Seit Anfang der 90er Jahre bieten viele Hersteller von StraBenbahnen Fahrzeuge mit einem durchgehend niedrigen Fahrzeugboden an (100% Niederflurigkeit). Die Schwierigkeit bei der Entwickiung dieser Niederflurschienenfahrzeuge bestand darin, daß sich die bis dahin übliche Radsatzwelle durch den Fahrgastraum erstreckt und dadurch mit dem Niederflurprinzip nicht vereinbar war. Ein Weg den die meisten Hersteller eingeschlagen haben, bestand im Austausch der Radsatzwelle durch eine Einzelradaufhängung mit einem Einzelradantrieb.

Radsatzwellen, deren Laufräder ein kegelförmiges Radprofil aufweisen, haben die natürliche Eigenschaft bei einem seitlichen Versatz des Radsatzes aus der Gleismit- te selbsttätig zu wenden, d. h. eine Schwenk-bzw. Wendebewegung um die Hoch- achse auszuführen. Damit sind sie in der Lage, sowohl dauernden einseitigen Spur- karanzanlauf eines Rades im geraden Gleis ohne äußere Unterstützung zu verhin- dern, als auch die für Bogenfahrten notwendigen Wendebewegungen zwecks radia- ler Einstellung der Radsatzachse auf den Mittelpunkt des Gleisbogens ohne äußere Lenkhilfe von selbst auszuführen. Dieser natürliche Vorteil des Spurführungsprinzips des Radsatzes ist gleichzeitig sein größter Nachteil.

Die Fähigkeit des Radsatzes selbsttätig zu wenden, führt dazu, daß ein Radsatz, der im geraden Gleis einmal zu einer Wendebewegung veranlaßt wurde, im dauernden Wechsel unkontrollierte Wendebewegungen ausführt. Er bewegt sich dabei auf einer Wellenbahn (Sinuslauf) durch den Spurkanal des Gleises. Unerwünschter Schräglauf

und ein ständiger Wechsel von Antriebs-und Bremskräften in den Radaufstand- spunkten der Laufräder sind die Ursache für einen unruhigen Fahrzeuglauf. Ver- schleiß an Laufrädern und Schienen sowie Roligeräusche sind logische Folgen. Die Radsatzbewegungen können dabei so groß werden, daß sie zum Entgleisen führen.

Unverbundene Radpaare sind andererseits nicht selbstwendefähig, wodurch sie für Kurvenfahrten ungeeignet sind.

Aus der DE 195 40 089 A1 ist ein Verfahren zur sicheren und verschleißarmen Füh- rung von Fahrzeugen entlang eines vorgegebenen Kurses bekannt, bei dem die zur Einhaltung des Kurses erforderlichen Lenkbewegungen durch Antriebs-und Bremsdrehmomente gleicher Größe aber entgegengesetzter Richtung erfolgen, die die zum Lenken notwendigen Lenkmomente ergeben. Bei diesem Verfahren geht es um die Ansteuerung der Antriebsräder in Kurvenfahrten.

Aus der DE 195 38 379 C1 ist ein zweirädriges Fahrwerk mit Einzelradantrieb für spurgeführte Fahrzeuge mit gesteuerter Lenkung bekannt, bei dem das Fahrwerk pro Radträger zwei jeweils außerhalb der Radaufstandspunkte befindliche vertikale Schwenkachsen aufweist, wobei abwechselnd-unter Arretierung der Position der aktuell bogenäußeren Schwenkachse-der Radträger um genau diese Achse ge- schwenkt wird.

Aus der DE 41 35 691 A1 ist ein Verfahren zur Regelung von Fahrzeugen mit Einzel- rad-Antriebs-und Bremsmoduln bekannt, die neben optimaler Ausnutzung des Kraftschlusses und der Vermeidung von Slip/Stick-Effekten führungsunterstützend wirken können. Hierbei weist jedes Antriebsmodul einen eigenen Drehmomentre- gelkreis auf, mit einem Schätzglied zur Ermittlung des jeweiligen Drehmoment-Ist- Wertes, wobei die Drehmomentregelkreise über mehrere Minimalwertstufen mitein- ander gekoppelt sind, um die Seitenkräfte zu eliminieren.

