Beim Betrieb von Schienenfahrzeugen treten insbesondere durch Ungenauigkeiten und Fehler der Schienenausrichtung und Schienenlage ungewollte Querbewegungen auf, die vor allem von Fahrgästen als störend empfunden werden. Bei Fahrwerken mit konventionellen, passiven Feder-und Dämp- fungssystemen führt dies bei einer Kurvenfahrt zu einer weiteren Komfortverschlechterung, da sich der Wagenkörper quer zur Fahrtrichtung bzw. seiner Längsrichtung nach au- ßen verlagert und die Querfederung daher in einem Bereich mit höherer Federsteifigkeit arbeitet.

Zur Überwindung dieser Nachteile rein passiver Einrich- tungen sind aktive, regelbare Systeme vorgeschlagen wor- den, die der Querverlagerung entgegenwirken. Bekannte Po- sitioniereinrichtungen, die zwischen Fahrwerk und Wagen- körper angebracht sind, üben bei Fahrt in Gleisbögen eine lateral wirkende Kraft auf den Wagenkörper aus, die die- sen in Richtung auf die mittige Position gegenüber dem

Fahrwerk bewegt. Dadurch steht wieder der volle Federweg der Querfederung zur Verfügung und Anschläge an seitliche Pufferelemente, die den zur Verfügung stehenden Querweg begrenzen, werden weitgehend vermieden. Um eine hohe Que- relastizität der Kopplung zwischen Fahrwerk und Wagenkör- per zu erreichen, werden beispielsweise pneumatische Ak- tuatoren mit hoher Elastizität als Stelleinrichtung ver- wendet. Nachteilig ist hieran ein großen Bauvolumen.

Aus der DE-OS 20 40 922 ist es bekannt, die Position ei- nes Wagenkörpers gegenüber zwei in Fahrtrichtung endsei- tig angeordneten Fahrwerken zu regeln. Dabei erfassen Querbeschleunigungssensoren in den Endbereichen des Wa- genkörpers die auftretenden Querbeschleunigungswerte und steuern abhängig davon Aktuatoren, die relative Lage des Wagenkörpers zu den Fahrwerken ein.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Fahrkomfort zu er- höhen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für einen hohen Fahrkomfort nicht ausreicht, le- diglich die Querbeschleunigung eines Wagenkörpers. in ei- ner einzigen Richtung zu erfassen und davon abhängig die Querposition des Wagenkörpers relativ zu einem Fahrwerk einzustellen. Wenn der Wagenkörper beispielsweise wegen einer Gleislagestörung eine Querbeschleunigung in etwa horizontaler Richtung erfährt, wird in den meisten Fällen gleichzeitig eine Wankbewegung des Wagenkörpers, das heißt eine Drehbewegung um eine etwa in Fahrtrichtung weisende Längsachse des Wagenkörpers, angeregt. Allgemein formuliert hat der Wagenkörper für Bewegungen quer zu seiner Längsachse mehr als einen Freiheitsgrad. Wird nur

die Beschleunigung in einer Querrichtung erfasst, können als störend empfundene beschleunigte Bewegungen in andere Querrichtungen als die erfasste Querrichtung nicht kom- pensiert werden.

Hinzu kommt, dass durch eine Rückstellung des Wagenkör- pers in eine Mittellage relativ zum Fahrwerk zusätzliche Wankbewegungen, insbesondere Schwingungen, angeregt wer- den können. Dies gilt besonders für den üblichen Fall, dass ein Aktuator zur Einstellung der Querposition des Wagenkörpers unterhalb des Wagenkörperbodens und damit weit unterhalb des Wagenkörperschwerpunktes angeordnet ist.

Bei bekannten Systemen, die nur in einer Querrichtung die Querbeschleunigung messen, konnte in derartigen als be- sonders störend empfundenen Frequenzbereichen nicht aktiv eingegriffen werden, da die oben genannten Wankbewegungen genau dann resonant angeregt werden können. Steht keine Information über die Wankbewegung zur Verfügung, bleibt nur die Möglichkeit, in den kritischen Frequenzbereichen gar nicht einzugreifen. Der Bereich von Frequenzen, in dem bisher aktiv eingegriffen werden konnte, lag deutlich unter 1 Hz.

Es können außer Wankbewegungs-Schwingungen auch andere Schwingungen auftreten, insbesondere in etwa horizontaler Richtung, und/oder Wendebewegungs-Schwingungen, d. h. um eine Hochachse des Wagenkörpers. Es ist bekannt, dass Schwingungen in einem bestimmten Frequenzbereich, meist um 3 Hz, von Personen in dem Wagenkörper als besonders störend empfunden werden, wohingegen Schwingungen mit größerer und/oder kleinerer Frequenz nicht als gleicher-

maßen störend empfunden werden. Eine weitere Erkenntnis der Erfindung ist, dass es als besonders störend empfun- den wird, wenn Schwingungen in verschiedene Richtungen und/oder Drehschwingungen um verschiedene Achsen auftre- ten und diese Schwingungen unterschiedliche Frequenzen aufweisen. Es ist möglich aufgrund der Erfindung, Schwin- gungen mit solchen störenden Frequenzen und/oder Fre- quenzkombinationen zu dämpfen und/oder zu vermeiden.

Die Erfindung ermöglicht einen höheren Fahrkomfort, indem die Querbeschleunigung in zumindest in zwei verschiedenen Richtungen quer zur Wagenkörper-Längsachse ermittelt wird. Beispielsweise wird die Querbeschleunigung in einer ersten Querrichtung ermittelt, die bei ungestörter Gera- deausfahrt des Fahrzeuges in der Horizontalen liegt, und wird die Querbeschleunigung außerdem in einer etwa senk- recht dazu stehenden zweiten Querrichtung ermittelt.

