EP1174326A1 - Method and device for controlling the inclination of a railway-carriage boby - Google Patents

Method and device for controlling the inclination of a railway-carriage boby Download PDF

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Publication number
EP1174326A1
EP1174326A1 EP00115820A EP00115820A EP1174326A1 EP 1174326 A1 EP1174326 A1 EP 1174326A1 EP 00115820 A EP00115820 A EP 00115820A EP 00115820 A EP00115820 A EP 00115820A EP 1174326 A1 EP1174326 A1 EP 1174326A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
car body
compensation
cant
correcting
angle
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Withdrawn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
EP00115820A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefano Garbin
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.)
Alstom Schienenfahrzeuge AG
Original Assignee
Fiat Sig Schienenfahrzeuge AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fiat Sig Schienenfahrzeuge AG filed Critical Fiat Sig Schienenfahrzeuge AG
Priority to EP00115820A priority Critical patent/EP1174326A1/en
Publication of EP1174326A1 publication Critical patent/EP1174326A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the Preamble of claim 1, a device for Implementation of the procedure as well as a rail vehicle.
  • Tilting device used with the help of which Car body around its longitudinal axes opposite the track level be rotated. This is the comfort for the passengers significantly increased.
  • a tilting device is for example from the European patent specification EP-B1-0 719 688 known, using different methods for determination of the bank angle to be set are conceivable.
  • EP-B1-0 271 592 directed is supplementary to that according to EP-B1-0 271 592 directed.
  • the present invention is therefore based on the object based on specifying a procedure in which the burden eliminated on the system components, at least is reduced.
  • the invention has the following advantages: By the Tilt drives for setting the bank angle in the entrance and exit arches are set individually, that one with synchronous control of the tilt drives resulting torsion of the car body or a synchronous control of the tilt drives on the Car body torsional force at least partially, is preferably fully compensated, there is Possibility of a cheaper mechanical structure to choose for a rail vehicle according to the invention.
  • the method according to the invention enables high additional forces, which are common with tilting trains are available to partially compensate, but at least to keep within certain limits. This enables that operated with the inventive method Drive tilting trains through curves at increased speed can.
  • FIG. 1A shows, in a schematic representation, a section by a rail vehicle consisting of car body 1, Chassis 2 and tilt drive 3.
  • the rail vehicle is located in an arch section, which is why tracks 4 are inflated, i.e. the level formed by the tracks 4 and the horizontal plane closes one through the Track elevation resulting angle ⁇ .
  • tracks 4 are inflated, i.e. the level formed by the tracks 4 and the horizontal plane closes one through the Track elevation resulting angle ⁇ .
  • tracks 4 are inflated, i.e. the level formed by the tracks 4 and the horizontal plane closes one through the Track elevation resulting angle ⁇ .
  • the car body 1 shown in Fig. 1A is also rotated by a cross slope ⁇ relative to the track level, which of a tilting device (not in Fig. 1 shown) on the basis of measured or calculated Signals - such as lateral acceleration, speed, Route information, etc. - is determined.
  • a tilting device not in Fig. 1 shown
  • Signals - such as lateral acceleration, speed, Route information, etc. - is determined.
  • Known Tilting devices are for example in the two European patents EP-B1-0 719 688 and EP-B1-0 271,592.
  • FIG. 1B analogously to FIG. 1A, two undercarriages DG1 and DG2 are shown which belong to the same rail vehicle, ie a car body 1 (FIG. 1A) is supported on these undercarriages DG1 and DG2.
  • the rail vehicle equipped with the trolleys DG1 and DG2 is in an entry curve, which is why the track elevation angle ⁇ 1 and . ⁇ 2 are not the same size. This results in a cant difference angle ⁇ , which consists of the difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 .
  • FIG. 2 shows a block diagram of a device according to the invention for generating bank signals or control signals for two tilt drives of a rail vehicle with two running gears.
  • 10 with a known tilting device is designated, in which the transverse inclination ⁇ , also in a known manner, is determined.
  • a compensation device 11 is provided in which the cant difference angle ⁇ is determined.
  • the roll angle speed ⁇ x ie the change in angle around the longitudinal axis of the rail vehicle, and the speed v train of the rail vehicle are fed to the compensation device 11.
  • the cant difference angle ⁇ determined in the compensation device 11 is subsequently fed to a splitting unit 12 and its output signal to a compensation factor unit 13 for determining a compensation angle ⁇ corr .
  • the compensation angle is now added in one branch from the cross slope ⁇ determined in the tilting device 10 and subtracted in a second branch, whereby the two cross slope signals ⁇ 1 and ⁇ 2 are obtained for controlling the tilt drives.
  • a switchover unit 18 is provided, with which the correct assignment of the two bank signals ⁇ 1 and ⁇ 2 to the leading or trailing chassis is accomplished.
  • the corresponding signal assignments are indicated in the switchover unit 18 according to FIG. 2 with solid or dashed arrows, correspondingly for one or the other direction of travel.
  • a limitation of the transverse inclination ⁇ should preferably be provided. This limitation is to be determined as a function of the compensation factor k of the degree of compensation unit 13 and the maximum possible setting angle for the synchronous control of the tilt drives.
  • Fig. 3 are different waveforms (Fig. 3A to 3G) plotted as a function of time t as it turns out can result, for example, in an arc ride. in the the following will be based on this bow ride Process according to the invention further explained.
  • phase I the rail vehicle with both trolleys is on a straight section of the route, in which the tracks are not elevated.
  • the elevations U 1 and U 2 of the first and second undercarriages are zero.
  • the second undercarriage is also detected by the track superelevation (FIG. 3B), namely until the end of phase IV, where the arch entry is completed.
  • the cant difference ⁇ U calculated from the difference between U 1 and U 2 , is given.
  • the course of ⁇ U is a direct measure of the mechanical load in a system according to the prior art.
  • the cant difference angle ⁇ can be determined, which serves as the basis for determining the compensation angle ⁇ corr and thus the bank angle ⁇ 1 and ⁇ 2 .
  • l D is the distance between the chassis and v is the speed of the rail vehicle.
  • FIGS. 3F and 3G The resulting time profiles for the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are shown in FIGS. 3F and 3G.
  • the mechanical stress generated by the difference in cant for the body and bogie is fully compensated, i.e. the body does not become warping exposed as occurs in the known methods.
  • a simpler construction of the vehicle components ie in particular components of the undercarriages - such as the roll stabilizers - and the tilt drives can be selected due to a significantly lower load, which is reflected in lower production costs.
  • the cross slopes ⁇ 1 and ⁇ 2 are generated in deviation from the calculation method explained above. For example, starting from a cross slope ⁇ , which is set at the beginning of phase II according to FIG. 3.
  • the signal processing is adapted accordingly, for example by dividing into two branches for generating the cross slopes ⁇ 1 and ⁇ 2 already at the output of the compensation device 11 and, as a result, the splitting unit 12 and the degree of compensation unit 13 are configured differently.
  • the cant difference angle ⁇ is read directly from a database with route information. It is proposed to create data, in particular the track elevation or even the torsion angle, virtually offline before driving on the route and to read the required information from the database, depending on the current location of the chosen and traveled route.
  • the advantage of this embodiment lies in a simpler system structure, since the measuring devices for determining the roll angular velocity ⁇ x are omitted.

