KR20040017835A - 차량의 휠 쌍 또는 휠 세트의 능동 레이디얼 제어 방법 및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섀시, 특히 트랙 차량의 보우기 상의 적어도 하나의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 휠(11, 53, 103, 108, 115)의 능동 레이디얼 제어 방법에 관한 것으로, 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 제어 운동이 인가되며, 적어도 2개의 상이한 주파수 범위에서의 제어 운동을 갖는 통합 조절이 실행된다. 제1의 주파수 범위에서의 제1의 제어 운동과 제1의 주파수 범위에 다른 제2의 주파수 범위에서의 제2의 제어 운동이 중첩되어 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 인가된다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다.

Description

차량의 휠 쌍 또는 휠 세트의 능동 레이디얼 제어 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR ACTIVE RADIAL CONTROL OF WHEEL PAIRS OR WHEEL SETS ON VEHICLES}

트랙 곡선에서 휠 쌍 또는 휠 세트(이하, 총괄적으로 휠 유닛이라 칭한다)의 준-정적 세팅(quasi-static setting)을 위한 다수의 기계적인 장치들이 알려져 있는데, 이러한 장치들은 수동 또는 능동 수단을 포함한다. 능동 제어 시스템에서, 휠 유닛은 곡률 반경에 따라 정렬되고 고정된다. 이러한 장치들은 곡률 반경에 대해 고정된 관계로 휠 유닛을 조종하며, 그래서 최상의 경우라도 제한된 범위 내에서만 차량 또는 러닝 기어의 휠 유닛에 작용하는 횡방향 힘의 합의 균등화를 달성한다. 이러한 구조들은, 휠 유닛의 고정 종방향 가이드를 갖는 종래의 러닝 기어에서 보다 주행 안정성이 더 양호하지는 않다(최상의 경우에, 더 나쁘지는 않다고 하더라도)는 점에서 결점을 갖는다. 게다가, 주행 안정성을 확보하기 위해서 예를 들면, 롤 스태빌라이저(roll stabilizer) 또는 마찰-토크 억제장치와 같은 기계적인 장치들이 사용된다. 이러한 기계적인 장치들은 곡선을 취급할 수 있는 능력과 주행안정성 사이에서의 절충방안일 뿐이며, 일반적으로 말하면, 캐리지 차체에 구조적인 진동의 유발을 초래한다. 종종, 휠 유닛의 커플링에 추가적인 댐핑 요소가 필요하게 된다.

특허문헌 EP 0 785 123 B1에는 개별 휠 유닛을 포함하는 러닝 기어의 트래킹(tracking) 데이터를 획득하고 처리하는 방법이 기술되어 있다. 개시된 방법에서는, 러닝 기어의 회전 운동이 각 센서(angle sensor)에 의해서 힘이 0인 각, 각 속도 및 각 가속도로서 정사(精査)되고; 측정된 값(들)은 그들의 주파수 섹션으로 분해되며; 주파수 스펙트럼으로부터 돌출하는 운동은 진폭, 주파수 및 위상 위치에 따라 교란으로 탐지되고; 180°회전 및 처리 후에, 이러한 방식으로 확인된 벡터(들)는 러닝 기어의 세팅 각도를 변경하기 위한 정보로서 제어부 또는 규제 시스템에 제공되며; 제어부 또는 규제 시스템은 러닝 기어의 운동으로부터 교란 운동 성분을 제거한다. 하지만, 이 발명은 휠 쌍 또는 휠 세트와 트랙 사이의 횡방향 힘을 고려하지는 않는다.

특허문헌 EP 0 374 290 B1으로부터, 차량의 종방향 축을 따라서 양측에 조종 동작에 의해서 회전될 수 있는 특정 가능한 개수의 개별 휠을 포함하는 철도 차량이 알려져 있다. 트랙의 경로를 측정하는 장치를 제공함으로써 곡선 섹션에서 어떠한 트래킹 에러도 없이 각 개별 휠의 조종이 가능하게 되며, 이 장치는 트랙의 경로로부터의 차량 축의 편차를 측정하며, 상기 장치는 측정된 편차에 따라 각각의 다른 휠에 대해서 독립적으로 개별 휠의 조종 신호를 발생시킨다. 트랙의 경로를 측정하는 제안된 장치는 광전자(opto-electronic) 또는 자기 또는 전자기를 기초로하여 동작하는 비접촉 시스템을 포함한다. 하지만, 이 발명은 휠 쌍 또는 휠 세트를 포함하는 차량과 함께 사용될 수는 없다.

일본 특허 출원 JP A 06199236호, JP A 07081564호 및 JP A 07081565호에는 보우기 프레임과 휠 세트 베어링 사이의 유압 액추에이터에 의해서 파동 주행(wave running) 또는 정현파 주행(sinusoidal running)에 영향을 주는 것이 기술되어 있다. 이는 감지된 병진 진동(translatory vibration) 또는 요잉 진동(yaw vibration)의 스펙트럼에서 파동 주행의 주파수를 식별하는 것을 기초로 하며, 각각의 보우기에 대해서 적어도 8개의 센서와 함께 후속 주파수 분석에 의한 광대한 데이터 수집을 요한다.

휠 유닛의 주행 특성에 영향을 주는 지금까지 알려진 모든 방법과 장치는 다음과 같은 기능만을 한다는 결점을 갖는다:

1. 곡선에서, 즉 트랙 곡선을 이동하는 동안에, 조종에 의해 상응하는 트래킹을 유발한다는 것, 및/또는

2. 파동 주행의 주파수를 산출하고 동일 주파수로 이 파동 주행에 영향을 주기 위해서, 푸리에 변환을 요하는 과정 - 이는 휠과 레일의 접촉에 있어서 빠르게 변하는 프로파일 파라미터에 대한 시간 손실을 의미한다.

하지만, 이들 방법과 장치는 빠르게 변할 수 있는 현재의 하중 상황 및 운동 상황에 대한 실시간 반응 면에서 휠 세트 또는 휠 쌍에 대한 안정화 작용을 하지 못한다. 트랙의 직선 섹션 상에서, 이들 방법과 장치는 최상의 경우에도 트래킹의 향상에 매우 제한된 기여만을 할뿐이다.

본 발명은 차량의 휠 쌍(wheel pair) 또는 휠 세트의 능동 레이디얼 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 철도 차량에 사용하는데 적합하지만, 이에 국한되지는 않는다.

도 1은 자체 조종식 3-액슬 러닝 기어 또는 차량을 나타내는 도면.

도 2는 2-액슬 러닝 기어 또는 차량을 나타내는 도면.

도 3 내지 도 7은 다양한 실시예로 능동 레이디얼 제어를 갖는 차량 또는 러닝 기어의 휠 쌍 또는 휠 세트의 예를 나타내는 도면.

