EP2361815A1 - Aktive Kopplung zwischen Fahrwerk und Wagenkasten bei einem Fahrzeug - Google Patents

Aktive Kopplung zwischen Fahrwerk und Wagenkasten bei einem Fahrzeug Download PDF

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EP2361815A1
EP2361815A1 EP11154699A EP11154699A EP2361815A1 EP 2361815 A1 EP2361815 A1 EP 2361815A1 EP 11154699 A EP11154699 A EP 11154699A EP 11154699 A EP11154699 A EP 11154699A EP 2361815 A1 EP2361815 A1 EP 2361815A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
setpoint
actuator
chassis
frequency range
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EP11154699A
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English (en)
French (fr)
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EP2361815B1 (de
Inventor
Volker Brundisch
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Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
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Publication of EP2361815B1 publication Critical patent/EP2361815B1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the present invention relates to a method for adjusting a force effect and / or a relative position between a chassis and a car body of a vehicle, in particular a rail vehicle, in which acts on a force acting between the chassis, in particular a chassis frame of the chassis, and the car body actuator / or a relative position between the chassis and the car body is set in a plane of action, wherein the plane of action by a vehicle longitudinal direction and a vehicle transverse direction of the vehicle is defined and the adjustment of the force and / or the relative position in response to a Einstellvorgabe to implement a predetermined setting concept for the force effect and / or the relative position takes place.
  • the present invention furthermore relates to a corresponding vehicle and to a control device which is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the car body In rail vehicles - but also in other vehicles - the car body is usually supported by one or more spring stages on one or more chassis (for example, wheel units with pairs of wheels or sets of wheels, bogies, etc.).
  • chassis for example, wheel units with pairs of wheels or sets of wheels, bogies, etc.
  • driving dynamic requirements are placed on such chassis. These include, among other things, the demand for quiet and stable vehicle running, high driving safety and high comfort and low road load.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method or a vehicle of the type mentioned above, which does not have the abovementioned disadvantages or at least to a lesser extent and in particular in a simple manner in a compact, space-saving design a high Level of comfort for the passengers with favorable wear characteristics allows.
  • the present invention solves this problem starting from a method according to the preamble of claim 1 by the features stated in the characterizing part of claim 1.
  • the present invention solves this problem further starting from a vehicle according to the preamble of claim 11 by the features stated in the characterizing part of claim 11.
  • the present invention is based on the technical teaching that allows a simple way in a compact, space-saving design a high degree of comfort for the passengers with favorable wear characteristics, if the adjustment of the force and / or the relative position in dependence on several different setting specifications takes place for several different adjustment concepts. It has thus been found that, in particular with suitable design and arrangement of the components of the actuator device, a plurality of driving dynamics adjustment concepts can be realized with the same actuator device, so that optionally several passive components of the previous suspension connection can be replaced by this functional integration. Thus, despite the more sophisticated design of the active components, a very compact design can be achieved, which possibly even allows a significant space gain compared to the known designs.
  • the present invention therefore relates to a method for adjusting a force effect and / or a relative position between a chassis and a car body of a vehicle, in particular a rail vehicle, in which acts via a force acting between the chassis and the car body actuator means and / or a relative position between the chassis and the car body is set in a plane of action, wherein the plane of action is defined by a vehicle longitudinal direction and a vehicle transverse direction of the vehicle.
  • the adjustment of the force effect and / or the relative position takes place as a function of an adjustment target for realizing a predefinable adjustment concept for the force effect and / or the relative position, wherein the adjustment of the force effect and / or the relative position in dependence on at least two different setting specifications for at least two predeterminable different adjustment concepts takes place.
  • the different adjustment concepts may be any (different) variants of the active engagement in the coupling between the chassis and car body, via which the fulfillment of dynamic driving requirements (for example, the improvement of comfort, the reduction of wear on the chassis and / or on the track etc.) can be realized or ensured.
  • any desired variables can be specified or used, adhering to the car body and / or on the chassis, a state adjusts, in which the pursued with the associated adjustment concept driving dynamic goal is achieved.
  • any desired values with regard to one or more accelerations on the vehicle body and / or on the chassis, with respect to one or more relative movements between the car body and the chassis or even with regard to one or more force effects (forces and / or moments) can be specified.
  • the described functional integration via the actuator device by taking into account different setting specifications of the different setting concepts can basically be done in any suitable manner.
  • a control device based on a previously determined mathematical model of the vehicle (in particular a model of the coupling between the vehicle body and the chassis) using the input variables required for the respective adjustment concept (frequently measured values that are representative of accelerations, relative movements, force effects, etc.) and the different setting instructions directly generate at least one output variable which takes into account all setting specifications and which is supplied to the actuator device as an input variable in order to control a corresponding component of the actuator device in a manner which takes into account all setting specifications.
  • an input variable for the actuator device is determined using each of the at least two different setting specifications and the actuator device is supplied.
  • the setting of the force effect and / or the relative position then takes place as a function of the supplied input variables.
  • a simple superimposition of the supplied input variables is preferably carried out in order to realize the functional integration described, and consequently therefore the common consideration of all the initial control inputs.
  • the adjustment of the force effect and / or the relative position takes place as a function of a sum of the supplied input variables.
  • a first setting input of a first setting concept is used as one of the at least two setting instructions, the first setting concept minimizing, in particular essentially eliminating, first oscillations of the body relative to the chassis in the vehicle transverse direction first frequency range.
  • the first frequency range may be selected in any suitable manner.
  • the first frequency range preferably extends above 0.5 Hz to 1.0 Hz.
  • the first frequency range preferably extends from 1.0 Hz to 15 Hz, more preferably from 1.0 Hz to 6.0 Hz Way unwanted high-frequency transverse vibrations of the car body (in this first Frequency range of the passengers are perceived as particularly disturbing) significantly reduced, possibly even completely eliminated.
  • the actuator device hereby integrates the function of a transverse damper, so that a particularly high ride comfort for the passengers is achieved.
  • a first detection quantity is detected, which is representative of the transverse acceleration acting on the vehicle body in the vehicle transverse direction, while the first setting input used is a first desired value that is representative of a lateral acceleration desired value.
  • a first input variable for the actuator device is then determined and supplied to the actuator device. If appropriate, an arbitrary value not equal to zero can be specified for the lateral acceleration setpoint, as long as this value is not perceived as disturbing by the passengers. It is preferably provided that the lateral acceleration be reduced as far as possible, so that the transverse acceleration target value preferably has the value zero in these cases.
  • a second setting input of a second setting concept is used as one of the at least two setting instructions, the second setting concept minimizing, in particular substantially eliminating, a positional deviation of the carbody relative to the chassis in the vehicle transverse direction in a second Frequency range.
  • the second frequency range can also be selected in any suitable manner.
  • the second frequency range extends below 0.5 Hz to 2.0 Hz.
  • the second frequency range extends from 0 Hz to 1.0 Hz, more preferably from 0 Hz to 0.5 Hz.
  • the actuator device hereby integrates the function of a centering device.
  • a second detection variable is detected, which is representative of the transverse deflection of the car body from a desired position in the vehicle transverse direction, while a second setpoint is used as a second setpoint, which is representative of a Querlenklenksollwert.
  • a second input for the Detected actuator and supplied to the actuator is specified for the transverse deflection setpoint.
  • the transverse deflection target value can be varied as a function of the respective current driving state of the vehicle (driving speed, curvature of the route, etc.).
  • a third setting input of a third setting concept is used as one of the at least two setting instructions, the third setting concept minimizing, in particular substantially eliminating, an angular acceleration of the chassis about a rotation axis parallel to a vehicle height direction in a third Frequency range.
  • the third frequency range can be chosen arbitrarily within appropriate limits.
  • the third frequency range preferably extends above 0.5 Hz to 1.0 Hz.
  • the third frequency range preferably extends from 1.0 Hz to 15 Hz, more preferably from 3.0 Hz to 9.0 Hz Way unwanted high-frequency torsional vibrations of the chassis with respect to the car body (by a parallel to the vehicle height direction of rotation axis) significantly reduced, possibly even completely eliminated, which are especially in this third frequency range particularly disadvantageous for the driving stability of the vehicle.
  • the actuator device hereby integrates the function of a so-called roll damper or rotational inhibition, so that even at higher speeds (especially in the straight track) a stable vehicle running is achieved.
  • a third detection variable which is representative of the angular acceleration of the chassis about the axis of rotation, is preferably detected, while a third setpoint value, which is representative of an angular acceleration target value, is used as the third setting input.
  • a third input variable for the actuator device is then determined and supplied to the actuator device.
  • an arbitrary value other than zero may be specified for the desired angular acceleration value, as long as the respective predefined criteria for a sufficiently stable vehicle run are still met at this value.
  • the angular acceleration setpoint may be dependent on the current driving condition (Driving speed, curvature of the travel, etc.) can be varied. It is preferably provided that the angular acceleration be reduced as far as possible, so that the angular acceleration setpoint preferably has the value zero in these cases.
  • a fourth setting specification of a fourth setting concept is used as one of the at least two setting instructions, the fourth setting concept minimizing, in particular substantially eliminating, a restoring moment generated by a supporting device of the carbody on the chassis relates to a vehicle height direction parallel axis of rotation in a fourth frequency range.
  • the fourth frequency range can in turn be selected arbitrarily (within suitable limits).
  • the fourth frequency range extends below 0.5 Hz to 2.0 Hz.
  • the fourth frequency range extends from 0 Hz to 1.0 Hz, more preferably from 0 Hz to 0.5 Hz.
  • a fourth detection amount representative of the restoring moment of the supporting device it is preferable to detect a fourth detection amount representative of the restoring moment of the supporting device, while using as the fourth setting preset a fourth setpoint representative of a restoring torque setpoint.
  • a fourth input variable for the actuator device is then determined and supplied to the actuator device.
  • an arbitrary value not equal to zero can be specified for the restoring torque setpoint in order, for example, to achieve a specific preview image.
  • the restoring torque setpoint can be in Depending on any suitable criteria (for example, depending on the operating life of the chassis) are varied, for example, to achieve a certain wear pattern. In other variants, it is provided to reduce the restoring moment as far as possible, the restoring torque setpoint then having the value zero.
  • the abovementioned setting specifications can be combined with one another in any desired manner, so that, if appropriate, advantageously a multiplicity of functions can be integrated in the actuator device.
  • different detection variables may possibly be derived from the same measured values.
  • the above-described third detection variable (angular acceleration) and the fourth detection variable (restoring torque) can be determined from signals measured on the chassis, which are representative of the angular acceleration acting on the chassis. This results in a further simplification of the overall system.
  • Another possible application of the present invention is, for example, as a setting concept to make the steering of the chassis (especially equipped with tilting technology for the car body vehicles) such that the lateral force between the vehicle and the road (ie, for example, the track) transmitted evenly over both wheelsets becomes.
  • the present invention further relates to a vehicle, in particular rail vehicle, with a car body, a chassis and a control device for carrying out a method according to one of the preceding claims, wherein the car body is supported on the chassis via a support means.