Querbeschleunigungssensoren, die verwendet werden können, sind bekannt. Es wird insbesondere die absolute Querbe- schleunigung ermittelt. Unter"absolut"wird verstanden, dass die Querbeschleunigung bezogen auf ein Inertialsy- stem ermittelt wird. Es ist nicht zwingend erforderlich, alle Komponenten der Beschleunigung zu ermitteln.

Insbesondere kann die Anregung einer Wankbewegung unmit- telbar festgestellt werden. Weiterhin ermöglicht die we- sentlich genauere Kenntnis des Bewegungszustandes des Wa- genkörpers eine voreilende, das heißt in die Zukunft ex- trapolierende Berechnung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Verfahrens wird darüber hinaus bei einer Ermittlung einer Stellgröße zur Einstellung der relativen Querposi-

tion des Wagenkörpers zumindest eine Kenngröße des Bewe- gungsverhaltens des Wagenkörpers berücksichtigt, insbe- sondere eine Kenngröße für die Anregung von Schwingungen des Wagenkörpers, und/oder wird durch wiederholte Auswer- tung von Messgrößen und durch zeitliche Extrapolation des Bewegungsverhalten des Wagenkörpers ein möglicher zukünf- tiger Bewegungsustand des Wagenkörpers berechnet und bei der Ermittlung der Stellgröße berücksichtigt. Die Berück- sichtigung von Informationen über das Bewegungsverhalten des Wagenkörpers setzt zwar die einmalige Erfassung und Eingabe der zumindest einen Kenngröße (z. B. einer stati- schen oder dynamischen) für das Bewegungsverhalten vor- aus, ermöglicht jedoch einen hohen Fahrkomfort. Unter Kenngröße wird auch ein Parameter für einen Regelalgo- rithmus verstanden, durch den das Bewegungsverhalten, insbesondere die Verkopplung von unterschiedlichen Schwingungsbewegungen berücksichtigt ist. Bezüglich der Anregung einer Wankbewegung haben Versuche und Simulatio- nen gezeigt, dass es ausreicht, einen oder mehrere Aktua- toren zu verwenden, die eine Einstellung der relativen Querposition des Wagenkörpers nur in einer Querrichtung ermöglichen, beispielsweise der horizontalen Richtung bei ungestörter Geradeausfahrt. Eine erfindungsgemäße Rege- lung kann die Anregung einer Schwingungsbewegung um die Längsachse des Wagenkörpers vermeiden, z. B. durch ent- sprechende wiederholte Einstellung der Querposition in etwa horizontaler Richtung. Insbesondere werden Verände- rungen der Querposition hinsichtlich der Frequenz und/oder Amplitude vermieden, die eine Resonanzschwingung des Wagenkörpers anregen würden.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens werden bezüglich der relativen Querposition des Wagenkörpers Frequenzbe-

reiche betrachtet und beeinflusst mit Frequenzen kleiner oder gleich 10 Hz, insbesondere kleiner oder gleich 7 Hz.

Damit werden noch höhere Frequenzbereiche vermieden, in denen die Gefahr besteht, dass ein ruhiges Laufverhalten des Fahrgestells beeinträchtigt wird. Außerdem wird so gegenüber einer höherfrequenten Regelung Energie gespart.

Bevorzugt werden bezüglich der Querposition des Wagenkör- pers Frequenzbereiche betrachtet und beeinflusst mit ei- ner Frequenz kleiner oder gleich 4 Hz, insbesondere klei- ner oder gleich 2 Hz, und wird die Querbeschleunigung des Wagenkörpers in einem Frequenzbereich mit einer höheren Frequenz ausgewertet und bei der Einstellung der relati- ven Querposition berücksichtigt. Dies ermöglicht eine im Vergleich zu vorbekannten Lösungen schnelle Reaktion auf Auslenkungen des Wagenkörpers in Querrichtung, insbeson- dere durch Einfahrt in Kurven. Dennoch können durch die Betrachtung der Querbeschleunigung in einem höheren Fre- quenzbereich hohe Schwingungsamplituden in diesem höheren Frequenzbereich vermieden werden. Insbesondere ist dieser Frequenzbereich ein Bereich, in dem Schwingungen, z. B. nach einer ISO-Norm, als besonders störend oder uner- wünscht eingestuft werden. Die Trennung der Frequenzbe- reiche für die Betrachtung bzw. Auswertung der Querposi- tion und der Querbeschleunigung ermöglicht eine stabile Regelung sowohl hinsichtlich der Vermeidung/Dämpfung von Schwingungen als auch hinsichtlich der Regelung der Quer- position.

Bei einer Ausführungsform wird die Querbeschleunigung des Wagenkörpers für zumindest zwei verschiedene Stellen und/oder Bereiche in Längsrichtung des Wagenkörpers er- mittelt und wird abhängig davon die relative Querposition

des Wagenkörpers an zwei verschiedenen Stellen in Längs- richtung des Wagenkörpers eingestellt. Dies ermöglicht insbesondere eine Regelung einer Wendebewegung (Gierbewegung) des Wagenkörpers um eine Hochachse (z. B. eine in vertikaler Richtung verlaufende Achse). Hierzu kann aus den ermittelten Werten der Querbeschleunigungen des Wagenkörpers an den zumindest zwei verschiedenen Stellen eine Wendebeschleunigung des Wagenkörpers um die Hochachse berechnet werden und bei der Einstellung der relativen Querposition (en) des Wagenkörpers berücksich- tigt werden. Der Fahrkomfort kann dadurch noch erhöht werden.

