wagon boxes (11-13) horizontally rotatably supported on corresp. running gear (16,18). A control system controls the rotation angle (alphan) of the last wagon box relative to its associated running gear depending on that (alpha1) of the first wagon box.

Description

Die Erfindung betrifft ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug für den Nahverkehr, bestehend aus mindestens drei gelenkig miteinander verbundenen Wagenkästen, die jeweils auf einem zugehörigen Fahrwerk in horizontaler Richtung drehbar abgestützt sind.The invention relates to a track-guided vehicle, in particular a Rail vehicle for local transport, consisting of at least three hinged car bodies, each on one associated chassis are rotatably supported in the horizontal direction.

Solche spurgeführten Fahrzeugsysteme sind, wenn keine weiteren Maßnahmen getroffen werden, statisch einfach unterbestimmt, da sich die miteinander verbundenen Wagenkästen auf den spurgeführten Fahrwerken drehen können. Diese Fahrzeugsysteme können beispielsweise dadurch statisch bestimmt werden, daß zumindest einer der Wagenkästen drehfest mit seinem zugehörigen Fahrwerk verbunden wird. Fehlt eine solche Maßnahme, dann nimmt das System bei von außen auf das System einwirkenden Kräften eine nicht definierte Stellung ein. Dies leuchtet unmittelbar ein für Fälle, in denen das spurgeführte Fahrzeug geschoben oder abgebremst wird. In diesen Fällen würden sich die Wagenkästen in unkontrollierter Weise ziehharmonikaartig zusammenschieben. Aber auch bei Kurvenfahrten und Beschleunigungen tritt das selbe Problem auf. Denn wenn das führende Fahrwerk in eine Kurve einfährt, so wirkt sich das zunächst nicht auf die Stellung des drehbar abgestützten Wagenkastens aus, und bei weiterer Kurveneinfahrt wird sich eine unbestimmte und dynamisch veränderliche Stellung des ersten und auch der folgenden Wagenkästen zu ihren jeweils zugehörigen Fahrwerken einstellen.Such track-guided vehicle systems are, if no further measures be met, statically simply undetermined, since the interconnected car bodies on the track-guided Can turn undercarriages. These vehicle systems can, for example be determined statically that at least one of the car bodies is rotatably connected to its associated chassis. If such a measure is missing, the system records from outside forces acting on the system enter an undefined position. This lights up immediately for cases in which the track-guided vehicle is pushed or braked. In these cases, the Push the car bodies together in an uncontrolled manner like an accordion. But this also occurs when cornering and accelerating same problem on. Because when the leading undercarriage turns retracts, so it does not initially affect the position of the rotatable supported car body, and at further corner entry an indefinite and dynamically changing position of the first and also the following car bodies for their respective undercarriages to adjust.

Durch die Fixierung nur eines, beispielsweise des ersten Fahrwerks zu dem zugehörigen Wagenkasten wird das einfach unterbestimmte System zu einem bestimmten System. Denn durch diese Fixierung ist die Stellung des ersten Wagenkastens relativ zum Spurkanal immer definiert, und dadurch ist gleichzeitig die Stellung des folgenden Wagenkastens ebenfalls definiert, weil dieser gelenkig mit dem ersten Wagenkasten verbunden ist und weil dessen zugehöriges Fahrgestell in dem Spurkanal zwangsgeführt ist. Es ergibt sich dann immer eine definierte Position eines Wagenkastens aufgrund der definierten Position des vorangehenden Wagenkastens. Dies gilt unabhängig von irgendwelchen äußeren Kräften.By fixing only one, for example the first undercarriage the associated car body becomes the simply undefined system to a particular system. Because of this fixation is the position the first car body is always defined relative to the track channel, and thereby the position of the following car body is simultaneously also defined because it is articulated with the first car body is connected and because its associated chassis in the track channel is forced. This always results in a defined position a car body based on the defined position of the previous one Car body. This applies regardless of any external forces.

Die drehfeste Fixierung eines Wagenkastens mit seinem zugehörigen Fahrgestell ist aber nicht optimal, weil die Ausdrehwinkel der damit verbundenen Wagenkästen relativ zu ihren zugehörigen Fahrwerken sehr groß werden können. Dies führt insbesondere bei Kurvenfahrten zu Problemen und unter Umständen zur Kollision mit einem entgegenkommenden Fahrzeug auf einem benachbarten Spurkanal. Da benachbarte Spurkanäle aus Platzersparnisgründen möglichst eng beieinander liegend sollen, ist es ein Bestreben, die Ausdrehwinkel der Wagenkästen in Grenzen zu halten und eine optimale Hüllkurve zu erzeugen. Mit "Hüllkurve" ist hier die äußere Grenzlinie der Fläche links und rechts des Spurkanals gemeint, die von den Wagenkästen bei Kurvenfahrt überstrichen wird.The non-rotatable fixation of a car body with its associated Chassis is not optimal, however, because the turning angle of it connected car bodies relative to their associated chassis very much can grow up. This leads to in particular when cornering Problems and possibly colliding with an oncoming vehicle Vehicle on an adjacent lane. Because neighboring Track channels are located as close together as possible to save space , it is an effort to change the angle of the car bodies in Keep limits and create an optimal envelope. With "envelope" here is the outer boundary line of the area to the left and right of the Lane channel meant, which was swept by the car bodies when cornering becomes.

In DE-C-195 26 865 ist zu diesem Zweck eine Fahrwerksteuerung vorgeschlagen worden, bei der abhängig von dem Ausdrehwinkel eines Wagenkastens relativ zu seinem zugehörigen Fahrwerk alle weiteren Wagenkästen relativ zu ihrem jeweils zugehörigen Fahrwerk entsprechend einer vorgegebenen Formel aktiv ausgelenkt werden. Die Ausdrehwinkel der weiteren Wagenkästen wirken auf den Ausdrehwinkel des ersten Wagenkastens zurück, so daß sich ein selbstregelndes System ergibt. Nach der in DE-C-195 26 865 angegebenen Formel erfolgt die Auslenkung aneinandergrenzender Wagenkästen in entgegengesetzter Richtung, wobei die Summe aller Ausdrehwinkel 0 ergibt. D. h., wenn sich bei Einfahrt in eine Linkskurve eine Auslenkung des ersten Wagenkastens relativ zum Fahrwerk nach rechts bzw. in positiver Richtung einstellt, so sorgt das Steuerungssystem für eine Auslenkung des nächstfolgenden Wagenkastens gegenüber dem zugehörigen Fahrwerk nach links bzw. in negativer Richtung und des übernächsten Wagenkastens wieder nach rechts bzw. in positiver Richtung usw. Durch dieses Steuerungssystem sind nicht nur akzeptable Hüllkurven erzielbar, sondern oftmals verbessert sich auch der Fahrkomfort, da die Fahrwerksteuerung die Aus- und Eindrehgeschwindigkeit des Wagenkastens verringert bzw. kontrolliert und ein Überschwingen des Wagenkastens bei Kurvenfahrt verhindert.DE-C-195 26 865 proposes a chassis control for this purpose been, depending on the angle of rotation of a All other relative to its associated chassis Car bodies relative to their respective undercarriage are actively deflected according to a given formula. The The angle of rotation of the other car bodies affects the angle of rotation of the first car body, so that a self-regulating system results. According to the formula given in DE-C-195 26 865 Deflection of adjacent car bodies in opposite directions Direction, where the sum of all turning angles is 0. That is, if there is a deflection of the first car body when entering a left-hand bend relative to the chassis to the right or in a positive direction sets, the control system ensures a deflection of the next one Car body opposite the associated chassis left or in the negative direction and the car body after next back to the right or in a positive direction etc. Through this control system not only are acceptable envelopes achievable, but Often the driving comfort improves because the chassis control the removal and insertion speed of the car body is reduced or checked and an overshoot of the car body when cornering prevented.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein spurgeführtes Fahrzeug der eingangs genannten Art mit einem wenig aufwendigen Steuerungssystem zur Erzielung einer akzeptablen Hüllkurve vorzuschlagen.The object of the present invention is a track-guided vehicle of the type mentioned with a less complex control system to propose an acceptable envelope.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit einem Steuerungssystem, mit welchem der Ausdrehwinkel αn des in Fahrtrichtung letzten Wagenkastens relativ zu seinem zugehörigen Fahrwerk in Abhängigkeit von dem Ausdrehwinkel α1 des ersten Wagenkastens relativ zu dessen zugehörigen Fahrwerk gesteuert wird. Vorzugsweise sind die Auslenkungswinkel α1 und αn absolut betrachtet gleich. Insbesondere ist bei geradzahliger Anzahl n von Wagenkästen der Ausdrehwinkel α1 des ersten Wagenkastens gleichsinnig zum Ausdrehwinkel αn des letzten Wagenkastens ist, d. h. α1 = αn . Bei ungerader Anzahl n von Wagenkästen wird eine gegensinnige Auslenkung der ersten und letzten Wagenkästen zu ihrem jeweiligen Fahrwerk bevorzugt, d. h. α1 = -αn In eine allgemeingültige Formel gebracht gilt dann:

Figure 00030001
This object is achieved according to the invention by a vehicle with a control system with which the turning angle α n of the last car body in the direction of travel relative to its associated chassis is controlled as a function of the turning angle α 1 of the first car body relative to its associated chassis. In absolute terms, the deflection angles α 1 and α n are preferably the same. In particular, with an even number n of car bodies, the turning angle α 1 of the first car body is in the same direction as the turning angle α n of the last car body, ie α 1 = α n , In the case of an odd number n of car bodies, an opposing deflection of the first and last car bodies to their respective undercarriage is preferred, ie α 1 = -α n Put in a general formula:
Figure 00030001

Der k-Faktor gibt dabei das Verhältnis der Drehgestellauslenkungen an. k ist im einfachsten Fall 1. Bei k-Faktoren ungleich 1 ergibt sich eine fahrtrichtungsabhängige Hüllkurve.The k factor indicates the ratio of the bogie deflections. In the simplest case, k is 1. If k factors are not equal to 1, there is a Envelope curve dependent on the direction of travel.

