DE19502670C2

DE19502670C2 - Running gear for rail vehicles

Info

Publication number: DE19502670C2
Application number: DE19502670A
Authority: DE
Inventors: Mahmud Dipl In Keschwari-Rasti; Edgar Wischnat
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2015-01-21
Also published as: EP0736439A1; ATE177381T1; EP0736439B1; DE19502670A1; DE59505301D1

Abstract

The chassis (1) has at least one bogie wheel axle, a vehicle structure and a mechanism (4,5) for electrical, electropneumatic or electrohydraulic influencing of the chassis damping. At least one sensor (3) is directly mounted on the chassis to detect chassis accelerations. The sensor can be arranged to measure acceleration parallel to the bogie wheel axle. The damping influencing arrangement is mounted so that its adjustment displacement is essentially perpendicular to the measured acceleration vector. The adjustment direction can be vertical or parallel and/or antiparallel to the direction of travel.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk für Schienenfahrzeuge, bestehend aus einem, mit mindestens einer Laufradachse und mit einem Fahrzeugaufbau versehenen Fahrwerk, sowie mit Mitteln zur elektrischen oder elektropneumatischen oder elektrohydraulischen Beeinflussung der Fahrwerksdämpfung.The invention relates to a chassis for rail vehicles, consisting of a, with at least one wheel axle and chassis provided with a vehicle body, and with means for electrical or electropneumatic or electrohydraulic Influencing the suspension damping.

Im Automobilbau sind elektrisch, elektropneumatisch oder elektrohydraulisch beeinflußbare Fahrwerksdämpfungseinrichtungen bekannt. Diese dienen jedoch lediglich dazu, je nach Wahl einstellen zu können, ob die Fahrwerksdämpfung eher sportlich, d. h. hart, oder komfortabel, d. h. weich, gewünscht wird. Bei Schienenfahrzeugen ist eine Fahrwerksdämpfung jedoch nicht alleine eine Frage des Fahrkomforts, sondern in erheblichem Maße eine Frage der Sicherheit. Ferner geht es bei Schienenfahrzeugen darum, Schwingungen, die durch Gleisunebenheiten oder durch Überfahren von Weichen angeregt werden, zu dämpfen. Dies ist dann weniger eine Frage des Komforts als vielmehr eine Frage der Sicherheit, nämlich die Fahrwerke mitsamt des Fahrzeugaufbaus sicher über solche Gleisabschnitte fahren zu können und ein Entgleisen zu verhindern. Wichtig ist dabei auch, Schwingungen zu vermeiden, die durch oben genannte Gleisabschnitte angeregt werden und entweder im einzelnen Fahrzeug oder im Zugverband resonant weiterschwingen. Solche Fahrzustände sind deshalb extrem gefährlich, weil sich die Schwingungsamplituden beim Ausbleiben einer Dämpfung erhöhen, bis das Schienenfahrzeug aus den Schienen springt. Ferner sind sogenannte Querfederungen bekannt, die Schwingungen oder Auslenkungen zwischen Fahrwerk und Fahrzeugaufbau dämpfen.In automotive engineering, electrical, electro-pneumatic or electro-hydraulic are used controllable chassis damping devices known. However, these serve only to be able to adjust, depending on the choice, whether the suspension damping is more sporty, d. H. hard, or comfortable, d. H. soft, is desired. For rail vehicles is one Suspension damping, however, is not just a question of driving comfort, but a considerable one Dimensions a matter of security. Rail vehicles are also about Vibrations excited by bumps in the track or by crossing switches will dampen. This is less a question of comfort than a question safety, namely the running gear including the vehicle body safely over such To be able to drive track sections and to prevent derailment. It is also important To avoid vibrations that are excited by the above-mentioned track sections and continue to resonate either in the individual vehicle or in the train set. Such Driving conditions are extremely dangerous because the vibration amplitudes change when Increase the lack of damping until the rail vehicle jumps out of the rails. So-called transverse suspensions are also known, the vibrations or deflections dampen between the chassis and the vehicle body.