  • the control device comprises an actuator device, which is connected to the vehicle body and the chassis and is designed to set a force effect and / or a relative position between the vehicle body and the chassis in a plane of action, wherein the plane of action is defined by a vehicle longitudinal direction and a vehicle transverse direction of the vehicle ,
  • the control device is designed for adjusting the force effect and / or the relative position as a function of an adjustment target for realizing a predefinable adjustment concept for the force effect and / or the relative position, wherein the control device further for adjusting the force effect and / or the relative position in dependence on at least two different setting specifications for at least two predetermined different adjustment concepts is formed.
  • the actuator device can in principle be designed in any suitable manner in order to realize the functions described above.
  • the actuator device comprises at least two actuator units acting in the vehicle transverse direction between the vehicle body and the chassis, since in a particularly simple manner both forces and moments can be generated in the plane of action. In particular, this further unnecessary additional abutment elements or the like.
  • the two actuator units are arranged in the vehicle longitudinal direction on both sides of a chassis center, in particular substantially symmetrically to the center of the chassis, since hereby a particularly favorable introduction of force can be achieved.
  • the two actuator units are arranged in the region of a leading end and a trailing end of the chassis, since hereby particularly favorable leverage ratios are achieved.
  • the actuator units can in principle be designed in any suitable manner. In particular, they can work according to any active principle (electrical, fluidic, etc.) or any combination of these principles of action. Likewise, they can execute any active movements (translational, rotational) or any combinations thereof.
  • at least one of the actuator units comprises a linear actuator, in particular a hydraulic cylinder, oriented at least mainly in the vehicle transverse direction.
  • the actuator device comprises at least one actuator unit with a first actuator and a second actuator, wherein the first actuator is adapted to generate forces and / or actuating movements between the chassis and the car body in a first working frequency range, the second Actuator is adapted to generate forces and / or actuating movements between the chassis and the car body in a second operating frequency range.
  • the first operating frequency range is preferably at least partially, in particular completely, above the second operating frequency range. This makes it possible in a simple manner, with a single compact actuator unit, the settings described above in the different Frequency ranges.
  • the second operating frequency range extends from 0 Hz to 2 Hz, more preferably from 0.5 Hz to 1.0 Hz.
  • the first operating frequency range preferably extends from 0.5 Hz to 15 Hz, more preferably from 3.0 Hz to 9.0 Hz, extends.
  • the present invention further relates to a control device for adjusting a force effect and / or a relative position between a chassis and a car body of a vehicle, in particular a rail vehicle, with the features described above in connection with the method or vehicle according to the invention.
  • the vehicle 101 comprises a car body 102 which is supported in the region of its two ends on a chassis in the form of a bogie 103.
  • a chassis in the form of a bogie 103.
  • the present invention may be used in conjunction with other configurations in which the body is supported on a chassis only.
  • a vehicle coordinate system x, y, z (given by the wheel tread plane of the bogie 103) is indicated, in which the x-coordinate is the longitudinal direction of the rail vehicle 101, the y-coordinate is the transverse direction of the rail vehicle 101 and the z-coordinate indicate the height direction of the rail vehicle 101.
  • the bogie 103 comprises two wheel units in the form of wheelsets 103.1, 103.2, on each of which a bogie frame 103.4 is supported via a primary suspension 103.3.
  • the car body 102 is in turn supported by a secondary suspension 103.5 on the bogie frame 103.4.
  • the primary suspension 103.3 and the secondary suspension 103.5 are in FIG. 1 simplified as coil springs shown. It is understood, however, that the primary suspension 103.3 or secondary suspension 103.5 can be any suitable spring device.
  • the vehicle 101 furthermore comprises a control device 105 with an actuator device 106, by means of which, according to a method according to the invention, an adjustment of the force action between the chassis 103 and the vehicle body 102 is undertaken.
  • the actuator device 106 comprises a first actuator unit in the form of a first hydraulic cylinder 106.1 and a second actuator unit in the form of a second hydraulic cylinder 106.2, each of which is articulated at one end to the bogie frame 103.4 and at the other end to the body 102.
  • the hydraulic cylinders 106.1, 106.2 are supplied separately with hydraulic energy via a power supply device 106.3 of the actuator device 106 as a function of the control signals of a control unit 107 of the control device 105, as will be explained in more detail below.
  • the hydraulic cylinders 106.1, 106.2 are each double-acting hydraulic cylinders which can generate both tensile forces and compressive forces along their longitudinal direction.
  • the longitudinal axes of the two hydraulic cylinders 106.1, 106.2 extend in in the Figures 1 and 2 shown idle state of the vehicle 101 (with nominal load in the straight, level track standing) substantially parallel to the vehicle transverse direction (y-direction), so that via the hydraulic cylinder 106.1, 106.2 between the chassis 103 and the car body 102 each have a force exerted in a plane of action can, which is parallel to the vehicle longitudinal direction (x-direction) and the vehicle transverse direction (y-direction).
  • the hydraulic cylinders 106.1, 106.2 are arranged in the vehicle longitudinal direction in each case in the region of one of the ends of the bogie frame 103.4, wherein they are arranged substantially point-symmetrical to a point on the center vertical axis 103.6 of the bogie 103 (parallel to the vehicle height direction). This results in particularly favorable kinematic conditions for the force attack.
  • the control of the power supply device 106.3 by the control unit 107 and thus the adjustment of the force in the respective hydraulic cylinder 106.1, 106.2 is carried out in dependence on several setting specifications, which serve to implement several adjustment concepts for the force between the chassis 103 and the car body 102.
  • a corresponding control law is respectively stored in the control unit 107, according to which in each case an output signal of the control unit 107 is generated and supplied to the energy supply device 106.3 of the actuator unit 106 as an input variable.
  • the energy supply device 106.3 then adjusts the adjustment of the force effect as a function of the supplied input variables, superimposing the supplied input variables on each other by a simple summation so as to determine a manipulated variable for the respective hydraulic cylinder 106.1, 106.2, which satisfies all the adjustment concepts.
  • the substantially complete elimination of first oscillations of the car body 102 relative to the chassis 103 in the vehicle transverse direction (y direction) in a predetermined first frequency range is tracked as a first adjustment concept.
  • the first frequency range extends from 1.0 Hz to 6.0 Hz, that is to say in a region in which such transverse vibrations are usually perceived as particularly disturbing by the passengers of the vehicle 101.
  • a first detection quantity E1 which is representative of the lateral acceleration acting on the vehicle body 102 in the vehicle transverse direction (y-direction), is detected in a well-known manner via a first detection device 108 of the control device 105 (comprising one or more acceleration sensors and arranged in the vehicle body 103) is.
  • This first detection variable E1 is transmitted to the control unit 107, which filters out the relevant portions of the first detection quantity E1 in the first frequency range via suitable filtering (for example a bandpass filter or the like).
  • the control unit 107 uses a first setpoint S1, which is representative of a predetermined lateral acceleration setpoint. Since the lateral acceleration in the present example is ideally to be reduced to the value zero, the lateral acceleration setpoint (over the entire first frequency range) has the value zero.
  • a first input variable EA1 for the energy supply unit 106.3 is then determined in the control unit 107 and supplied to the energy supply unit 106.3.
  • the substantially complete elimination of a positional deviation of the carbody 102 relative to the chassis 102 in the vehicle transverse direction (y-direction) is tracked in a predetermined second frequency range.
  • the second frequency range extends from 0 Hz to 1 Hz.
  • a second detection variable E2 is detected in the present example via in the respective hydraulic cylinder 106.1, 106.2 integrated displacement sensors, which is representative of the transverse deflection of the car body 102 from a desired position in the vehicle transverse direction (y-direction).
  • This second detection variable E2 is transmitted to the control unit 107, which filters out the relevant portions of the second detection quantity E2 in the second frequency range via suitable filtering (for example a low-pass filter or the like).
  • the control unit 107 uses a second setpoint S2, which is representative of a predetermined Querlenklenksollwert. Since the transverse deflection or position deviation in the vehicle transverse direction is ideally to be reduced to the value zero in the present example, the transverse deflection target value in the present example (over the entire second frequency range) has the value zero.
  • a second input variable EA2 for the energy supply unit 106.3 is then determined in the control unit 107 and supplied to the energy supply unit 106.3.
  • the substantially complete elimination of an angular acceleration of the vehicle body 102 relative to the chassis 103 is tracked by a rotation axis parallel to a vehicle height direction (z direction) in a predetermined third frequency range.
  • the third frequency range extends again from 3.0 Hz to 9.0 Hz in order to prevent unwanted high-frequency torsional vibrations of the chassis 103 with respect to the car body 102, which are particularly disadvantageous for the driving stability of the vehicle 101.
  • a third detection variable E3 which is representative of the angular acceleration of the chassis frame 103.4 about the axis of rotation, is detected in a well-known manner via a second detection device 109 of the control device 105 (comprising one or more acceleration sensors and arranged on the bogie frame 103.4).
  • This third detection quantity E3 is likewise transmitted to the control unit 107, which filters out the relevant portions of the third detection quantity E3 in the third frequency range via suitable filtering (for example a bandpass filter or the like).
  • a third setpoint S3 is used, which is representative of a predetermined angular acceleration target value. Since the angular acceleration in the present example is to be eliminated as much as possible in the present example, the angular acceleration setpoint also has the value zero.
  • a third input quantity EA3 for the Energy supply unit 106.3 determined and supplied to the power supply unit 106.3.
  • the substantially complete elimination of a (when unscrewing the chassis 103 with respect to the car body 102 from the in FIGS. 1 and 2 shown neutral position) by remindstellmoments generated by the Sekundärfederung 103.5 followed by a parallel to a vehicle height direction of rotation axis in a predetermined fourth frequency range.
  • the fourth frequency range extends from 0 Hz to 1.0 Hz, so that the low-frequency, the current curvature of the travel corresponding quasi static Auswindboyen of the chassis 103 with respect to the car body 102 can be actively generated by the actuator 106 at Bogenfahrt.
  • a fourth detection quantity E4 is detected, which is representative of the restoring moment of the secondary suspension 103.5.
  • the Ausdrahwinkel between the car body 102 and chassis 103 is used in the present case as the fourth detection variable E4, which is determined from the difference of the signals in the respective hydraulic cylinders 106.1, 106.2 integrated displacement sensors.
  • This fourth detection quantity E4 is subjected to further filtering (for example a low-pass filter or the like) in the control unit 107, in which the relevant portions of this detection quantity E4 are filtered out in the fourth frequency range, which ultimately corresponds to the quasi static angle of turn 103 of the chassis 103 with respect to the car body 102 , From the mechanical conditions of the secondary suspension 103.5, it is then possible to deduce the restoring moment of the secondary suspension 103.5.
  • filtering for example a low-pass filter or the like
  • a fourth setpoint S4 is used, which is representative of a predetermined Ragstellmomentsollwert. Since in the present example the total restoring torque acting between the vehicle body 102 and the chassis 103 should be eliminated as much as possible (ie the restoring torque resulting from the deflection of the secondary suspension 103.5 should be compensated as far as possible by the force action of the hydraulic cylinders 106.1, 106.2), the restoring torque setpoint likewise has the value zero on.