Alternativ zu der zuvor beschriebenen Lösung können auch die Gelenkwinkel β1 und βn-1 zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen in Abhängigkeit von dem Ausdrehwinkel α1 des ersten Wagenkastens relativ zu dessen zugehörigen Fahrwerk gesteuert werden. Es hat sich gezeigt, daß eine akzeptable Hüllkurve insbesondere dann erzielt werden kann, wenn die Steuerung nach folgender Gleichung erfolgt:

Figure 00040001
wobei k1 und k2 frei wählbare Proportionalitätsfaktoren darstellen, n die Anzahl der Wagenkästen angibt, und die Gelenkwinkel β positiv sind, wenn der in Fahrtrichtung nachfolgende Wagenkasten relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeiger ausgelenkt ist.As an alternative to the solution described above, the articulation angles β 1 and β n-1 between the first two and the last two car bodies can also be controlled as a function of the turning angle α 1 of the first car body relative to its associated undercarriage. It has been shown that an acceptable envelope can be achieved in particular if the control is carried out according to the following equation:
Figure 00040001
where k 1 and k 2 represent freely selectable proportionality factors, n indicates the number of car bodies, and the joint angles β are positive if the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the leading car body.

Der Proportionalitätsfaktor k1 wird vorzugsweise aus dem Verhältnis des maximal möglichen Gelenkwinkels βmax zum maximal möglichen Ausdrehwinkel αmax gebildet. Beträgt beispielsweise der maximale Ausdrehwinkel des Fahrwerks 5° und der maximale Gelenkwinkel 40°, kann der k-Faktor mit 8 angenommen werden. Durch Variation des k-Faktors kann die Stellung des Fahrzeugs im Spurkanal bei Kurvenfahrt verändert werden.The proportionality factor k 1 is preferably formed from the ratio of the maximum possible joint angle β max to the maximum possible turning angle α max . For example, if the maximum turning angle of the undercarriage is 5 ° and the maximum joint angle is 40 °, the k factor can be assumed to be 8. The position of the vehicle in the lane channel when cornering can be changed by varying the k factor.

Über den Proportionalitätsfaktor k2 kann das Verhältnis der Gelenkwinkel β1 und β2 beeinflußt werden. k2 ist im einfachsten Fall 1.The ratio of the joint angles β 1 and β 2 can be influenced via the proportionality factor k 2 . k 2 is 1 in the simplest case.

Den beiden alternativen Lösungsvorschlägen liegt der gemeinsame Gedanke zugrunde, daß lediglich die Wagenkastenposition (1. Alternative) bzw. -positionen (2. Alternative) am Fahrzeuganfang und Fahrzeugende miteinander in Beziehung gesetzt werden. Dazwischenliegende Wagenkästen werden von der Steuerung weder erfaßt noch beeinflußt. Dies führt zu einer Reduzierung des konstruktiven Aufwands des Steuerungssystems, die mit steigender Wagenkastenanzahl umso stärker ins Gewicht fällt, und es ergibt sich dennoch eine annehmbare Hüllkurve.The two alternative solutions have the common idea based on the fact that only the car body position (1st alternative) or positions (2nd alternative) at the beginning and end of the vehicle to be related to each other. Intermediate car bodies are neither detected nor influenced by the control. This leads to a reduction in the design effort of the control system, the more weight with increasing number of car bodies falls, and there is still an acceptable envelope.

Der Ausdrehwinkel α1 des ersten Wagenkastens relativ zum Fahrwerk kann mittels mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Positionsaufnehmer erfaßt werden. Die Steuerung des letzten Wagenkasten relativ zum Fahrwerk (1. Alternative) bzw. die Steuerung der Gelenkwinkel zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen (2. Alternative) erfolgt mittels Stellgliedern, die wiederum mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch realisiert sein können. Der Meßwertaufnehmer und die Stellglieder sind zu einem geschlossenen Regelkreis verknüpft.The turning angle α 1 of the first car body relative to the chassis can be detected by means of mechanical, hydraulic or electrical position sensors. The control of the last car body relative to the chassis (1st alternative) or the control of the articulation angle between the first two and the last two car bodies (2nd alternative) takes place by means of actuators, which in turn can be implemented mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically. The sensor and the actuators are linked to form a closed control loop.

Die Auslenkung kann bei beiden alternativen Lösungsvorschlägen vollständig mechanisch mittels Seilzügen oder mittels Koppelstangen realisiert werden, indem beispielsweise bei der ersten Alternative die Auslenkung am ersten Fahrzeugteil mit der Auslenkung am dritten Fahrzeugteil direkt mittels Seilzügen oder Koppelstangen gekoppelt wird.The deflection can be complete in both alternative solutions realized mechanically by means of cables or by means of coupling rods by, for example, the deflection in the first alternative on the first vehicle part with the deflection on the third vehicle part is coupled directly using cables or coupling rods.

Bei der zweiten Alternative ist jedoch für die mechanische Realisierung zu beachten, daß sich je nach Fahrtrichtung eine andere Hüllkurve für das Fahrzeug ergibt, weil ein Positionsaufnehmer zum Erfassen des Ausdrehwinkels α1 nur am ersten und nicht auch am letzten Fahrzeugteil vorgesehen ist.In the second alternative, however, it should be noted for the mechanical implementation that, depending on the direction of travel, there is a different envelope curve for the vehicle, because a position sensor for detecting the turning angle α 1 is only provided on the first and not also on the last vehicle part.

Bei der elektrischen Realisierung der Fahrwerksteuerung für die erste Alternative werden die Ausdrehwinkel des ersten und letzten Wagenkasten zum Fahrwerk mittels geeigneter elektrischer Meßwertaufnehmer erfaßt und ein aktives Stellglied, beispielsweise ein elektrohydraulischer, pneumatischer oder elektromechanischer Aktuator, sorgt dann für einen permanenten Abgleich der Auslenkungswinkel α1 und αn. Bei der elektrischen Realisierung dient eine übergeordnete Rechnereinheit zur Ansteuerung und Überwachung des aktiven Stellglieds. Es ist daher in diesem Fall auch nicht von Bedeutung, an welcher Stelle das aktive Stellglied wirksam ist. Das aktive Stellglied kann beispielsweise den Ausdrehwinkel eines beliebigen Wagenkastens (außer dem ersten Wagenkasten) steuern oder den Gelenkwinkel zwischen zwei beliebigen Wagenkästen steuern. Das aktive Stellglied kann z.B. auch im Meßwertaufnehmer am letzten Fahrzeugteil integriert sein. Dadurch wird in jedem Falle eine definierte Position aller Wagenkästen des spurgeführten Fahrzeugs in eindeutiger Weise definiert, und diese kann permanent so verändert werden, daß die Auslenkungswinkel α1 und αn die vorgegebene Beziehung α1 = αn bzw. α1 = -αn erfüllen.In the electrical implementation of the chassis control for the first alternative, the turning angles of the first and last car bodies to the chassis are detected by means of suitable electrical sensors and an active actuator, for example an electrohydraulic, pneumatic or electromechanical actuator, then ensures a permanent adjustment of the deflection angles α 1 and α n . In the electrical implementation, a superordinate computer unit is used to control and monitor the active actuator. In this case it is therefore not important at which point the active actuator is effective. The active actuator can control, for example, the angle of rotation of any car body (except the first car body) or the articulation angle between any two car bodies. The active actuator can, for example, also be integrated in the sensor on the last part of the vehicle. As a result, a defined position of all car bodies of the track-guided vehicle is defined in a clear manner in any case, and this can be changed permanently such that the deflection angles α 1 and α n are the predetermined relationship α 1 = α n respectively. α 1 = -α n fulfill.

