WO1996031385A1 - Einrichtung zur kompensation von auf ein schienenfahrzeug wirkenden querkräften - Google Patents

Einrichtung zur kompensation von auf ein schienenfahrzeug wirkenden querkräften Download PDF

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WO1996031385A1
WO1996031385A1 PCT/EP1996/001341 EP9601341W WO9631385A1 WO 1996031385 A1 WO1996031385 A1 WO 1996031385A1 EP 9601341 W EP9601341 W EP 9601341W WO 9631385 A1 WO9631385 A1 WO 9631385A1
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WO
WIPO (PCT)
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transverse
cylinder
valve
pressure
damping
Prior art date
Application number
PCT/EP1996/001341
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gundolf Birkhahn
Manfred DÜSING
Karl Lengl
Yvan LÜ
Wolfgang Schäfer
Original Assignee
Waggonfabrik Talbot Gmbh & Co. Kg
Mannesmann-Rexroth Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waggonfabrik Talbot Gmbh & Co. Kg, Mannesmann-Rexroth Ag filed Critical Waggonfabrik Talbot Gmbh & Co. Kg
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Priority to US08/930,138 priority patent/US5943962A/en
Priority to EP96908143A priority patent/EP0819078B1/de
Publication of WO1996031385A1 publication Critical patent/WO1996031385A1/de
Priority to NO974560A priority patent/NO307650B1/no

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B61F5/245—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes by active damping, i.e. with means to vary the damping characteristics in accordance with track or vehicle induced reactions, especially in high speed mode