Besonders bevorzugt wird, dass die zweite und/oder zumin- dest eine höhere zeitliche Ableitung der Querbeschleuni- gung des Wagenkörpers gebildet wird und davon abhängig die Querposition des Wagenkörpers. eingestellt wird. Die Querbeschleunigung des Wagenkörpers selbst und deren er- ste Ableitung sind zur Einstellung der Querposition weni- ger gut geeignet, da sowohl eine zeitlich konstante Quer- beschleunigung als auch eine zeitlich konstante erste Ab- leitung bei Kurvenfahrten aufgrund der Spurführung vor- kommen können. Dennoch ist es auch möglich, insbesondere außerhalb von Kurvenfahrten, auch die Querbeschleunigung und/oder deren erste Ableitung zu verwenden.

Entsprechend wird für eine Regelung der Gierbewegung des Wagenkörpers bevorzugt, dass aus den ermittelten Werten der Querbeschleunigungen des Wagenkörpers an zumindest zwei verschiedenen Stellen und/oder Bereichen in Längs- richtung des Wagenkörpers die erste und/oder zumindest eine höhere zeitliche Ableitung einer Wendebeschleunigung des Wagenkörpers um eine Hochachse berechnet wird und da-

von abhängig die relative Querposition an zwei verschie- denen Stellen in Längsrichtung des Wagenkörpers einge- stellt wird.

Abhängig von der Stellgröße, die zur Einstellung der Querposition (en) des Wagenkörpers berechnet wird, kann es aus regelungstechnischen Gründen günstig sein, jeweils eine noch um eine Stufe höhere Ableitung zu verwenden.

Zum Beispiel kann die Stellgröße ein Volumenstrom eines hydraulischen Ventils sein, das den Strom einer Hydrau- likflüssigkeit in und/oder aus einer hydraulischen Stel- leinrichtung steuert. In diesem Fall entspricht ein kon- stanter Volumenstrom einer andauernden Veränderung der relativen Querposition. Die Stelleinrichtung zeigt somit ein integrierendes Verhalten, das zweckmäßigerweise bei der Regelung mit berücksichtigt werden sollte.

Insbesondere kann die Querposition des Wagenkörpers rela- tiv zu dem zumindest einen Fahrwerk eine Mittelstellung für Geradeausfahrt des Fahrzeuges haben. Es ist nicht zwangsläufig erforderlich, den Wagenkörper bei Kurven- fahrten in die Mittelstellung zurückzustellen. Die Rege- lung kann beispielsweise feststellen, dass eine vollstän- dige Rückstellung für den Fahrkomfort nicht günstig ist.

Es kann auch wünschenswert sein, eine vollständige Rück- stellung zu vermeiden, um Energie für die Stellarbeit zu sparen.

Aufgrund einer Regelung, die schnell reagiert und/oder Schwingungen dämpft und/oder verhindert, kann die Querfe- derung ganz generell weicher ausgelegt werden, da die Ge- fahr eines Anstoßens an Endanschläge, die den möglichen Querweg begrenzen, verringert ist. Die Vertikalfederung

zwischen Wagenkörper und Fahrwerk erfüllt in vielen Fäl- len auch teilweise die Funktion einer Querfederung. Luft- federn zwischen Wagenkörper und Fahrwerk sind für die Vertikalfederung zwischen Wagenkörper und Fahrwerk beson- ders komfortabel, tragen jedoch mit geringer Federkraft zur Querfederung bei. Ein Vorteil einer solchen Regelung besteht daher darin, dass weiche Luftfedern auch für eine Vertikalfederung zwischen Wagenkörper und Fahrwerk ver- wendet werden können. Umgekehrt muss die Regelung deshalb weniger häufig und/oder weniger stark auf eingeleitete Störungen oder Stöße reagieren.

Ein Aktuator zur Einstellung der relativen Querposition zwischen Wagenkörper und Fahrwerk weist beispielsweise eine hydropneumatische Vorrichtung auf mit einem Behäl- ter, der eine einen Gas enthaltenden Raum und einen Flüs- sigkeit enthaltenden Raum trennende Membran aufweist, und mit einer Drossel, die einen Volumenstrom in den und/oder aus dem Flüssigkeit enthaltenden Raum von und/oder zu ei- nem Vorratsbehälter drosselt. Ein solcher Aktuator kann zur Abfederung von Stößen in Querrichtung herangezogen werden, die über das Fahrwerk eingeleitet werden.

In manchen Fällen ist es wünschenswert, nicht nur einen Aktuator zur Einstellung einer relativen Querposition des Wagenkörpers zu verwenden. Beispielsweise kann in manchen Fällen der Aktuator aus konstruktionstechnischen Gründen nur so angeordnet werden, dass bei seiner Betätigung ein Drehmoment zwischen Wagenkörper und Fahrwerk wirkt. Es wird daher vorgeschlagen, dass eine Einrichtung zur Ein- stellung der relativen Querposition einen ersten Aktuator und einen zweiten Aktuator aufweist, wobei die Aktuatoren derart ausgerichtet und angeordnet sind, dass sie die

Querposition des Wagenkörpers in einer gemeinsamen Quer- richtung verändern können, wobei die Aktuatoren jeweils durch Aufbringen eines Arbeitsdruckes einander entgegen- wirkend betätigbar sind und wobei die Einrichtung ein Mittel zum Einstellen und/oder Begrenzen der Summe der Arbeitsdrücke aufweist.

Zusätzlich zu der oben beschriebenen Messung der absolu- ten Querbeschleunigung (en) wird vorgeschlagen, auch die Position des Wagenkörpers relativ zum Fahrwerk oder zu den Fahrwerken zu messen. Insbesondere kann die Einrich- tung zur Einstellung der relativen Querposition eine Po- sitions-Messeinrichtung zur Messung einer Position des Wagenkörpers relativ zu dem zumindest einen Fahrwerk auf- weisen, wobei die Positions-Messeinrichtung Mittel zum Messen der relativen Position bezüglich zweier Freiheits- grade für Bewegungen quer zur Wagenkörper-Längsachse auf- weist.

