EP3592621B1 - Method for compensating for a loss of traction of a rail vehicle - Google Patents

Method for compensating for a loss of traction of a rail vehicle Download PDF

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EP3592621B1
EP3592621B1 EP18702071.4A EP18702071A EP3592621B1 EP 3592621 B1 EP3592621 B1 EP 3592621B1 EP 18702071 A EP18702071 A EP 18702071A EP 3592621 B1 EP3592621 B1 EP 3592621B1
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EP
European Patent Office
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rail
compensation method
wheelset
rail vehicle
track
Prior art date
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EP18702071.4A
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EP3592621A1 (en
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Werner Breuer
Hans Jürgen MÄRKL
Wolfgang Rulka
Martin Zäch
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/14—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
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    • 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
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B61F3/02—Types of bogies with more than one axle
    • B61F3/04—Types of bogies with more than one axle with driven axles or wheels
    • 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
    • B61F5/38—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

Definitions

  • the invention relates to a method for compensating for a loss of tractive power in a rail vehicle, preferably a freight locomotive, in a rail curve, in particular when the rail vehicle starts up and / or in particular on an incline.
  • a transferable mechanical friction between a driven rail wheel of a rail vehicle (railway vehicle, motor vehicle, locomotive, powered end car, motor vehicle, self-propelled special vehicle for railway operations, etc.) and a relevant rail may be drastically reduced. Any mechanical drive power available from the rail vehicle can no longer be fully transmitted and drive control / regulation must prevent the wheels from spinning by reducing a tractive force (loss of tractive force).
  • the rail vehicle starts up in a slipping mode of the drive of the rail vehicle.
  • slip mode a further loss of tractive power in the order of magnitude of approx. 10% is observed when the rail vehicle is in a curve (loss of tractive power in the curve) and especially when the rail vehicle starts in a curve from a standstill.
  • This loss of tractive power tends to increase with a decreasing curve radius.
  • the transmittable mechanical friction can depend on the steepness of a slope.
  • comparatively unfavorable (in the sense of bad) friction conditions between a rail of the rail arch and at least one driven rail wheel of the rail vehicle are changed into comparatively favorable (in the sense of good) friction conditions by actively steering the rail wheel on the rail.
  • the driven rail wheel can be part of at least one driven wheel set of the rail vehicle, the comparatively unfavorable friction conditions between the rail arch or the rail arches and the at least driven wheel set being changed to comparatively favorable friction conditions by actively steering the at least one wheel set on the rail arch or the rail arches become.
  • Comparatively favorable friction conditions can be understood to mean a more favorable basic friction ratio, a more favorable contact geometry (depending on a contact point position), etc. (see also below).
  • a radial position of one or a plurality of axles of the rail vehicle does not automatically lead to an increase in tractive force, but rather to an improvement in a contact point position of the driven rail wheel on the rail arc concerned or an improvement in the contact point position of the driven wheel set on the rail arcs (see also below). According to the invention, this leads to an overall more favorable friction ratio.
  • the at least one rail wheel in particular the at least one wheel set, can be actively steered hydraulically, pneumatically, mechanically, electrically and / or electromechanically; can be adjusted axially and / or radially; and / or can be pivoted about a pivot center.
  • the at least one rail wheel, in particular the at least a wheel set actively steered in such a way that a contact area between the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set, and a relevant rail in the rail curve lies in an area in which a comparatively favorable or more favorable basic friction ratio and / or a comparatively favorable one or more favorable contact geometry are present.
  • the at least one rail wheel in particular the at least one wheel set, can be actively steered in such a way that a coefficient of friction in the contact area increases; the contact area is established on a running area of the rail in question; the contact area migrates in the direction of a transverse center of the rail in question; the contact area is located essentially in a transverse center of the rail in question; there is a smaller surface pressure in the contact area; and / or the contact area is enlarged.
  • the at least one sub-radial rail wheel in particular the at least one sub-radial wheel set, can be articulated in such a way that the rail vehicle is at least partially offset radially outward.
  • a rail wheel approaching the inside of the curve is preferably driven outwards by the active steering.
  • the wheel axles are articulated in a sub-radial direction.
  • the at least one over-radial rail wheel in particular the at least one over-radial wheel set, is articulated in such a way that the rail vehicle is at least partially displaced radially inward.
  • These cases relate in particular to an elevated and possibly narrow track curve, with the contact areas coming back into the running area of the rail wheels on the rail according to the invention.
  • the wheel axles are articulated over-radially, with the wheel axle then moving from the outside of the curve back onto the center of the rail.
  • a leading rail wheel is essentially always sub-radial, as e.g. B. in a right-hand arc there is a run-up at the front left.
  • a rolling radius is then larger than the inside of the curve due to a conical profile of the rail wheel, and since the rotational speeds of both rail wheels are the same due to a rigid wheel axle, the rail wheel on the outside of the curve tends to be braked, i.e. the wheel set on the outside of the curve is pushed backwards. The situation is different with a trailing wheel axle.
  • the gauntlet is present, i.e.
  • the rail wheel on the inside of the curve starts running, or the run-on also takes place on the outside rail wheel in larger arcs, the result is an either over- or under-radial setting. This depends on the curve radius, track elevation, driving speed, vehicle mass and coordination of the stiffness in an axle guide.
  • the at least one rail wheel in particular the at least one wheel set
  • the at least one rail wheel can be steered by at least one actuator between the running gear or the running gear frame and the rail wheel or the wheel set.
  • the rail wheel or the wheel set can be rotated or pivoted on the rail or the track.
  • the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set can be steered by an active hydraulic system or by an active pneumatic cylinder.
  • the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set can be steered by an active hydraulic bushing or an active hydraulic cylinder.
  • a curve radius can be estimated via curve detection, and / or a setpoint angle for the at least one rail wheel, in particular the at least a wheelset, relative to the track, can be determined in advance by means of a simulation.
  • a drive of the rail vehicle can operate in a slip mode, and / or the at least one actuator can be connected in series or in parallel with a wheel set longitudinal guide.
  • a feature can be positive, ie present, or negative, ie absent, with a negative feature not being explicitly explained as a feature if not according to the invention it is important that it is absent.
  • a feature of this specification (description, list of reference symbols, patent claims, drawing) can be used not only in a specified manner and / or manner, but also in a different manner and / or manner (isolation, combination, replacement, addition, isolation, omission, etc.) .).
  • the invention is explained in more detail below using exemplary embodiments of embodiments of a variant of the method according to the invention for compensating for a loss of tractive power of a rail vehicle 2, preferably a freight locomotive 2, in a rail curve 1, in particular when the rail vehicle 2 starts up and / or in particular on an incline .
  • the invention is not limited to such a variant, such embodiments and / or the exemplary embodiments explained below, but is of a more fundamental nature so that the invention can be applied to all methods for compensating for traction losses in a rail vehicle.
  • the FIG 1 shows a chassis 20 according to the invention of a rail vehicle 2, in particular a freight locomotive 2, on which a car body (not shown) of the rail vehicle 2 can be resiliently supported so as to be rotatable about a vertical axis (z).
  • the running gear 20 has a running gear frame 2, which is preferably supported on at least two sets of wheels 200, 200 opposite a track.
  • Each wheel set 200, 200 has two rail wheels 210, 210, which are preferably mechanically rigidly connected by means of a wheel axle 202 mounted in two axle bearings 310, 310.
  • For the horizontal guidance (x, y) of the wheel sets 200, 200 these are in each case on both sides of the chassis each articulated to the chassis frame 22 by means of wishbones 410, 410.
  • one of the four wishbones 410 is articulated to a single axle bearing 310 by means of a single wheelset-side bearing 412 of the wishbone 410, and to the chassis frame 22 by means of two frame-side bearings 414, 414 of the wishbone 410.
  • the respective wheel set-side bearing 412 has, for. B. a hydraulic socket (see. Below) with preferably constant transverse rigidity (y) and preferably variable longitudinal rigidity (x).
  • the two respective frame-side bearings 414, 414 have z.
  • B. elastomer bushings see. Below
  • each wishbone 410 are arranged at the 'corners' of a horizontally (x, y) aligned, isosceles triangle, the tip section of which forms the bearing 412 on the wheel set side and the base section of the frame-side bearings 414, 414.
  • at least one wheel set 200 preferably both wheel sets 200, 200, can be aligned radially or sub-radially (y) to form a track curve, which is shown in FIG FIG 1 is indicated by a dash-dot line.
  • This alignment of the two wheel sets 200, 200 can take place according to the invention by active steering.
  • the two-axle running gear 20 shown has a three-axle running gear (not shown) a third wheel set 200 which is positioned in the longitudinal direction between the two in FIG 1 wheel sets 200, 200 shown and connected to the chassis frame 22.
  • a third wheel set 200 which is positioned in the longitudinal direction between the two in FIG 1 wheel sets 200, 200 shown and connected to the chassis frame 22.
  • at least one wheel set 200 preferably both outer wheel sets 200, 200, can be aligned radially or sub-radially (y) to the curve of the track. This alignment of the two outer wheel sets 200, 200 can take place according to the invention by active steering.
  • Both physical causes have an influence in particular on starting processes of the rail vehicle 2 in the curved track.
  • the curved track is on with a cant a rail 10 on the outside of the curve.
  • start-up processes that is to say at low speed or negative transverse acceleration, a relevant wheel set 200 slips or the relevant rail wheels 210, 210 slide a little on a rail 10 on the inside of the curve in the curved track.
  • a contact area 90 between a relevant rail wheel 210 or wheel set 200 and a relevant rail 10 of the rail arch 1 migrates from the running area ( FIG 2 , left: straight line) in the direction of a flank ( FIG 2 , right: arc) of the rail 10.
  • a contact area 90 which is closer to the relevant flank, is distinguished by a smaller radius of curvature of a wheel cross-sectional section and a smaller rail cross-sectional section. This results in a smaller contact area 90 ( FIG 2 , right) and with a substantially constant normal force to a higher surface pressure. Due to the inclination of the entire rail vehicle 2 towards the inside of the curve, a normal force on the rail wheel 210 on the inside of the curve is also increased, which further increases the surface pressure.
  • the FIG 3 shows a simulation result of a driving axle traction curve when a goods train with a drive by a rail vehicle 2 enters from a flat straight line (I) into a flat transition track curve (II) into a flat 300 m track curve (III) at a speed of approx. 17 km / h (abscissa : Travel time t of rail vehicle 2 in [s], ordinate: sum of the tensile forces to be applied by rail vehicle 2 in [kN]).
  • the simulation result shows a loss of tensile force, as arises based on the influence of geometry and surface pressure explained above.
  • the rail vehicle 2 initially rolls off. After a few meters, the essentially maximum tensile force for the freight train must be applied, with a coefficient of friction being selected such that a maximum drive power of the rail vehicle 2 is not applied must, the drive goes into slip mode.
  • a stationary tensile force to be applied by the rail vehicle 2 in the straight line (I) levels off at approx. 318 kN.
  • transition track curve (II) is reached after about 30 seconds of travel time, taking into account the influence of the geometry, a reduction in friction begins, whereby in the 300m track curve (III) only about 290 kN of tensile force can be applied when stationary.
  • the simulation shows the tractive force loss of approx. 10% observed during the operation of the rail vehicle 2.
  • a different degree of contamination (also: wetness) of the track across a rail cross-section leads to comparable results as a second possible cause, if it is assumed that more contamination and thus less friction can be achieved at the rail edges due to the less frequent overrun (see above and FIG 2 right).
  • the invention consists in compensating for the loss of tractive force of the rail vehicle 2 in the curved track, preferably with slip operation.
  • at least one drivable rail wheel 210 in particular at least one drivable wheelset 200, is actively steered such that a contact area 90 between the relevant rail wheel 210 and the relevant rail 10 in a rail arc 1 is again in an area in which better basic friction conditions (comparatively higher Coefficient of friction) and / or a more favorable contact geometry etc., i.e. favorable friction conditions, are present.
  • two cases can be distinguished. These cases are in turn dependent on an actually driven speed, a mass, a construction, etc. of the rail vehicle 2; a curve radius etc.
  • a start-up case or a slow-moving case of the rail vehicle 2 in an elevated and possibly narrow track curve are z. B. both wheelsets 200, 200 of a bogie of the rail vehicle 2 subradial relative to the track.
  • the two wheel sets 200, 200 are articulated in such a way that the two wheel sets 200, 200 or the bogie move a little upwards from a rail edge lying on the inside of the curve (cf. dash-dot line in FIG FIG 1 ).
  • the contact areas 90 come back into the running areas of the rail wheels 210, 210 on the rails 10 or into the cross-sectional areas of the rails 10 that are frequently rolled over, and also into areas in which a contact geometry or surface pressure is more favorable for the coefficient of friction as a result. There are better friction conditions or a higher coefficient of friction than before.
  • both wheel sets 200, 200 of the bogie are over-radial relative to the track.
  • the two wheelsets 200, 200 are articulated in such a way that the two wheelsets 200, 200 or the bogie move back a little from a rail edge on the outside of the curve to the inside of the curve (see dash-dot line in FIG 1 ).
  • the contact areas 90 come back into the running areas of the rail wheels 210, 210 on the rails 10 or into the cross-sectional areas of the rails 10 that are frequently rolled over.
  • the FIG 4 shows a principle of such an active steering for a single rail wheel 210 or a single wheel set 200 with two rail wheels 210.
  • the or a relevant actuator 100 can be designed as a mechanical and / or electrical (hydraulic, pneumatic, electromechanical, piezoelectric, etc.) actuator 100.
  • the actuator 100 can comprise an actuating element 110 or an actuator 110 and possibly a restoring element 120 or an actuator 120.
  • the rail wheel 210 or the wheel set 200 can be rotated or pivoted on the rail 10 or the track.
  • the at least one drivable rail wheel 210 or the at least one drivable wheelset 200 preferably at least a plurality of drivable rail wheels 210 or at least a plurality of drivable wheelsets 200, in particular all drivable rail wheels 210 or all drivable wheelsets 200 the rail vehicle 2 is actively steered, d. H. actively rotated or pivoted if necessary.
  • z. B the relevant contact area 90 (cf. FIG 2 ) between a rail wheel 210 or a rail wheel 210 of a wheelset 200 and a relevant rail 10 of the
  • the rail arc 1 is displaced in such a way that the contact area 90 is separated from a flank (cf. FIG 2 , right) in (cf. FIG 2 , Arrow) a walking area (cf. FIG 2 , left) migrates. This takes place, if necessary, by moving the rail vehicle 2 forwards or backwards (travel / start-up, if necessary on an incline).
  • the rail wheel 210 or the wheel set 200 can be sub-radial, over-radial, on a dirty rail 10 in a rail arc 1 or a Stand track.
  • Active steering of a single wheelset 200 is preferably carried out by means of two actuators 100, 100 (in the FIG 5 only a single actuator 100 is shown) between a bogie, a running gear 20 or a running gear frame 22 and a single wheel set 200.
  • This can be done in embodiments with large steering forces or actuating forces required, preferably by hydraulics and with comparatively lower steering forces or actuating forces required by means of a pneumatic cylinder, possibly equipped with a lever reinforcement (analogous to brake power cylinders).
  • an active hydraulic socket 430, (100) (cf. FIGS 6 and 7 as well as 8; Adjusting element 110, restoring element, 120; or vice versa) or a passive hydraulic socket 430 and an actuator 100 (cf. FIG FIGS 6 and 7 as well as 9; Adjusting element 110, restoring element, 120; or vice versa).
  • an active actuator 100 see active cylinder in FIG 9
  • a conventional passive wheel set longitudinal guide represents a 'safe' fall-back level for a failure of one or the actuators 100, 100.
  • a direct angle measurement can be used to determine a wheel angle relative to the track, which is currently still complex and costly.
  • a curve radius can be estimated using arc detection (e.g. a turning angle measurement, a transverse force measurement, etc.).
  • target angles of the rail wheels 210, 210 or of a wheel set 200 relative to the track can be determined in advance by simulation. In this way, target displacements or target forces of the actuators 100, 100 can be determined and / or established in advance. These variables can either be applied in a controlled manner or can be easily measured and thus regulated using a displacement sensor or a pressure sensor.
  • the curve radius can thus be estimated using the curve detection (turning angle, transverse force measurement, etc.).
  • (essentially optimal) target angles of the rail wheels 210, 210 or a wheelset 200 relative to the track can be determined in advance by simulation, which also means that (essentially optimal) angles of the rail wheels 210, 210 or a wheelset 200 relative to the bogie, the chassis 20 or the chassis frame 22 are present. These can be converted either into target displacements in the actuators 100, 100 or into target actuator forces. These are either applied in a controlled manner or can be easily measured constructively using pressure sensors and thus corrected.
  • FIGS 6 and 7 shows z. B. a triangular link 410 on a link body, via the essentially horizontally extending connecting walls, two preferably smaller link eyes 440, 440 for receiving elastomer bushings 450 with a preferably larger link eye 420 for receiving a hydraulic socket 430 are firmly connected to each other.
  • the handlebar body can be designed as a cast part, a forged part or a milled part.
  • On the two side edges of the connecting walls that connect the larger handlebar eye 420 with the smaller handlebar eyes 440, 440 are optionally formed with essentially vertically protruding connecting webs.
  • Each elastomer bushing 450 has an inner bearing shell 451, an outer bearing shell 453 and an elastomer ring 452 embedded between these. As a result of a rotationally symmetrical construction of the elastomer bushing 450, it has an essentially constant rigidity in the longitudinal direction (x) and in the transverse direction (y).
  • the respective outer bearing shell 453 is seated in a relevant smaller handlebar eye 440, while the inner bearing shell 451 is penetrated by a vertically aligned bearing pin 455.
  • the hydraulic bushing 430 has an inner bearing shell 431, an outer bearing shell 433 and an annular elastomer element 432 provided between these.
  • the outer bearing shell 433 sits in the larger handlebar eye 420, while the inner bearing shell 431 is vertically penetrated by a bearing pin 435.
  • the bearing pin 435 has an essentially vertically extending through recess through which fastening means 437 for connecting the bearing 412 on the wheel set side to the axle bearing 310 are guided coaxially through the hydraulic bushing 430.
  • the elastomer element 432 and the outer bearing shell 433 form two segment-shaped, separate cavities 422, 424 between them.
  • a partition wall of the cavities 422, 424 is not shown in the drawing.
  • the cavity 422 facing the elastomer bushings 450 forms an internal fluid chamber 422 and the cavity 422 facing away from the elastomer bushings 450 forms an external fluid chamber 424 of the wishbone 410.
  • the fluid chambers 422, 424 are filled with a hydraulic fluid.
  • the fluid chambers 422, 424 may be in fluid communication with one another through an external or internal fluid passage (not shown) that acts as or includes a fluid throttle. Furthermore, the internal fluid chamber 422 and the external fluid chamber 424 of a single hydraulic bushing 430 can be hydraulically coupled in such a way that hydraulic fluid which flows out of one of the fluid chambers 422/424 as a result of external pressurization flows into the other fluid chamber 424/422.
  • the external pressurization comes from a management force between the respective axle bearings 310 of a relevant wheelset 200 and the chassis frame 22, which a respective wishbone 410 transmits and can lead to a fluid exchange between the fluid chambers 422, 424 in the respective hydraulic socket 430.
  • This fluid exchange can be influenced further, as explained below.
  • the external or internal fluid channel can be omitted here.
  • the hydraulic bushing 430 has a variable longitudinal rigidity (x) that is dependent on the excitation frequency.
  • the fluid chambers 422, 424 of an individual hydraulic socket 430 can alternatively or additionally via external fluid lines, of which in the FIG 7 only the fluid connections 423, 425 are shown, are in fluid communication (in the FIG 7 not shown). Furthermore, the fluid chambers 422, 424 of a single hydraulic socket 430, of which in FIG FIG 7 only the fluid connections 423, 425 are shown, are in fluid communication with at least one fluid chamber 422, 424 of another hydraulic socket 430 alternatively or additionally via external fluid lines (in which FIG 7 not shown).
  • An external fluid line can e.g. B. be designed as a rigid hydraulic line or as a flexible hydraulic hose.
  • the hydraulic sockets 430, 430 arranged on the same side of the chassis can be connected via two external fluid channels (in the FIG 1 not shown in FIG 8 interrupted) be connected in such a way that, on each side of the chassis, an external fluid chamber 424 of a first wheelset 200 is hydraulically coupled to an external fluid chamber 424 of a second wheelset 200 and an internal fluid chamber 422 of the first wheelset 200 is hydraulically coupled to an internal fluid chamber 422 of the second wheelset 200 .
  • Hydraulic coupling is preferably carried out symmetrically to the longitudinal direction on both sides of the chassis, which favors a radial position of two wheel sets 200, 200 in the track curve and ensures the required high longitudinal rigidity when starting with high tensile force or when braking.
  • the wheelset-side bearings 412, 412, 412, 412, 412 are acted upon with forces in the same direction, so that there is no fluid exchange between the coupled fluid chambers 422, 422; 424, 424; 422, 422; 424, 424 is coming - the bearings 412, 412, 412, 412 on the wheelset side react hard.
  • forces in opposite directions occur, so that hydraulic fluid between the respectively coupled fluid chambers 422, 422; 424, 424; 422, 424; 424, 424 is exchanged and a radial adjustment of the wheel sets 200, 200 occurs due to a soft bearing reaction.
  • the advantage is a good transmission of tension-compression forces.
  • an external fluid chamber 424 of a first wheelset 200 is hydraulically coupled to an internal fluid chamber 422 of a second wheelset 200 and an internal fluid chamber 422 of the first wheelset 200 is hydraulically coupled to an external fluid chamber 424 of the second wheelset 200.
  • a hydraulic coupling is again preferably carried out symmetrically to the longitudinal direction on both sides of the chassis.
  • a hydraulic interconnection of the hydraulic system can be set up in such a way that the hydraulic system allows the above features passively if the hydraulic system has no influence on the pressure conditions in the fluid chambers 422, 424; 422, 424; 422, 424; 422, 424 is taken.
  • the hydraulic system can be designed in such a way that it can actively carry out these passive settings itself.
  • the hydraulic system is set up in such a way that in the event of comparatively unfavorable friction conditions between the Rail vehicle 2 and a track, comparatively unfavorable friction conditions between a rail 10 of a rail arch 1 and a driven rail wheel 210, ..., or a rail arch 1 or a track and a driven wheel set 200, ... of the rail vehicle 2, through a active steering (see above) of the rail wheel 210, ... on the rail 10 or the wheelset 200, ... on the track in comparatively favorable friction conditions (more favorable basic friction ratio and / or more favorable contact geometry and / or etc.).
  • Unfavorable friction conditions between the rail vehicle 2 and a track are z.
  • B. A loss of tractive force discussed above in the curve when approaching (e.g. axially positioned wheelsets 200, ...), when traveling slowly (e.g. axially positioned axles 200, ...) or, if necessary, when traveling at high speed (e.g. . Radially positioned wheel sets 200, ...); dirty and / or wet rail (s); small or decreasing arc radius; and / or steepness of a slope etc.
  • a single rail vehicle 2 a single bogie, a single running gear 20 or a single running gear frame 22 or a single wheel set 200 can set individually from or from all fluid chambers.
  • the hydraulic system can be set up in such a way that it can establish a hydraulic pressure in each case in an even plurality of or in all fluid chambers essentially the same.
  • both wheelsets 200 of a bogie find good positions in a track for a pulling force
  • both wheelsets 200 of the bogie should be actively steered.
  • An interaction between the two wheel sets 200 can be "optimized" in advance by means of simulation.
  • What is analogous to the tractive force when starting or accelerating the rail vehicle 2 is a braking force when stopping or a negative one Acceleration, i.e. an influence on a shorter braking distance.
  • the invention can be applied analogously to compensating for a loss of braking force in the rail vehicle 2.
  • the slope of the track or the rail in question e.g. B. in a mountain range, has secondary effects on the loss of traction.
  • I. E. especially on steep inclines a particularly large amount of tractive effort is necessary in order to keep a traveling speed of the rail vehicle 2 constant or to be able to start at all.
  • the loss of tensile force in the arch is, however, caused by the contact geometry, the friction distribution etc. (friction conditions) over a rail / wheel cross-section.
  • FIG 9 Another possibility to realize the above is shown by FIG 9 .
  • the rail wheel 210 is actively steered by means of a passive hydraulic bushing 430 (cf. the explanations relating to FIGS FIGS 6 and 7 ) and an actuator 100 which is mechanically connected in parallel to the respective wishbone 410.
  • the two fluid chambers 422, 424 of the passive hydraulic bushing 430 are in fluid communication with one another through the external or internal fluid channel (not shown), which acts as or has such a fluid throttle.
  • the actuator 100 can be designed as an active cylinder 100, in particular a hydraulic cylinder 100. Another type of actuator 100 can of course be used.
  • the actuator 100 is designed to be variable in length, with a longitudinal end section of the actuator 100 mechanically directly or indirectly connected to the large link eye 420 of the triangular link 410 and a longitudinal end section of the actuator 100 opposite this mechanically directly or indirectly to the small link eye 440 of the triangular link 410 is mechanically coupled.
  • the actuator 100 can not only on the wishbone 410 itself, but z. B. on one side of the big eye 420 am Axle bearing 310 or axle bearing housing 312 can be fastened directly and / or directly on another side of the small eye 440 on the chassis 20 or chassis frame 22.
  • actuators 100, 100 of an individual wheel set 200 are preferably activated or regulated in such a way that one actuator 100 elongates, whereas the other actuator 100 shortens. It can possibly be advantageous to lengthen or shorten both actuators 100, 100 of an individual wheel set 200.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren eines Zugkraftverlusts eines Schienenfahrzeugs, bevorzugt einer Güterzuglokomotive, in einem Schienenbogen, insbesondere bei einem Anfahren des Schienenfahrzeugs und/oder insbesondere an einer Steigung.The invention relates to a method for compensating for a loss of tractive power in a rail vehicle, preferably a freight locomotive, in a rail curve, in particular when the rail vehicle starts up and / or in particular on an incline.

