【発明の詳細な説明】
単軸の走行装置を有するレール車両
この発明は、請求の範囲第１項の前段に規定するレール車両に関する。
この種の周知のレール車両（ドイツ公開特許第42 24 467号明細書）は、制御
された少なくとも３つの単軸の走行装置の上に載っている少なくとも２つの車体
で構成されている。関与している多数の走行装置を制御する制御信号は制御器に
より形成され、この制御器は隣接する二つの車体の角度位置から制御信号を得る
。この制御器にはサーボユニットがあり、このサーボユニットは走行装置に連結
し、変換器センサユニットにより隣接する車体の角度位置から得られ、通過すべ
き線路の曲率半径に応じた制御信号が当該走行装置の垂直軸周りの機能に合わせ
た揺動を変換する。この構成の難点は、エネルギ供給に経費が掛かる点にある。
これは電力供給に加えて車体に油圧装置を必要とする。更に、隣接する二つの車
体の角度位置は機械的なレバー装置を介して走査される。このレバー装置は走行
装置の各フレームを目標位置に制御する適当な油圧駆動部に作用する。
この発明の課題は、請求の範囲第１項の前段に規定するレール車両にあって、
簡単な制御器を用いて単軸走行装置を確実に調整できる処置を提供することにあ
る。
上記の課題は、請求の範囲第１項の特徴部分の構成により解決されている。
この発明によるレール車両の構成では、変換器センサユニット内の変換器セン
サを用いて走行すべき軌道の半径から直接導ける電気ソース信号を発生させる。
この信号は、車輪とレールの幾何学関係自体に基づき調整される特に先頭の走行
装置の実際の位置から、あるいは隣接する車体の部分の角度位置等から導かれる
。このソース信号は、制御に必要で曲率半径に対応する有効信号成分の外に、重
畳する振動も含み、この振動は、レール車両を運転している時、凹凸、障害物、
牽引力の影響等から生じる走行装置と車体の間、あるいは測定の基礎として使用
する車体の間の変動から導かれ、カーブに依存する有効信号に重畳したり変調を
与える。この種の軌道のカーブに依存しない擾乱を排除するため、擾乱振動以下
にある遮断周波数を持つ低域通過フィルターにソース信号を導入する。この遮断
周
波数は5ヘルツ以下であり、主に0.5ヘルツまでに選択されることが分かる。この
ように擾乱振動を除去した信号は通過すべき軌道の曲率半径に合わせた目標値信
号に相当し、この信号は調整すべき走行装置に付属するサーボユニットを制御す
るため準定常的な誘導量として使用される。
制御すべき走行装置、特にその走行装置のフレームに連結するサーボユニット
には制御器と、誘導量として作用する制御器の出力信号により制御される電磁駆
動部がある。この駆動部は機械的に一方で走行装置に、他方で付属する車体に連
結しているので、この駆動部を調整して走行装置の実際あるいは仮想的な垂直軸
周りの揺動が可能になる。駆動部としてステップモータを使用すれば、フィルタ
ーの出力信号を制御器により調整パルス列に変換することで十分であり、この調
整パルス列は通過する軌道のカーブ曲率半径に合わせて走行装置の角度調整を与
える。これに反して、位置を正しくする駆動が保証されないなら、駆動部あるい
は走行装置に、実際の調整位置に関する電気位置信号を出力する位置変換器を設
けると有効である。この位置信号は、位置実測値として電気比較装置に導入され
る。この比較装置には目標値としてフィルターの準定常的な出力信号が導入され
、目標値と実測値からその都度相殺すべき制御偏差を制御器に導入する。この制
御器の出力信号は調整量として制御偏差が少なくともほぼ零になるまで制御器に
出力される。
変換器センサユニットと特にフィルターには二つの準定常的な信号の出力端が
あり、これ等の信号出力端の各々にサーボユニットが接続していて、このユニッ
トの複数の駆動部は同じ走行装置、特にそのフレームに共通に作用する。両方の
駆動部の機械的な介入位置は、特に互いに対角線上にあり、走行装置のフレーム
を付属する車体に接続する二次バネ部材のある走行装置のフレームの領域にある
。この領域には、通常の一次バネ部材が走行装置のフレームと単軸の車輪の組の