Definitions

  • the invention enters a device for compensating transverse forces acting on a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a compensation device against centrifugal forces known from DE-OS 40 40 047 for example, hereinafter referred to as transverse compensation device
  • transverse compensation device is used, inter alia, in wagons and Locomotives of railway trains used.
  • a car body is supported by air suspension in the vertical and horizontal directions on two bogies and the transverse compensation device is additionally provided between the car body and the bogies.
  • the known device has a hydraulic or pneumatic cylinder, which acts with its one active section, for example the cylinder, on the bogie, while the other active section, in this case the piston, is articulated on the car body.
  • the effective axis of the cylinder is arranged transversely to the longitudinal axis of the rail vehicle.
  • Trains of this type are usually equipped with a body inclination system, by means of which the body can be inclined towards the inside of the curve in dependence on the radius of curvature of the curve and the driving speed in such a way that as little lateral forces as possible act on the passenger. Based on the maximum possible side acceleration for the passenger without sacrificing driving comfort, this technology therefore permits significantly higher bow speeds than with trains that are equipped with a conventional chassis.
  • the body can be actively moved laterally relative to the bogie by a transverse compensation device.
  • the roll compensation of the car body can be set to a predetermined (target) position with the transverse compensation device.
  • the roll axis is the virtual axis of rotation running parallel to the longitudinal direction of the vehicle, about which the Car body rotates when traveling on bends due to the centrifugal force and possibly due to the effect of the car body tilt system.
  • the aim is to set the roll position approximately at the seat height or, more precisely, at the stomach level of the passenger. This ensures that the wellbeing of the passenger is not adversely affected by centrifugal forces, even at high bow speeds.
  • a transverse suspension device is known from EP-A 0 592 387, in which, in a hydraulic variant, two hydraulic cylinders arranged in opposite directions are provided and can be controlled in order to increase the transverse spring forces generated by the secondary suspension in the event of quasi-static transverse displacements of the car body.
  • the object of the invention is to create a device for compensating the transverse forces acting on a rail vehicle, which ensures a high level of driving comfort with minimal expenditure on device technology, even when traveling through bends.
  • the device according to the invention ensures that the car body is inclined toward the outside of the arc essentially only on account of the quasi-static centrifugal forces. An additional inclination caused by the dynamic vibrations is largely prevented by the cross spring system.
  • the clearance profile, which determines the maximum inclination of the car body, is not violated by the deflection effect of the dynamic vibrations.
  • the transverse suspension thus enables driving at higher cornering speeds without violating the clearance profile. In addition, excessively high transverse accelerations are effectively buffered.
  • the transverse suspension is designed as a passive system with a hydraulic accumulator, preferably a gas accumulator.
  • a hydraulic accumulator For certain driving conditions, for example when driving straight ahead, it may be advantageous to switch off the transverse suspension.
  • the connection to it can be designed to be lockable.
  • both accumulators can be temporarily connectable to one another.
  • the transverse compensator is formed with at least one cylinder, preferably two cylinders, one cylinder chamber of which can be controlled via a hydraulic circuit, while the other cylinder chamber is connected to a hydraulic accumulator.
  • a bypass line with a check valve is provided parallel to the steaming device, which allows pressure to be built up in the cylinder bypassing the steaming device of a cylinder, so that the steaming valve only acts in one direction of flow.
  • FIG. 1 shows a cross section through a rail vehicle with a device according to the invention for compensating transverse forces
  • Fig. 2 is a schematic representation of a cross compensator with a
  • FIG. 3 a hydraulic circuit diagram for an exemplary embodiment of a device for compensating lateral forces
  • Fig. 4 is a damping valve used in a circuit according to FIG. 3 and
  • FIG. 5 shows a simulation model for simulating the driving dynamics of a rail vehicle with transverse suspension.
  • FIG. 1 shows a cross section of a rail vehicle 1 which is in the bend.
  • This has a car body 2, which is supported by a suspension with shipsfeder ⁇ 3 on two bogies 4, of which only one is visible here. Wheels 6 or groups of wheels are guided in each bogie 4 and roll on the rails 8 of a slide.
  • the car body 2 tilts due to the centrifugal forces and possibly due to the corresponding activation of the car body inclination system (not shown), the maximum angle of inclination ⁇ being predetermined by an envelope curve of the so-called clearance profile 10 which is not in any driving state by the rail vehicle 1 may be injured.
  • the right side of the rail vehicle 1 would be the outside of the arc to which the car body 2 is inclined due to the centrifugal forces.
  • the air spring 3 on the right in FIG. 1 is compressed, while the air spring 3 'on the opposite side (left) is partially relieved.
  • the chassis of the rail vehicle 1 and its driving speed are to be designed such that the clearance profile 10 is not violated even under limit conditions, so that, for example, when driving through tunnels there can be no collision with the tunnel wall or with components arranged to the side of the track body outside of the envelope curve .
  • a transverse compensator 12 is provided in the area between the car body and the bogie, by means of which the car body can be displaced in the horizontal transverse direction (y direction) with respect to the bogie 4.
  • the body 2 could be shifted from the center position shown to the left by means of the transverse compensator 12 in the direction of the arrow Z, a virtual roll pole P of the body being raised from a position at the level of the bogie 4 to a position P 'at the level of the body.
  • the controlled lateral deflection of the car body 2 on the one hand ensures that - in the driving state shown in FIG.
  • the right side of the car body is at a greater distance from the clearance profile 10, so that a greater driving speed is possible, and on the other hand the roll pole becomes due to the transverse shift in the Seat area of the passengers moved, so that their subjective driving comfort is significantly improved
  • the transverse compensator 12 shown in Fig. 1 is assigned a transverse suspension 14, the structure of which is shown schematically in Fig. 2.
  • the transverse compensator has two double-acting cylinders 16, 17, the cylinder housing of which is articulated on the frame of the bogie 4, while the pistons 18 with their oppositely arranged piston rods are attached to the body 2 (if necessary via a driver pin)
  • the positional orientation of the cylinders 16, 17 could also be kinematically reversed, so that the piston rods extend towards the bogie, while the cylinder housing is attached to the body
  • a hydraulic accumulator 28 or 29 is connected to an annular space 26, 27 of each cylinder 16, 17. preferably designed as a gas accumulator, so that the piston 18 moves against the spring action of the hydraulic accumulators 28 or 29
  • each hydraulic accumulator 28, 29, damping valves 32, 33 designed as proportional valves are switched. In a first end position (shown in FIG. 2), they shut off the supply lines 30, 31. In the second end position and the transition positions, allow the pressurization of the associated annular space 26, 27 via the associated hydraulic accumulator 28, 29 with variable flow cross-sections. If both steaming valves are completely shut off, the connection between the Annular spaces 26, 27 to the hydraulic accumulators are interrupted and the transverse compensation device is hydraulically blocked in its current position.
  • Each damping valve 32, 33 comprises a measuring orifice with a variable cross section.
  • the connections 30, 31 to the hydraulic accumulators 28, 29 can be variably controlled via the measuring orifice by appropriate control. Dynamic vibrations in the system or in the transverse compensator are absorbed by the damping valves, and undesired body movements are dampened as a result.
  • a controller 34 controls the damping valves 32, 33, while the transverse compensator 12 is controlled by another controller 36. Both systems can be controlled independently of one another; however, depending on one and the same measured variable, e.g. B. the measured lateral acceleration of the rail vehicle or car body can be influenced.
  • transverse suspension 14 and the transverse compensator 12 are shown as a structural unit in the exemplary embodiment described here, the two systems can also be arranged separately from one another if required.
  • a pump line 38 branches off from the pump and branches into branch lines 38a and 38b. These are each led to the inlet connections of a pressure reducing valve 40, 41. From the outlet of the respective pressure reducing valve, the two pump lines are led to the input of a 4/2-way valve 44, which in its switching position shown blocks the two pump lines 38a, 38b from the working lines 22, 23, but connects the latter to one another. In the second switching position of the directional control valve 44, each branch line 38a, 38b is connected to a working line 22, 23, so that the two cylinder spaces 20 can be supplied with hydraulic fluid or can flow out again