Insbesondere kann die Positions-Messeinrichtung einen er- sten Querpositionssensor zur Messung der relativen Quer- position des Wagenkörpers aufweisen, der die Querposition in einer ersten Querrichtung quer zu der Wagenkörper- Längsachse misst, und kann die Positions-Messeinrichtung einen zweiten Querpositionssensor zur Messung der relati- ven Querposition des Wagenkörpers aufweisen, der die Querposition in einer zweiten Querrichtung quer zu der Wagenkörper-Längsachse und quer zu der ersten Querrich- tung misst.

Weiterhin kann die Einrichtung zumindest zwei der Positi- ons-Messeinrichtungen, zur Messung der relativen Position

an verschiedenen Stellen oder in verschiedenen Bereichen in Längsrichtung des Wagenkörpers aufweisen.

Es wird auch vorgeschlagen, durch die Kombination von ei- ner schnell wirkenden Hardware und einer intelligenten Software die am Wagenkörper auftretenden Querbeschleuni- gungen und Wendebeschleunigungen unabhängig voneinander zu reduzieren, wobei gemeinsame Stellglieder zur Einstel- lung der Querposition (en) verwendet werden können.

Spezielle Ausprägung dieser Erfindung ist eine zu der Hardwarestruktur angepasste Regelung, die die Verkopplung zwischen Wank-und Querbewegung berücksichtigt und auf diese Weise eine Regelung der Querbewegung hinsichtlich der Minimierung der Wagenkörperquerbeschleunigung und der Querauslenkung des Wagenkörpers in seinem Schwerpunkt er- möglicht sowie eine Stabilisierung der Wankbewegung er- zielt. Ohne eine Berücksichtigung der Verkopplung von Quer-und Wankbewegung, die insbesondere aus dem kon- struktiven Umstand resultiert, dass die eingesetzten Queraktuatoren nicht in Richtung des Wagenkörperschwer- punktes wirken, führt eine im Sinne des Querfahrkomforts und hier speziell der ISO-Richtlinie 2631 höherfrequente Regelung zwangsweise zu einem Anfachen der Wankbewegung in der Weise, dass keine stabile Regelung möglich ist.

Ein Vorteil der im folgenden vorgeschlagenen Rege- lungsstruktur ist, dass nicht nur der Wagenkörper in Querrichtung zentriert werden kann und die Wagenkörper- querbeschleunigung minimiert werden kann, sondern auch eine Wankbewegung des Wagenkörpers stabilisiert werden kann. Außerdem kann eine Wendebewegung des Wagenkörpers

beeinflusst werden. Zusammenfassend können beispielhaft folgende Eigenschaften bzw. Ziele aufgezählt werden : niederfrequente Regelung der Querauslenkung des Wagen- körpers im Vergleich dazu höherfrequente Regelung der Wagenkör- perquerbeschleunigung 'Stabilisierung der Wankbewegung des Wagenkörpers niederfrequente Regelung der Wendebewegung des Wagen- körpers um eine Hochachse im Vergleich dazu höherfrequente Regelung der Wendebe- schleunigung am Wagenkörper.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen.

Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen in schemati- scher Darstellung : Fig. 1 eine Frontansicht eines auf einem Fahrwerk gefe- dert aufsitzenden Wagenkastens, Fig. 2 den Wagenkasten nach Fig. 1 nach Einleitung ei- ner Querstörung, Fig. 3 die Darstellung nach Fig. 2, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit Teile weggelassen sind, Fig. 4 eine Draufsicht eines Wagens mit zwei Fahrwerken und jeweils zwei antagonistisch angeordneten Queraktuatoren, Fig. 5 eine Funktionsansicht der Anordnung nach Fig. 4, Fig. 6 eine Funktionsansicht eines hydropneumatischen Aktuators zwischen einem Fahrwerk und dem Wagen- kasten,

Fig. 7 eine Prinzipschaltung einer Regelung zur Ein- stellung der Querposition eines Wagenkastens.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche und funktionsgleiche Teile.

In Fig. 1 ist ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten 1 und einem Fahrwerk 5 dargestellt. Das Fahrwerk 5 weist zwei Räder 6 auf. Über ein rechtsseitiges und ein linksseitiges Sekundärfederelement 4, z. B. Luftfedern, zur Abfederung und Dämpfung von Stößen vorrangig in ver- tikaler Richtung ist das Fahrwerk 5 mit dem Wagenkasten 1 verbunden. Luftfedern haben eine wenn auch geringe Quer- federsteifigkeit in Querrichtung, die die Notlaufeigen- schaft des Systems sicherstellt. An dem Fahrwerk 5 ist eine sich nach oben erstreckende Befestigung 67 ange- bracht. An dem Wagenkasten 1 ist eine sich nach unten er- streckenden Befestigung 65 angebracht. Zwischen den Befe- stigungen 65,67 ist ein Aktuator 7 angeordnet, über den die relative Querposition der Befestigungen 65,67 und damit des Wagenkastens 1 und des Fahrwerks 5 eingestellt werden kann.

Fig. 5a und 5b zeigen schematisch in der Art eines Schaltbildes Komponenten eines mechanischen Modells der Ankopplung des Wagenkastens 1 an das Fahrwerk 5 und des Fahrwerks 5 an ein Gleis 9. Auf die Ankopplung des Fahr- werks 5 an das Gleis 9 wird nicht näher eingegangen. Zu dem eigentlichen Aktuator 7 ist ein Federelement 7'in Reihe geschaltet, das einer Steifigkeit der Sekundärfede- relemente 4 in Querrichtung entspricht. Mit den Bezugs- zeichen 8 und 15 sind Dämpfungselemente zur Dämpfung von Stößen zwischen dem Wagenkasten 1 und dem Fahrwerk 5 be-

zeichnet. Der Aktuator 7 und das Federelement 7'sind ge- mäß Fig. 5a einendig am Wagenkasten 1 und mit ihren ande- ren Enden am Fahrwerk 5 befestigt ; sie können jedoch auch in mechanischer Serienschaltung zwischen Fahrwerk 5 und Wagenkasten 1 wirken. Zur Symmetrierung der wirksamen Ak- tuatorkäfte sind gemäß Fig. 4 je Fahrwerk 5 zwei spiegel- symmetrisch angeordnete, quer zur Wagenkasten-Längsachse liegende Aktuatoren 7 vorgesehen, um eine momentenfreie Krafteinleitung an der in vertikaler Richtung orientier- ten Befestigung 65 zu erreichen.

