DE19936564A1

DE19936564A1 - Track-guided vehicle, in particular rail vehicle for local traffic

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Publication number: DE19936564A1
Application number: DE1999136564
Authority: DE
Inventors: Anton Gaile; Robert Andrae
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-08
Also published as: EP1074448A1

Abstract

Es wird ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug für den Nahverkehr, vorgeschlagen, das aus mindestens drei gelenkig miteinander verbundenen Wagenkästen besteht, die jeweils auf einem zugehörigen Fahrwerk in horizontaler Richtung drehbar abgestützt sind. Um eine definierte Position der Wagenkästen zueinander zu jedem Zeitpunkt zu erhalten, so daß die Wagenkästen bei Durchfahren einer beliebigen Kurvenstrecke eine annehmbare Hüllkurve bilden, wird die Auslenkung des ersten oder der ersten beiden Wagenkästen mit der Auslenkung des letzten bzw. der letzten beiden Wagenkästen durch ein geeignetes Steuerungssystem in Beziehung gesetzt. Die Auslenkung der zwischenliegenden Wagenkästen zu ihren zugehörigen Fahrwerken ergibt sich dadurch ohne weitere Maßnahmen zwangsläufig aufgrund der Spurführung. DOLLAR A Gemäß einer Ausführungsform wird erreicht, daß der Ausdrehwinkel des führenden Wagenkastens gegenüber dem zugehörigen Fahrwerk absolut betrachtet gleich dem Ausdrehwinkel des letzten Wagenkastens gegenüber dessen zugehörigen Fahrwerk ist. DOLLAR A Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird eine Abhängigkeit zwischen dem Ausdrehwinkel des in Fahrtrichtung ersten Wagenkastens zum zugehörigen Fahrwerk und den sich zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen einstellenden Gelenkwinkeln hergestellt.A track-guided vehicle, in particular a rail vehicle for local traffic, is proposed which consists of at least three articulated car bodies which are each rotatably supported in the horizontal direction on an associated running gear. In order to obtain a defined position of the car bodies relative to each other at all times, so that the car bodies form an acceptable envelope when driving through any curve section, the deflection of the first or the first two car bodies with the deflection of the last or the last two car bodies by appropriate control system related. The deflection of the intermediate car bodies to their associated undercarriages is inevitably due to the guidance of the track without further measures. DOLLAR A According to one embodiment it is achieved that the turning angle of the leading car body relative to the associated undercarriage is considered absolutely the same as the turning angle of the last car body relative to its associated undercarriage. DOLLAR A According to a second embodiment, a dependency is established between the angle of rotation of the first car body in the direction of travel and the associated chassis and the articulation angles that arise between the first two and the last two car bodies.

Description

Die Erfindung betrifft ein spurgeführtes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug für den Nahverkehr, bestehend aus mindestens drei gelenkig miteinander verbundenen Wagenkästen, die jeweils auf einem zugehörigen Fahrwerk in horizontaler Richtung drehbar abgestützt sind.The invention relates to a track-guided vehicle, in particular a Rail vehicle for local transport, consisting of at least three hinged car bodies, each on one associated chassis are rotatably supported in the horizontal direction.

Solche spurgeführten Fahrzeugsysteme sind, wenn keine weiteren Maß nahmen getroffen werden, statisch einfach unterbestimmt, da sich die miteinander verbundenen Wagenkästen auf den spurgeführten Fahrwerken drehen können. Diese Fahrzeugsysteme können beispiels weise dadurch statisch bestimmt werden, daß zumindest einer der Wa genkästen drehfest mit seinem zugehörigen Fahrwerk verbunden wird. Fehlt eine solche Maßnahme, dann nimmt das System bei von außen auf das System einwirkenden Kräften eine nicht definierte Stellung ein. Dies leuchtet unmittelbar ein für Fälle, in denen das spurgeführte Fahrzeug geschoben oder abgebremst wird. In diesen Fällen würden sich die Wagenkästen in unkontrollierter Weise ziehharmonikaartig zusammen schieben. Aber auch bei Kurvenfahrten und Beschleunigungen tritt das selbe Problem auf. Denn wenn das führende Fahrwerk in eine Kurve einfährt, so wirkt sich das zunächst nicht auf die Stellung des drehbar abgestützten Wagenkastens aus, und bei weiterer Kurveneinfahrt wird sich eine unbestimmte und dynamisch veränderliche Stellung des ersten und auch der folgenden Wagenkästen zu ihren jeweils zugehörigen Fahr werken einstellen.Such track-guided vehicle systems are, if not a further measure were taken, statically simply undetermined, since the interconnected car bodies on the track-guided Can turn undercarriages. These vehicle systems can, for example be determined statically by the fact that at least one of the Wa gen box is rotatably connected to its associated chassis. If such a measure is missing, the system records from outside forces acting on the system enter an undefined position. This lights up immediately for cases in which the track-guided vehicle is pushed or braked. In these cases, the Car bodies in an uncontrolled manner like an accordion push. But this also occurs when cornering and accelerating same problem on. Because when the leading undercarriage turns retracts, so it does not initially affect the position of the rotatable supported car body, and at further corner entry an indefinite and dynamically changing position of the first and also the following car bodies to their respective driving set works.

Durch die Fixierung nur eines, beispielsweise des ersten Fahrwerks zu dem zugehörigen Wagenkasten wird das einfach unterbestimmte System zu einem bestimmten System. Denn durch diese Fixierung ist die Stel lung des ersten Wagenkastens relativ zum Spurkanal immer definiert, und dadurch ist gleichzeitig die Stellung des folgenden Wagenkastens ebenfalls definiert, weil dieser gelenkig mit dem ersten Wagenkasten verbunden ist und weil dessen zugehöriges Fahrgestell in dem Spurkanal zwangsgeführt ist. Es ergibt sich dann immer eine definierte Position eines Wagenkastens aufgrund der definierten Position des vorangehenden Wagenkastens. Dies gilt unabhängig von irgendwelchen äußeren Kräften.By fixing only one, for example the first undercarriage the associated car body becomes the simply undefined system to a particular system. Because of this fixation is the stel the first car body is always defined relative to the track channel, and thereby the position of the following car body is simultaneously also defined because it is articulated with the first car body is connected and because its associated chassis in the track channel is forced. This always results in a defined position a car body based on the defined position of the previous one Car body. This applies regardless of any external forces.

Die drehfeste Fixierung eines Wagenkastens mit seinem zugehörigen Fahrgestell ist aber nicht optimal, weil die Ausdrehwinkel der damit verbundenen Wagenkästen relativ zu ihren zugehörigen Fahrwerken sehr groß werden können. Dies führt insbesondere bei Kurvenfahrten zu Problemen und unter Umständen zur Kollision mit einem entgegenkom menden Fahrzeug auf einem benachbarten Spurkanal. Da benachbarte Spurkanäle aus Platzersparnisgründen möglichst eng beieinander liegend sollen, ist es ein Bestreben, die Ausdrehwinkel der Wagenkästen in Grenzen zu halten und eine optimale Hüllkurve zu erzeugen. Mit "Hüll kurve" ist hier die äußere Grenzlinie der Fläche links und rechts des Spurkanals gemeint, die von den Wagenkästen bei Kurvenfahrt über strichen wird.The non-rotatable fixation of a car body with its associated Chassis is not optimal, however, because the turning angle of it connected car bodies relative to their associated chassis very much can grow up. This leads to in particular when cornering Problems and possibly colliding with an oncoming vehicle on an adjacent lane. Because neighboring Track channels are located as close together as possible to save space , it is an effort to change the angle of the car bodies in Keep limits and create an optimal envelope. With "envelope curve "here is the outer boundary line of the area to the left and right of the Lane channel meant by the car bodies when cornering will be deleted.

