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EP 0 303 777 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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31.07.1991 Patentblatt 1991/31 |
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Anmeldetag: 25.05.1988 |
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Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignales für die Drehung eines Wagenkastens
Method for generating an actuating signal for the rotation of a coach body
Procédé pour engendrer un signal de commande pour la rotation d'une caisse de voiture
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT CH ES GB IT LI SE |
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Priorität: |
20.08.1987 DE 3727768
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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22.02.1989 Patentblatt 1989/08 |
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Patentinhaber: MAN-GHH Schienenverkehrstechnik GmbH |
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90461 Nürnberg (DE) |
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Erfinder: |
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- Alscher, Hans
D-8082 Grafrath (DE)
- Bohn, Gerhard, Dr.
D-8000 München 60 (DE)
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| (74) |
Vertreter: Merten, Fritz |
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Tristanstrasse 5 90461 Nürnberg 90461 Nürnberg (DE) |
| (56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 1 933 893 FR-A- 2 407 510
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DE-A- 2 205 858 US-A- 3 683 818
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignales
für die gleisbogenabhängige Drehung eines um seine Längsachse drehbar am Fahrgestell
eines Schienenfahrzeuges angebrachten Wagenkastens, gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche
1 bzw. 6.
[0002] Beim Durchfahren von Gleisbögen wird die maximal zulässige Fahrgeschwindigkeit von
Personen befördernden Schienenfahrzeugen im wesentlichen von zwei Einflußfaktoren
bestimmt, nämlich derfreien Seitenbeschleunigung, die aus Fahrkomfortgründen für den
Passagier zugelassen ist, sowie der zugelassenen Überhöhung der kurvenäußeren Schiene.
Eine Erhöhung der zulässigen Geschwindigkeit ohne Verletzung der o.g. Grenzwerte ist
durch eine Drehung des Wagenkastens gegenüber dem Fahrgestell um seine in Fahrtrichtung
orientierte Längsachse möglich. Diese Drehung des Wagenkastens kann entweder passiv
durch eine entsprechende Hochlage der Drehachse gegenüber dem Wagenkastenschwerpunkt
herbeigeführt oder durch ein aktives Stellglied erzwungen werden. Als Bezugssignal
für dieses Stellglied wird allgemein ein Meßsignal für die Querbeschleunigung b verwendet,
welche senkrecht zur jeweiligen Fahrtrichtung sowie parallel zur Gleisebene gerichtet
ist.
[0003] Das Meßsignal für die Querbeschleunigung b enthält neben den trassierungsbedingten,
niederfrequenten Anteilen auch höherfrequente Anteile, die aus der Eigendynamik des
Fahrzeuges herrühren. Wird der letztgenannte Signalanteil durch Filterung entfernt,
so ergibt sich dadurch für den niederfrequenten, trassierungsbedingten Anteil eine
unerwünschte Zeitverzögerung Um diese zu kompensieren, ist es bekannt, ein Korrektursignal
zu verwenden, das aus dem Überhöhungsaufbau im Übergangsbogen, d.h. aus dem orts-
bzw. beim Durchfahren zeitveränderlichen Verlauf der Überhöhung der äußeren gegenüber
der inneren Schiene, abgeleitet wird. Dieser Überhöhungsaufbau kann über einen Kreisel
in dem zu regelnden Wagen erfaßt werden.
[0004] Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der deutschen
Patentschrift 2205858 bekannt. Gemäß der dortigen Figur 8 sind Meßwertgeberfürdie
Querbeschleunigung b, die Fahrtgeschwindigkeit v sowie die Winkelgeschwindigkeit ω
um die Wagenlängsachse vorhanden. Das Meßsignal für die Querbeschleunigung b wird
zur Unterdrückung höherfrequenter Signalanteile einem Tiefpaßfilter zugeführt. Dies
führt zu einer unerwünschten Signalverzögerung. Bei der Erzeugung des gewünschten
Ansteuersignales zur Einleitung derWagenkastenkippung werden daher zwei Arbeitsphasen
unterschieden. In einerersten Phase wird das Ansteuersignal im wesentlichen von dem
Meßsignal für die Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet. Letzteres wird dazu einer lmpulsformerschaltung
zugeführt, welche ein mit der Fahrzeuggeschwindigkeit treppenförmig ansteigendes Ausgangssignal
abgibt. Während dieser ersten Phase, welche etwa eine Sekunde lang andauert, wird
das Ansteuersignal demnach nicht in Abhängigkeit von den realen Gegebenheiten der
Trasse, d.h. dem real vorhandenen Verlauf der Schienenüberhöhung im Eingangsbogen
der Kurve bestimmt. Diese auf etwas schematische Weise erfolgende Signalbildung ist
demnach noch verbesserungsbedürftig.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit deren Hilfe das gewünschte Ansteuersignal
auf einfache und effektive Weise erzeugt werden kann, wobei die realen Gegebenheiten
des Schienenverlaufs möglichstweitgehend zu berücksichtigen sind.
