DE9313792U1 - Vorrichtung zur gleisbogenabhängigen Wagenkastensteuerung - Google Patents

Description

Deutsche Aerospace AG VE2E/PT/Sl/kr

HH 93/17 81663 München

"Vorrichtung zur gleisbogenabhängigen Wagenkastensteuerung"

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung (GST) läßt für Schienenfahrzeuge im Personenverkehr weit höhere Kurvengeschwindigkeiten zu als es ohne GST möglich wäre, wodurch sich auf bogenreichen Eisenbahnstrecken wesentliche Einsparungen in der Fahrzeit erzielen lassen. Derartige Vorrichtungen werden auch als NEITEC-Systeme (herrührend von Neigetechnik) bezeichnet.

Vorbekannte Systeme sind in den Zeitschriften ETR36/1987 H. 11-November, Seiten 705 bis 710 bzw. ETR42/1993 H.1-2, Januar/Februar, Seiten 31 bis 41 von Volker Kottenhahn unter den Titeln "Schneller fahren auf vorhandenen Strecken Die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung" bzw. "NEITEC-Systeme im Vergleich" beschrieben.
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Durch die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung wird für einen Reisenden abhängig vom Neigungswinkel die bogenäußere Schiene scheinbar überhöht und dadurch die auf sitzende wie auf stehende Menschen wirkende Querbeschleunigung so weit kompensiert, daß die individuelle Belastung

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der Reisenden nicht über den in der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung vorgeschriebenen maximalen Wert von 0,85 m/s² hinausgeht.

Ein aus den eingangs genannten Druckschriften bekanntes System für ein sich auf einem kurvenreichen Schienenstrang 4 befindliches Schienenfahrzeug ist in Fig. 1 dargestellt. Bei diesem System befindet sich die gesamte hydraulische Neigungseinrichtung unter dem Boden des geneigt gegenüber seinem Drehgestell 1 dargestellten Wagenkastens 2, wobei die letztlich eine Neigung des Wagenkastens 2 bewirkenden Hydraulikzylinder mit 3 bezeichnet sind. Zeichnerisch nicht dargestellt sind eine die Energie für die Hydraulik liefernde, nachteiligerweise apparativ sehr aufwendige Druckerzeugungsanlage mit zugehörigen ölbehälter, Speicher, Pumpe, Pumpenmotor und Schalt- und Servoventilen sowie eine Elektronik, in welcher aus einer Reihe von aktuellen fahrdynamischen Zustandsgrößen,/z. B. Fahrgeschwindigkeit), Querbeschleunigung, der jeweils einzustellende Neigungswinkel berechnet wird. Dieser wird dann einem Lageregelsystem zugeführt und dort mittels hydraulischer Stelleinrichtungen zur gewünschten Winkellage zwischen den Drehgestellen und dem Wagenkasten verarbeitet.

Ein weiteres vorbekanntes System ist aus der Druckschrift ZEV-Glas. Annl22 (1988) Nr. 5, Mai Bild 4 auf Seite 166 und zugehöriger Beschreibung ersichtlich. Bei diesem Neigungsmechanismus für einen Wagenkasten erfolgt die Wagenkastenneigung über Hydraulik-Zylinder, die sich auf einer Drehgestellwiege einerseits und im oberen Teil des Wagenkastens anderseits abstützen und in abgetrennten, vom Boden des Wagenkastens bis zu seinem Dach verlaufenden Kammern angeordnet sind. Ein abgeändertes System, welches in der Druckschrift ZEV-Glas. ANN 113 (1989) Nr. 6/7 Juni/Juli beschrieben ist, weist zusätzlich eine Sekundärdämpfung

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zwischen dem Drehgestellrahmen und dem die Hydraulik-Zylinder tragenden Querträger auf. Auch diese hydraulischen Systeme sind nachteiligerweise mit einem verhältnismäßig großen Platz- und Gewichtsbedarf belastet.

Die bisher bekannten Lösungen zeigen als linear wirkende Stellglieder zwischen Drehgestell und Wagenkasten durchweg hydraulisch angetriebene Stellzylinder auf, die ihrerseits über Servoventile in die jeweiligen Regelkreise eingebunden sind.

Die in den eingangs genannten Literaturstellen beschriebenen Anlagen, die mit aktiver GST arbeiten, sind an jedem Drehgestell mit 2 hydraulischen Stellzylindern ausgestattet. Denkbar ist auch nur 1 Stellantrieb pro Drehgestell, sofern dieser nach beiden Richtungen hin die benötigten Stellkräfte aufbringen kann und sich auch regelungstechnisch nach 2 Richtungen hin steuern läßt.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber den hydraulischen Systemen wesentliche Vorteile aufweist, wie z. B.