In DE-C-195 26 865 ist zu diesem Zweck eine Fahrwerksteuerung vor geschlagen worden, bei der abhängig von dem Ausdrehwinkel eines Wagenkastens relativ zu seinem zugehörigen Fahrwerk alle weiteren Wagenkästen relativ zu ihrem jeweils zugehörigen Fahrwerk ent sprechend einer vorgegebenen Formel aktiv ausgelenkt werden. Die Ausdrehwinkel der weiteren Wagenkästen wirken auf den Ausdrehwinkel des ersten Wagenkastens zurück, so daß sich ein selbstregelndes System ergibt. Nach der in DE-C-195 26 865 angegebenen Formel erfolgt die Auslenkung aneinandergrenzender Wagenkästen in entgegengesetzter Richtung, wobei die Summe aller Ausdrehwinkel 0 ergibt. D. h., wenn sich bei Einfahrt in eine Linkskurve eine Auslenkung des ersten Wagen kastens relativ zum Fahrwerk nach rechts bzw. in positiver Richtung einstellt, so sorgt das Steuerungssystem für eine Auslenkung des nächst folgenden Wagenkastens gegenüber dem zugehörigen Fahrwerk nach links bzw. in negativer Richtung und des übernächsten Wagenkastens wieder nach rechts bzw. in positiver Richtung usw. Durch dieses Steue rungssystem sind nicht nur akzeptable Hüllkurven erzielbar, sondern oftmals verbessert sich auch der Fahrkomfort, da die Fahrwerksteuerung die Aus- und Eindrehgeschwindigkeit des Wagenkastens verringert bzw. kontrolliert und ein Überschwingen des Wagenkastens bei Kurvenfahrt verhindert.DE-C-195 26 865 has a chassis control for this purpose been struck, depending on the angle of rotation of a All other relative to its associated chassis Entities relative to their respective chassis be actively deflected according to a given formula. The The angle of rotation of the other car bodies affects the angle of rotation of the first car body, so that a self-regulating system results. According to the formula given in DE-C-195 26 865 Deflection of adjacent car bodies in opposite directions Direction, where the sum of all turning angles is 0. That is, if there is a deflection of the first car when entering a left-hand bend box relative to the chassis to the right or in a positive direction the control system ensures that the next one is deflected following car body compared to the associated chassis left or in the negative direction and the car body after next back to the right or in a positive direction etc. By this steering not only acceptable envelope curves can be achieved, but also Often the driving comfort improves because the chassis control the removal and insertion speed of the car body is reduced or checked and an overshoot of the car body when cornering prevented.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein spurgeführtes Fahrzeug der eingangs genannten Art mit einem wenig aufwendigen Steuerungs system zur Erzielung einer akzeptablen Hüllkurve vorzuschlagen.The object of the present invention is a track-guided vehicle of the type mentioned with a less complex control propose a system for achieving an acceptable envelope.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit einem Steuerungssystem, mit welchem der Ausdrehwinkel α_n des in Fahrtrichtung letzten Wagenkastens relativ zu seinem zugehörigen Fahr werk in Abhängigkeit von dem Ausdrehwinkel α₁ des ersten Wagen kastens relativ zu dessen zugehörigen Fahrwerk gesteuert wird. Vorzugs weise sind die Auslenkungswinkel α₁ und α_n absolut betrachtet gleich. Insbesondere ist bei geradzahliger Anzahl n von Wagenkästen der Aus drehwinkel α₁ des ersten Wagenkastens gleichsinnig zum Ausdrehwinkel α_n des letzten Wagenkastens ist, d. h. α₁ = α_n. Bei ungerader Anzahl n von Wagenkästen wird eine gegensinnige Auslenkung der ersten und letzten Wagenkästen zu ihrem jeweiligen Fahrwerk bevorzugt, d. h. α₁ = -α_n. In eine allgemeingültige Formel gebracht gilt dann:
This object is achieved by a vehicle with a control system with which the turning angle α _{n of} the last car body in the direction of travel relative to its associated driving mechanism is controlled depending on the turning angle α _{1 of} the first car body relative to its associated chassis. Preferably, the deflection angles α ₁ and α _{n are} absolutely the same. In particular, with an even number n of car bodies, the angle of rotation α _{1 of} the first car body is in the same direction as the angle of rotation α _{n of} the last car body, ie α ₁ = α _n . In the case of an odd number n of car bodies, an opposing deflection of the first and last car bodies to their respective running gear is preferred, ie α ₁ = -α _n . Put in a general formula:

α₁ = k.(-1)ⁿ.α_n.α ₁ = k. (- 1) ⁿ .α _n .

Der k-Faktor gibt dabei das Verhältnis der Drehgestellauslenkungen an. k ist im einfachsten Fall 1. Bei k-Faktoren ungleich 1 ergibt sich eine fahrtrichtungsabhängige Hüllkurve.The k factor indicates the ratio of the bogie deflections. In the simplest case, k is 1. If k factors are not equal to 1, there is a Envelope curve dependent on the direction of travel.

Alternativ zu der zuvor beschriebenen Lösung können auch die Gelenk winkel β₁ und β_n-1 zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen in Abhängigkeit von dem Ausdrehwinkel α₁ des ersten Wagenkastens relativ zu dessen zugehörigen Fahrwerk gesteuert werden. Es hat sich gezeigt, daß eine akzeptable Hüllkurve insbesondere dann erzielt werden kann, wenn die Steuerung nach folgender Gleichung erfolgt:
As an alternative to the solution described above, the joint angles β ₁ and β _n-1 between the first two and the last two car bodies can be controlled as a function of the turning angle α _{1 of} the first car body relative to its associated undercarriage. It has been shown that an acceptable envelope can be achieved in particular if the control is carried out according to the following equation:

k₁.α₁ = k₂.β₁ + (-1)ⁿ.β_n-1,
k ₁ .α ₁ = k ₂ .β ₁ + (-1) ⁿ .β _n-1 ,

wobei k₁ und k₂ frei wählbare Proportionalitätsfaktoren darstellen, n die Anzahl der Wagenkästen angibt, und die Gelenkwinkel β positiv sind, wenn der in Fahrtrichtung nachfolgende Wagenkasten relativ zum vor auseilenden Wagenkasten im Uhrzeiger ausgelenkt ist.where k ₁ and k _{2 represent} freely selectable proportionality factors, n indicates the number of car bodies, and the articulation angles β are positive if the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the car body that is hurrying ahead.

Der Proportionalitätsfaktor k₁ wird vorzugsweise aus dem Verhältnis des maximal möglichen Gelenkwinkels β_max zum maximal möglichen Aus drehwinkel α_max gebildet. Beträgt beispielsweise der maximale Ausdreh winkel des Fahrwerks 5° und der maximale Gelenkwinkel 40°, kann der k-Faktor mit 8 angenommen werden. Durch Variation des k-Faktors kann die Stellung des Fahrzeugs im Spurkanal bei Kurvenfahrt verändert werden.The proportionality factor k ₁ is preferably formed from the ratio of the maximum possible joint angle β _max to the maximum possible rotation angle α _max . For example, if the maximum turning angle of the undercarriage is 5 ° and the maximum joint angle is 40 °, the k factor can be assumed to be 8. The position of the vehicle in the lane channel when cornering can be changed by varying the k factor.

Über den Proportionalitätsfaktor k₂ kann das Verhältnis der Gelenk winkel β₁ und β₂ beeinflußt werden. k₂ ist im einfachsten Fall 1.The ratio of the joint angles β ₁ and β ₂ can be influenced via the proportionality factor k ₂ . k ₂ is 1 in the simplest case.

Den beiden alternativen Lösungsvorschlägen liegt der gemeinsame Ge danke zugrunde; daß lediglich die Wagenkastenposition (1. Alternative) bzw. -positionen (2. Alternative) am Fahrzeuganfang und Fahrzeugende miteinander in Beziehung gesetzt werden. Dazwischenliegende Wagen kästen werden von der Steuerung weder erfaßt noch beeinflußt. Dies führt zu einer Reduzierung des konstruktiven Aufwands des Steuerungs systems, die mit steigender Wagenkastenanzahl umso stärker ins Ge wicht fällt, und es ergibt sich dennoch eine annehmbare Hüllkurve.The common alternative lies in the two alternative solutions thank you; that only the car body position (1st alternative) or positions (2nd alternative) at the beginning and end of the vehicle to be related to each other. Intermediate car Boxes are neither detected nor influenced by the control. This leads to a reduction in the design effort of the control systems, the more into the Ge with increasing number of car bodies weight falls, and yet there is an acceptable envelope.

Der Ausdrehwinkel α₁ des ersten Wagenkastens relativ zum Fahrwerk kann mittels mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Positionsauf nehmer erfaßt werden. Die Steuerung des letzten Wagenkasten relativ zum Fahrwerk (1. Alternative) bzw. die Steuerung der Gelenkwinkel zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen (2. Alternative) erfolgt mittels Stellgliedern, die wiederum mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch realisiert sein können. Der Meßwertaufnehmer und die Stellglieder sind zu einem geschlossenen Regelkreis verknüpft.The turning angle α _{1 of} the first car body relative to the chassis can be detected by mechanical, hydraulic or electrical position takers. The control of the last car body relative to the chassis (1st alternative) or the control of the articulation angle between the first two and the last two car bodies (2nd alternative) takes place by means of actuators, which in turn can be implemented mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically. The sensor and the actuators are linked to form a closed control loop.

Die Auslenkung kann bei beiden alternativen Lösungsvorschlägen voll ständig mechanisch mittels Seilzügen oder mittels Koppelstangen reali siert werden, indem beispielsweise bei der ersten Alternative die Aus lenkung am ersten Fahrzeugteil mit der Auslenkung am dritten Fahr zeugteil direkt mittels Seilzügen oder Koppelstangen gekoppelt wird.The deflection can be full in both alternative solutions constantly mechanically by means of cables or coupling rods reali be settled by, for example, switching off in the first alternative steering on the first part of the vehicle with the deflection on the third drive part is coupled directly by means of cables or coupling rods.

Bei der zweiten Alternative ist jedoch für die mechanische Realisierung zu beachten, daß sich je nach Fahrtrichtung eine andere Hüllkurve für das Fahrzeug ergibt, weil ein Positionsaufnehmer zum Erfassen des Ausdrehwinkels α₁ nur am ersten und nicht auch am letzten Fahrzeugteil vorgesehen ist.In the second alternative, however, it should be noted for the mechanical implementation that, depending on the direction of travel, there is a different envelope curve for the vehicle, because a position sensor for detecting the turning angle α _{1 is} only provided on the first and not also on the last vehicle part.

