EP3816009A1 - Hydromechanical wheel set control system for a railway vehicle - Google Patents
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- EP3816009A1 EP3816009A1 EP20204949.0A EP20204949A EP3816009A1 EP 3816009 A1 EP3816009 A1 EP 3816009A1 EP 20204949 A EP20204949 A EP 20204949A EP 3816009 A1 EP3816009 A1 EP 3816009A1
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- B61F9/00—Rail vehicles characterised by means for preventing derailing, e.g. by use of guide wheels
Definitions
- the present invention relates to a hydromechanical wheel set control system for a rail vehicle.
- the wheel sets In order to achieve sustainable benefits with a wheel set control of a rail vehicle, the wheel sets must be able to be actively brought into a so-called radial position according to the curve radius of the track, regardless of the curve radius and the contact geometry between wheel and rail. In the perfectly radially aligned position, the axis of the wheelset shaft runs to the center of the curve formed by the tracks. In order to achieve this in the case of wheel sets of a running gear arranged one behind the other, the wheel sets in the running gear must be movably arranged.
- Active systems deliver the best results regardless of the wheel-rail conditions and the arc radii traveled over, but are significantly more expensive to implement. Most known active systems also react relatively slowly, so that they cannot develop their effect properly, especially when crossing a switch. Furthermore, practically all known, active systems are not suitable for use in two-axle vehicles.
- the aim of the present invention is therefore to provide a hydromechanical wheel set control system which is significantly cheaper than a comparable active system, can react more quickly and is therefore also suitable for switching points and is suitable for two-axle rail vehicles.
- the hydromechanical wheel set control system for a rail vehicle comprises a leading set of wheels and a trailing set of wheels which is arranged in a direction of travel behind the leading set of wheels, the leading set of wheels being designed to vary its position in an arc of a pair of rails interacting with it and / or the trailing wheelset has the property of occupying a favorable position in an arc of a chassis frame and pair of rails that interact with it.
- the system is characterized in that a wheelset control connected to the leading wheelset and the trailing wheelset is provided, which is designed to hydraulically deflect the leading wheelset depending on a deflection of the trailing wheelset, but preferably by the same amount as the trailing wheelset opposite direction.
- the control makes use of the fact that the trailing wheelset is typically guided elastically and with low rigidity in a chassis, so that irrespective of the wheel-rail conditions, this is always practically radial or super-radial in the track.
- the control system according to the invention is therefore ideally suited for rail vehicles with lower speeds, two-axle vehicles and generally for rail vehicles in which, for economic reasons, lower investment costs are required and an active wheel set control is ruled out.
- the position of the trailing wheelset is transferred in the opposite direction to the leading wheelset via a hydraulic control, so that the latter also assumes at least one radial or even super-radial position in the track.
- the energy for controlling the leading wheelset is supplied by the hydraulics and does not have to be taken over by the frictional energy of the trailing wheelset.
- a further development of the invention provides that the trailing wheelset is guided freely or elastically with a certain rigidity in its associated chassis in order to assume a desired radial and / or super-radial position in an arc of a pair of rails under all wheel-rail conditions.
- the setting can be reduced accordingly by increasing the parallel, parasitic stiffness (e.g. primary suspension, additional spring, etc.) or by adding additional stiffness in the hydraulic system.
- parasitic stiffness e.g. primary suspension, additional spring, etc.
- leading wheelset and the trailing wheelset are arranged in a common chassis frame and the position of the leading and trailing wheelset in an arc of a cooperating with the respective wheelset Rail pair is defined by a longitudinal movement between a chassis frame and a respective wheel set bearing.
- a wheel set comprises two wheels that are connected to one another via a common axle. It is provided that each of the two wheels of a wheel set rolls on one rail of a pair of rails, so that the pair of rails is in contact with one wheel of a wheel set.
- a pump is also preferably provided to provide the energy for the hydraulic deflection of the leading wheelset, the pump being flanged to one end of a wheelset shaft of the leading wheelset or the trailing wheelset and being coupled to this wheelset shaft on the drive side.
- the pump power required to deflect the leading wheel set is achieved in a skilful manner without the need for electrical cabling directly on the wheel set shaft, so that complicated cabling work can be dispensed with.
- a conventional gear pump or axial piston pump which is coupled directly to the wheelset shaft on the drive side, can be used as the pump.
- the invention also encompasses the fact that the pump is electrically driven in order to provide the required hydraulic pressure.
- the pump can be integrated into a valve block or a hydraulic power unit.
- the 4/3-way valves are designed with spring-loaded valve tappets, so that the maximum flow rate can be achieved even with small control movements.
- all valves present in the chassis are integrated in a central valve block as a unit.
- the control valve is thus actuated on the basis of a position of the trailing wheelset on the track or in relation to the chassis frame and ensures an equal but opposite deflection of the leading wheelset.
- the deflection of the wheel sets is transmitted electrically and the valve position required therefrom takes place via corresponding solenoid valves.
- the mechanical actuation of the control valve of the respectively leading wheel set for moving it into a deflected position takes place via a push-pull cable.
- the valve By mounting the valve on the wheel set itself, it automatically moves into a blocking position when the specified turning angle is reached.
- valves are arranged on the chassis frame, the valve is moved into a blocking position via a second push-pull cable.
- valves can also be carried out by means of two pure pull cables that act in opposite directions instead of push-pull cables.
- the wheel sets can be controlled via the turning angle of the chassis by attaching the push-pull cables between the car body and chassis frame, whereby a corresponding reduction of the stroke and a separation of the turning and longitudinal movement can be provided.
- the valve is moved into a deflected position by changing the position of the trailing wheelset on the track. This is the case, for example, when entering a track curve, since the trailing wheel set now adapts to the track curve due to its elastic guidance.
- This adaptation of the trailing wheelset leads to a change in the switching position of the control valve from a blocking position to a deflection position in which the leading wheelset is hydraulically deflected in the opposite direction as the trailing wheelset. If the leading wheelset reaches the same amount of deflection as the trailing wheelset, the valve is put into its blocking position.
- the switching positions of the valve can be changed using a push-pull cable, which actuates the valve as a function of an unscrewing angle of the trailing wheelset with respect to the chassis frame on the respective wheelset.
- the invention also encompasses the fact that the shift positions can be changed electromechanically or electromagnetically as a function of a detected position of a respective wheel set in the chassis.
- the mechanical actuation of the control valves takes place by means of push-pull cables, which are arranged between the chassis frame and the car body, whereby the turning angle of the chassis frame compared to the car body is used as a control variable.
- the invention also encompasses the idea that the travel direction valve is adjusted, preferably electrically, on the basis of travel direction information that is not obtained by the pump. This information can also come from a train control system or a similar system and lead to a corresponding switching of the valve.
- one control line can also suffice, with spring actuation of the valve in the basic position being provided.
- This configuration is advantageous when the rail vehicle changes its direction of travel.
- the switching position of the travel direction valve is then automatically changed, so that the previously leading wheelset now functions as a trailing wheelset and vice versa.
- the switch position is changed based on the pressure difference between the suction and pressure sides.
- the travel direction valve ensures an elastic suspension of the trailing wheelset, for example by short-circuiting the two chambers of an actuating cylinder of a wheelset via a throttle, so that the trailing wheelset is self-contained can adapt to an arc of a pair of rails.
- the wheel set control is provided with a dead stroke in order to avoid undesirable control effects at higher speeds in the straight lines and large arcs.
- deflections of the trailing wheelset which roughly correspond to the setting of a journey through an arc with a radius of around 1000 m, do not lead to a control of the leading wheelset.