  • a fourth input variable EA4 for the Energy supply unit 106.3 determined and supplied to the power supply unit 106.3.
  • the function of an active transverse suspension is integrated via the first adjustment concept, with which a particularly high level of ride comfort for the passengers is achieved.
  • the function of a centering device is integrated, which is in terms of compliance with the airspace profile of advantage.
  • the third adjustment concept integrates the function of a roll damper or a rotation inhibitor, which enables stable vehicle travel even at higher speeds (especially in straight track).
  • the function of an active steering device of the chassis 103 is integrated via the fourth adjustment concept, which is advantageous in terms of the wear behavior on the wheel and rail.
  • FIG. 3 A further advantageous embodiment of the vehicle 201 according to the invention is shown in FIG FIG. 3 shown.
  • the vehicle 201 corresponds in its basic design and Function of the vehicle 101 from FIGS. 1 and 2 , so that only the differences should be discussed here.
  • identical components are provided with the same reference numerals, while similar components are provided with reference numerals increased by 100.
  • the first actuator unit 206.1 and the second actuator unit 206.2 are each formed by a compact unit which has its own (not shown) power supply unit and a first actuator in the form of a first hydraulic cylinder 206.3 and a second actuator in the form of a second hydraulic cylinder 206.4 includes.
  • Each of the hydraulic cylinders 206.3, 206.4 is fed via a separate first or second valve unit of the energy supply unit (not shown in greater detail).
  • the first valve unit operates in a first operating frequency range, so that the first hydraulic cylinder generates 206.3 forces between the chassis 103 and the car body 102 in the first working frequency range.
  • the second valve unit operates in a second operating frequency range, so that the second hydraulic cylinder generates 206.4 forces between the chassis 103 and the car body 102 in the second operating frequency range.
  • the second operating frequency range extends from 0 Hz to 2 Hz, while the first operating frequency range extends from 0.5 Hz to 15 Hz. This makes it possible in a simple manner to carry out the above-described settings in the partially different first to fourth frequency ranges with a single compact actuator unit.
  • control unit supplies the first to fourth input variables EA1 to EA4 to both actuator units 206.1 and 206.2, which carry out the above-described superimposition according to equation (1), then determine the forces to be set for the moment and magnitude in their hydraulic cylinders 206.3, 206.4 and supply them accordingly with hydraulic energy.
  • the determination of the forces to be set in the control unit 107 is made and then already corresponding control signals are transmitted to the respective actuator unit 206.1 and 206.2.
  • FIG. 3 A further advantageous embodiment of the vehicle 301 according to the invention is shown in FIG FIG. 3 represented (whose view those FIG. 2 corresponds).
  • the vehicle 301 corresponds in its basic design and operation of the vehicle 101 from FIGS. 1 and 2 , so that only the differences should be discussed here.
  • identical components are provided with the identical reference numerals, while similar components are provided with reference numerals increased by the value 200.
  • the difference from the execution FIGS. 1 and 2 is in the design of the control device 305.
  • the first actuator unit in the form of a first hydraulic cylinder 306.1 and the second actuator unit in the form of a second hydraulic cylinder 306.2 and the central power supply unit 106.3 are combined to form a compact unit which is attached to the car body 102 .
  • Each of the hydraulic cylinders 306.1, 306.2 is fed via a separate first or second valve unit of the energy supply unit 106.3 (not shown in greater detail).
  • the longitudinal axis and thus the effective direction of the respective hydraulic cylinder 306.1, 306.2 runs substantially parallel to the vehicle longitudinal direction (x-direction).
  • the force or displacement of the respective hydraulic cylinder 306.1, 306.2 is transmitted in each case via a simple coupling mechanism 306.5 or 306.6 on the bogie frame 103.4.
  • the coupling gear 306.5 or 306.6 each includes a pivotally hinged to the car body 102 angle lever 306.7 or 306.8, via which it is achieved that the transmitted force or displacement in the vehicle transverse direction on the bogie frame 103.4 acts (so that an introduction of force in the bogie frame 103.4 as in the first Embodiment is achieved).
  • This design has the advantage that comparatively little space is required in the bogie 103. So only the space for the articulation of the linkage 306.5 or 306.6 are made available. This is particularly advantageous in view of the very limited availability of installation space in modern bogies.
  • the power supply unit 106.3 and the two hydraulic cylinders 306.1, 306.2 can be designed as described in the first embodiment.
  • the two hydraulic cylinders 306.1, 306.2 can be made identical.
  • the first valve unit can also operate in a first operating frequency range, similar to the second exemplary embodiment, so that the first hydraulic cylinder 306.1 generates forces between the chassis 103 and the vehicle body 102 in the first operating frequency range.
  • the second valve unit can then operate in a second operating frequency range, so that the second hydraulic cylinder 306.2 forces between the chassis 103 and the car body 102 in the second.
  • the second operating frequency range may range from 0 Hz to 2 Hz, while the first operating frequency range may range from 0.5 Hz to 15 Hz. This makes it possible in a simple manner to carry out the above-described settings in the partially different first to fourth frequency ranges with a single compact actuator unit.
  • control unit 107 again supplies the first to fourth input variables EA1 to EA4 to the power supply unit 106.3, which performs the above-described superimposition according to equation (1), then the current time in magnitude and direction in their hydraulic cylinders 306.1, 306.2 Determined forces and supplies them accordingly with hydraulic energy.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkasten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem über eine zwischen dem Fahrwerk (103), insbesondere einem Fahrwerksrahmen (103.4) des Fahrwerks (103), und dem Wagenkasten (102) wirkende Aktuatoreinrichtung (106) eine Kraftwirkung und/oder eine Relativposition zwischen dem Fahrwerk (103) und dem Wagenkasten (102) in einer Wirkebene eingestellt wird, wobei die Wirkebene durch eine Fahrzeuglängsrichtung und eine Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs definiert wird. Die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition erfolgt in Abhängigkeit von einer Einstellvorgabe zur Realisierung eines vorgebbaren Einstellkonzeptes für die Kraftwirkung und/oder die Relativposition erfolgt, wobei die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben für wenigstens zwei vorgebbare unterschiedliche Einstellkonzepte erfolgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkasten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem über eine zwischen dem Fahrwerk, insbesondere einem Fahrwerksrahmen des Fahrwerks, und dem Wagenkasten wirkende Aktuatoreinrichtung eine Kraftwirkung und/oder eine Relativposition zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten in einer Wirkebene eingestellt wird, wobei die Wirkebene durch eine Fahrzeuglängsrichtung und eine Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs definiert wird und die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von einer Einstellvorgabe zur Realisierung eines vorgebbaren Einstellkonzeptes für die Kraftwirkung und/oder die Relativposition erfolgt. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Fahrzeug sowie eine Steuereinrichtung, welches bzw. welche sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet.
  • Bei Schienenfahrzeugen - aber auch bei anderen Fahrzeugen - ist der Wagenkasten in der Regel über eine oder mehrere Federstufen auf einem oder mehreren Fahrwerken (beispielsweise Radeinheiten mit Radpaaren oder Radsätzen, Drehgestellen etc.) abgestützt. Nicht zuletzt aufgrund der stetig steigenden Anforderungen an die Sicherheit der Fahrzeuge, den Komfort für die Passagiere sowie die Transportkapazität und die Lebensdauer der Fahrzeuge werden an derartige Fahrwerke zahlreiche fahrdynamische Anforderungen gestellt. Hierzu zählt unter anderem die Forderung nach ruhigem und stabilem Fahrzeuglauf, nach hoher Fahrsicherheit und hohem Komfort sowie nach geringer Fahrbahnbeanspruchung.
  • Mit üblichen mechanischen Baugruppen (Federn, Dämpfer) sind diese, einander zum Teil widersprechenden, Ziele jedoch nur teilweise und mit hohem Aufwand zu realisieren. So bewirken beispielsweise so genannte Schlingerdämpfer, welche einer Ausdrehbewegung des Fahrwerks gegenüber dem Wagenkasten um eine zur Fahrzeughöhenrichtung parallele Achse entgegenwirken insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten einen ruhigeren Fahrzeuglauf und damit insoweit einen Komfortgewinn. Gleichzeitig verschlechtern sie aber durch den erhöhten Ausdrehwiderstand das Bogenlaufverhalten und bringen so Nachteile hinsichtlich des Verschleißverhaltens mit sich.
  • Um diese Nachteile zu reduzieren, wurde in der Vergangenheit vorgeschlagen, zu einzelnen fahrdynamischen Aspekten Verbesserungen über aktive Einstellkonzepte der Kraftwirkungen oder Relativbewegungen zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten zu erzielen. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, den in Fahrzeugquerrichtung auftretenden hochfrequenten Querbewegungen zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten durch entsprechend angesteuerte Aktuatoren in der Fahrwerksmitte entgegenzuwirken. (siehe zum Beispiel "Fahrversuche mit aktiver lateraler Sekundärfederung: eine Maßnahme zur Verbesserung des Fahrkomforts" in ZEVrail Glasers Annalen 132(2008), Heft 10 Seiten 2 bis 10)
  • Als ein anderes gattungsgemäßes Verfahren mit einem aktiven Einstellkonzept wurde vorgeschlagen, über einen nur in engen Gleisbögen aktiven Drehdämpfer die Ausdrehbewegung eines Drehgestells gegen den Widerstand der Sekundärfederung aktiv zu unterstützen und so einen verbesserten Bogenlauf bei geringerem Verschleiß zu erzielen (siehe "Der Aktive Drehdämpfer (ADD) - Ein innovatives Dämpferkonzept im Betriebseinsatz" in ETR - Eisenbahntechnische Rundschau, Ausgabe 04/2007, Seiten 186 bis 189, DW Media Group/Eurailpress, Hamburg, DE).
  • Diese Lösungen haben jedoch nach wie vor den Nachteil, dass sie jeweils nur fahrdynamische Einzelaspekte betrachten und die Komplexität der Fahrwerksanbindung am Wagenkasten nicht wesentlich reduzieren, sondern gegebenenfalls sogar gegenüber den vergleichsweise klein bauenden passiven Komponenten noch zu einem höheren Aufwand hinsichtlich des erforderlichen Bauraumes führen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere auf einfache Weise bei kompakter, Platz sparender Gestaltung einen hohes Maß an Komfort für die Passagiere bei günstigen Verschleißeigenschaften ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe weiterhin ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 angegebenen Merkmale.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man auf einfache Weise bei kompakter, Platz sparender Gestaltung ein hohes Maß an Komfort für die Passagiere bei günstigen Verschleißeigenschaften ermöglicht, wenn die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von mehreren unterschiedlichen Einstellvorgaben für mehrere unterschiedliche Einstellkonzepte erfolgt. So hat sich gezeigt, dass insbesondere bei geeigneter Gestaltung und Anordnung der Komponenten der Aktuatoreinrichtung mehrere fahrdynamische Einstellkonzepte mit derselben Aktuatoreinrichtung realisiert werden können, sodass durch diese Funktionsintegration gegebenenfalls mehrere passive Komponenten der bisherigen Fahrwerksanbindung ersetzt werden können. So kann demgemäß trotz der anspruchsvolleren Gestaltung der aktiven Komponenten eine sehr kompakte Gestaltung erzielt werden, die gegenüber den bekannten Gestaltungen gegebenenfalls sogar einen nennenswerten Bauraumgewinn ermöglicht.