Bei der elektrischen Realisierung des Steuerungssystems für die zweite Alternative werden jeweils am ersten Fahrzeugteil und an den Fahrzeuggelenken zwischen den ersten und den letzten beiden Wagenkästen Meßwertaufnehmer zur Erfassung des Ausdrehwinkels α1 bzw. der Gelenkwinkel β1 und βn-1 angebracht. Wie auch bei der zuvor im Zusammenhang mit der ersten Alternative beschriebenen Lösung wird ein aktives Stellglied mit übergeordneter Rechnereinheit zur Ansteuerung und Überwachung am Fahrzeug angebracht. Im Gegensatz zur zuvor beschriebenen mechanischen Realisierung dieser zweiten Alternative besteht bei der elektrischen Realisierung die Möglichkeit, eine identische Hüllkurve unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu realisieren. Dazu wird lediglich am letzten Fahrwerk ein weiterer Meßwertaufnehmer zur Erfassung des Ausdrehwinkels des letzten Wagenkastens zum Fahrwerk, das bei geänderter Fahrtrichtung zum ersten Fahrwerk wird, angebracht, und die übergeordnete Rechnereinheit erhält vom Fahrzeugrechner ein entsprechendes Fahrtrichtungssignal. Ein weiterer Vorteil der elektrischen Realisierung besteht darin, daß die Radkräfte reduziert werden, da sich die Massenkräfte der Wagenkästen nicht als Drehmomente, die auf das Fahrwerk wirken, bemerkbar machen, sondern als Querkraft auf das komplette Fahrwerk wirken. Hierdurch ergibt sich ein größerer wirksamer Hebelarm für die Abstützung der Massenkräfte des Fahrzeugs.In the electrical implementation of the control system for the second alternative, transducers for detecting the turning angle α 1 and the joint angle β 1 and β n-1 are attached to the first vehicle part and to the vehicle joints between the first and the last two car bodies. As with the solution previously described in connection with the first alternative, an active actuator with a higher-level computer unit for control and monitoring is attached to the vehicle. In contrast to the mechanical implementation of this second alternative described above, the electrical implementation offers the possibility of realizing an identical envelope curve independently of the direction of travel of the vehicle. For this purpose, a further transducer for detecting the angle of rotation of the last car body to the undercarriage, which becomes the first undercarriage when the direction of travel changes, is merely attached to the last undercarriage, and the higher-level computer unit receives a corresponding direction of travel signal from the vehicle computer. Another advantage of the electrical implementation is that the wheel forces are reduced, since the mass forces of the car bodies do not become noticeable as torques that act on the chassis, but act as shear forces on the complete chassis. This results in a larger effective lever arm for supporting the inertial forces of the vehicle.

Die beiden alternativen Lösungen werden nachfolgend beispielhaft anhand einer hydraulischen Realisierung des Steuerungssystems unter Bezugnahme auf die anhängenden Figuren beschrieben. Darin bedeuten:

Figur 1
zeigt ein Hydraulikschema für ein dreigliedriges Fahrzeug gemäß einer Ausbildungsform für die erste Alternativlösung;
Figur 2a-d
zeigen das Verhalten eines dreigliedrigen Fahrzeugs gemäß Figur 1 bei unterschiedlicher Schienenführung;
Figur 3
zeigt ein Hydraulikschema für ein dreigliedriges Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform für die zweite Alternativlösung; und
Figur 4a-d
zeigen das Verhalten des dreigliedrigen Fahrzeugs aus Fig. 3 bei unterschiedlicher Schienenführung.
In Figur 1 ist ein Hydraulikschema eines hydraulischen Steuerungssystems für ein dreigliedriges Fahrzeug 10 dargestellt. Das Fahrzeug 10 besitzt drei Wagenkästen 11, 12, 13, die auf zugehörigen, spurgeführten Fahrwerken 16, 17, 18 abgestützt sind. Die Fahrwerke 16, 17, 18 sind jeweils als Drehgestell ausgebildet, so daß eine Winkelauslenkung der Wagenkästen 11, 12, 13 zu ihrem jeweiligen Fahrwerk möglich ist. Die Begriffe Fahrwerk und Drehgestell werden daher im folgenden synonym verwendet. Die Wagenkästen 11 und 12 bzw. 12 und 13 sind durch Gelenkverbindungen 14 bzw. 15 gelenkig miteinander verbunden. Der mittlere Wagenkasten 12 stellt eine Art "Wippe" zwischen dem ersten und dritten Wagenkasten 11 bzw. 13 dar, wobei sein Fahrwerk bzw. sein Drehgestell 17 den Drehpunkt bildet. Dies führt dazu, daß jede Bewegung des ersten Wagenkastens 11 eine entsprechende Gegenbewegung am dritten Wagenkasten 13 bewirkt und umgekehrt, weswegen das hydraulische Steuerungssystem bei Fahrzeugen mit ungerader Anzahl n von Wagenkästen so geschaltet ist, daß erster und letzter Wagenkasten 11 bzw. 13 gegensinnig zueinander ausgelenkt werden.The two alternative solutions are described below by way of example using a hydraulic implementation of the control system with reference to the attached figures. Where:
Figure 1
shows a hydraulic diagram for a three-part vehicle according to an embodiment of the first alternative solution;
Figure 2a-d
show the behavior of a three-part vehicle according to Figure 1 with different rail guidance;
Figure 3
shows a hydraulic diagram for a three-part vehicle according to an embodiment for the second alternative solution; and
Figure 4a-d
show the behavior of the three-part vehicle from FIG. 3 with different rail guidance.
1 shows a hydraulic diagram of a hydraulic control system for a three-part vehicle 10. The vehicle 10 has three car bodies 11, 12, 13 which are supported on associated track-guided undercarriages 16, 17, 18. The trolleys 16, 17, 18 are each designed as bogies, so that an angular deflection of the car bodies 11, 12, 13 to their respective trolleys is possible. The terms chassis and bogie are therefore used synonymously in the following. The car bodies 11 and 12 or 12 and 13 are articulated to one another by articulated connections 14 and 15. The middle car body 12 represents a kind of "seesaw" between the first and third car bodies 11 and 13, with its chassis or bogie 17 forming the fulcrum. This leads to the fact that every movement of the first car body 11 causes a corresponding counter-movement on the third car body 13 and vice versa, which is why the hydraulic control system in vehicles with an odd number n of car bodies is switched such that the first and last car bodies 11 and 13 deflect in opposite directions to one another become.

Um diese Auslenkungen zu steuern, sind am ersten und am letzten Fahrzeugglied hydraulische Stellglieder 40, 50 bzw. 60, 70 vorgesehen, die über ein Hydrauliksystem 20 miteinander verbunden sind. Die hydraulischen Stellglieder 40, 50 des ersten Fahrzeugglieds sind über Hydraulikleitungen 21, 22 mit den hydraulischen Stellgliedern 60, 70 verbunden, so daß sich die hydraulischen Stellglieder 40, 50 und 60, 70 gegenseitig beeinflussen. Das Hydrauliksystem 20 wird durch einen Ventilblock 24 und Hydraulikspeicher 23 vervollständigt.To control these deflections are on the first and the last vehicle link hydraulic actuators 40, 50 and 60, 70 provided that are connected to one another via a hydraulic system 20. The hydraulic Actuators 40, 50 of the first vehicle member are via hydraulic lines 21, 22 connected to the hydraulic actuators 60, 70, so that the hydraulic actuators 40, 50 and 60, 70 mutually influence. The hydraulic system 20 is through a valve block 24 and hydraulic accumulator 23 completed.

Die hydraulischen Stellglieder 40, 50, 60, 70 sind prinzipiell identisch aufgebaut. Am Beispiel des hydraulischen Stellglieds 40 weisen sie eine Kolbenstange 41 mit einem Kolben 43 in einem Hydraulikzylinder 46 auf, in dem die Kolbenstange 41 mit dem Kolben 43 axial geführt wird. Die Kolbenstange 41 ist einseitig an dem Drehgestell 16 über ein Drehgestellgelenk 47 angelenkt. Der Hydraulikzylinder 46 ist seinerseits über ein Wagenkastengelenk 45 an dem Wagenkasten 11 angelenkt. Diese Konstruktion erlaubt eine Winkelauslenkung des Drehgestells 16 gegenüber dem Wagenkasten 11, wobei sich die am Drehgestell 16 fixierte Kolbenstange 41 mit dem Kolben 43 axial in dem am Wagenkasten 11 fixierten Hydraulikzylinder 46 verschieben kann. Der Kolben 43 teilt den Hydraulikzylinder 46 in zwei Zylinderkammern 42, 44, die sich dementsprechend bei einer Winkelauslenkung des Wagenkasten 11 zum Drehgestell 16 einerseits vergrößern und andererseits verkleinern.The hydraulic actuators 40, 50, 60, 70 are basically identical built up. Using the example of the hydraulic actuator 40, they have one Piston rod 41 with a piston 43 in a hydraulic cylinder 46 in which the piston rod 41 is guided axially with the piston 43. The piston rod 41 is on one side on the bogie 16 via a bogie joint 47 articulated. The hydraulic cylinder 46 is in turn over a car body joint 45 is articulated on the car body 11. This Construction allows angular deflection of the bogie 16 opposite the car body 11, which fixed to the bogie 16 Piston rod 41 with the piston 43 axially in the on the body 11 fixed hydraulic cylinder 46 can move. The piston 43 divides the hydraulic cylinder 46 in two cylinder chambers 42, 44, which are accordingly with an angular deflection of the car body 11 to Increase bogie 16 on the one hand and reduce on the other hand.

Die hydraulischen Stellglieder 40, 50 am ersten Fahrzeugglied bzw. 60, 70 am letzten Fahrzeugglied sind parallel zueinander beidseitig zum Drehgestell 16 bzw. 18 angeordnet. D. h., eine Drehung des Wagenkastens 11 relativ zum Drehgestell 16 um den Ausdrehwinkel α1 in Pfeilrichtung (Fig. 1) bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 43 im Hydraulikzylinder 46 nach rechts und eine Verschiebung des Kolbens 53 im Hydraulikzylinder des gegenüberliegenden hydraulischen Stellglieds 50 nach links.The hydraulic actuators 40, 50 on the first vehicle member and 60, 70 on the last vehicle member are arranged parallel to each other on both sides of the bogie 16 and 18, respectively. That is, a rotation of the car body 11 relative to the bogie 16 by the turning angle α 1 in the direction of the arrow (FIG. 1) causes the piston 43 in the hydraulic cylinder 46 to be displaced to the right and the piston 53 in the hydraulic cylinder of the opposite hydraulic actuator 50 to be displaced to the left.