그래서, 본 발명의 목적은 상기한 최신 기술의 결점을 극복하는 것이고, 특히 차량의 휠 유닛의 능동 레이디얼 제어 방법 및 장치를 제안하는 것이며, 이러한 방법과 장치는 특히 직선을 이동할 때뿐만 아니라 차량이 곡선을 이동할 때에도 차량의 안전하며 편안한 저-마모 가이드를 보장한다. 더욱이, 본 발명의 목적은 실시간 효과를 감쇄시킬 수 있는 주파수 분석을 위한 광대한 데이터 수집을 요하지 않으면서, 적절한 안정화 방책에 의해서 바람직하지 않은 휠의 간섭 운동을 즉시 제거하는 것이다. 트랙 상에서 간섭 없이 구름 운동을 하는 휠은 조용하다. 또한, 휠과 레일의 마모가 감소된다.

이러한 목적은 특허청구범위의 제1항의 특징부에 따른 방법 및 제16항의 특징부에 따른 장치에 의해서 충족된다.

본 발명의 유익한 실시예 및 개선은 종속항에 명시되어 있다.

본 발명에 따른, 러닝 기어 상의 적어도 하나의 휠 유닛의 휠의 능동 레이디얼 제어 방법은, 적어도 2개의 상이한 주파수 범위에서 보우기가 바람직하게는 완전히 러닝 기어 내에 있는 경우에, 즉 캐리지 차체에 유효한 기계적인 연결이 없는 경우에, 휠 유닛에 제어 운동을 인가하는 통합 제어로 이루어진다. 이 프로세스에서, 제1의 주파수 범위에 있는 제1의 제어 운동과, 제1의 주파수 범위와 다른 제2의 주파수 범위에 있는 제2의 제어 운동이 중첩되어 휠 유닛에 인가된다.

바람직하게는, 차량의 주행 안정성의 제어는 제2의 주파수 범위에서의 제어 운동의 결과로서 이루어진다.

본 발명에 따른, 필요에 따라 보우기 등에 배치되는 차량의 적어도 하나의 휠 유닛의 능동 레이디얼 제어 장치는, 휠 유닛에 연결되어 휠 유닛에 제어 운동을 인가하는 적어도 하나의 작동 장치(actuating device)와, 작동 장치에 연결되어 작동 장치를 제어하는 제어 장치를 포함한다. 특히, 작동 장치는 휠 유닛에 수직축을 중심으로 한 회전 운동, 및 추가적으로 또는 그 대신에 횡방향의 병진 운동을 인가하는데 사용된다. 본 발명에 따르면, 작동 장치가 제1의 주파수 범위에서, 현재 이동 중인 트랙 세그먼트의 곡률 반경에 상응하는 휠 유닛의 준-정적 편위(quasi-static excursion)를 발생시키는 제1의 제어 운동을 휠 유닛에 인가할 수 있게, 작동 장치를 제어하도록 제어 장치가 배치된다. 또한, 안정성 제어 장치의 방식으로 작동 장치를 제어하기 위해서, 상기 제어 장치는 제1의 주파수 범위와 다른 제2의 주파수 범위에서, 제1의 제어 운동에 중첩되며 차량의 주행 특성을 안정시키기 위한 휠 유닛의 편위를 발생시키는 기능을 하는 제2의 제어 운동을 휠 유닛에 인가하도록 배치된다.

다시 말하면, 예컨대 간단한 작동 드라이브일 수 있는 작동 장치는 제어 장치의 사양에 따라 편위와 힘을 발생시키며, 그래서 수직축을 중심으로 한 휠 유닛의 회전, 즉 횔 쌍 또는 휠 세트의 회전, 및 추가적으로 또는 그 대신에, 횡방향으로의 휠 유닛의 병진 운동을 유발한다. 본 발명에 따르면, 작동 장치, 예를 들면 작동 드라이브는, 이동하는 트랙 세그먼트, 예컨대 트랙 곡선의 곡률 반경에 상응하는 준-정적 편위 및 힘을 발생시키고, 차량이 곡선을 따라서 이동할 때와 트랙의 직선 섹션을 이동할 때 모두 차량의 주행 특성을 안정시키기 위해서 다른 주파수,통상적으로는 더 높은 주파수의 편위와 힘을 중첩하도록 배치된다. 차량의 휠 유닛 중 몇 개, 바람직하게는 모두가 본 발명에 따른 레이디얼 제어에 의해서 제어되면, 특히 양호한 횡방향 힘의 세팅과 특히 효과적인 안정화가 달성될 수 있다.

제1 및 제2의 제어 운동의 주파수는 일정하게 정해진 주파수가 아니라, 각각의 경우에 시간에 따라서 변하며, 주파수는 기본적으로 차량의 현재 운동 상태, 특히, 차량의 현재 속도 및 차량이 현재 이동하는 트랙 섹션에 의해서 정해진다는 것을 이해해야 한다.

본 발명에 따른 방법의 유익한 변형예에서, 제2의 주파수 범위는 제1의 주파수 범위의 주파수 보다 적어도 부분적으로 더 높은 주파수를 포함한다. 바람직하게는, 제2의 주파수 범위는 제1의 주파수 범위보다 높다. 더 바람직하게는, 제2의 주파수 범위는 제1의 주파수 범위로부터 연속된다. 제1의 주파수 범위로서 바람직한 값은 0㎐ 내지 3㎐ 사이인 반면, 제2의 주파수 범위는 0㎐ 내지 10㎐ 사이이며, 바람직하게는 3㎐ 내지 10㎐ 사이이다.

본 발명은 휠과 레일의 접촉 동안에 전달되는 횡방향 힘의 합이 모든 작동 조건하에서 보우기 상의 모든 휠 유닛에 대해서 동일하도록 트랙 곡선에서의 휠 유닛의 정확한 세팅을 보장한다는 점에서 이점을 제공한다. 다시 말하면, 이러한 방식으로 각각의 휠 세트에 작용하는 횡방향 힘의 각 합성력은, 보우기의 개별 휠 유닛에 작용하는 합성력이 적어도 그 크기에 관한 한 근본적으로 동일하게 되도록 세팅될 수 있다.

또한, 직선 섹션을 따라서 및 트랙의 곡선 섹션을 따라서 모든 휠 유닛의 주행 안정성이 확보된다. 트랙의 곡선 섹션에서, 매우 큰 견인력 및 바람직하지 않은 휠-레일 파라미터의 경우에도 이러한 세팅이 가능하다. 그래서, 본 발명의 유익한 변형예는 러닝 기어의 휠 유닛의 휠에 작용하는 횡방향 힘의 합의 균등화가 이루어질 수 있게 휠 유닛의 휠의 준-정적 세팅이 이루어지도록 곡선 트랙 섹션에서 제1의 주파수 범위의 제어 운동을 제공한다. 다시 말하면, 각각의 경우에 횡방향 힘의 합성력이 각 휠 유닛에 작용하며, 상기 횡방향 힘의 합성력의 크기는 적어도 근본적으로 다른 휠 유닛에 작용하는 횡방향 힘의 합성력과 크기가 일치한다.