Fig. 2 und 3 Stellen dar, dass eine von dem befahrenen Gleis 9 über das Fahrwerk 5 angeregte Querstörung als auch eine aktiv eingeleitete Aktuatorenbewegung nicht nur eine Querverschiebung des Wagenkasten 1 sondern auch eine Wankbewegung und ggf. auch eine Wendebewegung des Wagen- kasten 1 bewirkt. Zur sensorischen Erfassung des daraus folgenden Zustandes des Wagenkastens 1 und dessen Schwer- punktes (bzw. eines Punktes 2 auf einer Längsachse durch den Schwerpunkt) dienen neben Querpositionssensoren und Hochpositionssensoren (nicht bildlich dargestellt) auch Querbeschleunigungssensoren 30. Die Querpositionssensoren können an oder in einem Aktuator 7 angebracht sein und erfassen die Querposition des Wagenkasten 1 im Bereich von dessen Boden relativ zum zugehörigen Fahrwerk 5. Es genügt je ein Querpositionssensor an jedem Fahrwerk 5.

Jeweils ein Paar Hochpositionssensoren ist vorzugsweise im Bereich der beiden Wagenkastenenden oder jeweils an einem Wagenkastenende rechts und links an den beiden Wa- genkasten-Längsseitenwänden angeordnet und erfasst je- weils in Fahrtrichtung rechts und links gesehen den ver- tikalen Abstand zwischen dem Wagenkasten 1 und dem je- weils zugeordneten Fahrwerk 5. Die Hochpositionssensoren

können auch in die Sekundärfederelemente 4 integriert sein oder mit diesen zusammenwirken.

Die beiden Querbeschleunigungssensoren 30 sind im Bereich der längsseitigen Wagenkasten-Enden angeordnet und erfas- sen die im Fahrbetrieb auftretenden Querbeschleunigungen des Wagenkasten 1.

In Querrichtung halten die Aktuatoren 7, die aktiv die relative Querposition einstellen können und von einem Rechner 20 angesteuert werden können, den Wagenkasten 1.

Diese Aktuatoren 7 haben wie in Fig. 5a und 5b darge- stellt jeweils eine federnde und stoßdämpfende Eigen- schaft und koppeln so den Wagenkasten 1 an das jeweilige Fahrwerk 5 an. Auf diese Weise werden Querstörungen aus dem Schienenweg weich in den Wagenkasten eingeleitet. Zur Erhöhung des Fahrkomforts erzeugen die Aktuatoren 7 dann Stellkräfte zur Einstellung der Querposition, die von der Regelungssoftware vorgegeben werden.

Die Aktuatoren 7 sind insbesondere hydropneumatische Ak- tuatoren, wie in Fig. 6 am Beispiel eines einzelnen Ak- tuators 7 dargestellt. Der Aktuator 7 weist einen Behäl- ter 51 mit einer darin angeordneten Membran 57 auf. Die Membran 57 unterteilt den Behälter 51 in einen Gasraum 53, der ein Gas enthält, und in einen Flüssigkeitsraum 55, der Hydraulikflüssigkeit enthält. Der Flüssigkeits- raum 55 ist über eine Drossel 6-3 mit einem Druckraum 61 und einem Flüssigkeitsanschluss 60 verbunden. Über den Flüssigkeitsanschluss 60 kann Hydraulikflüssigkeit ge- steuert über ein nicht dargestelltes Ventil in den Aktua- tor 7 eingeleitet oder aus diesem abgeleitet werden. Die Drossel 63 stellt einen Fließwiderstand dar, so dass der

Aktuator 7 eine stoßdämpfende Eigenschaft hat. Entspre- chend dem Flüssigkeitsdruck in dem Druckraum 61 wird über einen Kolben 59 und eine Kolbenstange 58, die an der Be- festigung 67 angreift, die Querposition relativ zwischen dem Wagenkasten 1 und dem Fahrwerk 5 eingestellt.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist sind an jedem Fahrwerk 5 zwei antagonistisch wirkende gleiche Aktuatoren 7 ange- ordnet. Bei gleichem Druck jeweils in dem Druckraum 61 der beiden Aktuatoren 7 kompensieren sich die Kräfte auf die Kolben 59. Die relative Querposition wird daher durch Herbeiführen einer Druckdifferenz verändert. Um eine Be- schädigung oder Zerstörung der Aktuatoren 7 zu verhin- dern, ist die Summe der Drücke in den beiden Druckräumen 61 der beiden Aktuatoren 7 desselben Fahrwerks 5 auf ei- nen Maximalwert begrenzt.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist jedoch nur ein Aktuator 7 oder eine Mehrzahl von nicht gegeneinander wirkenden Aktuatoren 7 pro Fahrwerk vorgesehen.

Im folgenden wird nun ein Beispiel für eine Sensorik be- schrieben. Es sollen ermittelt werden : 'die inertiale, d. h. absolute Wagenkastenquer-und wen- debeschleunigung im Schwerpunkt und die zu den beiden Drehgestellen relative Querverschie- bung des Wagenkastens sowie dessen relativen Wende-und Wankwinkel.

Da eine direkte Messung der Querverschiebung des Wagenka- stenschwerpunktes nicht praktikabel ist, werden andere Messgrößen herangezogen (siehe Fig. 2 und Fig. 3).