Beim Einfahren des Fahrzeugs in eine Rechtskurve ergibt sich dann folgendes Verhalten. Das Drehgestell 16 des ersten Fahrzeugteils dreht sich unter dem Wagenkasten 11 nach rechts weg. Das heißt, der Wagenkasten 11 dreht relativ zum Drehgestell 16 nach links, d.h. im Gegenuhrzeigersinn bzw. in negativer Drehrichtung, um den Ausdrehwinkel α1 (Pfeilrichtung in Fig. 1). Dadurch verkleinern sich die Zylinderkammern 42, 52 und vergrößern sich die Zylinderkammern 44, 54. Die sich verkleinernden Zylinderkammern 42, 52 sind an die Hydraulikleitung 22 angeschlossen, so daß das verdrängte Hydrauliköl aus den Zylinderkammern 42, 52 in die Hydraulikleitung 22 fließt. In entsprechender Weise fließt Hydrauliköl aus der Hydraulikleitung 21 in die sich vergrößernden Zylinderkammern 44, 54. Dieser Hydraulikölfluß wird zur Auslenkung des letzten Wagenkastens 13 relativ zu dessen Fahrwerk bzw. Drehgestell 18 genutzt. D. h., daß aus den Zylinderkammern 42, 52 verdrängte Hydrauliköl fließt in die Zylinderkammern 62, 72 der hydraulischen Stellglieder 60, 70 des letzten Fahrzeugglieds, wodurch gleichzeitig Hydrauliköl in entsprechender Menge aus den Zylinderkammern 64, 74 der hydraulischen Stellglieder 60, 70 durch die Hydraulikleitung 21 in die sich vergrößernden Zylinderkammern 44, 54 der hydraulischen Stellglieder 40, 50 des ersten Fahrzeugglieds verdrängt wird. Dadurch ergibt sich ein Ausdrehwinkel αn des letzten Wagenkastens 13 zum Drehgestell 18 im Uhrzeigersinn bzw. in positiver Drehrichtung (Pfeilrichtung Fig. 1), denn das Drehgestell 18 ist aufgrund der Schienenführung am Ausdrehen gehindert. Das zuvor beschriebene Steuerungssystem regelt sich somit selbsttätig zu jedem Zeitpunkt in eine definierte Position ein.When the vehicle enters a right-hand bend, the following behavior occurs. The bogie 16 of the first vehicle part turns under the car body 11 to the right. That is, the car body 11 rotates relative to the bogie 16 to the left, ie counterclockwise or in the negative direction of rotation, by the turning angle α 1 (direction of arrow in FIG. 1). This reduces the size of the cylinder chambers 42, 52 and increases the size of the cylinder chambers 44, 54. The decreasing cylinder chambers 42, 52 are connected to the hydraulic line 22, so that the displaced hydraulic oil flows from the cylinder chambers 42, 52 into the hydraulic line 22. In a corresponding manner, hydraulic oil flows from the hydraulic line 21 into the enlarging cylinder chambers 44, 54. This hydraulic oil flow is used to deflect the last car body 13 relative to its chassis or bogie 18. That is, hydraulic oil displaced from the cylinder chambers 42, 52 flows into the cylinder chambers 62, 72 of the hydraulic actuators 60, 70 of the last vehicle member, whereby at the same time hydraulic oil in an appropriate amount from the cylinder chambers 64, 74 of the hydraulic actuators 60, 70 the hydraulic line 21 is displaced into the enlarging cylinder chambers 44, 54 of the hydraulic actuators 40, 50 of the first vehicle member. This results in a turning angle α n of the last car body 13 to the bogie 18 clockwise or in the positive direction of rotation (arrow direction Fig. 1), because the bogie 18 is prevented from turning due to the rail guide. The control system described above thus automatically adjusts itself to a defined position at any point in time.

Die Ausdrehwinkel α1 und αn des ersten Wagenkastens 11 und des letzten Wagenkastens 13 sind gegensinnig, weil die Anzahl n an Wagenkästen ungerade ist. Das zuvor beschriebene Steuerungssystem ist auch für Fahrzeuge mit mehr als drei Gliedern anwendbar, wobei bei Fahrzeugen mit gerader Anzahl n an Wagenkästen durch Vertauschung der Anschlüsse der Hydraulikleitungen 21, 22 an den hydraulischen Stellgliedern 60, 70 erreicht wird, daß in diesen Fällen die Drehrichtungen des ersten Wagenkastens 11 und des letzten Wagenkastens 13 gegenüber ihrem jeweiligen Drehgestell 16, 18 nicht gegensinnig sondern gleichsinnig sind.The turning angles α 1 and α n of the first car body 11 and the last car body 13 are in opposite directions because the number n of car bodies is odd. The control system described above is also applicable to vehicles with more than three links, with vehicles with an even number n of car bodies by interchanging the connections of the hydraulic lines 21, 22 on the hydraulic actuators 60, 70 that the directions of rotation of the first car body 11 and the last car body 13 are not opposite to their respective bogies 16, 18 but in the same direction.

Aufgrund des identischen Aufbaus aller hydraulischen Stellglieder 40, 50, 60, 70 ist das absolute Maß des Ausdrehwinkels α1 am ersten Fahrzeugglied identisch zum Maß des Ausdrehwinkels αn am letzten Fahrzeugglied:

Figure 00100001
Bei ungerader Anzahl an Wagenkästen gilt:
Figure 00100002
und bei gerader Anzahl an Wagenkästen gilt:
Figure 00100003
Dies läßt sich auch allgemein angeben durch:
Figure 00100004
Das zuvor beschriebene hydraulische Steuerungssystem stellt gleichzeitig eine Knickschutzreinrichtung dar, wie nachfolgend erläutert wird. Auf einem geradlinigen Spurkanal nimmt das Fahrzeug die in Figur 1 gezeigte Stellung ein. D. h., alle Wagenkästen 11, 12, 13 und Fahrwerke 16, 17, 18 sind linear zueinander angeordnet. Der Versuch, beispielsweise den ersten Wagenkasten 11 aufgrund von böigen Winden oder ähnlichen äußeren Einflüssen auszulenken, würde dazu führen, daß der letzte Wagenkasten 13 aufgrund des verdrängten Hydraulikölvolumens in Gegenrichtung ausgelenkt wird. Die Auslenkung des letzten Wagenkastens 13 würde jedoch wieder eine Verdrängung eines identischen Ölvolumens bewirken, aufgrund dessen der erste Wagenkasten in seine Ausgangsposition zurückgedreht wird. Da die hydraulischen Stellglieder 40, 50 bzw. 60, 70 der ersten und letzten Fahrzeugglieder über das Hydrauliksystem ständig in Verbindung stehen, kann Somit im geraden Spurkanal aufgrund der vorbeschriebenen Vorgänge eine Auslenkung des ersten Wagenkastens 11 nicht auftreten. Dies gilt für alle äußeren Kräfte und alle Wagenkästen, auch den mittleren Wagenkasten 12, da dessen Position durch die Positionen der ersten und letzten Wagenkästen 11, 13 definiert wird.Due to the identical construction of all hydraulic actuators 40, 50, 60, 70, the absolute dimension of the turning angle α 1 on the first vehicle element is identical to the dimension of the turning angle α n on the last vehicle element:
Figure 00100001
If the number of car bodies is odd:
Figure 00100002
and with an even number of car bodies:
Figure 00100003
This can also be stated generally by:
Figure 00100004
The hydraulic control system described above also represents an anti-kink device, as will be explained below. The vehicle assumes the position shown in FIG. 1 on a straight lane channel. That is, all car bodies 11, 12, 13 and undercarriages 16, 17, 18 are arranged linearly to one another. The attempt, for example, to deflect the first car body 11 due to gusty winds or similar external influences would lead to the last car body 13 being deflected in the opposite direction due to the displaced hydraulic oil volume. However, the deflection of the last car body 13 would again cause an identical oil volume to be displaced, on the basis of which the first car body is rotated back into its starting position. Since the hydraulic actuators 40, 50 and 60, 70 of the first and last vehicle elements are constantly connected via the hydraulic system, deflection of the first car body 11 cannot occur in the straight track channel due to the above-described processes. This applies to all external forces and all car bodies, including the middle car body 12, since its position is defined by the positions of the first and last car bodies 11, 13.

Durch die Kopplung des ersten mit dem letzten Fahrzeugteil ergibt sich bei einem k-Faktor von 1 für beide Fahrtrichtungen ein symmetrisches Verhalten. Das bedeutet, die Hüllkurve des Fahrzeugs ist unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Auf die hydraulischen Stellglieder 50 und 70 kann auch verzichtet werden, ohne daß sich an dem Prinzip und dem erreichten Ergebnis etwas ändert. Allerdings ist die paarweise Anordnung von jeweils zwei Stellgliedern pro Fahrwerk zu bevorzugen, da dadurch automatisch eine Entkopplung der Längs- und Querbewegung des Fahrzeugs erreicht wird.The coupling of the first with the last vehicle part results in with a k-factor of 1 a symmetrical one for both directions of travel Behavior. This means that the envelope of the vehicle is independent from the direction of travel of the vehicle. On the hydraulic actuators 50 and 70 can also be dispensed with, without affecting the principle and changes the result achieved. However, that is in pairs Preferred arrangement of two actuators per chassis, since this automatically decouples the longitudinal and transverse movement of the vehicle is reached.