車輪の軸受との間に設けてある。このバネ部材の横剛性は走行装置を車両の長手
軸に向ける基本的な作用を行い、動作中、車輪とレールの幾何学関係から生じる
車輪の組の制限された傾きを可能にし、駆動部により強制される偏向が二次バネ
部材の力に対して行われる。この場合、ピボット軸受が車体に対して走行装置を
偏向運動させる実際の垂直軸を形成すると効果的である。
この駆動部は、特にリニヤー駆動部として形成され、ネジ山付きスピンドル駆
動部を持つ電気リニヤーモータあるいは遊星歯車を持つサーボモータであっても
よい。駆動部の連結は、特に弾性的に走行装置あるいは車体に対して行われる。
これには、一方で駆動部を衝撃負荷に対して保護するため、および走行運転から
生じるフレームと車体の間に必要な揺動運動を可能にするため、好ましくは中間
に嵌め込まれたゴム・金属部材を使用する。
レールの曲がりに依存するソース信号を発生する変換器センサは、電気抵抗変
換器として二つの車体の間の結合リンク部に付属していて、カーブ走行時にそれ
に合わせて調整されたソース信号の回転角変化を、変化した電気抵抗として、シ
ンダクタンス値あるいは容量値として検出する。同じ車体あるいは他方の車体の
制御すべき走行装置に配置された先行するあるいは後続する走行装置にも付属し
てよく、カーブ走行時に車輪・レールの幾何学関係から自動的に生じる回転偏向
により影響を受ける。
以下、実施例の原理図に基づきこの発明をより詳しく説明する。ここに示すの
は、
第１図、駆動部を用いて通過するレール曲率半径により制御できる単軸の走行
装置の平面図、
第２図、センサユニットと駆動部を制御するサーボユニットとを備えたサーボ
ユニット、
である。
レール車両の図示していない車体は、二次バネ部材１を介して、ただ一つの軸
３を有し、この軸３に固定されたレール車輪４を有する単軸走行装置の走行装置
フレーム２に載っている。車輪４の組の軸３は二次バネ部材１の垂直中心軸５を
納める車両の長手方向に垂直に延びる垂直面の中にある。この場合、車輪の軸受
６は走行方向に見て先行および後続する一次バネ部材７を介して走行装置のフレ
ーム２の下側で支持され固定されている。一次バネ部材７はこの部材の軸方向に
重力を受け止めるだけでなく、一定の横弾性により、車輪とレールの幾何学関係
から生じる軸３あるいは走行装置のフレーム２の車体１３に対する旋回偏向もあ
る程度与える。その場合、この偏向は垂直軸８の周りで行われる。この垂直軸は
、
付属する車体に連結し、走行装置のフレーム２の軸受収納部に嵌まる軸首によっ
て実現されている。
走行すべき各軌道部分の曲率半径に応じて走行装置を垂直軸８の周りに強制的
に回転調整するため、対角線上に対称的に配置された二つの駆動部９から成る調
整装置が設けてある。前記駆動部は、車輪の軸受６あるいは二次バネ部材１のと
ころの走行装置のフレーム２の各外側で、調節棒１０を介してそこにある保持穴
１１に嵌まり、更に弾性連結部材１２であるゴム弾性部材を介して車体に固定配
置されている車体部分１３に固定連結されている。
駆動部９を制御するため第２図の制御器が設けてある。この制御器は一つのセ
ンサユニット１４と、これにより制御され、少なくとも基本機能で等しい二つの
サーボユニット１５で構成されていて、これ等のサーボユニットはそれぞれ走行
装置２，３を強制的に回転調整するため一つの駆動部９を有する。その場合、セ
ンサユニット１４は一つの変換器センサ１７で構成されている。この変換器セン
サは、走行すべき軌道の曲率半径に依存し、しかも車輪とレールの幾何学関係自
体により調整される他の走行装置あるいは隣りの車両の車体部分の互いに関連す
る角度位置に依存するソース信号を発生する。これ等の変換器装置に走行すべき
軌道の曲率半径だけでなく、擾乱の影響も加わった後、カーブに依存する信号成
分に車両の動特性により生じる擾乱信号が重畳する。従って、変換器センサ１７
は動的なソース信号w(t)dynを出力する。この信号は5ヘルツ、好ましくは0.5ヘ
ルツの上限遮断周波数を持つ低域通過フィルターに導入される。これにより、周