Bei dieser Art Dämpfeinrichtung werden druckmittelbetriebene Stellglieder zur Dämpfung angesteuert, deren Auslenkung bzw. Einstellrichtung parallel zur Laufradachse verlaufen. Diese Schwingungsbeeinflussung erfordert jedoch in der Regel die Ausführung eines langsamen Stellweges und eignet sich eher dazu, die o. g. Relativbewegungen oder Schwingungen zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeug zu dämpfen bzw. zu beeinflussen.With this type of damping device, pressure actuators are used Damping controlled, their deflection or adjustment direction parallel to Impeller axis run. However, this influence on vibrations usually requires Execution of a slow travel and is more suitable to the above. Relative movements or vibrations between vehicle body and vehicle too dampen or influence.

Aus der DE 40 40 303 A1 ist es bekannt, einen oder mehrere Sensoren im Bereich der Laufradachsen anzuordnen, die die Neigung des Einzelrades in Abhängigkeit von der Seitenkrümmung ermitteln. DE 40 40 303 A1 discloses one or more sensors in the field of To arrange impeller axes, the inclination of the single wheel depending on the Determine side curvature.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrwerk für Schienenfahrzeuge der eingangs genannten Gattung sicherheitsgefährdende Schwingungen besser zu dämpfen.The invention is therefore based on the object in a chassis for rail vehicles to better dampen vibrations which are hazardous to safety in the type mentioned at the outset.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The problem is solved with the features of claim 1 Further training results from the subclaims.

Bei der vorliegenden Erfindung liegen Dämpf- bzw. Hub- oder Stellrichtung senkrecht zu der Richtung, in welcher die Beschleunigung gemessen wird.In the present invention, damping or lifting or adjusting direction are perpendicular to the Direction in which the acceleration is measured.

Normalerweise, und so ist es bisher im Stand der Technik bekannt, erscheint eine Dämpfung nur dann effizient und wirkungsvoll, wenn parallel oder antiparallel zu der Richtung, in der die Schwingungen oder Auslenkungen gemessen werden, auch der Stellhub der Dämpfungseinrichtung liegt. Mit anderen Worten heißt dies, daß bei bekannten Einrichtungen der Kompensationshub immer in der Ebene liegt, in der auch die Auslenkung liegt, am besten noch parallel bzw. antiparallel dazu. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Dämpfungssystem völlig neuartig gelöst, indem die Querbeschleunigungen am Fahrwerk, also die Beschleunigungen parallel zur Laufradachse ermittelt werden und der darauf ausgelöste Stellhub jedoch senkrecht dazu, d. h. beispielsweise in der Vertikalen liegt. Versuche haben gezeigt, daß eine Anstellung der Dämpfung in Vertikalrichtung in sehr effizienter Weise Querschwingungen parallel zur Laufradachse dämpft. Eine zweite Erfindungsvariante, bei der die Anstellung der Dämpfung im wesentlichen parallel und/oder antiparallel zur Fahrtrichtung erfolgt, macht Gebrauch von sogenannten Schlingerdämpfern. Auch hierbei wird das erfindungsgemäße Prinzip angewendet. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor ein nach dem Massenträgheitsprinzip arbeitender Beschleunigungssensor, aus der eine der Beschleunigung direkt proportionale Meßgröße erhalten wird. Desweiteren sind in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung elektronische Mittel Vorhanden, mit deren Hilfe das Fahrverhalten ermittel- und/oder aufzeichenbar ist, und daß mit Hilfe der Elektronik Stellsignale zur Beeinflussung der Fahrwerksdämpfung erzeugbar sind. Beim Zusammenstellen eines Zugverbundes ist daher weiterhin vorgesehen, eine Busleitung durch den gesamten Zugverbund zu ziehen, welche am Zugfahrzeug mit einem Diagnoserechner verbunden ist. In diesem können Fahrprogramme abgelegt werden, nach denen die Dämpfungsverhalten veränderbar sind. Desweiteren ist vorgesehen, daß die an jedem Fahrwerk, d. h. an jedem Drehgestell eines Fahrzeugverbundes ermittelten Beschleunigungswerte adressiert auf die Busleitung aufgegeben werden, und beispielsweise im Führerfahrzeug genau diagnostiziert werden können, wo möglicherweise eine Schwingungsschwachstelle oder eine Schwingungsanregungsstelle im Zugverbund vorliegt, deren Dämpfer dann konkret adressiert, angesteuert werden können, um die Schwingungen beseitigen zu können.Attenuation typically appears, and so far is known in the art efficient and effective only if parallel or antiparallel to the direction in which the Vibrations or deflections are measured, including the stroke of the Damping device is located. In other words, this means that in known devices the compensation stroke is always on the same level as the deflection is, ideally, parallel or anti-parallel to it. In the present This damping system is solved in a completely new way by the invention Lateral accelerations on the chassis, i.e. the accelerations parallel to the wheel axis are determined and the actuating stroke triggered thereon, however, perpendicular to it, d. H. for example in the vertical. Experiments have shown that employment of Damping in the vertical direction in a very efficient way transverse vibrations parallel to Impeller axle dampens. A second variant of the invention, in which the adjustment of the damping in takes place essentially parallel and / or antiparallel to the direction of travel, makes use of so-called anti-roll shocks. Here too, the principle according to the invention applied. In a further advantageous embodiment of the invention, the sensor is an after Principle of inertia working Acceleration sensor, from which a measured variable is directly proportional to the acceleration is obtained. Furthermore, electronic means are in a further advantageous embodiment Present, with the help of which the driving behavior can be determined and / or recorded, and that with Control signals for influencing the chassis damping can be generated with the help of the electronics. When assembling a train network, a bus line is therefore also provided to pull through the entire train network, which on the towing vehicle with a Diagnostic computer is connected. Driving programs can be stored in this, after which the damping behavior can be changed. Furthermore, it is provided that the any undercarriage, d. H. determined on each bogie of a group of vehicles Acceleration values addressed on the bus line are given, and for example in the Driver's vehicle can be diagnosed exactly where possible There is a vibration weak point or a vibration excitation point in the train network, the dampers of which can then be specifically addressed and controlled to reduce the vibrations to be able to eliminate.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and below described in more detail. It shows