  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher ein Verfahren zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkasten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem über eine zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten wirkende Aktuatoreinrichtung eine Kraftwirkung und/oder eine Relativposition zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten in einer Wirkebene eingestellt wird, wobei die Wirkebene durch eine Fahrzeuglängsrichtung und eine Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs definiert wird. Die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition erfolgt in Abhängigkeit von einer Einstellvorgabe zur Realisierung eines vorgebbaren Einstellkonzeptes für die Kraftwirkung und/oder die Relativposition, wobei die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben für wenigstens zwei vorgebbare unterschiedliche Einstellkonzepte erfolgt.
  • Bei den unterschiedlichen Einstellkonzepten kann es sich um beliebige (unterschiedliche) Varianten des aktiven Eingriffs in die Kopplung zwischen Fahrwerk und Wagenkasten handeln, über welche die Erfüllung fahrdynamischer Vorgaben (beispielsweise die Verbesserung des Komforts, die Reduzierung des Verschleißes, am Fahrwerk und/oder am Fahrweg etc.) realisiert bzw. sichergestellt werden kann. Als Einstellvorgaben können beliebige Sollgrößen vorgegeben bzw. verwendet werden, bei deren Einhaltung sich am Wagenkasten und/oder am Fahrwerk ein Zustand einstellt, bei dem das mit dem zugehörigen Einstellkonzept verfolgte fahrdynamische Ziel erreicht wird. So können beispielsweise beliebige Sollwerte hinsichtlich einer oder mehrerer Beschleunigungen am Wagenkasten und/oder am Fahrwerk, hinsichtlich einer oder mehrerer Relativbewegungen zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk oder aber auch hinsichtlich einer oder mehrerer Kraftwirkungen (Kräfte und/oder Momente) vorgegeben werden.
  • Die beschriebene Funktionsintegration über die Aktuatoreinrichtung durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Einstellvorgaben der unterschiedlichen Einstellkonzepte kann grundsätzlich auf beliebige geeignete Weise erfolgen. So kann beispielsweise in einer Steuereinrichtung anhand eines zuvor ermittelten mathematischen Modells des Fahrzeugs (insbesondere eines Modells der Kopplung zwischen Wagenkasten und Fahrwerk) unter Verwendung der für das jeweilige Einstellkonzept erforderlichen Eingangsgrößen (häufig Messwerte, die für Beschleunigungen, Relativbewegungen, Kraftwirkungen etc. repräsentativ sind) und der unterschiedlichen Einstellvorgaben unmittelbar wenigstens eine sämtliche Einstellvorgaben berücksichtigende Ausgangsgröße generieren, die der Aktuatoreinrichtung als Eingangsgröße zugeführt wird, um eine entsprechende Komponente der Aktuatoreinrichtung in einer Weise anzusteuern, welche sämtliche Einstellvorgaben berücksichtigt.
  • Bei besonderen einfach gestalteten Varianten der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung jeder der wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben eine Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung ermittelt und der Aktuatoreinrichtung zugeführt wird. Die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition erfolgt dann in Abhängigkeit von den zugeführten Eingangsgrößen. Hierbei erfolgt bevorzugt eine einfache Überlagerung der zugeführten Eingangsgrößen, um die beschriebene Funktionsintegration, mithin also die gemeinsame Berücksichtigung sämtlicher Einstollvorgaben zu realisieren. In besonders einfach zu realisierenden Varianten erfolgt die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von einer Summe der zugeführten Eingangsgrößen.
  • Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine erste Einstellvorgabe eines ersten Einstellkonzeptes verwendet wird, wobei das erste Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, von ersten Schwingungen des Wagenkastens relativ zu dem Fahrwerk in der Fahrzeugquerrichtung in einem ersten Frequenzbereich betrifft. Der erste Frequenzbereich kann auf beliebige geeignete Weise gewählt sein. Bevorzugt erstreckt sich der erste Frequenzbereich oberhalb von 0,5 Hz bis 1,0 Hz. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Frequenzbereich von 1,0 Hz bis 15 Hz, weiter vorzugsweise von 1,0 Hz bis 6,0 Hz. Hiermit können in vorteilhafter Weise unerwünschte hochfrequente Querschwingungen des Wagenkastens (die in diesem ersten Frequenzbereich von den Passagieren als besonders störend empfunden werden) erheblich reduziert, gegebenenfalls sogar vollständig eliminiert werden. Mithin integriert die Aktuatoreinrichtung hiermit die Funktion eines Querdämpfers, sodass ein besonders hoher Fahrkomfort für die Passagiere erreicht wird.
  • Vorzugsweise wird zu diesem Zweck eine erste Erfassungsgröße erfasst, die für die auf den Wagenkasten in der Fahrzeugquerrichtung wirkenden Querbeschleunigung repräsentativ ist, während als erste Einstellvorgabe ein erster Sollwert verwendet wird, der für einen Querbeschleunigungssollwert repräsentativ ist. Unter Verwendung der ersten Erfassungsgröße und des ersten Sollwerts wird dann eine erste Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung ermittelt und der Aktuatoreinrichtung zugeführt. Für den Querbeschleunigungssollwert kann gegebenenfalls ein beliebiger Wert ungleich Null vorgegeben werden, solange dieser Wert von den Passagieren noch als nicht störend empfunden wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, die Querbeschleunigung möglichst weit gehend zu reduzieren, sodass der Querbeschleunigungssollwert in diesen Fällen bevorzugt den Wert Null aufweist.
  • Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine zweite Einstellvorgabe eines zweiten Einstellkonzeptes verwendet, wobei das zweite Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, einer Positionsabweichung des Wagenkastens relativ zu dem Fahrwerk in der Fahrzeugquerrichtung in einem zweiten Frequenzbereich betrifft. Auch der zweite Frequenzbereich kann auf beliebige geeignete Weise gewählt sein. Bevorzugt erstreckt sich der zweite Frequenzbereich unterhalb von 0,5 Hz bis 2,0 Hz. Vorzugsweise erstreckt sich der zweite Frequenzbereich von 0 Hz bis 1,0 Hz, weiter vorzugsweise von 0 Hz bis 0,5 Hz. Hiermit können in vorteilhafter Weise niedrigfrequente Querbewegungen des Wagenkastens erheblich reduziert, gegebenenfalls sogar vollständig eliminiert werden, die zwar von den Passagieren nicht als störend empfunden werden, jedoch im Hinblick auf die Einhaltung des Lichtraumprofils (insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten im Gleisbogen) unerwünscht sind. Mithin integriert die Aktuatoreinrichtung hiermit die Funktion einer Zentriereinrichtung.
  • Bevorzugt wird zu diesem Zweck eine zweite Erfassungsgröße erfasst, die für die Querauslenkung des Wagenkastens aus einer Sollposition in der Fahrzeugquerrichtung repräsentativ ist, während als zweite Einstellvorgabe ein zweiter Sollwert verwendet wird, der für einen Querauslenkungssollwert repräsentativ ist. Unter Verwendung der zweiten Erfassungsgröße und des zweiten Sollwerts wird eine zweite Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung ermittelt und der Aktuatoreinrichtung zugeführt. Für den Querauslenkungssollwert kann gegebenenfalls ein beliebiger Wert ungleich Null vorgegeben werden. Insbesondere kann der Querauslenkungssollwert in Abhängigkeit von dem jeweiligen aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs (Fahrgeschwindigkeit, Krümmung der Fahrstrecke etc.) variiert werden. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine Anpassung dieser niedrigfrequenten Auslenkung an das vorgegebene Lichtraumprofil vorzunehmen. Bei besonders einfach gestalteten Varianten der Erfindung ist vorgesehen, diese niedrigfrequente Querauslenkung möglichst weit gehend zu reduzieren, sodass der Querauslenkungssollwert in diesen Fällen den Wert Null aufweist.
  • Bei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine dritte Einstellvorgabe eines dritten Einstellkonzeptes verwendet wird, wobei das dritte Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, einer Winkelbeschleunigung des Fahrwerks um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse in einem dritten Frequenzbereich betrifft. Auch hier kann der dritte Frequenzbereich in geeigneten Grenzen beliebig gewählt sein. Bevorzugt erstreckt sich der dritte Frequenzbereich oberhalb von 0,5 Hz bis 1,0 Hz. Vorzugsweise erstreckt sich der dritte Frequenzbereich von 1,0 Hz bis 15 Hz, weiter vorzugsweise von 3,0 Hz bis 9,0 Hz. Hiermit können in vorteilhafter Weise unerwünschte hochfrequente Drehschwingungen des Fahrwerks bezüglich des Wagenkastens (um eine zur Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse) erheblich reduziert, gegebenenfalls sogar vollständig eliminiert werden, die insbesondere in diesem dritten Frequenzbereich besonders nachteilig für die Fahrstabilität des Fahrzeugs sind. Mithin integriert die Aktuatoreinrichtung hiermit die Funktion eines so genannten Schlingerdämpfers bzw. einer Drehhemmung, sodass auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten (insbesondere im geraden Gleis) ein stabiler Fahrzeuglauf erreicht wird.
  • Zu diesem Zweck wird bevorzugt eine dritte Erfassungsgröße erfasst, die für die Winkelbeschleunigung des Fahrwerks um die Drehachse repräsentativ ist, während als dritte Einstellvorgabe ein dritter Sollwert verwendet wird, der für einen Winkelbeschleunigungssollwert repräsentativ ist. Unter Verwendung der dritten Erfassungsgröße und des dritten Sollwerts wird dann eine dritte Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung ermittelt und der Aktuatoreinrichtung zugeführt. Auch hier kann für den Winkelbeschleunigungssollwert gegebenenfalls ein beliebiger Wert ungleich Null vorgegeben werden, solange bei diesem Wert noch die jeweils vorgegebenen Kriterien für einen ausreichend stabilen Fahrzeuglauf erfüllt werden. Gegebenenfalls kann der Winkelbeschleunigungssollwert in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrzustand (Fahrgeschwindigkeit, Krümmung des Fahrwegs etc.) variiert werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, die Winkelbeschleunigung möglichst weit gehend zu reduzieren, sodass der Winkelbeschleunigungssollwert in diesen Fällen bevorzugt den Wert Null aufweist.
  • Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird schließlich als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine vierte Einstellvorgabe eines vierten Einstellkonzeptes verwendet, wobei das vierte Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, eines durch eine Abstützeinrichtung des Wagenkastens auf dem Fahrwerk erzeugten Rückstellmoments um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse in einem vierten Frequenzbereich betrifft. Der vierte Frequenzbereich kann wiederum (in geeigneten Grenzen) beliebig gewählt werden. Vorzugsweise erstreckt sich der vierte Frequenzbereich unterhalb von 0,5 Hz bis 2,0 Hz. Bevorzugt erstreckt sich der vierte Frequenzbereich von 0 Hz bis 1,0 Hz, weiter vorzugsweise von 0 Hz bis 0,5 Hz.