Aus der EP 0 511 949 B1 ist ein Verfahren zu Steuerung eines Fahrwerks ohne star- re Achsverbindungen bekannt, bei welchem zumindest zwei einander gegenüberlie- gende Laufräder einzeln von separat ansteuerbaren Anriebseinheiten angetrieben werden und bei dem während der Kurvenfahrt die Antriebseinheiten einander ge

genüberliegender Laufräder mit unterschiedlicher Leistung betrieben werden, wobei oberhalb einer Mindestgeschwindigkeit von 10 km/h, insbesondere bei Geradeaus- fahrten, die Leistung der Antriebseinheiten einander gegenüberliegender Laufräder periodisch innerhalb vorbestimmter Bandbreiten erhöht und erniedrigt wird, wobei die Leistungsänderung einander gegenüberliegender Laufräder gegenphasig erfolgt.

Aus der EP 0 590 183 B1 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Laufeigenschaften eines mit mehreren Einzelrädern versehenen Fahrwerks eines Schienenfahrzeuges bekannt, deren Fahrmotoren mittels zweier Steuer-und Regeleinrichtungen rad- blockweise gespeist werden. Dabei werden aus den ermittelten Raddrehzahlen zwei Radblock-drehzahlen bestimmt, aus denen ein Drehzahldifferenz-lst-Wert gebildet und mit einem vorbestimmten Drehzahldifferenz-Soil-Wert verglichen wird. In Ab- hängigkeit von dieser Regeldifferenz wird dann ein Stellwert erzeugt, der durch Addi- tion bzw. Subtraktion eines Fahrhebel-Soll-Wertes einen Drehmoment-Soll-Wert für den jeweiligen Radblock bildet. Der Drehzahidifferenz-Soll-Wert wird in Abhängigkeit eines ermittelten Bogenradius und einer Fahrwerks-Drehzahl ausschließlich für ei- nen Radblock bestimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug und ein Verfahren zur An- triebskoordinierung von einzelradgetriebenen, spurgeführten Fahrzeugen auf gera- den und kurvigen Strecken zu schaffen, bei dem mit minimalem VerschleiB, hoher Sicherheit und geringem konstruktiven Aufwand sowohl Kurven durchfahren als auch höhere Geschwindigkeiten im geraden Gleis erzielt werden können.

Gelöst wird die Aufgabe indem bei geraderer Strecke eine Differenzdrehzahl von gegenüberliegenden Laufräder ermittelt wird, ein Stell-Wert durch einen Regler in Abhängigkeit eines Soll-Wertes ermittelt wird und die Frequenz und die Dämpfung des Stell-Wertes durch Reglerparameter dynamisch einstellbar sind. Der Soll-Wert ist dabei idealer Weise Null. Die Drehmoment-Soll-Werte für die drehmomentgere- gelten Einzelradantriebe berechnen sich aus dem angeforderten Beschleunigungs- moment und dem Stell-Wert.

Bei Kurvenfahrten wird die Winkelstellung der gegenüber der Bodengruppe drehbar befestigten Achse so eingeregelt, daB die Laufräder tangential zur Schiene stehen, indem die Winkelstellung der Achse über die DrehmomentSoll-Werte der Einzelrad- antriebe eingestellt wird. Die Drehmoment-Soll-Werte für die drehmomentgeregel- ten Einzelradantriebe berechnen sich aus dem angeforderten Beschleunigungsmo- ment und dem vom Regler ermittelten Stell-Wert. Der Regler bestiommt dabei aus der Krümmung der Schiene den Soll-Wert und aus der Winkelstellung der Achse- die dem Ist-Wert entspricht-den Stellwert.

Die Krümmung wird hierbei laufend erfaßt, um bei Unterschreiten eines Schwellen- werts die Achse zu arretiert, damit ein ruhiger Lauf auf der geraden Strecke gesi- chert ist.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben ; es zeigt : Figur 1 eine schematische Darstellung des Reglers für gerade Stecken für ein Fahrzeug, dessen Laufräder mit drehmomentgeregelten Einzelantriebe verbunden sind, die durch einen Regler in Ab- hängigkeit von Drehzahisensoren und dem vom Fahrerpult vor- gegebenen Drehmoment angetrieben werden ; Figur 2 eine schematische Darstellung einer Bodengruppe eines Fahr- zeuges, dessen hintere Laufräder durch eine drehbare Achse miteinander verbunden sind, die durch Rückholmittel in ihrer Ausgangsposition gehalten wird, zusätzlich weist die Vorrich- tung selbstlenkende Vorderrädern auf ; Figur 3 eine schematische Darstellung des Reglers für kurvige Stecken für ein Fahrzeug, dessen Laufräder mit drehmomentgeregelten Einzelantrieben verbunden sind, die durch einen Regler in Ab- hängigkeit von der Krümmung und der Winkelstellung der Ach- se angesteuert werden ; Figur 3 die Kombination der Steuerung aus Figur 1 und Figur 2, wobei ein Arretierungsmittel bei Unterschreiten einer vorgegebenen Krümmung die schwenkbare Achse feststellt ; Figur 1 zeigt eine Antriebskoordinierungsregelung 10 für gerade Strecken 10, die drehmomentgeregelte Einzelradantriebe 11 und 12 eines Schienerifahrzeuges 26-ausregelt. Die Einzeiradantriebe 11 und 12 sind mit einander gegenüberliegenden Laufrädern 18 verbunden.