Bei ungünstigen Gleisverhältnissen, z. B. verschmutzte und/oder nasse Schienen, nimmt eine übertragbare mechanische Reibung zwischen einem angetriebenen Schienenrad eines Schienenfahrzeugs (Eisenbahnfahrzeug, Triebfahrzeug, Lokomotive, Triebkopf, Triebwagen, selbstfahrendes Spezialfahrzeug für bahnbetriebliche Aufgaben etc.) und einer betreffenden Schiene ggf. drastisch ab. Eine durch das Schienenfahrzeug vorhandene mechanische Antriebsleistung kann nicht mehr voll übertragen werden und eine Antriebssteuerung/-regelung muss ein Durchdrehen der Räder durch Rücknahme einer Zugkraft (Zugkraftverlust) verhindern.If the track conditions are unfavorable, e.g. B. dirty and / or wet rails, a transferable mechanical friction between a driven rail wheel of a rail vehicle (railway vehicle, motor vehicle, locomotive, powered end car, motor vehicle, self-propelled special vehicle for railway operations, etc.) and a relevant rail may be drastically reduced. Any mechanical drive power available from the rail vehicle can no longer be fully transmitted and drive control / regulation must prevent the wheels from spinning by reducing a tractive force (loss of tractive force).

Bei modernen Schienenfahrzeugen erfolgt ein Anfahren des Schienenfahrzeugs in einem Schlupfbetrieb des Antriebs des Schienenfahrzeugs. Im Schlupfbetrieb wird im Schienenfahrzeugeinsatz ein weiterer Zugkraftverlust in der Größenordnung von ca. 10% beobachtet, wenn sich das Schienenfahrzeug in einem Bogen (Kurve) befindet (Zugkraftverlust im Bogen) und insbesondere, wenn das Schienenfahrzeug im Bogen aus einem Stand anfährt. Dieser Zugkraftverlust steigt tendenziell mit einem fallenden Kurvenradius. Ferner kann die übertragbare mechanische Reibung von einer Steilheit einer Steigung abhängen.In modern rail vehicles, the rail vehicle starts up in a slipping mode of the drive of the rail vehicle. In slip mode, a further loss of tractive power in the order of magnitude of approx. 10% is observed when the rail vehicle is in a curve (loss of tractive power in the curve) and especially when the rail vehicle starts in a curve from a standstill. This loss of tractive power tends to increase with a decreasing curve radius. Furthermore, the transmittable mechanical friction can depend on the steepness of a slope.