In den Figuren 2a bis 2d ist das Verhalten eines dreigliedrigen Fahrzeugs bei unterschiedlicher Schienenführung dargestellt. Das Verhältnis des Drehgestellabstands zum Radius R des Spurkanals beträgt 7/17 m/m, d. h., ca. 0,4. In den Zeichnungen sind die Ausdrehwinkel αi der Wagenkästen zu ihrem jeweils zugehörigen Fahrwerk angegeben, wobei ein positiver Ausdrehwinkel α eine Auslenkung des Wagenkastens gegenüber dem Fahrwerk bzw. Spurkanal im Uhrzeigersinn angibt.Figures 2a to 2d show the behavior of a three-part vehicle with different rail guidance. The ratio of the bogie distance to the radius R of the track channel is 7/17 m / m, that is, about 0.4. In the drawings, the turning angles α i of the car bodies relative to their respective undercarriage are indicated, a positive turning angle α indicating a deflection of the car body with respect to the undercarriage or track channel in the clockwise direction.

In Figur 2a ist das Verhalten des Fahrzeugs bei Kurveneinfahrt (Pfeilrichtung) dargestellt. Eine identische Konstellation ergibt sich auch bei umgekehrter Fahrtrichtung. Der Ausdrehwinkel des führenden Wagenkastens 11 relativ zum Fahrwerk 16 beträgt α1 = -3° und der des letzten Wagenkastens 13 relativ zum Fahrwerk 18 einen Ausdrehwinkel α3 = 3°. Dadurch ergibt sich bei dem mittleren Fahrzeugteil ein Ausdrehwinkel des Wagenkastens 12 relativ zum Fahrwerk 17 zu α2 ≈ -2°.FIG. 2a shows the behavior of the vehicle when entering a curve (arrow direction). An identical constellation also results when the direction of travel is reversed. The angle of rotation of the leading body 11 relative to the chassis 16 is α 1 = -3 ° and that of the last body 13 relative to the chassis 18 is an angle α 3 = 3 °. This results in a turning angle of the body 12 relative to the chassis 17 to α 2 ≈ -2 ° in the middle vehicle part.

Figur 2b zeigt dasselbe dreigliedrige Fahrzeug während der Kurvenfahrt. Es stellt sich ein Ausdrehwinkel von α1 = +3° am führenden Fahrzeugteil und α3 = -3° am letzten Fahrzeugteil ein. Der Ausdrehwinkel α2 am mittleren Fahrzeugteil beträgt α2 ≈ -2°. Figure 2b shows the same tripartite vehicle during cornering. An angle of rotation of α 1 = + 3 ° occurs on the leading vehicle part and α 3 = -3 ° on the last vehicle part. The turning angle α 2 on the middle part of the vehicle is α 2 ≈ -2 °.

In Figur 2c ist dasselbe dreigliedrige Fahrzeug beim Durchfahren einer Kurve mit Zwischengerade dargestellt. Die sich einstellenden Ausdrehwinkel betragen bei dem führenden Fahrzeugteil α1 = -5°, bei dem letzten Fahrzeugteil dementsprechend α3 = + 5° und bei dem mittleren Fahrzeugteil α2 ≈ 1,5°.FIG. 2c shows the same three-part vehicle when driving through a curve with an intermediate straight line. The turning angles which result are α 1 = -5 ° in the leading vehicle part, α 3 = + 5 ° in the last vehicle part and α 2 ≈ 1.5 ° in the middle vehicle part.

In Figur 2d ist das Verhalten desselben dreigliedrigen Fahrzeugs beim Befahren eines S-Bogens mit Zwischengerade dargestellt. Die Ausdrehwinkel am ersten und letzten Fahrzeugteil ergeben sich zu α1 = α3 = 0°. Der sich am mittleren Fahrzeugteil einstellende Ausdrehwinkel beträgt α2 ≈ 5°.FIG. 2d shows the behavior of the same three-part vehicle when driving on an S-bend with an intermediate straight line. The turning angles on the first and last vehicle parts result in α 1 = α 3rd = 0 ° , The turning angle on the middle part of the vehicle is α 2 ≈ 5 °.

In den Figuren 2a bis 2d sind die hydraulischen Stellglieder 40 und 60 schematisch dargestellt, deren Stellzylinder jeweils mit den Wagenkästen und deren Kolbenstangen jeweils mit dem Drehgestell bzw. Fahrwerk verbunden sind, wie in Bezug auf Fig. 1 erläutert. Die Lage des Kolbens in dem Hydraulikzylinder des hydraulischen Stellglieds ist jeweils angedeutet.The hydraulic actuators 40 and 60 are shown in FIGS. 2a to 2d shown schematically, the actuating cylinder each with the car bodies and their piston rods each with the bogie or chassis are connected, as explained with reference to FIG. 1. The position of the piston is in the hydraulic cylinder of the hydraulic actuator indicated.

In Figur 2d ist eine mögliche Position für ein aktives Stellglied 90 dargestellt, wie es bei elektrischer Realisierung des Steuerungssystems vorgesehen werden kann. D. h., statt der hydraulischen Stellglieder 40, 60 wird beispielsweise ein hydraulisches Stellglied 100 zwischen zwei Wagenkästen zur Steuerung eines Gelenkwinkels β vorgesehen. Der Gelenkwinkel β wird so eingestellt, daß die Ausdrehwinkel α1 und α3 absolut betrachtet gleich groß und gegensinnig sind. Die Auslenkungswinkel α1 und α3 werden mit geeigneten Meßaufnehmern ermittelt, und das aktive Stellglied 100 mittels einer übergeordneten Rechnereinheit gesteuert.FIG. 2d shows a possible position for an active actuator 90, as can be provided when the control system is implemented electrically. That is, instead of the hydraulic actuators 40, 60, for example, a hydraulic actuator 100 is provided between two car bodies for controlling an articulation angle β. The joint angle β is set so that the turning angles α 1 and α 3 are, in absolute terms, of the same size and in opposite directions. The deflection angles α 1 and α 3 are determined using suitable sensors and the active actuator 100 is controlled by means of a higher-level computer unit.

In Figur 3 ist ein Hydraulikschema für ein dreigliedriges Fahrzeug entsprechend der zweiten Lösungsalternative dargestellt. Abgesehen von Einzelheiten des Hydraulikschemas entspricht das in Fig. 3 dargestellte Fahrzeug dem in Figur 1 dargestellten Fahrzeug. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Zwischen dem Wagenkasten 11 und dem Drehgestell 16 des führenden Fahrzeugteils sind hydraulische Stellglieder 40, 50 in identischer Weise vorgesehen, wie zuvor im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert, um den Ausdrehwinkel α1 am führenden Fahrzeugteil zwischen dem Wagenkasten 11 und dem Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 zu erfassen und zu beeinflussen. Dementsprechend würde auch ein einzelnes hydraulisches Stellglied 40 bzw. 50 für die beabsichtigten Zwecke grundsätzlich ausreichen.FIG. 3 shows a hydraulic diagram for a three-part vehicle in accordance with the second alternative solution. Apart from details of the hydraulic diagram, the vehicle shown in FIG. 3 corresponds to the vehicle shown in FIG. 1. The same parts are therefore designated with the same reference numbers. Between the car body 11 and the bogie 16 of the leading vehicle part, hydraulic actuators 40, 50 are provided in an identical manner, as previously explained in connection with FIG. 1, by the turning angle α 1 on the leading vehicle part between the car body 11 and the undercarriage or bogie 16 to grasp and influence. Accordingly, a single hydraulic actuator 40 or 50 would basically be sufficient for the intended purposes.

Im Gegensatz zu der ersten Alternative der Erfindung sind bei dieser zweiten Alternative anstelle der hydraulischen Stellglieder 60, 70 am letzten Fahrzeugteil hydraulische Stellglieder 80 und 90 zwischen den ersten beiden Wagenkästen 11, 12 und den letzten beiden Wagenkästen 12, 13 vorgesehen. Mit den hydraulischen Stellgliedern 80, 90 wird an den Gelenkverbindungen 14, 15 der Gelenkwinkel β zwischen angrenzenden Wagenkästen gesteuert.In contrast to the first alternative of the invention are in this second alternative instead of the hydraulic actuators 60, 70 am last vehicle part hydraulic actuators 80 and 90 between the first two car bodies 11, 12 and the last two car bodies 12, 13 provided. With the hydraulic actuators 80, 90 is on the hinge connections 14, 15 the hinge angle β between adjacent Controlled car bodies.