Landscapes

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

Abstract

Tilting drives are installed on each of two bogies for setting the lateral inclination. The drives are individually controlled so as to minimize or completely compensate for the bulking (twist) of the body or the torsional force acting on the body caused by synchronous driving of the tilting drives. Independent claims are also included for: (a) an apparatus for performing the method, and (b) a rail vehicle with a tiltably mounted carriage body.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Schienenfahrzeug.The present invention relates to a method according to the Preamble of claim 1, a device for Implementation of the procedure as well as a rail vehicle.

Um eine möglichst hohe Geschwindigkeit bei einer Bogenfahrt mit einem Schienenfahrzeug erreichen zu können, wird eine Neigevorrichtung verwendet, mit Hilfe derer der bzw. die Wagenkasten um deren Längsachsen gegenüber der Gleisebene gedreht werden. Damit wird der Komfort für die Passagiere erheblich erhöht. Eine solche Neigevorrichtung ist beispielsweise aus der Europäischen Patentschrift EP-B1-0 719 688 bekannt, wobei verschiedene Methoden zur Bestimmung der einzustellenden Querneigung denkbar sind. Neben der in der vorstehend genannten Druckschrift beschriebenen Methode wird ergänzend auf diejenige gemäss der EP-B1-0 271 592 verwiesen.At the highest possible speed when traveling through arches To be able to reach with a rail vehicle is one Tilting device used with the help of which Car body around its longitudinal axes opposite the track level be rotated. This is the comfort for the passengers significantly increased. Such a tilting device is for example from the European patent specification EP-B1-0 719 688 known, using different methods for determination of the bank angle to be set are conceivable. In addition to the in the method described above is supplementary to that according to EP-B1-0 271 592 directed.

Bei diesen bekannten Neigesystemen wird die Querneigung der Wagenkästen durch lagegeregelte Neigeantriebe bewerkstelligt, wobei ein solcher Neigeantrieb in jedem Fahrwerk vorgesehen ist. Bei Schienenfahrzeugen mit zwei Fahrwerken, die vorzugsweise als Drehgestell konzipiert sind, werden folglich zwei Neigeantriebe verwendet. Diese Neigeantriebe werden gemäss den bekannten Lehren synchron angesteuert.In these known tilt systems, the bank of the Car bodies thanks to position-controlled tilt drives accomplished, such a tilt drive in each Undercarriage is provided. For rail vehicles with two Trolleys, which are preferably designed as bogies consequently, two tilt drives are used. This Tilt drives are synchronized according to the known teachings driven.

Aufgrund von Gleisbauvorschriften werden Gleise in Kurven radiusabhängig überhöht. Diese Überhöhung steigt im Einfahrtskurven von null auf den radiusabhängigen Überhöhungswert an, wenn das Gleis von einer Geraden in einen Vollbogen übergeht. Der Überhöhungswert ändert sich entsprechend, falls sich der Bogenradius ändert. Diese Überhöhung sinkt in Ausfahrtskurven vom radiusabhängigen Überhöhungswert auf null, wenn das Gleis von einem Vollbogen in eine Gerade übergeht. Sobald der gerade Streckenabschnitt erreicht ist, beträgt der Überhöhungswert wiederum null.Due to track construction regulations, tracks are in curves Exaggerated depending on radius. This increase increases in Entry curves from zero to the radius-dependent Cant value if the track is from a straight line in passes a full curve. The cant value changes accordingly, if the arc radius changes. This Elevation decreases in exit curves from the radius-dependent Cant value to zero if the track of one Solid arc merges into a straight line. As soon as the Section is reached, the cant is again zero.