[0006] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die in den kennzeichnenden Teilen der
Patentansprüche 1 bzw. 6 beschriebenen Verfahrens- bzw. Vorrichtungsmerkmale gelöst.
[0007] Demnach wird auch das Meßsignal für die Winkelgeschwindigkeit 0) einem Tiefpaßfilter
zugeführt, welches analog zu demjenigen ausgebildet ist, in dem die höherfrequenten
Anteile des Meßsignals für die Querbeschleunigung ausgefiltert werden. Aus dem Meßsignal
v für die Fahrzeuggeschwindigkeit wird ein im wesentlichen quadratisch davon abhängiges
Geschwindigkeitssignal gebildet und mit dem Ausgangssignal des das Meßsignal für die
Winkelgeschwindigkeit
0) aufnehmenden Tiefpaßfilters einem Multiplizierglied zugeführt. Das dort gebildete
Produktsignal wird zusammen mit dem gefilterten Meßsignal für die Querbeschleunigung
einem Summationsglied zugeführt, welches ausgangsseitig das gewünschte Ansteuersignal
abgibt.
[0008] Zwar weist auch hier das dem Tiefpaßfilter für das Meßsignal der Querbeschleunigung
b entnommene Ausgangssignal eine Zeitverzögerung auf, jedoch wird in das Summationsglied
noch das Produktsignal des Multiplikationsgliedes eingeführt, welches auf dem im Übergangsbogen
einsetzenden Überhöhungsaufbau mit einer wesentlich größeren Anstiegsgeschwindigkeit
reagiert. Dieses Signal ist gleich zu Beginn von den realen Gegebenheiten der gerade
durchfahrenen Gleisanlage, repräsentiert durch das die beim Einfahren zunehmende Gleisüberhöhung
wiedergebende Meßsignal für die Winkelgeschwindigkeit m, unter Einbeziehung der jeweils
vorhandenen Fahrtgeschwindigkeit abhängig. Damit wird ein den realen Gegebenheiten
sehrgutangepaßtes, vom hochfrequenten Rauschen befreites sowie die Zeitverzögerung
kompensierendes Ansteuersignal b gewonnen.
[0009] Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Verfahrensunteransprüchen
zu entnehmen.
[0010] Bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 ist die o.g. Aufgabe
dadurch gelöst, daß dem Meßwertgeber für die Winkelgeschwindigkeit ω ein zweites,
zum ersten analoges Tiefpaßfilter nachgeschaltet, ein eingangsseitig mit einem Multiplizierglied
und mit dem Ausgang des ersten Tiefpaßfilters verbundenes, ausgangsseitig das Ansteuersignal
b abgebendes Summationsglied vorhanden ist und das Multiplizierglied eingangsseitig
mit dem Ausgang des zweiten Tiefpaßfilters sowie dem Ausgang einer Rechenvorrichtung
zur Erzeugung eines im wesentlichen vom Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängigen
Geschwindigkeitssignals verbunden ist.
[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Vorrichtungsunteransprüchen
zu entnehmen.
[0012] Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Abbildung näher
erläutert. Diese zeigt in schematischer Weise ein Blockschaltbild, welches sowohl
das erfindungsgemäße Verfahren als auch die zugehörige Vorrichtung repräsentiert.