Im ersten Schritt wird dazu der relative Wendewinkel or des Wagenkastens bezüglich des vorderen (v) und hinteren (h) Fahrwerks aus den relativen Querauslenkungen Yr_v und Yr_h der Aktuatoren, in denen sich jeweils ein Wegsensor befindet, berechnet : yr-v - yr-h #r =<BR> lv + lh lv und lh sind die Abstände der Aktuatoren in Längsrich- tung vom Schwerpunkt.

Analog dazu lässt sich die Wendebeschleunigung # mit Hilfe von zwei Querbeschleunigungssensoren am Wagen- kasten bestimmen. Mit zwei Punkten ist jeweils die zweite zeitliche Ableitung von Größen bezeichnet : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Yv-Yh<BR> <BR> <BR> <BR> Iv + Ih Im nächsten Schritt wird aus Messwerten der vertikalen Relativposition zr an den Sekundärfederelementen unter Be- rücksichtigung des Querabstandes lq v der Wegsensoren der relative Wankwinkel w bestimmt. Die Indizes vr und vl be- deuten"vorne rechts"und"vorne links" :

Zr vr Zr vl W = lav Durch Hinzunahme von vertikalen Wegsensoren an dem hinte- ren Drehgestell kann die Messung überprüft werden.

Nachfolgend kann die relative Querposition Yr des Wagenka- stens aus den Relativauslenkungen der Aktuatoren und den beiden zuvor bestimmten relativen Wank-und Wendewinkeln errechnet werden (Fig. 7). <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> yr-v +yr-h ly-lh<BR> <BR> <BR> <BR> yr = 2 - z w-#r 2 z ist hierbei der arithmetische Mittelwert der vertika- len Relativpositionen rechts und links.

Die Wagenkastenquerbeschleunigung lässt sich mit analogen Überlegungen erfassen. Zwei am Wagenkasten befestigte Querbeschleunigungssensoren liefern die Wagenkasten- querbeschleunigung im Schwerpunkt, wenn die aus dem Wank- winkel und der Wank-und Wendebeschleunigung des Wagenka- stens resultierenden Anteile bereinigt werden.

Dazu wird zunächst die absolute Wankbeschleunigung durch am Wagenkasten befestigte Vertikalbeschleunigungssensoren ermittelt. Vertikale Beschleunigungssensoren am hinteren Teil des Wagenkastens können die Messung stützen.

Wird weiterhin berücksichtigt, dass die Erdbeschleunigung über den absoluten Wankwinkel des Wagenkastens einen An- teil an den gemessenen Querbeschleunigungen am Wagenka-

sten liefert, so kann unter Approximation des absoluten Wankwinkels durch einen Tiefpaß gefilterten relativen Wankwinkel die Wagenkästenquerbeschleunigung ermittelt werden.

Zudem ist pro Aktuator ein Drucksensor vorgesehen, um die beiden gegeneinander wirkenden Aktuatoren jedes Fahrwer- kes hinsichtlich der Summe der Drücke in den Aktuatoren zu regeln.

Mit der beschriebenen Sensorik kann eine Querpositionsre- gelung des Wagenkastens realisiert werden. Ziel dieser Regelung ist es, die Querpositionsregelung so auszufüh- ren, dass keine Anfachung der Wankbewegung erfolgt.

Beispielhaft ist die Funktion einer Regelung der Querpo- sition in Fig. 7 dargestellt.

Da eine konstante Querbeschleunigung, ebenso aber auch die bei Kurven auftretende nahezu konstante erste Ablei- tung der Querbeschleunigung nicht verwendet werden sol- len, muss also die Querbeschleunigungsregelung Signale verwenden, die die zweite und/oder zumindest eine höhere zeitliche Ableitung der Querbeschleunigung des Wagenka- stenschwerpunktes enthalten bzw. daraus gewonnen sind.

Eine voreilende Berechnung zur Stabilisierung der Wankbe- wegung erfolgt vorzugsweise durch Verwendung von minde- stens zwei unterschiedlichen Ableitungen der Querbe- schleunigung des Wagenkastenschwerpunktes. Die Ermittlung dieser Ableitungssignale erfolgt insbesondere mittels ei- nes regelungstechnischen Filters mit einer Ordnung, die größer ist als die Ordnung der maximal verwendeten Ablei-

tungsstufe. Die Ordnung der Filterung wird unter anderem durch die Anregbarkeit des Wagenkastens zu Schwingungen bestimmt und hängt davon ab, wie nahe der von der Rege- lung berücksichtigte Frequenzbereich an Frequenzbereichen liegt, in denen Schwingungen angeregt werden können. Je näher der berücksichtigte Bereich an dem Anregungsbereich liegt und je leichter Schwingungen angeregt werden, desto höher sollte die. Ordnung der Filterung sein.

Analog kann separat mit der Regelung der Wendebeschleuni- gung verfahren werden. Die Wendebeschleunigungsregelung verwendet vorzugsweise nicht die Wendebeschleunigung selbst, falls ein Aktuator mit integrierender Wirkung di- rekt angesteuert wird. Daher wird vorgeschlagen, die er- ste Ableitung der absoluten Wendebeschleunigung des Wa- genkastenschwerpunktes für die Regelung zu verwenden.

In manchen Fällen der Praxis ist bezüglich der Wendebewe- gung keine zur Querbeschleunigungsregelung analoge vorei- lende Charakteristik notwendig und müssen daher nicht notwendigerweise weitere, höhere zeitliche Ableitungen der Wendebeschleunigung betrachtet werden. Bei Schienen- fahrzeugen liegt dies z. B. daran, dass durch die Regelung nicht die Gefahr besteht, Schwingungen des Wagenkastens anzuregen. Es ist daher ein Filter kleinerer Ordnung aus- reichend. Jedoch können höhere Ableitungsstufen optional verwendet werden, die wiederum Filtern mit höherer Ord- nung entsprechen.