Die bekannten Verfahren mit synchroner Ansteuerung der Neigeantriebe haben daher den Nachteil, dass aufgrund von Gleisüberhöhungsänderungen in Kurvenein- und ausfahrten, d.h. beispielsweise im Übergangsbereich zwischen einem geraden Streckenabschnitt und einer Kurve, auf die Wagenkomponenten eine erhöhte mechanische Belastung als Folge eines Überhöhungsdifferenzwinkels zwischen zwei Fahrwerken entsteht. Es müssen daher entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, damit diese erhöhten mechanischen Belastungen aufgenommen werden können. Dies erfolgte dadurch, dass die beanspruchten Wagenkomponenten verstärkt konstruiert wurden oder indem die Fahrgeschwindigkeit jeweils vor einer Kurveneinfahrt reduziert wird.The known methods with synchronous control of the Tilt drives therefore have the disadvantage that due to Track cant changes in corner entries and exits, i.e. for example in the transition area between one straight section and a curve on which Carriage components as an increased mechanical load Sequence of a cant difference angle between two Chassis is created. It must therefore be appropriate Precautions are taken to increase them mechanical loads can be absorbed. This was done in that the claimed car components were reinforced or by the Driving speed before each corner entry is reduced.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem die Belastung auf die Systemkomponenten eliminiert, zumindest aber reduziert ist.The present invention is therefore based on the object based on specifying a procedure in which the burden eliminated on the system components, at least is reduced.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in weiteren Ansprüchen angegeben. This object is achieved by the in claim 1 specified measures solved. Advantageous configurations the invention and a device for performing the Processes are specified in further claims.

Die Erfindung weist die folgenden Vorteile auf: Indem die Neigeantriebe zur Einstellung der Querneigung in Einfahrts- und Ausfahrtsbogen derart individuell eingestellt werden, dass eine bei synchroner Ansteuerung der Neigeantriebe entstehende Verwindung des Wagenkastens bzw. eine bei synchroner Ansteuerung der Neigeantriebe auf die Wagenkasten wirkende Verwindungskraft zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig kompensiert wird, besteht die Möglichkeit, einen kostengünstigeren mechanischen Aufbau für ein erfindungsgemässes Schienenfahrzeug zu wählen.The invention has the following advantages: By the Tilt drives for setting the bank angle in the entrance and exit arches are set individually, that one with synchronous control of the tilt drives resulting torsion of the car body or a synchronous control of the tilt drives on the Car body torsional force at least partially, is preferably fully compensated, there is Possibility of a cheaper mechanical structure to choose for a rail vehicle according to the invention.

Des weiteren ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren die hohen zusätzlichen Kräfte, welche bei Neigezügen allgemein vorhanden sind, teilweise zu kompensieren, zumindest aber in gewissen Grenzen zu halten. Damit wird ermöglicht, dass die mit dem erfindungsgemässen Verfahren betriebenen Neigezüge mit erhöhter Geschwindigkeit durch Kurven fahren können.Furthermore, the method according to the invention enables high additional forces, which are common with tilting trains are available to partially compensate, but at least to keep within certain limits. This enables that operated with the inventive method Drive tilting trains through curves at increased speed can.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1A und 1B,
in schematischer Darstellung, einen Schnitt durch ein Schienenfahrzeug im Bereich der Fahrwerke,
Fig. 2
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und
Fig. 3
verschiedenen zeitliche Signalverläufe und korrespondierende Stellsignale, die durch das erfindungsgemässe Verfahren erzeugt werden.
The invention is explained in more detail below with reference to drawings, for example. Show
1A and 1B,
in a schematic representation, a section through a rail vehicle in the area of the running gear,
Fig. 2
a block diagram of an apparatus for performing the inventive method and
Fig. 3
different temporal waveforms and corresponding control signals that are generated by the inventive method.

Fig. 1A zeigt, in schematischer Darstellung, einen Schnitt durch ein Schienenfahrzeug, bestehend aus Wagenkasten 1, Fahrwerk 2 und Neigeantrieb 3. Das Schienenfahrzeug befindet sich in einem Bogenabschnitt, weshalb die Gleise 4 überhöht sind, d.h. die durch die Gleise 4 gebildete Ebene und die Horizontalebene schliessen einen durch die Gleisüberhöhung entstehenden Winkel β ein. Wie bereits einleitend erwähnt worden ist, entspricht die jeweilige Gleisüberhöhung den Vorgaben, welche in einschlägigen Gleisbauvorschriften verlangt werden.1A shows, in a schematic representation, a section by a rail vehicle consisting of car body 1, Chassis 2 and tilt drive 3. The rail vehicle is located in an arch section, which is why tracks 4 are inflated, i.e. the level formed by the tracks 4 and the horizontal plane closes one through the Track elevation resulting angle β. As before has been mentioned in the introduction, corresponds to the respective Track camber the specifications, which in relevant Track building regulations are required.

Der in Fig. 1A dargestellte Wagenkasten 1 ist zudem gegenüber der Gleisebene um eine Querneigung α gedreht, welche von einer Neigevorrichtung (in Fig. 1 nicht dargestellt) aufgrund von gemessenen bzw. berechneten Signalen - wie Querbeschleunigung, Geschwindigkeit, Weginformationen, etc. - ermittelt wird. Bekannte Neigevorrichtungen sind beispielsweise in den beiden europäischen Patentschriften EP-B1-0 719 688 und EP-B1-0 271 592 beschrieben.The car body 1 shown in Fig. 1A is also rotated by a cross slope α relative to the track level, which of a tilting device (not in Fig. 1 shown) on the basis of measured or calculated Signals - such as lateral acceleration, speed, Route information, etc. - is determined. Known Tilting devices are for example in the two European patents EP-B1-0 719 688 and EP-B1-0 271,592.