- both the trailing wheelset and the leading wheelset can each be deflected via at least one actuating cylinder, the two chambers of the respective actuating cylinder being connected via a small throttle so that the associated wheelset moves independently in the straight line can move into the middle position and thus tolerances can be compensated, preferably with the diameter of the throttle plate in the leading wheelset and the trailing wheelset are designed differently, preferably such that the leading wheelset has a higher damping than the trailing wheelset, so the throttle has a lower Has opening.
- the throttle screen can be designed in such a way that no unstable conditions can occur and, nevertheless, practically unhindered movement takes place when traveling in curves and switches.
- the chambers of the actuating cylinder of the trailing wheel set are short-circuited via the travel direction valve, which has an integrated throttle screen.
- the integrated throttle screen can have an opening that is larger than the throttle that is firmly connected to the two chambers of an actuating cylinder.
- the travel direction valves reveal their assumed position by different colors of the respective valve tappet or a valve pin, which can preferably also be seen from the outside through a sight glass. This enables visual control of the position of the Travel direction valve. Should one of these valves be blocked, different positions would be recognizable in both valves.
- an indicator pin is also conceivable, which is raised or lowered via the valve stem.
- control principle can be simulated in a computing unit via an electronic control of the actuators, so that unexpected and unfavorable control can be recognized.
- two actuating cylinders can be present for each wheel set, which act on different sides of the wheel set in the width direction perpendicular to the direction of travel.
- the wheelset control is designed to adapt the parallel, parasitic stiffnesses (e.g. primary suspension, additional spring, etc.) to reduce possible over-radial or only limited control of the wheelsets under track conditions with unfavorable contact geometry or special wear conditions. This can also be generated via additional rigidity in the hydraulic system itself.
- the parallel, parasitic stiffnesses e.g. primary suspension, additional spring, etc.
- the invention also includes a running gear of a rail vehicle with a hydromechanical wheel set control system according to one of the variants presented above.
- the invention further comprises a rail vehicle with a chassis as introduced above.
- Fig. 1 shows the basic principle according to the invention on the basis of a greatly simplified schematic representation.
- the hydromechanical wheelset control system 1 has a leading wheelset 2 and a trailing wheelset 3 (not explicitly shown), the position of which in the track can be changed by an actuating cylinder 12 associated with the wheelset 2, 3. It can be seen that the two actuating cylinders 12 are deflected relatively strongly in opposite directions, which speaks for a track curve with a relatively small radius. A change in the actuating cylinder 12 always leads to a change in the associated wheel set 2, 3.
- the idea of the invention is now to hydraulically adapt the leading wheelset 2 on the basis of an automatically occurring deflection of the trailing wheelset 3.
- the two chambers of the actuating cylinder 12 belonging to the trailing wheelset are short-circuited via a throttle 16. It is therefore possible that the trailing wheelset adjusts due to an external force in the track, so that in the case of a track curve the trailing wheelset, which was previously straight, assumes a desired radial position or even an over-radial position.
- This control valve which is in the Fig. 1 is implemented by a 4/3 valve, assumes its central position when both actuating cylinders are deflected in the same amount but in opposite directions.
- the first push-pull cable causes the high-pressure side of the hydraulic pump 6 to be connected to the right chamber of the leading actuating cylinder, which changes the position of the leading wheel set. If the actuating cylinder is on the opposite side of the chassis, the high-pressure side of the hydraulic pump 6 is logically connected to the left chamber of the leading actuating cylinder.
- the leading actuating cylinder 12 can also carry out minor corrections in the middle position of the control valve 8, the two chambers can of the actuating cylinder 12 via a throttle 15 (in Fig. 1 not shown), which allows a much smaller flow than the throttle 16.
- Fig. 2 now shows a hydraulic scheme of the hydromechanical wheel set control 1, which in its basic idea corresponds to the scheme of Fig. 1 corresponds to, for a structure independent of the direction of travel, each actuating cylinder 12 has a control valve and a direction of travel valve.
- Fig. 2 The representation of the Fig. 2 applies to a chassis 5 with one actuating cylinder 12 for each wheel set 2, 3.
- the function essentially corresponds to that already Fig. 1 explained procedure.
- a push-pull cable 10 is attached to the wheelset guide, which transmits the longitudinal movement between the chassis frame 5 and the wheelset bearing to the control valve 8, here a 4/3-way valve on the leading wheelset 2.
- the control valve 8 When the control valve 8 is actuated, the actuating cylinder 12 of the leading gear set 2 is pressurized so that it moves in the opposite direction to the trailing gear set 3 until it reaches the same setting as that of the trailing gear set 2. Then the control valve 8 automatically returned to its central position, in which the cylinder 8 is practically blocked hydraulically and the pressure and return lines from the pump 6 are short-circuited so that the pump 6 no longer has to generate pressure and generates almost no power loss.
- the energy or the pressure for the setting is generated by a pump 6, which can be a gear pump, which is flanged to the end of the wheelset shaft and is driven by the rotary movement of the wheelset 2, 3.
- the volume flow is then rectified via four check valves 19, depending on the direction of travel, and passed on to the valves 8, 11 of the cylinders 12.
- a pressure relief valve 26 and a hydraulic accumulator 21 complete the pressure supply.
- a hydraulic accumulator 21 which is operated in return and at low pressure, a closed system is created and practically no reactive power is generated when idling.
- the check valves 19 and the hydraulic accumulator 21 can be integrated directly on the pump 6 or also in one of the optionally available valve blocks 23. Alternatively, an open system without a pressure accumulator, but with a simple oil sump, is also conceivable.
- an additional pressure accumulator can be installed on the pressure side for a short-term increase in output, so that narrow track curves that occur suddenly, as typically occur in turnouts, due to an additionally accelerated actuation, which is possible due to the additional pressure accumulator, when the advantages are used the invention can be run through.
- the chambers of the actuating cylinder 12 of the trailing wheelset 3 are short-circuited via a throttle screen 16 so that the following wheelset 3 is practically free and without delay, but damped, its radial or over-radial position in the track.
- the trailing wheelset 3 is decoupled from the pressure and suction side (or tank side) via the travel direction valve 11.
- the chambers of the actuating cylinder 12 on the leading gear set 2 are released by the travel direction valve 11 to the control valve 8, which enables control via the control valve 8 connected to the leading gear set 2.
- the direction of travel valves 11 are, for example.
- the wheelset control 4 can also have a dead stroke, so that at higher speeds and in large curves of the track there is no dynamic control of the leading actuating cylinder 12 that would negatively affect the driving behavior of the vehicle.
- This dead stroke is realized by a positive overlap of the valves 8.
- the two chambers of each actuating cylinder 12 are connected to one another via a small orifice plate 15, so that a very high level of damping of the movement is produced. This enables the wheelset 2, 3 to align itself independently in the middle position in the straight line and thus to compensate for tolerances and errors in the settings.
- a valve block 23, consisting of a control valve 8 and a travel direction valve 11, is preferably attached to a wheel set guide (e.g. swing arm, wheel set bearing housing, axle guide, etc.) and connected to the opposite wheel set guide via two push-pull cables 9, 10 .
- the cables 9, 10 are each alternately attached to the valve body and to the valve actuating rod.
- the two cables 9, 10 can be combined with the three or four hydraulic lines 17, 18 (pressure, return and control line (s)) in a protective hose 22 or protective tube and laid accordingly in the bogie.
- a control system 4 consisting of two valve blocks 23, two push-pull cables 9, 10, the three or four hydraulic lines 17, 18 and the pump 6 can be pre-assembled in this form during manufacture, so that during assembly on the chassis 5 costly adjustment work is no longer required. System 4 is therefore easy to assemble and maintain.
