DE2606702C3

DE2606702C3 - Einrichtung zum Einstellen von Drehgestellen

Info

Publication number: DE2606702C3
Application number: DE19762606702
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr.-Ing. 8850 Donauwörth Fahlbusch
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: AEG Schienenfahrzeuge Nahverkehr und Wagen GmbH
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1976-02-19
Publication date: 1986-05-28
Also published as: JPS52101515A; DE2606702A1; FR2341471B3; GB1581032A; IT1074673B; DE2606702B2; FR2341471A1

Description

Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. ^pür die Patentansprüche 2 und 3 wird Schutz nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch gesucht

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird das Drehgestell durch die Stellglieder nicht positioniert, sondern es werden nur Drehmomente auf das Drehgestell aufgebracht, die zum einen die Steuerungswirkung der Räder im Zusammenwirken mit den resultierenden Dreh- und Querschwingungen des Drehgestells im Sinne eines schnellen und stabilen Eindrehens desselben im Gleisbogen ändern und zum anderen gleichzeitig destabilisierend wirkenden, mit der Fahrgeschwindigkeit sich vergrößernden Querkräften der Räder im Sinne einer Stabilisierung des Drehgestelllaufs dämpfend entgegenwirken.

Demgegenüber werden bei einem Radsatzfahrwerk gemäß der DE-OS 22 57 560 die zwischen Fahrwerksgestell und Gleis wirkenden Stellglieder ausschließlich eine Positionierung, d. h. Rückführung des Fehrwerks in die Gleismittenstellung bewirken können, was bloß einer Stabilisierung des Fahrwerkslaufs gleichkommt Denn hier wird insgesamt bloß mit zwei Informationen gearbeitet, nämlich zum einen mit Abstandsänderungen infolge Abweichungen des Fahrwerks von einer zum anderen angenommenen Sollmittellinie. Mit einer von der Sollmittellinie abweichenden, von zu reagierenden äußeren Kräften abhängigen Sollage des Fahrwerks als Referenz für Störungen wird nicht gearbeitet. Das Vorhandensein einer solchen Referenz ist aber unabdingbar für ein führungskraftunterstützendes Wirken der Stellglieder. Beim Stand der Technik gemäß der DE-OS hingegen unterbinden die Stellglieder die Abweichungen des Fahrwerks von der Sollmittellinie bereits beim Beginn der Abweichung und folglich auch das Erzeugen von Führungskräften durch das Fahrwerk.

Als Stellglieder kommen gemäß der Erfindung alle diejenigen in Betracht, welche unabhängig von der jeweiligen Verdrehung bzw. Relativposition des Drehgestells gegenüber dem aufliegenden Fahrzeugrahmen Kräfte erzeugen können, was insbesondere für hydraulische Stellglieder beispielsweise in Form von Arbeitszylindern gilt; es sind aber auch pneumatische oder elektrische Stellglieder denkbar.

Im gleichen Zusammenhang ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 vorgesehen, daß beiderseits der lotrechten Längsmittelebene und gegen die lotrechte Quermittelebene des Drehgestells nach außen vei setzt wenigstens je ein Stellglied angeordnet ist und die beiden Stellglieder einander diagonal gegenüberliegend am Drehgestell- und Fahrzeugrahmen angelenkt sind. Diese Anordnung hat den wesentlichen Vorteil einer gegenüber dem Fahrzeugrahmen nahezu rückwirkungsfreien Funktionsweise.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert

Diese zeigt schematisch in der Draufsicht von einem Schienenfahrzeug auf einem Gleis 1 nur ein Drehgestell 2 und im Umriß eine Hälfte eines darauf aufliegenden Fahrzeugrahmens 3 bzw. Wagenkastenuntergestells. Das Drehgestell 2 kann in bekannter Weise, z. B. mittels eines nicht dargestellten Drehzapfens, gegenüber dem Fahrzeugrahmen 3 drehbar angeordnet sein. Beiderseits der lotrechten Längsmittelebene L und gegen die lotrechte Quermittelebene Q des Drehgestells 2 nach außen versetzt ist je ein hydraulischer Arbeitszylinder 4 einerseits am Drehgestellrahmen 5 und andererseits am Fahrzeugrahmen 3 angelenkt, wobei die beiden Arbeitszylinder einander diagonal gegenüberliegen. Die Arbeitszylinder 4 haben die Funktion, auf das Drehgestell 2 ψα seine Hochachse Drehmomente sowohl zur Verbesserung seiner Bogenläufigkeit als auch zur Stabilisierung des Drehgestellaufs auszuüben. Hierbei sind für eine Bestimmung des Ist-Wertes der Verdrehung des Drehgestells 2 gegenüber dem Gleis 1 zwei Sensoren 6 vorgesehen, welche am Drehgestell gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene Q symmetrisch angeordnet sind und an den Enden des Drehgestellrahmens 5 seinen seitlichen Abstand zu einer Schiene des Gleises messen.