Bei der elektrischen Realisierung der Fahrwerksteuerung für die erste Alternative werden die Ausdrehwinkel des ersten und letzten Wagen kasten zum Fahrwerk mittels geeigneter elektrischer Meßwertaufnehmer erfaßt und ein aktives Stellglied, beispielsweise ein elektrohydraulischer, pneumatischer oder elektromechanischer Aktuator, sorgt dann für einen permanenten Abgleich der Auslenkungswinkel α₁ und α_n. Bei der elek trischen Realisierung dient eine übergeordnete Rechnereinheit zur An steuerung und Überwachung des aktiven Stellglieds. Es ist daher in diesem Fall auch nicht von Bedeutung, an welcher Stelle das aktive Stellglied wirksam ist. Das aktive Stellglied kann beispielsweise den Ausdrehwinkel eines beliebigen Wagenkastens (außer dem ersten Wagen kasten) steuern oder den Gelenkwinkel zwischen zwei beliebigen Wa genkästen steuern. Das aktive Stellglied kann z. B. auch im Meßwertauf nehmer am letzten Fahrzeugteil integriert sein. Dadurch wird in jedem Falle eine definierte Position aller Wagenkästen des spurgeführten Fahr zeugs in eindeutiger Weise definiert, und diese kann permanent so ver ändert werden, daß die Auslenkungswinkel α₁ und α_n die vorgegebene Beziehung α₁ = α_n bzw. α₁ = -α_n erfüllen.In the electrical implementation of the chassis control for the first alternative, the turning angles of the first and last car box to the chassis are detected by means of suitable electrical sensors and an active actuator, for example an electro-hydraulic, pneumatic or electromechanical actuator, then ensures a permanent adjustment of the deflection angle α ₁ and α _n . In the electrical implementation, a higher-level computer unit is used to control and monitor the active actuator. In this case it is therefore not important at which point the active actuator is effective. The active actuator can, for example, control the angle of rotation of any car body (except the first car body) or control the articulation angle between any two car bodies. The active actuator can e.g. B. also be integrated in the measurement receiver on the last vehicle part. As a result, a defined position of all car bodies of the track-guided vehicle is defined in a clear manner in any case, and this can be permanently changed so that the deflection angle α ₁ and α _n the predetermined relationship α ₁ = α _n or α ₁ = - satisfy α _n .

Bei der elektrischen Realisierung des Steuerungssystems für die zweite Alternative werden jeweils am ersten Fahrzeugteil und an den Fahrzeug gelenken zwischen den ersten und den letzten beiden Wagenkästen Meß wertaufnehmer zur Erfassung des Ausdrehwinkels α₁ bzw. der Gelenk winkel β₁ und β_n-1, angebracht. Wie auch bei der zuvor im Zusammen hang mit der ersten Alternative beschriebenen Lösung wird ein aktives Stellglied mit übergeordneter Rechnereinheit zur Ansteuerung und Über wachung am Fahrzeug angebracht. Im Gegensatz zur zuvor beschriebe nen mechanischen Realisierung dieser zweiten Alternative besteht bei der elektrischen Realisierung die Möglichkeit, eine identische Hüllkurve unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu realisieren. Dazu wird lediglich am letzten Fahrwerk ein weiterer Meßwertaufnehmer zur Erfassung des Ausdrehwinkels des letzten Wagenkastens zum Fahrwerk, das bei geänderter Fahrtrichtung zum ersten Fahrwerk wird, angebracht, und die übergeordnete Rechnereinheit erhält vom Fahrzeugrechner ein entsprechendes Fahrtrichtungssignal. Ein weiterer Vorteil der elek trischen Realisierung besteht darin, daß die Radkräfte reduziert werden, da sich die Massenkräfte der Wagenkästen nicht als Drehmomente, die auf das Fahrwerk wirken, bemerkbar machen, sondern als Querkraft auf das komplette Fahrwerk wirken. Hierdurch ergibt sich ein größerer wirksamer Hebelarm für die Abstützung der Massenkräfte des Fahr zeugs.In the electrical implementation of the control system for the second alternative, sensors are attached to the first part of the vehicle and to the vehicle between the first and last two car bodies to measure the angle of rotation α ₁ and the joint angle β ₁ and β _n-1 , respectively . As with the solution previously described in connection with the first alternative, an active actuator with a higher-level computer unit for control and monitoring is attached to the vehicle. In contrast to the mechanical implementation of this second alternative described above, the electrical implementation offers the possibility of realizing an identical envelope curve regardless of the direction of travel of the vehicle. For this purpose, a further transducer for detecting the angle of rotation of the last car body to the undercarriage, which becomes the first undercarriage when the direction of travel changes, is merely attached to the last undercarriage, and the higher-level computer unit receives a corresponding direction of travel signal from the vehicle computer. Another advantage of the elec trical implementation is that the wheel forces are reduced, since the inertia forces of the car bodies are not noticeable as torques acting on the chassis, but act as shear forces on the complete chassis. This results in a larger effective lever arm for supporting the inertial forces of the vehicle.

Die beiden alternativen Lösungen werden nachfolgend beispielhaft an hand einer hydraulischen Realisierung des Steuerungssystems unter Bezugnahme auf die anhängenden Figuren beschrieben. Darin bedeuten:The two alternative solutions are shown below as examples hand a hydraulic implementation of the control system under Described with reference to the attached figures. Where:

Fig. 1 zeigt ein Hydraulikschema für ein dreigliedriges Fahrzeug gemäß einer Ausbildungsform für die erste Alterna tivlösung; Fig. 1 shows a hydraulic diagram for a three-part vehicle according to an embodiment for the first alternative solution;

Fig. 2a-d zeigen das Verhalten eines dreigliedrigen Fahrzeugs gemäß Fig. 1 bei unterschiedlicher Schienenführung; FIG. 2a-d show the behavior of a three-unit vehicle of Figure 1 at different rail guide.

Fig. 3 zeigt ein Hydraulikschema für ein dreigliedriges Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform für die zweite Alternativ lösung; und Fig. 3 shows a hydraulic diagram for a three-part vehicle according to an embodiment for the second alternative solution; and

Fig. 4a-d zeigen das Verhalten des dreigliedrigen Fahrzeugs aus Fig. 3 bei unterschiedlicher Schienenführung. Fig. 4a-d show the behavior of the tripartite vehicle of FIG. 3 at various rail guide.

In Fig. 1 ist ein Hydraulikschema eines hydraulischen Steuerungs systems für ein dreigliedriges Fahrzeug 10 dargestellt. Das Fahrzeug 10 besitzt drei Wagenkästen 11, 12, 13, die auf zugehörigen, spurgeführten Fahrwerken 16, 17, 18 abgestützt sind. Die Fahrwerke 16, 17, 18 sind jeweils als Drehgestell ausgebildet, so daß eine Winkelauslenkung der Wagenkästen 11, 12, 13 zu ihrem jeweiligen Fahrwerk möglich ist. Die Begriffe Fahrwerk und Drehgestell werden daher im folgenden synonym verwendet. Die Wagenkästen 11 und 12 bzw. 12 und 13 sind durch Gelenkverbindungen 14 bzw. 15 gelenkig miteinander verbunden. Der mittlere Wagenkasten 12 stellt eine Art "Wippe" zwischen dem ersten und dritten Wagenkasten 11 bzw. 13 dar, wobei sein Fahrwerk bzw. sein Drehgestell 17 den Drehpunkt bildet. Dies führt dazu, daß jede Bewegung des ersten Wagenkastens 11 eine entsprechende Gegenbewe gung am dritten Wagenkasten 13 bewirkt und umgekehrt, weswegen das hydraulische Steuerungssystem bei Fahrzeugen mit ungerader Anzahl n von Wagenkästen so geschaltet ist, daß erster und letzter Wagenkasten 11 bzw. 13 gegensinnig zueinander ausgelenkt werden.In Fig. 1, a hydraulic diagram of a hydraulic control system for a three-part vehicle 10 is shown. The vehicle 10 has three car bodies 11 , 12 , 13 which are supported on associated track-guided undercarriages 16 , 17 , 18 . The trolleys 16 , 17 , 18 are each designed as bogies, so that an angular deflection of the car bodies 11 , 12 , 13 to their respective trolleys is possible. The terms chassis and bogie are therefore used synonymously in the following. The car bodies 11 and 12 or 12 and 13 are articulated to one another by articulated connections 14 and 15 . The middle car body 12 represents a kind of "seesaw" between the first and third car bodies 11 and 13 , with its chassis or bogie 17 forming the fulcrum. This leads to the fact that every movement of the first car body 11 causes a corresponding Gegenbewe movement on the third car body 13 and vice versa, which is why the hydraulic control system for vehicles with an odd number n of car bodies is switched so that the first and last car bodies 11 and 13 in opposite directions to each other be deflected.