In Fig. 1B sind - analog zu Fig. 1A - zwei Fahrwerke DG1 und DG2 dargestellt, die zum gleichen Schienenfahrzeug gehören, d.h. auf diesen Fahrwerken DG1 und DG2 ist ein Wagenkasten 1 (Fig. 1A) abgestützt. Das mit den Fahrwerken DG1 und DG2 ausgestattete Schienenfahrzeug befindet sich in einer Einfahrtskurve, weshalb die Gleisüberhöhungswinkel β1 resp. β2 nicht gleich gross sind. Daraus ergibt sich ein Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ, der aus der Differenz zwischen β1 und β2 besteht. In FIG. 1B, analogously to FIG. 1A, two undercarriages DG1 and DG2 are shown which belong to the same rail vehicle, ie a car body 1 (FIG. 1A) is supported on these undercarriages DG1 and DG2. The rail vehicle equipped with the trolleys DG1 and DG2 is in an entry curve, which is why the track elevation angle β 1 and . β 2 are not the same size. This results in a cant difference angle Δβ, which consists of the difference between β 1 and β 2 .

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung von Querneigungssignalen bzw. Steuersignalen für zwei Neigeantriebe eines Schienenfahrzeuges mit zwei Fahrwerken. Mit 10 ist eine an sich bekannte Neigevorrichtung bezeichnet, in welcher die Querneigung α, ebenfalls in bekannter Weise, bestimmt wird. Erfindungsgemäss ist eine Kompensationsvorrichtung 11 vorgesehen, in welcher der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ bestimmt wird. Zur Ermittlung des Überhöhungsdifferenzwinkels Δβ wird der Kompensationsvorrichtung 11 die Rollwinkelgeschwindigkeit ωx, d.h. die Winkeländerung um die Längsachse des Schienenfahrzeuges, und die Geschwindigkeit vZug des Schienenfahrzeuges zugeführt.2 shows a block diagram of a device according to the invention for generating bank signals or control signals for two tilt drives of a rail vehicle with two running gears. 10 with a known tilting device is designated, in which the transverse inclination α, also in a known manner, is determined. According to the invention, a compensation device 11 is provided in which the cant difference angle Δβ is determined. To determine the cant difference angle Δβ, the roll angle speed ω x , ie the change in angle around the longitudinal axis of the rail vehicle, and the speed v train of the rail vehicle are fed to the compensation device 11.

Im folgenden werden weitere Möglichkeiten zur Kompensation einer bei synchroner Ansteuerung der Neigeantriebe 3 (Fig. 1A) entstehende Verwindung des Wagenkastens 1 (Fig. 1A) bzw. einer bei synchroner Ansteuerung der Neigeantriebe 3 (Fig. 1A) auf den Wagenkasten 1 (Fig. 1A) wirkende Verwindungskraft aufgezeigt:

  • Bestimmung des Überhöhungswinkels β aus gemessener Giergeschwindigkeit ωz und Querbeschleunigung ay wie folgt:
    Figure 00050001
   wobei g die Erdbeschleunigung ist;
  • Messung des Torsionsmomentes des Wagenkastens 1 (Fig. 1A) und Regelung auf null;
  • Messung der Kräfte an den Wankstabilisatoren: sofern diese unterschiedlich sind, besteht eine Verwindungskomponente, die es zu kompensieren gilt;
  • Messung der auf die Primär- bzw. Sekundärfedern wirkenden Kräfte;
  • Bei einer luftgefederten Abstützung des Wagenkastens auf den Drehgestellen ist der Luftdruck in den Luftkammern der Federsysteme ein Mass zur Bestimmung des Kompensationsgrades.
In the following there are further possibilities for compensating a twisting of the car body 1 (FIG. 1A) which arises when the tilt drives 3 (FIG. 1A) are synchronized, or a torsion of the car body 1 (FIG. 1A) which is synchronized with the car body 1 (FIG. 1A) acting torsional strength is shown:
  • Determination of the cant angle β from the measured yaw rate ω z and lateral acceleration a y as follows:
    Figure 00050001
where g is the acceleration due to gravity;
  • Measurement of the torsional moment of the body 1 (Fig. 1A) and regulation to zero;
  • Measurement of the forces on the roll stabilizers: if these are different, there is a torsional component that must be compensated;
  • Measurement of the forces acting on the primary or secondary springs;
  • When the car body is supported by air suspension on the bogies, the air pressure in the air chambers of the spring systems is a measure for determining the degree of compensation.

Der in der Kompensationsvorrichtung 11 bestimmte Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ wird in der Folge einer Splitteinheit 12 und deren Ausgangssignal einer Kompensationsfaktoreinheit 13 zur Bestimmung eines Kompensationswinkel αkorr zugeführt. Von der in der Neigevorrichtung 10 bestimmten Querneigung α wird nun der Kompensationswinkel in einem Zweig addiert und in einem zweiten Zweig subtrahiert, womit die beiden Querneigungssignale α1 und α2 zur Ansteuerung der Neigeantriebe erhalten werden. Damit die gleiche Vorrichtung für beide Fahrrichtungen verwendet werden kann, ist eine Umschalteinheit 18 vorgesehen, mit welcher die richtige Zuordnung der beiden Querneigungssignale α1 und α2 zum vorlaufenden bzw. nachlaufenden Fahrwerk bewerkstelligt wird. Die entsprechenden Signalzuweisungen sind in der Umschalteinheit 18 gemäss Fig. 2 mit ausgezogenen bzw. mit strichlinierten Pfeilen, entsprechend für die eine oder die anderen Fahrrichtung, angegeben.The cant difference angle Δβ determined in the compensation device 11 is subsequently fed to a splitting unit 12 and its output signal to a compensation factor unit 13 for determining a compensation angle α corr . The compensation angle is now added in one branch from the cross slope α determined in the tilting device 10 and subtracted in a second branch, whereby the two cross slope signals α 1 and α 2 are obtained for controlling the tilt drives. So that the same device can be used for both directions of travel, a switchover unit 18 is provided, with which the correct assignment of the two bank signals α 1 and α 2 to the leading or trailing chassis is accomplished. The corresponding signal assignments are indicated in the switchover unit 18 according to FIG. 2 with solid or dashed arrows, correspondingly for one or the other direction of travel.