  • Hiermit können bei spurgeführten Fahrzeugen, wie beispielsweise Schienenfahrzeugen, in vorteilhafter Weise bei Bogenfahrt die niedrigfrequenten, so genannten quasi statischen Ausdrehbewegungen des Fahrwerks bezüglich des Wagenkastens berücksichtigt werden. Diese quasi statischen Ausdrehbewegungen entsprechend der aktuellen Krümmung des Fahrwegs. Sie müssen gegen das Rückstellmoment bzw. den Widerstand der Abstützeinrichtung (beispielsweise einer Sekundärfederung) ausgeführt werden, was zu einer entsprechenden Erhöhung der im Bereich des Rad-Schiene-Kontakts wirkenden Kontaktkräfte und damit des Verschleißes an Rad und Schiene führt. Durch die aktive Unterstützung der Ausdrehbewegung über die Aktuatoreinrichtung kann das Rückstellmoment der Abstützeinrichtung erheblich reduziert, gegebenenfalls sogar vollständig eliminiert werden, was zu einer erheblichen Reduktion des Verschleißes führt. Mithin integriert die Aktuatoreinrichtung hiermit die Funktion einer aktiven Lenkeinrichtung des Fahrwerks.
  • Zu diesem Zweck wird bevorzugt eine vierte Erfassungsgröße erfasst wird, die für das Rückstellmoment der Abstützeinrichtung repräsentativ ist, während als die vierte Einstellvorgabe ein vierter Sollwert verwendet wird, der für einen Rückstellmomentsollwert repräsentativ ist. Unter Verwendung der vierten Erfassungsgröße und des vierten Sollwerts wird dann eine vierte Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung ermittelt wird und der Aktuatoreinrichtung zugeführt wird. Hierbei kann für den Rückstellmomentsollwert gegebenenfalls ein beliebiger Wert ungleich Null vorgegeben werden, um beispielsweise ein bestimmtes Vorschhißbild zu erzielen. Ebenso kann der Rückstellmomentsollwert in Abhängigkeit von beliebigen geeigneten Kriterien (beispielsweise abhängig von der Betriebsdauer des Fahrwerks) variiert werden, um beispielsweise ein bestimmtes Verschleißbild zu erzielen. Bei anderen Varianten ist vorgesehen, das Rückstellmoment möglichst weit gehend zu reduzieren, wobei der Rückstellmomentsollwert dann den Wert Null aufweist.
  • Es versteht sich, dass insbesondere die vorgenannten Einstellvorgaben in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können, sodass gegebenenfalls in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Funktionen in der Aktuatoreinrichtung integriert sein können. Weiterhin versteht es sich, dass unterschiedliche Erfassungsgrößen gegebenenfalls aus denselben Messwerten abgeleitet sein können. So können beispielsweise die oben beschriebene dritte Erfassungsgröße (Winkelbeschleunigung) und die vierte Erfassungsgröße (Rückstellmoment) aus an dem Fahrwerk gemessenen Signalen ermittelt werden, welche für die am Fahrwerk wirkende Winkelbeschleunigung repräsentativ sind. Hierdurch ergibt sich eine weitere Vereinfachung des Gesamtsystems.
  • Schließlich können natürlich zusätzlich oder alternativ weitere Einstellkonzepten verfolgt werden. Eine weitere mögliche Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt beispielsweise darin, als Einstellkonzept das Anlenken des Fahrwerkes (insbesondere bei mit Neigetechnik für den Wagenkasten ausgestatteten Fahrzeugen) derart zu gestalten, dass die Querkraft zwischen Fahrzeug und Fahrbahn (also beispielsweise dem Gleis) gleichmäßig über beide Radsätze übertragen wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Wagenkasten, einem Fahrwerk und einer Steuereinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wagenkasten auf dem Fahrwerk über eine Abstützeinrichtung abgestützt ist. Die Steuereinrichtung umfasst eine Aktuatoreinrichtung, die mit dem Wagenkasten und dem Fahrwerk verbunden ist und zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk in einer Wirkebene ausgebildet ist, wobei die Wirkebene durch eine Fahrzeuglängsrichtung und eine Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs definiert wird. Die Steuereinrichtung ist zur Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von einer Einstellvorgabe zur Realisierung eines vorgebbaren Einstellkonzeptes für die Kraftwirkung und/oder die Relativposition ausgebildet, wobei die Steuereinrichtung weiterhin zur Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben für wenigstens zwei vorgebbare unterschiedliche Einstellkonzepte ausgebildet ist. Hiermit lassen sich die oben beschriebenen Varianten und Vorteile in demselben Maße realisieren, so dass insoweit lediglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
  • Die Aktuatoreinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein, um die oben beschriebenen Funktionen zu realisieren. Bevorzugt umfasst die Aktuatoreinrichtung wenigstens zwei in der Fahrzeugquerrichtung zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrwerk wirkende Aktuatoreinheiten, da hiermit in besonders einfacher Weise sowohl Kräfte als auch Momente in der Wirkebene erzeugt werden können. Insbesondere erübrigen sich hierdurch gegebenenfalls weitere Widerlagerelemente oder dergleichen.
  • Bevorzugt sind die beiden Aktuatoreinheiten in Fahrzeuglängsrichtung zu beiden Seiten einer Fahrwerksmitte, insbesondere im Wesentlichen symmetrisch zu der Fahrwerksmitte, angeordnet sind, da hiermit eine besonders günstige Krafteinleitung erzielt werden kann. Vorzugsweise sind die beiden Aktuatoreinheiten im Bereich eines vorlaufenden Endes und eines nachlaufenden Endes des Fahrwerks angeordnet sind, da hiermit besonders günstige Hebelverhältnisse erzielt werden.
  • Die Aktuatoreinheiten können grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet sein. Insbesondere können sie nach beliebigen Wirkprinzipien (elektrisch, fluidisch etc.) oder beliebigen Kombinationen aus diesen Wirkprinzipien arbeiten. Ebenso können sie beliebige Wirkbewegungen (translatorisch, rotatorisch) oder beliebige Kombinationen hieraus ausführen. Bei besonders einfach und robust gestalteten Varianten der Erfindung umfasst wenigstens eine der Aktuatoreinheiten einen zumindest hauptsächlich in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten Linearaktuator, insbesondere einen Hydraulikzylinder.
  • Bei weiteren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Fahrzeugs umfasst die Aktuatoreinrichtung wenigstens eine Aktuatoreinheit mit einem ersten Aktuator und einem zweiten Aktuator, wobei der erste Aktuator dazu ausgebildet ist, Kräfte und/oder Stellbewegungen zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten in einem ersten Arbeitsfrequenzbereich zu erzeugen, der zweite Aktuator dazu ausgebildet ist, Kräfte und/oder Stellbewegungen zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten in einem zweiten Arbeitsfrequenzbereich zu erzeugen. Der erste Arbeitsfrequenzbereich liegt vorzugsweise zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des zweiten Arbeitsfrequenzbereichs. Hiermit ist es in einfacher Weise möglich, mit einer einzigen kompakten Aktuatoreinheit die oben beschriebenen Einstellungen in den unterschiedlichen Frequenzbereichen auszuführen. Bevorzugt erstreckt sich der zweite Arbeitsfrequenzbereich von 0 Hz bis 2 Hz, weiter vorzugsweise von 0,5 Hz bis 1,0 Hz. Zusätzlich oder alternativ erstreckt sich der erste Arbeitsfrequenzbereich vorzugsweise von 0,5 Hz bis 15 Hz, weiter vorzugsweise von 3,0 Hz bis 9,0 Hz, erstreckt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkasten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, mit den vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmalen.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht eines Teils einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, mit welcher eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden kann;
    Figur 2
    eine schematische Schnittansicht des Fahrzeugs entlang Linie II-II aus Figur 1;
    Figur 3
    eine schematische Seitenansicht eines Teils einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;
    Figur 4
    eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
    Erstes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schienenfahrzeugs 101 beschrieben.
  • Das Fahrzeug 101 umfasst einen Wagenkasten 102, der im Bereich seiner beiden Enden jeweils auf einem Fahrwerk in Form eines Drehgestells 103 abgestützt ist. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit anderen Konfigurationen eingesetzt werden kann, bei denen der Wagenkasten lediglich auf einem Fahrwerk abgestützt ist.
  • Zum einfacheren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen ist in den Figuren ein (durch die Radaufstandsebene des Drehgestells 103 vorgegebenes) Fahrzeug-Koordinatensystem x,y,z angegeben, in dem die x-Koordinate die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 101, die y-Koordinate die Querrichtung des Schienenfahrzeugs 101 und die z-Koordinate die Höhenrichtung des Schienenfahrzeugs 101 bezeichnen.
  • Das Drehgestell 103 umfasst zwei Radeinheiten in Form von Radsätzen 103.1, 103.2, auf denen sich jeweils über eine Primärfederung 103.3 ein Drehgestellrahmen 103.4 abstützt. Der Wagenkasten 102 ist wiederum über eine Sekundärfederung 103.5 auf dem Drehgestellrahmen 103.4 abgestützt. Die Primärfederung 103.3 und die Sekundärfederung 103.5 sind in Figur 1 vereinfachend als Schraubenfedern dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass es sich bei der Primärfederung 103.3 bzw. Sekundärfederung 103.5 um eine beliebige geeignete Federeinrichtung handeln kann.
  • Das Fahrzeug 101 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 105 mit einer Aktuatoreinrichtung 106, über die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Einstellung der Kraftwirkung zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 vorgenommen wird. Hierzu umfasst die Aktuatoreinrichtung 106 eine erste Aktuatoreinheit in Form eines ersten Hydraulikzylinders 106.1 und eine zweite Aktuatoreinheit in Form eines zweiten Hydraulikzylinders 106.2, die jeweils mit einem Ende an dem Drehgestellrahmen 103.4 und mit dem anderen Ende an dem Wagenkasten 102 angelenkt sind.
  • Die Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 werden über eine Energieversorgungseinrichtung 106.3 der Aktuatoreinrichtung 106 in Abhängigkeit von den Steuersignalen einer Steuereinheit 107 der Steuereinrichtung 105 separat mit hydraulischer Energie versorgt, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
  • Bei den Hydraulikzylindern 106.1, 106.2 handelt es sich jeweils um doppelt wirkende Hydraulikzylinder, die entlang ihrer Längsrichtung sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte erzeugen können. Die Längsachsen der beiden Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 verlaufen in dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ruhezustand des Fahrzeugs 101 (mit Nennbeladung im geraden, ebenen Gleis stehend) im wesentlichen parallel zu der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung), sodass über die Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 jeweils eine Kraft in einer Wirkebene ausgeübt werden kann, die parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verläuft.
  • Die Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 sind in Fahrzeuglängsrichtung jeweils im Bereich eines der Enden des Drehgestellrahmens 103.4 angeordnet, wobei sie im Wesentlichen punktsymmetrisch zu einem Punkt auf der (zur Fahrzeughöhenrichtung parallelen) Mittenhochachse 103.6 des Drehgestells 103 angeordnet. Hierdurch ergeben sich besonders günstige kinematische Verhältnisse für den Kraftangriff.