- the pump 6 and the hydraulic lines 18 extending from it are usually dimensioned in such a way that high lifting speeds are achieved in order to achieve full deflection even before the critical points, such as the heart of the switch, when traveling through switches.
- the cross-sectional openings of the valves 8 have a progressive shape so that the positioning accuracy is improved in the case of small openings.
- Fig. 3 further shows that the pump 6 can preferably be attached directly to the end of the wheelset shaft. This means that no additional space is required within the chassis 5, since in most cases it is very tight anyway.
- the check valves 19 and the hydraulic accumulator 21 are preferably integrated directly in the valve block 23.
- the trailing wheel set 3 as a control or regulating variable, a reaction time that is approx. 6 - 8 times faster than with classic sheet detection systems - such as via the turning angle of the chassis or sheet detection sensors (gyroscopes, accelerations, etc.) - can be achieved, so that the control according to the invention can provide the required high performance even when moving points.
- the power or the delivery volume of the pump 6 can be dimensioned in such a way that the actuating speed at 40 km / h is sufficient to reach the entire stroke before reaching the heart of a switch.
- a status display in the form of pressure monitoring can be provided, which either generates a display purely mechanically, or takes place electrically via an LED display.
- the power supply for this monitoring takes place, for example, via a capacitor which is charged by the system itself by converting pressure changes into voltage.
- a sight glass can be mounted on the valve block, which allows the visual control of the position of the direction of travel valve 11 for changing the direction of travel. Should one of these valves be blocked, different positions would be recognizable in both valves.
- an indicator pin is also conceivable, which is raised or lowered via the valve stem.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydromechanisches Radsatzsteuerungssystem (1) für ein Schienenfahrzeug, das einen vorlaufenden Radsatz (2), und einen nachlaufenden Radsatz (3), der in einer Fortbewegungsrichtung hinter dem vorlaufenden Radsatz angeordnet ist, umfasst, wobei der nachlaufende Radsatz die Eigenschaft aufweist, eine günstige Stellung in einem Bogen eines mit ihm zusammenwirkenden Fahrwerkrahmens und Schienenpaars einzunehmen. Das Radsatzsteuerungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem vorlaufenden Radsatz und dem nachlaufenden Radsatz verbundene Radsatzsteuerung (4) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, den vorlaufenden Radsatz in Abhängigkeit einer Auslenkung des nachlaufenden Radsatzes hydraulisch auszulenken, vorzugsweise um den gleichen Betrag wie der nachlaufende Radsatz jedoch in entgegengesetzte Richtung.The present invention relates to a hydromechanical wheelset control system (1) for a rail vehicle, which comprises a leading wheelset (2) and a trailing wheelset (3) which is arranged in a direction of movement behind the leading wheelset, the trailing wheelset having the property to take a favorable position in an arc of a co-operating undercarriage frame and pair of rails. The wheelset control system is characterized in that a wheelset control (4) connected to the leading wheelset and the trailing wheelset is provided, which is designed to hydraulically deflect the leading wheelset as a function of a deflection of the trailing wheelset, preferably by the same amount as the trailing one However, wheelset in the opposite direction.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydromechanisches Radsatzsteuerungssystem für ein Schienenfahrzeug.The present invention relates to a hydromechanical wheel set control system for a rail vehicle.
Im Stand der Technik sind viele Vorrichtungen zur Steuerung von Radsätzen bei Schienenfahrzeugen vorhanden, vom passiven bis hin zum vollständig aktiven System.In the prior art, there are many devices for controlling wheel sets in rail vehicles, from passive to fully active systems.
Um einen nachhaltigen Nutzen mit einer Radsatzsteuerung eines Schienenfahrzeugs zu erreichen, müssen die Radsätze entsprechend dem Bogenradius der Gleise aktiv in eine sog. radiale Stellung gebracht werden können, unabhängig vom Bogenradius sowie der Berührgeometrie zwischen Rad und Schiene. Bei der perfekt radial ausgerichteten Stellung verläuft die Achse der Radsatzwelle zum Mittelpunkt des durch die Gleise gebildeten Bogens. Um dies bei hintereinander angeordneten Radsätzen eines Fahrwerks zu erreichen, müssen die Radsätze im Fahrwerk bewegbar angeordnet sein.In order to achieve sustainable benefits with a wheel set control of a rail vehicle, the wheel sets must be able to be actively brought into a so-called radial position according to the curve radius of the track, regardless of the curve radius and the contact geometry between wheel and rail. In the perfectly radially aligned position, the axis of the wheelset shaft runs to the center of the curve formed by the tracks. In order to achieve this in the case of wheel sets of a running gear arranged one behind the other, the wheel sets in the running gear must be movably arranged.
Aus dem Stand der Technik sind zum Ausrichten der Stellung von Radsätzen passive oder semi-passive Systeme bekannt, die günstig zu realisieren sind jedoch nur bei größeren Bogenradien des Gleises und idealen Rad-Schienen-Bedingungen gute Resultate erzielen.From the prior art, passive or semi-passive systems are known for aligning the position of wheelsets, which can be implemented inexpensively, but only achieve good results with larger curved radii of the track and ideal wheel-rail conditions.
Aktive Systeme hingegen liefern unabhängig von den Rad-Schienen-Bedingungen und den überfahrenen Bogenradien die besten Resultate, sind jedoch deutlich teurer in ihrer Umsetzung. Die meisten bekannten aktiven Systeme reagieren zudem relativ langsam, so dass sie ihre Wirkung vor allem bei einer Weichenüberfahrt nicht richtig entfalten können. Des Weiteren sind praktisch alle bekannten, aktiven Systeme nicht für den Einsatz in zweiachsigen Fahrzeugen geeignet.Active systems, on the other hand, deliver the best results regardless of the wheel-rail conditions and the arc radii traveled over, but are significantly more expensive to implement. Most known active systems also react relatively slowly, so that they cannot develop their effect properly, especially when crossing a switch. Furthermore, practically all known, active systems are not suitable for use in two-axle vehicles.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher ein hydromechanisches Radsatzsteuersystem vorzusehen, welches deutlich günstiger ist als ein vergleichbares aktives System, schneller reagieren kann und damit auch für Weichenfahrten geeignet ist sowie sich für zweiachsige Schienenfahrzeuge eignet.The aim of the present invention is therefore to provide a hydromechanical wheel set control system which is significantly cheaper than a comparable active system, can react more quickly and is therefore also suitable for switching points and is suitable for two-axle rail vehicles.
Dies gelingt mit einem hydromechanischen Radsatzsteuerungssystem, das sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Systems sind in den abhängigen Ansprüchen zu finden.This is achieved with a hydromechanical wheel set control system which has all the features of
Nach der Erfindung umfasst das hydromechanische Radsatzsteuerungssystem für ein Schienenfahrzeug einen vorlaufenden Radsatz und einen nachlaufenden Radsatz, der in einer Fortbewegungsrichtung hinter dem vorlaufenden Radsatz angeordnet ist, wobei der vorlaufende Radsatz dazu ausgelegt ist, seine Stellung in einem Bogen eines mit ihm zusammenwirkenden Schienenpaars zu variieren und/oder der nachlaufende Radsatz die Eigenschaft aufweist, eine günstige Stellung in einem Bogen eines mit ihm zusammenwirkenden Fahrwerkrahmens und Schienenpaars einzunehmen. Das Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem vorlaufenden Radsatz und dem nachlaufenden Radsatz verbundene Radsatzsteuerung vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, den vorlaufenden Radsatz in Abhängigkeit einer Auslenkung des nachlaufenden Radsatzes hydraulisch auszulenken, vorzugsweise um den gleichen Betrag wie der nachlaufende Radsatz jedoch in entgegengesetzte Richtung.According to the invention, the hydromechanical wheel set control system for a rail vehicle comprises a leading set of wheels and a trailing set of wheels which is arranged in a direction of travel behind the leading set of wheels, the leading set of wheels being designed to vary its position in an arc of a pair of rails interacting with it and / or the trailing wheelset has the property of occupying a favorable position in an arc of a chassis frame and pair of rails that interact with it. The system is characterized in that a wheelset control connected to the leading wheelset and the trailing wheelset is provided, which is designed to hydraulically deflect the leading wheelset depending on a deflection of the trailing wheelset, but preferably by the same amount as the trailing wheelset opposite direction.