본 발명은 각각의 세팅과 알고리즘에 의해서, 휠 유닛들 사이에 특별한 횡방향 힘의 분산을 달성하는 것, 및/또는 주행 특성을, 예를 들면 특정 작동 조건 및/또는 정비 보수 조건에 최적 적응시키도록 차량 또는 러닝 기어의 휠 유닛에서 휠과 레일 사이에 특별한 마모 조건을 유발하는 것을 가능케 한다는 점에서 추가적인 이점을 제공한다. 따라서, 개별 휠에 대해서 목표로 하는 마모 분산을 발생시키는 것이 가능하다, 즉, 휠 트랙 프로파일 편성(wheel-track profile pairing)의 전개를 제어할 수 있도록 특정 마모 패턴을 유발하는 것이 가능하다. 그래서, 본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예는, 보우기의 휠 유닛의 휠에 작용하는 횡방향 힘의 분산이 이루어지고, 이러한 분산에서 주행 거동(running behavior)은 특정 가능한 작동 및 정비보수 조건에 매치되도록, 제1의 주파수 범위에서의 제어 운동의 결과로서 트랙의 곡선 섹션을 따라서 이동할 때 휠 유닛 상의 휠의 준-정적 세팅이 이루어지도록 제공된다.

또한, 각각의 휠 유닛의 세팅과 주행 안정성을 모니터링함으로써 본 발명에따른 방법에 따라 동작하는 장치의 모든 구성 요소의 정확한 기능의 진단이 가능하다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 변형예는 차량의 주행 안정성의 제어가 제2의 주파수 범위에서의 제2의 제어 운동의 결과로서 이루어지는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 이는, 제어시에 시스템의 하나 또는 수개의 상태 변수의 측정 순간 값으로부터 기계적인 시스템의 순간 상태의 표현이 예를 들면 상응하는 안정성 매트릭스의 형태로 산출됨으로써 이루어진다. 물론, 제어 운동을 발생시키는 작동 장치의 가변성도 또한 고려된다. 그 중에서도 특히, 상태 변수는 횡방향, 즉 차량의 종방향에 대한 횡방향의 휠 유닛의 속도 및 가속도뿐만 아니라, 수직축에 대한 휠 유닛의 속도 및 가속도를 포함한다.

적절한 수학적인 알고리즘에 의해서, 기계적인 시스템의 이러한 순간 상태의 표현이 안정성에 대해서 체킹된다. 불안정한 경우에, 작동 장치로부터 유래된 시스템 표시의 가변 파라미터가, 안정된 시스템이 얻어질 수 있도록 또는 안정된 시스템이 얻어질 때까지 적절한 방식으로 변경된다. 작동 장치로부터 유래되어 이러한 방식으로 얻어진 가변 파라미터에 대한 "안정된" 순간 값은 그 다음에, 작동 장치에 의해서 안정된 시스템 상태가 유발되도록 각 작동 장치를 위한 제어 신호를 발생시키는데 사용된다. 측정값이 방대한 시간에 걸쳐서 획득되어야 하고 이들 측정 시퀀스의 분석(예를 들면, 푸리에 변환에 의해서)이 요구되는 알려진 안정성 제어 시스템과 반대로, 본 발명은 신속하고, 직접적이며 효과적인 시스템의 안정화를 보장한다.

그래서, 본 발명에 따른 해법은, 예를 들면 롤 스태빌라이저 또는 마찰-토크 억제 장치와 같은, 주행 거동에 영향을 주기 위한 보우기와 캐리지 차체 사이의 기계적인 안정화 장치가 필요없게 한다. 또한, 휠 유닛의 커플링에, 특히 커플링 링크 장치에 더 이상 댐핑 요소가 필요하지 않게 된다. 스트라이킹 앵글(striking angle) 및 그에 따른 트랙 하중의 최소화, 및 휠과 레일의 마모의 최소화 또는 최적화가 본 발명의 또 다른 이점이다. 전 속도 범위에 걸쳐, 고속에서도 차량의 안정된 주행 특성이 얻어질 수 있다. 휠 유닛과 캐리지 차체 사이에 커플링 링크 장치가 존재하지 않음으로써 더 간단한 기계적인 설계가 이루어질 뿐만 아니라, 구조체에 의해 발생된 소음 및 진동의 전달이 이루어지지 않게 되는데, 이러한 전달은 보통 이들 커플링 요소와 관련되어 있다.

바람직하게는, 러닝 기어가 보우기를 포함하는 차량에서, 이미 앞에서 언급한 바와 같이, 보다 간단한 기계적인 설계를 제공함과 더불어 커플링 요소를 통해서 캐리지 차체로 구조체에 의해 발생된 소음과 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있도록 캐리지 차체에 대한 유효한 기계적인 연결 없이 러닝 기어의 내부에서 동작하도록 통합 제어 시스템이 설계된다. 신호 처리 장치 등도 물론 캐리지 차체 내에 혹은 캐리지 차체 상에 배치될 수 있으며; 이 경우에, 상기 신호 처리 장치는 단지 케이블 등과 같은 상응하는 제어 라인을 통해서 작동 장치의 요소에 연결될 수 있다는 것 또한 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 방법의 유익한 변형예는, 예를 들면 트랙 곡선에 대한 휠 유닛의 최적의 레이디얼 정렬을 달성할 수 있도록, 예를 들면 러닝 기어 프레임 또는캐리지 차체에 대해서 휠 유닛의 각(角) 위치를 세팅하는 신속 반응식(fast-reacting) 작동 장치와 같은, 적어도 하나의 신속 반응식 작동 장치를 제어하는 제어 시스템을 제공한다.

또 다른 바람직한 변형예는, 예를 들면 트랙 곡선에서 차량의 휠 유닛의 최적 정렬을 달성할 수 있도록 적어도 2개의 휠 유닛을 포함하는 차량의 외측 휠 유닛들 사이의 상대 각(relative angle)을 조절하는 제어 운동을 제공한다.

원칙적으로, 개별적으로 또는 공동으로, 현재 상태, 특히 차량 및/또는 휠 유닛의 현재 운동 상태에 대한 결론을 이끌어 내는 것을 가능케 하는 임의의 입력 수치가 제어 목적으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 휠 유닛의 위치 제어는 곡률 반경 및/또는 이동 속도 및/또는 불균형 횡방향 가속도 및/또는 마찰 계수 및/또는 휠과 레일 사이의 프로파일 파라미터에 따라서 이루어진다.

보다 바람직하게는, 다음의 것이 제어 방법에 사용된다: 보우기 프레임 또는 캐리지 차체에 대한 적어도 하나의 휠 유닛의 산출된 횡방향 이동, 또는 보우기 프레임 또는 캐리지 차체에 대한 적어도 하나의 휠 유닛의 산출된 요잉 각. 유사하게, 추가적으로 또는 그 대신에, 적어도 하나의 작동 장치의 산출된 작동 거리 또는 작동 각, 또는 적어도 하나의 작동 장치의 산출된 작동력(actuating force)이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 산출된 이동 속도, 횡방향으로의 휠 유닛의 산출된 속도 또는 가속도, 또는 휠 유닛의 산출된 요잉 속도 또는 요잉 가속도가 사용될 수 있다. 마지막으로, 추가적으로 또는 그 대신에, 이동 경로의 곡률 반경이 사용될 수 있다.