Mit 16 und 17 sind zwei Begrenzungseinheiten in den beiden Zweigen zur Bestimmung der Querneigungssignale α1 und α2 gekennzeichnet. Um eine Kompensation der Überhöhungsdifferenz bis zum maximalen Stellwinkel zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Begrenzung der Querneigung α vorzusehen. Diese Begrenzung ist in Abhängigkeit vom Kompensationsfaktor k der Kompensationsgradeinheit 13 und dem maximale möglichen Stellwinkel für die synchrone Ansteuerung der Neigeantriebe zu bestimmen.16 and 17 identify two limiting units in the two branches for determining the bank signals α 1 and α 2 . In order to make it possible to compensate for the difference in cant up to the maximum setting angle, a limitation of the transverse inclination α should preferably be provided. This limitation is to be determined as a function of the compensation factor k of the degree of compensation unit 13 and the maximum possible setting angle for the synchronous control of the tilt drives.

In Fig. 3 sind verschiedene Signalverläufe (Fig. 3A bis 3G) in Funktion der Zeit t dargestellt, wie sie sich beispielsweise bei einer Bogenfahrt ergeben können. Im folgenden wird anhand dieser Bogenfahrt das erfindungsgemässe Verfahren weiter erläutert.In Fig. 3 are different waveforms (Fig. 3A to 3G) plotted as a function of time t as it turns out can result, for example, in an arc ride. in the the following will be based on this bow ride Process according to the invention further explained.

Beim dargestellten Beispiel wird angenommen, dass das Schienenfahrzeug zunächst auf einer geraden Strecke fährt und dann in einen Bogen mit konstantem Radius einfährt. Entsprechend stellt sich eine Gleisüberhöhung ein, und zwar abhängig vom erwähnten Bogenradius. Schliesslich erfolgt nach vollständigem Durchfahren des Bogens der Übergang auf einen geraden Streckenabschnitt. Zur einfachen Identifikation wurden die einzelnen Phasen in den Zeitverläufen gemäss Fig. 3 mit I, II, III, ..., IX bezeichnet.In the example shown, it is assumed that the Rail vehicle first runs on a straight line and then entering an arc with a constant radius. Accordingly, the track is raised, namely depending on the mentioned radius. Finally done after passing through the arch completely the transition to a straight section of the route. For easy The individual phases were identified in the 3 with I, II, III, ..., IX designated.

In Phase I befindet sich das Schienenfahrzeug mit beiden Fahrwerken auf einem geraden Streckenabschnitt, in dem die Gleise nicht überhöht sind. Entsprechend sind die Überhöhungen U1 und U2 des ersten und des zweiten Fahrwerks (Fig. 3A und 3B) gleich null.In phase I, the rail vehicle with both trolleys is on a straight section of the route, in which the tracks are not elevated. Correspondingly, the elevations U 1 and U 2 of the first and second undercarriages (FIGS. 3A and 3B) are zero.

Beim Eintritt in die Phase II fährt zunächst das erste Fahrwerk in den Bogen ein, womit die Gleisüberhöhung für dieses Fahrwerk allein entsprechend der durch einschlägige Normen vorgegebenen maximalen Steigung zunimmt (Fig. 3A), und zwar bis zum Ende der Phase III.When entering phase II, the first one drives Undercarriage in the bow, with which the track cant for this undercarriage alone according to the relevant Maximum slope increases (Fig. 3A), until the end of phase III.

Mit Beginn der Phase III wird auch das zweite Fahrwerk von der Gleisüberhöhung erfasst (Fig. 3B), und zwar bis zum Ende der Phase IV, wo die Bogeneinfahrt abgeschlossen ist. Im Zeitverlauf gemäss Fig. 3C ist die Überhöhungsdifferenz ΔU, berechnet aus der Differenz zwischen U1 und U2, angegeben. Der Verlauf von ΔU stellt ein direktes Mass für die mechanische Belastung bei einem System gemäss dem Stand der Technik dar.At the beginning of phase III, the second undercarriage is also detected by the track superelevation (FIG. 3B), namely until the end of phase IV, where the arch entry is completed. 3C, the cant difference ΔU, calculated from the difference between U 1 and U 2 , is given. The course of ΔU is a direct measure of the mechanical load in a system according to the prior art.