  • the working lines 22, 23 can be activated by correspondingly controlling the electromagnetically actuated pressure reducing valves 40, 41 Connect in the second switching position of the directional control valve 44 to the tank T (return). So a z. B. cylinder space is pressurized by the pump P, while the hydraulic fluid in the other cylinder space is discharged into the tank by the onset of piston movement.
  • the valve spool of the damping valves 32, 33 is biased by a spring into the blocking end position shown.
  • a control pressure which is proportional to the difference between the storage pressure and the annular space pressure acts on the other control side of the valve slide, so that when the pressure in the annular space 26 (27) increases, the damping valve 33 (32) is opened, while it is closed when the pressure is reduced.
  • the damping valves are controlled so that there is practically always a connection to the respective hydraulic accumulators 28, 29.
  • a bypass line 46, 47 is provided in each feed line 30, 31 parallel to the respective damping valve 32, 33, in each of which a check valve 48 is arranged, which prevents a flow of the hydraulic fluid from the hydraulic accumulator 28, 29 to the corresponding annular space 26, 27 Bypassing the damping valve allows.
  • a tank line 50, 51 branches off from each supply line 30, 31, in each of which a pressure-limiting valve 52 is arranged. If the pressure rises above a permitted limit pressure in the feed line 30, 31, the hydraulic fluid is automatically discharged into the tank.
  • the two hydraulic accumulators 28, 29 are connected to one another via a short-circuit line 54, in which a switching valve 56 is arranged. In its basic position shown, it shuts off the short-circuit line 54. In its second switching position, it opens the short-circuit line 54.
  • a pressure line 58 branches off from the latter and can be connected to the pump line 38.
  • a further switching valve 60 is provided between the pump line and the pressure line, which interrupts the connection in its spring-preloaded basic position and enables the connection between the pressure line and the pump line in its second switching position.
  • the pump is a constant pressure pump, which can deliver a pressure of approximately 200 bar, for example. Apart from line pressure losses, this is therefore present upstream of the pressure reducing valves 40, 41.
  • a reduction body 62 is provided in the cylinder space 20 of each cylinder 16, 17, which is designed as a tube in the exemplary embodiment shown. The reduction body 62 projects in the axial direction of the cylinder towards the piston into the cylinder space 20.
  • the piston head has a recess 64 in the form of a blind hole, into which the reduction body can penetrate in a fluid-tight manner.
  • the space enclosed between the walls of the recess 64 and the end face of the reduction body 62 is vented.
  • the reduction body 62 which replaces a second piston rod with the advantage that it does not require any movement space outside the cylinder, reduces the piston area by the cross-sectional area of the reduction body, so that an effective piston area A ⁇ results.
  • This cylinder construction thus enables the supply of hydraulic fluid via the high pressure pump.
  • the oppositely arranged piston rods of the pistons 18 are articulated together on the body 2.
  • An (inductive) displacement transducer 66 is provided for detecting the transverse displacement of the car body.
  • Fig. 4 shows an embodiment for a damping valve 32 or 33.
  • This has a valve spool 67 which is guided in a valve bore 68 of a valve housing 70. Via the valve slide 67, the connection between the feed line 30, 31 and the hydraulic accumulator 28, 29 can be interrupted or set with a variable opening cross section.
  • the valve spool 67 has a cup-shaped structure, a pilot valve being assigned to it, the control needle 72 of which plunges into the space formed by the valve spool 67. With this, an outlet opening 74 formed in the bottom of the valve slide can be opened or closed, which opens into the valve bore.
  • the control needle 72 is biased in the closing direction by means of an actuating spring 76 and can be actuated by means of a magnet coil 78.
  • an inlet bore 78 is provided in the bottom of the valve slide 67, which connects the inlet line 30, 31 to the control chamber 80 of the pilot valve.
  • the valve slide 67 rests on its valve seat, so that the connection between the hydraulic accumulator 28 and the feed line 30 is interrupted.
  • the Hy ⁇ draulikfluid in the supply line 3.beta. acts on the end face of the valve slide, and passes through the inlet throttle 78 into the control chamber 80, so that a rear side A * of the valve spool is pressurized.
  • a stepped surface A is applied to the control needle 72.
  • the control needle 72 is moved upward against the pretension of the actuating spring 76, so that the drain opening 74 is opened and a control volume flow Q, which causes a pressure drop in the control chamber 80, is applied to the valve slide rear side A .
  • acting force is equal to the force acting on the valve spool end face A-.
  • damping valves 32 can also be used, in which a predetermined number of discrete intermediate stages can be called up, in which case, instead of a proportional valve, a solution with a plurality of switching valves can be used which, for example, allows three intermediate stages to be set.
  • the switching valve 56, the further switching valve 60 and the directional control valve 44 are first brought into their open positions and the hydraulic accumulators 28, 29 and the cylinder spaces 20 of the cylinders 16, 17 are supplied with hydraulic fluid. At the same time, the annular spaces of the pistons are acted upon by the pump pressure via the bypass lines 46, 47. The hydraulic accumulators are then brought to their operating pressure and the pistons 18 of the cylinders are clamped in their central position.
  • the car body 2 can be offset laterally with respect to the bogie 4, for example by pressurizing the right cylinder chamber 20 in FIG. 3 via the pressure reducing valve 41 and the directional control valve 44, while the left cylinder chamber via the Directional control valve 44 and the pressure reducing valve 40 is connected to the tank T, for which purpose the pressure reducing valve 40 is activated accordingly by its controller 36.
  • the transverse suspension is activated, the two damping valves 32, 33 are switched into a through position when the curve is traveling, while the switching valve 56 is closed.
  • Vibrations are damped by the throttling action of the damping valves 32, 33.
  • the two bypass lines 46, 47 ensure that only that damping valve 32 or 33 is effective via which pressure builds up in the direction of the hydraulic accumulator 28, 29.
  • the other damping valve 33 or 32 is then bypassed by the backflow from the associated hydraulic accumulator 28, 29 via the bypass line 46, 47 and the check valve 48.
  • the damping effect can be influenced by correspondingly controlling the damping valves 32, 33 via the transverse damping control 34, so that different degrees of damping can be set.
  • the switching valve By activating the switching valve into its through position, the short-circuit line 54 between the two hydraulic accumulators 28, 29 can be opened.
  • the damping valves When the damping valves are open, the hydraulic fluid is then only pumped back and forth between the annular spaces 26, 27; the cross suspension is then practically ineffective.
  • a corresponding admission pressure can be set in the reducing cylinder space 20, which also dampens the transverse compensator movement.
  • the system can also be equipped with an emergency spring, which takes over the transverse suspension in the event of a hydraulic circuit failure. If the control fails, the directional control valve 44 is brought into the position shown, in which the two cylinder spaces 20 are connected to one another. Then there is a balance between the forces acting on the end faces of the pistons 18. The transverse movements of the car body are then no longer influenced by the active transverse compensator. Furthermore, the switching valve 56 is brought into its closed position when the control fails, so that the hydropneumatic suspension remains effective. Although the driving comfort changes slightly in some driving conditions, the driving safety is increased.
  • FIG. 5 shows a simulation model with which the driving dynamics of a chassis provided with the transverse compensation device according to the invention can be simulated.
  • the car body mass on which the pistons 18 of the cylinders 16, 17 act is designated by m.
  • the cylinder spaces 20 of the cylinders 16, 17 can optionally be connected to the pump P or to the tank T via the pressure reducing valves 40, 41.
  • the annular spaces 26, 27 of the cylinders 16, 17 are each connected to the hydraulic accumulators 28, 29, the damping valve 32, 33 being provided in the feed line 30, 31, respectively.
  • the (secondary) air springs 3 Parallel to the transverse compensator 12 with the transverse suspension 14 are the (secondary) air springs 3, which form the vertical and in part also transverse support of the body 2.
  • Desired driving conditions can be simulated by applying forces to the car body 2 and / or the bogie, which simulate the centrifugal force F (t) and the forces F '(t) caused by track position disturbances etc.
  • the pressure reducing valves 40, 41 and the damping valves 32, 33 are controlled via their controls 34, 36.
  • the transverse compensator is assigned a preferably hydraulic-pneumatic transverse suspension, which can optionally be switched on as a function of the route, the road and the condition of the road.
  • the cross spring can also be combined with a preferably active damping system in order to effectively dampen high-frequency vibrations.
  • the quasi-static transverse force can be kept in the cylinders by active pressure control.
  • the dynamic transverse vibrations are absorbed by the secondary air springs and the transverse suspension.