Die Steuerung nutzt dabei den Umstand aus, dass typischerweise der nachlaufende Radsatz elastisch und mit niedriger Steifigkeit in einem Fahrwerk geführt ist, so dass sich dieser unabhängig von den Rad-Schienen-Bedingungen immer praktisch radial oder aber überradial im Gleis einstellt. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem eignet sich daher ideal für Schienenfahrzeuge mit niedrigeren Geschwindigkeiten, zweiachsigen Fahrzeugen und generell für Schienenfahrzeuge, bei denen aus wirtschaftlichen Gründen, niedrigere Investitionskosten gefordert werden und eine aktive Radsatzsteuerung ausscheidet.The control makes use of the fact that the trailing wheelset is typically guided elastically and with low rigidity in a chassis, so that irrespective of the wheel-rail conditions, this is always practically radial or super-radial in the track. The control system according to the invention is therefore ideally suited for rail vehicles with lower speeds, two-axle vehicles and generally for rail vehicles in which, for economic reasons, lower investment costs are required and an active wheel set control is ruled out.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Stellung des nachlaufenden Radsatzes über eine hydraulische Steuerung entgegengesetzt auf den vorlaufenden Radsatz übertragen wird, so dass dieser ebenfalls mindestens eine radiale oder sogar überradiale Stellung im Gleis einnimmt.According to the invention it is provided that the position of the trailing wheelset is transferred in the opposite direction to the leading wheelset via a hydraulic control, so that the latter also assumes at least one radial or even super-radial position in the track.
Die Energie für die Steuerung des vorlaufenden Radsatzes wird dabei durch die Hydraulik geliefert und muss nicht von der Reibenergie des nachlaufenden Radsatzes übernommen werden.The energy for controlling the leading wheelset is supplied by the hydraulics and does not have to be taken over by the frictional energy of the trailing wheelset.
Demnach ist nach einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen, dass der nachlaufende Radsatz frei oder elastisch mit einer bestimmten Steifigkeit in seinem zugehörigen Fahrwerk geführt ist, um unter allen Rad-Schienen-Bedingungen eine gewünschte radiale und/oder überradiale Stellung in einem Bogen eines Schienenpaars einzunehmen.Accordingly, a further development of the invention provides that the trailing wheelset is guided freely or elastically with a certain rigidity in its associated chassis in order to assume a desired radial and / or super-radial position in an arc of a pair of rails under all wheel-rail conditions.
Falls eine Übersteuerung vermieden werden sollte oder sogar nur eine begrenzte Steuerung gewünscht wird, kann die Einstellung über eine Erhöhung der parallelen, parasitären Steifigkeiten (z.B. Primärfederung, Zusatzfeder, etc.) oder über eine zusätzliche Steifigkeit im Hydrauliksystem entsprechend reduziert werden.If oversteering should be avoided or only limited control is desired, the setting can be reduced accordingly by increasing the parallel, parasitic stiffness (e.g. primary suspension, additional spring, etc.) or by adding additional stiffness in the hydraulic system.
Nach einer optionalen Variation der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorlaufende Radsatz und der nachlaufende Radsatz in einem gemeinsamen Fahrwerkrahmen angeordnet sind und die Stellung des vorlaufenden Radsatzes bzw. nachlaufenden Radsatzes in einem Bogen eines mit dem jeweiligen Radsatz zusammenwirkenden Schienenpaars durch eine Längsbewegung zwischen einem Fahrwerksrahmen und einem jeweiligen Radsatzlager definiert ist.According to an optional variation of the invention it is provided that the leading wheelset and the trailing wheelset are arranged in a common chassis frame and the position of the leading and trailing wheelset in an arc of a cooperating with the respective wheelset Rail pair is defined by a longitudinal movement between a chassis frame and a respective wheel set bearing.
Ein Radsatz umfasst dabei zwei Räder, die über eine gemeinsame Achse miteinander verbunden sind. Dabei ist vorgesehen, dass jedes der beiden Räder eines Radsatzes auf je einer Schiene eines Schienenpaars abrollt, so dass das Schienenpaar mit je einem Rad eines Radsatzes in Kontakt steht.A wheel set comprises two wheels that are connected to one another via a common axle. It is provided that each of the two wheels of a wheel set rolls on one rail of a pair of rails, so that the pair of rails is in contact with one wheel of a wheel set.
Vorzugsweise ist ferner eine Pumpe zum Bereitstellen der Energie für das hydraulischen Auslenken des vorlaufenden Radsatzes vorgesehen, wobei die Pumpe an einem Ende einer Radsatzwelle des vorlaufenden Radsatzes oder des nachlaufenden Radsatzes angeflanscht ist und mit dieser Radsatzwelle antriebsseitig gekoppelt ist.A pump is also preferably provided to provide the energy for the hydraulic deflection of the leading wheelset, the pump being flanged to one end of a wheelset shaft of the leading wheelset or the trailing wheelset and being coupled to this wheelset shaft on the drive side.
Dadurch wird die zum Auslenken des vorlaufenden Radsatzes erforderliche Pumpleistung auf geschickte Art und Weise ohne Notwendigkeit einer elektrischen Verkabelung direkt an der Radsatzwelle erreicht, so dass komplizierte Verkabelungsarbeiten entfallen können. Als Pumpe kommt dabei eine gewöhnliche Zahnradpumpe oder Axialkolbenpumpe in Frage, die antriebsseitig direkt mit der Radsatzwelle gekoppelt ist. Alternativ ist von der Erfindung jedoch auch umfasst, dass die Pumpe zum Bereitstellen des erforderlichen Hydraulikdrucks elektrisch angetrieben ist. Die Pumpe kann dabei in einen Ventilblock oder eine hydraulische Powerunit integriert sein.As a result, the pump power required to deflect the leading wheel set is achieved in a skilful manner without the need for electrical cabling directly on the wheel set shaft, so that complicated cabling work can be dispensed with. A conventional gear pump or axial piston pump, which is coupled directly to the wheelset shaft on the drive side, can be used as the pump. Alternatively, however, the invention also encompasses the fact that the pump is electrically driven in order to provide the required hydraulic pressure. The pump can be integrated into a valve block or a hydraulic power unit.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, dass das Radsatzsteuerungssystem ferner mindestens ein Steuerventil, vorteilhafterweise ein Steuerventil pro Radsatz, umfasst, vorzugsweise ein 4/3-Wegeventil, wobei das Steuerventil:
- a) durch eine Auslenkung des nachlaufenden Radsatzes mechanisch oder elektromechanisch betätigbar ist, um das Steuerventil in eine Auslenkstellung zu bringen, die dazu führt, den vorlaufenden Radsatz in entgegengesetzte Richtung wie den nachlaufenden Radsatz hydraulisch auszulenken, und
- b) durch eine Auslenkung des vorlaufenden Radsatzes mechanisch oder elektromechanisch betätigbar ist, um das Steuerventil bei Erreichen der gewünschten Auslenkung in eine Blockierstellung zu bringen, die eine weitere hydraulische Auslenkung des vorlaufenden Radsatzes stoppt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
- c) die Pumpe in der Blockierstellung in einen Leerlaufzustand geschaltet ist, so dass keine Verlustleistungen entstehen.