  • Die Ansteuerung der Energieversorgungseinrichtung 106.3 durch die Steuereinheit 107 und damit die Einstellung der Kraftwirkung in den jeweiligen Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 erfolgt in Abhängigkeit von mehreren Einstellvorgaben, die zur Realisierung mehrerer Einstellkonzepte für die Kraftwirkung zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 dienen. Zu diesem Zweck ist in der Steuereinheit 107 jeweils ein entsprechendes Regelgesetz hinterlegt, nach welchem jeweils ein Ausgangssignal der Steuereinheit 107 generiert und der Energieversorgungseinrichtung 106.3 der Aktuatoreinheit 106 als Eingangsgröße zugeführt wird.
  • Die Energieversorgungseinrichtung 106.3 nimmt dann die Einstellung der Kraftwirkung in Abhängigkeit von den zugeführten Eingangsgrößen vor, wobei sie die zugeführten Eingangsgrößen einander durch eine einfache Summenbildung überlagert, um so eine Stellgröße für den jeweiligen Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 zu ermitteln, welche sämtlichen Einstellkonzepten gerecht wird.
  • Im gezeigten Beispiel wird als ein erstes Einstellkonzept die im Wesentlichen vollständige Eliminierung von ersten Schwingungen des Wagenkastens 102 relativ zu dem Fahrwerk 103 in der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) in einem vorgegebenen ersten Frequenzbereich verfolgt. Der erste Frequenzbereich erstreckt sich im vorliegenden Beispiel von 1,0 Hz bis 6,0 Hz, mithin also in einem Bereich, in dem derartige Querschwingungen von den Passagieren des Fahrzeugs 101 üblicherweise als besonders störend empfunden werden.
  • Hierzu wird über eine (einen oder mehrere Beschleunigungssensoren umfassende und im Wagenkasten 103 angeordnete) erste Erfassungseinrichtung 108 der Steuereinrichtung 105 in hinlänglich bekannter Weise eine erste Erfassungsgröße E1 erfasst, die für die auf den Wagenkasten 102 in der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) wirkende Querbeschleunigung repräsentativ ist. Diese erste Erfassungsgröße E1 wird an die Steuereinheit 107 übermittelt, welche über eine geeignete Filterung (beispielsweise einen Bandpassfilter oder dergleichen) die relevanten Anteile der ersten Erfassungsgröße E1 in dem ersten Frequenzbereich herausfiltert.
  • Als dem ersten Einstellkonzept zugeordnete erste Einstellvorgabe verwendet die Steuereinheit 107 einen ersten Sollwert S1, der für einen vorgegebenen Querbeschleunigungssollwert repräsentativ ist. Da die Querbeschleunigung im vorliegenden Beispiel idealerweise auf den Wert Null reduziert werden soll, weist der Querbeschleunigungssollwert (über den gesamten ersten Frequenzbereich) den Wert Null auf.
  • Unter Verwendung des gefilterten Anteils der ersten Erfassungsgröße E1 und des ersten Sollwerts S1 wird dann in der Steuereinheit 107 eine erste Eingangsgröße EA1 für die Energieversorgungseinheit 106.3 ermittelt und der Energieversorgungseinheit 106.3 zugeführt.
  • Im vorliegenden Beispiel wird als ein weiteres, zweites Einstellkonzept die im Wesentlichen vollständige Eliminierung einer Positionsabweichung des Wagenkastens 102 relativ zu dem Fahrwerk 102 in der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) in einem vorgegebenen zweiten Frequenzbereich verfolgt. Der zweite Frequenzbereich erstreckt sich von 0 Hz bis 1 Hz. Hiermit werden niedrigfrequente Querbewegungen des Wagenkastens 102 zumindest erheblich reduziert, die zwar von den Passagieren nicht als störend empfunden werden, jedoch im Hinblick auf die Einhaltung des Lichtraumprofils (insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten im Gleisbogen) unerwünscht sind.
  • Hierzu wird im vorliegenden Beispiel über in dem jeweiligen Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 integrierte Wegsensoren eine zweite Erfassungsgröße E2 erfasst, die für die Querauslenkung des Wagenkastens 102 aus einer Sollposition in der Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) repräsentativ ist. Diese zweite Erfassungsgröße E2 wird an die Steuereinheit 107 übermittelt, welche über eine geeignete Filterung (beispielsweise einen Tiefpassfilter oder dergleichen) die relevanten Anteile der zweiten Erfassungsgröße E2 in dem zweiten Frequenzbereich herausfiltert.
  • Als dem zweiten Einsfiellkonzept zugeordnete zweite Einstellvorgabe verwendet die Steuereinheit 107 einen zweiten Sollwert S2, der für einen vorgegebenen Querauslenkungssollwert repräsentativ ist. Da die Querauslenkung bzw. Positionsabweichung in der Fahrzeugquerrichtung im vorliegenden Beispiel idealerweise auf den Wert Null reduziert werden soll, weist der Querauslenkungssollwert im vorliegenden Beispiel (über den gesamten zweiten Frequenzbereich) den Wert Null auf.
  • Unter Verwendung des gefilterten Anteils der zweiten Erfassungsgröße E2 und des zweiten Sollwerts S2 wird dann in der Steuereinheit 107 eine zweite Eingangsgröße EA2 für die Energieversorgungseinheit 106.3 ermittelt und der Energieversorgungseinheit 106.3 zugeführt.
  • Weiterhin wird im vorliegenden Beispiel als ein weiteres, drittes Einstellkonzept die im Wesentlichen vollständige Eliminierung einer Winkelbeschleunigung des Wagenkastens 102 relativ zu dem Fahrwerk 103 um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung (z-Richtung) parallele Drehachse in einem vorgegebenen dritten Frequenzbereich verfolgt. Der dritte Frequenzbereich erstreckt sich wiederum von 3,0 Hz bis 9,0 Hz, um unerwünschte hochfrequente Drehschwingungen des Fahrwerks 103 bezüglich des Wagenkastens 102 zu verhindern, die besonders nachteilig für die Fahrstabilität des Fahrzeugs 101 sind.
  • Hierzu wird über eine (einen oder mehrere Beschleunigungssensoren umfassende und am Drehgestellrahmen 103.4 angeordnete) zweite Erfassungseinrichtung 109 der Steuereinrichtung 105 in hinlänglich bekannter Weise eine dritte Erfassungsgröße E3 erfasst, die für die Winkelbeschleunigung des Fahrwerksrahmens 103.4 um die Drehachse repräsentativ ist. Diese dritte Erfassungsgröße E3 wird ebenfalls an die Steuereinheit 107 übermittelt, welche über eine geeignete Filterung (beispielsweise einen Bandpassfilter oder dergleichen) die relevanten Anteile der dritten Erfassungsgröße E3 in dem dritten Frequenzbereich herausfiltert.
  • Als dem dritten Einstellkonzept zugeordnete dritte Einstellvorgabe wird ein dritter Sollwert S3 verwendet, der für einen vorgegebenen Winkelbeschleunigungssollwert repräsentativ ist. Da im die Winkelbeschleunigung im vorliegenden Beispiel möglichst eliminiert werden soll, weist der Winkelbeschleunigungssollwert ebenfalls den Wert Null auf.
  • Unter Verwendung des gefilterten Anteils der dritten Erfassungsgröße E3 und des dritten Sollwerts S3 wird dann in der Steuereinheit 107 eine dritte Eingangsgröße EA3 für die Energieversorgungseinheit 106.3 ermittelt und der Energieversorgungseinheit 106.3 zugeführt.
  • Schließlich wird im vorliegenden Beispiel als ein viertes Einstellkonzept die im Wesentlichen vollständige Eliminierung eines (beim Ausdrehen des Fahrwerks 103 bezüglich des Wagenkastens 102 aus der in Figur 1 und 2 gezeigten Neutralstellung) durch die Sekundärfederung 103.5 erzeugten Rückstellmoments um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse in einem vorgegebenen vierten Frequenzbereich verfolgt. Der vierte Frequenzbereich erstreckt sich von 0 Hz bis 1,0 Hz, sodass bei Bogenfahrt die niedrigfrequenten, der aktuellen Krümmung des Fahrwegs entsprechenden so genannten quasi statischen Ausdrehbewegungen des Fahrwerks 103 bezüglich des Wagenkastens 102 aktiv durch die Aktuatoreinrichtung 106 erzeugt werden können.
  • Zu diesem Zweck wird eine vierte Erfassungsgröße E4 erfasst, die für das Rückstellmoment der Sekundärfederung 103.5 repräsentativ ist. Hierzu wird im vorliegenden Fall als vierte Erfassungsgröße E4 der Ausdrahwinkel zwischen Wagenkasten 102 und Fahrwerk 103 verwendet, welcher bestimmt wird aus der Differenz der Signale der in den jeweiligen Hydraulikzylindern 106.1, 106.2 integrierten Wegsensoren. Diese vierte Erfassungsgröße E4 wird in der Steuereinheit 107 einer weiteren Filterung (beispielsweise einem Tiefpassfilter oder dergleichen) unterzogen, bei welcher die relevanten Anteile dieser Erfassungsgröße E4 in dem vierten Frequenzbereich herausgefiltert werden, welche letztlich dem quasi statischen Ausdrehwinkel des Fahrwerks 103 bezüglich des Wagenkastens 102 entsprechen. Aus den mechanischen Gegebenheiten der Sekundärfederung 103.5 kann hieraus dann auf das Rückstellmoment der Sekundärfederung 103.5 geschlossen werden.
  • Als dem vierten Einstellkonzept zugeordnete vierte Einstellvorgabe wird ein vierter Sollwert S4 verwendet, der für einen vorgegebenen Rückstellmomentsollwert repräsentativ ist. Da im vorliegenden Beispiel das insgesamt zwischen Wagenkasten 102 und Fahrwerk 103 wirkende Rückstellmoment möglichst eliminiert werden soll (also das aus der Auslenkung der Sekundärfederung 103.5 resultierende Rückstellmoment durch die Kraftwirkung der Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 möglichst kompensiert werden soll), weist der Rückstellmomentsollwert ebenfalls den Wert Null auf.
  • Unter Verwendung des gefilterten Anteils der vierten Erfassungsgröße E4 und des vierten Sollwerts S4 wird dann in der Steuereinheit 107 eine vierte Eingangsgröße EA4 für die Energieversorgungseinheit 106.3 ermittelt und der Energieversorgungseinheit 106.3 zugeführt.
  • Die Energieversorgungseinheit 106.3 überlagert die erste bis vierte Eingangsgröße EA1 bis EA4, indem sie diese nach der Gleichung: EAS = ∑ i = 1 4 EAi
    Figure imgb0001
    einfach zu einem Summenwert EAS aufsummiert. Aus diesem Summenwert EAS ermittelt die Energieversorgungseinheit 106.3 dann die jeweils zum aktuellen Zeitpunkt nach Betrag und Richtung in den ersten Hydraulikzylinder 106.1 und dem zweiten Hydraulikzylinder 106.2 einzustellenden Kraft und versorgt diese dementsprechend mit hydraulischer Energie.
