EP0877694B1 - Verfahren zur beeinflussung des knickwinkels von schienenfahrzeug-wagenkästen und schienenfahrzeug zur durchführung des verfahrens - Google Patents
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- EP0877694B1 EP0877694B1 EP97951163A EP97951163A EP0877694B1 EP 0877694 B1 EP0877694 B1 EP 0877694B1 EP 97951163 A EP97951163 A EP 97951163A EP 97951163 A EP97951163 A EP 97951163A EP 0877694 B1 EP0877694 B1 EP 0877694B1
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- 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
- B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
- B61F5/386—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles fluid actuated
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- B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body
Definitions
- the invention relates to a method for influencing of the articulation angle between the longitudinal axes of neighboring car bodies of a multi-unit, on a rail vehicle traveling according to a track Claim 1 and a rail vehicle for implementation this procedure.
- the invention is based on the object generic method and rail vehicle specify by which a control of the car bodies in such a way that the same at stand in a dynamic position to each other, as they correspond to the static situation Track section corresponds.
- the target position is the actual position of the bogies the car bodies to determine how they are in static state when the rail vehicle at this point. In this static The clearance is minimized.
- the target position of the car bodies to each other can thus be based on the smallest, in the energy stored in the secondary spring elements determine and as the target angle for the position of the Articulated joint and the bogies opposite the Output car bodies as corresponding setpoint signals.
- the setpoint position or the associated setpoint signals are then with the actual position or Actual value signals for the articulation angle and the Angle of rotation compared and dependent on this Comparison controlled an actuator arrangement, the one Counteracts actual value deviation.
- the control according to the invention is particularly then advantageous if the car bodies due to failure of Braking due to failure of the drive on one leading bogie or malfunctioning or by pushing it into a non-operational, if necessary, dangerous V or Z position come together and derail.
- the Difference of the routes on the inside of the arch and on outer wheel of the first bogie determined and from this the arc radius of the track route in the area of the first bogie in the direction of travel be determined.
- the determined values are again as a series of measurements at least for the between the first and last bogie lying current Route section in particular as coordinate-related Measured values stored so that the respectively saved Data or measured value series the current route maps to the to determine the target position of the Car bodies are used.
- the difference The routes can be different Number of revolutions of the inside and outside of the bow Rail wheel or by optical or on radar or. Distance transducers working based on ultrasound are determined become. However, it can also be used to determine the The lateral acceleration along the course of the track Inclination and the driving speed of the first Car body evaluated and the radius values for differential route sections in succession as a picture of the currently used track get saved.
- the actuator arrangement can have actuator elements, the at least in the area of the articulation, between the two adjacent car bodies and / or between the bogie and the associated car body are arranged.
- both Articulated joint like the respective bogie Assigned actuator elements in symmetrical assignment.
- the multi-unit rail vehicle is made up of each two cars connected by an articulated joint, in which the two pairs of wagons on both ends articulated between the second and third car arranged handlebar are connected, then expedient here also the route over the Total length of the rail vehicle saved and the Target position determination separately for each pair of wagons carried out, the basis for this Determine the minimum in the Secondary spring elements stored energy of the respective pair of cars.
- the invention is based on schematic diagrams of an embodiment explained in more detail.
- a rail vehicle there are three car bodies 1, 2, 3 provided that each on only one biaxial Bogie 4 each with two elastic Support secondary spring elements 5, which in turn on a cross to the longitudinal axis of each Car body lying line are arranged and the in addition to their vertical spring properties, an additional one Rotation about a vertical axis and a Allow cross shift.
- the respective car body 1,2,3 can thereby in a parallel plane to Turn the associated bogie 4 to a limited extent and move to the side.
- There is a shift of the bogie 4 in the longitudinal direction of the car body by at least one standing in the longitudinal direction swiveling on the bogie 4 as on the car body 1, 2, 3 articulated handlebars that the in Traction forces occurring in the longitudinal direction of the body transfers between bogie 4 and body 1,2,3.