원칙적으로, 작동 수단은 각각의 제어 운동을 달성할 수 있도록 원하는 대로 설계될 수 있다. 기본적으로, 하나의 작동 장치에 의해서 제1 및 제2의 제어 운동이 발생되도록 제공될 수 있다. 그리고 작동 장치는, 제2의 주파수 범위에서 제2의 제어 운동을 발생시킬 수 있게 충분히 신속하게 반응하도록 설계되는 것이 보장되어야 한다. 물론, 제1 및 제2의 제어 운동을 발생시키기 위해서 다른 작동 장치가 제공될 수 있다는 것도 이해되어야 한다. 바람직하게는, 작동 장치는 전기식, 유압식 또는 공압식 작동 드라이브로 설계된다.

원칙적으로, 작동 장치의 개수 및 배치는 원하는 대로 선택될 수 있다. 해당 제어 운동이 신뢰성 있게 발생될 수 있도록 보장되면 된다. 본 발명에 따른 장치의 바람직한 변형예에서는, 휠 유닛의 각 휠에 대해서 적어도 하나의 작동 장치가 제공되며, 추가적으로 또는 그 대신에, 휠 유닛의 각 휠 베어링에 대해서, 또한 추가적으로 또는 그 대신에, 휠 유닛의 휠의 각 커플링에 대해서 적어도 하나의 작동 장치가 제공된다.

원칙적으로, 작동 장치와 휠 유닛 사이의 커플링은 원하는 대로 설계될 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 유익한 변형예에서는, 간단한 작동 장치에 의해서 원하는 크기의 작동력 또는 제어 운동을 간단하게 발생시킬 수 있도록 휠 유닛의 휠 또는 휠 베어링과 작동 장치 사이에 기어 장치가 구비될 수 있다.

작용, 특히 작동 장치의 유효 운동은 요구되는 제어 운동과 매치될 수 있다. 예를 들면, 선형 제어 운동이 요구되거나 바람직한 경우에, 바람직하게는 작동 장치가 선형 유효 운동을 갖도록 제공된다. 하지만, 회전 제어 운동이 요구되거나 바람직한 경우에, 바람직하게는 작동 장치가 회전 유효 운동을 갖도록 제공된다.

원칙적으로, 작동 장치의 배치는 개별 휠 유닛 사이의 원하는 커플링에 따라 원하는 대로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 작동 장치는 차량의 양측 휠들 사이에 배치될 수 있지만, 차량의 일측에, 특히 차량의 일측상의 휠들 사이에도 또한 배치될 수 있다.

개별 작동 장치가 고장나는 경우에도 신뢰성 있는 동작을 보장하기 위해서, 본 발명에 따른 장치의 바람직한 변형예는 중복 구조(redundancy)를 형성하기 위한 목적으로 몇 개의 작동 장치의 조합을 제공하며, 이들 몇 개의 작동 장치는 하나의 동일한 제어 운동을 발생시키도록 유익하게 기능하며, 다른 제어 장치(들)가 고장나도 개별적으로 상기 제어 운동을 발생시킬 수 있다.

이하에서는, 도면에 나타낸 실시예를 통해서 본 발명이 보다 상세하게 설명된다. 첨부된 도면은 개략적으로 나타내어 졌으며 축적에 맞게 그려지지는 않았다.

도 1은 철도 차량의 3-액슬 러닝 기어(1), 예를 들면 휠 세트 또는 휠 쌍의 형태로 캐리지 차체에 설치된 3개의 결합된 휠 유닛 또는 3-액슬 보우기를 나타낸다. 상기 러닝 기어(1)는 종방향 보(beam)와 횡방향 보를 포함하는 보우기 또는 캐리지 차체 프레임(도면에는 도시되지 않음)을 포함한다. 스프링 요소(도시되지 않음)를 통해서 3개의 휠 유닛(8, 9, 10)의 휠 베어링 하우징(2 내지 7), 즉 제1의 휠 유닛(8)(외측 휠 유닛)의 휠 베어링 하우징(2, 3)과, 제2의 휠 유닛(9)(중앙 휠 유닛)의 휠 베어링 하우징(4, 5) 및 제3의 휠 유닛(10)(외측 휠 유닛)의 휠 베어링 하우징(6, 7)이 종방향 빔에 부착된다. 휠 유닛(8, 9, 10)은 휠(11)을 포함한다. 휠 유닛(8, 9, 10)은 구동 모터(도시되지 않음), 예를 들면 보우기 프레임 상에 장착된 모터 또는 액슬 서스펜션 모터에 의해 구동될 수 있다.

2개의 외측 휠 유닛(8, 10)의 휠 베어링 하우징(2, 3, 6, 7)은 특히, 방향 표시 화살표 x1, x2로 나타낸 바와 같이, 철도 차량의 이동 방향 또는 그 반대 방향으로 이동할 수 있다. 중앙 휠 유닛(9)의 휠 베어링 하우징(4, 5)은 특히, 방향 표시 화살표 y1, y2로 나타낸 바와 같이, 철도 차량의 이동 방향에 수직되게 이동할 수 있다.

각 경우에, 휠 베어링 하우징(2, 3, 4, 5, 6, 7)은 스티어링-링키지 회동 레버 구성을 통해서 러닝 기어의 동일측 상에만 결합된다.

경사진 스티어링 링키지(12)가 휠 베어링 하우징(3)의 조인트(15)와 각진 레버(14)의 조인트(13) 사이에 배치된다.

각진 레버(14)는 프레임에 고정된 회동축(16)을 포함하며, 상기 각진 레버는 조인트(17)에 의해서 그 제2의 암을 통해 중앙 휠 유닛(9)의 휠 베어링 하우징(5)의 면에 연결된다.

휠 베어링 하우징(7)에는 프레임에 고정된 중앙 회동축(19)을 포함하는 회동 레버(18)가 결부되며, 휠 베어링 하우징(7)에 접속되는 스티어링 링키지(20)가 이 회동 레버(18)의 제1의 조인트(21)에 연결되고, 이 회동 레버(18)의 제2의 조인트(22)는 스티어링 링키지(23)에 연결되며, 이 스티어링 링키지(23)의 타단부는 각진 레버(14)의 이미 언급된 조인트(13)에 접속된다.

본 실시예에서, 러닝 기어의 일측의 휠 베어링 하우징(3, 5, 7)의 커플링은 철도 차량의 종방향 축에 대해서 대칭이 되도록 러닝 기어의 타측의 휠 베어링 하우징(2, 4, 6) 상에도 구현되었다.

각진 레버(26)의 조인트(25)와 휠 베어링 하우징(2)의 조인트(27) 사이에 경사진 스티어링 링키지(24)가 배치된다.

각진 레버(26)는 프레임에 고정된 회동축(28)을 포함하며, 조인트(29)에 의해서 그 제2의 암을 통해 중앙 휠 유닛(9)의 휠 베어링 하우징(4)의 면에 연결된다.