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Abstract

Bei einer Einrichtung zur Kompensation der auf ein Schienenfahrzeug (1) wirkenden Querkräfte, dessen Wagenkasten (2) über eine Federung (3, 3') auf mindestens einem Fahrgestell (4) abgestützt ist und der über einen Querkompensator (12) gegenüber dem Fahrgestell in Querrichtung verschiebbar ist, wird erfindungsgemäß eine Querfederung (14) zum Puffern dynamischer Schwingungen zugeordnet, die wahlweise in Abhängigkeit vom Fahrzustand zu- oder abschaltbar ist.

Description

Einrichtung zur Kompensation von auf ein Schienenfahrzeug wirkenden Querkräften
Die Erfindung betritt eine Einrichtung zur Kompensation von auf ein Schienenfahrzeug wirkenden Querkräften gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige, beispielsweise aus der DE-OS 40 40 047 bekannte Kompensationseinrich¬ tung gegen Fliehkräfte, im folgenden Querkompensationseinrichtung genannt, wird unter anderem bei Waggons und Triebköpfen von Eisenbahnzügen eingesetzt. Dabei ist in der Regel ein Wagenkasten über eine Luftfederung in vertikaler und horizontaler Richtung auf zwei Drehgestellen abgestützt und zusätzlich zwischen dem Wagenkasten und den Drehgestellen die Querkompeπsationseinrichtung vorgesehen.
Die bekannte Einrichtung hat einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, der mit seinem einen Wirkabschnitt, beispielsweise dem Zylinder, am Drehgestell angreift, während der andere Wirkabschnitt, in diesem Fall der Kolben, am Wagenkasten angelenkt ist. Die Wirkachse des Zylinders ist dabei quer zur Längsachse des Schienenfahrzeugs angeord- net. Üblicherweise sind derartige Züge mit einem Wagenkasten-Neigungssystem aus¬ gerüstet, über das der Wagenkasten bei einer Bogenfahrt in Abhängigkeit vom Krümmungsradius der Kurve und der Fahrgeschwindigkeit derart nach bogeninnen ge¬ neigt werden kann, daß auf den Fahrgast möglichst wenig Seitenkräfte einwirken. Diese Technologie erlaubt somit bei Zugrundelegung einer maximal möglichen Seitenbeschleu- nigung auf den Fahrgast ohne Fahrkomforteinbuße wesentlich höhere Bogengeschwindig- keiten als mit Zügen, die mit einem herkömmlichen Fahrgestell ausgerüstet sind.
Unabhängig davon, ob ein Schienenfahrzeug mit dem Wagenkasten-Neigungssystem ausgerüstet ist, läßt sich der Wagenkasten gegenüber dem Drehgestell durch eine Quer¬ kompensationseinrichtung aktiv seitlich verschieben. Durch die Querkompensationsein- richtung wird der Wagenkasten entgegen der auf ihn einwirkenden Fliehkraft etwa in seiner Mittelstellung gehalten, so daß die Querfederung des Schienenfahrzeugs bei Ge¬ radeausfahrt und bei Bogenfahrt etwa im gleichen Bereich ihrer Kennlinie arbeitet, in dem eine weichere Federung erzielt wird als in einem Bereich, bei dem der Wagenkasten stark seitlich verschoben ist und an Gummipuffern mit einer steilen Kennlinie (=harte Federung) anliegt. Darüberhinaus läßt sich mit der Querkompensationseinrichtung der Wankpol des Wagenkastens auf eine vorbestimmte (Soll-)Position einstellen. Als Wankpol wird die vir¬ tuelle, parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse bezeichnet, um die der Wagenkasten bei der Bogenfahrt aufgrund der einwirkenden Fliehkraft und ggf. aufgrund der Wirkung des Wagenkasten-Neigungssystems dreht. Üblicherweise wird angestrebt, den Wankpol etwa auf Sitzhöhe oder, genauer gesagt, auf Magenhöhe des Fahrgasts ein¬ zustellen. Damit kann man auch bei hohen Bogengeschwindigkeiten gewährleisten, daß das Wohlbefinden des Fahrgasts nicht durch Fliehkraftwirkungen negativ beeinträchtigt wird.
Aus EP-A 0 592 387 ist eine Querfederungeinrichtung bekannt, bei der in einer hydrau¬ lischen Variante zwei gegenläufig angeordnete Hydraulikzylinder zur bedarfsweisen Erhöhung der von der Sekundärfederung erzeugten Querfederkräfte bei quasistatischen Querverschiebungen des Wagenkastens vorgesehen und ansteuerbar sind.
Beim Einsatz der vorgenannten Systeme hat es sich gezeigt, daß sie bei Bogenfahrt durchaus dazu geeignet sind, die durch die Zentrifugalbeschleunigung verursachten quasistatischen Fliehkräfte abzufangen bzw. deren negative Einwirkungen auf den Fahr¬ gast zu minimieren. Die quasistatischen Fliehkräfte sind jedoch regelmäßig durch dyna- mische Kräfte überlagert, die beispielsweise durch Gleisunebenheiten oder durch sogenannte Passivkräfte, d. h. vom Schienenfahrzeug selbst erzeugte Schwingungen, auf den Wagenkasten übertragen werden.
Diese Schwingungen können bei schnell ansprechenden Querkompensationssystemen zu entsprechenden Reaktionen im Regelkreis führen, so daß es bei bestimmten Fahrzustän- den, insbesondere bei der Bogenfahrt, zu ständigen Änderungen der Wagenkastenposi¬ tion quer zum Fahrgestell kommen kann, so daß die Laufruhe des Schienenfahrzeugs im Bogen nicht den geltenden hohen Ansprüchen genügen kann. Legt man aber die Regelung so träge aus, daß sie auf die dynamischen Schwingungen nicht reagiert, so läßt sich ebenfalls nicht der gewünschte Fahrkomfort erzielen. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompen¬ sation der auf ein Schienenfahrzeug wirkenden Querkräfte zu schaffen, die bei minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand auch bei Bogenfahrt einen hohen Fahrkomfort gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Maßnahme, der Querkompensationseinrichtung neben der normalen Federung und dem Querkompensator noch eine Querfederung zuzuordnen, können die in Querrichtung auf das Schienenfahrzeug wirkenden dynamischen Schwingungen im wesentlichen durch Zusammenwirken der Sekundärfederung des Wagenkastens und der zusätzlichen Quer¬ federung aufgefangen werden, so daß die Laufruhe des Schienenfahrzeugs gegenüber herkömmlichen Lösungen ganz erheblich verbessert wird.
Des weiteren wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung erreicht, daß der Wagen- kästen im wesentlichen nur aufgrund der quasistatischen Fliehkräfte nach bogenaußen geneigt wird. Eine durch die dynamischen Schwingungen verursachte zusätzliche Neigung wird weitestgehend durch das Querfedersystem unterbunden. Das Lichtraum profil, welches die maximale Neigung des Wagenkastens bestimmt, wird durch die Auslenk- Wirkung der dynamischen Schwingungen nicht verletzt. Die Querfederung erlaubt somit ein Fahren mit höheren Kurvengeschwindigkeiten ohne Verletzung des Lichtraumprofils. Darüber hinaus werden übermäßig hohe Querbeschleu¬ nigungen wirksam gepuffert.
Als ganz besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Querfederung als passives System mit einem Hydrospeicher, vorzugsweise einem Gasspeicher, ausgebildet ist. Für bestimmte Fahrzustände, beispielsweise bei der Geradeausfahrt, kann es vorteilhaft sein, die Querfederung abzuschalten. Beim Einsatz eines Hydrospeichers kann die Ver¬ bindung zu diesem absperrbar gestaltet sein. Beim Einsatz zweier paralleler Hydro¬ speicher, die jeweils einem Zylinder zugeordnet sind, können beide Speicher vorübergehend miteinander verbindbar sein. Ein besonders einfach aufgebautes und zuverlässig arbeitendes System erhält man, wenn der Querkompensator mit zumindest einem Zylinder, vorzugsweise zwei Zylindern ausge¬ bildet ist, deren einer Zylinderraum über einen Hydraulikkreislauf ansteuerbar ist, während der andere Zylinderraum jeweils an einen Hydrospeicher angeschlossen ist.
Sollte sich eine solche Konfiguration noch als zu hart erweisen, so kann man durch Ein- bringen größerer Elastizität entweder mechanisch (elastische Auflagerung bzw. Aufhän¬ gung der Zylinder im Dreh- oder Untergestell) oder auf der hydraulischen Seite durch Einbau von kleinen zusätzlichen Hydraulikspeichern mit Gasfedervolumen (hydropneuma- tische Elemente) zwischen der Druckversorgung und den Zylindern (pro Systemzweig) Abhilfe schaffen. Der Fahrkomfort läßt sich weiter erhöhen, wenn der Querfederung eine Dämpfungsein¬ richtung zugeordnet ist, die vorzugsweise als ein Drosselventil mit veränderbarem Blen¬ denquerschnitt ausgebildet ist. Durch diese Weiterbildung kann auf den bei herkömmlichen Systemen erforderlichen separaten Querschwingungsdampfer verzichtet werden Ganz besonders vorteilhaft ist es, die Kennlinie der genannten Dampfungsein¬ richtung in Abhängigkeit von der einwirkenden Querbeschleunigung, der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit, der Strecken- oder Gleisquahtat und/oder Fahrzeugbeladung veränderbar zu machen