Um diese Auslenkungen zu steuern, sind am ersten und am letzten Fahr zeugglied hydraulische Stellglieder 40, 50 bzw. 60, 70 vorgesehen, die über ein Hydrauliksystem 20 miteinander verbunden sind. Die hydrau lischen Stellglieder 40, 50 des ersten Fahrzeugglieds sind über Hydrau likleitungen 21, 22 mit den hydraulischen Stellgliedern 60, 70 verbun den, so daß sich die hydraulischen Stellglieder 40, 50 und 60, 70 gegen seitig beeinflussen. Das Hydrauliksystem 20 wird durch einen Ventil block 24 und Hydraulikspeicher 23 vervollständigt.In order to control these deflections, hydraulic actuators 40 , 50 and 60 , 70 are provided on the first and last driving elements, which are connected to one another via a hydraulic system 20 . The hy metallic actuators 40 , 50 of the first vehicle member are connected via hydraulic lik lines 21 , 22 to the hydraulic actuators 60 , 70 , so that the hydraulic actuators 40 , 50 and 60 , 70 affect each other. The hydraulic system 20 is completed by a valve block 24 and hydraulic accumulator 23 .

Die hydraulischen Stellglieder 40, 50, 60, 70 sind prinzipiell identisch aufgebaut. Am Beispiel des hydraulischen Stellglieds 40 weisen sie eine Kolbenstange 41 mit einem Kolben 43 in einem Hydraulikzylinder 46 auf, in dem die Kolbenstange 41 mit dem Kolben 43 axial geführt wird. Die Kolbenstange 41 ist einseitig an dem Drehgestell 16 über ein Dreh gestellgelenk 47 angelenkt. Der Hydraulikzylinder 46 ist seinerseits über ein Wagenkastengelenk 45 an dem Wagenkasten 11 angelenkt. Diese Konstruktion erlaubt eine Winkelauslenkung des Drehgestells 16 gegen über dem Wagenkasten 11, wobei sich die am Drehgestell 16 fixierte Kolbenstange 41 mit dem Kolben 43 axial in dem am Wagenkasten 11 fixierten Hydraulikzylinder 46 verschieben kann. Der Kolben 43 teilt den Hydraulikzylinder 46 in zwei Zylinderkammern 42, 44, die sich dementsprechend bei einer Winkelauslenkung des Wagenkasten 11 zum Drehgestell 16 einerseits vergrößern und andererseits verkleinern.The hydraulic actuators 40 , 50 , 60 , 70 are basically identical. Using the example of the hydraulic actuator 40 , they have a piston rod 41 with a piston 43 in a hydraulic cylinder 46 , in which the piston rod 41 is guided axially with the piston 43 . The piston rod 41 is articulated on one side on the bogie 16 via a rotating frame joint 47 . The hydraulic cylinder 46 is in turn articulated on the car body 11 via a car body joint 45 . This construction allows an angular deflection of the bogie 16 relative to the car body 11 , wherein the piston rod 41 fixed to the bogie 16 can move axially with the piston 43 in the hydraulic cylinder 46 fixed to the car body 11 . The piston 43 divides the hydraulic cylinder 46 into two cylinder chambers 42 , 44 , which on the one hand enlarge and on the other hand decrease when the car body 11 is angularly deflected relative to the bogie 16 .

Die hydraulischen Stellglieder 40, 50 am ersten Fahrzeugglied bzw. 60, 70 am letzten Fahrzeugglied sind parallel zueinander beidseitig zum Drehgestell 16 bzw. 18 angeordnet. D. h., eine Drehung des Wagen kastens 11 relativ zum Drehgestell 16 um den Ausdrehwinkel α₁ in Pfeilrichtung (Fig. 1) bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 43 im Hydraulikzylinder 46 nach rechts und eine Verschiebung des Kolbens 53 im Hydraulikzylinder des gegenüberliegenden hydraulischen Stellglieds 50 nach links.The hydraulic actuators 40 , 50 on the first vehicle member and 60 , 70 on the last vehicle member are arranged parallel to each other on both sides of the bogie 16 and 18 , respectively. That is, a rotation of the car body 11 relative to the bogie 16 by the turning angle α ₁ in the direction of the arrow ( Fig. 1) causes a displacement of the piston 43 in the hydraulic cylinder 46 to the right and a displacement of the piston 53 in the hydraulic cylinder of the opposite hydraulic actuator 50 to the left.

Beim Einfahren des Fahrzeugs in eine Rechtskurve ergibt sich dann folgendes Verhalten. Das Drehgestell 16 des ersten Fahrzeugteils dreht sich unter dem Wagenkasten 11 nach rechts weg. Das heißt, der Wagen kasten 11 dreht relativ zum Drehgestell 16 nach links, d. h. im Gegen uhrzeigersinn bzw. in negativer Drehrichtung, um den Ausdrehwinkel α₁ (Pfeilrichtung in Fig. 1). Dadurch verkleinern sich die Zylinderkammern 42, 52 und vergrößern sich die Zylinderkammern 44, 54. Die sich ver kleinernden Zylinderkammern 42, 52 sind an die Hydraulikleitung 22 angeschlossen, so daß das verdrängte Hydrauliköl aus den Zylinderkam mern 42, 52 in die Hydraulikleitung 22 fließt. In entsprechender Weise fließt Hydrauliköl aus der Hydraulikleitung 21 in die sich vergrößernden Zylinderkammern 44, 54. Dieser Hydraulikölfluß wird zur Auslenkung des letzten Wagenkastens 13 relativ zu dessen Fahrwerk bzw. Drehge stell 18 genutzt. D. h., daß aus den Zylinderkammern 42, 52 verdrängte Hydrauliköl fließt in die Zylinderkammern 62, 72 der hydraulischen Stellglieder 60, 70 des letzten Fahrzeugglieds, wodurch gleichzeitig Hydrauliköl in entsprechender Menge aus den Zylinderkammern 64, 74 der hydraulischen Stellglieder 60, 70 durch die Hydraulikleitung 21 in die sich vergrößernden Zylinderkammern 44, 54 der hydraulischen Stellglieder 40, 50 des ersten Fahrzeugglieds verdrängt wird. Dadurch ergibt sich ein Ausdrehwinkel an des letzten Wagenkastens 13 zum Drehgestell 18 im Uhrzeigersinn bzw. in positiver Drehrichtung (Pfeil richtung Fig. 1), denn das Drehgestell 18 ist aufgrund der Schienenführung am Ausdrehen gehindert. Das zuvor beschriebene Steuerungssystem regelt sich somit selbsttätig zu jedem Zeitpunkt in eine definierte Position ein.When the vehicle enters a right-hand bend, the following behavior occurs. The bogie 16 of the first vehicle part turns under the car body 11 to the right. That is, the car box 11 rotates relative to the bogie 16 to the left, ie counterclockwise or in the negative direction of rotation, by the turning angle α ₁ (arrow direction in Fig. 1). This reduces the size of the cylinder chambers 42 , 52 and increases the size of the cylinder chambers 44 , 54 . The ver shrinking cylinder chambers 42 , 52 are connected to the hydraulic line 22 , so that the displaced hydraulic oil from the Zylinderkam men 42 , 52 flows into the hydraulic line 22 . In a corresponding manner, hydraulic oil flows from the hydraulic line 21 into the enlarging cylinder chambers 44 , 54 . This hydraulic oil flow is used for the deflection of the last car body 13 relative to its chassis or Drehge 18 . That is, hydraulic oil displaced from the cylinder chambers 42 , 52 flows into the cylinder chambers 62 , 72 of the hydraulic actuators 60 , 70 of the last vehicle member, whereby at the same time hydraulic oil in an appropriate amount from the cylinder chambers 64 , 74 of the hydraulic actuators 60 , 70 the hydraulic line 21 is displaced into the enlarging cylinder chambers 44 , 54 of the hydraulic actuators 40 , 50 of the first vehicle member. This results in a turning angle on the last car body 13 to the bogie 18 clockwise or in the positive direction of rotation (arrow direction Fig. 1), because the bogie 18 is prevented from turning due to the rail guide. The control system described above thus automatically adjusts itself to a defined position at any point in time.

Die Ausdrehwinkel α₁ und α_n des ersten Wagenkastens 11 und des letzten Wagenkastens 13 sind gegensinnig, weil die Anzahl n an Wagen kästen ungerade ist. Das zuvor beschriebene Steuerungssystem ist auch für Fahrzeuge mit mehr als drei Gliedern anwendbar, wobei bei Fahr zeugen mit gerader Anzahl n an Wagenkästen durch Vertauschung der Anschlüsse der Hydraulikleitungen 21, 22 an den hydraulischen Stell gliedern 60, 70 erreicht wird, daß in diesen Fällen die Drehrichtungen des ersten Wagenkastens 11 und des letzten Wagenkastens 13 gegenüber ihrem jeweiligen Drehgestell 16, 18 nicht gegensinnig sondern gleich sinnig sind.The turning angles α ₁ and α _{n of} the first car body 11 and the last car body 13 are in opposite directions, because the number n of car bodies is odd. The control system described above is also applicable to vehicles with more than three members, with vehicles with even number n of car bodies by swapping the connections of the hydraulic lines 21 , 22 to the hydraulic actuators 60 , 70 is achieved that in these cases Directions of rotation of the first car body 11 and the last car body 13 with respect to their respective bogie 16 , 18 are not in opposite directions but are equally sensible.