Fig. 1 Fahrwerk mit Beschleunigungssensor und Vertikaldämpfeinrichtung. Fig. 1 chassis with acceleration sensor and vertical damping device.

Fig. 2 Fahrwerk mit Beschleunigungssensor und Schlingerdämpfer. Fig. 2 chassis with acceleration sensor and roll damper.

Fig. 3 Signal- und regelungstechnische Einbindung in den Zugverbund. Fig. 3 signal and control integration in the train network.

Fig. 1 zeigt ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs unter Verwendung der ersten erfindungsgemäßen Variante. Direkt am Fahrwerk 1 ist ein Beschleunigungssensor 3 angeordnet. Dieser Beschleunigungssensor mißt dabei Beschleunigungen im wesentlichen parallel zu den Laufradachsen 2. Der Beschleunigungssensor ist hinsichtlich seines erzeugten, der Beschleunigung proportionalen elektrischen Größe mit einer Elektronik 10 verbunden, welche ihrerseits wiederum mit einer Vvagen und/oder Zugdiagnoseeinheit 20 verbunden sein kann. Aus dieser Zugdiagnoseeinheit 20 bzw. aus der Elektronik 10 wird abhängig vom Beschleunigungssignal und ggf. abhängig von gewählten Fahrprogrammen das Stellglied 5 einer Dämpfungseinrichtung (bestehend aus Stellglied 5 und Stoßdämpfer 4) angesteuert. Fig. 1 shows a chassis of a railway vehicle using the first variant of the invention. An acceleration sensor 3 is arranged directly on the chassis 1 . This acceleration sensor measures accelerations essentially parallel to the impeller axes 2 . The acceleration sensor is connected to electronics 10 with regard to its generated electrical quantity, which is proportional to the acceleration and which in turn can be connected to a Vvagen and / or train diagnosis unit 20 . From this train diagnosis unit 20 or from the electronics 10 , the actuator 5 of a damping device (consisting of actuator 5 and shock absorber 4 ) is controlled depending on the acceleration signal and possibly depending on the selected driving programs.