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist parallel zur Dampfungseinrichtung eine Bypaßleitung mit einem Ruckschlagventil vorgesehen, die einen Druckaufbau im Zylinder unter Umgehung der Dampfungseinrichtung eines Zylinders erlaubt, so daß das Dampfungsventil nur in einer Durchflußrichtung wirkt Durch die Maßnahme, im Zylinderraum einen Reduktionskorper auszubilden der bei einer Kolbenbewegung in eine entsprechend ausgeformte Kolbenausnehmung eintaucht, kann die wirksame Flache im Zylinderraum variiert werden Damit werden die Kolbenflache im Zylinderraum und die Kolbenflache im Ringraum einander angeglichen Die Verwendung einer Pumpe mit vergleichsweise hohem Systemdruck wird möglich, der zum Beispiel oh- nehm für die Ansteuerung der aktiven Wagenkasten-Neigesystems benotigt wird Somit kann eine einzige Pumpe für unterschiedliche hydraulische Systeme des Schienen¬ fahrzeugs eingesetzt werden, sie kann z B auch die Versorgung der Hydrospeicher leis¬ ten Mit einem Druckreduzierventil zwischen der Pumpe und dem Hydraulikzylinder kann in einer Zuleitung zum Hydraulikzylinder ein vorbestimmter Druck eingestellt werden
Die weiteren Unteranspruche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
Bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schema- tischer Zeichnungen naher erläutert Es zeigen
Fig 1 einen Querschnitt durch ein Schienenfahrzeug mit einer erfindungs- gemaßen Einrichtung zur Kompensation von Querkraften,
Fig 2 eine schematische Darstellung eines Querkompensators mit einer
Querfederung, Fig 3 einen Hydraulikschaltplan für ein Ausfuhrungsbeispiel einer Einrichtung zum Kompensation von Querkraften, Fig. 4 ein in einer Schaltung gemäß Fig. 3 verwendetes Dämpfungsventil und
Fig. 5 ein Simulationsmodell für die Simulation der Fahrdynamik eines Schienen¬ fahrzeugs mit einer Querfederung.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Schienenfahrzeugs 1 dargestellt, das sich in der Bogen- fahrt befindet. Dieses hat einen Wagenkasten 2, der über eine Federung mit Luftfederπ 3 auf zwei Drehgestellen 4 abgestützt ist, von denen hier nur eines sichtbar ist. In jedem Drehgestell 4 sind Räder 6 oder Radgruppen geführt, die auf den Schienen 8 eines Glei¬ ses rollen. Bei der Bogenfahrt neigt sich der Wagenkasten 2 aufgrund der Fliehkräfte und ggf. aufgrund der entsprechenden Ansteuerung des Wagenkasten-Neigungssystems (nicht dargestellt), wobei der maximale Neigungswinkel α durch eine Hüllkurve des sogenannten Lichtraumprofils 10 vorgegeben ist, die durch das Schienenfahrzeug 1 in keinem Fahrzustand verletzt werden darf.
Für den Fall, daß das Wagenkasten-Neigungssystem in der Darstellung nach Fig. 1 nicht wirksam ist, wäre die rechte Seite des Schienenfahrzeugs 1 die bogenäußere Seite, zu der hin sich der Wagenkasten 2 aufgrund der Fliehkräfte neigt. In diesem Zustand ist die in Fig. 1 rechts liegende Luftfeder 3 komprimiert, während die auf der Gegenseite (links) liegende Luftfeder 3' anteilig entlastet ist. Das Fahrgestell des Schienenfahrzeugs 1 und dessen Fahrgeschwindigkeit sind derart auszulegen, daß auch unter Grenzbedingungen das Lichtraumprofil 10 nicht verletzt wird, so daß beispielsweise beim Durchfahren von Tunnels keine Kollision mit der Tunnelwandung oder mit seitlich des Gleiskörpers außer¬ halb der besagten Hüllkurve angeordneten Bauteilen vorkommen kann.
Bei modernen Hochgeschwindigkeitszügen wird im Bereich zwischen Wagenkasten und Drehgestell ein Querkompensator 12 vorgesehen, mittels dessen der Wagenkasten mit Bezug zum Drehgestell 4 in horizontaler Querrichtung (y-Richtung) verschiebbar ist. Im dargestellten Fahrzustand könnte der Wagenkasten 2 mittels des Querkompensators 12 in Pfeilrichtung Z aus der dargestellten Mittelposition nach links verschoben werden, wobei ein virtueller Wankpol P des Wagenkastens aus einer Position in Höhe des Drehgestells 4 in eine Position P' in Höhe des Wagenkastens angehoben wird. Durch die gesteuerte seitliche Auslenkung des Wagenkastens 2 wird einerseits erreicht, daß -bei dem in Fig. 1 dargestellten Fahrzustand- die rechte Seite des Wagenkastens einen größeren Abstand zum Lichtraumprofil 10 erhält, so daß eine größere Fahrgeschwindig¬ keit möglich ist, andererseits wird der Wankpol durch die Querverschiebung in den Sitzbereich der Fahrgaste verschoben, so daß deren subjektiver Fahrkomfort wesentlich verbessert wird
Dem in Fig 1 dargestellten Querkompensator 12 ist eine Querfederung 14 zugeordnet, deren Aufbau in Fig. 2 schematisch dargestellt ist Der Querkompensator hat zwei doppelt wirkende Zylinder 16, 17, deren Zylindergehause jeweils am Rahmen des Drehgestells 4 angelenkt ist, wahrend die Kolben 18 mit ihren gegenläufig angeordneten Kolbenstangen am Wagenkasten 2 (ggf über einen Mitnehmerzapfen) befestigt sind Selbstverständlich konnte die Lageorientierung der Zylinder 16, 17 auch kinematisch umgekehrt sein, so daß sich die Kolbenstangen zum Drehgestell hin erstrecken, wahrend die Zylindergehause am Wagenkasten befestigt sind
Die Zylinderraume 20 beider Zylinder 16, 17 sind über Arbeitsleitungen 22, 23 an eine Hy¬ draulikschaltung 24 angeschlossen, die im folgenden noch naher erläutert werden wird An einen Ringraum 26, 27 jedes Zylinders 16, 17 ist je ein Hydrospeicher 28 bzw 29 angeschlossen, vorzugsweise als Gasspeicher ausgeführt, so daß die Bewegung der Kol- ben 18 gegen die Federwirkung der Hydrospeicher 28 bzw 29 erfolgt
Diese beiden Systemzweige sind mit den beiden an die Hydraulikschaltung 24 ange¬ schlossenen Systemzweigen normalerweise nicht verbunden, so daß sich eine gleich¬ mäßige, also bewegungsneutrale Druckerhohung in den Zylinderraumen 20 der beiden Zylinder 16, 17 nicht unmittelbar auf die Drucke in den Gasspeichern 28, 29 auswirken kann
Die bereits erwähnten zusatzlichen Puffer zum Erzielen einer noch höheren Elastizität auf der hydraulischen Seite können an die Leitungen 22, 23 getrennt nach Systemzweigen angeschlossen werden Zum Erhohen der mechanischen Elastizität konnte man die Lageraugen der Kolbenstan- gen und/oder Zylinder in Gummi lagern, den Mitnehmerzapfen mit einer definierten Elastizität versehen etc Diese vorteilhaften Optionen sind hier nicht dargestellt
In Zuleitungen 30, 31 zu jedem Hydrospeicher 28, 29 sind als Proportionalventile ausge¬ führte Dampfungsventile 32, 33 geschaltet In einer ersten Endstellung (dargestellt in Fig 2) sperren sie die Zuleitungen 30, 31 ab In der zweiten Endstellung und den Ubergangs- Stellungen erlauben sie die Druckbeaufschlagung des jeweils zugeordneten Ringraums 26, 27 über den zugehörigen Hydrospeicher 28, 29 mit variablen Durchfluß-Querschnitten Sind beide Dampfungsventile vollständig abgesperrt, so ist die Verbindung zwischen den Ringräumen 26, 27 zu den Hydrospeichern unterbrochen und ist die Querkompensations¬ einrichtung in ihrer momentanen Stellung hydraulisch blockiert.
Jedes Dämpfungsventil 32, 33 umfaßt eine Meßblende mit veränderbarem Querschnitt. Durch entsprechende Ansteuerung können die Verbindungen 30, 31 zu den Hydrospei- ehern 28, 29 über die Meßblende variabel aufgesteuert werden. Dynamische Schwingun¬ gen im System bzw. im Querkompensator werden durch die Dämpfungsventile abgefangen, unerwünschte Wagenkastenbewegungen werden dadurch gedämpft. Eine Steuerung 34 steuert die Dämpfungsventile 32, 33, während der Querkompensator 12 von einer weiteren Steuerung 36 beherrscht wird. Beide Systeme sind unabhängig voneinander ansteuerbar; sie können jedoch in Abhängigkeit von ein und der elben Meßgröße, z. B. der gemessenen Querbeschleunigung des Schienenfahrzeugs bzw. Wagenkastens, beeinflußt werden.
Obwohl beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Querfederung 14 und der Querkompensator 12 als Baueinheit dargestellt sind, können beide Systeme bei Bedarf auch getrennt voneinander angeordnet werden.
Weitere Einzelheiten der hydraulischen Schaltung sind dem in Fig. 3 dargestellten Schalt¬ plan entnehmbar.
Demgemäß werden die beiden Zylinderräume 20 des Querkompensators 12 über eine Pumpe P mit Hydraulikfluid versorgt. Dazu geht von der Pumpe eine Pumpenleitung 38 ab, die in Zweigleitungen 38a und 38b verzweigt. Diese sind jeweils zu Eingangsan¬ schlüssen eines Druckreduzierventils 40, 41 geführt. Vom Ausgang des jeweiligen Druck¬ reduzierventils sind die beiden Pumpenleitungen zum Eingang eines 4/2-Wegeventιls 44 geführt, das in seiner gezeigten Schaltstellung die beiden Pumpenleitungen 38a, 38b gegenüber den Arbeitsleitungen 22, 23 absperrt, jedoch letztere miteinander verbindet. In der zweiten Schaltstellung des Wegeventils 44 ist jede Zweigleitung 38a, 38b mit einer Arbeitsleitung 22, 23 verbunden, so daß die beiden Zylinderräume 20 mit Hydraulikfluid versorgbar sind bzw. dieses auch wieder abfließen kann