波数の高い急激な擾乱振動の成分をソース信号から除去されるので、二つのサー
ボユニット１５に対して好ましくは別々の二つの出力端を有するフィルター１８
の出力端に、それぞれ準定常的な誘導量w(t)が出力する。この誘導量は各サーボ
ユニット９を調整する目標値として使用される。このため、濾波された誘導量w(
t)は制御器１９に導入され、この制御器は電気機械的な駆動部９に対する調整量
として出力信号y(t)を出力する。この出力信号の大きさあるいは期間に合わせて
、特に電気モータを含む駆動部９が回転変化、ここでは長さ変化を行う。この変
化は、軸３が走行すべき軌道部分の曲率半径の線内にあるように走行装置１，２
を制御する。この場合、駆動部あるいは走行装置の目標位置を実際に達成
することを確実にするため、駆動部９あるいは走行装置２，３に位置変換器２１
が付属している。この位置変換器は走行装置２，３の回転調整に依存する、ある
いは調整棒１０の位置に依存する位置信号xr(t)を出力する。この位置信号は電
気比較器２０に導入され、この比較器には他の入力信号として濾波された誘導量
w(t)も導入される。従って、この位置信号は目標値で予め指定された目標位置に
関して実際に達成される実測値である。この比較器では二つの入力信号w(t)とxr
(t)から制御偏差を求め、入力信号xw(t)として制御器１９に導入される。従って
、この制御器１９は目標値信号と実測値信号が比較器２０でほぼ零値になる制御
偏差となるまで制御量y(t)を発生する。位置変換器２１は、例えば可変抵抗であ
ってもよく、この可変抵抗は一方で走行装置のフレーム２に、他方で静止してい
る車体の部分１３と機械的に連結し、走行装置２，３の回転調整から生じる調整
信号xr(t)を出力する。
センサユニット１４は、例えば所定のレール区間を試験走行する場合、距離に
応じてレール状況をデータ記憶器に全区間の濾波された誘導量として格納し、そ
してこの区間上を更に走行する時にサーボユニット１５を制御する準定常的な誘
導量w(t)を前記データ記憶器から読み出すためにも使用される。
全体として見ると、制御要素を電気および電子的な基礎に基づき構成すること
により、平均経費を低減して低コストでコンパクトな構造となる。その場合、電
力供給のためにレール車両に何れしても存在する電気回線網を利用する。そこで
は、走行すべきレール区間の曲率半径に無関係な電気的な擾乱の影響は簡単な電
気フィルター処置により除去される。その結果、走行装置を軌道に対して正確な
半径方向の調整が乱れなく行われるので、当該走行装置の静かで脱線しない走行
が達成される。その場合、センサユニットで求めた軌道の曲がりを一つ以上の走
行装置に伝えることもできる。変換器センサが、例えば走行装置のフレーム２，
３とその中に支承されている軸３の間の相対的な変位を検出し、それに応じて付
属する走行装置のフレームの駆動部により走行装置２，３を一つの回転位置で全
体的に調整し、この調整で車輪とレールの幾何学的な関係から生じ、一次バネ部
材７により可能な車輪の組３，４を付属する走行装置のフレーム２に対して偏向
させることを相殺すると、制御すべき走行装置自体からカーブに依存する動的な
ソース信号を取り出しても効果的である。全体として、車体の車輪の組の間隔が
大きい場合でも、軌道のカーブで個々の走行装置の車輪の組を半径方向に良好に
調整できる。その場合、使用すべき制御手段は、制御の役目を引き受ける第二の
車輪の組を付属させるよりコスト的に有利である。その外、軸３は走行装置のフ
レーム３に固定されたディスクブレーキ装置２３に付属するブレーキディスク２
２も担持している。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Rail vehicle with single-axis traveling device
The present invention relates to a rail vehicle defined in the preceding paragraph of Claim 1.