프레임에 고정된 중앙 회동축(31)을 갖는 회동 레버(30)가 휠 베어링 하우징(6)에 결부되고, 휠 베어링 하우징(6)에 접속되는 스티어링 빔(32)이 상기 회동 레버(30)의 제1의 조인트(33)에 결합되며, 상기 회동 레버(30)의 제2의 조인트(34)는 스티어링 링키지(35)에 연결되고, 이 스티어링 링키지(35)의 타단부는 각진 레버(26)의 이미 언급된 조인트(25)에 접속된다.

휠 유닛(8, 9 및 10)에 제1 및 제2의 제어 운동을 발생시키기 위해서, 간단한 작동 장치 형태의 다수의 작동 유닛이 제공되며, 그 구조와 효과는 아래에 설명되어 있다.

휠 베어링 하우징(2) 상에는 이동 방향(x1) 또는 그 반대 방향(x2)으로 작용하는 직선 작동 드라이브(36)가 배치된다.

휠 베어링 하우징(4) 상에는 이동 방향에 수직(y1, y2)하게 작용하는 직선 작동 드라이브(37)가 배치된다. 그 대안으로서 또는 공동으로, 회동-동작(rotary-action) 작동 드라이브(38)가 도 1에 배치되며, 상기 회동-동작 작동 드라이브(38)는 회동축(28)을 중심으로 한 회전을 일으킨다.

휠 베어링 하우징(16) 상에는 이동 방향(x1) 또는 그 반대 방향(x2)으로 작용하는 직선 작동 드라이브(39)가 배치된다. 그 대안으로서 또는 공동으로, 도 1에는 이동 방향(x1) 또는 그 반대 방향(x2)으로 작용하는 직선-동작 작동 드라이브(40)가 회동-동작 작동 드라이브(41) 및 회동 레버(30)의 조인트(33) 상에 배치된다. 작동 드라이브(41)는 회동축(31)을 중심으로 한 회전을 일으킨다.

작동 드라이브(36 내지 40)는 원하는 바에 따라 개별적으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 몇 개의 작동 드라이브(36 내지 40)를 결합함으로써, 작동 드라이브(36 내지 40) 중 하나 또는 몇 개가 고장나더라도 고장나지 않은 다른 작동 드라이브가 적어도 부분적으로 그 고장난 작동 드라이브의 기능을 감당할 수 있는 중복 구조를 형성한다.

본 발명에 따른 방법은 적어도 2개의 주파수 범위에서 통합되게 또는 동시에 러닝 기어의 내부에서, 즉 캐리지 차체에 대한 유효한 기계적인 연결 없이, 이루어지는 통합 조절을 포함한다.

제1의 주파수 범위에서, 트랙 곡선에서의 휠 유닛(8, 9, 10)의 준-정적 세팅은 차량 또는 러닝 기어의 휠 유닛(8, 9, 10)에 작용하는 횡방향 힘의 합의 균등화에 의해 이루어진다. 다시 말하면, 횡방향 힘의 합성력이 각각의 휠 유닛에 작용하며, 상기 횡방향 힘의 합성력은 적어도 그 크기에 관한 한 근본적으로 다른 휠 유닛에 작용하는 횡방향 힘의 합성력과 일치한다.

제2의 주파수 범위에서, 주행 안정성의 제어는 앞에서 이미 설명한 바와 같이 이루어진다.

그래서, 시스템의 하나 또는 몇 개의 상태 변수(아래에서보다 상세하게 논의될 것임)의 측정 순간 값들로부터, 기계적인 시스템의 현재 상태의 표현이 산출된다. 이는, 예를 들면 상응하는 안정성 매트릭스의 형태로 이루어진다. 이 매트릭스는, 예를 들면 스프링 등과 같이 능동적으로 제어될 수 없는 시스템의 요소의 불변성의 기계적인 파라미터에 의해서 영향을 받는다. 마찬가지로, 작동 드라이브의 가변 파라미터도 또한 이 매트릭스의 산출에 사용된다.

적절한 수학적인 알고리즘에 의해서, 이러한 현재 안정성 매트릭스는 그 안정성이 체킹된다. 불안정한 경우에는, 작동 드라이브로부터 유래하는 시스템 표시의 능동적으로 영향을 줄 수 있는 가변 파라미터는 안정된 안정성 매트릭스, 즉 안정된 시스템이 이루어지도록 또는 안정된 시스템이 이루어질 때까지 적절한 방식으로 변경된다. 작동 드라이브로부터 유래되는 가변 파라미터에 대해서 이러한 방식으로 얻어진 "안정된" 순간 값은 그 다음에, 각 작동 드라이브를 위한 제어 신호를 발생시키는데 사용된다. 이러한 방식으로, 작동 드라이브에 의해서 안정된 시스템상태가 신속하고, 간단하면서 효과적으로 이루어진다. 알려진 안정성 제어 방법과 반대로, 본 방법은 방대한 시간에 걸친 측정값의 획득 및 이들 측정 시퀀스의 분석(예를 들면, 푸리에 변환에 의해서)을 행할 필요가 없는데, 이러한 측정값의 획득은 시스템의 현재 운동 상태에 반응 지연만을 초래할 뿐이다.

다른 변수들 중에서, 횡방향, 즉 차량의 종방향에 대한 횡방향으로의 휠 유닛의 속도 및 가속도와 함께, 수직축을 중심으로 한 휠 유닛의 속도 및 가속도는 위에서 언급한 상태 변수의 일부를 형성한다. 선택되는 제어 개념에 따라서, 이들 측정 상태 변수들 중 적어도 하나 또는 이들 측정 상태 변수의 조합이 위에서 설명한 바와 같이 안정성 제어에 사용된다.

제2의 주파수 범위는 제1의 주파수 범위의 주파수보다 적어도 부분적으로 더 높은 주파수를 포함한다. 이러한 제어는 프레임에 대한 휠 유닛(9)의 횡방향 변위 및 휠 유닛(8, 10)의 각(角) 위치를 세팅하는 신속 반응식 작동 드라이브(36 내지 41)를 제어한다.

본 실시예에서, 외측 휠 유닛(8, 10) 사이의 상대 각과 함께 중앙 휠 유닛(9)의 횡방향 변위도 제어된다.

그 대안으로서 또는 공동으로, 휠 유닛(8, 9, 10) 중 하나 또는 몇 개 및/또는 전체의 절대 각도가 러닝 기어 프레임 또는 캐리지 차체에 대해서 제어된다.

본 실시예에서, 각각의 휠 유닛(8, 9, 10)의 준-정적 세팅의 조절은 철도 차량이 현재 이동중인 트랙 세그먼트의 곡률 반경에 따라서만 이루어진다. 곡률 반경은 해당 센서, 예를 들면 횡방향 가속도 센서 및/또는 회전 가속도 센서, 회전 속도 센서 및/또는 횡방향 속도 센서로부터의 신호를 측정함으로써 산출된다.

이에 대한 대안으로서, 각각의 휠 유닛(8, 9, 10)의 위치 제어는 곡률 반경, 이동 속도, 불균형 횡방향 가속도, 마찰 계수 및/또는 휠(11)과 레일 사이의 프로파일 파라미터에 따라서 이루어진다. 이들 값의 산출은 역시 해당 센서에 의해서 이루어진다.