Bei Güterzuglokomotiven im Gebirgseinsatz, also einem Einsatz mit hoher benötigter Zugkraftanforderung (hoher Adhäsionsausnutzung), ist dieser zusätzliche Verlust an Zugkraft insbesondere bei Anfahrvorgängen, z. B. eine Anfahrt an einem Haltesignal in einem Bogen, an einer Steigung und/oder bei verschmutztem/nassem Gleis, ggf. nicht akzeptabel; der Güterzug kann bei ungünstigen Schienenverhältnissen im schlimmsten Fall nicht mehr anfahren. Der Zugkraftverlust bei ungünstigen Schienenverhältnissen ist durch eine verringerte Reibung zwischen einem angetriebenen Schienenrad und der betreffenden Schiene (auch verringerter Kraftschluss genannt) bedingt.In the case of freight locomotives used in the mountains, that is to say an operation with high tractive force requirements (high utilization of adhesion), this additional loss of tractive force is particularly important during start-up processes, e.g. B. approaching a stop signal in a curve, on an incline and / or on a dirty / wet track, possibly not acceptable; In the worst case, the freight train can no longer start if the track conditions are unfavorable. The loss of tensile force in the case of unfavorable rail conditions is due to reduced friction between a driven rail wheel and the rail in question (also called reduced frictional connection).

Um dem Zugkraftverlust entgegenzuwirken bzw. eine übertragbare Zugkraft zu vergrößern existieren bereits die folgenden Möglichkeiten. Man kann eine schwerere Lokomotive einsetzten. Ferner ist es möglich, eine Normalkraft aufgrund einer konstruktiven Gestaltung der Lokomotive besser zu verteilen, damit eine Summe über alle Schienenräder im Wesentlichen ein Optimum ergibt (Stichworte: Loadshift, Tiefanlenkung der Längsmitnahme, Zug/Druckstange etc.). Des Weiteren können die Reibverhältnisse verbessert werden (rudimentär: Sandung, Antriebsregelung: Putz- bzw. Hochschlupf zur Aufrauhung einer Kontaktfläche der Schienenräder) Siehe dazu zum Beispiel FR-A-2,634,439 .The following options already exist to counteract the loss of tensile force or to increase a transferable tensile force. You can use a heavier locomotive. Furthermore, it is possible to better distribute a normal force due to a structural design of the locomotive, so that a total over all rail wheels essentially results in an optimum (keywords: load shift, deep linkage of the longitudinal drive, pull / push rod, etc.). Furthermore, the friction conditions can be improved (rudimentary: sanding, drive control: cleaning or high slip to roughen a contact surface of the rail wheels) See for example FR-A-2,634,439 .

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen zusätzlichen Verlust an Zugkraft eines Schienenfahrzeugs, insbesondere bei Anfahrvorgängen, in einem Bogen teilweise zu kompensieren, um nicht auf Alternativen wie die Verwendung einer eigentlich überdimensionierten Lokomotive, eine Sandung etc. zurückgreifen zu müssen. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Schienenverschleiß, insbesondere ein Verschleiß eines Schienenkopfs, berücksichtigt sein.It is an object of the invention to partially compensate for an additional loss of tractive power of a rail vehicle, in particular during starting processes, in a curve so as not to have to resort to alternatives such as the use of an actually oversized locomotive, sanding, etc. Furthermore, according to the invention, rail wear, in particular wear of a rail head, should be taken into account.

Die Aufgabe der Erfindung ist durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung der Erfindung.The object of the invention is achieved by the method according to claim 1. Advantageous developments, additional features and / or advantages of the invention emerge from the dependent claims and / or the following description of the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Kompensationsverfahren werden vergleichsweise ungünstige (im Sinne von schlecht) Reibungsbedingungen zwischen einer Schiene des Schienenbogens und wenigstens einem angetriebenen Schienenrad des Schienenfahrzeugs durch ein aktives Lenken des Schienenrads auf der Schiene in vergleichsweise günstige (im Sinne von gut) Reibungsbedingungen geändert. Das angetriebene Schienenrad kann Bestandteil wenigstens eines angetriebenen Radsatzes des Schienenfahrzeugs sein, wobei die vergleichsweise ungünstigen Reibungsbedingungen zwischen dem Schienenbogen bzw. den Schienenbögen und dem wenigstens angetriebenen Radsatz durch ein aktives Lenken des wenigstens einen Radsatzes auf dem Schienenbogen bzw. den Schienenbögen in vergleichsweise günstige Reibungsbedingungen geändert werden.In the compensation method according to the invention, comparatively unfavorable (in the sense of bad) friction conditions between a rail of the rail arch and at least one driven rail wheel of the rail vehicle are changed into comparatively favorable (in the sense of good) friction conditions by actively steering the rail wheel on the rail. The driven rail wheel can be part of at least one driven wheel set of the rail vehicle, the comparatively unfavorable friction conditions between the rail arch or the rail arches and the at least driven wheel set being changed to comparatively favorable friction conditions by actively steering the at least one wheel set on the rail arch or the rail arches become.

Unter vergleichsweise günstigen Reibungsbedingungen kann ein günstigeres Grundreibverhältnis, eine günstigere Kontaktgeometrie (anhängig von einer Kontaktpunktposition) etc. verstanden sein (siehe auch unten). - Eine Radialstellung einer oder einer Mehrzahl von Achsen des Schienenfahrzeugs führt dabei nicht automatisch zu einer Zugkraftsteigerung, sondern eine Verbesserung einer Kontaktpunktposition des angetriebenen Schienenrads auf dem betreffenden Schienenbogen bzw. eine Verbesserung der Kontaktpunktpositionen des angetriebenen Radsatzes auf den Schienenbögen (siehe auch unten). Dies führt gemäß der Erfindung zu einem insgesamt günstigeren Reibverhältnis.Comparatively favorable friction conditions can be understood to mean a more favorable basic friction ratio, a more favorable contact geometry (depending on a contact point position), etc. (see also below). A radial position of one or a plurality of axles of the rail vehicle does not automatically lead to an increase in tractive force, but rather to an improvement in a contact point position of the driven rail wheel on the rail arc concerned or an improvement in the contact point position of the driven wheel set on the rail arcs (see also below). According to the invention, this leads to an overall more favorable friction ratio.

Beim Durchführen des Kompensationsverfahrens kann das wenigstens eine Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine Radsatz hydraulisch, pneumatisch, mechanisch, elektrisch und/oder elektromechanisch aktiv gelenkt werden; kann axial und/oder radial verstellt werden; und/oder kann um ein Schwenkzentrum verschwenkt werden. In einer Ausführungsform kann das wenigstens eine Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine Radsatz, aktiv derart gelenkt werden, dass ein Kontaktbereich zwischen dem wenigstens einen Schienenrad, insbesondere dem wenigstens einen Radsatz, und einer betreffenden Schiene im Schienenbogen, in einem Bereich liegt, in welchem ein vergleichsweise günstiges bzw. günstigeres Grundreibverhältnis und/oder eine vergleichsweise günstige bzw. günstigere Kontaktgeometrie vorliegen.When performing the compensation method, the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set, can be actively steered hydraulically, pneumatically, mechanically, electrically and / or electromechanically; can be adjusted axially and / or radially; and / or can be pivoted about a pivot center. In one embodiment, the at least one rail wheel, in particular the at least a wheel set, actively steered in such a way that a contact area between the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set, and a relevant rail in the rail curve lies in an area in which a comparatively favorable or more favorable basic friction ratio and / or a comparatively favorable one or more favorable contact geometry are present.

Beim Durchführen des Kompensationsverfahrens kann das wenigstens eine Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine Radsatz, aktiv derart gelenkt werden, dass sich ein Reibungskoeffizient im Kontaktbereich erhöht; der Kontaktbereich auf einem Laufbereich der betreffenden Schiene eingerichtet wird; der Kontaktbereich in Richtung einer Quermitte der betreffenden Schiene wandert; sich der Kontaktbereich im Wesentlichen in einer Quermitte der betreffenden Schiene befindet; sich im Kontaktbereich eine kleinere Flächenpressung einstellt; und/oder der Kontaktbereich vergrößert wird.When performing the compensation method, the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set, can be actively steered in such a way that a coefficient of friction in the contact area increases; the contact area is established on a running area of the rail in question; the contact area migrates in the direction of a transverse center of the rail in question; the contact area is located essentially in a transverse center of the rail in question; there is a smaller surface pressure in the contact area; and / or the contact area is enlarged.

In einem Anfahrfall oder Langsamfahrfall des Schienenfahrzeugs kann das wenigstens eine unterradial stehende Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine unterradial stehende Radsatz, derart angelenkt werden, dass das Schienenfahrzeug wenigstens teilweise radial nach außen versetzt wird. Bevorzugt wird hierbei, je nach einer Überhöhung, ein bogeninnen anlaufendes Schienenrad durch die aktive Lenkung nach außen gefahren. Um nach außen zu fahren werden die Radachsen unterradial angelenkt.When the rail vehicle starts up or slows down, the at least one sub-radial rail wheel, in particular the at least one sub-radial wheel set, can be articulated in such a way that the rail vehicle is at least partially offset radially outward. In this case, depending on the elevation, a rail wheel approaching the inside of the curve is preferably driven outwards by the active steering. To drive outwards, the wheel axles are articulated in a sub-radial direction.

In einem Fahrfall oder einem Schnellfahrfall des Schienenfahrzeugs das wenigstens eine überradial stehende Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine überradial stehende Radsatz, derart angelenkt wird, dass das Schienenfahrzeug wenigstens teilweise radial nach innen versetzt wird. Diese Fälle betreffen insbesondere einen überhöhten und ggf. engen Gleisbogen, wobei gemäß der Erfindung die Kontaktbereiche wieder in den Laufbereich der Schienenräder auf der Schiene gelangen. Im (Schnell-)Fahrfall, also bei einem bogenaußen anlaufenden Schienenrad, werden die Radachsen überradial angelenkt, wobei dann die Radachse von bogenaußen wieder auf die Schienenmitte fährt.In a case of travel or a case of rapid travel of the rail vehicle, the at least one over-radial rail wheel, in particular the at least one over-radial wheel set, is articulated in such a way that the rail vehicle is at least partially displaced radially inward. These cases relate in particular to an elevated and possibly narrow track curve, with the contact areas coming back into the running area of the rail wheels on the rail according to the invention. In the (fast) driving case, i.e. with an outside curve approaching rail wheel, the wheel axles are articulated over-radially, with the wheel axle then moving from the outside of the curve back onto the center of the rail.

Einschub: Ohne einen Antrieb stellt sich ein vorlaufendes Schienenrad im Wesentlichen immer unterradial ein, da z. B. in einem Rechtsbogen ein Anlauf vorne links erfolgt. Ein Rollradius ist dann aufgrund eines Kegelprofils des Schienenrads größer als bogeninnen, und da aufgrund einer starren Radachse die Drehgeschwindigkeiten beider Schienenräder gleich ist, wird das bogenäußere Schienenrad tendenziell gebremst, der Radsatz bogenaußen also nach hinten gedrückt. Anders sieht es bei einer nachlaufenden Radachse aus. Je nachdem ob Spießgang vorliegt, also das bogeninnere Schienenrad anläuft, oder in größeren Bögen der Anlauf ebenfalls am bogenäußeren Schienenrad erfolgt, ergibt sich eine entweder über- oder unterradiale Einstellung. Dies ist abhängig von Bogenradius, Gleisüberhöhung, Fahrgeschwindigkeit, Fahrzeugmasse und Abstimmung der Steifigkeiten in einer Achsführung.Insert: Without a drive, a leading rail wheel is essentially always sub-radial, as e.g. B. in a right-hand arc there is a run-up at the front left. A rolling radius is then larger than the inside of the curve due to a conical profile of the rail wheel, and since the rotational speeds of both rail wheels are the same due to a rigid wheel axle, the rail wheel on the outside of the curve tends to be braked, i.e. the wheel set on the outside of the curve is pushed backwards. The situation is different with a trailing wheel axle. Depending on whether the gauntlet is present, i.e. the rail wheel on the inside of the curve starts running, or the run-on also takes place on the outside rail wheel in larger arcs, the result is an either over- or under-radial setting. This depends on the curve radius, track elevation, driving speed, vehicle mass and coordination of the stiffness in an axle guide.

Beim Durchführen des Kompensationsverfahrens kann das wenigstens eine Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine Radsatz, durch wenigstens ein Stellglied zwischen dem Fahrwerk bzw. dem Fahrwerksrahmen und dem Schienenrad bzw. dem Radsatz gelenkt werden. Mittels des Stellglieds ist das Schienenrad bzw. der Radsatz auf der Schiene bzw. dem Gleis drehbar bzw. verschwenkbar. Ferner kann das wenigstens eine Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine Radsatz, durch eine aktive Hydraulik oder durch einen aktiven pneumatischen Zylinder gelenkt werden. Des Weiteren kann das wenigstens eine Schienenrad, insbesondere der wenigstens eine Radsatz, durch eine aktive Hydrobuchse oder einen aktiven Hydraulikzylinder gelenkt werden.When performing the compensation method, the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set, can be steered by at least one actuator between the running gear or the running gear frame and the rail wheel or the wheel set. By means of the actuator, the rail wheel or the wheel set can be rotated or pivoted on the rail or the track. Furthermore, the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set, can be steered by an active hydraulic system or by an active pneumatic cylinder. Furthermore, the at least one rail wheel, in particular the at least one wheel set, can be steered by an active hydraulic bushing or an active hydraulic cylinder.

Für ein Bestimmen eines Radwinkels relativ zum Gleis bzw. zur Schiene im Schienenbogen, kann ein Kurvenradius über eine Bogenerkennung abgeschätzt werden, und/oder kann ein Sollwinkel für das wenigstens eine Schienenrad, insbesondere den wenigstens einen Radsatz, relativ zum Gleis durch eine Simulation vorab festgelegt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Antrieb des Schienenfahrzeugs in einem Schlupfbetrieb arbeiten, und/oder das wenigstens eine Stellglied kann seriell oder parallel zu einer Radsatzlängsführung geschaltet sein.To determine a wheel angle relative to the track or to the rail in the rail curve, a curve radius can be estimated via curve detection, and / or a setpoint angle for the at least one rail wheel, in particular the at least a wheelset, relative to the track, can be determined in advance by means of a simulation. In one embodiment of the invention, a drive of the rail vehicle can operate in a slip mode, and / or the at least one actuator can be connected in series or in parallel with a wheel set longitudinal guide.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Schemata und/oder Komponenten, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/ oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (s. u.), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren (FIG) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (s. o.), Figurenbeschreibung) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/oder kinematische Umkehrung, eine Kombination etc. zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung bzw. einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste entnommen werden.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the attached schematic drawing, which is not true to scale. Sections, elements, components, units, schemes and / or components which have an identical, univoke or analogous design and / or function are in the description of the figures (see below), the list of reference symbols, the claims and in the figures (FIG) of the drawing marked with the same reference numerals. A possible alternative that is not explained in the description (description of the invention (see above), description of the figures), is not shown in the drawing and / or is not conclusive, a static and / or kinematic reversal, a combination, etc. to the exemplary embodiments of the invention or a component , a scheme, a unit, a component, an element or a section thereof can also be found in the list of reference symbols.

Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Abschnitt, Element, Bauteil, Einheit, Komponente, Funktion, Größe etc.) positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein, wobei ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert ist, wenn nicht gemäß der Erfindung darauf Wert gelegt ist, dass es abwesend ist. Ein Merkmal dieser Spezifikation (Beschreibung, Bezugszeichenliste, Patentansprüche, Zeichnung) kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung etc.). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesem zugeordneten Merkmal, bzw. vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden.In the invention, a feature (section, element, component, unit, component, function, size, etc.) can be positive, ie present, or negative, ie absent, with a negative feature not being explicitly explained as a feature if not according to the invention it is important that it is absent. A feature of this specification (description, list of reference symbols, patent claims, drawing) can be used not only in a specified manner and / or manner, but also in a different manner and / or manner (isolation, combination, replacement, addition, isolation, omission, etc.) .). In particular, it is possible, using a reference symbol and a feature assigned to it, or vice versa, in the description, the list of reference symbols, the claims and / or the drawing, to replace, add or remove a feature in the patent claims and / or the description. In addition, a feature can be interpreted and / or specified in more detail in a patent claim.

Die Merkmale dieser Spezifikation sind (angesichts des (meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; d. h. jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, ggf. inkl. seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (ggf. weitere hierarchische Gliederung in Untergattung, Sektion etc.), wodurch, z. B. unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung eines oder dieses Merkmals möglich ist. - In den lediglich beispielhaften Figuren zeigen:

FIG 1
in einer zweidimensionalen Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines zweiachsigen Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs, mit zwei in einem Fahrwerksrahmen über vier Dreieckslenkern gelagerten Radsätzen, wobei durch die Dreieckslenker ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist,
FIG 2
zwei zweidimensionale, jeweils oben und unten weggebrochene Querschnittansichten einer Schiene und eines Schienenrads, wobei links ein Kontaktbereich zwischen der Schiene mit dem Schienenrad bei einer Fahrt auf einer Geraden und rechts ein Kontaktbereich bei einer Fahrt in einem Bogen dargestellt sind,
FIG 3
in einem Diagramm ein Simulationsergebnis eines Zugkraftverlusts eines Schienenfahrzeugs bei einer Einfahrt in und einer Durchfahrt durch einen Übergangsgleisbogen (Mitte) sowie eine Einfahrt in einen Gleisbogen (rechts) bei vergleichsweise niedriger Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs unter Antriebschlupf des Schienenfahrzeugs,
FIG 4
ein prinzipielles Ausführungsbeispiel eines aktiven Lenkers zum aktiven Lenken eines einzelnen Schienenrads, eines einzelnen Schienenrads eines Radsatzes oder eines Radsatzes eines Fahrwerks bzw. eines Schienenfahrzeugs,
FIG 5
ein prinzipielles Ausführungsbeispiel eines aktiven Achslenkerlagers zum aktiven Lenken eines einzelnen Schienenrads, eines einzelnen Schienenrads eines Radsatzes oder eines Radsatzes eines Fahrwerks bzw. eines Schienenfahrzeugs,
FIG 6
eine teilweise geschnittene, zweidimensionale Seitenansicht eines Dreieckslenkers aus der FIG 1, wobei der Dreieckslenker zentral entlang seines einzigen radsatzseitigen und eines von zwei seiner rahmenseitigen Lager sowie an seiner Peripherie (Achslager und Fahrwerksrahmen) weggebrochen geschnitten dargestellt ist,
FIG 7
eine teilweise geschnittene, zweidimensionale Draufsicht auf den Dreieckslenker aus der FIG 6, wobei im als Achslenkerlager ausgebildeten und vereinfacht dargestellten radsatzseitigen Lager des Dreieckslenkers zwei fluidmechanisch getrennt voneinander eingerichtete Fluidkammern teilweise freigeschnitten dargestellt sind,
FIG 8
eine zweidimensionale Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrwerks aus FIG 1, wobei die acht Fluidkammern der vier Dreieckslenker durch Fluidleitungen hindurch mit einem Fluiddruck beaufschlagt werden können und derart ein Radsatz des Fahrwerks bzw. des Schienenfahrzeugs aktiv lenkbar ist, und
FIG 9
eine zweidimensionale Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrwerks aus FIG 1, wobei ein jeweiliger Dreieckslenker von einem parallel dazu angeordneten Stellglied betätigbar ist und derart ein Radsatz des Fahrwerks bzw. des Schienenfahrzeugs aktiv lenkbar ist.
The features of this specification can (in view of the (mostly unknown) state of the art) also be interpreted as optional features; ie every feature can be understood as an optional, arbitrary or preferred, that is, as a non-binding, feature. It is thus possible to extract a feature, possibly including its periphery, from an exemplary embodiment, this feature then being transferable to a generalized inventive concept. The absence of a feature (negative feature) in one embodiment shows that the feature is optional with respect to the invention. Furthermore, in the case of a species term for a feature, a generic term for the feature can also be read (possibly further hierarchical structure in sub-genus, section, etc.). B. taking into account equality and / or equivalence, a generalization of one or this feature is possible. - In the only exemplary figures show:
FIG 1
in a two-dimensional plan view an embodiment of a two-axle running gear of a rail vehicle, with two sets of wheels mounted in a running gear frame via four wishbones, whereby a method according to the invention can be carried out by means of the wishbones,
FIG 2
Two two-dimensional cross-sectional views of a rail and a rail wheel, broken away at the top and bottom, with a contact area between the rail and the rail wheel when traveling on a straight line and on the right a contact area when traveling in an arc,
FIG 3
in a diagram, a simulation result of a loss of tractive force of a rail vehicle when entering and driving through a transition track curve (Center) as well as an entrance to a curved track (right) at a comparatively low speed of the rail vehicle with the rail vehicle slipping
FIG 4
a basic embodiment of an active handlebar for actively steering an individual rail wheel, an individual rail wheel of a wheel set or a wheel set of a chassis or a rail vehicle,
FIG 5
a basic embodiment of an active wishbone bearing for the active steering of an individual rail wheel, an individual rail wheel of a wheel set or a wheel set of a chassis or a rail vehicle,
FIG 6
a partially sectioned, two-dimensional side view of a wishbone from FIG FIG 1 , wherein the wishbone is shown cut away centrally along its single wheelset-side and one of two of its frame-side bearings as well as on its periphery (axle bearings and chassis frame),
FIG 7
a partially sectioned, two-dimensional plan view of the wishbone from FIG FIG 6 In the wheel set-side bearing of the wishbone, which is designed as a wishbone bearing and is shown in simplified form, two fluid-mechanically separated fluid chambers are shown partially cut away,
FIG 8
a two-dimensional plan view of an embodiment of the chassis according to the invention FIG 1 , wherein the eight fluid chambers of the four wishbones can be subjected to fluid pressure through fluid lines and a wheel set of the chassis or the rail vehicle can be actively steered in this way, and
FIG 9
a two-dimensional plan view of an embodiment of the chassis according to the invention FIG 1 , with a respective wishbone of a parallel the actuator arranged for this purpose can be actuated and a wheel set of the chassis or the rail vehicle can be actively steered in this way.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen von Ausführungsformen einer Variante von erfindungsgemäßen Verfahren zum Kompensieren eines Zugkraftverlusts eines Schienenfahrzeugs 2, bevorzugt einer Güterzuglokomotive 2, in einem Schienenbogen 1, insbesondere bei einem Anfahren des Schienenfahrzeugs 2 und/oder insbesondere an einer Steigung, näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Variante, solche Ausführungsformen und/oder die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur, sodass die Erfindung auf sämtliche Verfahren zum Kompensieren von Zugkraftverlusten eines Schienenfahrzeugs angewendet werden kann.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments of embodiments of a variant of the method according to the invention for compensating for a loss of tractive power of a rail vehicle 2, preferably a freight locomotive 2, in a rail curve 1, in particular when the rail vehicle 2 starts up and / or in particular on an incline . However, the invention is not limited to such a variant, such embodiments and / or the exemplary embodiments explained below, but is of a more fundamental nature so that the invention can be applied to all methods for compensating for traction losses in a rail vehicle.

In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte eines Gegenstands der Erfindung dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Obwohl die Erfindung detaillierter durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus und/oder aus Obigem (Erfindungsbeschreibung) abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.In the drawing, only those portions of an object of the invention are shown which are necessary for an understanding of the invention. Although the invention is described and illustrated in greater detail by preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed exemplary embodiments. Other variations can be derived from this and / or from the above (description of the invention) without departing from the scope of protection of the invention.

Die FIG 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrwerk 20 eines Schienenfahrzeugs 2, insbesondere einer Güterzuglokomotive 2, auf dem sich um eine vertikale Achse (z) drehbar ein nicht dargestellter Wagenkasten des Schienenfahrzeugs 2 federnd abstützen kann. Das Fahrwerk 20 weist einen Fahrwerksrahmen 2 auf, der sich bevorzugt auf mindestens zwei Radsätzen 200, 200 gegenüber einem Gleis abstützt. Jeder Radsatz 200, 200 weist zwei Schienenräder 210, 210 auf, welche mittels einer in zwei Achslagern 310, 310 gelagerten Radachse 202 bevorzugt mechanisch starr verbunden sind. Zur horizontalen Führung (x, y) der Radsätze 200, 200 sind diese jeweils auf beiden Fahrwerksseiten jeweils mittels Dreieckslenkern 410, 410 am Fahrwerksrahmen 22 angelenkt.The FIG 1 shows a chassis 20 according to the invention of a rail vehicle 2, in particular a freight locomotive 2, on which a car body (not shown) of the rail vehicle 2 can be resiliently supported so as to be rotatable about a vertical axis (z). The running gear 20 has a running gear frame 2, which is preferably supported on at least two sets of wheels 200, 200 opposite a track. Each wheel set 200, 200 has two rail wheels 210, 210, which are preferably mechanically rigidly connected by means of a wheel axle 202 mounted in two axle bearings 310, 310. For the horizontal guidance (x, y) of the wheel sets 200, 200, these are in each case on both sides of the chassis each articulated to the chassis frame 22 by means of wishbones 410, 410.

Jeweils einer der vier Dreieckslenker 410 ist mit einem einzelnen Achslager 310 mittels eines einzelnen radsatzseitigen Lagers 412 des Dreieckslenkers 410, und mit dem Fahrwerksrahmen 22 mittels zwei rahmenseitigen Lagern 414, 414 des Dreieckslenkers 410 gelenkig verbunden. Das jeweilige radsatzseitige Lager 412 weist z. B. eine Hydraulikbuchse (vgl. unten) mit bevorzugt konstanter Quersteifigkeit (y) und bevorzugt veränderlicher Längssteifigkeit (x) auf. Die beiden jeweiligen rahmenseitigen Lager 414, 414 weisen z. B. Elastomerbuchsen (vgl. unten) mit bevorzugt konstanter Längssteifigkeit (x) und bevorzugt konstanter Quersteifigkeit (y) auf.In each case one of the four wishbones 410 is articulated to a single axle bearing 310 by means of a single wheelset-side bearing 412 of the wishbone 410, and to the chassis frame 22 by means of two frame-side bearings 414, 414 of the wishbone 410. The respective wheel set-side bearing 412 has, for. B. a hydraulic socket (see. Below) with preferably constant transverse rigidity (y) and preferably variable longitudinal rigidity (x). The two respective frame-side bearings 414, 414 have z. B. elastomer bushings (see. Below) with preferably constant longitudinal stiffness (x) and preferably constant transverse stiffness (y).

Die Lager 412, 414, 414 eines jeden Dreieckslenkers 410 sind an den ,Ecken' eines horizontal (x, y) ausgerichteten, gleichschenkligen Dreiecks angeordnet, dessen Spitzenabschnitt das jeweils radsatzseitige Lager 412 und dessen Basisabschnitt die jeweils rahmenseitigen Lager 414, 414 bilden. Bei einer Bogenfahrt des Schienenfahrzeugs 2 kann wenigstens ein Radsatz 200, bevorzugt können beide Radsätze 200, 200, radial oder unterradial (y) zu einem Gleisbogen ausgerichtet werden, was in FIG 1 durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet ist. Diese Ausrichtung der beiden Radsätze 200, 200 kann gemäß der Erfindung durch eine aktive Lenkung erfolgen.The bearings 412, 414, 414 of each wishbone 410 are arranged at the 'corners' of a horizontally (x, y) aligned, isosceles triangle, the tip section of which forms the bearing 412 on the wheel set side and the base section of the frame-side bearings 414, 414. When the rail vehicle 2 travels in a curve, at least one wheel set 200, preferably both wheel sets 200, 200, can be aligned radially or sub-radially (y) to form a track curve, which is shown in FIG FIG 1 is indicated by a dash-dot line. This alignment of the two wheel sets 200, 200 can take place according to the invention by active steering.

Im Gegensatz zu dem in FIG 1 dargestellten zweiachsigen Fahrwerk 20 weist ein dreiachsiges Fahrwerk (nicht dargestellt) einen dritten Radsatz 200 auf, der in Längsrichtung zwischen den beiden in FIG 1 dargestellten Radsätzen 200, 200 angeordnet und mit dem Fahrwerksrahmen 22 verbunden ist. Bei einer Bogenfahrt des Schienenfahrzeugs 2 kann wenigstens ein Radsatz 200, bevorzugt können beide äußeren Radsätze 200, 200, radial oder unterradial (y) zum Gleisbogen ausgerichtet werden. Diese Ausrichtung der beiden äußeren Radsätze 200, 200 kann gemäß der Erfindung durch eine aktive Lenkung erfolgen.In contrast to the in FIG 1 The two-axle running gear 20 shown has a three-axle running gear (not shown) a third wheel set 200 which is positioned in the longitudinal direction between the two in FIG 1 wheel sets 200, 200 shown and connected to the chassis frame 22. When the rail vehicle 2 travels in a curve, at least one wheel set 200, preferably both outer wheel sets 200, 200, can be aligned radially or sub-radially (y) to the curve of the track. This alignment of the two outer wheel sets 200, 200 can take place according to the invention by active steering.