Es hat sich gezeigt, dass durch Messen der Rollwinkelgeschwindigkeit ωx mit Hilfe einer Messeinheit beim ersten Fahrwerk der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ bestimmbar ist, der als Grundlage für die Bestimmung des Kompensationswinkels αkorr und somit der Querneigungswinkel α1 und α2 dient. Hierzu wird in der Kompensationsvorrichtung 11 (Fig. 2) der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ (Fig. 3E) in den Phasen II, III und IV nach folgenden Formeln bestimmt, wobei bei diesen davon ausgegangen wird, dass zu Beginn jeder Phase ein zeitlicher Ursprung (d.h. t = 0) gesetzt ist:It has been shown that by measuring the roll angular velocity ω x with the aid of a measuring unit in the first undercarriage, the cant difference angle Δβ can be determined, which serves as the basis for determining the compensation angle α corr and thus the bank angle α 1 and α 2 . For this purpose, the cant difference angle Δβ (FIG. 3E) in phases II, III and IV is determined in the compensation device 11 (FIG. 2) according to the following formulas, it being assumed that at the beginning of each phase a temporal origin (ie t = 0) is set:

In Phase II gemäss Fig. 3 (erste Bogenphase) nimmt der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ wie folgt zu: Δβ = ωx * t. In phase II according to FIG. 3 (first arc phase) the cant difference angle Δβ increases as follows: Δβ = ω x * t.

Es wird darauf hingewiesen, dass der It should be noted that the

Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ allgemein nach folgender Formel bestimmt werden muss: Δβ = ∫ωx*dt. Cant difference angle Δβ must generally be determined using the following formula: Δβ = ∫ω x * Dt.

Dies trifft auch für die folgenden Angaben zu, bei denen zur einfachen Erläuterung ebenfalls in den einzelnen Phasen jeweils von konstanten Werten für die Rollgeschwindigkeit ωx ausgegangen wurde.This also applies to the following information, for which, for simple explanation, constant values for the rolling speed ω x were also assumed in the individual phases.

In Phase III gemäss Fig. 3 (zweite Bogenphase) bleibt der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ konstant auf dem maximalen Wert von Δβmax = ωx*lD νZug , wobei lD die Distanz zwischen den Fahrwerken und v die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges ist.In phase III according to FIG. 3 (second arc phase) the cant difference angle Δβ remains constant at the maximum value of Δβ Max = ω x * l D ν train . where l D is the distance between the chassis and v is the speed of the rail vehicle.

Schliesslich nimmt in Phase IV gemäss Fig. 3 (dritte Bogenphase) der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ wiederum wie folgt ab: Δβa = Δβmax - ωx * t. Finally, in phase IV according to FIG. 3 (third arc phase) the cant difference angle Δβ again decreases as follows: Δβ a = Δβ Max - ω x * t.

Mit Beginn der Phase V, in der sich das Schienenfahrzeug im Vollbogen befindet, ist damit der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ wiederum null.With the beginning of phase V, in which the rail vehicle is in Full arc is the Elevation difference angle Δβ is again zero.

Damit ergibt sich der in Fig. 3E dargestellte zeitliche Verlauf für den Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ. This results in the time shown in FIG. 3E Course for the cant difference angle Δβ.

Geht man davon aus, dass die Querneigung α des Wagenkastens 1 (Fig. 1) auf den Zeitpunkt angesetzt wird, in dem die Hälfte der am Ende der Phase II erreichten Gleisüberhöhung durch das erste Fahrwerk erreicht ist (strichlinierte Kurve in Fig. 3F und 3G), dann werden bei einer 100%-igen Kompensation der Verwindung die Querneigungen α1 und α2 bzw. die Stellsignale für die Neigeantriebe für das erste und zweite Fahrwerk wie folgt bestimmt: α1 = α - 12 * Δβ α2 = α + 12 * Δβ If one assumes that the transverse inclination α of the car body 1 (FIG. 1) is set to the point in time when half of the track elevation reached at the end of phase II is reached by the first undercarriage (dashed curve in FIGS. 3F and 3G ), then with a 100% compensation of the torsion, the bank angles α 1 and α 2 or the control signals for the tilt drives for the first and second chassis are determined as follows: α 1 = α - 1 2 * Δβ α 2 = α + 1 2 * Δβ

Die resultierenden zeitlichen Verläufe für die Neigungswinkel α1 und α2 sind in den Fig. 3F und 3G dargestellt. Durch entsprechende Ansteuerung der beiden Neigeantriebe der beiden Fahrwerke, so dass die Querneigungen α1 und α2 gemäss Fig. 3F bzw. 3G erhalten werden, wird die durch die Überhöhungsdifferenz erzeugte mechanische Beanspruchung für Wagenkasten und Drehgestell vollumfänglich kompensiert, d.h. der Wagenkasten wird keiner Verwindungskraft ausgesetzt wie dies bei den bekannten Verfahren vorkommt. Entsprechend kann bei Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens aufgrund einer deutlich geringeren Beanspruchung eine einfachere Konstruktion der Wagenkomponenten, d.h. insbesondere Komponenten der Fahrwerke - wie zum Beispiel der Wankstabilisatoren - und der Neigeantriebe, gewählt werden, was sich in geringeren Herstellungskosten niederschlägt. The resulting time profiles for the inclination angles α 1 and α 2 are shown in FIGS. 3F and 3G. By appropriately controlling the two tilt drives of the two trolleys, so that the transverse inclinations α 1 and α 2 according to FIGS. 3F and 3G are obtained, the mechanical stress generated by the difference in cant for the body and bogie is fully compensated, i.e. the body does not become warping exposed as occurs in the known methods. Correspondingly, when using the method according to the invention, a simpler construction of the vehicle components, ie in particular components of the undercarriages - such as the roll stabilizers - and the tilt drives can be selected due to a significantly lower load, which is reflected in lower production costs.