Aus den durch Drehzahlsensoren 14 ermittelten Drehzahlen der Laufräder 18 wird durch ein Subtraktionswerk 16 eine Differenzdrehzahl An berechnet. Ein Regler 13 ermittelt aus der Differenzdrehzahl An, die dem Ist-Wert entspricht, in Abhängigkeit von einem Soll-Wert einen Stell-Wert AM. Der Soll-Wert beträgt idealer Weise Null, kann jedoch aufgrund von Fertigungstoleranzen der Einzetradantriebe 11 und 12 sowie der Laufräder 18 individuell angepaßt werden. In einer weiteren Ausführung lalit sich die Differenzdrehzahl An aus der Motordrehzahl berechnen.

Der Regler 13 ist so ausgelegt, daß die Frequenz und die Dämpfung des Stell-Werts AM durch Reglerparameter dynamisch einstellbar sind. So können die Reglerparameter in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit angepaßt werden. Dabei weist der Regler 13'vorzugsweise einen Proportional-und lntegralanteil auf, um das dynamische, sinusförmige Verhalten eines Fahrwerks mit Radsatzwelle nachzubilden. Des Weiteren umfaBt der Regler 13 einen differenzierenden Anteil, über dessen Parametrisierung die Dämpfung des Zentrierungsverhaltens einstellbar ist. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Die Drehmoment-Soll-Werte MsolJ. Mus.., fOr die drehmomentgeregelten Einzelradantriebe 11 und<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 12 berechnen sich aus dem vom Fahrer geforderten Beschleunigungsmoment M,.. und dem<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Stell-Wert AM. Hierbei wird der Stell-Wert AM mit jeweils unterschiedlichen Vorzeichen durch ein Addierwerk 15 auf die Hälfte des geforderten Beschleunigungsmoment M, addiert. Das Beschleunigungsmoment MF, kann in einem Fahrerpult 19 eingestellt werden.

Fig. 2 und 3 zeigt eine Bodengruppe 17 des Fahrzeuges 26 mit Laufrädern 18 die an einer drehbar gelagerten Achse 20 befestigt sind, die vorzugsweise die Hinterachse darstellt. Die Achse 20 ist vorzugsweise auf einem zentralen Gelenk 28 angeordnet und wird durch Rückholmittel 24 in einer vorgegebenen Position gehalten. Die vorderen Laufräder 23 sind selbstlenkend und voneinander unabhängig mit der Bodengruppe 17 verbunden.

Fig. 2 zeigt eine Antriebskoordinierungsregelung für kurvige Strecken 27, die vorzugsweise auf der dargestellten Bodengruppe 17 basiert. Hierbei wird die Winkelstellung y. der Achse 20 gegenüber der Bodengruppe 17 so eingeregelt, daß die Laufräder tangential zur Schiene stehen.

Die Winkelstellung y der Achse 20 wird über die Drehmoment-Soll-Werte M., M. der Einzelradantriebe 11 und 12 eingestellt.

Die Drehmoment-Soll-Werte M, M, für die drehmomentgeregelten Einzelradantriebe 11 und 12 werden aus dem vom Fahrer geforderten halben Beschleunigungsmoment M. und dem vom Regler 21 ermittelten Stell-Wert M berechnet. Der Stell- Wert AM wird durch den Regler 21 in Abhängigkeit von der Krümmung x der Schiene als Soll- Wert und der Winkelstellung y., der Achse als Ist-Wert bestimmt.