  • Hierdurch ist es in einfacher und vorteilhafter Weise möglich, in dieser durch die beiden Hydraulikzylinder 106.1, 106.2 realisierten aktiven mechanischen Kopplung zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 eine Reihe von fahrdynamisch relevanten Funktionen entsprechend den gewählten Einstellkonzepten zu integrieren. So wird über das erste Einstellkonzept die Funktion einer aktiven Querfederung integriert, mit welcher ein besonders hoher Fahrkomfort für die Passagiere erreicht wird. Über das zweite Einstellkonzept wird die Funktion einer Zentriereinrichtung integriert, die im Hinblick auf die Einhaltung des Luftraumprofils von Vorteil ist. Über das dritte Einstellkonzept wird die Funktion eines Schlingerdämpfers bzw. einer Drehhemmung integriert, über die auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten (insbesondere im geraden Gleis) ein stabiler Fahrzeuglauf erreicht wird. Schließlich wird über das vierte Einstellkonzept die Funktion einer aktiven Lenkeinrichtung des Fahrwerks 103 integriert, welche im Hinblick auf das Verschleißverhalten an Rad und Schiene von Vorteil ist.
  • Es versteht sich, dass zusätzlich oder anstelle der vorgenannten Einstellkonzepte weitere Einstellkonzepte berücksichtigt werden können, sodass gegebenenfalls weitere bzw. andere Funktionen in der Aktuatoreinrichtung 106 integriert sein können.
    • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 201 ist in Figur 3 dargestellt. Das Fahrzeug 201 entspricht dabei in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 101 aus Figur 1 und 2, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Der Unterschied zur Ausführung aus Figur 1 und 2 besteht in der Gestaltung der Steuereinrichtung 205. So sind bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Aktuatoreinheit 206.1 und die zweite Aktuatoreinheit 206.2 jeweils von einer kompakten Einheit gebildet, welche eine eigene (nicht näher dargestellte) Energieversorgungseinheit und einen ersten Aktuator in Form eines ersten Hydraulikzylinders 206.3 und einen zweiten Aktuator in Form eines zweiten Hydraulikzylinders 206.4 umfasst. Jeder der Hydraulikzylinder 206.3, 206.4 wird über eine (nicht näher dargestellte) eigene erste bzw. zweite Ventileinheit der Energieversorgungseinheit gespeist.
  • Die erste Ventileinheit arbeitet dabei in einem ersten Arbeitsfrequenzbereich, sodass der erste Hydraulikzylinder 206.3 Kräfte zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 in dem ersten Arbeitsfrequenzbereich erzeugt. Die zweite Ventileinheit arbeitet in einem zweiten Arbeitsfrequenzbereich, sodass der zweite Hydraulikzylinder 206.4 Kräfte zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 in dem zweiten Arbeitsfrequenzbereich erzeugt.
  • Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich der zweite Arbeitsfrequenzbereich von 0 Hz bis 2 Hz, während sich der erste Arbeitsfrequenzbereich von 0,5 Hz bis 15 Hz erstreckt. Hiermit ist es in einfacher Weise möglich, mit einer einzigen kompakten Aktuatoreinheit die oben beschriebenen Einstellungen in den teilweise unterschiedlichen ersten bis vierten Frequenzbereichen auszuführen.
  • Die Steuereinheit liefert hierzu die erste bis vierte Eingangsgröße EA1 bis EA4 an beide Aktuatoreinheiten 206.1 und 206.2, welche die oben beschriebene Überlagerung nach Gleichung (1) vornehmen, anschließend die zum aktuellen Zeitpunkt nach Betrag und Richtung in ihren Hydraulikzylindern 206.3, 206.4 einzustellenden Kräfte ermitteln und diese dementsprechend mit hydraulischer Energie versorgen. Es versteht sich jedoch, was anderen Varianten der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Ermittlung der einzustellenden Kräfte in der Steuereinheit 107 vorgenommen wird und dann bereits entsprechende Steuersignale an die jeweilige Aktuatoreinheit 206.1 und 206.2 übermittelt werden.
    • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 301 ist in Figur 3 dargestellt (deren Ansicht diejenigen aus Figur 2 entspricht). Das Fahrzeug 301 entspricht in seiner grundsätzlichen Gestaltung und Funktionsweise dem Fahrzeug 101 aus Figur 1 und 2, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Insbesondere sind identische Komponenten mit den identischen Bezugszeichen versehen, während gleichartige Komponenten mit um den Wert 200 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Sofern nachfolgend nichts Anderweitiges ausgeführt wird, wird hinsichtlich der Merkmale, Funktionen und Vorteile dieser Komponenten auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Der Unterschied zur Ausführung aus Figur 1 und 2 besteht in der Gestaltung der Steuereinrichtung 305. So sind bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Aktuatoreinheit in Form eines ersten Hydraulikzylinders 306.1 und die zweite Aktuatoreinheit in Form eines zweiten Hydraulikzylinders 306.2 sowie die zentrale Energieversorgungseinheit 106.3 zu einer kompakten Einheit zusammengefasst, welche an dem Wagenkasten 102 befestigt ist. Jeder der Hydraulikzylinder 306.1, 306.2 wird über eine (nicht näher dargestellte) eigene erste bzw. zweite Ventileinheit der Energieversorgungseinheit 106.3 gespeist.
  • Die Längsachse und damit die Wirkrichtung des jeweiligen Hydraulikzylinders 306.1, 306.2 verläuft im Wesentlichen parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung). Die Kraft bzw. Verschiebung des jeweiligen Hydraulikzylinders 306.1, 306.2 wird jeweils über ein einfaches Koppelgetriebe 306.5 bzw. 306.6 auf den Drehgestellrahmen 103.4 übertragen. Das Koppelgetriebe 306.5 bzw. 306.6 umfasst jeweils einen schwenkbar am Wagenkasten 102 angelenkten Winkelhebel 306.7 bzw. 306.8, über den erreicht wird, dass die übertragene Kraft bzw. Verschiebung in Fahrzeugquerrichtung auf den Drehgestellrahmen 103.4 wirkt (sodass eine Krafteinleitung in den Drehgestellrahmen 103.4 wie im ersten Ausführungsbeispiel erzielt wird). Insgesamt wird auch hier wieder eine (in der gezeigten Draufsicht) im Wesentlichen zu der Fahrwerksmittenhochachse symmetrische Gestaltung realisiert.
  • Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass vergleichsweise wenig Bauraum im Drehgestell 103 benötigt wird. So muss lediglich der Raum für die Anlenkung des Koppelgetriebes 306.5 bzw. 306.6 zur Verfügung gestellt werden. Dies ist im Hinblick auf die bei modernen Drehgestellen stark begrenzte Verfügbarkeit von Bauraum von besonderem Vorteil.
  • Die Energieversorgungseinheit 106.3 und die beiden Hydraulikzylinder 306.1, 306.2 können wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben gestaltet sein. Insbesondere können die beiden Hydraulikzylinder 306.1, 306.2 identisch ausgeführt sein. Die erste Ventileinheit kann aber auch ähnlich wie im zweiten Ausführungsbeispiel in einem ersten Arbeitsfrequenzbereich arbeiten, sodass der erste Hydraulikzylinder 306.1 Kräfte zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 in dem ersten Arbeitsfrequenzbereich erzeugt. Die zweite Ventileinheit kann dann in einem zweiten Arbeitsfrequenzbereich arbeiten, sodass der zweite Hydraulikzylinder 306.2 Kräfte zwischen dem Fahrwerk 103 und dem Wagenkasten 102 in dem zweiten.
  • Auch hier kann sich der zweite Arbeitsfrequenzbereich von 0 Hz bis 2 Hz erstrecken, während sich der erste Arbeitsfrequenzbereich von 0,5 Hz bis 15 Hz erstrecken kann. Hiermit ist es in einfacher Weise möglich, mit einer einzigen kompakten Aktuatoreinheit die oben beschriebenen Einstellungen in den teilweise unterschiedlichen ersten bis vierten Frequenzbereichen auszuführen.