Bei der Erläuterungen des erfindungsgemässen Verfahrens und der in Fig. 3 dargestellten Zeitverläufe wurde von einer 100%-igen Kompensation der Gleisverwindung ausgegangen. Mit Hilfe der Kompensationsgradeinheit 13 kann der Grad der Kompensation über den Korrekturfaktor k eingestellt werden, nämlich dann, wenn dieser Korrekturfaktor k kleiner als 1 gewählt wird. Die beiden Querneigungswinkel α1 und α2 ergeben sich dann wie folgt: α1 = α - k * 12 * Δβ α2 = α + k * 12 * Δβ In the explanations of the method according to the invention and the time profiles shown in FIG. 3, 100% compensation of the track twist was assumed. With the aid of the degree of compensation unit 13, the degree of compensation can be set via the correction factor k, namely when this correction factor k is chosen to be less than 1. The two bank angles α 1 and α 2 then result as follows: α 1 = α - k * 1 2 * Δβ α 2 = α + k * 1 2 * Δβ

Denkbar ist, dass die Querneigungen α1 und α2 in Abweichung von vorstehend erläuterter Berechnungsart erzeugt werden. So zum Beispiel ausgehend von einer Querneigung α, die bereits zu Beginn der Phase II gemäss Fig. 3 eingestellt wird. Entsprechend wird die Signalverarbeitung angepasst, so zum Beispiel dadurch, dass eine Aufteilung in zwei Zweige zur Erzeugung der Querneigungen α1 und α2 bereits am Ausgang der Kompensationsvorrichtung 11 erfolgt und als Folge davon die Splitteinheit 12 und die Kompensationsgradeinheit 13 unterschiedlich ausgestaltet sind.It is conceivable that the cross slopes α 1 and α 2 are generated in deviation from the calculation method explained above. For example, starting from a cross slope α, which is set at the beginning of phase II according to FIG. 3. The signal processing is adapted accordingly, for example by dividing into two branches for generating the cross slopes α 1 and α 2 already at the output of the compensation device 11 and, as a result, the splitting unit 12 and the degree of compensation unit 13 are configured differently.

Es wird darauf hingewiesen, dass sich das erfindungsgemässe Verfahren nicht nur zur Neigung von auf zwei Fahrwerken abgestützten Wagenkasten eignet. Sinngemäss lässt sich die Erfindung, bei entsprechender Anpassung, auch bei mehr als zwei Fahrwerken vorzüglich einsetzen. It is pointed out that the inventive Procedure not only for the inclination of two trolleys supported car body is suitable. This can be done analogously Invention, with appropriate adjustment, even with more than Use two trolleys excellently.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Überhöhungsdifferenzwinkel Δβ direkt aus einer Datenbank mit Streckeninformationen gelesen. So wird vorgeschlagen, Daten, insbesondere die Gleisüberhöhung oder sogar der Verwindungswinkel, vor dem Befahren der Strecke, quasi offline, zu erstellen und die erforderlichen Informationen, abhängig vom momentanen Ort der gewählten und befahrenen Strecke, aus der Datenbank zu lesen. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt dabei in einem einfacheren Systemaufbau, entfallen doch die Messvorrichtungen zur Bestimmung der Rollwinkelgeschwindigkeit ωx.In a further embodiment of the invention, the cant difference angle Δβ is read directly from a database with route information. It is proposed to create data, in particular the track elevation or even the torsion angle, virtually offline before driving on the route and to read the required information from the database, depending on the current location of the chosen and traveled route. The advantage of this embodiment lies in a simpler system structure, since the measuring devices for determining the roll angular velocity ω x are omitted.

Claims (14)