Dabei wird der Stell-Wert AM je nach Kurvenrichtung mit einem positiven oder einem negativen Vorzeichen auf das vom Fahrer geforderte Beschleunigungsmoment MFÇ für den jeweiligen Einzelradantrieb 11 bzw. 12 addiert, so daß die Summe der beiden Steil-Werte AM gleich Null -ist.- Die Berechnung der Krümmung x erfolgt durch Division der Winkelgeschwindigkeit Q durch die Translationsgeschwindigkeit v. Der Sinus des Soll-Werts y., des Reglers 21 berechnet sich durch Multiplikation der Krümmung x mit dem halben Abstand zwischen Kurvensensor 22 und zu lenkender Achse 20. Die hier beschriebene Approximation verhindert, daß die hintere Achse 20 gelenkt wird, obwohl sich erst die vordere Achse in der Kurve befindet. So ergeben sich während des Kurveneinlaufs zwei Näherungen. Die erste besagt, daß für eine exakte Sollwertberechnung beim Kurveneinlauf sowohl der Krümmungsverlauf an der Vorderachse als auch an der Hinterachse bekannt sein müßte, jedoch wird aufgrund der Fahrwerksdrehung nur ein Wert dazwischen gemessen. Bei der zweiten erfolgt eine Näherung bei der Lenkwinkelberechnung während des Kurveneinlaufs. Die beiden Näherung heben sich im wesentlichen auf, so daß der berechnete Soll-Wert y sehr gut mit dem idealen Lenkwinkelverlauf übereinstimmt.

Die Translationsgeschwindigkeit v wird durch bekannte Mittel bestimmt. Die Winkelgeschwindigkeit Q wird vorzugsweise durch einen Drehraten-bzw. Kreiselsensor ermittelt.

Die Krümmung X der Schiene wird durch einen Kurvensensor 22 an der Radstellung von nicht angetriebenen Vorderrädern 23 bestimmt, die vorzugsweise einzeln drehbar und selbstlenkend gelagert sind.

Die Annahme, daß die Achse im Spurkanal exakt geführt wird, ist nachweislich nicht richtig.

Vielmehr kann die Achse im Rahmen des Spurspiels Pendelbewegungen ausführen, die von Gleislagefehiern angeregt werden. Diese Störungen werden mit dem Kurvensensor 22 erfaßt und führen zu fehlerhaften Berechnungen. Zur Eliminierung des Einflusses der Pendelbewegung der Achse wird der Meßwert der Winkelgeschwindigkeit Q mittels eines-nicht dargestellten-Tiefpaßfilters geglättet.

Fig. 3 zeigt eine Kombination 28 der Antriebskoordinierungsregelung auf gerader Strecke 10 <BR> <BR> <BR> <BR> und der Antriebskoordinierungsregelung auf kurvig_e. r_ S. t_recke 27. Dabe. LwIrd die, Krümmung der Strecke laufend erfaßt, um bei einem Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts die Achse 20 durch ein Arretierungsmittel 25 festzustellen. Nach der Arretierung wird das in Figur 1 beschriebenen Verfahren für gerade Strecken aktiviert. Bei Überschreiten des vorgegeben Schwellenwertes, wird das Arretierungsmittel 25 gelöst und das Verfahren nach Figur 2 aktiviert.

Für den Fall, daß die Winkelregulierung fehlerhaft ist, wird die Achse 20 durch ein Rückholmittel 24 zurückgestellt, um in der neutralen Position arretiert zu werden.

Die Erfindung umfaßt weiterhin spurgeführte Fahrzeuge, die entweder die beschriebene Antriebskoordinierungsregelung für gerade Strecken, für kurvige Strecken oder gerade und kurvige Strecken aufweisen.

Bezugszeichen 10 Antriebskoordinierungsregelung für gerade Strecken 11 drehmomentgeregelter Einzelradantrieb <BR> <BR> <BR> <BR> 12 drehmomentgeregelter Einzelradantrieb<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 13 Regler 14 Drehzahlsensor 15 Addierwerk 16 Subtraktionswerk 17 Bodengruppe <BR> <BR> <BR> <BR> 18 Laufrad<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 19 Fahrerpult 20 Achse 21 Regler für Kurven 22 Kurvensensor 23 Laufrad, vorne 24 Rückholmittel 25 Arretierungsmittel 26 Fahrzeug 27 Antriebskoordinierungsregelung für kurvige Strecke 28 Gelenk 29 Antriebskoordinierungsregelung für kurvige und gerade Strecke