예들 들면 다음의 것이 본 방법에 사용될 수 있다: 프레임에 대한 각 휠 유닛(8, 9, 10)의 횡방향 이동; 프레임에 대한 각 휠 유닛(8, 9, 10)의 요잉 각; 작동 드라이브(36 내지 41)의 작동 거리 및 작동 각; 작동 드라이브(36 내지 41)의 작동력 및 작동 모멘트; (절대) 이동 속도; 횡방향으로의 휠 유닛의 (절대) 속도 또는 (절대) 가속도; 휠 유닛의 (절대) 요잉 속도 또는 (절대) 요잉 가속도; 및/또는 곡률 반경. 상기 값들은 해당 센서, 예를 들면 횡방향 가속도 센서 및/또는 회전 가속도 센서, 회전 속도 센서 및/또는 횡방향 속도 센서에 의해서 얻어진다.

이러한 목적으로, 휠 쌍 또는 휠 세트의 운동에 대한 주파수 분석이 필요 없으며, 그 결과, 어떠한 주파수 분석도 일어나지 않는다.

본 발명에 따른 장치는 제어 장치(도 1에는 도시되지 않음)를 포함하며, 상기 제어 장치는 작동 드라이브(36 내지 41)의 각 제어 입력 포트에 연결된다. 이는, 적어도 2개의 휠 유닛, 본 실시예에서는 3개의 휠 유닛(8, 9, 10)을 포함하는 철도 차량 또는 적어도 2개의 휠 유닛을 포함하는 철도 차량의 보우기의 휠 유닛(8, 9, 10)의 준-정적 세팅 및 안정성 제어에 사용된다.

작동 드라이브(36 내지 41)는, 예를 들면 트랙 곡선과 같이 이동되는 트랙세그먼트의 곡률 반경에 상응하는 힘 및 준-정적 편위의 형태인 제1의 제어 운동을 발생시키며, 차량이 곡선을 이동할 때와 차량이 트랙의 직선 섹션을 이동할 때 모두 차량의 주행 특성을 안정시키기 위해 더 높은 주파수를 갖는 힘과 편위의 형태인 제2의 제어 운동을 중첩시킨다.

작동 드라이브(36 내지 41)는 제어 장치의 사양에 상응하는 힘과 편위를 발생시킨다.

작동 드라이브(36 내지 41)는 수직축을 중심으로 한 휠 유닛(8, 10)의 회전 운동 및/또는 횡방향으로의 휠 유닛(9)의 병진 운동을 유발한다.

작동 드라이브(36 내지 41)에서의 힘의 발생은 전기적으로, 유압식으로, 공압식으로 또는 이들 방법의 조합에 의해서 이루어진다.

본 실시예에 나타낸 바와 같이, 러닝 기어의 일측에서 휠 유닛(8, 9, 10)의 각 휠(11) 또는 휠 베어링에는 적어도 하나의 작동 드라이브(36 내지 41)가 제공된다.

작동 드라이브(36 내지 41)는 서로 결합된 적어도 2개의 휠에 작용한다. 본 실시예에 나타낸 바와 같이, 동일 휠 유닛(8, 9, 10)의 휠(11)과 다른 휠(11)의 사이에 커플링이 배치될 수 있거나, 차량의 동일측 또는 차량의 타측의 다른 휠 유닛의 휠에 배치될 수도 있다.

작동 드라이브(36 내지 41)의 힘과 모멘트의 전달은 직접 이루어지거나 그 사이에 배치된 기어 유닛을 통해서 이루어진다.

본 실시예에서, 작동 드라이브(36 내지 41)의 유효 운동은 선형이다. 작동드라이브(36, 37, 39, 40)는 스티어링 링키지의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 이들 작동 드라이브는 병합될 수 있는 임의의 수동 커플링에도 작용하며, 레버 또는 스티어링 기어를 통해서 이러한 수동 커플링에 연결된다.

대안적인 방법으로서, 작동 드라이브는 회전 동작을 이행할 수 있는데, 작동 드라이브(38, 41)의 실시예의 경우가 이에 해당한다. 이 경우에, 작동 드라이브는 동시에 피벗 베어링의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 병합될 수 있는 임의의 수동 커플링에도 작용하며, 레버 또는 스티어링 기어를 통해서 또는 회동 커플링을 통해서 이러한 수동 커플링에 연결된다.

도 2는 레일 자동차의 러닝 기어를 나타낸다. 보우기 프레임 또는 캐리지 차체 프레임(50), 휠(53)을 갖는 2개의 휠 유닛(51, 52), 및 휠 베어링 하우징(54 내지 57)이 도시되어 있다. 휠 유닛(51, 52)은 회동 샤프트(58), 회동 레버(59, 60) 및 스티어링 링키지(61)에 의해서 반경방향으로 제어 가능하도록 베어링 내에 유지되며, 제1의 스프링 요소(62)에 의해 프레임(50)에 연결되어 있다.

작동 드라이브(63 내지 65)는, 예를 들면 트랙 곡선과 같이 이동되는 트랙 세그먼트의 곡률 반경에 상응하는 힘 및 준-정적 편위의 형태인 제1의 제어 운동을 발생시키며, 차량이 곡선을 이동할 때와 차량이 트랙의 직선 섹션을 이동할 때 모두 차량의 주행 특성을 안정시키기 위해 더 높은 주파수를 갖는 힘과 편위의 형태인 제2의 제어 운동을 중첩시킨다.

작동 드라이브(63 내지 65)는 본 발명에 따른, 연결된 제어 장치(도 2에는 도시되지 않음)의 사양에 따라서 힘과 편위를 발생시킨다.

작동 드라이브(63 내지 65)는 수직축을 중심으로 한 휠 유닛(51, 52)의 회전 운동을 일으킨다.

작동 드라이브(63 내지 65)에서의 힘의 발생은 전기적으로, 유압식으로, 공압식으로 또는 이들 방법의 조합에 의해서 이루어진다.

본 실시예에서, 작동 드라이브(63 내지 65)는 예를 들면 두 휠 유닛(51, 52) 모두에 작용하는데, 이는 상기 휠 유닛(51, 52)이 회동 샤프트(58)와, 회동 레버(59, 60) 및 스티어링 링키지(61)를 통해서 결합되어 있기 때문이다. 선형 작동 드라이브(63)는 회동 레버(59)의 조인트(66)의 일 지점 상에 배치된다. 선형 작동 드라이브(64)는 휠 유닛(52)의 휠 베어링 하우징(56)에 배치된다. 회동 작동 드라이브(65)는 회동 레버(59) 상에 배치되어 수평방향으로 정렬된 회동축(67)을 중심으로 한 회전 운동을 일으킨다.

작동 드라이브(63 내지 65) 중 하나, 몇 개 또는 전부가 제공될 수 있다. 작동 드라이브(63 내지 65) 중 몇 개가 사용된다면, 소정의 작동 드라이브는 제1의 제어 운동을 발생시키는데, 다시 말하면 트랙 곡선에 따른 휠 유닛의 준-정적 세팅에(즉, 일반적으로 말하면 낮은 주파수 영역에서) 사용되는 한편, 다른 작동 드라이브는 제2의 제어 운동을 발생시키는데, 다시 말하면 안정성의 제어에(즉, 일반적으로 말하면 높은 주파수 영역에서) 사용된다.