Indem in der ersten Schaltstellung des Wegeventils 44 die beiden Arbeitsleitungen 22, 23 und damit die Zylinderräume 20 miteinander verbunden sind, wird bei einer von außen aufgeprägten Bewegung der Kolben 18 nur Hydraulikfluid zwischen den Zylinderräumen 20 hin- und her gepumpt. Durch entsprechende Ansteuerung der elektromagnetisch betätigbaren Druckreduzierventile 40, 41 lassen sich die Arbeitsleitungen 22, 23 wahlweise in der zweiten Schaltstellung des Wegeventils 44 mit dem Tank T (Rücklauf) verbinden. So kann ein z. B. Zylinderraum mit Druck von der Pumpe P beaufschlagt wer¬ den, während das Hydraulikfluid im anderen Zylinderraum durch die einsetzende Kolben¬ bewegung in den Tank abgeführt wird. Der Ventilschieber der Dämpfungsventile 32, 33 ist durch eine Feder in die dargestellte sperrende Endstellung vorgespannt. Auf die andere Steuerseite des Ventilschiebers wirkt ein zur Differenz zwischen Speicherdruck und Ringraumdruck proportionaler Steuerdruck, so daß bei einer Druckerhöhung im Ringraum 26(27) das Dämpfungsventil 33(32) auf¬ gesteuert wird, während es bei Druckabsenkung zugesteuert wird. Beim gezeigten Aus- führungsbeispiel werden die Dämpfungsventile so gesteuert, daß praktisch immer eine Verbindung zu den jeweiligen Hydrospeichern 28, 29 besteht.
In jeder Zuleitung 30, 31 ist parallel zum jeweiligen Dämpfungsventil 32, 33 eine Bypaß- leitung 46, 47 vorgesehen, in der jeweils ein Rückschlagventil 48 angeordnet ist, das eine Strömung des Hydraulikfluids vom Hydrospeicher 28, 29 hin zum korrespondierenden Ringraum 26, 27 unter Umgehung des Dämpfungsventils zuläßt.
Des weiteren zweigt von jeder Zuleitung 30, 31 eine Tankleitung 50, 51 ab, in der jeweils ein Druckbegrenzungsventil 52 angeordnet ist. Bei einer Drucküberhöhung über einen zugelassenen Grenzdruck in der Zuleitung 30, 31 hinaus wird das Hydraulikfluid selbst¬ tätig in den Tank abgeführt. Die beiden Hydrospeicher 28, 29 sind über eine Kurzschlußleitung 54 miteinander verbun¬ den, in der ein Schaltventil 56 angeordnet ist. In seiner gezeigten Grundstellung sperrt es die Kurzschlußleitung 54 ab. In seiner zweiten Schaltstellung öffnet es die Kurzschlu߬ leitung 54. Von letzterer zweigt eine Druckleitung 58 ab, die mit der Pumpenleitung 38 ver¬ bindbar ist. Dazu ist zwischen der Pumpenleitung und der Druckleitung ein weiteres Schaltventil 60 vorgesehen, das in seiner federvorgespannten Grundstellung die Ver¬ bindung unterbricht und in seiner zweiten Schaltstellung die Verbindung zwischen Druck¬ leitung und Pumpenleitung ermöglicht.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, ist die Pumpe eine Konstantdruckpumpe, die beispielsweise einen Druck von etwa 200 bar liefern kann. Dieser liegt demnach, von Lei- tungsdruckverlusten abgesehen, vor den Druckreduzierventilen 40, 41 an. Um eine ent¬ sprechende Dämpfungswirkung im Ringraum 26, 27 zu ermöglichen, und die vom Hydrospeicher 28, 29 aufzubringenden Drücke auf ein zugelassenes Niveau zu verringern, ist im Zylinderraum 20 jedes Zylinders 16, 17 ein Reduktionskörper 62 vorge¬ sehen, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Rohr ausgebildet ist. Der Reduktions¬ körper 62 ragt in Axialrichtung des Zylinders auf den Kolben gerichtet in den Zylinderraum 20 hinein. Um die Kolbenbewegung zu ermöglichen, hat der Kolbenboden eine sackloch- förmige Ausnehmung 64, in die der Reduktionskörper fluiddicht eintauchen kann. Der zwischen den Wänden der Ausnehmung 64 und der Stirnseite des Reduktionskörpers 62 eingeschlossene Raum ist entlüftet.
Durch den Reduktionskörper 62, der eine zweite Kolbenstange mit dem Vorteil ersetzt, daß er außerhalb des Zylinders keinen Bewegungsraum benötigt, wird die Kolbenfläche um die Querschnittsfläche des Reduktionskörpers verringert, so daß sich eine wirksame Kolbenfläche Aκ ergibt. Diese entspricht etwa der wirksamen Kolbenfläche AR im Ring¬ raum, so daß die auf den Kolben wirkenden Kräfte bei gleichen Drücken beidseits des Kol bens etwa gleich sind bzw. Differenzkräfte über den Kolben vernachlässigbar klein sind. Diese Zylinderkonstruktion ermöglicht somit das Zuführen von Hydraulikfluid über die Hochdruckpumpe.
Die gegenläufig angeordneten Kolbenstangen der Kolben 18 sind gemeinsam am Wagenkasten 2 angelenkt. Zum Erfassen der Wagenkastenquerverschiebung ist ein (in¬ duktiver) Wegaufnehmer 66 vorgesehen.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Dämpfungsventil 32 oder 33. Dieses hat einen Ventilschieber 67, der in einer Ventilbohrung 68 eines Ventilgehäuses 70 geführt ist. Über den Ventilschieber 67 läßt sich die Verbindung zwischen der Zuleitung 30, 31 und dem Hydrospeicher 28, 29 unterbrechen oder mit variablem Öffnungsquerschnitt einstellen. Der Ventilschieber 67 hat einen tassenförmigen Aufbau, wobei ihm ein Pilotventil zugeord¬ net ist, dessen Steuernadel 72 in den vom Ventilschieber 67 gebildeten Raum eintaucht. Mit dieser ist eine im Boden des Ventilschiebers gebildete Ablauföffnung 74 auf- oder zusteuerbar, die in die Ventilbohrung mündet. Die Steuernadel 72 ist über eine Stellfeder 76 in Schließrichtung vorgespannt, und über eine Magnetspule 78 ansteuerbar. Im Boden des Ventilschiebers 67 ist schließlich noch eine Zulaufbohrung 78 vorgesehen, welche die Zuleitung 30, 31 mit dem Steuerraum 80 des Pilotventils verbindet. In seiner Grundstellung ruht der Ventilschieber 67 auf seinem Ventilsitz, so daß die Ver¬ bindung zwischen dem Hydrospeicher 28 und der Zuleitung 30 unterbrochen ist. Das Hy¬ draulikfluid in der Zuleitung 3ß beaufschlagt die Stirnfläche des Ventilschiebers und gelangt über die Zulaufdrossel 78 in den Steuerraum 80, so daß eine Rückseite A*, des Ventilschiebers mit Druck beaufschlagt wird. Ferner wird eine Stufenfläche A, der Steuer¬ nadel 72 beaufschlagt. Bei einem entsprechenden Druck P0 des Hydraulikfluids wird die Steuernadel 72 gegen die Vorspannung der Stellfeder 76 nach oben bewegt, so daß die Ablauföffnung 74 freigegeben wird und ein Steuervolumenstrom Q, einsetzt, der einen Druckabfall im Steuerraum 80 bewirkt, bie die auf die Ventilschieberrückseite A. wirkende Kraft gleich der auf die Ventilschieberstirnfläche A- wirkenden Kraft ist. Bei einem weiteren Ansteigen des Drucks in der Zuleitung 30 wird der Ventilschieber 67 angehoben, so daß die Verbindung zum Hydrospeicher 28 geöffnet wird. Die hydraulische Kopplung des Hauptventils mit dem Ventilschieber 67 an das Pilotventil gewährleistet eine Funktion, die sich vorteilhaft gegen äußere Störungen wie Reibungs- und Strömungskräfte selbst stabi¬ lisiert. Bei Verwendung eines derartigen Dämpfungsventils 32 ergibt sich ein lineare Kennlinie, d. h. eine proportionale Abhängigkeit des Durchflußstroms von der Druckdiffe¬ renz. Durch entsprechende Ansteuerung über die Magnetspule 78 lassen sich Kennlinien mit unterschiedlicher Neigung vorgeben, so daß im Optimalfall ein stufenlos einstellbarer Kennlinienbereich erzielbar ist, mit dem die Dämpfungscharakteristik in weiten Bereichen variierbar wird.
Es können jedoch auch Dämpfungsventile 32 eingesetzt werden, bei denen eine vorgege¬ bene Anzahl diskreter Zwischenstufen abrufbar ist, wobei dann anstelle eines Proportio- nalventils eine Lösung mit mehreren Schaltventilen Verwendung finden kann, die die Einstellung von beispielsweise drei Zwischenstufen erlauben.
Bei der Inbetriebnahme des Gesamtsystems werden zunächst das Schaltventil 56, das weitere Schaltventil 60 und das Wegeventil 44 in ihre Durchlaßstellungen gebracht und die Hydrospeicher 28, 29 und die Zylinderräume 20 der Zylinder 16, 17 mit Hydraulikfluid ver- sorgt. Gleichzeitig werden über die Bypaßleitungen 46, 47 die Ringräume der Kolben mit dem Pumpendruck beaufschlagt. Danach sind die Hydrospeicher auf ihren Betriebsdruck gebracht und die Kolben 18 der Zylinder in ihrer Mittelstellung eingespannt.