- the secondary springs 5 thus allow rotation the longitudinal axis of the bogie opposite the Longitudinal axis of the associated car body by the angle a, which usually differ on the individual wagons are great.
- a Angle of rotation encoder 6 provided, on the one hand with the associated car body 1,2,3 and on the other hand with the associated bogie 4 is coupled.
- the Angle of rotation encoder 6 generate depending on the respective Angle of rotation a Actual angle of rotation signals V1, V2, V3, which are input signals from a control unit 7 are fed.
- the car bodies 1,2 and 2,3 are each via an articulated joint 8 with an associated Articulation angle sensor 9 articulated, which Articulated joint 8 the only joint between neighboring car bodies.
- the articulation angle sensor 9 generated depending on the angle at which the Longitudinal axes of the associated car bodies to each other stand, a kink angle actual value signal K1 or K2, the also as input signals of the control unit 7 are fed.
- actuator elements 10 are provided, with which a force component between the neighboring car bodies can be generated.
- Further corresponding actuator elements 11 are symmetrical Arrangement on the one hand with the respective bogie 4 and on the other hand with the associated car body 1, 2 or 3 in operative connection.
- Each actuator element 10 is included equipped with an actuator control input AST corresponding actuator control outputs AST 1 to AST 4 of Control unit 7 are connected.
- the actuator elements 11 also have control inputs S which in turn to corresponding control outputs S1 to S6 the control unit 7 are connected. You can in each case the control inputs for the actuators 11 Bogie 4 can be connected in parallel to one asymmetrical rotation of the bogie under the To prevent the effect of these actuators 11.
- the determination of the course of the at least current track section used on can done differently. So it is possible in a constant cycle, i.e. in several steps continuously the current kink angle between the Longitudinal axes of two adjacent car bodies and the Angle of rotation at least between that in the direction of travel first bogie and the associated body determine and from these angles and the given Clearances between the articulated joint and the two neighboring bogies the arc radius of the Track line in the area of the first bogie for the current differential there To determine section of track.
- On differential track section is an im Comparison of the section between the first and short section of the track lying on the last bogie.
- the course of the track can be determined also from the difference in the travel distances on the inside of the arch Track and on the outer track, take place from this difference the arc radius of the track line in Area of the first bogie in the direction of travel is determined and the resulting for the corresponding differential route sections obtained coordinate-related measured values again as digital Illustration of the route section traveled in one Measured value series are stored.
- the difference in Routes can be measured by Number of revolutions on the inside or outside of the bow Idler gear of the first bogie or by ultrasonic or radar position measuring devices are found.
- the course of the track can also from the Lateral acceleration, the inclination of the car body and the driving speed can be determined by from These values determine the radius of the track becomes and corresponding differential Route sections again the coordinate-related Measured values as a route in a multi-cell Memory.
- the actual position of the car bodies results from the Kink angle and / the twist angle (s) as by the articulation angle sensor 9 or the rotation angle sensor 6 actually measured and as particularly electrical Actual value signals K or V are output and sent to the Control unit 7 are passed for further processing.
- the actuators 10, 11 can do so are controlled that with actual value signals that the Lag the setpoint, which derives from the dynamics Buckling or. Torsional forces between the associated Car bodies or bogie and car body like this are supported that the actual value signals the Approach setpoint signals or that they at Overshoot of the actual values beyond the setpoint in opposite direction can be controlled.
- the actuator arrangement 10, 11 preferably has two actuator elements arranged symmetrically to the respective articulated joint 9 and / or to the bogies 4. While the actuators 11 on the bogie 4 each have to work in the same direction in order to achieve a symmetrical rotation relative to the associated car body and therefore it must be possible to connect each bogie 4 to a common output S1 / S2, S3 / S4, S5 / S6 of the control unit 7 the actuator elements 10 in the area of the respective articulated joint 9 are controlled in opposite directions due to their arrangement in a horizontal plane next to the articulated joint 9. Thus, when one actuator element 10 is stretched, the other must either be ineffective or can be controlled in the sense of shortening the axial length.