- deutlich geringerer Leistungsbedarf, da bei dem hohen Druck des hydraulischen Antriebes ein Großteil des Ölstromes nicht in mechanische Arbeit, sondern als Verlustleistung in Wärme umgesetzt wird,

- kompaktere Bauweise und damit Einsparung an Einbauvolumen wegen Entfall der vulominösen hydraulischen Kraft-Versorgung,

- erhebliche Reduktion des Gewichts der Gesamtanlage,

- keine störenden Geräusche durch Schalten von Ventilen und Laufen des Pumpenmotors,

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- keine Gefahr von ölverschmutzung im Falle einer Beschädigung bzw. Leckage im Hydrosystem,

- kein Verschleiß an Ventilen, Filtern, öl und dadurch geringerer Wartungsaufwand,

- keine Entsorgungsprobleme bezüglich des Hydrauliköls z. B. bei Ölwechsel.

Die Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, dessen Hauptbaugruppe aus einer reibungsarmen Rollenspindel, angetrieben über ein Zwischengetriebe von einem Elektromotor, besteht.

Eine Ausgestaltung der Neuerung geht dahin, daß für vorgegebene Betriebzustände der elektrische Antrieb durch eine im Zwischengetriebeblock integrierte Bremsvorrichtung arretierbar ist, die von der Meß- und Steuerungseinrichtung elektrisch bedienbar ist.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dargestellt, und zwar zeigt diese Figur einen in linearer Richtung wirkenden elektrischen Antrieb (Aktuator), der beispielsweise bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung oder bei dem in den Druckschriften ZEV-Glas Ann 122 (1988) Nr. bzw. Ann 113 (1989) Nr. 6/7 beschriebenen Systemen anstelle der Hydraulikzylinder 3 Verwendung findet. Dieser Antrieb besteht aus einem Elektromotor 5, einem Zwischengetriebe 6 und einer reibungsarmen Rollenspindel 7, wobei die Montageschnittstellen durch sphärische Lager 8 oder z. B. durch Kardangelenke bestimmt sind. Im Zwischengetriebeblock 6 ist eine Bremse 9 integriert, durch die der elektrische Antrieb für vorgegebene Betriebszustände arretierbar ist. Zur Einstellung der gewünschten Neigung des Wagenkastens 2 gegenüber seiner vertikalen Ausgangslage wird von einer Meß- und Steuerungseinrichtung 12 der jeweils aktuelle Sollwert für

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die Lageregelung des Neigesystems vorgegeben. Dieser Sollwert wird einer Regeleinrichtung 11 zugeführt, die ihrerseits eine Leistungselektronik 10 ansteuert, aus der der Elektromotor 5 für die auszuführenden Stellbewegungen versorgt wird. Das neue System ist schnittstellenmäßig zur Meß- und Steuerungseinrichtung so ausgelegt, daß es sowohl an bereits vorhandene als auch an neu zu entwickelnde Steuerungselektroniken angeschlossen werden kann.

Claims (2)

-6- HH 93/17 Schutzansprüche

1.) Vorrichtung zur gleisbogenabhängigen Wagenkastensteuerung eines Schienenfahrzeuges, wobei der Wagenkasten vorzugsweise mittels Pendeleinrichtungen und zugehörigen Federungs- und Dämpfungssystemen in seiner Längsrichtung drehbar über dem Fahrgestell angebracht ist, unter Verwendung einer Meß- und Steuerungseinrichtung, deren Eingängen Meßsignale über den dynamischen Fahrzustand zugeführt werden und die aus gemessenen bzw. errechneten Zustandsgrößen den Winkelsollwert für die Neigung des Wagenkastens gegenüber seiner vertikalen Ausgangslage berechnet und einem Lageregelkreis mindestens eines linear wirkenden Antriebes je Drehgestell zur Einstellung des Sollagewinkels zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, dessen Hauptbaugruppe aus einer reibungsarmen Rollenspindel (7), angetrieben über ein Zwischengetriebe (6) von einem Elektromotor (5), besteht.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für vorgegebene Betriebszustände der elektrische Antrieb durch eine im Zwischengetriebeblock (6) integrierte Bremsvorrichtung (9) arretierbar ist, die von der Meß- und Steuerungseinrichtung elektrisch bedienbar ist.