A known rail vehicle of this kind (DE 42 24 467) has a control
At least two bodies resting on at least three single-axis traveling devices
It is composed of The control signals that control the number of traveling devices involved are sent to the controller.
This controller obtains a control signal from the angular position of two adjacent vehicle bodies
. This controller has a servo unit, which is connected to the traveling equipment
It is obtained from the angular position of the adjacent vehicle body by the
Control signal according to the radius of curvature of the track
Convert the swing. The disadvantage of this configuration is that it costs money to supply the energy.
This requires a hydraulic device on the vehicle body in addition to the power supply. In addition, two adjacent cars
The angular position of the body is scanned via a mechanical lever device. This lever device is traveling
Act on the appropriate hydraulic drive to control each frame of the device to the target position.
An object of the present invention is a rail vehicle defined in the preceding paragraph of Claim 1,
The aim is to provide a procedure that can reliably adjust a single-axis traveling device using a simple controller.
You.
The above object has been solved by the configuration of the characteristic part of Claim 1.
In the configuration of the rail vehicle according to the present invention, the converter sensor in the converter sensor unit is provided.
An electrical source signal is generated which can be derived directly from the radius of the trajectory to be traveled using the sensor.
This signal is adjusted based on the wheel-rail geometry itself, especially the first run
Derived from the actual position of the device or from the angular position of the adjacent body part
. This source signal is superimposed on the effective signal component necessary for control and corresponding to the radius of curvature.
It also includes the vibrations of folding, which can cause unevenness, obstacles,
Used between the traveling equipment and the vehicle body caused by the influence of traction force, or as a basis for measurement
Is derived from fluctuations between the car bodies, and is superimposed or modulated on the effective signal that depends on the curve.
give. In order to eliminate disturbances that do not depend on this kind of orbital curve,
Introduce the source signal into a low-pass filter with a cutoff frequency at This cutoff
Week
It can be seen that the wave number is less than 5 Hz and is mainly selected up to 0.5 Hz. this
The signal from which the disturbance oscillation has been removed is the target signal corresponding to the radius of curvature of the trajectory to be passed.
This signal controls the servo unit attached to the traveling device to be adjusted.
Therefore, it is used as a quasi-stationary induction amount.
Traveling device to be controlled, in particular a servo unit connected to the frame of the traveling device
Includes a controller and an electromagnetic drive controlled by an output signal of the controller acting as an induction amount.
There are moving parts. This drive is mechanically linked on the one hand to the drive and on the other hand to the attached bodywork.
This drive is adjusted so that the actual or virtual vertical
Swing around becomes possible. If a step motor is used as the drive unit,
It is sufficient to convert the output signal of the
The pulse train adjusts the angle of the traveling equipment according to the radius of curvature of the passing orbit.
I can. On the other hand, if the drive to correct the position is not guaranteed,
Is equipped with a position transducer that outputs an electrical position signal related to the actual adjustment position on the traveling device.
It is effective to start. This position signal is introduced into the electric comparison device as a position measurement value.
You. In this comparator, the quasi-stationary output signal of the filter is introduced as a target value.
The control deviation to be canceled each time from the target value and the actually measured value is introduced into the controller. This system
The output signal of the controller is sent to the controller as an adjustment amount until the control deviation is at least almost zero.
Is output.
The transducer sensor unit and especially the filter have two quasi-stationary signal outputs.