Fig. 2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Variante, bei der in der gleichen Weise ein Beschleunigungssensor 3 an einem Fahrwerk 1 eines Schienenfahrzeuges angebracht ist. Hierbei handelt es sich um ein typisch neuartiges Hochgeschwindigkeitsfahrwerk. Gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten relativ starren Drehgestell, ist dieses Schwanenhals-Drehgestell der Fig. 2 in sich elastischer als das in Fig. 1 dargestellte System mit festen Achslagerführungen. Aus diesem Grund wird bei solchen Hochgeschwindigkeitsdrehgestellen, wie in Fig. 2 der Einsatz sogenannter Schlingerdämpfer notwendig, die ihren Stellhub bzw. ihre Anstellrichtung in etwa parallel bzw. antiparallel zur Fahrtrichtung haben. Auch hierbei findet die Erfindung einen vorteilhaften Einsatz, indem der Beschleunigungssensor 3 vor allem Beschleunigungen parallel bzw. antiparallel zu den Laufachsen mißt. Das Ausgangssignal dieses Beschleunigungssensors 3 wird wie in Fig. 1 ebenfalls einer Elektronik bzw. einer Wagen- bzw. Zugdiagnoseeinheit 20 zugeführt. Aus dieser heraus werden dann die Schlingerdämpfer 5' in entsprechender Weise angesteuert. Auch bei diesem System ist die Anstellrichtung der Schlingerdämpfer 5' nahezu senkrecht zu der Richtung, in der die Beschleunigungen gemessen werden, d. h. im wesentlichen senkrecht zu den meßbaren Beschleunigungsvektoren. Fig. 2 shows a second variant of the invention in which in the same manner, an acceleration sensor 3 is mounted on a chassis 1 of a rail vehicle. This is a typical new high-speed chassis. Compared to the relatively rigid bogie shown in Fig. 1, this gooseneck bogie of Fig. 2 is inherently more elastic than the system shown in Fig. 1 with fixed axle bearing guides. For this reason, in the case of such high-speed bogies, as in FIG. 2, it is necessary to use so-called anti-roll dampers which have their actuating stroke or their direction of attack approximately parallel or antiparallel to the direction of travel. Here, too, the invention finds an advantageous use in that the acceleration sensor 3 primarily measures accelerations parallel or antiparallel to the running axes. As in FIG. 1, the output signal of this acceleration sensor 3 is also fed to electronics or a car or train diagnosis unit 20 . From this, the roll damper 5 'are then activated in a corresponding manner. In this system too, the setting direction of the roll damper 5 'is almost perpendicular to the direction in which the accelerations are measured, ie essentially perpendicular to the measurable acceleration vectors.