Aufgrund des identischen Aufbaus aller hydraulischen Stellglieder 40, 50, 60, 70 ist das absolute Maß des Ausdrehwinkels α₁ am ersten Fahr zeugglied identisch zum Maß des Ausdrehwinkels α_n am letzten Fahr zeugglied:
Due to the identical structure of all hydraulic actuators 40 , 50 , 60 , 70 , the absolute dimension of the turning angle α ₁ on the first driving element is identical to the dimension of the turning angle α _n on the last driving element:

|α₁| = |α_n|| α ₁ | = | α _n |

Bei ungerader Anzahl an Wagenkästen gilt:
If the number of car bodies is odd:

α₁ = -α_n
α ₁ = -α _n

und bei gerader Anzahl an Wagenkästen gilt:
and with an even number of car bodies:

α₁ = α_n.α ₁ = α _n .

Dies läßt sich auch allgemein angeben durch:
This can also be stated generally by:

α₁ = k.(-1)ⁿ.α_n.α ₁ = k. (- 1) ⁿ .α _n .

Das zuvor beschriebene hydraulische Steuerungssystem stellt gleichzeitig eine Knickschutzreinrichtung dar, wie nachfolgend erläutert wird. Auf einem geradlinigen Spurkanal nimmt das Fahrzeug die in Fig. 1 gezeig te Stellung ein. D. h., alle Wagenkästen 11, 12, 13 und Fahrwerke 16, 17, 18 sind linear zueinander angeordnet. Der Versuch, beispielsweise den ersten Wagenkasten 11 aufgrund von böigen Winden oder ähnlichen äußeren Einflüssen auszulenken, würde dazu führen, daß der letzte Wagenkasten 13 aufgrund des verdrängten Hydraulikölvolumens in Gegenrichtung ausgelenkt wird. Die Auslenkung des letzten Wagen kastens 13 würde jedoch wieder eine Verdrängung eines identischen Ölvolumens bewirken, aufgrund dessen der erste Wagenkasten in seine Ausgangsposition zurückgedreht wird. Da die hydraulischen Stellglieder 40, 50 bzw. 60, 70 der ersten und letzten Fahrzeugglieder über das Hydrauliksystem ständig in Verbindung stehen, kann somit im geraden Spurkanal aufgrund der vorbeschriebenen Vorgänge eine Auslenkung des ersten Wagenkastens 11 nicht auftreten. Dies gilt für alle äußeren Kräfte und alle Wagenkästen, auch den mittleren Wagenkasten 12, da dessen Position durch die Positionen der ersten und letzten Wagenkästen 11, 13 definiert wird.The hydraulic control system described above also represents an anti-kink device, as will be explained below. The vehicle assumes the position shown in FIG. 1 on a straight lane channel. That is, all car bodies 11 , 12 , 13 and undercarriages 16 , 17 , 18 are arranged linearly to one another. The attempt, for example, to deflect the first car body 11 due to gusty winds or similar external influences would lead to the last car body 13 being deflected in the opposite direction due to the displaced hydraulic oil volume. The deflection of the last car body 13 would, however, again cause displacement of an identical oil volume, due to which the first car body is rotated back into its starting position. Since the hydraulic actuators 40 , 50 and 60 , 70 of the first and last vehicle elements are constantly connected via the hydraulic system, a deflection of the first car body 11 cannot occur in the straight track channel due to the above-described processes. This applies to all external forces and all car bodies, including the middle car body 12 , since its position is defined by the positions of the first and last car bodies 11 , 13 .

Durch die Kopplung des ersten mit dem letzten Fahrzeugteil ergibt sich bei einem k-Faktor von 1 für beide Fahrtrichtungen ein symmetrisches Verhalten. Das bedeutet, die Hüllkurve des Fahrzeugs ist unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Auf die hydraulischen Stellglieder 50 und 70 kann auch verzichtet werden, ohne daß sich an dem Prinzip und dem erreichten Ergebnis etwas ändert. Allerdings ist die paarweise Anordnung von jeweils zwei Stellgliedern pro Fahrwerk zu bevorzugen, da dadurch automatisch eine Entkopplung der Längs- und Querbewegung des Fahrzeugs erreicht wird.By coupling the first with the last vehicle part, a k-factor of 1 results in symmetrical behavior for both directions of travel. This means that the envelope of the vehicle is independent of the direction of travel of the vehicle. The hydraulic actuators 50 and 70 can also be dispensed with without changing the principle and the result achieved. However, the paired arrangement of two actuators per chassis is preferred, as this automatically decouples the longitudinal and transverse movement of the vehicle.

In den Fig. 2a bis 2d ist das Verhalten eines dreigliedrigen Fahr zeugs bei unterschiedlicher Schienenführung dargestellt. Das Verhältnis des Drehgestellabstands zum Radius R des Spurkanals beträgt 7/17 m/m, d. h., ca. 0,4. In den Zeichnungen sind die Ausdrehwinkel α₁ der Wa genkästen zu ihrem jeweils zugehörigen Fahrwerk angegeben, wobei ein positiver Ausdrehwinkel α eine Auslenkung des Wagenkastens gegen über dem Fahrwerk bzw. Spurkanal im Uhrzeigersinn angibt.In FIGS. 2a to 2d, the behavior of a three-membered driving is shown zeugs at different rail guide. The ratio of the bogie distance to the radius R of the track channel is 7/17 m / m, that is, about 0.4. In the drawings, the unscrewing angle α _{1 of} the Wa genkästen to their respective undercarriage is indicated, with a positive unscrewing angle α indicating a deflection of the car body against the chassis or track channel in a clockwise direction.

In Fig. 2a ist das Verhalten des Fahrzeugs bei Kurveneinfahrt (Pfeil richtung) dargestellt. Eine identische Konstellation ergibt sich auch bei umgekehrter Fahrtrichtung. Der Ausdrehwinkel des führenden Wagen kastens 11 relativ zum Fahrwerk 16 beträgt α₁ = -3° und der des letzten Wagenkastens 13 relativ zum Fahrwerk 18 einen Ausdrehwinkel α₃ = 3°. Dadurch ergibt sich bei dem mittleren Fahrzeugteil ein Ausdrehwin kel des Wagenkastens 12 relativ zum Fahrwerk 17 zu α₂ ≈ -2°.In Fig. 2a the behavior of the vehicle is shown when entering a curve (arrow direction). An identical constellation also results when the direction of travel is reversed. The turning angle of the leading car body 11 relative to the chassis 16 is α ₁ = -3 ° and that of the last car body 13 relative to the chassis 18 is an turning angle α ₃ = 3 °. This results in the Ausrehwin angle of the car body 12 relative to the chassis 17 to α ₂ ≈ -2 ° in the middle vehicle part.

Fig. 2b zeigt dasselbe dreigliedrige Fahrzeug während der Kurven fahrt. Es stellt sich ein Ausdrehwinkel von α₁ = +3° am führenden Fahrzeugteil und α₃ = -3° am letzten Fahrzeugteil ein. Der Ausdreh winkel α₂ am mittleren Fahrzeugteil beträgt α₂ ≈ -2°. Fig. 2b shows the same tripartite vehicle while cornering. An angle of rotation of α ₁ = + 3 ° occurs on the leading vehicle part and α ₃ = -3 ° on the last vehicle part. The turning angle α ₂ on the middle part of the vehicle is α ₂ ≈ -2 °.

In Fig. 2c ist dasselbe dreigliedrige Fahrzeug beim Durchfahren einer Kurve mit Zwischengerade dargestellt. Die sich einstellenden Aus drehwinkel betragen bei dem führenden Fahrzeugteil α₁ = -5°, bei dem letzten Fahrzeugteil dementsprechend α₃ = +5° und bei dem mittleren Fahrzeugteil α₂ ≈ 1,5°.In Fig. 2c the same tripartite vehicle is shown when driving through a curve with intermediate straight. The resulting rotation angles are α ₁ = -5 ° in the leading vehicle part, α ₃ = + 5 ° in the last vehicle part and α ₂ ≈ 1.5 ° in the middle vehicle part.

In Fig. 2d ist das Verhalten desselben dreigliedrigen Fahrzeugs beim Befahren eines S-Bogens mit Zwischengerade dargestellt. Die Aus drehwinkel am ersten und letzten Fahrzeugteil ergeben sich zu α₁ = α₃ = 0°. Der sich am mittleren Fahrzeugteil einstellende Ausdrehwinkel beträgt α₂ ≈ 5°.In Fig. 2d the behavior is the same tripartite vehicle when driving on an S-arc shown with intermediate straight. The turning angles on the first and last vehicle parts result in α ₁ = α ₃ = 0 °. The turning angle on the middle part of the vehicle is α ₂ ≈ 5 °.