[0013] Ein Meßwertgeber 1 gibt an seinem Ausgang ein die Querbeschleunigung b repräsentierendes
Signal ab. Der Meßwertgeber 1 ist zweckmäßig am Fahrgestell des Schienenfahrzeuges
montiert und mißt die senkrecht zur Fahrtgeschwindigkeit und parallel zur Gleisebene
gerichtete Querbeschleunigung b. Das Ausgangssignal des Meßwertgebers 1 gelangt zu
einem Tiefpaßfilter 4, welches erster Ordnung ist, und welches durch in der Regelungstechnik
hierfür übliche Komponenten verwirklicht sein kann. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters
4 wird schließlich einem Summationsglied 7 zugeführt.
[0014] Ein weiterer Meßwertgeber 2, beispielsweise ein Kreisel, mißt die um die Fahrzeugachse
auftretende Winkelgeschwindigkeit ω. Das entsprechende Ausgangssignal wird einem zweiten
Tiefpaßfilter 5 zugeführt, welches zweckmäßig dieselbe Eckfrequenz 2π/T aufweist.
Das Ausgangssignal dieses Tiefpaßfilters 5 gelangt an den einen Eingang eines Multipliziergliedes
6, dessen Ausgangssignal ebenfalls dem Summationsglied 7 zugeführt wird.
[0015] Ein dritter Meßwertgeber 3 schließlich erzeugt ein die Fahrzeuggeschwindigkeitv repräsentierendes
Ausgangssignal, welches einmal den beiden Eingängen eines zweiten Multipliziergliedes
8 und zum anderen einem Kennlinienglied 10 zugeführt wird. Das zweite Multiplizierglied
8 erzeugt ein dem Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechendes Ausgangssignal,
welches einem dritten Multiplizierglied 9 zugeführt wird. Das Kennlinienglied 10 erzeugt
ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängiges, einen reziproken Proportionalitätsfaktor
1/c repräsentierendes Ausgangssignal, welches an den anderen Eingang des dritten Multipliziergliedes
9 gelangt. Wie in dem Block für das Kennlinienglied 10 dargestellt, hat dessen Ausgangssignal
für die Fahrzeuggeschwindigkeit v = 0 einen bestimmten, vorgebbaren Wert und nimmt
hier mit absolut zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v kontinuierlich ab. Das Ausgangssignal
des dritten Multipliziergliedes 9 wird einem zweiten Summationsglied 18 zugeführt,
wo ein die Erdbeschleunigung g repräsentierendes Signal subtrahiert wird. Das sich
so ergebende Differenzsignal gelangt schließlich an den anderen Eingang des Multipliziergliedes
6. Dieses Differenzsignal repräsentiert den Ausdruck (v
z/c - g).
[0016] Die Struktur dieses Blockschaltbildes basiert auf den folgenden Überlegungen. Die
Querbeschleunigung b kann nach der Beziehung zerlegt werden :

[0017] Der erste Term dieser Formel enthält bereits die erwünschte Filterung für den Meßwert
der Querbeschleunigung. Hierbei bedeutet T die Filterzeitkonstante und p den Differentialoperator.
Der zweite Term läßt sich folgendermaßen umformen :

[0018] Hierbei bedeuten v die Fahrzeuggeschwindigkeit, r den Kurvenradius, g die Erdbeschleunigung
sowie ϕ den Querneigungswinkel bzw. Überhöhungswinkel der Gleisebene (Überhöhung der
in der Kurve äußeren gegenüber der inneren Schiene). Für die trassierungsüblichen
Querneigungswinkel (ϕ≦ 0,1 rad) ist die folgende Näherung zulässig :

[0019] Mit einer festen Beziehung zwischen Kurvenradius und Querneigungswinkei mit dem Proportionalitätsfaktor
c gilt :

[0020] Damit ergibt sich

bzw.

[0021] Hier ist ω die Winkelgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs um seine Längsachse bzw.
die zeitliche Änderung des Quemeigungswinkels der Gleisebene. Durch Einsetzen von
(6) in (1) ergibt sich :

[0022] Die Struktur dieser Formel für das Ansteuersignal b wird durch das Blockschaltbild
wiedergegeben. Dort ist das Ansteuersignal b gleich dem Ausgangssignal des Summationsgliedes
7. Eine Auswertung der Trassierung bereits bestehender Strecken ergibt, daß die vorstehend
angesetzte Beziehung (4) mit c = const nur unzureichend erfüllt wird und mit 1/c =
f(v), wie in dem Block des Kennliniengliedes 10 graphisch beispielhaft wiedergegeben,
eine wesentlich bessere Annäherung erzielt werden kann.