- a) can be actuated mechanically or electromechanically by a deflection of the trailing wheelset in order to bring the control valve into a deflection position which leads to hydraulically deflecting the leading wheelset in the opposite direction as the trailing wheelset, and
- b) can be actuated mechanically or electromechanically by a deflection of the leading wheel set in order to bring the control valve into a blocking position when the desired deflection is reached, which stops further hydraulic deflection of the leading wheel set. It is preferably provided that
- c) the pump is switched to an idle state in the blocked position, so that no power losses occur.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, die 4/3-Wegeventile mit federbelasteten Ventilstösseln auszuführen, womit bereits bei kleinen Steuerbewegungen die maximale Durchflussmenge realisiert werden kann.According to an optional modification of the invention, it is provided that the 4/3-way valves are designed with spring-loaded valve tappets, so that the maximum flow rate can be achieved even with small control movements.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, eine Integration aller im Fahrwerk vorhandenen Ventile in einem zentralen Ventilblock als Einheit auszuführen.According to an optional modification of the invention, it is provided that all valves present in the chassis are integrated in a central valve block as a unit.
Das Steuerventil wird also anhand einer Stellung des nachlaufenden Radsatzes im Gleis bzw. gegenüber dem Fahrwerkrahmen betätigt und sorgt für eine betragsmäßig gleiche aber entgegengesetzte Auslenkung des vorlaufenden Radsatzes.The control valve is thus actuated on the basis of a position of the trailing wheelset on the track or in relation to the chassis frame and ensures an equal but opposite deflection of the leading wheelset.
Nach der Erfindung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Auslenkung der Radsätze elektrisch übertragen wird und die hieraus erforderliche Ventilstellung über entsprechende Magnetventile erfolgt.According to the invention it can also be provided that the deflection of the wheel sets is transmitted electrically and the valve position required therefrom takes place via corresponding solenoid valves.
Nach der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mechanische Betätigung des Steuerventils des jeweils vorlaufenden Radsatzes zum Versetzen in eine Auslenkstellung über ein Druck-Zug-Kabel erfolgt. Durch eine Montage des Ventils am Radsatz selbst bewegt sich diese automatisch bei Erreichen des vorgegebenen Ausdrehwinkels in eine Blockierstellung.According to the invention it can be provided that the mechanical actuation of the control valve of the respectively leading wheel set for moving it into a deflected position takes place via a push-pull cable. By mounting the valve on the wheel set itself, it automatically moves into a blocking position when the specified turning angle is reached.
Nach einer optionalen Variante der Erfindung, bei der die Ventile am Fahrwerkrahmen angeordnet sind, erfolgt das Versetzen des Ventils in eine Blockierstellung über ein zweites Druck-Zug-Kabel.According to an optional variant of the invention, in which the valves are arranged on the chassis frame, the valve is moved into a blocking position via a second push-pull cable.
Alternativ kann die Betätigung der Ventile anstelle von Druck-Zug-Kabeln auch durch zwei gegenseitig wirkende reine Zug-Kabel ausgeführt werden.Alternatively, the actuation of the valves can also be carried out by means of two pure pull cables that act in opposite directions instead of push-pull cables.
Die Steuerung der Radsätze kann über den Ausdrehwinkel des Fahrwerks durch Anbringen der Druck-Zug-Kabel zwischen Wagenkasten und Fahrwerkrahmen erfolgen, wobei eine entsprechende Untersetzung des Hubes sowie eine Trennung von Ausdreh- und Längsbewegung vorgesehen sein können.The wheel sets can be controlled via the turning angle of the chassis by attaching the push-pull cables between the car body and chassis frame, whereby a corresponding reduction of the stroke and a separation of the turning and longitudinal movement can be provided.
In anderen Worten wird das Ventil in eine Auslenkstellung verschoben, indem der nachlaufende Radsatz in seiner Stellung auf dem Gleis verändert wird. Dies ist beispielsweise beim Einfahren in eine Gleiskurve der Fall, da nun der nachlaufende Radsatz sich aufgrund seiner elastischen Führung an die Gleiskurve anpasst. Dieses Anpassen des nachlaufenden Radsatzes führt zu einem Wechsel in der Schaltstellung des Steuerventils von einer Blockierstellung in eine Auslenkstellung, in der der vorlaufende Radsatz hydraulisch in die entgegengesetzte Richtung wie der nachlaufende Radsatz ausgelenkt wird. Erreicht der vorlaufende Radsatz die betragsmäßig gleiche Auslenkung wie der nachlaufende Radsatz, wird das Ventil in seine Blockierstellung versetzt. Das Wechseln der Schaltstellungen des Ventils kann dabei über ein Druck-Zug-Kabel erfolgen, welches das Ventil in Abhängigkeit eines Ausdrehwinkels des nachlaufenden Radsatzes gegenüber dem Fahrwerkrahmen am jeweiligen Radsatz betätigt. Alternativ ist von der Erfindung aber auch umfasst, dass die Wechsel der Schaltstellungen elektromechanisch oder elektromagnetisch in Abhängigkeit einer erfassten Stellung eines jeweiligen Radsatzes im Fahrwerk erfolgen können.In other words, the valve is moved into a deflected position by changing the position of the trailing wheelset on the track. This is the case, for example, when entering a track curve, since the trailing wheel set now adapts to the track curve due to its elastic guidance. This adaptation of the trailing wheelset leads to a change in the switching position of the control valve from a blocking position to a deflection position in which the leading wheelset is hydraulically deflected in the opposite direction as the trailing wheelset. If the leading wheelset reaches the same amount of deflection as the trailing wheelset, the valve is put into its blocking position. The switching positions of the valve can be changed using a push-pull cable, which actuates the valve as a function of an unscrewing angle of the trailing wheelset with respect to the chassis frame on the respective wheelset. Alternatively, the invention also encompasses the fact that the shift positions can be changed electromechanically or electromagnetically as a function of a detected position of a respective wheel set in the chassis.
Zudem kann nach einer Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass die mechanische Betätigung der Steuerventile mittels Druck-Zug-Kabel, welche zwischen dem Fahrwerkrahmen und dem Wagenkasten angeordnet sind, erfolgt, womit der Ausdrehwinkel des Fahrwerkrahmens gegenüber dem Wagenkasten als Steuergröße genutzt wird.In addition, according to a variant of the invention, it can be provided that the mechanical actuation of the control valves takes place by means of push-pull cables, which are arranged between the chassis frame and the car body, whereby the turning angle of the chassis frame compared to the car body is used as a control variable.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Fahrtrichtungsventil je Radsatz vorhanden ist, vorzugsweise ein 6/2-Wegeventil oder eine Kombination eines 4/2-Wegeventils und eines 2/2-Wegeventils, zur Umschaltung der Radsätze von vorlaufend auf nachlaufend und umgekehrt, das durch einen die Drehrichtung charakterisierenden Differenzdruck zwischen Saug- und Druckseite einer mit einer Radsatzwelle gekoppelten Pumpe schaltbar ist. Von der Erfindung ist aber auch die Idee umfasst, wonach das Fahrtrichtungsventil aufgrund einer Fahrtrichtungsinformation, die nicht durch die Pumpe gewonnen wird, eingestellt vorzugsweise elektrisch eingestellt wird. So kann diese Information auch von einem Zugleitsystem oder einem ähnlichen System stammen und zu einem entsprechenden Schalten des Ventils führen. Alternativ kann zu der Schaltung der zwei Steuerleitungen über den Differenzdruck auch eine Steuerleitung ausreichen, wobei eine Federbetätigung des Ventils in die Grundstellung vorgesehen ist.It can preferably be provided that there is at least one travel direction valve per wheel set, preferably a 6/2-way valve or a combination of a 4/2-way valve and a 2/2-way valve, for switching the wheel sets from leading to trailing and vice versa can be switched by a differential pressure, which characterizes the direction of rotation, between the suction and pressure sides of a pump coupled to a wheelset shaft. The invention also encompasses the idea that the travel direction valve is adjusted, preferably electrically, on the basis of travel direction information that is not obtained by the pump. This information can also come from a train control system or a similar system and lead to a corresponding switching of the valve. As an alternative to switching the two control lines via the differential pressure, one control line can also suffice, with spring actuation of the valve in the basic position being provided.