In den Fig. 2a bis 2d sind die hydraulischen Stellglieder 40 und 60 schematisch dargestellt, deren Stellzylinder jeweils mit den Wagenkästen und deren Kolbenstangen jeweils mit dem Drehgestell bzw. Fahrwerk verbunden sind, wie in Bezug auf Fig. 1 erläutert. Die Lage des Kol bens in dem Hydraulikzylinder des hydraulischen Stellglieds ist jeweils angedeutet.In FIGS. 2a to 2d, the hydraulic actuators are shown schematically 40 and 60, the adjusting cylinder, respectively, as explained with the coaches and their piston rods are each connected to the bogie chassis and with respect to Fig. 1. The position of the piston in the hydraulic cylinder of the hydraulic actuator is indicated in each case.

In Fig. 2d ist eine mögliche Position für ein aktives Stellglied 90 dar gestellt, wie es bei elektrischer Realisierung des Steuerungssystems vorgesehen werden kann. D. h., statt der hydraulischen Stellglieder 40, 60 wird beispielsweise ein hydraulisches Stellglied 100 zwischen zwei Wagenkästen zur Steuerung eines Gelenkwinkels β vorgesehen. Der Ge lenkwinkel β wird so eingestellt, daß die Ausdrehwinkel α₁ und α₃ ab solut betrachtet gleich groß und gegensinnig sind. Die Auslenkungs winkel α₁ und α₃ werden mit geeigneten Meßaufnehmern ermittelt, und das aktive Stellglied 100 mittels einer übergeordneten Rechnereinheit gesteuert.In Fig. 2d is a possible position for an active actuator 90 is provided, as it can be provided with electrical implementation of the control system. That is, instead of the hydraulic actuators 40 , 60 , for example, a hydraulic actuator 100 is provided between two car bodies for controlling an articulation angle β. The Ge steering angle β is set so that the unscrewing angles α ₁ and α ₃ are considered the same size and in opposite directions. The deflection angles α ₁ and α ₃ are determined using suitable sensors, and the active actuator 100 is controlled by means of a higher-level computer unit.

In Fig. 3 ist ein Hydraulikschema für ein dreigliedriges Fahrzeug entsprechend der zweiten Lösungsalternative dargestellt. Abgesehen von Einzelheiten des Hydraulikschemas entspricht das in Fig. 3 dargestellte Fahrzeug dem in Fig. 1 dargestellten Fahrzeug. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Zwischen dem Wagen kasten 11 und dem Drehgestell 16 des führenden Fahrzeugteils sind hydraulische Stellglieder 40, 50 in identischer Weise vorgesehen, wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, um den Ausdrehwinkel α₁ am führenden Fahrzeugteil zwischen dem Wagenkasten 11 und dem Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 zu erfassen und zu beeinflussen. Dement sprechend würde auch ein einzelnes hydraulisches Stellglied 40 bzw. 50 für die beabsichtigten Zwecke grundsätzlich ausreichen.In Fig. 3 is a hydraulic schematic is shown for a three-membered vehicle according to the second alternative solution. Apart from details of the hydraulic scheme, the vehicle shown in FIG. 3 corresponds to the vehicle shown in FIG. 1. The same parts are therefore designated with the same reference numbers. Between the car body 11 and the bogie 16 of the leading vehicle part hydraulic actuators 40 , 50 are provided in an identical manner, as previously explained in connection with FIG. 1, by the turning angle α ₁ on the leading vehicle part between the car body 11 and the chassis or To detect and influence bogie 16 . Accordingly, a single hydraulic actuator 40 or 50 would basically be sufficient for the intended purposes.

Im Gegensatz zu der ersten Alternative der Erfindung sind bei dieser zweiten Alternative anstelle der hydraulischen Stellglieder 60, 70 am letzten Fahrzeugteil hydraulische Stellglieder 80 und 90 zwischen den ersten beiden Wagenkästen 11, 12 und den letzten beiden Wagenkästen 12, 13 vorgesehen. Mit den hydraulischen Stellgliedern 80, 90 wird an den Gelenkverbindungen 14, 15 der Gelenkwinkel β zwischen angren zenden Wagenkästen gesteuert.In contrast to the first alternative of the invention, instead of the hydraulic actuators 60 , 70, hydraulic actuators 80 and 90 are provided on the last vehicle part between the first two car bodies 11 , 12 and the last two car bodies 12 , 13 in this second alternative. With the hydraulic actuators 80 , 90 , the joint angle β between adjacent car bodies is controlled at the articulated connections 14 , 15 .

Dazu sind die hydraulischen Stellglieder 80, 90 über Wagenkastengelen ke 85 bzw. 95 mit den jeweiligen Wagenkästen 11, 12 bzw. 12, 13 gelenkig verbunden. Eine Auslenkung des führenden Wagenkastens 11 gegenüber seinem zugehörigen Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 um den Ausdrehwinkel α₁ wird mittels der Hydraulikleitungen 21, 22 auf die hydraulischen Stellglieder 80, 90 aufgeschaltet, die dadurch auf die Gelenkwinkel β₁ bzw. β_n-1 zwischen den ersten beiden und letzten beiden Wagenkästen 11, 13 einwirken. Ein positiver Ausdrehwinkel α₁ bedeutet ein Ausdrehen des Wagenkastens 11 relativ zum Fahrwerk 16 im Uhrzeigersinn. Ein positiver Winkel β bedeutet ein Auslenken des in Fahrtrichtung nachfolgenden Wagenkastens relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeigersinn.For this purpose, the hydraulic actuators 80 , 90 are articulated to the respective car bodies 11 , 12 and 12 , 13 via car body gels 85 and 95 , respectively. A deflection of the leading car body 11 with respect to its associated undercarriage or bogie 16 by the turning angle α ₁ is applied by means of the hydraulic lines 21 , 22 to the hydraulic actuators 80 , 90 , which thereby act on the articulation angles β ₁ and β _n-1 between the first two and last two car bodies 11 , 13 act. A positive unscrewing angle α ₁ means that the car body 11 is unscrewed clockwise relative to the chassis 16 . A positive angle β means a deflection of the car body following in the direction of travel relative to the leading car body in a clockwise direction.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Hydraulikschema sind die hydrau lischen Stellglieder 80, 90 identisch ausgebildet, insbesondere also mit identischen Zylinderkammervolumen. Die Zylinderkammervolumen 42, 44 bzw. 52, 54 der hydraulischen Stellglieder 40, 50 am führenden Fahrzeugteil sind demgegenüber größer ausgebildet. Die Volumengröße der Zylinderkammern 42, 44 und 52, 54 bestimmt deshalb den Pro portionalitätsfaktor k in der folgenden Gleichung:
In the hydraulic diagram shown in Fig. 3, the hy metallic actuators 80 , 90 are identical, in particular thus with identical cylinder chamber volume. In contrast, the cylinder chamber volumes 42 , 44 and 52 , 54 of the hydraulic actuators 40 , 50 on the leading vehicle part are larger. The volume size of the cylinder chambers 42 , 44 and 52 , 54 therefore determines the proportionality factor k in the following equation:

k.α₁ = β₁- β₂,
k.α ₁ = β ₁ - β ₂ ,

die von dem in Fig. 3 dargestellten Hydraulikschema erfüllt wird. Dabei gibt α₁ den Ausdrehwinkel des führenden Wagenkasten relativ zum Fahrwerk und β₁, β₂ die Gelenkwinkel zwischen dem ersten und zweiten bzw. zweiten und dritten Wagenkasten an.which is met by the hydraulic diagram shown in Fig. 3. In this case, α ₁ indicates the angle of rotation of the leading car body relative to the chassis and β ₁ , β ₂ the articulation angle between the first and second or second and third car bodies.

Der Proportionalitätsfaktor k sollte in etwa dem Verhältnis aus dem maximal möglichen Gelenkwinkel β_max und maximal möglichen Ausdreh winkel α_max entsprechen. Bei einem maximalen Gelenkwinkel von β_max= 40° und einem maximalen Ausdrehwinkel α_max = 5° ergibt sich k = 8.The proportionality factor k should roughly correspond to the ratio of the maximum possible joint angle β _max and the maximum possible turning angle α _max . With a maximum joint angle of β _max = 40 ° and a maximum turning angle α _max = 5 °, k = 8 results.

Bei einem Ausdrehwinkel α₁ des führenden Wagenkastens 11 im Gegen uhrzeigersinn (Pfeilrichtung in Fig. 3) zu dem Fahrwerk bzw. Drehge stell 16 des führenden Fahrzeugteils bewegt sich der Kolben 43 aus dem Hydraulikzylinder 46 heraus und der Kolben 53 in den Hydraulikzylin der 56 hinein. Das aus den Zylinderkammern 42 und 52 verdrängte Hydraulikölvolumen wird über die Hyraulikleitung 22 so in die Zylinderkammern der hydraulischen Stellglieder 80, 90 geleitet, daß deren Kolben 83, 93 innerhalb der Hydraulikzylinder 86, 96 in Pfeil richtung verschoben werden. Der zuvor beschriebene Vorgang tritt bei spielsweise bei Einfahrt in eine Rechtskurve auf (siehe auch Fig. 4a), so daß sich die Wagenkästen 11, 12, 13 während der Kurveneinfahrt zick-zack-förmig anordnen.At an unscrewing angle α _{1 of} the leading car body 11 in the counterclockwise direction (arrow direction in FIG. 3) to the chassis or rotary joint 16 of the leading vehicle part, the piston 43 moves out of the hydraulic cylinder 46 and the piston 53 into the hydraulic cylinder 56 . The hydraulic oil volume displaced from the cylinder chambers 42 and 52 is passed via the hydraulic line 22 into the cylinder chambers of the hydraulic actuators 80 , 90 in such a way that their pistons 83 , 93 are displaced within the hydraulic cylinders 86 , 96 in the direction of the arrow. The above-described process occurs, for example, when entering a right-hand bend (see also FIG. 4a), so that the car bodies 11 , 12 , 13 are arranged in a zig-zag shape when entering the bend.