[0023] Beim Einfahren in einen Gleisbogen gelangt das Schienenfahrzeug im allgemeinen zunächst
auf einen Übergangsbogen, in welchem die Krümmung beispielsweise linear von 0 auf
einen bestimmten Endwert zunimmt, welcher dann innerhalb des Bogens über eine gewisse
Länge konstant gehalten wird, um dann schließlich in einem weiteren Übergangsbogen
wieder auf Null abzufallen. Fährt ein Schienenfahrzeug in den Übergangsbogen ein,
so erfolgt dort gleich zu Beginn wegen der einsetzenden Querneigung eine Drehung des
Fahrgestells um seine Längsachse. Die dabei auftretende Winkelgeschwindigkeit ω wird
umso höher sein, je größer die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit v ist. Während der
Querneigungswinkel ϕ nur allmählich ansteigt, wird die Winkelgeschwindigkeit m gleich
zu Beginn steil ansteigen, bei einem klotoidenförmigen Übergangsbogen etwa einer Sprungfunktion
entsprechend. Bei einem bestimmten Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v, welche vom
Überhöhungsverlauf abhängt, wird keine Querbeschleunigung b auftreten. Dann wird die
Zentrifugalkomponente die durch die Erdbeschleunigung bedingte Komponente gerade kompensieren,
und das dem Multiplizierglied 6 vom Summationsglied 18 her zufließende Eingangssignal
wird demzufolge gleich Null sein. Das Summationsglied 7 wird dann an keinem seiner
beiden Eingänge ein von Null verschiedenes Eingangssignal empfangen, und das an seinem
Ausgang zu entnehmende Ansteuersignal b wird demnach ebenfalls gleich Null sein.
[0024] Fährt das Schienenfahrzeug nun mit einer von dem oben geschilderten Idealfall abweichenden,
insbesondere höheren Fahrzeuggeschwindigkeit v in den Übergangsbogen ein, so erhält
das Tiefpaßfilter 5 sofort ein steil ansteigendes Eingangssignal beträchtlicher Höhe.
So wird am Ausgang des Tiefpaßfilters 5 sofort ein erheblich schneller ansteigendes
Signal zurVerfügung stehen als am Ausgang des Tiefpaßfilters 4. In einer ersten Phase
wird demnach das Ansteuersignal b am Ausgang des Summationsgliedes 7 vorwiegend durch
diesen vom Meßwertgeber 2 für die Winkelgeschwindigkeit ω stammenden Anteil bestimmt
sein.
[0025] Da es nicht erwünscht ist, daß die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung beim
Durchfahren von Weichenfeldern in Bahnhofsein- und -ausfahrten in Aktion tritt, sind
noch Maßnahmen vorgesehen, um die Steuerung erst beim Überschreiten gewisser Grenzwerte
zu aktivieren. Hierzu liegen am Ausgang des Summationsgliedes 7 in paralleler Anordnung
zwei Schwellwertschalter 13, 14, deren Ausgänge anschließend wieder zusammengeführt
sind. Der Schwellwertschalter 13 ist geöffnet, solange die vom Meßwertgeber 2 gemessene
Winkelgeschwindigkeit ω unterhalb eines vorwählbaren Grenzwertes ε
1 liegt. Ebenso ist der Schwellwertschalter 14 geöffnet, solange der Querneigungswinkel
ϕ unterhalb eines vorbestimmbaren Grenzwertes ε
2 liegt. Der aktuelle Wert für den Querneigungswinkel ϕ wird einem Integrator 15 entnommen,
welchem an seinem Eingang das vom Meßwertgeber 2 abgegebene Signal für die Winkelgeschwindigkeit
ω zugeführt wird. Das Ansteuersignal b gelangt also dann zur Weiterverarbeitung, wenn
entweder ω oder ϕ ihre jeweiligen Grenzwerte überschreiten, was im allgemeinen nicht
gleichzeitig der Fall sein wird. Abgeschaltet wird die Wagen kastensteuerung hingegen
erst dann, wenn beide Grenzwerte unterschritten sind. Durch diese Schaltbedingungen
werden neben der Abschaltung in Weichen aufgrund der fehlenden Überhöhung im abzweigenden
Ast noch zwei weitere erwünschte Effekte erreicht. Einmal ist die gleisbogenabhängige
Wagenkastensteuerung bei Fahrt in der Geraden abgeschaltet, sodaß eine Einkoppelung
niederfrequenter Anteile der Laufdynamik in die Wagenkastensteuerung verhindert wird.