Bei ungünstigen Adhäsionsbedingungen zwischen einem angetriebenen Schienenrad 210 und einer betreffenden Schiene 1 nimmt eine übertragbare Zugkraft gegenüber idealen Bedingungen drastisch ab. Eine Antriebsregelung des Schienenfahrzeugs 2 muss ein Durchdrehen der Schienenräder 210 durch eine Rücknahme einer Antriebszugkraft verhindern. Ferner erfolgt bei modernen Schienenfahrzeugen 2 ein Antrieb des Schienenfahrzeugs 2 mit einem geregelten Längsschlupf zwischen dem angetriebenen Schienenrad 210 und der betreffenden Schiene 1. Dabei wird ein weiterer Zugkraftverlust in der Größenordnung von ca. 10% beobachtet, wenn sich das Schienenfahrzeug 2 in einem Gleisbogen befindet und insbesondere wenn das Schienenfahrzeug 2 in einem Gleisbogen anfährt. Dieser Zugkraftverlust steigt tendenziell mit einem fallenden Bogenradius. Eine Steilheit einer Steigung kann dieses Problem noch verschärfen. Dies ist natürlich auf einen Radsatz 200 oder die Radsätze 200, 200, ... des Schienenfahrzeugs 2 übertragbar.In the case of unfavorable adhesion conditions between a driven rail wheel 210 and a relevant rail 1, a transferable tensile force decreases drastically compared to ideal conditions. A drive control of the rail vehicle 2 must prevent the rail wheels 210 from spinning by reducing a tractive force. Furthermore, in modern rail vehicles 2, the rail vehicle 2 is driven with a controlled longitudinal slip between the driven rail wheel 210 and the relevant rail 1. A further loss of traction in the order of magnitude of 10% is observed when the rail vehicle 2 is in a curved track and in particular when the rail vehicle 2 starts in a curved track. This loss of traction tends to increase with a decreasing arc radius. A steep slope can exacerbate this problem. This can of course be transferred to a wheelset 200 or the wheelsets 200, 200,... Of the rail vehicle 2.

Es werden derzeit im Wesentlichen zwei Ursachen für einen Zugkraftverlust bei einem Schlupfbetrieb des Antriebs angenommen. Einerseits ein unterschiedlicher ,Verschmutzungsgrad' (auch: Nässe) quer zur Schiene 1 bzw. eine unterschiedliche Verteilung einer realisierbaren Reibung über einen Schienenquerschnitt. In den Kontaktbereichen 90 (vgl. auch die FIG 2) der Schiene 1, welche häufig überrollt werden, stellen sich andere Reibverhältnisse ein, als in Bereichen, die seltener berührt werden (im schlimmsten Fall rostiger Bereich des Schienenbogens 1). Andererseits setzt sich die Reibung aus einem konstanten Anteil und einem Anteil zusammen, der von einer Flächenpressung im Kontaktbereich 90 zwischen dem betreffenden Schienenrad 210 und der betreffenden Schiene 1 bestimmt ist. Mit steigender Flächenpressung nimmt bei gleichbleibendem Kontaktbereich 90 eine übertragbare Reibung ab.There are currently essentially two causes for a loss of tractive power when the drive is in slipping mode. On the one hand, a different “degree of soiling” (also: wetness) across the rail 1 or a different distribution of realizable friction over a rail cross-section. In the contact areas 90 (see also the FIG 2 ) of the rail 1, which are frequently rolled over, different friction conditions arise than in areas that are touched less often (in the worst case, rusty area of the rail arch 1). On the other hand, the friction is composed of a constant component and a component which is determined by a surface pressure in the contact area 90 between the relevant rail wheel 210 and the relevant rail 1. With increasing surface pressure, transferable friction decreases while the contact area 90 remains the same.

Beide physikalische Ursachen haben einen Einfluss insbesondere auf Anfahrvorgänge des Schienenfahrzeugs 2 im Gleisbogen. In der Regel ist der Gleisbogen mit einer Gleisüberhöhung an einer bogenäußeren Schiene 10 verlegt. Bei Anfahrvorgängen, also geringer Geschwindigkeit bzw. einer negativen Querbeschleunigung, rutscht ein betreffender Radsatz 200 bzw. rutschen die betreffenden Schienenräder 210, 210 ein Stück auf eine kurveninnere Schiene 10 im Gleisbogen.Both physical causes have an influence in particular on starting processes of the rail vehicle 2 in the curved track. As a rule, the curved track is on with a cant a rail 10 on the outside of the curve. During start-up processes, that is to say at low speed or negative transverse acceleration, a relevant wheel set 200 slips or the relevant rail wheels 210, 210 slide a little on a rail 10 on the inside of the curve in the curved track.

Ein Kontaktbereich 90 zwischen einem betreffenden Schienenrad 210 bzw. Radsatz 200 und einer betreffenden Schiene 10 des Schienenbogens 1 wandert vom Laufbereich (FIG 2, links: Gerade) in Richtung einer Flanke (FIG 2, rechts: Bogen) der Schiene 10. Ein Kontaktbereich 90, der näher an der betreffenden Flanke liegt, zeichnet sich durch einen kleineren Krümmungsradius eines Radquerschnittabschnitts und eines kleineren Schienenquerschnittabschnitts aus. Dies führt zu einem kleineren Kontaktbereich 90 (FIG 2, rechts) und bei im Wesentlichen gleichbleibender Normalkraft zu einer höheren Flächenpressung. Bedingt durch eine Neigung des gesamten Schienenfahrzeugs 2 nach kurveninnen ist ferner eine Normalkraft am kurveninneren Schienenrad 210 erhöht, was die Flächenpressung weiter vergrößert.A contact area 90 between a relevant rail wheel 210 or wheel set 200 and a relevant rail 10 of the rail arch 1 migrates from the running area ( FIG 2 , left: straight line) in the direction of a flank ( FIG 2 , right: arc) of the rail 10. A contact area 90, which is closer to the relevant flank, is distinguished by a smaller radius of curvature of a wheel cross-sectional section and a smaller rail cross-sectional section. This results in a smaller contact area 90 ( FIG 2 , right) and with a substantially constant normal force to a higher surface pressure. Due to the inclination of the entire rail vehicle 2 towards the inside of the curve, a normal force on the rail wheel 210 on the inside of the curve is also increased, which further increases the surface pressure.

Die FIG 3 zeigt ein Simulationsergebnis eines Treibachszugkraftverlaufs bei einer Einfahrt eines Güterzugs mit einem Antrieb durch ein Schienenfahrzeug 2 von einer ebenen Gerade (I) in einen ebenen Übergangsgleisbogen (II) in einen ebenen 300m Gleisbogen (III) bei einer Geschwindigkeit von ca. 17km/h (Abszisse: Fahrzeit t des Schienenfahrzeugs 2 in [s], Ordinate: Summe der aufzubringenden Zugkräfte durch das Schienenfahrzeug 2 in [kN]). Das Simulationsergebnis zeigt einen Zugkraftverlust, wie er sich unter Zugrundelegung des oben erläuterten Geometrieeinflusses und Flächenpressungseinflusses ergibt.The FIG 3 shows a simulation result of a driving axle traction curve when a goods train with a drive by a rail vehicle 2 enters from a flat straight line (I) into a flat transition track curve (II) into a flat 300 m track curve (III) at a speed of approx. 17 km / h (abscissa : Travel time t of rail vehicle 2 in [s], ordinate: sum of the tensile forces to be applied by rail vehicle 2 in [kN]). The simulation result shows a loss of tensile force, as arises based on the influence of geometry and surface pressure explained above.

Im dargestellten Szenario rollt das Schienenfahrzeug 2 zunächst los. Nach wenigen Metern muss die für den Güterzug im Wesentlichen maximale Zugkraft aufgebracht werden, wobei ein Reibungskoeffizient derart gewählt ist, dass eine maximale Antriebsleistung des Schienenfahrzeugs 2 nicht abgesetzt werden muss, der Antrieb geht in einen Schlupfbetrieb über. Eine durch das Schienenfahrzeug 2 aufzubringende stationäre Zugkraft in der Geraden (I) pendelt sich bei ca. 318kN ein. Mit einem Erreichen des Übergangsgleisbogens (II) nach ca. 30s Fahrzeit beginnt unter Berücksichtigung des Geometrieeinflusses eine Verringerung der Reibung, wobei im 300m Gleisbogen (III) stationär nur noch ca. 290kN Zugkraft abgesetzt werden können.In the scenario shown, the rail vehicle 2 initially rolls off. After a few meters, the essentially maximum tensile force for the freight train must be applied, with a coefficient of friction being selected such that a maximum drive power of the rail vehicle 2 is not applied must, the drive goes into slip mode. A stationary tensile force to be applied by the rail vehicle 2 in the straight line (I) levels off at approx. 318 kN. When the transition track curve (II) is reached after about 30 seconds of travel time, taking into account the influence of the geometry, a reduction in friction begins, whereby in the 300m track curve (III) only about 290 kN of tensile force can be applied when stationary.

Die Simulation zeigt den im Betrieb des Schienenfahrzeugs 2 beobachteten Zugkraftverlust von ca. 10%. Ein über einen Schienenquerschnitt unterschiedlich vorliegender Verschmutzungsgrad (auch: Nässe) des Gleises führt als zweite mögliche Ursache auf vergleichbare Ergebnisse, wenn davon ausgegangen wird, dass an den Schienenrändern aufgrund der weniger vorliegenden Überrollungen mehr Verschmutzung und damit eine geringere Reibung erzielbar ist (siehe oben und FIG 2 rechts). D. h. in einer Ebene ist mit einem im Wesentlichen maximalen Zugkraftverlust von ca. 20% einer maximalen Antriebsleistung des Schienenfahrzeugs 2 zu rechnen.The simulation shows the tractive force loss of approx. 10% observed during the operation of the rail vehicle 2. A different degree of contamination (also: wetness) of the track across a rail cross-section leads to comparable results as a second possible cause, if it is assumed that more contamination and thus less friction can be achieved at the rail edges due to the less frequent overrun (see above and FIG 2 right). I. E. In one plane, an essentially maximum loss of traction of approximately 20% of a maximum drive power of the rail vehicle 2 can be expected.

Die Erfindung besteht darin, den Zugkraftverlust des Schienenfahrzeugs 2 im Gleisbogen bevorzugt unter Schlupfbetrieb zu kompensieren. Hierbei wird wenigstens ein antreibbares Schienenrad 210, insbesondere wenigstens ein antreibbarer Radsatz 200, aktiv derart gelenkt, dass ein Kontaktbereich 90 zwischen dem betreffenden Schienenrad 210 und der betreffenden Schiene 10 in einem Schienenbogen 1 wieder in einem Bereich liegt, in welchem bessere Grundreibverhältnisse (vergleichsweiser hoher Reibungskoeffizient) und/oder eine günstigere Kontaktgeometrie etc., also günstige Reibungsbedingungen, vorliegen. - Es können prinzipiell zwei Fälle unterschieden werden. Diese Fälle sind wiederum abhängig von einer tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit, einer Masse, einer Konstruktion etc. des Schienenfahrzeugs 2; einem Bogenradius etc.The invention consists in compensating for the loss of tractive force of the rail vehicle 2 in the curved track, preferably with slip operation. Here, at least one drivable rail wheel 210, in particular at least one drivable wheelset 200, is actively steered such that a contact area 90 between the relevant rail wheel 210 and the relevant rail 10 in a rail arc 1 is again in an area in which better basic friction conditions (comparatively higher Coefficient of friction) and / or a more favorable contact geometry etc., i.e. favorable friction conditions, are present. - In principle, two cases can be distinguished. These cases are in turn dependent on an actually driven speed, a mass, a construction, etc. of the rail vehicle 2; a curve radius etc.

Zunächst beispielhaft ein Anfahrfall oder Langsamfahrfall des Schienenfahrzeugs 2 im überhöhten und ggf. engen Gleisbogen. Hierbei stehen z. B. beide Radsätze 200, 200 eines Drehgestells des Schienenfahrzeugs 2 relativ zum Gleis unterradial. In einer Folge werden die beiden Radsätze 200, 200 derart angelenkt, dass die beiden Radsätze 200, 200 bzw. das Drehgestell von einer kurveninnen liegenden Schienenkante ein Stück nach oben fahren (vgl. Strich-Punkt-Linie in FIG 1). Die Kontaktbereiche 90 kommen wieder in die Laufbereiche der Schienenräder 210, 210 auf den Schienen 10 bzw. in die häufiger überrollten Querschnittsbereiche der Schienen 10, und ebenso in Bereiche, in welchen eine Kontaktgeometrie bzgl. Flächenpressung in Folge für den Reibungskoeffizienten günstiger ist. Hier herrschen bessere Reibungsverhältnisse bzw. herrscht ein größerer Reibungskoeffizient als zuvor.First, by way of example, a start-up case or a slow-moving case of the rail vehicle 2 in an elevated and possibly narrow track curve. Here are z. B. both wheelsets 200, 200 of a bogie of the rail vehicle 2 subradial relative to the track. As a result, the two wheel sets 200, 200 are articulated in such a way that the two wheel sets 200, 200 or the bogie move a little upwards from a rail edge lying on the inside of the curve (cf. dash-dot line in FIG FIG 1 ). The contact areas 90 come back into the running areas of the rail wheels 210, 210 on the rails 10 or into the cross-sectional areas of the rails 10 that are frequently rolled over, and also into areas in which a contact geometry or surface pressure is more favorable for the coefficient of friction as a result. There are better friction conditions or a higher coefficient of friction than before.