Fig. 3 zeigt die meß- und regelungstechnische Einbindung des Systems in eine Elektronik bzw. in ein Zugdiagnosesystem. Der Sensor 3 ist beispielsweise ein nach dem Massenträgheitsprinzip arbeitender Sensor, bei dem auf kapazitivem Vvege die Auslenkung einer massebehafteten Membran gemessen wird. Ebenso wäre ein Sensor denkbar, der hauptsächlich aus einem lediglich eine Auslenkung messenden Element besteht, aus welchem durch die zweite zeitliche Ableitung des Ortes nach der Zeit die Beschleunigung gebildet wird. Der Sensor 3 ist ausgangsseitig mit einem Meßwandler 11 verbunden, der ein aufbereitetes elektrisches Signal am Ausgang auf einen Verstärker 12 gibt. Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem Tiefpaß 13 verbunden, der hochfrequente Störungen bzw. Schwingungen aus dem System herausnehmen soll und lediglich Signale, die sich aus niederfrequenten Störungen ergeben an den Auswerterechner 14 weitergeben soll. Der Auswerterechner 14 ist in diesem Falle noch mit einem Diagnoserechner 21 verbunden, der zudem noch das ungefilterte Meßwandlersignal erhält. Dieser Diagnoserechner 21 steht in beidseitigem Datenfluß mit einem Monitor 23, der beispielsweise im Zugfahrzeug installiert sein kann. Desweiteren weist in dieser Ausgestaltungsform der Diagnoserechner 21 eine Schnittstelle 22 auf, die mit dem sogenannten Zugbus verbunden ist, über welchen die Beschleunigungssensorsignale aller Drehgestelle bzw. aller Fahrwerke in adressierter Weise zusammengenommen werden können, und möglicherweise auch Ansteuersignale in adressierter Form an die Dämpfereinrichtungen der Fahrgestelle gegeben werden können, an denen die auftretenden Schwingungen gedämpft werden müssen. Fig. 3 shows the measurement and control integration of the system in electronics or in a train diagnosis system. The sensor 3 is, for example, a sensor working according to the principle of inertia, in which the deflection of a membrane with mass is measured on a capacitive path. Likewise, a sensor would be conceivable, which mainly consists of an element measuring only a deflection, from which the acceleration is formed by the second time derivative of the location over time. The sensor 3 is connected on the output side to a transducer 11 , which outputs a processed electrical signal to an amplifier 12 at the output. The output of the amplifier is connected to a low-pass filter 13 , which is intended to take out high-frequency interference or vibrations from the system and only signals which result from low-frequency interference are to be passed on to the evaluation computer 14 . In this case, the evaluation computer 14 is also connected to a diagnosis computer 21 , which also receives the unfiltered transducer signal. This diagnostic computer 21 is in bilateral data flow with a monitor 23 , which can be installed, for example, in the towing vehicle. Furthermore, in this embodiment, the diagnostic computer 21 has an interface 22 , which is connected to the so-called train bus, via which the acceleration sensor signals of all bogies or all undercarriages can be combined in an addressed manner, and possibly also control signals in an addressed form to the damper devices of the undercarriages can be given at which the vibrations that occur must be damped.

Claims

1. Running gear for rail vehicles, consisting of a running gear provided with at least one wheel axle and a vehicle body, as well as means for electrical or electropneumatic or electrohydraulic influencing of the running gear damping, characterized in that
that at least one sensor ( 3 ) is arranged directly on the undercarriage ( 1 ), from or from which undercarriage accelerations can be determined, which is attached in such a way that accelerations parallel to the impeller axis ( 2 ) can be ascertained, and
that the means (shock absorber 4 , actuator 5 , anti-roll damper 5 ') for electrical, electropneumatic or electrohydraulic influencing of the chassis damping with respect to its actuating stroke are attached such that the actuating stroke is perpendicular to the measured acceleration vector.

2. Running gear according to claim 1, characterized, that the stroke is vertical.

3. Suspension according to claim 1, characterized, that the stroke is parallel or anti-parallel to the direction of travel.

4. Running gear according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 3 ) is an acceleration sensor working on the principle of inertia

5. Running gear according to one of the preceding claims, characterized in that the means (shock absorber 4 , actuator 5 , anti-roll damper 5 ') for electrical, electropneumatic or electrohydraulic influencing of the chassis damping comprise electronics ( 10 ) with the aid of which the driving behavior is determined or is recorded, and that with the help of electronics, control signals are generated to influence the chassis damping.

6. Suspension according to one of the preceding claims, characterized in that the chassis contains at least one shock absorber ( 4 ) and has an electrical, electropneumatic or electrohydraulic actuator ( 5 ) or anti-roll damper ( 5 ') which influences the shock absorber in the damping behavior.

7. Running gear according to one of the preceding claims, characterized in that the means for electrical, electropneumatic or electrohydraulic influencing of the chassis damping has an interface ( 22 ) to a bus line, which is connected in the case of a train network from one rail vehicle to the other to the towing vehicle .

8. Running gear according to one of the preceding claims, characterized in that a diagnostic computer ( 21 ) is provided at least in the towing vehicle or in at least one of the coupled rail vehicles to form a train network, which is connected to the bus line at least via data flow and in which driving programs can be stored.

9. Running gear according to claim 8, characterized in that the sensor or sensors ( 3 ) each has a data address assigned to it, such that the transmitted acceleration sensor values can be assigned to each individual running gear in the rail vehicle network in the diagnostic computer ( 21 ).