Dazu sind die hydraulischen Stellglieder 80, 90 über Wagenkastengelenke 85 bzw. 95 mit den jeweiligen Wagenkästen 11, 12 bzw. 12, 13 gelenkig verbunden. Eine Auslenkung des führenden Wagenkastens 11 gegenüber seinem zugehörigen Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 um den Ausdrehwinkel α1 wird mittels der Hydraulikleitungen 21, 22 auf die hydraulischen Stellglieder 80, 90 aufgeschaltet, die dadurch auf die Gelenkwinkel β1 bzw. βn-1 zwischen den ersten beiden und letzten beiden Wagenkästen 11, 13 einwirken. Ein positiver Ausdrehwinkel α1 bedeutet ein Ausdrehen des Wagenkastens 11 relativ zum Fahrwerk 16 im Uhrzeigersinn. Ein positiver Winkel β bedeutet ein Auslenken des in Fahrtrichtung nachfolgenden Wagenkastens relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeigersinn.For this purpose, the hydraulic actuators 80, 90 are articulated to the respective car bodies 11, 12 and 12, 13 via car body joints 85 and 95, respectively. A deflection of the leading car body 11 with respect to its associated undercarriage or bogie 16 by the turning angle α 1 is applied by means of the hydraulic lines 21, 22 to the hydraulic actuators 80, 90, which thereby act on the articulation angles β 1 and β n-1 between the first two and last two car bodies 11, 13 act. A positive unscrewing angle α 1 means that the car body 11 is unscrewed clockwise relative to the chassis 16. A positive angle β means a deflection of the car body following in the direction of travel relative to the leading car body in a clockwise direction.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Hydraulikschema sind die hydraulischen Stellglieder 80, 90 identisch ausgebildet, insbesondere also mit identischen Zylinderkammervolumen. Die Zylinderkammervolumen 42, 44 bzw. 52, 54 der hydraulischen Stellglieder 40, 50 am führenden Fahrzeugteil sind demgegenüber größer ausgebildet. Die Volumengröße der Zylinderkammern 42, 44 und 52, 54 bestimmt deshalb den Proportionalitätsfaktor k in der folgenden Gleichung:

Figure 00140001
die von dem in Figur 3 dargestellten Hydraulikschema erfüllt wird. Dabei gibt α1 den Ausdrehwinkel des führenden Wagenkasten relativ zum Fahrwerk und β1, β2 die Gelenkwinkel zwischen dem ersten und zweiten bzw. zweiten und dritten Wagenkasten an.In the hydraulic diagram shown in FIG. 3, the hydraulic actuators 80, 90 are of identical design, in particular, therefore, with identical cylinder chamber volumes. In contrast, the cylinder chamber volumes 42, 44 and 52, 54 of the hydraulic actuators 40, 50 on the leading vehicle part are larger. The volume size of the cylinder chambers 42, 44 and 52, 54 therefore determines the proportionality factor k in the following equation:
Figure 00140001
which is met by the hydraulic diagram shown in Figure 3. In this case, α 1 indicates the angle of rotation of the leading car body relative to the chassis and β 1 , β 2 the articulation angle between the first and second or second and third car bodies.

Der Proportionalitätsfaktor k sollte in etwa dem Verhältnis aus dem maximal möglichen Gelenkwinkel βmax und maximal möglichen Ausdrehwinkel αmax entsprechen. Bei einem maximalen Gelenkwinkel von βmax = 40° und einem maximalen Ausdrehwinkel αmax = 5° ergibt sich k = 8.The proportionality factor k should roughly correspond to the ratio of the maximum possible joint angle β max and the maximum possible turning angle α max . With a maximum joint angle of β max = 40 ° and a maximum turning angle α max = 5 °, k = 8 results.

Bei einem Ausdrehwinkel α1 des führenden Wagenkastens 11 im Gegenuhrzeigersinn (Pfeilrichtung in Figur 3) zu dem Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 des führenden Fahrzeugteils bewegt sich der Kolben 43 aus dem Hydraulikzylinder 46 heraus und der Kolben 53 in den Hydraulikzylinder 56 hinein. Das aus den Zylinderkammern 42 und 52 verdrängte Hydraulikölvolumen wird über die Hyraulikleitung 22 so in die Zylinderkammern der hydraulischen Stellglieder 80, 90 geleitet, daß deren Kolben 83, 93 innerhalb der Hydraulikzylinder 86, 96 in Pfeilrichtung verschoben werden. Der zuvor beschriebene Vorgang tritt beispielsweise bei Einfahrt in eine Rechtskurve auf (siehe auch Figur 4a), so daß sich die Wagenkästen 11, 12, 13 während der Kurveneinfahrt zick-zack-förmig anordnen.At a turning angle α 1 of the leading car body 11 in the counterclockwise direction (arrow direction in FIG. 3) to the chassis or bogie 16 of the leading vehicle part, the piston 43 moves out of the hydraulic cylinder 46 and the piston 53 into the hydraulic cylinder 56. The hydraulic oil volume displaced from the cylinder chambers 42 and 52 is passed via the hydraulic line 22 into the cylinder chambers of the hydraulic actuators 80, 90 in such a way that their pistons 83, 93 are displaced in the direction of the arrow within the hydraulic cylinders 86, 96. The process described above occurs, for example, when entering a right-hand bend (see also FIG. 4a), so that the car bodies 11, 12, 13 are arranged in a zig-zag shape when entering the bend.

Das Verhalten des Fahrzeugs beim Einfahren in eine Kurve ist in Figur 4a dargestellt. Bei umgekehrter Fahrtrichtung, d. h. bei Kurvenausfahrt, nimmt das Fahrzeug dieselbe Stellung ein. Allerdings nehmen die einzelnen Fahrzeugteile bei Einfahrt in eine Kurve in umgekehrter Fahrtrichtung eine andere Stellung ein, als die in Figur 4a dargestellte Fahrzeugstellung, da der Fahrzeugteil mit den hydraulischen Stellgliedern 40, 50 in einem solchen Fall erst als letztes Fahrzeugteil in die Kurve einfährt.The behavior of the vehicle when entering a curve is shown in FIG 4a. In the opposite direction, i.e. H. when cornering, the vehicle occupies the same position. However, the individual take Vehicle parts when entering a curve in the opposite direction of travel a position other than the vehicle position shown in FIG. 4a, since the vehicle part with the hydraulic actuators 40, 50 in such a case, it only enters the curve as the last vehicle part.

Bei der in Figur 4a dargestellten Fahrzeugstellung wurde der Proportionalitätsfaktor k = 8 gewählt, so daß sich ein Ausdrehwinkel α1 zwischen dem Wagenkasten 11 und dem zugehörigen Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 des führenden Fahrzeugteils zu α1 = -2,375° einstellt, während die Gelenkwinkel β1 und β2 zwischen den führenden beiden Wagenkästen 11, 12 und den letzten beiden Wagenkästen 12, 13 dann β1 = -17° bzw. β2 = +5° betragen. Ein positiver Winkel β1 bzw. β2 bedeutet, daß der in Fahrtrichtung nachfolgende Wagenkasten relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeigersinn ausgelenkt ist.In the vehicle position shown in Figure 4a, the proportionality factor k = 8 was chosen, so that a turning angle α 1 between the car body 11 and the associated undercarriage or bogie 16 of the leading vehicle part is set to α 1 = -2.375 °, while the joint angle β 1 and β 2 between the leading two car bodies 11, 12 and the last two car bodies 12, 13 then amount to β 1 = -17 ° and β 2 = + 5 °. A positive angle β 1 or β 2 means that the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the leading car body.

Im Laufe der Kurvenfahrt ändern sich die Gelenkwinkel β1 und β2. In Figur 4b ist das dreigliedrige Fahrzeug während der Kurvenfahrt gezeigt. Bei den gegebenen Verhältnissen zwischen Kurvenradius R und Länge der Wagenkästen stellen sich die Gelenkwinkel β1 = β2 = -25° zwischen den ersten beiden und letzten beiden Wagenkästen ein, während der Ausdrehwinkel des Wagenkastens 11 des führenden Fahrzeugteils gegenüber dem zugehörigen Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 α1 = 0 beträgt. Das heißt, bei konstanter Kurvenfahrt ist der Ausdrehwinkel α1 = 0 und die Gelenkwinkel β sind gleich. Nur bei Kurvenaus- und -einfahrt ergibt sich eine gegensinnige Auslenkung der Gelenkwinkel β.The joint angles β 1 and β 2 change during cornering. FIG. 4b shows the three-part vehicle during cornering. Given the relationships between the radius of curvature R and the length of the car bodies, the joint angles arise β 1 = β 2 = -25 ° between the first two and last two car bodies, while the angle of rotation of the car body 11 of the leading vehicle part relative to the associated chassis or bogie is 16 α 1 = 0. This means that when cornering constantly, the turning angle α 1 = 0 and the joint angles β are the same. Only when exiting and entering a curve does the joint angle β deflect in opposite directions.

In Figur 4c ist das Verhalten des Fahrzeugs beim Durchfahren einer Kurve mit Zwischengerade dargestellt. In der dargestellten Position stellen sich der Ausdrehwinkel α1 = -1,5° und die Gelenkwinkel zu β1 = -17° und β2 = -5° ein.FIG. 4c shows the behavior of the vehicle when driving through a curve with an intermediate straight line. In the position shown, the turning angle α 1 = -1.5 ° and the joint angle to β 1 = -17 ° and β 2 = -5 °.

In Figur 4d ist das Verhalten des dreigliedrigen Fahrzeugs beim Durchfahren eines S-Bogens mit Zwischengerade dargestellt. Der sich einstellende Ausdrehwinkel α1 am führenden Fahrzeugteil beträgt α1 ≈ 4° und die Gelenkwinkel zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen stellen sich zu β1 = 13° und β2 = -19° ein. FIG. 4d shows the behavior of the three-part vehicle when driving through an S-curve with a straight line. The turning angle α 1 that occurs on the leading vehicle part is α 1 ≈ 4 ° and the joint angles between the first two and the last two car bodies are β 1 = 13 ° and β 2 = -19 °.