In einem beispielhaften (Schnell-)Fahrfall im überhöhten und ggf. engen Bogen bedeutet dies, dass beide Radsätze 200, 200 des Drehgestells relativ zum Gleis überradial stehen. In einer Folge werden die beiden Radsätze 200, 200 derart angelenkt, dass die beiden Radsätze 200, 200 bzw. das Drehgestell von einer kurvenaußen liegenden Schienenkante wieder ein Stück nach kurveninnen fahren (vgl. Strich-Punkt-Linie in FIG 1). Die Kontaktbereiche 90 kommen wieder in die Laufbereiche der Schienenräder 210, 210 auf den Schienen 10 bzw. in die häufiger überrollten Querschnittsbereiche der Schienen 10. Hier herrscht ein größerer Reibungskoeffizient als zuvor.-Der Zugkraftverlust lässt sich in einem Idealfall fast vollständig kompensieren.In an exemplary (high-speed) driving case in an excessive and possibly narrow curve, this means that both wheel sets 200, 200 of the bogie are over-radial relative to the track. As a result, the two wheelsets 200, 200 are articulated in such a way that the two wheelsets 200, 200 or the bogie move back a little from a rail edge on the outside of the curve to the inside of the curve (see dash-dot line in FIG 1 ). The contact areas 90 come back into the running areas of the rail wheels 210, 210 on the rails 10 or into the cross-sectional areas of the rails 10 that are frequently rolled over. Here, there is a greater coefficient of friction than before. In an ideal case, the loss of tractive force can be almost completely compensated.

Weitere positive Sekundäreffekte der aktiven Lenkung des wenigstens einen Schienenrads 210 bzw. des wenigstens Radsatzes 200 sind im Folgenden erwähnt (nicht abschließend). Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Reduktion der quasistatischen Schienenkräfte im Gleisbogen. Lediglich durch die angewandte Lenkung, die im Hinblick auf die Zugkraft des Schienenfahrzeugs 2 verbesserte Sollwinkel anfährt, ergibt sich eine signifikante Reduktion einer Schienenquerkraft in allen drei Fahrzuständen des Schienenfahrzeugs 2 (angetrieben im (Makro-/Mikro-)Schlupfbetrieb, rollend). Ferner ergibt sich ein geringerer Schienenverschleiß bzgl. Head-Checks im Gleisbogen. Bei Head-Checks handelt es sich um Schienenfehler in der Eisenbahnschiene in Form von feinen Oberflächenrissen. Ein weiteres Potential der aktiven Lenkung besteht darin, im Fall des rollenden Schienenfahrzeugs 2 auf Sollpositionen des Schienenrads 210 bzw. Radsatzes 200 im Gleis zu lenken, die insbesondere für den Schienenverschleiß gute Werte darstellen.Further positive secondary effects of the active steering of the at least one rail wheel 210 or of the at least wheel set 200 are mentioned below (not conclusively). According to the invention, there is a reduction in the quasi-static rail forces in the curved track. A significant reduction in a rail transverse force results in all three only as a result of the steering used, which approaches an improved target angle with regard to the tractive force of the rail vehicle 2 Driving states of the rail vehicle 2 (driven in (macro / micro) slip mode, rolling). Furthermore, there is less rail wear with regard to head checks in the track curve. Head checks are rail defects in the railroad track in the form of fine surface cracks. Another potential of the active steering is to steer in the case of the rolling rail vehicle 2 to target positions of the rail wheel 210 or wheelset 200 in the track, which particularly represent good values for rail wear.

Die FIG 4 zeigt ein Prinzip einer solchen aktiven Lenkung für ein einzelnes Schienenrad 210 bzw. einen einzelnen Radsatz 200 mit zwei Schienenrädern 210. Hierbei befindet sich wenigstens ein Stellglied 100 bzw. wenigstens ein Aktuator 100 zwischen dem Fahrwerk 20 bzw. dem Fahrwerksrahmen 22 und dem Schienenrad 210 bzw. dem Radsatz 200. Das bzw. ein betreffendes Stellglied 100 kann als ein mechanisches und/oder elektrisches (hydraulisches, pneumatisches, elektromechanisches, piezoelektrisches etc.) Stellglied 100 ausgebildet sein. Das Stellglied 100 kann ein Stellelement 110 bzw. einen Aktor 110 sowie ggf. ein Rückstellelement 120 bzw. einen Aktor 120 umfassen.The FIG 4 shows a principle of such an active steering for a single rail wheel 210 or a single wheel set 200 with two rail wheels 210. Here, there is at least one actuator 100 or at least one actuator 100 between the chassis 20 or the chassis frame 22 and the rail wheel 210 or The wheel set 200. The or a relevant actuator 100 can be designed as a mechanical and / or electrical (hydraulic, pneumatic, electromechanical, piezoelectric, etc.) actuator 100. The actuator 100 can comprise an actuating element 110 or an actuator 110 and possibly a restoring element 120 or an actuator 120.

Mittels des wenigstens einen Stellglieds 100 ist das Schienenrad 210 bzw. der Radsatz 200 auf der Schiene 10 bzw. dem Gleis drehbar bzw. verschwenkbar. Gemäß der Erfindung wird das wenigstens eine antreibbare Schienenrad 210 bzw. der wenigstens eine antreibbare Radsatz 200, werden bevorzugt wenigstens eine Mehrzahl von antreibbaren Schienenrädern 210 bzw. wenigstens eine Mehrzahl von antreibbaren Radsätzen 200, werden insbesondere alle antreibbaren Schienenräder 210 bzw. alle antreibbaren Radsätze 200 des Schienenfahrzeugs 2 aktiv gelenkt, d. h. bei Bedarf aktiv verdreht bzw. verschwenkt.By means of the at least one actuator 100, the rail wheel 210 or the wheel set 200 can be rotated or pivoted on the rail 10 or the track. According to the invention, the at least one drivable rail wheel 210 or the at least one drivable wheelset 200, preferably at least a plurality of drivable rail wheels 210 or at least a plurality of drivable wheelsets 200, in particular all drivable rail wheels 210 or all drivable wheelsets 200 the rail vehicle 2 is actively steered, d. H. actively rotated or pivoted if necessary.

Hierbei wird z. B. der betreffende Kontaktbereich 90 (vgl. FIG 2) zwischen einem Schienenrad 210 bzw. einem Schienenrad 210 eines Radsatzes 200 und einer betreffenden Schiene 10 des Schienenbogens 1 derart verlagert, dass der Kontaktbereich 90 von einer Flanke (vgl. FIG 2, rechts) in (vgl. FIG 2, Pfeil) einen Laufbereich (vgl. FIG 2, links) wandert. Dies erfolgt ggf. unter einem Vorwärtsbewegen oder einem Rückwärtsbewegen (Fahrt/Anfahren ggf. an einer Steigung) des Schienenfahrzeugs 2. Hierbei kann das Schienenrad 210 bzw. der Radsatz 200 unterradial, überradial, auf einer verschmutzten Schiene 10 in einem Schienenbogen 1 bzw. einem Gleis stehen.Here z. B. the relevant contact area 90 (cf. FIG 2 ) between a rail wheel 210 or a rail wheel 210 of a wheelset 200 and a relevant rail 10 of the The rail arc 1 is displaced in such a way that the contact area 90 is separated from a flank (cf. FIG 2 , right) in (cf. FIG 2 , Arrow) a walking area (cf. FIG 2 , left) migrates. This takes place, if necessary, by moving the rail vehicle 2 forwards or backwards (travel / start-up, if necessary on an incline). In this case, the rail wheel 210 or the wheel set 200 can be sub-radial, over-radial, on a dirty rail 10 in a rail arc 1 or a Stand track.

Eine aktive Lenkung eines einzelnen Radsatzes 200 (vgl. FIG 5) erfolgt bevorzugt mittels zweier Stellglieder 100, 100 (in der FIG 5 ist nur ein einzelnes Stellglied 100 dargestellt) zwischen einem Drehgestell, einem Fahrwerk 20 bzw. einem Fahrwerksrahmen 22 und einem einzelnen Radsatz 200. Dies kann in Ausführungsformen bei großen notwendigen Lenkkräften bzw. Stellkräften bevorzugt durch eine Hydraulik und bei vergleichsweise geringeren notwendigen Lenkkräften bzw. Stellkräften durch einen pneumatischen Zylinder, ggf. ausgestattet mit einer Hebelverstärkung (analog zu Bremskraftzylindern), erfolgen. Es ist möglich, in Ausführungsformen hierfür lediglich ein einzelnes Stellglied 100 anzuwenden.Active steering of a single wheelset 200 (cf. FIG 5 ) is preferably carried out by means of two actuators 100, 100 (in the FIG 5 only a single actuator 100 is shown) between a bogie, a running gear 20 or a running gear frame 22 and a single wheel set 200. This can be done in embodiments with large steering forces or actuating forces required, preferably by hydraulics and with comparatively lower steering forces or actuating forces required by means of a pneumatic cylinder, possibly equipped with a lever reinforcement (analogous to brake power cylinders). In embodiments, it is possible to use only a single actuator 100 for this purpose.

Beispielhaft hierfür ist eine aktive Hydrobuchse 430, (100) (vgl. FIG 6 und 7 sowie 8; Stellelement 110, Rückstellelement, 120; bzw. vice versa) oder eine passive Hydrobuchse 430 und ein Stellglied 100 (vgl. FIG FIG 6 und 7 sowie 9; Stellelement 110, Rückstellelement, 120; bzw. vice versa). - Insbesondere bezüglich einer Zulassung ist es von Vorteil, ein aktives Stellglied 100 (vgl. aktiver Zylinder in der FIG 9) parallel zu einer konventionellen Radsatzlängsführung zu schalten. Eine konventionelle passive Radsatzlängsführung stellt eine ,sichere' Rückfallebene für einen Ausfall eines oder der Stellglieder 100, 100 dar. - Die größeren Stellkräfte, die den Radsatz 200 gegen ein konventionelles Lager schieben/drücken bzw. davon wegziehen/wegsaugen, bleiben beherrschbar klein, da es eine Parallelschaltung erlaubt die konventionellen Lager längsweicher auszulegen.An example of this is an active hydraulic socket 430, (100) (cf. FIGS 6 and 7 as well as 8; Adjusting element 110, restoring element, 120; or vice versa) or a passive hydraulic socket 430 and an actuator 100 (cf. FIG FIGS 6 and 7 as well as 9; Adjusting element 110, restoring element, 120; or vice versa). - In particular with regard to approval, it is advantageous to have an active actuator 100 (see active cylinder in FIG 9 ) to switch in parallel to a conventional axle guide. A conventional passive wheel set longitudinal guide represents a 'safe' fall-back level for a failure of one or the actuators 100, 100. The larger actuating forces that push / push the wheel set 200 against a conventional bearing or pull away / suck it away from it remain manageably small, there a parallel connection allows conventional bearings to be designed to be longitudinally softer.

Zum Bestimmen eines Radwinkels relativ zum Gleis kann eine direkte Winkelmessung eingesetzt werden, was zumindest derzeit noch aufwändig und kostenintensiv ist. Ferner kann ein Kurvenradius über eine Bogenerkennung (z. B. eine Ausdrehwinkelmessung, eine Querkraftmessung etc.) abgeschätzt werden. Ferner können (im Wesentlichen optimale) Sollwinkel der Schienenräder 210, 210 bzw. eines Radsatzes 200 relativ zum Gleis per Simulation vorab festgelegt sein. Damit lassen sich Sollverschiebungen bzw. Sollkräfte der Stellglieder 100, 100 vorab bestimmen und/oder festlegen. Diese Größen lassen sich entweder gesteuert aufbringen oder können über einen Wegsensor bzw. einen Drucksensor leicht gemessen und damit geregelt werden.A direct angle measurement can be used to determine a wheel angle relative to the track, which is currently still complex and costly. Furthermore, a curve radius can be estimated using arc detection (e.g. a turning angle measurement, a transverse force measurement, etc.). Furthermore, (essentially optimal) target angles of the rail wheels 210, 210 or of a wheel set 200 relative to the track can be determined in advance by simulation. In this way, target displacements or target forces of the actuators 100, 100 can be determined and / or established in advance. These variables can either be applied in a controlled manner or can be easily measured and thus regulated using a displacement sensor or a pressure sensor.

Somit kann über die Bogenerkennung (Ausdrehwinkel, Querkraftmessung etc.) der Kurvenradius abgeschätzt werden. Ferner sind (im Wesentlichen optimale) Sollwinkel der Schienenräder 210, 210 bzw. eines Radsatzes 200 relativ zum Gleis per Simulation vorab festlegbar, womit ferner (im Wesentlichen optimale) Winkel der Schienenräder 210, 210 bzw. eines Radsatzes 200 relativ zum Drehgestell, dem Fahrwerk 20 bzw. dem Fahrwerksrahmen 22 vorliegen. Diese lassen sich entweder in Sollverschiebungen in den Stellgliedern 100, 100 als auch in Sollstellgliedkräfte umrechnen. Diese sind entweder gesteuert aufzubringen bzw. lassen sich konstruktiv über Drucksensoren leicht messen und damit ausregeln.The curve radius can thus be estimated using the curve detection (turning angle, transverse force measurement, etc.). Furthermore, (essentially optimal) target angles of the rail wheels 210, 210 or a wheelset 200 relative to the track can be determined in advance by simulation, which also means that (essentially optimal) angles of the rail wheels 210, 210 or a wheelset 200 relative to the bogie, the chassis 20 or the chassis frame 22 are present. These can be converted either into target displacements in the actuators 100, 100 or into target actuator forces. These are either applied in a controlled manner or can be easily measured constructively using pressure sensors and thus corrected.

Gemäß FIG 6 und 7 (vgl. auch die FIG 1) weist z. B. ein Dreieckslenker 410 einen Lenkerkorpus auf, über dessen sich im Wesentlichen horizontal erstreckende Verbindungswandungen zwei bevorzugt kleinere Lenkeraugen 440, 440 zur Aufnahme von Elastomerbuchsen 450 mit einem bevorzugt größeren Lenkerauge 420 zur Aufnahme einer Hydraulikbuchse 430 miteinander fest verbunden sind. Der Lenkerkorpus kann als ein Gussteil, ein Schmiedeteil oder ein Frästeil ausgebildet sein. An den beiden das größere Lenkerauge 420 mit den kleineren Lenkeraugen 440, 440 verbindenden Seitenrändern der Verbindungswandungen sind optional im Wesentlichen vertikal hervorstehende Verbindungsstege angeformt.According to FIGS 6 and 7 (see also the FIG 1 ) shows z. B. a triangular link 410 on a link body, via the essentially horizontally extending connecting walls, two preferably smaller link eyes 440, 440 for receiving elastomer bushings 450 with a preferably larger link eye 420 for receiving a hydraulic socket 430 are firmly connected to each other. The handlebar body can be designed as a cast part, a forged part or a milled part. On the two side edges of the connecting walls that connect the larger handlebar eye 420 with the smaller handlebar eyes 440, 440 are optionally formed with essentially vertically protruding connecting webs.