Die Positionsregelungen bezüglich der Querauslenkung des Schwerpunkts des Wagenkastens und des Wendewinkels des Wagenkastens bezüglich der Drehgestelle können sich eine integrierende Wirkung eines Aktuators zu Nutze machen und

daher nur einen P (Proportional) -und einen D (Differential) -Anteil verwenden, der ebenfalls über ei- nen Tiefpaßfilter mindestens 2. Ordnung realisiert ist.

Ein Integralanteil kann ebenfalls verwendet werden, der jedoch vorzugsweise nur einen Anteil von typischerweise kleiner ein Zehntel an den Reglerausgangssignalen hat.

Die so berechneten Reglerausgangssignale werden unter Be- rücksichtigung der geometrischen Verhältnisse auf am Wa- genkasten nahezu endseitig in Längsrichtung angeordnete Aktuatoren verteilt. Bei hydraulisch betätigbaren Aktua- toren werden beispielsweise Volumenströme einer Hydrau- likflüssigkeit für zumindest einen Aktuator vorne (Qv) und einen Aktuator hinten (Qh) am Wagenkasten berechnet und eingestellt, die je nach Vorzeichen vom Aktuator aus ge- sehen zu-oder abfließen sollen. Sind zwei Aktuatoren je- weils gegeneinander wirkend angeordnet, so wird das er- mittelte Stellsignal mit unterschiedlichen Vorzeichen auf den rechten und linken Aktuator verteilt.

Es kann gefordert sein, dass nicht die relative Wagenka- stenquerposition konstant gehalten werden soll, sondern die Aktuatoren auch bei Kurvenfahrt in ihrer Mittelstel- lung stehen sollen. Auf diese Weise steht immer der ge- samte Aktuatorweg zur Verfügung um dynamische Querstörun- gen ausregeln zu können. In diesem Fall wird ein Sollsi- gnal für die Wagenkastenquerposition so berechnet, dass dies gewährleistet wird. Maßgeblich hierbei ist der sich aus der Kurvenfahrt stationär ergebende Wankwinkel des Wagenkastens. Durch Umkehrrechnung kann dies berechnet werden.

Dieses Sollsignal wird wie noch anhand von Fig. 7 be- schrieben wird niederfrequent gefiltert und wirkt nicht auf einen Zweig der Regelung, der Ableitungen der Querbe- schleunigung verarbeitet. Auf diese Weise wird das Soll- signal niederfrequent ohne negativen Einfluß auf die Be- schleunigungsregelung verarbeitet.

Eine Summendruckregelung gegeneinander wirkender Aktuato- ren (wie oben beschrieben) kann zu der in Fig. 7 darge- stellten Regelungsstruktur additiv hinzugefügt werden.

Dabei wird der gemittelte Summendruck der beiden jeweils gegeneinander wirkenden Aktuatoren zur Regelung verwen- det. Übersteigt oder unterschreitet der Summendruck einen Sollwert, so wird z. B. der geforderte Ölvolumenstrom für beide Aktuatoren gleichsinnig um einen der Abweichung proportionalen Anteil reduziert oder erhöht. Das Begren- zen des Summendrucks nach oben verhindert eine Zerstörung der Aktuatoren. Das Begrenzen nach unten gewährleistet eine stabile Regelung, die nicht durch Veränderung der Eigenschaften, insbesondere der Dämpfungseigenschaften, der Aktuatoren destabilisiert wird.

Insbesondere wird die Soll-Querposition des Wagenkasten- Schwerpunktes 2 als gefiltertes Produkt aus dem Wänkwin- kel w und dem Abstand h des Schwerpunktes 2 vom Angriffs- punkt des Aktuators 7 an der Befestigung 65 ermittelt (Fig. 3).

Links im oberen Block 70 in Fig. 7 beginnt der Regelungs- zweig zur Generierung eines Sollwertes yr5 für eine Rela- tivposition des Wagenkastenschwerpunktes in Querrichtung.

Hierzu wird der Wankwinkel w als Eingangsgröße verwendet.

Beispielsweise soll bei einer Kurvenfahrt der Aktuator

seine Mittelstellung einnehmen bzw. beibehalten, so dass beidseitig der Mittelstellung der volle Aktuatorweg zur Verfügung steht.

Daraus gewonnene Signale werden zu Volumenstrom- Steuersignalen Qv für den hydraulischen Aktuator 7 des vorderen Fahrwerks 5 und Qh für den hydraulischen Aktuator 7 des hinteren Fahrwerks 5 verarbeitet, wobei diese Steu- ersignale hydraulische Ventile steuern, welche in Versor- gungsleitungen zwischen einem oder mehreren Hydraulik- flüssigkeit enthaltenden Vorratsbehältern und den einzel- nen Aktuatoren 7 geschaltet sind.

Als weitere Eingangsgröße wird die Wagenkastenquerbe- schleunigung einem elektrischen Filter 81 zugeführt. Das Filter 81 liefert sowohl für höherfrequente als auch für niederfrequente Anteile der gemessenen bzw. abgeleiteten Querbeschleunigungsschwingungen sehr geringe Anteile der Reglerausgangssignale, vorzugsweise sehr viel kleiner als 10%. Dadurch werden insbesondere die Schwingungen ge- dämpft und/oder verhindert, die in dem dazwischenliegen- den mittleren Frequenzbereich liegen (typischerweise 3- 5 Hz) und die als besonders störend empfunden werden oder als solche definiert oder normiert sind. Außerdem kann auf diese Weise Energie für das Einstellen der Stellglie- der (Aktuatoren) gespart werden, da eine in einem engeren Frequenzbereich arbeitende Regelung weniger Energie benö- tigt und andererseits ein effizienter Reglereingriff in den Frequenzbereich gewährleistet werden, bei der der stärkste negative Effekt auf den Komfort zu erwarten ist.