Diese Konfiguration erweist sich dann von Vorteil, wenn das Schienenfahrzeug seine Fahrtrichtung ändert. Automatisch erfolgt dann ein Schaltstellungswechsel des Fahrtrichtungsventils, so dass der ehemals vorlaufende Radsatz nun als nachlaufender Radsatz fungiert und umgekehrt. Bei einer fest mit der Radsatzwelle gekoppelten Pumpe erfolgt der Schaltstellungswechsel anhand der Druckdifferenz von Saug- und Druckseite.This configuration is advantageous when the rail vehicle changes its direction of travel. The switching position of the travel direction valve is then automatically changed, so that the previously leading wheelset now functions as a trailing wheelset and vice versa. In the case of a pump that is permanently coupled to the wheelset shaft, the switch position is changed based on the pressure difference between the suction and pressure sides.
Da der nachlaufende Radsatz in seiner Stellung auf dem Gleis nicht hydraulisch beeinflusst wird, sorgt das Fahrtrichtungsventil für eine elastische Aufhängung des nachlaufenden Radsatzes, bspw. indem die beiden Kammern eines Betätigungszylinder eines Radsatzes über eine Drossel kurzgeschlossen werden, so dass der nachlaufende Radsatz sich von selbst an einen Bogen eines Schienenpaars anpassen kann.Since the trailing wheelset is not hydraulically influenced in its position on the track, the travel direction valve ensures an elastic suspension of the trailing wheelset, for example by short-circuiting the two chambers of an actuating cylinder of a wheelset via a throttle, so that the trailing wheelset is self-contained can adapt to an arc of a pair of rails.
Nach der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Radsatzsteuerung mit einem Tothub versehen ist, um unerwünschte Steuereffekte bei höheren Geschwindigkeiten in den Geraden und großen Bögen zu vermeiden. Bevorzugterweise führen also Auslenkungen des nachlaufenden Radsatzes, welche in etwa der Einstellung einer Fahrt durch einen Bogen mit um die 1000 m Radius entsprechen, nicht zu einem Ansteuern des vorlaufenden Radsatzes.According to the invention, it can also be provided that the wheel set control is provided with a dead stroke in order to avoid undesirable control effects at higher speeds in the straight lines and large arcs. Preferably, therefore, deflections of the trailing wheelset, which roughly correspond to the setting of a journey through an arc with a radius of around 1000 m, do not lead to a control of the leading wheelset.
Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass sowohl der nachlaufende Radsatz wie auch der vorlaufende Radsatz über jeweils mindestens einen Betätigungszylinder auslenkbar ist, wobei die beiden Kammern der jeweiligen Betätigungszylinder über eine kleine Drosselblende verbunden sind, so dass sich der zugehörige Radsatz in der Geraden selbständig in die Mittelstellung bewegen kann und damit Toleranzen ausgeglichen werden können, vorzugsweise wobei der Durchmesser der Drosselblende beim vorlaufenden Radsatz und beim nachlaufenden Radsatz unterschiedlich ausgeführt sind, bevorzugterweise derart, dass der vorlaufende Radsatz eine höhere Dämpfung als der nachlaufende Radsatz aufweist, die Drossel also eine geringere Öffnung aufweist.Furthermore, it can be provided according to the invention that both the trailing wheelset and the leading wheelset can each be deflected via at least one actuating cylinder, the two chambers of the respective actuating cylinder being connected via a small throttle so that the associated wheelset moves independently in the straight line can move into the middle position and thus tolerances can be compensated, preferably with the diameter of the throttle plate in the leading wheelset and the trailing wheelset are designed differently, preferably such that the leading wheelset has a higher damping than the trailing wheelset, so the throttle has a lower Has opening.
Dabei kann die Drosselblende derart gestaltet sein, dass keine instabilen Zustände auftreten können und trotzdem eine praktisch ungehinderte Bewegung bei Fahrt in Bögen und Weichen stattfindet.In this case, the throttle screen can be designed in such a way that no unstable conditions can occur and, nevertheless, practically unhindered movement takes place when traveling in curves and switches.
Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kammern des Betätigungszylinders des nachlaufenden Radsatzes über das Fahrtrichtungsventil kurzgeschlossen sind, das über eine integrierte Drosselblende verfügt. Dabei kann die integrierte Drosselblende eine Öffnung aufweisen die größer ist als jene Drossel, die fest mit den beiden Kammern eines Betätigungszylinders verbunden ist.Furthermore, it can be provided according to the invention that the chambers of the actuating cylinder of the trailing wheel set are short-circuited via the travel direction valve, which has an integrated throttle screen. The integrated throttle screen can have an opening that is larger than the throttle that is firmly connected to the two chambers of an actuating cylinder.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Fahrtrichtungsventile ihre eingenommene Stellung durch unterschiedliche Farbgebung des jeweiligen Ventilstössels bzw. eines Ventilstifts offenbaren, die vorzugsweise durch ein Sichtglas auch von außen erkennbar ist. Dies ermöglicht die visuelle Kontrolle der Stellung des Fahrtrichtungsventils. Sollte eines dieser Ventile blockiert sein, würden in beiden Ventilen unterschiedliche Stellungen zu erkennen sein. Alternativ ist auch ein Anzeigestift denkbar, welcher über den Ventilstössel angehoben oder abgesenkt wird.Furthermore, it can be provided that the travel direction valves reveal their assumed position by different colors of the respective valve tappet or a valve pin, which can preferably also be seen from the outside through a sight glass. This enables visual control of the position of the Travel direction valve. Should one of these valves be blocked, different positions would be recognizable in both valves. Alternatively, an indicator pin is also conceivable, which is raised or lowered via the valve stem.
Ferner kann in einer Recheneinheit eine Simulation des Steuerungsprinzips über eine elektronische Steuerung der Aktuatoren erfolgen, so dass eine unerwartete und unvorteilhafte Steuerung erkannt werden kann.Furthermore, the control principle can be simulated in a computing unit via an electronic control of the actuators, so that unexpected and unfavorable control can be recognized.
Zudem können nach der Erfindung je Radsatz zwei Betätigungszylinder vorhanden sein, die in der zur Fahrtrichtung senkrechte Breitenrichtung an verschieden Seiten des Radsatzes angreifen.In addition, according to the invention, two actuating cylinders can be present for each wheel set, which act on different sides of the wheel set in the width direction perpendicular to the direction of travel.
Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Radsatzsteuerung dazu ausgelegt ist, die parallelen, parasitären Steifigkeiten (z.B. Primärfederung, Zusatzfeder, etc.) zur Verminderung möglicher, überradialer oder nur begrenzter Steuerung der Radsätze bei Gleisbedingungen mit ungünstiger Berührgeometrie oder speziellen Verschleißbedingungen anzupassen. Dies kann auch über eine zusätzliche Steifigkeit im Hydrauliksystem selbst erzeugt werden.Furthermore, according to the invention, it can be provided that the wheelset control is designed to adapt the parallel, parasitic stiffnesses (e.g. primary suspension, additional spring, etc.) to reduce possible over-radial or only limited control of the wheelsets under track conditions with unfavorable contact geometry or special wear conditions. This can also be generated via additional rigidity in the hydraulic system itself.