- FIG. 3 is the "static" setpoint angle in the Comparison to the associated “dynamic” actual kink angle value and at the same time the "static" setpoint angle of rotation compared to the "dynamic” actual rotation angle value on the first bogie in the direction of travel for a track section shown by a Straight lines in an arc with a constant radius leads.
- the setpoint and actual value signals are from im Interference vibrations occurring during operation are released.
- Above the length of a track section plotted as the abscissa are kink angle values on the left ordinate and on the right ordinate plotted angle of rotation values. The 0 points are not the same height.
- the course of the kink angle setpoint line is from the Course of the currently used track on the Basis of the smallest total energy content of the considering transverse and torsional forces of the associated secondary spring elements calculated and can preferably as a continuous sequence of target values for the associated differential track sections can be saved.
- the Setpoint for the angle of rotation determined.
- the actual kink angle value which is when driving on the affected track section without interference set by actuators, starts when retracting a straight line in a curved track, of course also at zero and increases as a result of Mass inertia with a time delay compared to the setpoint.
- the inertia then prevents one End of the actual kink angle increase at Target-actual value equality and thus leads to a Overshoot of the actual value beyond the setpoint, as it is the one exceeding the setpoint Lines in principle represents.
- the course of the operational dynamic rotation angle actual value initially follows the course with increased amplitude which was also calculated from the track geometry Angle of rotation setpoint to return to the Zero value also due to the inertia of the To swing car bodies beyond zero.
- the actuator elements 11 are used, which between bogie 4 and associated car body 1.2 or 3 act. This can be done through active strength applying actuator elements 11, that is hydraulic cylinders or electric drives, the negative Vibration deflection beyond the setpoint be counteracted. Only come as actuators Damping elements for use can only do that Overshoot or undershoot of the setpoint appropriate control of the actuators counteracted become.
- Attenuation is also appropriate here in the black field only as long as the actual value after reaching the setpoint of the same removed in both positive and negative directions. To the Target value of running approximate movements of the Bogie against the car body are against it not dampened. It is also possible here Damping shortly before the setpoint is reached let to start to overshoot on a To minimize the minimum.
- Corresponding control processes can be carried out using the Actuators can also be executed if that Rail vehicle leaves the track arch and at Transition to the straight section of the route, each occurring in the opposite direction Vibration processes take effect.
- the articulation angle between the longitudinal body axles if necessary with the help of the control of the Bogies opposite the car bodies, can therefore Body position to each other can be controlled so that one at least largely for static operation Approximate assignment of the car bodies to each other in the dynamic operation is achieved so that Rail vehicle total one at the actual Ideally approximated track route Has clearance requirements and the same in particular then stops when malfunctions on braking and / or Drive elements or other influencing factors to one Carry out overrun operation with buckling of the dome joints could.
Landscapes
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Description
- FIG. 1
- einen aus drei Wagen gebildetes Schienenfahrzeug mit zugeordneten Steuerelementen auf einer gekrümmten Gleistrasse,
- FIG. 2
- eine Prinzipdarstellung der Anordnung nach FIG.1 mit Bezug auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem,
- FIG. 3
- jeweils einen idaelisierten, als Sollwert dienenden und je einen dynamischen,dem Istwert entsprechenden Verlauf des Knickwinkels zwischen dem ersten und zweiten Wagen bzw. des Verdrehwinkels zwischen dem in Fahrtrichtung ersten Wagenkasten und dem zugehörigen Drehgestell beim Durchfahren eines Gleisbogens im Verlauf einer Gleistrasse.
im Sinne einer Verkürzung der axialen Länge gesteuert werden.