몇 개의 작동 드라이브(63 내지 65)를 조합함으로써, 작동 드라이브(63 내지 65) 중 하나 또는 몇 개가 고장나더라도 고장나지 않은 다른 작동 드라이브가 적어도 부분적으로 그 고장난 작동 드라이브의 기능을 감당할 수 있도록 중복 구조를형성한다.

회동 샤프트(58)는 생략될 수 있으며; 대신에 이 경우에, 작동 드라이브(63 내지 65) 타입의 적어도 하나의 작동 드라이브가 각 측면에 배치된다.

제1의 주파수 범위에서, 트랙 곡선에서의 휠 유닛(51, 52)의 준-정적 세팅은 차량 또는 러닝 기어의 휠 쌍 또는 휠 세트(51, 52)에 작용하는 횡방향 힘의 합의 균등화에 의해 이루어진다. 다시 말하면, 각각의 휠 유닛에 작용하는 횡방향 힘의 합성력이 달성되며, 상기 횡방향 힘의 합성력은 적어도 그 크기에 관한 한 다른 휠 유닛에 작용하는 횡방향 힘의 합성력과 일치한다.

제2의 주파수 범위에서, 위에서 설명한 바와 같은 주행 안정성의 제어가 이루어진다. 제2의 주파수 범위는 제1의 주파수 범위의 주파수보다 적어도 부분적으로 더 높은 주파수를 포함한다. 이 제어 시스템을 구현하는 제어 장치는, 프레임에 대한 휠 유닛(51, 52)의 각 위치를 세팅하는 신속 반응식 작동 드라이브(63 내지 65)를 구동한다.

본 실시예에서도 역시, 휠 유닛들(51, 52) 사이의 상대 각이 제어된다. 본 실시예에서의 각 휠 유닛(51, 52)의 준-정적 세팅의 제어 역시 전적으로 철도 차량이 현재 이동하는 트랙 세그먼트의 곡률 반경에 따라서만 이루어진다.

도 3과 도 4는 각각 능동 레이디얼 제어 및 하나 또는 몇 개의 작동 드라이브(68 내지 76)의 다양한 선택적인 배치를 갖는 차량 또는 러닝 기어의 개별 휠 유닛을 나타낸다.

도 3에서, 선형 작동 드라이브((68)는 휠 베어링 하우징(77) 상에 배치된다.선형 작동 드라이브(69)는 스티어링 빔(79)의 단부에서 조인트(78) 상에 배치된다. 조인트(78)는 동시에 스티어링 링키지(80)를 통해서 휠 베어링 하우징(77)에 연결된다. 스티어링 링키지(80)는 차량의 중심선과 교차하는 수직 회동축(81) 상에 회전 가능하게 유지된다. 선형 작동 드라이브(70)는 회동축(81)의 외측에서, 역시 스티어링 빔(79) 상에 배치된 조인트(82) 상에 배치된다. 회동 작동 드라이브(71)는 스티어링 빔(79)의 피벗 지점(81) 상에 배치된다. 회동 작동 드라이브(72)는 회동 레버(83) 및 스티어링 링키지(84)를 통해서 회동축(81)의 외측에서 스티어링 빔(79)의 조인트(85)에 연결된다. 스티어링 빔(79)은, 이 스티어링 빔(79)의 단부에 배치된 조인트(86)를 통해서, 그리고 상기 조인트(86)에 부착된 스티어링 링키지(87)를 통해서 휠 베어링 하우징(88)에 연결된다.

각진 레버(90)의 분기부(limb)와 스티어링 링키지(91)를 갖는 조인트(89)를 통해서, 이동 방향으로 작용하는 선형 작동 드라이브(73)(도 4)가 휠 베어링 하우징(92)에 작용한다. 각진 레버(90)는 회동 작동 드라이브(76)에 결합된 수평 회동축(93) 상에 유지된다. 선형 작동 드라이브(74, 75)는 스티어링 빔(94)에 평행하게 작용한다. 이는 스티어링 빔(94) 상의 조인트(95)를 통해서 또는 각진 레버(97)의 분기부의 조인트(96)를 통해서 이루어진다. 각진 레버(97)는 수직 회동축(98) 상에 유지되며, 그 타단부는 조인트와 스티어링 링키지(99)를 통해서 휠 베어링 하우징(100)에 연결된다. 이들 작동 드라이브(73 내지 76)도 역시 중복 구조의 증대를 위해서 개별적으로 또는 조합되어 사용될 수 있다.

도 5 내지 도 7은 각각 작동 드라이브(101, 102)를 갖는 차량 또는 러닝 기어의 개별 휠 유닛을 나타낸다.

도 5에서, 회동 작동 드라이브(101)는: 해당 조인트(104); 양단이 90°각이 져있고 종방향 축에 대해서 회전이 가능하도록 유지되는 회동 샤프트(105); 스티어링 링키지(106); 및 휠 베어링 하우징(107)을 통해서 동시에 2개의 휠(103)을 커플링시키는 기능을 수행한다. 그래서, 작동 드라이브(101)는 안정성 제어에 따라서 2개의 휠(103) 모두를 동시에 세팅하며 수직축을 중심으로 휠(103)을 회전시킨다. 다시 말하면, 작동 드라이브(101)는 동시에 제1 및 제2의 제어 운동을 발생시킨다.

도 6에서, 각각 결부된 휠 베어링 하우징(109)을 갖는 2개의 휠(108)은 스티어링 링키지(110), 조인트(111) 및 회동 샤프트(112)를 통해서 결합되며, 회동 샤프트(112)는 양단이 서로 반대 방향으로 90°각이 져있고 그 종방향 축상에서 회전이 가능하도록 유지된다. 회동 샤프트(112)가 그 종방향 축을 중심으로 회전하도록 하며 그래서 휠(108)이 수직축을 중심으로 회전하도록 하는 회동 작동 장치(102)는 조인트(113)와 스티어링 링키지(114)를 통해서 회동 샤프트(112)의 각진 단부 사이에 배치된다.

도 5에 따른 양태에서 및 도 6에 따른 양태에서, 작동 드라이브(101, 102)는 휠(103, 108) 사이의 거의 중간에 배치될 수 있다. 최적의 설치 위치는 공간 요건 및 개별 구성요소들의 무게 분포에 따라 달라진다.

도 7은 휠(115)이 결합된 개별 휠 유닛의 또 다른 양태를 나타낸다. 휠 베어링 하우징(116), 그 위에 배치된 스티어링 링키지(117, 118, 119), 조인트(120) 및 회동 샤프트(121)를 통해서 커플링이 제공된다. 프레임에 부착된 베어링(122)에 의해서 회동 샤프트(121)는 그 종방향 축을 중심으로 회전 가능하게 유지된다. 회동 샤프트(121)의 단부에는, 조인트(120)를 통해서 스티어링 링키지(118, 119)에 연결되도록 레버(123)가 배치된다. 2개의 스티어링 링키지(117, 119)는 수직축을 중심으로 한 휠(115)의 회전을 일으키는 회동 작동 드라이브(124)에 연결된다. 회동 작동 드라이브(124)는 그래서 프레임의 측면에 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 차량, 특히 철도 차량의 휠 쌍 또는 휠 세트의 능동 레이디얼 제어 방법 및 장치에 이용할 수 있다.