Die Erfindung umfasst darüber hinaus ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit einem hydromechanischen Radsatzsteuerungssystem nach einer der vorhergehend vorgestellten Varianten.The invention also includes a running gear of a rail vehicle with a hydromechanical wheel set control system according to one of the variants presented above.
Weiter umfasst die Erfindung ein Schienenfahrzeug mit einem Fahrwerk wie es vorstehend eingeführt worden ist.The invention further comprises a rail vehicle with a chassis as introduced above.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:
- Fig. 1:
- eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung,
- Fig. 2:
- eine schematische Darstellung des hydraulischen Schaltbildes der vorliegenden Erfindung, die unabhängig von einer Fahrtrichtung die erfindungsgemäßen Vorteile erreicht, und
- Fig. 3:
- eine schematische Draufsicht auf einen Fahrwerkrahmen mit dem erfindungsgemäßen Radsatzsteuerungssystem.
- Fig. 1:
- a schematic representation of the present invention,
- Fig. 2:
- a schematic representation of the hydraulic circuit diagram of the present invention, which achieves the advantages of the invention regardless of a direction of travel, and
- Fig. 3:
- a schematic plan view of a chassis frame with the wheel set control system according to the invention.
Das hydromechanische Radsatzsteuerungssystem 1 besitzt einen vorlaufenden Radsatz 2 und einen nachlaufenden Radsatz 3 (nicht explizit dargestellt), dessen Stellung im Gleis durch einen dem Radsatz 2, 3 zugehörigen Betätigungszylinder 12 veränderbar ist. Man erkennt, dass die beiden Betätigungszylinder 12 relativ stark gegenläufig zueinander ausgelenkt sind, was für eine Gleiskurve mit relativ geringem Radius spricht. Eine Veränderung des Betätigungszylinders 12 führt dabei immer auch zu einer Änderung des damit in Verbindung stehenden Radsatzes 2, 3.The hydromechanical
Die Idee der Erfindung ist es nun, den vorlaufenden Radsatz 2 anhand einer automatisch erfolgenden Auslenkung des nachlaufenden Radsatzes 3 hydraulisch anzupassen.The idea of the invention is now to hydraulically adapt the leading
Um einen freien, bzw. elastischen bzw. anpassbaren nachlaufenden Radsatz 3 zu erhalten, werden die beiden Kammern des zum nachlaufenden Radsatz gehörenden Betätigungszylinders 12 über eine Drossel 16 kurzgeschlossen. Es ist demnach möglich, dass sich der nachlaufende Radsatz aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung im Gleis verstellt, so dass bei einer Gleiskurve der vormals gerade ausgerichtete nachlaufende Radsatz eine gewünschte radiale Stellung oder gar eine überradiale Stellung einnimmt.In order to obtain a free, elastic or adaptable trailing
Verändert sich aber die Stellung des nachlaufenden Radsatzes 3 bzw. die Stellung des zugehörigen Betätigungszylinders 12 hat dies mittels eines ersten Druck-Zug-Kabels 9 Auswirkungen auf ein Steuerventil.If, however, the position of the trailing
Dieses Steuerventil, welches in der
Wird hingegen eine Veränderung in der Stellung des nachlaufenden Radsatzes über das Druck-Zug-Kabel 9 festgestellt, wird es in eine seiner beiden Auslenkstellungen versetzt. In dieser wird der Betätigungszylinder 12 des vorlaufenden Radsatzes 2 mit einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit in Verbindung gebracht, so dass sich der vorlaufende Betätigungszylinder in die entgegengesetzte Richtung wie der nachlaufende Zylinder 12 bewegt.If, on the other hand, a change in the position of the trailing wheelset is detected via the push-pull cable 9, it is moved into one of its two deflected positions. In this, the
Bewegt sich beispielsweise der Kolben des nachlaufenden Zylinders nach rechts, so führt das erste Druck-Zug-Kabel dazu, dass die Hochdruckseite der Hydraulikpumpe 6 mit der rechten Kammer des vorlaufenden Betätigungszylinders verbunden, was eine Stellungsveränderung des vorlaufenden Radsatzes mit sich bringt. Befindet sich der Betätigungszylinder auf der gegenüberliegenden Fahrwerkseite wird logischerweise die Hochdruckseite der Hydraulikpumpe 6 mit der linken Kammer des vorlaufenden Betätigungszylinders verbunden.For example, if the piston of the trailing cylinder moves to the right, the first push-pull cable causes the high-pressure side of the
Erst wenn die betragsmäßig gleiche, jedoch entgegengesetzte Auslenkung erreicht ist, führt das zweite Druck-Zug-Kabel 10 dazu, dass die Auslenkstellung des Steuerventils 8 hin zur Blockier- bzw. Mittelstellung des Steuerventils 8 verschoben wird. In dieser Mittelstellung des Steuerventils 8 wird die Hochdruck- und die Niederdruckseite kurzgeschlossen, so dass die Pumpe 6 im Leerlauf arbeitet.Only when the deflection of the same amount but opposite is reached does the second push-
Damit auch der vorlaufende Betätigungszylinder 12 in der Mittelstellung des Steuerventils 8 kleinere Korrekturen ausführen kann, können die beiden Kammern des Betätigungszylinders 12 über eine Drossel 15 (in
Dabei sind zur Erfassung des nachlaufenden und des vorlaufenden Radsatzes nun Fahrtrichtungsventile vorhanden, die den Hochdruck der je nach Fahrtrichtung in unterschiedliche Richtung laufenden Pumpe 6 an den vorlaufenden Radsatz 2 bzw. den zugehörigen vorlaufenden Betätigungszylinder 12 liefern. Weiter ist auch für jeden Betätigungszylinder 12 ein eigenes Steuerventil 8 vorhanden, wobei dasjenige des nachlaufenden Radsatzes 3 mit Hilfe des Fahrtrichtungsventils 11 von der Hochdruckseite der Pumpe 6 abgekoppelt wird, so dass etwaige Schaltstellungswechsel des nachlaufenden Steuerventils 8 keine Wirkung entfalten.There are now travel direction valves to detect the trailing and leading wheelsets, which deliver the high pressure of the
Die Darstellung der
Die Energie bzw. der Druck für die Einstellung wird durch eine Pumpe 6, die eine Zahnradpumpe sein kann, erzeugt, welche am Radsatzwellenende angeflanscht ist und durch die Drehbewegung des Radsatzes 2, 3 angetrieben wird. Der Volumenstrom wird dann je nach Fahrtrichtung über vier Rückschlagventile 19 gleichgerichtet und an die Ventile 8, 11 der Zylinder 12 weitergeleitet. Ein Überdruckventil 26 sowie ein Hydrospeicher 21 vervollständigen die Druckversorgung. Durch den Einsatz eines Hydrospeichers 21, welcher im Rücklauf und mit niedrigem Druck betrieben wird, wird ein geschlossenes System geschaffen und es wird im Leerlauf praktisch keine Blindleistung erzeugt. Die Rückschlagventile 19 sowie der Hydrospeicher 21 können direkt an Pumpe 6 oder auch in einem der optional vorhandenen Ventilblöcke 23 integriert sein. Alternativ ist auch ein offenes System ohne Druckspeicher jedoch mit einfachem Ölsumpf denkbar.The energy or the pressure for the setting is generated by a
Zudem kann ein Einbau eines zusätzlichen Druckspeichers auf der Druckseite zur kurzzeitigen Leistungserhöhung vorgesehen sein, so dass vorzugsweise auch plötzlich auftretende enge Gleiskurven, wie sie typischerweise in Weichen vorkommen, aufgrund einer zusätzlich beschleunigten Aktuation, die wegen dem zusätzlichen Druckspeicher möglich ist, bei Nutzung der Vorteile der Erfindung durchfahren werden können. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, den bereits vorhandenen Druckspeicher ausreichend leistungsstark zu dimensionieren.In addition, an additional pressure accumulator can be installed on the pressure side for a short-term increase in output, so that narrow track curves that occur suddenly, as typically occur in turnouts, due to an additionally accelerated actuation, which is possible due to the additional pressure accumulator, when the advantages are used the invention can be run through. Of course, it is also possible to dimension the existing pressure accumulator with sufficient power.