Zum anderen bleibt die gleisbogenabhängige Wagenkastensteuerung auch beiniedriger
Geschwindigkeit in überhöhten Kurven funktionsfähig, wobei im Falle eines signalbedingten
Haltes in einer Kurve die dann unerwünschte Überhöhung durch das System kompensiert
wird.
1. Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignales b für für die gleisbogenabhängige
Drehung eines um seine Längsachse drehbar am Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges
angebrachten Wagenkastens, unter Verwendung von Meßsignalen für die Fahrzeuggeschwindigkeit
v, die Winkelgeschwindigkeit ω des Fahrgestells um seine in Fahrtrichtung orientierte
Längsachse und die senkrecht zur Fahrtrichtung sowie parallel zur Gleisebene gerichtete
Querbeschleunigung b, wobei letzteres Meßsignal einem ersten Tiefpaßfilter (4) zugeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal für die Winkelgeschwindigkeit w einem
zweiten, dem ersten (4) analogen Tiefpaßfilter (5) zugeführt, dessen Ausgangssignal
in einem Multiplizierglied (6) mit einem im wesentlichen dem Quadrat der momentanen
Fahrzeuggeschwindigkeit v pröportionalen Geschwindigkeitssignal multipliziert und
das Ansteuersignal b einem Summationsglied (7) entnommen wird, dessen Eingängen die
Ausgangssignale des ersten Tiefpaßfilters (4) sowie des Multipliziergliedes (6) zugeführt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Tiefpaßfilter (4, 5) erster
Ordnung mit gleich Eckfrequenzen 2π/T verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal
gemäß der Vorschrift (v2/c - g) gebildet wird, wobei c die Proportionalitätskonstante in der Beziehung r =
c/ϕ zwischen dem Gleisbogenradius r und dem Winkel ϕ der Gleisüberhöhung und g die
Erdbeschleunigung bedeuten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
v veränderliche Proportionalitätskonstante c = c (v) gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ansteuersignal b zwei parallel angeordneten Schaltern (13, 14) zugeführt wird,
welche jeweils öffnen oder schließen, sobald einmal der Meßwert für die Winkelgeschwindigkeit
m, zum anderen dessen Zeitintegral (15) vorgebbare Grenzwerte (12, 16) über- bzw.
unterschreiten.
6. Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignales b für die gleisbogenabhängige
Drehung eines um seine Längsachse drehbar am Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges
angebrachten Wagenkastens mit Meßwertgebern für die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die
Winkelgeschwindigkeit w des Fahrgestells um seine in Fahrtrichtung orientierte Längsachse
und die senkrecht zur Fahrtrichtung sowie parallel zur Gleisebene gerichtete Querbeschleunigung
b, sowie einem dem letzteren Meßwertgeber nachgeschalteten, ersten Tiefpaßfilter (4),
dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßwertgeber (2) für die Winkelgeschwindigkeit ω ein
zweites, zum ersten (4) analoges Tiefpaßfilter (5) nachgeschaltet, ein eingangsseitig
mit einem Multiplizierglied (6) und mit dem Ausgang des ersten Tiefpaßfilters (4)
verbundenes, ausgangsseitig das Ansteuersignal b abgebendes Summationsglied (7) vorhanden
ist und das Multiplizierglied (6) eingangsseitig mit dem Ausgang des zweiten Tiefpaßfilters
(5) sowie dem Ausgang einer Rechenvorrichtung (8, 9, 10, 11, 18) zur Erzeugung eines
im wesentlichen vom Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängigen Geschwindigkeitssignales
verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung
aus einem mit seinen beiden Eingängen mit dem Meßwertgeber (3) für die Fahrzeuggeschwindigkeit
v verbundenen, zweiten Multiplizierglied (8), einem diesem parallel geschalteten Kennlinienglied
(10) zur Erzeugung eines Signales für die reziproke Proportionalitätskonstante 1/c(v);
einem eingangsseitig die Ausgangssignale des zweiten Multipliziergliedes (8) sowie
des Kennliniengliedes (10) aufnehmenden, dritten Multiplizierglied (9) sowie einem
ein der Erdbeschleunigung g (11) entsprechendes Signal vom Ausgangssignal des zweiten
Mulitpliziergliedes (9) subtrahierenden, zweiten Summationsglied (18) besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem ausgangsseitig das
Ansteuersignal b abgebenden Summationsglied (7) in paralleler Anordnung zwei Schwellwertschalter
(12, 13 ; 14, 16) nachgeschaltet sind, welche außerdem einmal direkt und zum anderen
über einen Integrator (15) mit dem Ausgang des Meßwertgebers (2) für die Winkelgeschwindigkeit
verbunden sind.