In Figur 4d ist desweiteren ein aktives Stellglied 100 als elektrohydraulisches Stellglied dargestellt, das die hydraulischen Stellglieder 40, 50, 80, 90 zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen und zwischen dem Fahrwerk 16 und dem Wagenkasten 11 des führenden Fahrzeugteils ersetzt. Zusätzlich zu dem aktiven Stellglied 100 müssen jedoch Meßwertaufnehmer vorgesehen sein, die die Gelenkwinkel β1 und β2 sowie den Ausdrehwinkel α1 ermitteln, damit durch geeignete Einstellung des Gelenkwinkels β2 mittels dem aktiven Stellglied 100 die vorgegebene Gleichung k * α1 = β1 - β2 erfüllt werden kann.FIG. 4d also shows an active actuator 100 as an electro-hydraulic actuator which replaces the hydraulic actuators 40, 50, 80, 90 between the first two and the last two car bodies and between the chassis 16 and the car body 11 of the leading vehicle part. In addition to the active actuator 100, however, transducers must be provided which determine the joint angles β 1 and β 2 and the unscrewing angle α 1 , so that the predetermined equation is established by suitable adjustment of the joint angle β 2 by means of the active actuator 100 k * α 1 = β 1 - β 2 can be fulfilled.

Die elektrische Realisierung des Steuerungssystems hat gegenüber der mechanischen und hydraulischen Realisierung den Vorteil, daß durch Vorsehen eines weiteren Positionsaufnehmers identische Hüllkurven für das Fahrzeug unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs erhalten werden können. Es ist lediglich notwendig, einen weiteren Meßwertaufnehmer am letzten Fahrzeugteil zur Bestimmung des Ausdrehwinkels α3 zwischen dem Wagenkasten 13 und dem zugehörigen Fahrwerk 18 bzw. Drehgestell des letzten Fahrzeugteils vorzusehen. Je nach Fahrtrichtung würde dann der Auslenkungswinkel α am entsprechenden führenden Fahrzeugteil ermittelt, um die vorgegebene Gleichung zu erfüllen.The electrical implementation of the control system has the advantage over the mechanical and hydraulic implementation that, by providing a further position sensor, identical envelopes for the vehicle can be obtained regardless of the direction of travel of the vehicle. It is only necessary to provide a further sensor on the last vehicle part to determine the turning angle α 3 between the car body 13 and the associated undercarriage 18 or bogie of the last vehicle part. Depending on the direction of travel, the deflection angle α would then be determined on the corresponding leading vehicle part in order to meet the specified equation.

Die Gleichung

Figure 00160001
gilt für dreigliedrige Fahrzeuge. Um die zick-zack-förmige Auslenkung der einzelnen Fahrzeugteile bei Fahrzeugen mit ungerader Anzahl n an Wagenkästen sicherzustellen, gilt allgemein
Figure 00170001
Bei gerader Anzahl n an Wagenkästen gilt entsprechend
Figure 00170002
Als generelle Formel läßt sich dies ausdrücken durch
Figure 00170003
wobei n die Anzahl der Wagenkästen, k1 und k2 freiwählbare Proportionalitätsfaktoren, α1 den Ausdrehwinkel des führenden Wagenkastens relativ zum Fahrwerk und β1 bzw. βn-1 den Gelenkwinkel zwischen den ersten beiden und zwischen den letzten beiden Wagenkästen angibt, und wobei die Gelenkwinkel β positiv sind, wenn der nachfolgende Wagenkasten relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeigersinn ausgelenkt ist.the equation
Figure 00160001
applies to tripartite vehicles. To ensure the zigzag-shaped deflection of the individual vehicle parts in vehicles with an odd number n of car bodies, the following applies in general
Figure 00170001
With an even number n of car bodies, the same applies accordingly
Figure 00170002
This can be expressed as a general formula
Figure 00170003
where n is the number of car bodies, k 1 and k 2 freely selectable proportionality factors, α 1 the angle of rotation of the leading car body relative to the chassis and β 1 and β n-1 the joint angle between the first two and between the last two car bodies, and where the joint angles β are positive if the following car body is deflected clockwise relative to the leading car body.

Claims (33)