Das Verhalten des Fahrzeugs beim Einfahren in eine Kurve ist in Fig. 4a dargestellt. Bei umgekehrter Fahrtrichtung, d. h. bei Kurvenausfahrt, nimmt das Fahrzeug dieselbe Stellung ein. Allerdings nehmen die einzel nen. Fahrzeugteile bei Einfahrt in eine Kurve in umgekehrter Fahrtrich tung eine andere Stellung ein, als die in Fig. 4a dargestellte Fahrzeug stellung, da der Fahrzeugteil mit den hydraulischen Stellgliedern 40, 50 in einem solchen Fall erst als letztes Fahrzeugteil in die Kurve einfährt.The behavior of the vehicle when entering a curve is shown in FIG. 4a. In the opposite direction of travel, ie when exiting a curve, the vehicle assumes the same position. However, the individual take. Vehicle parts when entering a curve in the opposite direction of travel a different position than the vehicle position shown in Fig. 4a, since the vehicle part with the hydraulic actuators 40 , 50 only enters the curve as the last vehicle part in such a case.

Bei der in Fig. 4a dargestellten Fahrzeugstellung wurde der Propor tionalitätsfaktor k = 8 gewählt, so daß sich ein Ausdrehwinkel α₁ zwischen dem Wagenkasten 11 und dem zugehörigen Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 des führenden Fahrzeugteils zu α₁ = -2,375° einstellt, während die Gelenkwinkel β₁ und β₂ zwischen den führenden beiden Wagenkästen 11, 12 und den letzten beiden Wagenkästen 12, 13 dann β₁ = -17° bzw. β₂ = +5° betragen. Ein positiver Winkel β₁ bzw. β₂ bedeutet, daß der in Fahrtrichtung nachfolgende Wagenkasten relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeigersinn ausgelenkt ist.In the vehicle position shown in Fig. 4a, the proportionality factor k = 8 was chosen, so that a turning angle α ₁ between the car body 11 and the associated chassis or bogie 16 of the leading vehicle part to α ₁ = -2.375 °, while the Joint angles β ₁ and β ₂ between the leading two car bodies 11 , 12 and the last two car bodies 12 , 13 then amount to β ₁ = -17 ° and β ₂ = + 5 °. A positive angle β ₁ or β ₂ means that the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the leading car body.

Im Laufe der Kurvenfahrt ändern sich die Gelenkwinkel β₁ und β₂. In Fig. 4b ist das dreigliedrige Fahrzeug während der Kurvenfahrt ge zeigt. Bei den gegebenen Verhältnissen zwischen Kurvenradius R und Länge der Wagenkästen stellen sich die Gelenkwinkel β₁ = β₂ = -25° zwischen den ersten beiden und letzten beiden Wagenkästen ein, während der Ausdrehwinkel des Wagenkastens 11 des führenden Fahr zeugteils gegenüber dem zugehörigen Fahrwerk bzw. Drehgestell 16 α₁ = 0 beträgt. Das heißt, bei konstanter Kurvenfahrt ist der Ausdrehwin kel α₁ = 0 und die Gelenkwinkel β sind gleich. Nur bei Kurvenaus- und -einfahrt ergibt sich eine gegensinnige Auslenkung der Gelenkwinkel β.The joint angles β ₁ and β ₂ change during cornering. In Fig. 4b, the tripartite vehicle is shown during cornering ge. Given the relationships between the radius of curvature R and the length of the car bodies, the articulation angles β ₁ = β ₂ = -25 ° between the first two and last two car bodies set, while the turning angle of the car body 11 of the leading vehicle part relative to the associated chassis or Bogie 16 α ₁ = 0. That is, when cornering is constant, the turning angle α ₁ = 0 and the joint angles β are the same. Only when exiting and entering a curve does the joint angle β deflect in opposite directions.

In Fig. 4c ist das Verhalten des Fahrzeugs beim Durchfahren einer Kurve mit Zwischengerade dargestellt. In der dargestellten Position stellen sich der Ausdrehwinkel α₁ = -1,5° und die Gelenkwinkel zu β₁ = -17° und β₂ = -5° ein.In FIG. 4c, the behavior of the vehicle when driving through a curve is shown with intermediate straight. In the position shown, the turning angle α ₁ = -1.5 ° and the joint angle to β ₁ = -17 ° and β ₂ = -5 °.

In Fig. 4d ist das Verhalten des dreigliedrigen Fahrzeugs beim Durch fahren eines S-Bogens mit Zwischengerade dargestellt. Der sich ein stellende Ausdrehwinkel α₁ am führenden Fahrzeugteil beträgt α₁ ≈ 4° und die Gelenkwinkel zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen stellen sich zu β₁ = 13° und β₂ = -19° ein. In Fig. 4d, the behavior is the tripartite vehicle when driving through a S-sheet with intermediate straight shown. The turning angle α _{1 that occurs} on the leading vehicle part is α ₁ ≈ 4 ° and the joint angles between the first two and the last two car bodies are set at β ₁ = 13 ° and β ₂ = -19 °.

In Fig. 4d ist desweiteren ein aktives Stellglied 100 als elektrohy draulisches Stellglied dargestellt, das die hydraulischen Stellglieder 40, 50, 80, 90 zwischen den ersten beiden und den letzten beiden Wagenkästen und zwischen dem Fahrwerk 16 und dem Wagenkasten 11 des führenden Fahrzeugteils ersetzt. Zusätzlich zu dem aktiven Stellglied 100 müssen jedoch Meßwertaufnehmer vorgesehen sein, die die Gelenk winkel β₁ und β₂ sowie den Ausdrehwinkel α₁ ermitteln, damit durch geeignete Einstellung des Gelenkwinkels β₂ mittels dem aktiven Stell glied 100 die vorgegebene Gleichung
In Fig. 4d, an active actuator 100 is also shown as an electro-hydraulic actuator, which replaces the hydraulic actuators 40 , 50 , 80 , 90 between the first two and the last two car bodies and between the chassis 16 and the car body 11 of the leading vehicle part. In addition to the active actuator 100 , however, transducers must be provided, which determine the joint angles β ₁ and β ₂ and the unscrewing angle α ₁ , so that by suitable adjustment of the joint angle β ₂ by means of the active actuator 100, the predetermined equation

k.α₁ = β₁- β₂
k.α ₁ = β ₁ - β ₂

erfüllt werden kann.can be fulfilled.

Die elektrische Realisierung des Steuerungssystems hat gegenüber der mechanischen und hydraulischen Realisierung den Vorteil, daß durch Vorsehen eines weiteren Positionsaufnehmers identische Hüllkurven für das Fahrzeug unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs erhalten werden können. Es ist lediglich notwendig, einen weiteren Meßwertauf nehmer am letzten Fahrzeugteil zur Bestimmung des Ausdrehwinkels α₃ zwischen dem Wagenkasten 13 und dem zugehörigen Fahrwerk 18 bzw. Drehgestell des letzten Fahrzeugteils vorzusehen. Je nach Fahrtrichtung würde dann der Auslenkungswinkel α am entsprechenden führenden Fahrzeugteil ermittelt, um die vorgegebene Gleichung zu erfüllen.The electrical implementation of the control system has the advantage over the mechanical and hydraulic implementation that, by providing a further position sensor, identical envelopes for the vehicle can be obtained regardless of the direction of travel of the vehicle. It is only necessary to provide a further transducer on the last vehicle part to determine the turning angle α ₃ between the car body 13 and the associated undercarriage 18 or bogie of the last vehicle part. Depending on the direction of travel, the deflection angle α would then be determined on the corresponding leading vehicle part in order to meet the specified equation.

Die Gleichung
the equation

k₁.α₁ = k₂.β₁- β₂
k ₁ .α ₁ = k ₂ .β ₁ - β ₂

gilt für dreigliedrige Fahrzeuge. Um die zick-zack-förmige Auslenkung der einzelnen Fahrzeugteile bei Fahrzeugen mit ungerader Anzahl n an Wagenkästen sicherzustellen, gilt allgemein
applies to tripartite vehicles. To ensure the zigzag-shaped deflection of the individual vehicle parts in vehicles with an odd number n of car bodies, the following applies in general

k₁.α₁ = k₂.β₁- β_n-1.k ₁ .α ₁ = k ₂ .β ₁ - β _n-1 .