1. A method of generating a control signal b for the track-curve-dependent rotation
of a coach body mounted on the bogie of a rail vehicle so as to be rotatable about
its longitudinal axis, using measuring signals for the speed v of the vehicle, the
angular speed ω of the bogie about its longitudinal axis orientated in the direction
of travel and the transverse acceleration b directed perpendicular to the direction
of travel as well as parallel to the track plane, in which respect the last measuring
signal is supplied to a first low-pass filter (4), characterised in that the measuring
signal for the angular speed ω is supplied to a second low-pass filter (5) which is
similar to the first one (4) and the output signal of which is multiplied in a multiplier
member (6) by a speed signal which is substantially proportional to the square of
the instantaneous speed v of the vehicle, and the control signal b is removed from
a summation member (7), to the inputs of which the output signals of the first low-pass
filter (4) as well as of the multiplier member (6) are supplied.
2. A method according to claim 1, characterised in that low-pass filters (4, 5) of
first order having the same angular frequencies 2 π/T are used.
3. A method according to claim 1 or 2, characterised in that the speed signal is formed
in accordance with the rule (v2/c - g), in which respect c denotes the proportionality constant in the relation r
= c/ϕ between the radius r of the track curve and the angle ϕ of the track superelevation
and g denotes the acceleration due to gravity.
4. A method according to claim 3, characterised in that a proportionality constant
c = c(v) which is variable with the speed v of the vehicle is selected.
5. A method according to one of the preceding claims, characterised in that the control
signal b is supplied to two switches (13, 14) which are arranged in parallel and which
respectively open or close as soon as on the one hand the measured value for the angular
speed m, on the other hand the time integral (15) thereof, exceed or respectively
fall below presett- able limiting values (12, 16).
6. A device for generating a control signal b for the track-curve-dependent rotation
of a coach body mounted on the bogie of a rail vehicle so as to be rotatable about
its longitudinal axis with measured-value transmitters for the speed v of the vehicle,
the angular speed 0) of the bogie about its longitudinal axis orientated in the direction
of travel and the transverse acceleration b directed perpendicular to the direction
of travel as well as parallel to the track plane, as well as a first low-pass filter
(4) connected subsequently to the last measured-value transmitter, characterised in
that connected subsequently to the measured-value transmitter (2) for the angular
speed 0) is a second low-pass filter (5) which is similar to the first one (4), a
summation member (7) which is connected at the input side to a multiplier member (6)
and to the output of the first low-pass filter (4) and delivers the control signal
b atthe outputside is present, and the multiplier member (6) is connected at the input
side to the output of the second low-pass filter (6) as well as to the output of a
calculating device (8, 9, 10, 11, 18) for the generation of a speed signal which is
substantially dependent upon the square of the speed v of the vehicle.
7. A device according to claim 6, characterised in that the calculating device consists
of a second multiplier member (8) which is connected by its two inputs to the measured-value
transmitter (3) for the speed v of the vehicle, a characteristic-curve member (10),
which is connected in parallel therewith, for the generation of a signal for the reciprocal
proportionality constant 1/c(v), a third multiplier member (9) which receives at the
input side the output signals of the second multiplier member (8) as well as of the
characteristic-curve member (10), as well as a second summation member (18) which
subtracts a signal, corresponding to the acceleration due to gravity g (11), from
the output signal of the second multiplier member (9).
8. A device according to claim 7, characterised in that connected subsequently to
the summation member (7) which delivers the control signal b at the output side, and
in parallel arrangement, are two threshold- value switches (12,13 ; 14, 16) which
are, moreover, connected an the one hand directly and on the other hand by way of
an integrator (15) to the output of the measured-value transmitter (2) for the angular
speed.