Da die Hydraulikanlage im kalten Zustand geladen wird, kann es bei Temperaturerhöhung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs zu Drucküberhöhungen kommen. Diese sind über die als Sicherheitsventile eingesetzten Druckbegrenzungsventile 52 in den Tank T entspannbar. Bei Bogenfahrt läßt sich der Wagenkasten 2 mit Bezug zum Drehgestell 4 seitlich verset¬ zen, indem beispielsweise der in Fig. 3 rechte Zylinderraum 20 über das Druckreduzier¬ ventil 41 und das Wegeventil 44 mit Druck beaufschlagt wird, während der linke Zylinder¬ raum über das Wegeventil 44 und das Druckreduzierventil 40 mit dem Tank T verbunden ist, wozu das Druckreduzierventil 40 von seiner Steuerung 36 entsprechend aktiviert wird. Bei aktivierter Querfederung sind bei der Bogenfahrt die beiden Dämpfungsventile 32, 33 in eine Durchgangsstellung geschaltet, während das Schaltventil 56 geschlossen ist. Schwingungen werden durch die Drosselwirkung der Dämpfungsventile 32, 33 gedämpft. Durch die beiden Bypaßleitungen 46, 47 ist sichergestellt, daß lediglich dasjenige Dämp- fungsventil 32 oder 33 wirksam ist, über das ein Druckaufbau in Richtung zum Hydro¬ speicher 28, 29 geschieht. Das jeweils andere Dämpfungsventil 33 oder 32 wird dann von der Rückströmung aus dem zugehörigen Hydrospeicher 28, 29 über die Bypaßleitung 46, 47 und das Rückschlagventil 48 umgangen. Die Dämpfungswirkung läßt sich durch ent¬ sprechende Ansteuerung der Dämpfungsventile 32, 33 über die Querdämpfungssteuerung 34 beeinflussen, so daß unterschiedliche Dämpfungsgrade einstellbar sind.
Durch Ansteuerung des Schaltventils in seine Durchgangsstellung kann die Kurzschlußlei¬ tung 54 zwischen den beiden Hydrospeichem 28, 29 geöffnet werden. Bei geöffneten Dämpfungsventilen wird das Hydraulikfluid dann lediglich zwischen den Ringräumen 26, 27 hin und her gepumpt; die Querfederung ist dann praktisch wirkungslos. Durch entsprechende Ansteuerung der Druckreduzierventile 40, 41 läßt sich in dem sich verkleinernden Zylinderraum 20 ein entsprechender Vordruck einstellen, der ebenfalls eine Dämpfung der Querkompensatorbewegung bewirkt.
Für den Fall, daß die Ansteuerung der Dämpfungsventile 32, 33 ausfällt, werden diese durch die Federwirkung selbsttätig in einen Zustand gebracht, in der eine maximale Drosselwirkung vorliegt und somit die härteste Dämpfungsstufe eingestellt ist.
Des weiteren kann das System mit einer Notfeder versehen werden, die bei Ausfall des Hydraulikkreislaufs die Querfederung übernimmt. Bei Ausfallen der Ansteuerung wird das Wegeventil 44 in seine gezeigte Stellung gebracht, in der die beiden Zylinderräume 20 miteinander verbunden sind. Dann stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den auf die Stirn- Seiten der Kolben 18 wirkenden Kräfte ein. Die Querbewegungen des Wagenkastens wer¬ den dann durch den aktiven Querkompensator nicht mehr beeinflußt. Des weiteren wird das Schaltventil 56 beim Ausfall der Steuerung in seine Schließstellung gebracht, so daß die hydropneumatische Federung wirksam bleibt. Dadurch verändert sich zwar der Fahr¬ komfort bei einigen Fahrzuständen unwesentlich, die Fahrsicherheit aber wird erhöht.
Zur Drucküberwachung sind im hydraulischen System mehrere Druckaufnehmer vorge¬ sehen, deren Signale den Steuerungen zugeführt werden. In Fig. 5 ist schließlich ein Simulationsmodell dargestellt, mit dem die Fahrdynamik eines mit der erfindungsgemäßen Querkompensationseinrichtung versehen Fahrgestells simu¬ lierbar ist.
Dabei ist mit m die Wagenkastenmasse bezeichnet, an der die Kolben 18 der Zylinder 16,17 angreifen. Die Zylinderräume 20 der Zylinder 16, 17 sind über die Druckreduzier- ventile 40, 41 wahlweise mit der Pumpe P oder mit dem Tank T verbindbar. Die Ring¬ räume 26, 27 der Zylinder 16, 17 sind jeweils mit den Hydrospeichern 28, 29 verbunden, wobei in der Zuleitung 30, 31 jeweils das Dämpfungsventil 32, 33 vorgesehen ist.
Parallel zum Querkompensator 12 mit der Querfederung 14 sind die (Sekundär-) Luft¬ federn 3 angeordnet, die die Vertikal- und zum Teil auch Querabstützung des Wagen- kastens 2 bilden.
Gewünschte Fahrzustände lassen sich simulieren, indem der Wagenkasten 2 und/oder das Drehgestell mit Kräften beaufschlagt werden, die die Fliehkraft F(t) und die durch Gleislagestörungen usw. verursachten Kräfte F'(t) simulieren. Die Druckreduzierventile 40, 41 und die Dämpfungsventile 32, 33 werden über ihre Steuerungen 34, 36 angesteuert. Mit dem erfindungsgemäßen System wird dem Querkompensator eine vorzugsweise hy- dropneumatisch wirkende Querfederung zugeordnet, die wahlweise in Abhängigkeit von der Fahrstrecke, der Fahrbahn und den Fahrbahnbeschaffenheit zuschaltbar ist. Die Querfeder kann darüber hinaus noch mit einem vorzugsweise aktiven Dämpfungssystem kombiniert werden, um hochfrequente Schwingungen wirksam zu dämpfen. Durch das er- findungsgemäße System kann die quasistatische Querkraft durch aktive Druckregelung in den Zylindern gehalten werden. Die dynamischen Querschwingungen werden durch die Sekundärluftfedern und die Querfederung aufgenommen.
Bei Geradeausfahrt federn die Sekundärluftfedern dynamische Schwingungen alleine ab. Damit wird eine sehr weiche effektive Querfedersteifigkeit realisiert. Die hydropneuma- tische Zusatzfederung kann abgeschaltet werden, während die Dämpfung des Querkom¬ pensators stets wirksam bleibt. Dieser fungiert dann wie ein konventioneller hydraulischer Querdämpfer.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Kompensation von auf ein Schienenfahrzeug (1 ) wirkenden Querkräften, dessen Wagenkasten (2) über eine Federung (3, 3') auf zumindest einem Fahrgestell (4) abgestützt ist, mit einem über einen Steuerkreis (24) ansteuerbaren Querkompensator (12) zum Verschieben des Wagenkastens quer zum Fahrgestell, dadurch gekennzeichnet, daß
- dem Querkompensator (12) eine Querfederung (14) zur Abfederung dynamischer Schwingungen zugeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querfederung (14) mindestens einen insbesondere als Gasspeicher ausgeführten Hydrospeicher (28, 29) hat.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung (30, 31) zu dem Hydrospeicher (28 , 29) absperrbar ist.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querkompensator zwei Zylinder (16, 17) hat, deren einer Zylinderraum (20) mit einer Druckquelle (P) und deren anderer Zylinderraum (26, 27) mit jeweils einem Hydrospeicher (28, 29) verbindbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Hydrospeichern (28, 29) eine von einem Schaltventil (56) auf- und zuschaltbare Verbindung (54) vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung (30, 31) zwischen Hydrospeicher (28, 29) und Zylinder (16,17) eine Dämpfungseinrichtung (32, 33) geschaltet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsgrad der Dämpfungseinrichtung (32, 33) in Abhängigkeit von Fahrparametern des Schienenfahrzeugs (1) veränderbar ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein Proportionalventil (32, 33) mit veränderbarem Blendenquerschnitt ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überbrückung der Dämpfungseinrichtung (32, 33) eine mit einem Rückschlagventil (48) versehene Bypaßleitung vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (16, 17) des Querkompensators einen in einen Zylinderraum (20) ragenden Reduktionskörper (62) hat, der in eine entsprechende Ausnehmung (64) des Kolbens (18) eintaucht.
11. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (18) jedes Zylinders am Wagenkasten (2) angelenkt ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander entsprechende Zylinderräume (20) der Zylinder (16, 17) über ein Wegeventil (44) in einer ersten Schaltstellung miteinander verbindbar und in einer zweiten Schaltstellung an eine Druckleitung (38) anschließbar sind.
13. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zuleitung (23, 24) zu jedem Zylinder (16, 17) ein Druckreduzierventil (40, 41) zum Aufbau eines vorbestimmten Zylinderdrucks vorgesehen ist, über das der Zylinderraum (20) wahlweise mit einer Pumpe (P) oder mit einem Rücklauf/Tank (T) verbindbar ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Konstantdruckpumpe ist.
15. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (P) sowohl den Querkompensator (12) als auch den Hydrospeicher (28, 29) versorgt.
16. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, kombiniert mit einer Vorrichtung zum aktiven Steuern der Seitenneigung des Wagenkastens.
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US08/930,138 US5943962A (en) 1995-04-03 1996-03-27 Device for counteracting transverse forces acting on a rail vehicle
EP96908143A EP0819078B1 (de) 1995-04-03 1996-03-27 Einrichtung zur kompensation von auf ein schienenfahrzeug wirkenden querkräften
NO974560A NO307650B1 (no) 1995-04-03 1997-10-02 Innretning for kompensering av tverrkrefter som virker pÕ et skinnekjøretøy