Spurgeführtes Fahrzeug (10), insbesondere Schienenfahrzeug für den Nahverkehr, bestehend aus mindestens drei gelenkig miteinander verbundenen Wagenkästen (11, 12, 13), die jeweils auf einem zugehörigen Fahrwerk (16 bzw. 17 bzw. 18) in horizontaler Richtung drehbar abgestützt sind, gekennzeichnet durch ein Steuerungssystem, mit welchem der Ausdrehwinkel (αn) des in Fahrtrichtung letzten Wagenkastens (13) relativ zu seinem zugehörigen Fahrwerk (18) in Abhängigkeit von dem Ausdrehwinkel (α1) des ersten Wagenkastens (11) relativ zu dessen zugehörigen Fahrwerk (16) gesteuert wird.Track-guided vehicle (10), in particular rail vehicle for local traffic, consisting of at least three articulated car bodies (11, 12, 13), each of which is rotatably supported in the horizontal direction on an associated undercarriage (16 or 17 or 18), characterized by a control system with which the turning angle (α n ) of the last body (13) in the direction of travel relative to its associated undercarriage (18) as a function of the turning angle (α 1 ) of the first body (11) relative to its associated undercarriage ( 16) is controlled. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß des Ausdrehwinkels (α1) des ersten Wagenkastens (11) proportional dem Maß des Ausdrehwinkels (αn) des letzten Wagenkastens (13) ist, so daß gilt | α1 | = k* | αn |, wobei n die Anzahl der Wagenkästen angibt und k einen Proportionalitätsfaktor darstellt, mittels dessen das Verhältnis der Ausdrehwinkel (α1, αn) des ersten und des letzten Fahrwerks (11, 13) variiert werden kann.Track-guided vehicle according to claim 1, characterized in that the dimension of the turning angle (α 1 ) of the first car body (11) is proportional to the dimension of the turning angle (α n ) of the last car body (13), so that applies | α 1 | = k * | α n |, where n indicates the number of car bodies and k represents a proportionality factor, by means of which the ratio of the turning angle (α 1 , α n ) of the first and the last undercarriage (11, 13) can be varied. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Ausdrehwinkels (αn) des letzten Wagenkastens (13) bei gerader Anzahl (n) von Wagenkästen gleichsinnig zur Richtung des Ausdrehwinkels (α1) des ersten Wagenkastens (11) ist, so daß gilt α1 = αn , und bei ungerader Anzahl (n) von Wagenkästen gegensinnig ist, so daß gilt α1 = -αn .Track-guided vehicle according to claim 2, characterized in that the direction of the turning angle (α n ) of the last car body (13) with an even number (n) of car bodies is in the same direction as the direction of the turning angle (α 1 ) of the first car body (11), so that applies α 1 = α n , and in the case of an odd number (n) of car bodies, is opposite, so that applies α 1 = -α n , Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdrehwinkel (α1) des ersten Wagenkastens (11) mittels einem mechanischen, einem hydraulischen oder einem elektrischen Meßwertaufnehmer (40, 50) erfaßt wird.Track-guided vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the turning angle (α 1 ) of the first car body (11) is detected by means of a mechanical, a hydraulic or an electrical sensor (40, 50). Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslenken des letzten Wagenkastens (13) ein mechanisches Auslenkungsystem vorgesehen ist.Track-guided vehicle according to claim 4, characterized in that that to deflect the last car body (13) a mechanical Deflection system is provided. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Auslenkungssystem und der mechanische Meßwertaufnehmer als ein geschlossenes Regelsystem aus Koppelstangen realisiert ist.Track-guided vehicle according to claim 5, characterized in that that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system made up of coupling rods is realized. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Auslenkungssystem und der mechanische Meßwertaufnehmer als ein geschlossenes Regelsystem mittels Seilzügen realisiert ist.Track-guided vehicle according to claim 5, characterized in that that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system using cables is realized. Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslenken des letzten Wagenkastens (13) ein elektrisches Auslenkungsystem vorgesehen ist.Track-guided vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that for deflecting the last car body (13) an electrical deflection system is provided. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem einen elektrohydraulischen Aktuator umfaßt.Track-guided vehicle according to claim 8, characterized in that that the electrical deflection system is an electro-hydraulic Actuator includes. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem einen elektromechanischen Aktuator umfaßt.Track-guided vehicle according to claim 8, characterized in that that the electrical deflection system is an electromechanical Actuator includes. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem ein pneumatisches Stellglied umfaßt. Track-guided vehicle according to claim 8, characterized characterized in that the electrical deflection system pneumatic actuator includes. Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslenken des letzten Wagenkastens (13) ein hydraulisches Auslenkungsystem (60, 70) vorgesehen ist.Track-guided vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that for deflecting the last car body (13) a hydraulic deflection system (60, 70) is provided. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (40, 50) hydraulisch ausgebildet ist und ein hydraulisches Übertragungssystem zwischen dem hydraulischen Meßwertaufnehmer und dem hydraulischen Auslenkungssystem (60, 70) vorgesehen ist, und daß der Meßwertaufnehmer (40, 50) seinerseits als Auslenkungssystem für den ersten Wagenkasten (11) wirkt, wodurch ein geschlossener hydraulischer Regelkreis realisiert ist.Track-guided vehicle according to claim 12, characterized in that that the transducer (40, 50) is hydraulic and a hydraulic transmission system between the hydraulic Sensor and the hydraulic deflection system (60, 70) is provided, and that the transducer (40, 50) in turn as Deflection system for the first car body (11) acts, whereby a closed hydraulic control loop is realized. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Auslenkungssystem (60, 70) des letzten Wagenkastens (13) und/oder der hydraulische Meßwertaufnehmer (40, 50) am ersten Wagenkasten (11) durch zwei hydraulische Stellglieder (60, 70 bzw. 40, 50) realisiert ist, die einander gegenüberliegend zur Fahrzeuglängsachse am Fahrwerk (16 bzw. 18) angreifen.Track-guided vehicle according to claim 12 or 13, characterized characterized in that the hydraulic deflection system (60, 70) of the last car body (13) and / or the hydraulic sensor (40, 50) on the first car body (11) by two hydraulic actuators (60, 70 or 40, 50) is realized, the opposite Grip the chassis (16 or 18) to the vehicle's longitudinal axis. Spurgeführtes Fahrzeug (10), insbesondere Schienenfahrzeug für den Nahverkehr, bestehend aus mindestens drei gelenkig miteinander verbundenen Wagenkästen (11, 12, 13), die jeweils auf einem Zugehörigen Fahrwerk (16 bzw. 17 bzw. 18) in horizontaler Richtung drehbar abgestützt sind, gekennzeichnet durch ein Steuerungssystem, mit welchem die Gelenkwinkel (β1, βn-1) der Gelenkverbindungen (14, 15) zwischen den in Fahrtrichtung ersten beiden Wagenkästen (11, 12) und zwischen den in Fahrtrichtung letzten beiden Wagenkästen (12, 13) in Abhängigkeit von dem Ausdrehwinkel (α1) des in Fahrtrichtung ersten Wagenkastens (11) relativ zu dessen zugehörigen Fahrwerk (16) gesteuert werden.Track-guided vehicle (10), in particular rail vehicle for local transport, consisting of at least three articulated car bodies (11, 12, 13), each of which is rotatably supported on an associated undercarriage (16 or 17 or 18) in the horizontal direction, characterized by a control system with which the articulation angles (β 1 , β n-1 ) of the articulated connections (14, 15) between the first two car bodies (11, 12) in the direction of travel and between the last two car bodies (12, 13) in the direction of travel as a function of the turning angle (α 1 ) of the first car body (11) in the direction of travel relative to its associated undercarriage (16). Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdrehwinkel (α1) des ersten Wagenkastens (11) und die Gelenkwinkel (β1 und βn-1) zwischen den in Fahrtrichtung ersten beiden Wagenkästen (11, 12) und den in Fahrtrichtung letzten beiden Wagenkästen (12, 13) die folgende Gleichung erfüllen:
Figure 00210001
wobei k1 und k2 frei wählbare Proportionalitätsfaktoren darstellen, n die Anzahl der Wagenkästen angibt und die Gelenkwinkel (β1, βn-1) positiv sind, wenn der in Fahrtrichtung nachfolgende Wagenkasten relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeigersinn ausgelenkt ist.Track-guided vehicle according to claim 15, characterized in that the turning angle (α 1 ) of the first car body (11) and the articulation angle (β 1 and β n-1 ) between the first two car bodies (11, 12) in the direction of travel and those in the direction of travel last two car bodies (12, 13) satisfy the following equation:
Figure 00210001
where k 1 and k 2 represent freely selectable proportionality factors, n indicates the number of car bodies and the joint angles (β 1 , β n-1 ) are positive if the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the leading car body. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Proportionalitätsfaktor (k1) aus dem Verhältnis des maximal möglichen Gelenkwinkels (βmax) und dem maximal möglichen Ausdrehwinkel (αmax) ergibt zu
Figure 00210002
Track-guided vehicle according to claim 16, characterized in that the proportionality factor (k 1 ) results from the ratio of the maximum possible joint angle (β max ) and the maximum possible turning angle (α max )
Figure 00210002
 Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalitätsfaktor k1 = 8 ist.Track-guided vehicle according to claim 16 or 17, characterized in that the proportionality factor k 1 = 8. Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalitätsfaktor k2 = 1 ist.Track-guided vehicle according to one of claims 16 to 18, characterized in that the proportionality factor k 2 = 1. Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdrehwinkel (α1) des ersten Wagenkastens (11) mittels einem mechanischen, einem hydraulischen oder einem elektrischen Meßwertaufnehmer (40, 50) erfaßt wird.Track-guided vehicle according to one of claims 15 to 19, characterized in that the turning angle (α 1 ) of the first car body (11) is detected by means of a mechanical, a hydraulic or an electrical sensor (40, 50). Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Gelenkwinkel (β1, βn-1) ein mechanisches Auslenksystem vorgesehen ist.Track-guided vehicle according to claim 20, characterized in that a mechanical deflection system is provided for controlling the joint angles (β 1 , β n-1 ). Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Auslenkungssystem und der mechanische Meßwertaufnehmer als ein geschlossenes Regelsystem aus Koppelstangen realisiert ist.Track-guided vehicle according to claim 21, characterized in that that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system made up of coupling rods is realized. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Auslenkungssystem und der mechanische Meßwertaufnehmer als ein geschlossenes Regelsystem mittels Seilzügen realisiert ist.Track-guided vehicle according to claim 21, characterized in that that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system using cables is realized. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Gelenkwinkel (β1, βn-1) ein elektrisches Auslenkungssystem vorgesehen ist.Track-guided vehicle according to claim 20, characterized in that an electrical deflection system is provided for controlling the joint angles (β 1 , β n-1 ). Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem einen elektrohydraulischen Aktuator umfaßt.Track-guided vehicle according to claim 24, characterized in that that the electrical deflection system is an electro-hydraulic Actuator includes. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem einen elektromechanischen Aktuator umfaßt.Track-guided vehicle according to claim 24, characterized in that that the electrical deflection system is an electromechanical Actuator includes. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem ein pneumatisches Stellglied umfaßt.Track-guided vehicle according to claim 24 thereby characterized in that the electrical deflection system pneumatic actuator includes. Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Meßwertaufnehmer am Fahrwerk (16) des ersten Wagenkastens (11) und an den Gelenkverbindungen (14, 15) zwischen den beiden ersten (11, 12) und zwischen den beiden letzten Wagenkästen (12, 13) vorgesehen sind.Track-guided vehicle according to one of claims 24 to 27, characterized in that in each case a transducer on the chassis (16) of the first car body (11) and on the articulated connections (14, 15) between the first two (11, 12) and between the two last car bodies (12, 13) are provided. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem ein aktives Stellglied (100) zwischen zwei benachbarten Wagenkästen (11, 12 oder 12, 13) zur Beeinflussung eines Gelenkwinkels (β) umfaßt. Track-guided vehicle according to claim 24 to 28, characterized characterized in that the electrical deflection system is an active Actuator (100) between two adjacent car bodies (11, 12 or 12, 13) for influencing a joint angle (β). Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Auslenkungssystem ein aktives Stellglied zwischen einem Fahrwerk (12 oder 13), das nicht das in Fahrtrichtung erste Fahrwerk (11) ist, und dem zugehörigen Wagenkasten (17 bzw. 18) zum Auslenken des Wagenkastens gegenüber dem Fahrwerk umfaßt.Track-guided vehicle according to one of claims 24 to 28, characterized in that the electrical deflection system active actuator between a chassis (12 or 13) that is not that in the direction of travel is the first undercarriage (11) and the associated car body (17 or 18) to deflect the car body relative to the Includes undercarriage. Spurgeführtes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Gelenkwinkel (β1, βn-1) ein hydraulisches Auslenkungssystem (80, 90) vorgesehen ist.Track-guided vehicle according to one of claims 15 to 30, characterized in that a hydraulic deflection system (80, 90) is provided for controlling the joint angles (β 1 , β n-1 ). Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen des Ausdrehwinkels (α1) am ersten Wagenkasten ein Meßwertaufnehmer (40, 50) hydraulisch ausgebildet ist, der gleichzeitig zum Steuern des Ausdrehwinkels (α1) dient, und ein hydraulisches Übertragungssystem (20) zwischen dem hydraulischen Meßwertaufnehmer (40, 50) und dem hydraulischen Auslenkungssystem (80, 90) vorgesehen ist, wodurch ein geschlossener hydraulischer Regelkreis realisiert ist.Track-guided vehicle according to claim 31, characterized in that, in order to detect the turning angle (α 1 ) on the first car body, a measuring sensor (40, 50) is designed hydraulically, which at the same time serves to control the turning angle (α 1 ), and a hydraulic transmission system (20 ) is provided between the hydraulic transducer (40, 50) and the hydraulic deflection system (80, 90), whereby a closed hydraulic control circuit is realized. Spurgeführtes Fahrzeug nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Meßwertaufnehmer (40, 50) am ersten Wagenkasten (11) durch zwei hydraulische Stellglieder (40, 50) realisiert ist, die einander gegenüberliegend zur Fahrzeuglängsachse am Fahrwerk (16) angreifen.Track-guided vehicle according to claim 31 or 32, characterized characterized in that the hydraulic transducer (40, 50) on first car body (11) by two hydraulic actuators (40, 50) is realized, the opposite to the vehicle longitudinal axis on Attack undercarriage (16).
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