There is a servo unit connected to each of these signal output terminals.
The plurality of drives of the vehicle operate in common on the same traveling device, in particular on its frame. Both
The mechanical intervention positions of the drives are in particular diagonal to each other and
In the area of the frame of the traveling device with a secondary spring member connecting to the attached vehicle body
. In this area, a normal primary spring member is used for a set of a traveling device frame and a single-axis wheel.
It is provided between the wheel and the bearing. The lateral stiffness of this spring member determines the traveling device
Performs a basic action on the axis, resulting from the geometric relationship between wheels and rails during operation
A secondary spring allows a limited inclination of the wheel set and the deflection forced by the drive
This is done against the force of the member. In this case, the pivot bearing controls the traveling
It is advantageous to form the actual vertical axis for the deflection movement.
This drive is designed in particular as a linear drive and has a threaded spindle drive.
Electric linear motors with moving parts or servo motors with planetary gears
Good. The connection of the drives is particularly elastically performed with respect to the traveling device or the vehicle body.
This includes, on the one hand, to protect the drive against impact loads and from driving
Preferably intermediate to allow the necessary oscillating movement between the resulting frame and body
Use rubber and metal members fitted in the.
A transducer sensor that generates a source signal that depends on the bending of the rail,
It is attached to the connecting link between the two vehicle bodies as
The change in the rotation angle of the source signal adjusted according to the
It is detected as a conductance value or a capacitance value. Of the same body or the other body
It is also attached to the preceding or succeeding drive that is located on the drive to be controlled.
Rotation deflected automatically due to the wheel-rail geometry when traveling on a curve
Affected by
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the principle diagram of the embodiment. Shown here
Is
FIG. 1, uniaxial traveling controlled by the radius of curvature of the rail passing by using a drive unit
Plan view of the device,
FIG. 2, servo with a sensor unit and a servo unit for controlling the drive unit
unit,
It is.
The unillustrated vehicle body of the rail vehicle is provided with a single shaft via the secondary spring member 1.
Traveling device of a single-axis traveling device having rail wheels 4 fixed to the shaft 3
It is on frame 2. The axis 3 of the set of wheels 4 corresponds to the vertical center axis 5 of the secondary spring member 1.
It is in a vertical plane extending perpendicular to the longitudinal direction of the vehicle to be stored. In this case, the wheel bearing
Reference numeral 6 denotes a frame of the traveling device via a preceding and succeeding primary spring member 7 in the traveling direction.
It is supported and fixed below the arm 2. The primary spring member 7 moves in the axial direction of this member.
In addition to receiving gravity, the constant lateral elasticity enables the geometric relationship between wheels and rails
Of the shaft 3 or the frame 2 of the traveling device with respect to the
To give This deflection then takes place around the vertical axis 8. This vertical axis
,
It is connected to the attached vehicle body, and the axle that fits into the bearing
Has been realized.
Force the traveling device around the vertical axis 8 according to the radius of curvature of each track section to be traveled
In order to make rotational adjustments, a control comprising two drives 9 symmetrically arranged diagonally.
An adjusting device is provided. The drive unit is provided with a wheel bearing 6 or a secondary spring member 1.
On each outer side of the frame 2 of the roller traveling device, there is a retaining hole located there via an adjustment rod 10.
11 and further fixedly disposed on the vehicle body via a rubber elastic member which is an elastic connecting member 12.
The vehicle body portion 13 is fixedly connected to the placed vehicle body portion 13.
A controller shown in FIG. 2 is provided to control the driving unit 9. This controller has one
Sensor unit 14 and two controlled by it and at least equal in basic function
Servo unit 15 consists of these servo units.
It has one drive unit 9 for forcibly adjusting the rotation of the devices 2 and 3. In that case,
The sensor unit 14 includes one transducer sensor 17. This converter
Is dependent on the radius of curvature of the track to be traveled and the geometric relationship between the wheels and the rails.