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DE19512437A DE19512437A1 (de) 1995-04-03 1995-04-03 Einrichtung zur Kompensation der auf ein Schienenfahrzeug wirkenden Querkraft
DE19512437.5 1995-04-03

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216228A4 (de) * 2007-12-06 2016-03-09 Kyb Corp Fahrzeugkarosserie-kippvorrichtung für ein schienenfahrzeug
DE102015113078A1 (de) 2015-08-07 2017-02-09 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur Inbetriebnahme eines Bremssystems mit vorgegebenen Zulassungsvoraussetzungen sowie System zur Inbetriebnahme eines Bremssystems mit vorgegebenen Zulassungsvoraussetzungen

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19703322C1 (de) * 1997-01-30 1998-03-26 Abb Daimler Benz Transp Neigungssteuerung für Schienenfahrzeuge
DE19806347C1 (de) * 1998-02-12 1999-07-15 Mannesmann Ag Vorrichtung zur aktiven Querzentrierung und Schwingungsdämpfung bei Schienenfahrzeugen (AQZ-Zylinder)
DE10116882A1 (de) * 2001-04-04 2002-10-17 Bombardier Transp Gmbh Verfahren zur Steuerung des Neigungswinkels eines Wagenkastens gegenüber einem Fahrwerk eines Fahrzeugs und Fahrzeug zur Ausübung des Verfahrens
DE10157368A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-12 Bombardier Transp Gmbh Positionseinstellung eines Fahrzeug-Wagenkörpers
US7269947B2 (en) * 2005-12-09 2007-09-18 Caterpillar Inc. Vibration control method and vibration control system for fluid pressure control circuit
AT503256B1 (de) * 2006-03-13 2011-10-15 Siemens Ag Oesterreich Elektronische luftfedersteuerung zur reduktion des luftverbrauches und zur schnellen ausregelung des sollniveaus
EP2226233B1 (de) * 2009-03-06 2017-05-31 Construcciones Y Auxiliar de Ferrocarriles, S.A. Neigungssteuerungssystem für Schienenfahrzeuge
DE102009014866A1 (de) * 2009-03-30 2010-10-28 Bombardier Transportation Gmbh Fahrzeug mit Wankkompensation
JP4982593B2 (ja) * 2010-07-09 2012-07-25 日本ムーグ株式会社 リニアアクチュエータ及び鉄道車両用の揺動制御装置
JP4850978B1 (ja) * 2011-05-09 2012-01-11 ピー・エス・シー株式会社 車体傾斜装置及び車体傾斜装置に用いられる二層三方弁
WO2012176348A1 (ja) * 2011-06-23 2012-12-27 三菱電機株式会社 列車運行制御システム
KR101970508B1 (ko) * 2012-07-13 2019-08-27 가와사키 쥬코교 가부시키가이샤 (디/비/에이 가와사키 헤비 인더스트리즈, 리미티드) 차체 지지 장치 및 철도 차량
EP2871110B1 (de) * 2013-11-07 2018-07-04 Bombardier Transportation GmbH Seitenwindstabilisierungsverfahren und zugehöriges schienenfahrzeug
JP2015214201A (ja) * 2014-05-08 2015-12-03 日本車輌製造株式会社 鉄道車両の異常検知装置および鉄道車両の異常検知方法
JP6444120B2 (ja) * 2014-09-30 2018-12-26 東日本旅客鉄道株式会社 車体傾斜制御装置
JP6654943B2 (ja) * 2016-03-24 2020-02-26 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
JP6650337B2 (ja) * 2016-04-28 2020-02-19 川崎重工業株式会社 鉄道車両の輪重調整装置
US10272929B2 (en) 2016-05-11 2019-04-30 Progress Rail Locomotive Inc. System and apparatus to maintain minimum clearance between train and railway infrastructure
US10427697B2 (en) * 2017-07-04 2019-10-01 Nordco Inc. Rail pressure adjustment assembly and system for rail vehicles
CN110539770B (zh) * 2018-12-05 2020-12-25 中车长春轨道客车股份有限公司 一种列车减震器阻尼控制方法及装置
DE102018009962B3 (de) * 2018-12-20 2020-04-23 Aventics Gmbh Ventilanordnung und Verfahren zur Regelung des Luftfederungsniveaus eines Schienenfahrzeugs
DE112020007720T5 (de) * 2020-10-20 2023-08-10 Mitsubishi Electric Corporation Fehlerbestimmungseinrichtung, bremsensteuerungseinrichtung und fehlerbestimmungsverfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992020559A1 (en) * 1991-05-21 1992-11-26 Brel Limited Apparatus for controlling lateral movement of vehicle bodies
DE4216727A1 (de) * 1992-05-20 1993-11-25 Rexroth Mannesmann Gmbh Querfederung von schienengebundenen Fahrzeugen
EP0592950A1 (de) * 1992-10-14 1994-04-20 ABB HENSCHEL WAGGON UNION GmbH Laufwerk für Schienenfahrzeuge

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363277A (en) * 1980-05-13 1982-12-14 Dofasco Inc. Stabilizing high speed railway truck safety device
DE3818179A1 (de) * 1988-05-28 1989-12-07 Messerschmitt Boelkow Blohm Aufhaengung fuer fahrzeuge
EP0420940B1 (de) * 1988-06-24 1993-12-15 ANF-Industrie Kraftanlenkungsvorrichtung zur neigung oder querstabilisierung eines fahrzeugoberbaus
DE4137869C1 (de) * 1991-11-11 1993-04-01 Mannesmann Ag, 4000 Duesseldorf, De
AT408975B (de) * 1992-10-08 2002-04-25 Siemens Sgp Verkehrstech Gmbh Anordnung zur regelung einer querfederung zwischen drehgestell und wagenkasten eines schienenfahrzeuges
IT1261281B (it) * 1993-03-19 1996-05-09 Fiat Ferroviaria Spa Sospensione laterale attiva anticentrifuga per rotabili ferrotranviari
DE4313129A1 (de) * 1993-04-22 1994-10-27 Abb Henschel Waggon Union Laufwerk für Schienenfahrzeuge

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992020559A1 (en) * 1991-05-21 1992-11-26 Brel Limited Apparatus for controlling lateral movement of vehicle bodies
DE4216727A1 (de) * 1992-05-20 1993-11-25 Rexroth Mannesmann Gmbh Querfederung von schienengebundenen Fahrzeugen
EP0592950A1 (de) * 1992-10-14 1994-04-20 ABB HENSCHEL WAGGON UNION GmbH Laufwerk für Schienenfahrzeuge

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216228A4 (de) * 2007-12-06 2016-03-09 Kyb Corp Fahrzeugkarosserie-kippvorrichtung für ein schienenfahrzeug
DE102015113078A1 (de) 2015-08-07 2017-02-09 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Verfahren zur Inbetriebnahme eines Bremssystems mit vorgegebenen Zulassungsvoraussetzungen sowie System zur Inbetriebnahme eines Bremssystems mit vorgegebenen Zulassungsvoraussetzungen
US11104321B2 (en) 2015-08-07 2021-08-31 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Method for putting into operation a brake system with predefined approval specifications and system for putting into operation a brake system with predefined approval specifications

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