  • Die Steuereinheit 107 liefert auch im vorliegenden Beispiel wiederum die erste bis vierte Eingangsgröße EA1 bis EA4 an die Energieversorgungseinheit 106.3, welche die oben beschriebene Überlagerung nach Gleichung (1) vornimmt, anschließend die zum aktuellen Zeitpunkt nach Betrag und Richtung in ihren Hydraulikzylindern 306.1, 306.2 einzustellenden Kräfte ermittelt und diese dementsprechend mit hydraulischer Energie versorgt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Beispielen beschrieben, bei denen für das jeweilige Einstellkonzept ein konkreter Sollwert vorgegeben wurde. Es versteht sich jedoch, dass für das jeweilige Einstellkonzept gegebenenfalls auch von den genannten Beispielen abweichende Sollwerte vorgegeben werden können. Entscheidend ist lediglich, dass der konkrete Sollwert in einer geeigneten Weise gewählt ist, dass das mit dem Einstellkonzept verfolgte Ziel erreicht wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen beschrieben, bei denen eine Kraftwirkung zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten eingestellt wurde. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit der Einstellung einer vorgegebenen Relativposition zwischen dem Fahrwerk und dem Wagenkasten zum Einsatz kommen kann. Ebenfalls können natürlich Kombinationen aus der Einstellung von vorgegebenen Kräften und Relativpositionen zwischen Fahrwerk und Wagenkasten realisiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand von Beispielen für Schienenfahrzeuge beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in Verbindung mit beliebigen anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen einem Fahrwerk und einem Wagenkasten eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem
    - über eine zwischen dem Fahrwerk (103), insbesondere einem Fahrwerksrahmen (103.4) des Fahrwerks (103), und dem Wagenkasten (102) wirkende Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) eine Kraftwirkung und/oder eine Relativposition zwischen dem Fahrwerk (103) und dem Wagenkasten (102) in einer Wirkebene eingestellt wird, wobei
    - die Wirkebene durch eine Fahrzeuglängsrichtung und eine Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs definiert wird und
    - die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von einer Einstellvorgabe zur Realisierung eines vorgebbaren Einstellkonzeptes für die Kraftwirkung und/oder die Relativposition erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben für wenigstens zwei vorgebbare unterschiedliche Einstellkonzepte erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - unter Verwendung jeder der wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben eine Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206) ermittelt wird und der Aktuatoreinrichtung (106; 206) zugeführt wird und
    - die Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von den zugeführten Eingangsgrößen, insbesondere in Abhängigkeit von einer Überlagerung der zugeführten Eingangsgrößen, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Summe der zugeführten Eingangsgrößen, erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    - als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine erste Einstellvorgabe eines ersten Einstellkonzeptes verwendet wird, wobei
    - das erste Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, von ersten Schwingungen des Wagenkastens (102) relativ zu dem Fahrwerk (103) in der Fahrzeugquerrichtung in einem ersten Frequenzbereich betrifft, wobei
    - sich der erste Frequenzbereich insbesondere oberhalb von 0,5 Hz bis 1,0 Hz, vorzugsweise von 1,0 Hz bis 15 Hz, weiter vorzugsweise von 1,0 Hz bis 6,0 Hz, erstreckt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine erste Erfassungsgröße erfasst wird, die für die auf den Wagenkasten (102) in der Fahrzeugquerrichtung wirkenden Querbeschleunigung repräsentativ ist,
    - als die erste Einstellvorgabe ein erster Sollwert verwendet wird, der für einen Querbeschleunigungssollwert repräsentativ ist, und
    - unter Verwendung der ersten Erfassungsgröße und des ersten Sollwerts eine erste Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt wird und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zugeführt wird, wobei
    - der Querbeschleunigungssollwert insbesondere den Wert Null aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine zweite Einstellvorgabe eines zweiten Einstellkonzeptes verwendet wird, wobei
    - das zweite Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, einer Positionsabweichung des Wagenkastens (102) relativ zu dem Fahrwerk (103) in der Fahrzeugquerrichtung in einem zweiten Frequenzbereich betrifft, wobei
    - sich der zweite Frequenzbereich insbesondere unterhalb von 0,5 Hz bis 2,0 Hz, vorzugsweise von 0 Hz bis 1,0 Hz, weiter vorzugsweise von 0 Hz bis 0,5 Hz, erstreckt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine zweite Erfassungsgröße erfasst wird, die für die Querauslenkung des Wagenkastens (102) aus einer Sollposition in der Fahrzeugquerrichtung repräsentativ ist,
    - als die zweite Einstellvorgabe ein zweiter Sollwert verwendet wird, der für einen Querauslenkungssollwert repräsentativ ist, und
    - unter Verwendung der zweiten Erfassungsgröße und des zweiten Sollwerts eine zweite Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt wird und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zugeführt wird, wobei
    - der Querauslenkungssollwert insbesondere den Wert Null aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine dritte Einstellvorgabe eines dritten Einstellkonzeptes verwendet wird, wobei
    - das dritte Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, einer Winkelbeschleunigung des Fahrwerks (103) um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse in einem dritten Frequenzbereich betrifft, wobei
    - sich der dritte Frequenzbereich insbesondere oberhalb von 0,5 Hz bis 1,0 Hz, vorzugsweise von 1,0 Hz bis 15 Hz, weiter vorzugsweise von 3,0 Hz bis 9,0 Hz, erstreckt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine dritte Erfassungsgröße erfasst wird, die für die Winkelbeschleunigung des Fahrwerks (103) um die Drehachse repräsentativ ist,
    - als die dritte Einstellvorgabe ein dritter Sollwert verwendet wird, der für einen Winkelbeschleunigungssollwert repräsentativ ist, und
    - unter Verwendung der dritten Erfassungsgröße und des dritten Sollwerts eine dritte Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt wird und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zugeführt wird, wobei
    - der Winkelbeschleunigungssollwert insbesondere den Wert Null aufweist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - als eine der wenigstens zwei Einstellvorgaben eine vierte Einstellvorgabe eines vierten Einstellkonzeptes verwendet wird, wobei
    - das vierte Einstellkonzept die Minimierung, insbesondere die im Wesentlichen vollständige Eliminierung, eines durch eine Abstützeinrichtung (103.5) des Wagenkastens (102) auf dem Fahrwerk (103) erzeugten Rückstellmoments um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse in einem vierten Frequenzbereich betrifft, wobei
    - sich der vierte Frequenzbereich insbesondere unterhalb von 0,5 Hz bis 2,0 Hz, vorzugsweise von 0 Hz bis 1,0 Hz, weiter vorzugsweise von 0 Hz bis 0,5 Hz, erstreckt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine vierte Erfassungsgröße erfasst wird, die für das Rückstellmoment der Abstützeinrichtung (103.5) repräsentativ ist,
    - als die vierte Einstellvorgabe ein vierter Sollwert verwendet wird, der für einen Rückstellmomentsollwert repräsentativ ist, und
    - unter Verwendung der vierten Erfassungsgröße und des vierten Sollwerts eine vierte Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt wird und der Aktuatoreinrichtung (106; 206) zugeführt wird, wobei der Rückstellmomentsollwert insbesondere den Wert Null aufweist.
  11. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit
    - einem Wagenkasten (102),
    - einem Fahrwerk (103) und
    - einer Steuereinrichtung (105; 205; 305) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - der Wagenkasten auf dem Fahrwerk (103) über eine Abstützeinrichtung (103.5) abgestützt ist,
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) eine Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) umfasst, die mit dem Wagenkasten (102) und dem Fahrwerk (103), insbesondere einem Fahrwerksrahmen (103.4) des Fahrwerks (103), verbunden ist und zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen dem Wagenkasten (102) und dem Fahrwerk (103) in einer Wirkebene ausgebildet ist, wobei
    - die Wirkebene durch eine Fahrzeuglängsrichtung und eine Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs definiert wird und
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) zur Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von einer Einstellvorgabe zur Realisierung eines vorgebbaren Einstellkonzeptes für die Kraftwirkung und/oder die Relativposition ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) zur Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben für wenigstens zwei vorgebbare unterschiedliche Einstellkonzepte ausgebildet ist.
  12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) dazu ausgebildet ist, unter Verwendung jeder der wenigstens zwei unterschiedlichen Einstellvorgaben eine Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zu ermitteln und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zuzuführen und
    - die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zur Einstellung der Kraftwirkung und/oder der Relativposition in Abhängigkeit von den zugeführten Eingangsgrößen, insbesondere in Abhängigkeit von einer Überlagerung der zugeführten Eingangsgrößen, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Summe der zugeführten Eingangsgrößen, erfolgt.
  13. Fahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) eine erste Erfassungseinheit (108) zur Erfassung einer ersten Erfassungsgröße in einem ersten Frequenzbereich aufweist, welche für die auf den Wagenkasten (102) in der Fahrzeugquerrichtung wirkende Querbeschleunigung repräsentativ ist, die Steuereinrichtung (105; 205; 305) als eine erste Einstellvorgabe einen ersten Sollwert verwendet, der für einen Querbeschleunigungssollwert repräsentativ ist, und die Steuereinrichtung (105; 205; 305) unter Verwendung der ersten Erfassungsgröße und des ersten Sollwerts eine erste Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zuführt, wobei der Querbeschleunigungssollwert insbesondere den Wert Null aufweist,
    und/oder
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) eine zweite Erfassungseinheit zur Erfassung einer zweiten Erfassungsgröße in einem zweiten Frequenzbereich aufweist, welche für eine Querauslenkung des Wagenkastens aus einer Sollposition in der Fahrzeugquerrichtung repräsentativ ist, die Steuereinrichtung (105; 205; 305) als eine zweite Einstellvorgabe einen zweiten Sollwert verwendet, der für einen Querauslenkungssollwert repräsentativ ist, und die Steuereinrichtung (105; 205; 305) unter Verwendung der zweiten Erfassungsgröße und des zweiten Sollwerts eine zweite Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zuführt, wobei der Querauslenkungssollwert insbesondere den Wert Null aufweist,
    und/oder
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) eine dritte Erfassungseinheit (109) zur Erfassung einer dritten Erfassungsgröße in einem dritten Frequenzbereich aufweist, welche für eine Winkelbeschleunigung des Fahrwerks (103) um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse repräsentativ ist, die Steuereinrichtung als eine dritte Einstellvorgabe einen dritten Sollwert verwendet, der für einen Winkelbeschleunigungssollwert repräsentativ ist, und die Steuereinrichtung (105; 205; 305) unter Verwendung der dritten Erfassungsgröße und des dritten Sollwerts eine dritte Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zuführt, wobei der Winkelbeschleunigungssollwert insbesondere den Wert Null aufweist, und/oder
    - die Steuereinrichtung (105; 205; 305) eine vierte Erfassungseinheit (109) zur Erfassung einer vierten Erfassungsgröße in einem vierten Frequenzbereich aufweist, welche für ein durch die Abstützeinrichtung (103.5) erzeugtes Rückstellmoment um eine zu einer Fahrzeughöhenrichtung parallele Drehachse repräsentativ ist, die Steuereinrichtung (105; 205; 305) als eine vierte Einstellvorgabe einen vierten Sollwert verwendet, der für einen Rückstellmomentsollwert repräsentativ ist, und die Steuereinrichtung (105; 205; 305) unter Verwendung der vierten Erfassungsgröße und des vierten Sollwerts eine vierte Eingangsgröße für die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) ermittelt und der Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) zuführt, wobei der Rückstellmomentsollwert insbesondere den Wert Null aufweist.
  14. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Aktuatoreinrichtung (106; 206; 306) wenigstens zwei in der Fahrzeugquerrichtung zwischen dem Wagenkasten (102) und dem Fahrwerk (103) wirkende Aktuatoreinheiten (106.1, 106.2; 206.1, 206.2; 306.1, 306.2) umfasst, wobei
    - die beiden Aktuatoreinheiten (106.1, 106.2; 206.1, 206.2) in Fahrzeuglängsrichtung insbesondere zu beiden Seiten einer Fahrwerksmitte, insbesondere im Wesentlichen symmetrisch zu der Fahrwerksmitte, angeordnet sind, vorzugsweise im Bereich eines vorlaufenden Endes und eines nachlaufenden Endes des Fahrwerks (103) angeordnet sind,
    und/oder
    - wenigstens eine der Aktuatoreinheiten (106.1, 106.2; 206.1, 206.2) einen zumindest hauptsächlich in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten Linearaktuator, insbesondere einen Hydraulikzylinder, umfasst.
  15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Aktuatoreinrichtung (206; 306) wenigstens eine Aktuatoreinheit (206.1; 306.1, 306.2) mit einem ersten Aktuator (206.3) und einem zweiten Aktuator (206.4) umfasst, wobei
    - der erste Aktuator (206.3) dazu ausgebildet ist, Kräfte und/oder Stellbewegungen zwischen dem Fahrwerk (103) und dem Wagenkasten (102) in einem ersten Arbeitsfrequenzbereich zu erzeugen,
    - der zweite Aktuator (206.4) dazu ausgebildet ist, Kräfte und/oder Stellbewegungen zwischen dem Fahrwerk (103) und dem Wagenkasten (102) in einem zweiten Arbeitsfrequenzbereich zu erzeugen,
    - der erste Arbeitsfrequenzbereich insbesondere zumindest teilweise, insbesondere vollständig, oberhalb des zweiten Frequenzbereichs liegt
    und/oder
    - sich der zweite Arbeitsfrequenzbereich insbesondere von 0 Hz bis 2 Hz, vorzugsweise von 0,5 Hz bis 1,0 Hz, erstreckt,
    und/oder
    - sich der erste Arbeitsfrequenzbereich insbesondere von 0,5 Hz bis 15 Hz, vorzugsweise von 3,0 Hz bis 9,0 Hz, erstreckt.
  16. Steuereinrichtung zur Einstellung einer Kraftwirkung und/oder einer Relativposition zwischen einem Fahrwerk (103) und einem Wagenkasten (102) eines Fahrzeugs (101; 201), insbesondere eines Schienenfahrzeugs, die als die Steuereinrichtung (105; 205) des Fahrzeugs (101; 201) nach einem der Ansprüche 11 bis 15 ausgebildet ist.
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