Die Meßwerte der beiden Sensoren 6 werden gemäß der Zeichnung einem Funktionsrechner 7 zugeführt, welcher zum einen den Ist-Wert der Verdrehung des Drehgestells 2 aus der Differenz ΔΧ der Meßwerte bestimmt und zum anderen den Erwartungswert E(AX) dieses Ist-Wertes schätzt Mit anderen Worten, es wird aus der Differenz dXder Mittelwert ^Abgeschätzt

Des weiteren werden von Druck- und Beschleunigungsmessern 8 beiderseits des Schienenfahrzeugs, von denen lediglich einer symbolisch angedeutet ist, einem Lagerechner 9 Meßwerte der am Drehgestell 2 einwirkenden Querkräfte, insbesondere Wind- und Fliehkräfte, zugeführt Der Lagerechner 9, z.B. ein festverdrahteter Analogrechner, ermittelt hieraus den Erwartungswert des Soll-Wertes der Verdrehung des Drehgestells 2 gegenüber dem Gleis 1. Die Differenz zwischen diesem Erwartungswert des Sollwertes und dem vorgenannten geschätzten Erwartungswert des Ist-Wertes E (ΔΧ) wird über ein Schwellwertglied 10 (z. B. vorgespannte Diode) einem Führungskraftregler 11 zugeführt, während die Differenz zwischen dem im Funktionsrechner 7 ermittelten Ist-Wert der Verdre^ hung (ΔΧ) und seinem geschätzten Erwartungswert E (ΔΧ) über ein Schwellwertglied 12 einem Stabilisierungsregler 13 zugeführt wird. Beide Regler 11 und 13 sind Zustandsregler und liefern Steuersignale für ein die Arbeitszylinder 4 ansteuerndes Kommandosystem H das als Interface-Einheit die Reglerausgangssignale in mit der Stellgliedkraftsteuerung kompatible Eingangssignale umwandelt

Die vorbeschriebene Einrichtung kann somit sowohl die Stabilisierung (Regelung der momentanen Abweichungen vom Mittelwert) als auch die Führung bzw. Steuerung (Mittelwertnachführung) des Drehgestells 2 durchführen. Durch die Schwellwertglieder 10 und 12 ist hierbei sichergestellt, daß die Einrichtung erst beim Überschreiten einer definierten Drehgestellerwartungsso wertausdrehung bzw. beim Überschreiten einer definierten Laufunruhe des Drehgestells 2 seine Führungsbzw. Stabilisierungsfunktion erfüllt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Einstellen von Drehgestellen eines Schienenfahrzeuges im Gleis über Stellglieder, mittels welcher dem Drehgestell durch einstellbare Kräfte erzeugte Drehmomente um seine Hochachse entgegensetzbar sind, wobei die Stellglieder in ihrer Stellkraftwirkung nicht von der jeweiligen Verdrehung bzw. Relativposition des Drehgestells gegenüber einem aufliegenden Fahrzeugrahmen beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (Arbeitszylinder 4) kraitgesteuert und zwischen Drehgestell- und Fahrzeugrahmen (5 bzw. 3) wirksam sind und die von den Stellgliedern erzeugten Momente im Zusammenwirken mit den beim Lauf auftretenden Dreh- und Querschwingungen des Drehgestells stabilisierend und führungskraftunterstützend wirken, wobei die Stellglieder nach Maßgabe zweier Regler steuerbar sind, von denen der eine Regler als Stabilisierungsregler (13) am Eingang die Differenz zwischen dem ermittelten Ist-Wert der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Gleis (1) und dem geschätzten Erwartungswert dieses Ist-Wertes und von denen der andere Regler als Führungskraftregler (11) am Eingang die Differenz zwischen einem aus den am Drehgestell einwirkenden Querkräften (insbesondere Wind- und Fliehkräfte) ermittelten Erwartungswert des Soll-Wertes der Verdrehung des Drehgestells gegenüber dem Gleis und dem geschätzten Erwartungswert des Ist-Wertes erhält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der lotrechten Längsmittelebene (L) und gegen die lotrechte Quermittelebene (Q) des Drehgestells (2) nach außen versetzt wenigstens je ein Stellglied (Arbeitszylinder 4) angeordnet ist und die beiden Stellglieder einander diagonal gegenüberliegend am Drehgestell- und Fahrzeugrahmen (5 bzw. 3) angelenkt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch hydraulische Stellglieder (Arbeitszylinder 4).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert der Verdrehung als Differenz der Meßwerte zweier Sensoren (6) gegeben ist, welche am Drehgestell (2) gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene (Q) symmetrisch derart angeordnet sind, daß sie im Bereich der beiden Drehgestellenden den seitlichen Abstand entweder des Drehgestellrahmens (5) zum Gleis (1) oder der Längsachse des Drehgestells zu zwei am Fahrzeugrahmen (3) gegenüber seiner lotrechten Quermittelebene symmetrischen Festpunkten messen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (6) mit einem dem Stabilisierungs- und dem Führungskraftregler (13 bzw. 11) zugeordneten Funktionsrechner (7) verbunden sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein nur dem Führungskraftregler (11) zugeordneter Lagerechner (9) mit beiderseits des Schienenfahrzeugs angeordneten Druck- und Beschleunigungsmessern (8) verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sei Schienenfahrzeugen neigen bekanntlich vor allem Drehgestelle mit seitlich relativ starr im Drehgesteürahs men geführten und stark zentrierende Laufflächen aufwebenden Radsätzen — bei sonst günstigen Laufeigenschaften — insbesondere unter höheren Fahrgeschwindigkeiten zu instabilem Lauf, wobei die Drehgestelle unter dem aufliegenden Fahrzeugrahmen