Claims (26)

1. 러닝 기어, 특히 철도 차량의 러닝 기어의 적어도 하나의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 휠(11, 53, 103, 108, 115)의 능동 레이디얼 제어 방법으로서, 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에는 제어 운동이 인가되는 능동 레이디얼 제어 방법에 있어서,

   적어도 2개의 상이한 주파수 범위에서의 제어 운동을 갖는 통합 제어가 실행되며,

   제1의 주파수 범위에 있는 제1의 제어 운동과, 상기 제1의 주파수 범위와 다른 제2의 주파수 범위에 있는 제2의 제어 운동이 중첩되어 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 인가되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   보우기를 포함하는 러닝 기어를 갖는 차량에서의 상기 통합 제어는, 캐리지 차체에 대한 어떠한 유효한 기계적인 연결도 없이 상기 러닝 기어 내에 유효하게 배치되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   곡선을 통과하여 이동할 때, 상기 러닝 기어의 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 상기 휠(11, 53, 103, 108, 115)에 작용하는 횡방향 힘의 합의 균등화가 이루어지도록 상기 제1의 주파수 범위에서의 상기 제어 운동은 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 상기 휠(11, 53, 103, 108, 115)의 준-정적 세팅을 발생시키는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   곡선을 통과하여 이동할 때, 상기 러닝 기어의 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 상기 휠(11, 53, 103, 108, 115)에 작용하는 횡방향 힘의 합의 분산이 이루어지도록 상기 제1의 주파수 범위에서의 상기 제어 운동은 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 상기 휠(11, 53, 103, 108, 115)의 준-정적 세팅을 발생시키며, 주행 거동(running behavior)은 특정 가능한 작동 및 정비보수 조건과 매치되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 차량의 주행 안정성의 제어는 상기 제2의 주파수 범위에서의 상기 제어 운동의 결과로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2의 주파수 범위는 상기 제1의 주파수 범위의 주파수보다 적어도 부분적으로 더 높은 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2의 주파수 범위는 상기 제1의 주파수 범위보다 위에 있는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2의 주파수 범위는 상기 제1의 주파수 범위로부터 연속되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1의 주파수 범위는 0㎐ 내지 3㎐ 사이에 있는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2의 주파수 범위는 0㎐ 내지 10㎐ 사이, 바람직하게는 3㎐ 내지 10 ㎐ 사이에 있는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어는, 상기 러닝 기어 또는 캐리지 차체의 프레임에 대한 상기 휠 유닛(8, 10, 51, 52)의 각(角) 위치를 세팅하는 적어도 하나의 신속 반응식 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)를 제어하는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 운동에 의해서, 적어도 2개의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)을 포함하는 차량의 외측 휠 유닛(8, 10, 51, 52) 사이의 상대 각이 제어되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 운동을 통해서, 적어도 하나의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 절대 각이 상기 러닝 기어 또는 캐리지 차체의 프레임에 대해서 제어되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 위치 제어는 곡률 반경 및/또는 이동 속고 및/또는 불균형 횡방향 가속도 및/또는 마찰 계수 및/또는 상기 휠(11, 53, 103, 108, 115)과 레일 사이의 프로파일 파라미터에 따라서 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,

    다음의: 보우기 프레임 또는 캐리지 차체에 대한 적어도 하나의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 산출된 횡방향 이동; 보우기 프레임 또는 캐리지 차체에 대한 적어도 하나의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 산출된 요잉 각; 적어도 하나의 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)의 산출된 작동 거리 또는 작동 각; 적어도 하나의 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)의 산출된 작동력(actuating force); 산출된 이동 속도; 횡방향으로의 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 산출된 속도 또는 가속도; 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 산출된 요잉 속도 또는 요잉 가속도; 및 이동 경로의 곡률 반경 중 적어도 하나가 상기 제어 방법에 사용되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 방법.
16. 특히 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하는, 차량의 적어도 하나의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 능동 레이디얼 제어 장치에 있어서,

    상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 연결되어 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 제어 운동, 특히 수직축을 중심으로 한 회전 운동 및/또는 횡방향으로의 병진 운동을 인가하는 적어도 하나의 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)와,

    상기 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)에 연결되어 상기 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)를 제어하는 제어 장치를 포함하며,

    작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)가:

    제1의 주파수 범위에서, 현재 이동 중인 트랙 세그먼트의 곡률 반경에 상응하는 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 준-정적 편위(quasi-static excursion)를 발생시키는 제1의 제어 운동을 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 인가하며; 그리고,

    상기 제1의 주파수 범위와 다른 제2의 주파수 범위에서, 제1의 제어 운동에 중첩되며 상기 차량의 주행 특성을 안정시키기 위한 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 편위를 발생시키는 기능을 하는 제2의 제어 운동을 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 인가하는 방식으로,

    상기 제어 장치가 상기 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)를 제어하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)는 전기식, 유압식, 또는 공압식 작동 드라이브(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)인 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,

    상기 휠 유닛의 휠(11, 53, 103, 108, 115)마다 및/또는 상기 휠 유닛(8, 9,10, 51, 52)의 각 휠 베어링마다 및/또는 상기 휠 유닛의 휠(11, 53, 103, 108, 115)의 각 커플링마다 적어도 하나의 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)가 제공되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
19. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 휠(11, 13, 108, 115)이 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
20. 제 19항에 있어서,

    적어도 2개의 결합된 휠(11, 53, 103, 108, 115)은 하나의 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)에 속하며, 그리고/또는 2개의 결합된 휠은 서로 다른 휠 유닛에 속하고, 상기 결합된 휠은 상기 차량의 동일측 상에 또는 상기 차량의 대향측 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
21. 제 16항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)와 상기 휠 유닛(8, 9, 10, 51, 52)의 상기 휠(11, 53, 103, 108, 115) 또는 휠 베어링 사이에 기어 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
22. 제 16항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)는 선형 유효 운동을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
23. 제 16항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68 내지 76, 101, 102, 124)는 회전 유효 운동을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
24. 제 16항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 작동 장치(71, 101, 102)는 상기 차량의 서로 다른 측상의 휠들(11, 53, 103, 108, 115) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
25. 제 16항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 차량의 일측상에, 특히 상기 차량의 일측상의 휠들(11, 53, 103, 108, 115) 사이에 하나의 작동 장치(36 내지 41, 63 내지 65, 68, 69, 72, 75, 76, 124)가 배치되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.
26. 제 16항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,

    중복 구조를 형성할 수 있도록 몇 개의 작동 장치(36 내지 41)가 조합되는 것을 특징으로 하는 능동 레이디얼 제어 장치.