The other traveling devices coordinated by the body or the relative
A source signal depending on the angular position. Should travel to these converter devices
After the influence of disturbance as well as the radius of curvature of the trajectory, the signal generation depending on the curve
The disturbance signal generated by the dynamic characteristic of the vehicle is superimposed on the minute. Therefore, the transducer sensor 17
Outputs a dynamic source signal w (t) dyn. This signal is 5 Hz, preferably 0.5 Hz
Introduced into a low pass filter with an upper cutoff frequency of Ruth. This allows
Since the components of the high-frequency abrupt disturbance are removed from the source signal, the two
Filter unit 18 preferably having two separate outputs for the unit 15
Quasi-stationary induction amounts w (t) are output to the output terminals of. This amount of induction is
It is used as a target value for adjusting the unit 9. Therefore, the filtered induction amount w (
t) is introduced into a controller 19, which adjusts an electromechanical drive 9
And outputs an output signal y (t). According to the magnitude or period of this output signal
In particular, the drive unit 9 including the electric motor changes the rotation, here changes the length. This change
The traveling devices 1, 2, so that the shaft 3 lies within the line of the radius of curvature of the track section to be traveled.
Control. In this case, the target position of the drive or traveling device is actually achieved
In order to ensure that the position converter 21 is
Comes with. This position transducer depends on the rotational adjustment of the traveling devices 2, 3
Or a position signal xr (t) depending on the position of the adjustment rod 10 is output. This position signal is
Introduced into the air comparator 20, which has as its other input signal a filtered induction quantity.
w (t) is also introduced. Therefore, this position signal is set to the target position specified in advance by the target value.
It is an actual measurement value actually achieved for This comparator has two input signals w (t) and xr
The control deviation is obtained from (t) and is introduced into the controller 19 as an input signal xw (t). Therefore
The controller 19 controls the target value signal and the actually measured value signal to be almost zero in the comparator 20.
The control amount y (t) is generated until the deviation is reached. The position converter 21 is, for example, a variable resistor.
This variable resistance may be on the one hand on the frame 2 of the traveling device and on the other hand stationary.
Adjustment resulting from the rotational adjustment of the traveling devices 2, 3 mechanically connected to the body part 13
Outputs signal xr (t).
For example, when a test run is performed on a predetermined rail section, the sensor unit 14
Accordingly, the rail condition is stored in the data storage as the filtered guidance amount for all sections, and
Quasi-stationary invitation to control the servo unit 15 when traveling further on this section
It is also used to read the conductivity w (t) from the data storage.
Overall, configuring control elements on an electrical and electronic basis
Thereby, the average cost is reduced, and a low-cost and compact structure is obtained. In that case,
For the power supply, the electric network that exists in any rail car is used. Therefore
Means that the effects of electrical disturbances independent of the radius of curvature
It is removed by a qi filter treatment. As a result, the traveling equipment must be
Since the adjustment in the radial direction is performed without disturbance, the traveling device is quiet and does not derail.
Is achieved. In this case, the orbit of the orbit determined by the sensor unit
It can also be communicated to the line device. The transducer sensor is, for example, the frame 2,
3 and the relative displacement between the shaft 3 mounted therein is detected and the attachment is accordingly determined.
The driving devices 2 and 3 are moved in one rotation position by the drive unit of the frame of the driving device to which the driving device belongs.
Physical adjustment, this adjustment results from the geometric relationship between the wheels and the rails, the primary spring part
Deflection of the wheel sets 3, 4 possible by means of the material 7 with respect to the frame 2 of the associated traveling device
Offsetting the dynamics that depend on the curve from the drive to be controlled itself.
Extracting the source signal is also effective. Overall, the spacing between the wheel sets on the body
Even when large, the set of wheels of the individual drive gears in the curve of the track better in the radial direction
Can be adjusted. In that case, the control means to be used is the second
It is more cost effective than attaching a set of wheels. In addition, the shaft 3 is used for the traveling device.
Brake disc 2 attached to disc brake device 23 fixed to frame 3
2 is also carried.