ίο schnelle und heftige Drehbewegungen um ihre Hochachse (Gierbewegungen) ausführen: Nach Überschreiten einer bestimmten kritischen Fahrgeschwindigkeit geraten die Drehgestelle in Gierschwingungen verbunden mit seitlichen Schiebe- bzw. Querbewegungen, die

is sich bei weiterer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit bis zu einem gefährlichen Zick-Zack-Lauf aufschaukeln können. Die Folge ist ein Anschlagen der Spurkränze an die Schienen und folglich eine große Laufunruhe sowie ein hoher Verschleiß eier Spurkränze, Schienen und des Oberbaus. Eine entsprechende Erhöhung des Ausdrehwiderstandes der Drehgestelle beispielsweise mittels Drehhemmungen führt zwar zu einem stabileren Lauf, mindert aber auch die Bogenläufigkeit der Drehgestelle. Letzteres labt sich selbstverständlich auch bei Verwendung von solchen Drehhemmungen nicht völlig ausschließen, deren Ausdrehwiderstand mit zunehmender Ausdrehung der Drehgestelle abnimmt, beispielsweise gemäß der DE-OS 23 15 427. Hierbei können nämlich die zum Dämpfen der Ausdrehbewegungen des Drehgestells aufbringbaren Stellkräfte von als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildeten Stellgliedern naturgemäß nur für einen festen Kurvenradius ausgelegt werden, da die Reduktion der Dämpfungskraft der Stellglieder nur beim Überschreiten eines fest eingestellten Verdrehwinkels des Drehgestells gegenüber dem Fahrzeug erfolgt Dagegen kann zwar durch Einrichtungen zur Steuerung der Drehgestelle in eine bestimmte Position zum Gleis die Bogenläufigkeit verbessert werden. Die bekannten Einrichtungen dieser Art vermögen jedoch wegen des Positionierungseffektes nicht, die vorgenannte Aufgabe der Stabilisierung des Drehgestellauf es zu erfüllen.

Bei einem des weiteren bekannten Radsatzfahrwerk gemäß der DE-OS 22 57 560 sollen, sobald eine Störung im Sinuslauf des Radsatzes beginnt, Abweichungen des Fahrwerks von einer sog. Sollmittellinie möglichst schon bei Beginn unterbunden werden. Dies geschieht durch zwischen dem Fahrwerksgestell und Gleis wirkende Stellglieder, welche eine anziehende oder abstoßende Kraftwirkung auf die Schienen ausüben. Mit derart angeordneten Stellgliedern ist naturgemäß nur eine Stabilisierung des Fahrwerksiaufs bei Geradeausfahrt erreichbar. Denn es bleibt unberücksichtigt, daß ein Drehgestell sich im Gleisbogen wegen des Rollradien-Unterschieds der Räder gewollt relativ zum Gleis verdrehen und querverschieben muß. Bei dem bekannten Radsatzfahrwerk wird zwangsläufig auch diese Dreh- und Verschiebenotwendigkeit beeinträchtigt, weil die Stellglieder gegen jegliche Abweichungen von der SoIlmittellinie wirken.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welche eine Verbesserung der Bogenläufigkeit der Drehgestelle bei gleichzeitiger Stabilisierung des Drehgestellaufs zu bewirken vermag und somit zur Erhöhung der kritischen Fahrgeschwindigkeit beiträgt

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des