JPH10509403A - 単軸の走行装置を有するレール車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 付属する車体１３に対して垂直軸８の周りに旋回可能に支承され、走行すべき軌道の曲率半径により影響される変換センサユニットに依存するサーボユニット１５に結合する単軸の走行装置を備えたレール車両にあって、簡単な制御器を得るため、変換器センサユニットに一つの電気的な変換器センサと後続する電気的な低域通過フィルターが装備されていて、低域通過フィルターの後に駆動部９を制御するため擾乱から影響を受けない準静止的な出力信号を利用する。

Description

【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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．付属する車体に対して実際上あるいは仮想上の垂直軸周りに旋回可能に支承 され、サーボユニットに連結する少なくとも一つの単軸の走行装置を備え、前記 サーボユニットが通過すべき軌道の曲率半径により影響を受ける変換器センサユ ニットに依存する信号により制御されるレール車両において、 変換器センサユニット（１４）が電気変換器センサ（１７）と電気低域通過 フィルター（１８）を有し、変換器センサ（１７）が動的電気ソース信号(w(t)d yn)を出力し、準定常的な出力信号（w(t)）がサーボユニット（１５）を制御す る低域通過フィルター（１８）に前記ソース信号(w(t)dyn)を導入することを特 徴とするレール車両。 ２．低域通過フィルター（１８）は擾乱信号の周波数より低い上限遮断周波数を 有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレール車両。 ３．サーボユニット（１５）は、制御器（１９）と、誘導量としてこの制御器の 出力信号（y(t)）により制御される電気機械的な駆動部（９）とを有し、この駆 動部（９）が機械的に一方で走行装置（２，３）に、また他方で車体（１３）に 連結していることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のレール車 両。 ４．駆動部（９）または走行装置（２，３）には、位置信号（x(t)）を出力する 位置変換器（２１）が設けてあり、低域通過フィルター（１８）の準定常的な出 力信号（w(t)）と調整量としての位置変換器（２１）の出力信号（x(t)）を電気 信号比較器（２０）に導入し、この電気信号比較器が低域通過フィルター（１８ ）の出力信号（w(t)）により予め与えられる目標位置と位置変換器（２１）から 出力される走行装置（２，３）の実測位置との間の制御偏差に対応する出力信号 (xw(t))を入力信号として制御器（１９）に出力することを特徴とする請求の範 囲第３項に記載のレール車両。 ５．変換器センサユニット（１４）は準定常的な信号の二つの出力端を有し、こ れ等の信号出力端の各々に一つのサーボユニット（１５）が後続し、これ等の駆 動部（９）が走行装置（２，３）に共通に作用することを特徴とする請求の範囲 第１〜４項の何れか１項に記載のレール車両。 ６．二つの駆動部（９）は走行装置（２，３）の対角線上に対向している位置に 嵌めてあることを特徴とする請求の範囲第１〜５項の何れか１項に記載のレール 車両。 ７．駆動部（９）は直線駆動部であることを特徴とする請求の範囲第３〜６項の 何れか１項に記載のレール車両。 ８．駆動部（９）はリニヤーモータであることを特徴とする請求の範囲第７項に 記載のレール車両。 ９．駆動部（９）はネジ山付きスピンドル駆動部を備えたサーボモータであるこ とを特徴とする請求の範囲第７項に記載のレール車両。 10．駆動部（９）は遊星歯車を備えたサーボモータであることを特徴とする請求 の範囲第７項に記載のレール車両。 11．駆動部（９）は走行装置（２，３）および／または車体（１３）に弾性的に 結合していることを特徴とする請求の範囲第１〜１０項の何れか１項に記載のレ ール車両。 12．変換器センサ（１７）は二つの車体の間のカップリング・リンク結合部に配 設され、カップリング・リンク結合部の垂直軸の周りに調節される回転角度の変 化により制御されることを特徴とする請求の範囲第１〜１１項の何れか１項に記 載のレール車両。 13．変換器センサ（１７）は制御すべき走行装置（２，３）より先行するか後続 し、垂直軸の周りで旋回可能な走行装置に付属し、車輪・レールの幾何学関係か ら自動的に生じる回転旋回により影響を受けることを特徴とする請求の範囲第１ 〜１１項の何れか１項に記載のレール車両。 14．変換器センサ（１７）はデータ記憶器を有し、この記憶器の中にサーボユニ ットの調整量としての軌道区間に関連する信号を保管し、保管されたデータが濾 波された準定常的な出力信号に相当することを特徴とする請求の範囲第１〜１１ 項の何れか１項に記載のレール車両。 15．低域通過フィルター（１８）は約5ヘルツ、好ましくは約0.5ヘルツまでの遮 断周波数を有することを特徴とする請求の範囲第２〜１４項の何れか１項に記載 のレール車両。