Bei gerader Anzahl n an Wagenkästen gilt entsprechend
With an even number n of car bodies, the same applies accordingly

k₁.α₁ = k₂.β₁ + β_n-1.k ₁ .α ₁ = k ₂ .β ₁ + β _n-1 .

Als generelle Formel läßt sich dies ausdrücken durch
This can be expressed as a general formula

k₁.α₁ = k₂.β₁ + (-1)ⁿβ_n-1,
k ₁ .α ₁ = k ₂ .β ₁ + (-1) ⁿ β _n-1 ,

wobei n die Anzahl der Wagenkästen, k₁ und k₂ freiwählbare Proportio nalitätsfaktoren, α₁ den Ausdrehwinkel des führenden Wagenkastens relativ zum Fahrwerk und β₁ bzw. β_n-1 den Gelenkwinkel zwischen den ersten beiden und zwischen den letzten beiden Wagenkästen angibt, und wobei die Gelenkwinkel β positiv sind, wenn der nachfolgende Wagen kasten relativ zum vorauseilenden Wagenkasten im Uhrzeigersinn ausge lenkt ist.where n is the number of car bodies, k ₁ and k ₂ freely selectable proportionality factors, α ₁ indicates the angle of rotation of the leading car body relative to the chassis and β ₁ and β _n-1 the articulation angle between the first two and between the last two car bodies, and the hinge angles β are positive when the following car box is deflected clockwise relative to the leading car body.

Claims

1. Track-guided vehicle ( 10 ), in particular rail vehicle for local traffic, consisting of at least three articulated interconnected car bodies ( 11 , 12 , 13 ), each of which rotates in the horizontal direction on an associated chassis ( 16 or 17 or 18 ) are supported by a control system, with which the turning angle (on) of the last car body ( 13 ) in the direction of travel relative to its associated undercarriage ( 18 ) is dependent on the turning angle (α _n ) of the first car body ( 11 ) relative is controlled to the associated chassis ( 16 ).

2. Track-guided vehicle according to claim 1, characterized in that the dimension of the turning angle (α ₁ ) of the first car body ( 11 ) is proportional to the dimension of the turning angle (α _n ) of the last body ( 13 ), so that applies
| α ₁ | = k. | α _n |,
where n indicates the number of car bodies and k represents a proportionality factor, by means of which the ratio of the turning angle (α ₁ , α _n ) of the first and the last undercarriage ( 11 , 13 ) can be varied.

3. Track-guided vehicle according to claim 2, characterized in that the direction of the turning angle (α _n ) of the last car box ( 13 ) with an even number (n) of car bodies in the same direction to the direction of the turning angle (α ₁ ) of the first car body ( 11 ), so that α ₁ = α _n , and if there is an odd number (n) of car bodies, it makes sense, so that α ₁ = -α _n .

4. Track-guided vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the turning angle (α ₁ ) of the first car box ( 11 ) by means of a mechanical, a hydraulic or an electrical transducer ( 40 , 50 ) is detected.

5. Track-guided vehicle according to claim 4, characterized in that a mechanical deflection system is provided for deflecting the last car body ( 13 ).

6. Track-guided vehicle according to claim 5, characterized records that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system made up of coupling rods is realized.

7. Track-guided vehicle according to claim 5, characterized records that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system using cables is realized.

8. Track-guided vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that an electrical deflection system is provided for deflecting the last car body ( 13 ).

9. Track-guided vehicle according to claim 8, characterized records that the electrical deflection system an electro-hydraulic lical actuator includes.

10. Track-guided vehicle according to claim 8, characterized records that the electrical deflection system is an electro includes mechanical actuator.

11. Track-guided vehicle according to claim 8, characterized characterized in that the electrical deflection system pneumatic actuator includes.

12. Track-guided vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that a hydraulic deflection system ( 60 , 70 ) is provided for deflecting the last car body ( 13 ).

13. Track-guided vehicle according to claim 12, characterized in that the sensor ( 40 , 50 ) is hydraulic and a hydraulic transmission system between the hydraulic sensor and the hydraulic deflection system ( 60 , 70 ) is provided, and that the sensor ( 40 , 50 ) in turn acts as a deflection system for the first car body ( 11 ), whereby a closed hydraulic control circuit is realized.

14. Track-guided vehicle according to claim 12 or 13, characterized in that the hydraulic deflection system ( 60 , 70 ) of the last car body ( 13 ) and / or the hydraulic transducer ( 40 , 50 ) on the first car body ( 11 ) by two hydraulic actuators ( 60 , 70 or 40 , 50 ) is realized, which act opposite to the longitudinal axis of the vehicle on the chassis ( 16 or 18 ).

15. Track-guided vehicle ( 10 ), in particular rail vehicle for local traffic, consisting of at least three articulated interconnected car bodies ( 11 , 12 , 13 ), each rotating on an associated chassis ( 16 or 17 or 18 ) in the horizontal direction are supported, characterized by a control system with which the articulation angles (β ₁ , β _n-1 ,) of the articulated connections ( 14 , 15 ) between the first two car bodies ( 11 , 12 ) in the direction of travel and between the last two car bodies in the direction of travel ( 12 , 13 ) depending on the turning angle (α ₁ ) of the first car body ( 11 ) in the direction of travel relative to its associated chassis ( 16 ) are controlled.

16. Track-guided vehicle according to claim 15, characterized in that the turning angle (α ₁ ) of the first car body ( 11 ) and the articulation angle (β ₁ and β _n-1 ) between the first two car bodies in the direction of travel ( 11 , 12 ) and the last two car bodies ( 12 , 13 ) in the direction of travel satisfy the following equation:
k ₁ .α ₁ = k ₂ .β ₁ + (-1) ⁿ .β _n-1 ,
where k ₁ and k _{2 represent} freely selectable proportionality factors, n indicates the number of car bodies and the joint angles (β ₁ , β _n-1 ) are positive if the car body following in the direction of travel is deflected clockwise relative to the leading car body.

17. Track-guided vehicle according to claim 16, characterized in that the proportionality factor (k ₁ ) results from the ratio of the maximum possible joint angle (β _max ) and the maximum possible turning angle (α _max )
k ₁ = β _max / α _max .

18. Track-guided vehicle according to claim 16 or 17, characterized in that the proportionality factor k ₁ = 8.

19. Track-guided vehicle according to one of claims 16 to 18, characterized in that the proportionality factor k ₂ = 1.

20. Track-guided vehicle according to one of claims 15 to 19, characterized in that the turning angle (α ₁ ) of the first car box ( 11 ) by means of a mechanical, a hydraulic or an electrical transducer ( 40 , 50 ) is detected.

21. Track-guided vehicle according to claim 20, characterized in that a mechanical deflection system is provided for controlling the joint angle (β ₁ , β _n-1 ).

22. Track-guided vehicle according to claim 21, characterized records that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system made up of coupling rods is realized.

23. Track-guided vehicle according to claim 21, characterized records that the mechanical deflection system and the mechanical Sensor as a closed control system using cables is realized.

24. Track-guided vehicle according to claim 20, characterized in that an electrical deflection system is provided for controlling the joint angle (β ₁ , β _n-1 ).

25. Track-guided vehicle according to claim 24, characterized records that the electrical deflection system an electro-hydraulic lical actuator includes.

26. Track-guided vehicle according to claim 24, characterized records that the electrical deflection system is an electro includes mechanical actuator.

27. Track-guided vehicle according to claim 24 thereby characterized in that the electrical deflection system pneumatic actuator includes.

28. Track-guided vehicle according to one of claims 24 to 27, characterized in that in each case a transducer on the chassis ( 16 ) of the first car body ( 11 ) and on the articulated connections ( 14 , 15 ) between the first two ( 11 , 12 ) and are provided between the last two car bodies ( 12 , 13 ).

29. Track-guided vehicle according to claim 24 to 28, characterized in that the electrical deflection system comprises an active actuator ( 100 ) between two adjacent car bodies ( 11 , 12 or 12 , 13 ) for influencing a joint angle (β).

30. Track-guided vehicle according to one of claims 24 to 28, characterized in that the electrical deflection system is an active actuator between a chassis ( 12 or 13 ), which is not the first chassis ( 11 ) in the direction of travel, and the associated car box ( 17th or 18 ) for deflecting the car body relative to the chassis.

31. Track-guided vehicle according to one of claims 15 to 30, characterized in that a hydraulic deflection system ( 80 , 90 ) is provided for controlling the joint angle (β ₁ , β _n-1 ).

32. Track-guided vehicle according to claim 31, characterized in that for detecting the turning angle (α ₁ ) box on the first car, a transducer ( 40 , 50 ) is hydraulically formed, which also serves to control the turning angle (α ₁ ), and a hydrau lic transmission system ( 20 ) between the hydraulic measured value sensor ( 40 , 50 ) and the hydraulic deflection system ( 80 , 90 ) is provided, whereby a closed hydraulic control circuit is realized.

33. Track-guided vehicle according to claim 31 or 32, characterized in that the hydraulic transducer ( 40 , 50 ) on the first car body ( 11 ) by two hydraulic actuators ( 40 , 50 ) is realized, which are opposite to the vehicle longitudinal axis on the chassis ( 16 ) attack.