Claims (17)
- Verfahren zur Beeinflußung des Knickwinkels zwischen den Längsachsen von benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen, auf einer Gleistrasse fahrenden Schienenfahrzeugs, dessen Wagenkästen jeweils über Sekundärfedern auf nur einem zweiachsigen Drehgestell elastisch aufgelagert sind und jedenfalls zwei benachbarte Wagenkästen über ein einziges Knickgelenk gegeneinander schwenkbar miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Gleistrasse zumindest über eine Länge erfaßt und abgebildet wird, die aktuell zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegt, daß fortlaufend zu diesem jeweils aktualisierten Gleistrassenabschnitt die Sollstellung der Wagenkästen entsprechend ihrer zugehörigen statischen Ruhestellung zueinander ermittelt wird, daß die aktuelle Sollstellung mit der aktuellen Iststellung verglichen wird und daß abhängig davon einer Soll-Istwertabweichung entgegengewirkt oder zumindest bei einer von der Sollstellung weglaufenden Änderung der Iststellung einer weitergehenden gleichgerichteten Änderung der Iststellung entgegengewirkt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der aktuellen Sollstellung der Wagenkästen zum abgelegten aktuellen Verlauf der Gleistrasse die zugehörige statische Ruhestellung der Wagenkästen aus der Bedingung bestimmt wird, daß die Energie, welche durch Verstellen der Drehgestelle gegenüber den Wagenkästen in den Sekundärfedern gespeichert ist, für den aktuellen Standort des Fahrzeugs ein Minimum erreicht.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Verlaufs der Gleistrasse fortlaufend der aktuelle Knickwinkel zwischen den Längsachsen benachbarter Wagenkästen und der Verdrehwinkel zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten ermittelt sowie aus diesen Winkeln und den vorgegeben Abständen zwischen dem Knickgelenk und den beiden benachbarten Drehgestellen der Bogenradius der Gleistrasse im Bereich des ersten Drehgestells für den dortigen aktuellen differentiellen Gleisstreckenabschnitt bestimmt wird und daß die wenigstens für den zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegenden Streckenabschnitt fortlaufend bestimmten Werte als koordinatenbezogene Meßwerte abgelegt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Verlaufs der Gleistrasse aus der Differenz der Fahrstrecken am bogeninneren Gleis und am bogenäußeren Gleis der Bogenradius der Gleistrasse im Bereich des in Fahrtrichtung ersten Drehgestell ermittelt wird und daß die fortlaufend zumindest für den zwischen dem ersten und letzten Drehgestell liegenden Streckenabschnitt bestimmten Werte als koordinatenbezogene Meßwerte abgelegt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Verlaufs der Gleistrasse aus der Querbeschleunigung, der Neigung und der Fahrgeschwindigkeit des Wagenkastens der aktuelle Bogenradius der Gleistrasse am ersten Drehgestell ermittelt wird und daß die fortlaufend zumindest für den zwischen dem ersten und dem letzten Drehgestell liegenden Steckenabschnitt bestimmten aktuellen Werte als koordinatenbezogene Meßwerte abgelegt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur ermittelten Sollstellung zugehörige Sollwertsignale für den Knickwinkel zwischen den Längsachsen der benachbarten Wagenkästen bestimmt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur ermittelten Sollstellung zugehörige Sollwertsignale für den Verdrehwinkel zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten bestimmt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Iststellung der aktuelle Knickwinkel zwischen den Längsachsen der Wagenkästen in Istwertsignale umgesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Iststellung der aktuelle Verdrehwinkel zwischen Drehgestell und zugehörigem Wagenkasten gemessen und in Istwertsignale umgesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwertsignale mit den Sollwertsignalen verglichen werden und daß bei einer vom jeweiligen Sollwertsignal weglaufenden Änderung des zugehörigen Istwertsignals wenigstens eine dem Knickgelenk bzw. Drehgestell zugeordnete steuerbare Aktoranordnung aktiviert wird, die einer weitergehenden gleichsinnigen Änderung des Istwertsignals entgegenwirkt.
- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwertsignale mit den zugehörigen Sollwertsignalen verglichen werden und daß bei einer Abweichung der Istwertsignale vom zugehörigen Sollwertsignal wenigstens eine dem Knickgelenk bzw. dem Drehgestell zugeordnete steuerbare Aktoranordung aktiviert wird derart, daß der Istwert zum zugehörigen Sollwert hingeführt wird.
- Schienenfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Knickgelenk (8) oder zwischen den benachbarten Wagenkästen (1,2,3) ein Knickwinkelgeber (9) und zumindest zwischen dem ersten Drehgestell (4) und dem zugehörigen Wagenkasten (1) ein Verdrehwinkelgeber (6) angeordnet ist, daß diese Winkelgeber (9,6) Istwertsignale (K,V) abgeben, die einer Steuereinheit (7) zugeführt werden, welche in einem ersten Steuerschritt aus den Istwertsignalen (K,V) der Winkelgeber (9,6) und den geometrischen Abmessungen zwischen Knickgelenk (8) und benachbarten Drehgestellen (4) eine Abbildung des aktuell befahrenen Gleistrassenabschnitts generiert und speichert sowie aus dieser Trassierung auf der Basis der geringsten Energie der Sekundärfederelemente (5) für den statischen Betrieb der Wagenkästen (1,2,3) Sollwertsignale für den Knickwinkel sowie die Verdrehwinkel generiert und welche die Istwertsignale mit den zugehörigen Sollwertsignalen vergleicht, daß am Knickgelenk (8) oder zwischen den benachbarten Wagenkästen (1,2,3) und/oder zwischen Drehgestell (4) und zugehörigem Wagenkasten (1,2,3) zumindest eine steuerbare Aktoranordnung (10,11) vorgesehen ist und daß die Aktoranordnung (10,11) mittels der Steuereinheit (7) abhängig vom Vergleich von Ist- und Sollwertsignalen gesteuert wird.
- Schienenfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoranordnung (10,11) eine steuerbare Dämpferanordnung ist.
- Schienenfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktoranordnung (10,11) zwei symmetrisch zum Knickgelenk (8) und/oder je zwei symmetrisch zu den Drehgestellen (4) angeordnete Dämpferelemente aufweist, deren Charakteristik gesteuert wird derart, daß der Istwert der Wagenkastenstellung dem Sollwert angenähert wird.
- Schienenfahrzeug nach Anspruch 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Wagenkasten oder ersten Drehgestell ein Wegstreckengeber angeordnet ist, der zu differentiellen Gleisstreckenabschnitten gesonderte Signale generiert, daß zu diesen Gleisstreckenabschnitten die jeweils geänderten Koordinatenwerte ermittelt werden und daß zu den Gleisstreckensignalen die zugehörigen Koordinatenwerte der Gleisstreckenabschnitte in einer Speichereinheit der Steuereinheit als Streckenverlauf des aktuell zwischen erstem und letztem Drehgestell liegendem Streckenabschnitt abgelegt werden.
- Schienenfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit aus dem jeweils aktuellen Knickwinkel-Istwertsignal sowie den vorgegebenen mechanischen Abständen zwischen dem Koppelgelenk und den Drehgestellen der benachbarten Wagenkästen unter Einbeziehung des Verdrehwinkels des Drehgestells gegenüber dem zugehörigen Wagenkasten den aktuellen Bogenradius des differentiellen Gleisstreckenabschnitts am ersten Drehgestell und daraus die aktuellen Koordinaten desselben bestimmt.
- Schienenfahrzeug nach Anpruch 12 oder einem der folgenden mit einer Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Steuereinheit ein Algorithmus zur Bestimmung einer auf einen vorbestimmten Gleistrassenabschnitt bezogenen, aus dem Istwert von Knickwinkel und/oder Verdrehwinkel abgeleiteten, in den Sekundärfedern gespeicherten Minimalenergie abgelegt ist, und daß die Steuereiheit Sollwerte für Knickwinkel und/ oder Verdrehwinkel generiert und eine Aktoranordnug steuert, die der Istwertabweichung entgegenwirkt.
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EP97951163A Expired - Lifetime EP0877694B1 (de) | 1996-12-04 | 1997-11-11 | Verfahren zur beeinflussung des knickwinkels von schienenfahrzeug-wagenkästen und schienenfahrzeug zur durchführung des verfahrens |
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