Über eine drehrichtungsabhängige hydraulisch Vorsteuerung verkörpert durch das Fahrtrichtungsventil 11, hier ein 6/2 Wegeventil, werden die Kammern des Betätigungszylinders 12 des nachlaufenden Radsatzes 3 über eine Drosselblende 16 kurzgeschlossen, damit der nachfolgende Radsatz 3 praktisch frei und ohne Verzögerung, aber gedämpft, seine radiale bzw. überradiale Stellung im Gleis einnehmen kann. Zudem wird der nachlaufende Radsatz 3 über das Fahrtrichtungsventil 11 von der Druck- und Saugseite (bzw. Tankseite) entkoppelt. Die Kammern des Betätigungszylinders 12 am vorlaufenden Radsatz 2 werden durch das Fahrtrichtungsventil 11 zum Steuerventil 8 freigegeben, womit eine Ansteuerung über das mit dem vorlaufenden Radsatz 2 in Verbindung stehende Steuerventil 8 ermöglicht wird. Die Fahrtrichtungsventile 11 werden bspw. durch die wechselnde Druckdifferenz an einer doppeltwirkenden Zahnradpumpe 6 bei Vor- bzw. Rückwärtsfahrt (Drehrichtungsumkehr) über hydraulische Steuerleitungen 17 betätigt. Zudem werden die Fahrtrichtungsventile 11 über Federn in eine Grundstellung gebracht, so dass keine undefinierten Stellungen auftreten können. Speziell im Stillstand des Schienenfahrzeugs, wenn an der Pumpe 6 keine effektive Druckdifferenz vorhanden ist, ist dies von Vorteil.Via a direction of rotation-dependent hydraulic pilot control embodied by the
Die Radsatzsteuerung 4 kann darüber hinaus einen Tothub besitzen, so dass es bei höheren Geschwindigkeiten und in großen Bögen des Gleises zu keiner dynamischen Ansteuerung des vorlaufenden Betätigungszylinders 12 kommt, die das Fahrverhalten des Fahrzeuges negativ beeinflussen würden. Dieser Tothub wird über eine positive Überdeckung der Ventile 8 realisiert. Zudem sind die beiden Kammern jedes Betätigungszylinders 12 über eine kleine Drosselblende 15 miteinander verbunden, so dass eine sehr hohe Dämpfung der Bewegung entsteht. Diese ermöglicht dem Radsatz 2, 3, sich in der Geraden selbständig in der Mittellage auszurichten und somit Toleranzen und Fehler der Einstellungen auszugleichen.The
Wie in
Die Pumpe 6 und die von ihr abgehenden Hydraulikleitungen 18 sind in der Regel derart dimensioniert, dass große Hubgeschwindigkeiten erreicht werden, um bei Fahrt durch Weichen die volle Auslenkung noch vor den kritischen Stellen, wie dem Weichenherz, erreicht wird.The
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Querschnittsöffnungen der Ventile 8 eine progressive Form aufweisen, damit die Positioniergenauigkeit bei kleinen Öffnungen verbessert wird.It can be provided that the cross-sectional openings of the valves 8 have a progressive shape so that the positioning accuracy is improved in the case of small openings.
Durch die Nutzung des nachlaufenden Radsatzes 3 als Steuer- bzw. Regelgröße kann eine ca. 6 - 8 mal schnellere Reaktionszeit wie bei klassischen Bogenerkennungssystemen -wie z.B. über den Ausdrehwinkel des Fahrwerks oder eine Bogenerkennungssensorik (Kreisel, Beschleunigungen, etc.)- erreicht werden, so dass die erfindungsgemäße Steuerung auch bei Weichenfahrten die erforderlich hohe Leistung erbringen kann. Die Leistung bzw. das Fördervolumen der Pumpe 6 kann derart bemessen sein, dass die Stellgeschwindigkeit bei 40 km/h ausreicht, um den gesamten Hub vor Erreichen des Herzstückes einer Weiche zu erreichen.By using the
Ferner kann nach der Erfindung eine Zustandsanzeige in Form einer Drucküberwachung vorgesehen sein, welche entweder rein mechanisch eine Anzeige generiert, oder aber elektrisch über eine LED-Anzeige erfolgt. Die Stromversorgung dieser Überwachung erfolgt beispielsweise über einen Kondensator, welcher vom System selbst über Umwandlung von Druckänderungen in Spannung aufgeladen wird.Furthermore, according to the invention, a status display in the form of pressure monitoring can be provided, which either generates a display purely mechanically, or takes place electrically via an LED display. The power supply for this monitoring takes place, for example, via a capacitor which is charged by the system itself by converting pressure changes into voltage.
Zudem kann am Ventilblock ein Schauglas montiert sein, welches die visuelle Kontrolle der Stellung des Fahrtrichtungsventils 11 zur Fahrtrichtungsumstellung ermöglicht. Sollte eines dieser Ventile blockiert sein, würden in beiden Ventilen unterschiedliche Stellungen zu erkennen sein. Alternativ dazu ist auch ein Anzeigestift denkbar, welcher über den Ventilstössel angehoben oder abgesenkt wird.In addition, a sight glass can be mounted on the valve block, which allows the visual control of the position of the direction of
- 11
- Hydromechanisches RadsatzsteuerungssystemHydromechanical wheel set control system
- 22
- vorlaufender Radsatzleading wheelset
- 33
- nachlaufender Radsatztrailing wheelset
- 44th
- RadsatzsteuerungWheel set control
- 55
- Fahrwerk / FahrwerksrahmenChassis / chassis frame
- 66th
- Pumpepump
- 77th
- RadsatzwelleWheelset shaft
- 88th
- SteuerventilControl valve
- 99
- erstes Druck-Zug-Kabelfirst push-pull cable
- 1010
- zweites Druck-Zug-Kabelsecond push-pull cable
- 1111
- FahrtrichtungsventilTravel direction valve
- 1212th
- BetätigungszylinderActuating cylinder
- 1313th
- Kammer BetätigungszylinderChamber actuating cylinder
- 1414th
- Kammer BetätigungszylinderChamber actuating cylinder
- 1515th
- DrosselblendeOrifice plate
- 1616
- in Fahrtrichtungsventil integrierte DrosselblendeThrottle orifice integrated in the direction of travel valve
- 1717th
- DifferenzdrucksteuerleitungDifferential pressure control line
- 1818th
- HydraulikleitungHydraulic line
- 1919th
- Rückschlagventilcheck valve
- 2121
- HydrospeicherHydraulic accumulator
- 2222nd
- SchutzschlauchProtective hose
- 2323
- VentilblockValve block
- 2424
- BefestigungAttachment
- 2525th
- Festpunkt für Druck-Zug-KabelFixed point for push-pull cables
- 2626th
- ÜberdruckventilPressure relief valve
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