Verfahren zur Einstellung der Querneigung (α) eines Wagenkastens (1), welcher auf mindestens zwei, in Fahrrichtung hintereinander angeordneten Fahrwerken (2; DG1, DG2) schwenkbar gelagert ist, die zum Schwenken des Wagenkastens (1) mit je einem Neigeantrieb (3) ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigeantriebe (3) zur Einstellung der Querneigung (α1, α2) in Einfahrt- und Ausfahrtbogen derart individuell angesteuert werden, dass eine bei synchroner Ansteuerung der Neigeantriebe (3) entstehende Verwindung des Wagenkastens (1) bzw. eine bei synchroner Ansteuerung der Neigeantriebe (3) auf den Wagenkasten (1) wirkende Verwindungskraft zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig kompensiert wird.Method for adjusting the transverse inclination (α) of a car body (1) which is pivotally mounted on at least two trolleys (2; DG1, DG2) arranged one behind the other in the direction of travel and which each have a tilt drive (3) for pivoting the car body (1) are characterized in that the tilt drives (3) for setting the transverse inclination (α 1 , α 2 ) in the entry and exit bends are controlled individually in such a way that a twisting of the car body (1) which occurs when the tilt drives (3) are controlled synchronously or a torsional force acting on the car body (1) when the tilt drives (3) are controlled synchronously is at least partially, preferably completely, compensated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch eine sich ändernde Gleisüberhöhung entstehender Überhöhungsdifferenzwinkel (Δβ) zwischen zwei Fahrwerken (DG1, DG2) zur Bestimmung der individuellen Querneigungen (α1, α2) der Neigeantriebe (3) verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that an increase difference angle (Δβ) between two bogies (DG1, DG2) resulting from a changing track elevation is used to determine the individual bank angles (α 1 , α 2 ) of the tilt drives (3). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhöhungsdifferenzwinkel (Δβ) zwischen zwei Fahrwerken (DG1, DG2) aus einer gemessenen Rollwinkelgeschwindigkeit (ωx) wie folgt bestimmt wird: Δβ=∫ω x *dt. Method according to claim 2, characterized in that the cant difference angle (Δβ) between two undercarriages (DG1, DG2) is determined as follows from a measured roll angular velocity (ω x ): Δβ = ∫ω x * dt , Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhöhungsdifferenzwinkel (Δβ) zwischen zwei Fahrwerken (DG1, DG2) aus den Überhöhungswinkeln (β1, β2) der einzelnen Fahrwerke (DG1, DG2) nach Δβ = β1 - β2 bestimmt wird, wobei ein Überhöhungswinkel (β) wie folgt bestimmt wird:
Figure 00140001
mit ωz: Giergeschwindigkeit, vzug: Fahrgeschwindigkeit des Zuges, ay: Querbeschleunigung und g: Erbeschleunigung.A method according to claim 2, characterized in that the cant difference angle (Δβ) between two trolleys (DG1, DG2) from the cant angles (β 1 , β 2 ) of the individual trolleys (DG1, DG2) Δβ = β 1 - β 2 is determined, a cant angle (β) being determined as follows:
Figure 00140001
with ω z : yaw rate, v train : travel speed of the train, a y : lateral acceleration and g: acceleration in gravity. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhöhungsdifferenzwinkel (Δβ) ausgehend von vorhandenen Weginformationen bestimmt wird.A method according to claim 2, characterized in that the cant difference angle (Δβ) is determined on the basis of existing path information. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querneigungen (α1, α2) der einzelnen Neigeantriebe (3) nach folgender Formeln eingestellt werden: α1 = α - k * 12 * Δβ und α2 = α + k * 12 * Δβ, wobei ein Kompensationsfaktor k ≤ 1 ist.Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that the transverse inclinations (α 1 , α 2 ) of the individual tilt drives (3) are set according to the following formulas: α 1 = α - k * 1 2 * Δβ and α 2 = α + k * 1 2 * Δβ, where a compensation factor k ≤ 1. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verwindung des Wagenkastens (1) bzw. eine auf den Wagenkasten (1) wirkende Verwindungskraft nach einem der folgenden Verfahren kompensiert wird: indem ein gemessenes Torsionsmoment des Wagenkastens (1) auf null geregelt wird; oder indem die auf die Wankstabilisatoren wirkenden Kräfte gemessen werden und ein allfälliger Kräfteunterschied auf null geregelt wird; oder indem die Kräfte in den Primär- oder Sekundärfedern gemessen werden und ein allfälliger Kräfteunterschied auf null geregelt wird; oder indem - bei einer luftgefederten Abstützung des Wagenkastens (1) auf den Drehgestellen (DG1, DG2)-der Luftdruck gemessen wird und ein allfälliger Luftdruckunterschied auf null geregelt wird. A method according to claim 1, characterized in that a twist of the car body (1) or a torsional force acting on the car body (1) is compensated for by one of the following methods: by regulating a measured torsional moment of the car body (1) to zero; or by measuring the forces acting on the roll stabilizers and regulating any difference in forces to zero; or by measuring the forces in the primary or secondary springs and regulating any difference in forces to zero; or by - with an air-sprung support of the car body (1) on the bogies (DG1, DG2) - the air pressure is measured and any air pressure difference is regulated to zero. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Querneigung (α) vor der Kompensation der Verwindungskraft begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum cross slope (α) is limited before the compensation of the torsional force. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Neigevorrichtung (10), eine Kompensationsvorrichtung (11) und Mittel (14, 15) zur Korrektur der Querneigung (α) vorgesehen sind, wobei eine in der Neigevorrichtung (10) bestimmte Querneigung (α) und ein mit Hilfe der Kompensationsvorrichtung (11) bestimmter Kompensationswinkels (αkorr) den Mitteln (14, 15) zur Korrektur der Querneigung (α) beaufschlagt sind und wobei die Ausgangssignale (α1, α2) der Mitteln (14, 15) zur Korrektur der Querneigung (α) mit den Neigeantrieben (3) wirkverbunden sind.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a tilting device (10), a compensation device (11) and means (14, 15) for correcting the transverse inclination (α) are provided, one in the tilting device (10) certain cross slope (α) and a compensation angle (α corr ) determined with the aid of the compensation device (11) are applied to the means (14, 15) for correcting the cross slope (α) and the output signals (α 1 , α 2 ) the means (14, 15) for correcting the transverse inclination (α) are operatively connected to the tilt drives (3). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Neigevorrichtung (10) je über eine Begrenzungseinheit (16, 17) mit den Mitteln (14, 15) zur Korrektur der Querneigung (α) wirkverbunden ist.Device according to claim 9, characterized in that the output signal of the tilting device (10) is operatively connected to the means (14, 15) for correcting the transverse inclination (α) via a limiting unit (16, 17). Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der Mittel (14, 15) zur Korrektur der Querneigung (α) über eine Umschalteinheit (18) mit den Neigeantrieben (3) wirkverbunden sind.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the output signals of the means (14, 15) for correcting the transverse inclination (α) are operatively connected to the tilt drives (3) via a switchover unit (18). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Kompensationsvorrichtung (11) über eine Kompensationsgradeinheit (13) mit den Mitteln (14, 15) zur Korrektur der Querneigung (α) wirkverbunden ist.Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the output signal of the compensation device (11) is operatively connected to the means (14, 15) for correcting the transverse inclination (α) via a compensation degree unit (13). Schienenfahrzeug mit einem schwenkbar gelagerten Wagenkasten (1), der gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 neigbar ist.Rail vehicle with a pivoted Car body (1), which according to the method according to one of the Claims 1 to 9 is inclinable. Schienenfahrzeug mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 9 bis 12.Rail vehicle with a device according to one of the Claims 9 to 12.
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