Jede Elastomerbuchse 450 weist eine innere Lagerschale 451, eine äußere Lagerschale 453 und einen zwischen diesen eingebetteten Elastomerring 452 auf. Durch einen rotationssymmetrischen Aufbau der Elastomerbuchse 450 weist diese eine im Wesentlichen konstante Steifigkeit in Längsrichtung (x) und in Querrichtung (y) auf. Die jeweilige äußere Lagerschale 453 sitzt in einem betreffenden kleineren Lenkerauge 440, während die innere Lagerschale 451 von jeweils einem vertikal ausgerichteten Lagerbolzen 455 durchsetzt ist.Each elastomer bushing 450 has an inner bearing shell 451, an outer bearing shell 453 and an elastomer ring 452 embedded between these. As a result of a rotationally symmetrical construction of the elastomer bushing 450, it has an essentially constant rigidity in the longitudinal direction (x) and in the transverse direction (y). The respective outer bearing shell 453 is seated in a relevant smaller handlebar eye 440, while the inner bearing shell 451 is penetrated by a vertically aligned bearing pin 455.

An den beiden aus einer inneren Lagerschale 451 herausstehenden Enden des Lagerbolzens 455 sind im Wesentlichen ebene, parallel zueinander liegende Auflageflächen herausgearbeitet, in deren Bereich je eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Durchgangsausnehmung vorgesehen ist. Die Durchgangsausnehmungen dienen einer Durchführung von Befestigungsmitteln 457 zur Verbindung des jeweiligen rahmenseitigen Lagers 414 mit dem Fahrwerksrahmen 22 oberhalb und unterhalb der Elastomerbuchsen 450.At the two ends of the bearing pin 455 protruding from an inner bearing shell 451, essentially flat support surfaces lying parallel to one another are worked out, in the area of which an essentially horizontally extending through recess is provided. The through recesses serve to lead through fastening means 457 for connecting the respective frame-side bearing 414 to the chassis frame 22 above and below the elastomer bushings 450.

Die Hydraulikbuchse 430 weist eine innere Lagerschale 431, eine äußere Lagerschale 433 und ein zwischen diesen vorgesehenes ringförmiges Elastomerelement 432 auf. Die äußere Lagerschale 433 sitzt im größeren Lenkerauge 420, während die innere Lagerschale 431 vertikal von einem Lagerbolzen 435 durchsetzt ist. Der Lagerbolzen 435 weist eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Durchgangsausnehmung auf, durch die Befestigungsmittel 437 zur Verbindung des radsatzseitigen Lagers 412 mit dem Achslager 310 koaxial durch die Hydraulikbuchse 430 geführt sind.The hydraulic bushing 430 has an inner bearing shell 431, an outer bearing shell 433 and an annular elastomer element 432 provided between these. The outer bearing shell 433 sits in the larger handlebar eye 420, while the inner bearing shell 431 is vertically penetrated by a bearing pin 435. The bearing pin 435 has an essentially vertically extending through recess through which fastening means 437 for connecting the bearing 412 on the wheel set side to the axle bearing 310 are guided coaxially through the hydraulic bushing 430.

An in Längsrichtung (x) einander gegenüberliegenden Seiten bilden das Elastomerelement 432 und die äußere Lagerschale 433 zwischen sich zwei segmentförmige, voneinander separate Hohlräume 422, 424 aus. Eine Trennwandung der Hohlräume 422, 424 ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der den Elastomerbuchsen 450 zugewandte Hohlraum 422 bildet dabei eine innenliegende Fluidkammer 422 und der den Elastomerbuchsen 450 abgewandte Hohlraum 422 bildet dabei eine außenliegende Fluidkammer 424 des Dreieckslenkers 410. Die Fluidkammern 422, 424 sind mit einem Hydraulikfluid befüllt.On opposite sides in the longitudinal direction (x), the elastomer element 432 and the outer bearing shell 433 form two segment-shaped, separate cavities 422, 424 between them. A partition wall of the cavities 422, 424 is not shown in the drawing. The cavity 422 facing the elastomer bushings 450 forms an internal fluid chamber 422 and the cavity 422 facing away from the elastomer bushings 450 forms an external fluid chamber 424 of the wishbone 410. The fluid chambers 422, 424 are filled with a hydraulic fluid.

Die Fluidkammern 422, 424 können durch einen externen oder internen Fluidkanal (nicht dargestellt), der als eine Fluiddrossel wirkt oder eine solche aufweist, miteinander in Fluidkommunikation stehen. Ferner können die innenliegende Fluidkammer 422 und die außenliegende Fluidkammer 424 einer einzelnen Hydraulikbuchse 430 hydraulisch derart gekoppelt sein, dass Hydraulikfluid, welches durch äußere Druckbeaufschlagung aus einer der Fluidkammern 422/424 herausströmt, in die andere Fluidkammer 424/422 einströmt. Die äußere Druckbeaufschlagung rührt von einer Führungskraft zwischen den jeweiligen Achslagern 310 eines betreffenden Radsatzes 200 und dem Fahrwerksrahmen 22 her, die ein jeweiliger Dreieckslenker 410 überträgt und zu einem Fluidaustausch zwischen den Fluidkammern 422, 424 in der jeweiligen Hydraulikbuchse 430 führen kann.The fluid chambers 422, 424 may be in fluid communication with one another through an external or internal fluid passage (not shown) that acts as or includes a fluid throttle. Furthermore, the internal fluid chamber 422 and the external fluid chamber 424 of a single hydraulic bushing 430 can be hydraulically coupled in such a way that hydraulic fluid which flows out of one of the fluid chambers 422/424 as a result of external pressurization flows into the other fluid chamber 424/422. The external pressurization comes from a management force between the respective axle bearings 310 of a relevant wheelset 200 and the chassis frame 22, which a respective wishbone 410 transmits and can lead to a fluid exchange between the fluid chambers 422, 424 in the respective hydraulic socket 430.

Dieser Fluidaustausch kann weiter beeinflusst werden, wie nachstehend ausgeführt ist. Hierbei kann der externe oder interne Fluidkanal weggelassen sein. Entscheidend für eine Steifigkeit in Längsrichtung (x) einer Hydraulikbuchse 430 - unter der Voraussetzung, dass kein aktiver Einfluss auf eine Fluidströmung zwischen den Fluidkammern 422, 424 oder mit einer Fluidkammer 422, 424 einer anderen Hydraulikbuchse 430 (siehe weiter unten) genommen wird - ist dabei eine Frequenz, mit der im Elastomerelement 432 eine Querbeschleunigung von außen durch einen Wellenlauf des betreffenden Radsatzes 200 erregt wird. Neben einer hohen Quersteifigkeit weist die Hydraulikbuchse 430 eine veränderliche, erregerfrequenzabhängige Längssteifigkeit (x) auf.This fluid exchange can be influenced further, as explained below. The external or internal fluid channel can be omitted here. Decisive for a rigidity in the longitudinal direction (x) of a hydraulic bushing 430 - provided that there is no active influence on a fluid flow between the fluid chambers 422, 424 or with a fluid chamber 422, 424 of another hydraulic bushing 430 (see below) in this case, a frequency with which a lateral acceleration is excited from the outside in the elastomer element 432 by a wave run of the relevant wheelset 200. In addition to a high transverse rigidity, the hydraulic bushing 430 has a variable longitudinal rigidity (x) that is dependent on the excitation frequency.

Die Fluidkammern 422, 424 einer einzelnen Hydraulikbuchse 430 können gemäß der Erfindung alternativ oder zusätzlich über externe Fluidleitungen, von welchen in der FIG 7 lediglich die Fluidanschlüsse 423, 425 dargestellt sind, in Fluidkommunikation stehen (in der FIG 7 nicht dargestellt). Ferner können die Fluidkammern 422, 424 einer einzelnen Hydraulikbuchse 430, von welchen in der FIG 7 lediglich die Fluidanschlüsse 423, 425 dargestellt sind, mit wenigstens einer Fluidkammer 422, 424 einer anderen Hydraulikbuchse 430 alternativ oder zusätzlich über externe Fluidleitungen in Fluidkommunikation stehen (in der FIG 7 nicht dargestellt). Eine externe Fluidleitung kann z. B. als eine starre Hydraulikleitung oder als in flexibler Hydraulikschlauch ausgebildet sein.According to the invention, the fluid chambers 422, 424 of an individual hydraulic socket 430 can alternatively or additionally via external fluid lines, of which in the FIG 7 only the fluid connections 423, 425 are shown, are in fluid communication (in the FIG 7 not shown). Furthermore, the fluid chambers 422, 424 of a single hydraulic socket 430, of which in FIG FIG 7 only the fluid connections 423, 425 are shown, are in fluid communication with at least one fluid chamber 422, 424 of another hydraulic socket 430 alternatively or additionally via external fluid lines (in which FIG 7 not shown). An external fluid line can e.g. B. be designed as a rigid hydraulic line or as a flexible hydraulic hose.

So können die auf derselben Fahrwerksseite (rechts oder links) angeordneten Hydraulikbuchsen 430, 430 über zwei externe Fluidkanäle (in der FIG 1 nicht dargestellt, in FIG 8 unterbrochen dargestellt) derart verbunden sein, dass, je Fahrwerksseite, eine außenliegende Fluidkammer 424 eines ersten Radsatzes 200 mit einer außenliegenden Fluidkammer 424 eines zweiten Radsatzes 200 und eine innenliegende Fluidkammer 422 des ersten Radsatzes 200 mit einer innenliegenden Fluidkammer 422 des zweiten Radsatzes 200 hydraulisch gekoppelt sind. Eine hydraulische Kopplung erfolgt bevorzugt symmetrisch zur Längsrichtung auf beiden Fahrwerksseiten, wodurch eine Radialstellung jeweils zweier Radsätze 200, 200 im Gleisbogen begünstigt und eine erforderliche hohe Längssteifigkeit beim Anfahren mit hoher Zugkraft beziehungsweise beim Bremsen sichergestellt ist.The hydraulic sockets 430, 430 arranged on the same side of the chassis (right or left) can be connected via two external fluid channels (in the FIG 1 not shown in FIG 8 interrupted) be connected in such a way that, on each side of the chassis, an external fluid chamber 424 of a first wheelset 200 is hydraulically coupled to an external fluid chamber 424 of a second wheelset 200 and an internal fluid chamber 422 of the first wheelset 200 is hydraulically coupled to an internal fluid chamber 422 of the second wheelset 200 . Hydraulic coupling is preferably carried out symmetrically to the longitudinal direction on both sides of the chassis, which favors a radial position of two wheel sets 200, 200 in the track curve and ensures the required high longitudinal rigidity when starting with high tensile force or when braking.

Beim Antreiben oder auch beim Bremsen der Radsätze 200, 200 werden die radsatzseitigen Lager 412, 412, 412, 412 mit gleichsinnigen Kräften beaufschlagt, sodass es zu keinem Fluidaustausch zwischen den gekoppelten Fluidkammern 422, 422; 424, 424; 422, 422; 424, 424 kommt - die radsatzseitigen Lager 412, 412, 412, 412 reagieren hart. Bei einer Bogenfahrt treten gegensinnige Kräfte auf, sodass Hydraulikfluid zwischen den jeweils gekoppelten Fluidkammern 422, 422; 424, 424; 422, 424; 424, 424 ausgetauscht wird und es aufgrund einer weichen Lagerreaktion zu einer Radialeinstellung der Radsätze 200, 200 kommt. Der Vorteil besteht in einer guten Übertragung von Zug-Druck-Kräften.When driving or braking the wheelsets 200, 200, the wheelset-side bearings 412, 412, 412, 412 are acted upon with forces in the same direction, so that there is no fluid exchange between the coupled fluid chambers 422, 422; 424, 424; 422, 422; 424, 424 is coming - the bearings 412, 412, 412, 412 on the wheelset side react hard. When traveling around a curve, forces in opposite directions occur, so that hydraulic fluid between the respectively coupled fluid chambers 422, 422; 424, 424; 422, 424; 424, 424 is exchanged and a radial adjustment of the wheel sets 200, 200 occurs due to a soft bearing reaction. The advantage is a good transmission of tension-compression forces.

Ferner ist es möglich, dass, je Fahrwerksseite, eine außenliegende Fluidkammer 424 eines ersten Radsatzes 200 mit einer innenliegenden Fluidkammer 422 eines zweiten Radsatzes 200 und eine innenliegende Fluidkammer 422 des ersten Radsatzes 200 mit einer außenliegenden Fluidkammer 424 des zweiten Radsatzes 200 hydraulisch gekoppelt sind. Eine hydraulische Kopplung erfolgt wiederum bevorzugt symmetrisch zur Längsrichtung auf beiden Fahrwerksseiten.Furthermore, it is possible that, on each side of the chassis, an external fluid chamber 424 of a first wheelset 200 is hydraulically coupled to an internal fluid chamber 422 of a second wheelset 200 and an internal fluid chamber 422 of the first wheelset 200 is hydraulically coupled to an external fluid chamber 424 of the second wheelset 200. A hydraulic coupling is again preferably carried out symmetrically to the longitudinal direction on both sides of the chassis.

In den vorstehend gemachten Ausführungen wird davon ausgegangen, dass das Hydraulikfluid lediglich aufgrund von Radsatzführungskräften in die bzw. aus den Fluidkammern 422, 424; 422, 424; 422, 424; 422, 424 strömt. Erfindungsgemäß ist aber vorgesehen, dass aktiv Einfluss auf ein Strömungsverhalten des Hydraulikfluids genommen wird. Dies ist im Folgenden näher ausgeführt, weswegen die Fluidleitungen 522, 524; 522, 524 in der FIG 8 unterbrochen dargestellt sind.In the statements made above, it is assumed that the hydraulic fluid is only entering and leaving the fluid chambers 422, 424; 422, 424; 422, 424; 422, 424 flows. According to the invention, however, it is provided that an active influence is exerted on a flow behavior of the hydraulic fluid. This is explained in more detail below, which is why the fluid lines 522, 524; 522, 524 in the FIG 8 are shown interrupted.