1. Procédé destiné à générer un signal de commande b de l'assujettissement du mouvement
tournant d'une caisse de wagon mobile autour de son axe longitudinal sur un châssis
de ferroviaire, à la courbure de la voie, avec utilisation de signaux de mesure pour
la vitesse v du véhicule, la vitesse angulaire ω du châssis autour de son axe longitudinal
orienté dans le sens de la marche, et l'accélération transversale b dirigée perpendiculairement
au sens de la marche et parallèlement au plan de la voie, où le dernier desdits signaux
de mesure est envoyé à un premier filtre passe-bas (4), ledit procédé étant caractérisé
en ce que le signal pour la mesure de la vitesse angulaire ω est envoyé à un second
filtre passe-bas (5) analogue au premier (4), dont le signal de sortie est multiplié
dans un multiplicateur (6) par un signal de vitesse sensiblement proportionnel au
carré de la vitesse instantanée v du véhicule et en ce que le signal de commande b
est prélevé sur un sommateur (7), aux entrées duquel sont envoyés les signaux de sortie
du premier filtre passe-bas (4) et du multiplicateur (6).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des filtres passe-bas
(4,5) de premier ordre sont utilisés avec les mêmes fréquences de coupure 2π/T.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le signal de vitesse
est généré selon la formule (v2tc- g), dans laquelle c est la constante proportionnelle dans la relation r = clip
entre le rayon de courbure r de la voie et l'angle ϕ du surhaussement de la voie,
et g est l'accélération gravitationnelle.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'une constante proportionnelle
c = c(v) variant avec la vitesse v du véhicule est choisie.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en
ce que le signal de commande b est envoyé à deux opérateurs (13, 14) montés en parallèle
commandant respectivement l'ouverture ou la coupure dès que la valeur de la vitesse
angulaire ω, d'une part, et son intégrale de temps (15), d'autre part, passent au-dessus
ou en dessous de valeurs limites réglables à l'avance.
6. Dispositif destiné à générer un signal de commande b de l'assujettissement du mouvement
tournant d'une caisse de wagon mobile autour de son axe longitudinal sur un châssis
de ferroviaire, à la courbure de la voie, comportant des capteurs de mesure pour la
vitesse v du véhicule, la vitesse angulaire ω du châssis autour de son axe longitudinal
orienté dans le sens de la marche, et l'accélération transversale b dirigée perpendiculairement
au sens de la marche et parallèlement au plan de la voie, ainsi qu'un premier filtre
passe-bas (4) monté en aval du dernier des capteurs de mesure, ledit dispositif étant
caractérisé en ce qu'un second filtre passe-bas (5) analogue au premier (4) est monté
en aval du capteur de mesure (2) de la vitesse angulaire ω, en ce qu'est prévu un
sommateur (7) raccordé côté entrées à un multiplicateur (6) et à la sortie du premier
filtre passe-bas (4) et délivrant côté sorties le signal de commande b, et en ce que
le multiplicateur (6) est raccordé côté entrées la sortie du second filtre passe-bas
(5) et à la sortie d'un calculateur (8, 9, 10, 11, 18) pour générer un signal de vitesse
dépendant sensiblement du carré de la vitesse v du véhicule.
7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le calculateur se
compose d'un deuxième multiplicateur (8) raccordé, par ses deux entrées, au capteur
de mesure (3) de la vitesse v du véhicule, d'un élément de caractéristiques (10) monté
en parallèle avec ce dernier pour générer un signal pour la constante proportionnelle
réciproque 1/c(v), d'un troisième multiplicateur (9) recevant, côté entrées, les signaux
de sortie du deuxième multiplicateur (8) et de l'élément de caractéristiques (10),
et d'un second sommateur (18) qui soustrait un signal correspondant à l'accélération
gravitationnelle g (11) du signal de sortie du deuxième multiplicateur (9).
8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que deux opérateurs à
seuil (12,13 14, 16) sont montés en parallèle en aval du sommateur (7) délivrant côté
sorties le signal de commande b, lesquels opérateurs à seuil sont par ailleurs raccordés
d'une part directement, d'autre part via un intégrateur (15), à la sortie du capteur
de mesure (2) pour la vitesse angulaire.