Gemäß der Erfindung sind die Fluidleitungen 522, 524; 522, 524 an eine Hydraulik (nicht dargestellt) angeschlossen, mittels welcher aktiv auf die Druckverhältnisse in den Fluidkammern 422, 424; 422, 424; 422, 424; 422, 424 Einfluss genommen werden kann (aktive Hydrobuchse 430, (100) FIG 8). Hierbei kann eine hydraulische Verschaltung der Hydraulik derart eingerichtet sein, dass die Hydraulik obige Merkmale passiv erlaubt, wenn durch die Hydraulik kein Einfluss auf die Druckverhältnisse in den Fluidkammern 422, 424; 422, 424; 422, 424; 422, 424 genommen wird. Ferner kann die Hydraulik derart ausgebildet sein, dass sie diese passiven Einstellungen selbst aktiv durchführen kann.According to the invention, the fluid lines 522, 524; 522, 524 connected to a hydraulic system (not shown), by means of which the pressure conditions in the fluid chambers 422, 424; 422, 424; 422, 424; 422, 424 can be influenced (active hydraulic socket 430, (100) FIG 8 ). Here, a hydraulic interconnection of the hydraulic system can be set up in such a way that the hydraulic system allows the above features passively if the hydraulic system has no influence on the pressure conditions in the fluid chambers 422, 424; 422, 424; 422, 424; 422, 424 is taken. Furthermore, the hydraulic system can be designed in such a way that it can actively carry out these passive settings itself.

Ferner ist die Hydraulik derart eingerichtet, dass sie bei vergleichsweise ungünstigen Reibungsbedingungen zwischen dem Schienenfahrzeug 2 und einem Gleis, vergleichsweise ungünstige Reibungsbedingungen zwischen einer Schiene 10 eines Schienenbogens 1 und einem angetriebenen Schienenrad 210, ..., bzw. einem Schienenbogen 1 bzw. eines Gleises und einem angetriebenen Radsatz 200, ... des Schienenfahrzeugs 2, durch ein aktives Lenken (siehe oben) des Schienenrads 210, ... auf der Schiene 10 bzw. des Radsatzes 200, ... auf dem Gleis in vergleichsweise günstige Reibungsbedingungen (günstigeres Grundreibverhältnis und/oder günstigere Kontaktgeometrie und/oder etc.) geändert werden.Furthermore, the hydraulic system is set up in such a way that in the event of comparatively unfavorable friction conditions between the Rail vehicle 2 and a track, comparatively unfavorable friction conditions between a rail 10 of a rail arch 1 and a driven rail wheel 210, ..., or a rail arch 1 or a track and a driven wheel set 200, ... of the rail vehicle 2, through a active steering (see above) of the rail wheel 210, ... on the rail 10 or the wheelset 200, ... on the track in comparatively favorable friction conditions (more favorable basic friction ratio and / or more favorable contact geometry and / or etc.).

Ungünstige Reibungsbedingungen zwischen dem Schienenfahrzeug 2 und einem Gleis sind z. B. ein oben diskutierter Zugkraftverlust im Bogen bei Anfahrt (z. B. unterradial stehende Radsätze 200, ...), bei Langsamfahrt (z. B. unterradial stehende Radsätze 200, ...) oder ggf. bei Schnellfahrt (z. B. überradial stehende Radsätze 200, ...); verschmutzte und/oder nasse Schiene(n); geringer oder fallender Bogenradius; und/oder Steilheit einer Steigung etc.Unfavorable friction conditions between the rail vehicle 2 and a track are z. B. A loss of tractive force discussed above in the curve when approaching (e.g. axially positioned wheelsets 200, ...), when traveling slowly (e.g. axially positioned axles 200, ...) or, if necessary, when traveling at high speed (e.g. . Radially positioned wheel sets 200, ...); dirty and / or wet rail (s); small or decreasing arc radius; and / or steepness of a slope etc.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf ein einzelnes Schienenfahrzeug 2, ein einzelnes Drehgestell, ein einzelnes Fahrwerk 20 bzw. einen einzelnen Fahrwerksrahmen 22 oder einen einzelnen Radsatz 200. Die Hydraulik kann dafür derart eingerichtet sein, dass sie einen Hydraulikdruck in jeweils einer einzelnen Fluidkammer einer Mehrzahl von oder von allen Fluidkammern individuell einstellen kann. Darüber hinaus kann die Hydraulik derart eingerichtet sein, dass sie einen Hydraulikdruck jeweils in einer geradzahligen Mehrzahl von oder in allen Fluidkammern im Wesentlichen gleich einstallen kann.The following explanations relate to a single rail vehicle 2, a single bogie, a single running gear 20 or a single running gear frame 22 or a single wheel set 200 can set individually from or from all fluid chambers. In addition, the hydraulic system can be set up in such a way that it can establish a hydraulic pressure in each case in an even plurality of or in all fluid chambers essentially the same.

Damit z. B. beide Radsätze 200 eines Drehgestells für ein Absetzen eine Zugkraft gute Positionen in einem Gleis vorfinden, sollten beide Radsätze 200 des Drehgestells aktiv gelenkt werden. Ein Zusammenspiel der beide Radsätze 200 kann vorab per Simulation "optimiert" werden. - Was der Zugkraft beim Anfahren bzw. Beschleunigen des Schienenfahrzeugs 2 analog ist, ist eine Bremskraft beim Anhalten bzw. eine negative Beschleunigung, also ein Einfluss auf einen kürzeren Bremsweg. D. h. die Erfindung kann analog auf ein Kompensieren eines Bremskraftverlusts des Schienenfahrzeugs 2 angewendet sein.So that z. B. both wheelsets 200 of a bogie find good positions in a track for a pulling force, both wheelsets 200 of the bogie should be actively steered. An interaction between the two wheel sets 200 can be "optimized" in advance by means of simulation. What is analogous to the tractive force when starting or accelerating the rail vehicle 2 is a braking force when stopping or a negative one Acceleration, i.e. an influence on a shorter braking distance. I. E. the invention can be applied analogously to compensating for a loss of braking force in the rail vehicle 2.

Die Steigung des Gleises bzw. der betreffenden Schiene, z. B. in einem Gebirge, hat sekundäre Auswirkungen auf den Zugkraftverlust. D. h. insbesondere bei großer Steigung ist besonders viel Zugkraft nötig, um eine Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 2 konstant zu halten oder überhaupt anfahren zu können. In einer Ebene, insbesondere in Australien, kommt eine Zugkraftanforderung aus besonders langen Güterzügen. Der Zugkraftverlust im Bogen ist jedoch durch die Kontaktgeometrie, die Reibverteilung etc. (Reibungsbedingungen) über einen Schienen-/Radquerschnitt bedingt.The slope of the track or the rail in question, e.g. B. in a mountain range, has secondary effects on the loss of traction. I. E. especially on steep inclines, a particularly large amount of tractive effort is necessary in order to keep a traveling speed of the rail vehicle 2 constant or to be able to start at all. In one plane, especially in Australia, there is a pulling force requirement from particularly long freight trains. The loss of tensile force in the arch is, however, caused by the contact geometry, the friction distribution etc. (friction conditions) over a rail / wheel cross-section.

Eine andere Möglichkeit Obiges zu realisieren zeigt die FIG 9. Hierbei erfolgt ein aktives Lenken des Schienenrads 210 mittels einer passiven Hydrobuchse 430 (vgl. die Erläuterungen zu den FIG 6 und 7) und eines Stellglieds 100, welches mechanisch parallel zu dem jeweiligen Dreieckslenker 410 geschaltet ist. Hierbei stehen die beiden Fluidkammern 422, 424 der passiven Hydrobuchse 430 durch den externen oder internen Fluidkanal (nicht dargestellt), der als eine Fluiddrossel wirkt oder eine solche aufweist, miteinander in Fluidkommunikation. Das Stellglied 100 kann als ein aktiver Zylinder 100, insbesondere ein Hydraulikzylinder 100, ausgebildet sein. Ein anderer Typ von Stellglied 100 ist dabei natürlich anwendbar.Another possibility to realize the above is shown by FIG 9 . In this case, the rail wheel 210 is actively steered by means of a passive hydraulic bushing 430 (cf. the explanations relating to FIGS FIGS 6 and 7 ) and an actuator 100 which is mechanically connected in parallel to the respective wishbone 410. In this case, the two fluid chambers 422, 424 of the passive hydraulic bushing 430 are in fluid communication with one another through the external or internal fluid channel (not shown), which acts as or has such a fluid throttle. The actuator 100 can be designed as an active cylinder 100, in particular a hydraulic cylinder 100. Another type of actuator 100 can of course be used.

Hierbei ist es bevorzugt, dass das Stellglied 100 längenveränderlich ausgebildet ist, wobei ein Längsendabschnitt des Stellglieds 100 mechanisch mittelbar oder unmittelbar mit dem großen Lenkerauge 420 des Dreieckslenkers 410 und ein diesem gegenüberliegender Längsendabschnitt des Stellglieds 100 mechanisch mittelbar oder unmittelbar mit dem kleinen Lenkerauge 440 des Dreieckslenkers 410 mechanisch gekoppelt ist. D. h. das Stellglied 100 kann nicht nur am Dreieckslenker 410 selbst, sondern z. B. auf einer Seite des großen Auges 420 am Achslager 310 bzw. Achslagergehäuse 312 direkt und/oder auf einer anderen Seite des kleinen Auges 440 am Fahrwerk 20 bzw. Fahrwerksrahmen 22 direkt befestigt sein.It is preferred here that the actuator 100 is designed to be variable in length, with a longitudinal end section of the actuator 100 mechanically directly or indirectly connected to the large link eye 420 of the triangular link 410 and a longitudinal end section of the actuator 100 opposite this mechanically directly or indirectly to the small link eye 440 of the triangular link 410 is mechanically coupled. I. E. the actuator 100 can not only on the wishbone 410 itself, but z. B. on one side of the big eye 420 am Axle bearing 310 or axle bearing housing 312 can be fastened directly and / or directly on another side of the small eye 440 on the chassis 20 or chassis frame 22.

Je nach einer Längenänderung des Stellglieds 100 strömt Hydraulikfluid aus einer der Fluidkammern 422/424 heraus und in die andere Fluidkammer 424/422 ein. Für ein aktives Lenken werden die Stellglieder 100, 100 eines einzelnen Radsatzes 200 bevorzugt derart angesteuert oder geregelt, dass sich das eine Stellglied 100 längt, wohingegen sich das andere Stellglied 100 verkürzt. Es kann ggf. von Vorteil sein, beide Stellglieder 100, 100 eines einzelnen Radsatzes 200 zu längen bzw. zu verkürzen.Depending on a change in length of the actuator 100, hydraulic fluid flows out of one of the fluid chambers 422/424 and into the other fluid chamber 424/422. For active steering, the actuators 100, 100 of an individual wheel set 200 are preferably activated or regulated in such a way that one actuator 100 elongates, whereas the other actuator 100 shortens. It can possibly be advantageous to lengthen or shorten both actuators 100, 100 of an individual wheel set 200.

Claims (12)

  1. Method for compensating for a loss of traction of a rail vehicle (2) in a track curve (1), characterized in that comparatively unfavourable friction conditions between a rail (10) and at least one driven track wheel (210, 210) of the rail vehicle (2) are changed into comparatively favourable friction conditions by actively steering the track wheel (210, 210) on the rail (10).
  2. Compensation method according to the preceding claim, characterized in that the driven track wheel (210) is a constituent part of at least one driven wheelset (200; 210, 210) of the rail vehicle (2), wherein
    the comparatively unfavourable friction conditions between the track curve (1) and the at least driven wheelset (200; 210, 210) are changed into comparatively favourable friction conditions by actively steering the at least one wheelset (200; 210, 210) on the track curve (1).
  3. Compensation method according to either of the preceding claims, characterized in that, when the compensation method is being carried out, the at least one track wheel (210), in particular the at least one wheelset (200):
    • is actively steered hydraulically, pneumatically, mechanically, electrically and/or electromechanically,
    • is adjusted axially and/or radially, and/or
    • is pivoted about a pivot centre (80).
  4. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one track wheel (210), in particular the at least one wheelset (200), is actively steered such that
    a contact region (90) between the at least one track wheel (210), in particular the at least one wheelset (200), and a relevant rail (10) in the track curve (10) lies in a region in which a more favourable basic friction ratio and/or a more favourable contact geometry are present.
  5. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the compensation method is being carried out, the at least one track wheel (210), in particular the at least one wheelset (200), is actively steered such that:
    • a friction coefficient in the contact region (90) increases,
    • the contact region (90) is created on a running region of the relevant rail (10),
    • the contact region (90) travels in the direction of a transverse centre of the relevant rail (10),
    • the contact region (90) is located substantially at a transverse centre of the relevant rail (10),
    • a lower surface pressure arises in the contact region (90), and/or
    • the contact region (90) is enlarged.
  6. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the rail vehicle (2) is being started up or travelling slowly, the at least one track wheel (210) in an underradial position, in particular the at least one wheelset (200) in an underradial position, is articulated such that the rail vehicle (2) is shifted radially outward at least to some extent, and/or
    when the rail vehicle (2) is travelling or travelling at speed, the at least one track wheel (210) in an overradial position, in particular the at least one wheelset (200) in an overradial position, is articulated such that the rail vehicle (2) is shifted radially inward at least to some extent.
  7. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the compensation method is being carried out, the at least one track wheel (210), in particular the at least one wheelset (200), is steered:
    • by at least one actuator (100) between the running gear (20) or the running-gear frame (22) and the track wheel (210) or the wheelset (200),
    • by active hydraulics (100) or by an active pneumatic cylinder (100),
    • by an active hydraulic bushing (100) or an active hydraulic cylinder (100).
  8. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to determine a wheel angle relative to the track or to the rail (10) in the track curve (1), a bend radius is estimated via curve identification, and/or a setpoint angle for the at least one track wheel (210), in particular the at least one wheelset (200), relative to the track is defined in advance by a simulation.
  9. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that a drive of the rail vehicle (2) works in a slipping mode, and/or the at least one actuator (100) is connected in series or in parallel with a wheelset longitudinal guide.
  10. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation method is implemented while the rail vehicle (2) is moving forward or moving backward, and/or the compensation method is applied analogously to compensating for a loss of braking force of the rail vehicle (2).
  11. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation method (2) is implemented in a freight locomotive (2).
  12. Compensation method according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation method is implemented when the rail vehicle (2) is starting up and/or on an incline.
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