Der im linken. Teil des Blockes 70 beginnende Regelungs- zweig weist einen mit dem Bezugszeichen 71 bezeichneten

Multiplikator auf, der das Eingangssignal Wankwinkel w mit der Größe h multipliziert. h ist der in Figur 3 dar- gestellte Abstand zwischen dem Aktuator und dem Wagenka- stenschwerpunkt 2. Das Ausgangssignal des Multiplikators 71 wird auf ein Regelungsglied 73 gegeben, das einstell- bar ist. Es kann so eingestellt werden, dass der Rege- lungszweig keinerlei Wirkung hat, d. h. insbesondere bei Kurvenfahrt keine Rückstellung einer durch Fliehkräfte hervorgerufene Veränderung der Relativposition zwischen Wagenkasten und Fahrwerk stattfindet. Es kann aber auch so eingestellt werden, dass eine solche Rückstellung mög- lich ist, bzw. dass der Regelungszweig aktiv ist. Ein Ausgangssignal des Regelungsgliedes 73 wird einem Tief- paßfilter 75 zugeführt. Das Tiefpaßfilter 75 hat die Funktion, im Wesentlichen nur die langsamen, d. h. nieder- frequenten Anteile der Wankbewegungen des Wagenkastens für die Regelung nutzbar zu machen. Zum Beispiel kann ei- ne Abbruchkante des Tiefpaßfilters 75 auf einen Wert zwi- schen 0,1 und 0,5 Hz eingestellt sein. Am Ausgang des Tiefpaßfilters 75 steht das Sollsignal yrs für die Rela- tivposition des Wagenkastens zur Verfügung. In einem Dif- ferenzglied 89 wird das Sollsignal Yrs mit dem gemessenen Wert Yr verglichen.

Das Differenzsignal wird zwei elektrischen Filtern 77 und 79 zugeführt, wobei das Filter 77 niederfrequente Signale liefert, die der Abweichung vom Sollwert der Relativposi- tion des Wagenkastenschwerpunktes proportional sind und auch proportional zur ersten zeitlichen Ableitung des Differenzsignals sind. Das Filter 77 arbeitet höherfre- quent als das Tiefpaßfilter 75. Es hat möglichst keine integrierende Wirkung. Das Filter 77 gewährleistet zusam- men mit dem Filter 79 die Querpositionsregelung des Wa-

genkastens. Höherfrequente Signale, insbesondere mit ei- ner größeren Frequenz als 2 Hz, liefert das Filter 77 nicht. Damit ist eine stabile und zuverlässige Querposi- tionsregelung gewährleistet.

Das Filter 79 hat eine integrierende Wirkung. Das Filter 79 trägt wie Filter 77 zur Querpositionsregelung des Wa- genkastens bei. Der Anteil des Filters 79 ist jedoch ge- genüber Filter 77 sehr klein und macht vorzugsweise weni- ger als ein Zehntel des Anteils des Filters 77 am Regler- ausgangssignal aus. Der Anteil des Filters 79 ist dazu geeignet, einen Offset bei der Ansteuerung hydraulischer Ventile zu eliminieren. Das Filter ist auch niederfre- quenter wirksam als das Filters 77. Die Ausgangsignale der Filter 77,79, 81 werden einem Summierglied 91 zuge- führt und ergeben so ein Summensignal, das wiederum einem Summierglied 93 und einem Differenzbildungsglied 95 zuge- führt wird.

Wie in dem unteren gestrichelt umrahmten Block 72 in Fig.

7 dargestellt ist wird ein Wendebeschleunigungssignal ei- nem weiteren Filter 83 zugeführt, welches sowohl für hö- herfrequente als auch für niederfrequente Anteile der er- mittelten Wendebeschleunigung sehr geringe Anteile lie- fert (vorzugsweise kleiner 10% der Reglerausgangssigna- le). Dadurch werden analog zur oben beschriebenen Rege- lung der Querposition im Block 70 Schwingungen in einem mittleren, besonders störenden Bereich von z. B. 3-5 Hz ausgeregelt. Auf die oben beschriebenen Vorteile wird hingewiesen. Außerdem wird ein dem ermittelten Wendewin- kel entsprechendes Signal einem elektrischen Filter 85 und parallel dazu einem Filter 87 zugeführt. Filter 85 liefert niederfrequent Signale, die dem relativen Wagen-

kastenwendewinkel proportional sind und die proportional zur ersten zeitlichen Ableitung des Winkels sind. Das Filter trägt zur Regelung der Wendeposition des Wagenka- stens bei. In dem mittleren Frequenzbereich, in dem das Filter 83 besonders wirksam ist (s. o. ), oder darüber wer- den keine Signale geliefert. Filter 87 trägt wie Filter 85 zur Einstellung der Wendeposition des Wagenkastens bei. Der Anteil dieses Filters gegenüber Filter 85 soll sehr klein sein (z. B. kleiner als 10%) und ist dazu ge- eignet, einen Offset bei der Ansteuerung hydraulischer Ventile zu eliminieren. Das Filter 87 ist auch niederfre- quenter wirksam als das Filter 85.

Wie auch die Filter 77,79 und 81 sollten sich die Filter 83,85, 87 nicht oder möglichst wenig in ihrem wirksamen Frequenzbereichen überlappen, d. h. in den Frequenzberei- chen, in denen sie für die Reglerausgangssignale wirksame Auteile liefern.

Die Ausgangssignale der Filter 83,85 und 87 werden einem Summierglied 97 zugeführt, das wiederum dem Summierglied 93 und dem Differenzbildungsglied 95 zugeführt wird.

Das Summierglied 93 gibt das Ausgangssignal QV aus. Das Differenzbildungsglied 95 gibt das Ausgangssignal Qh aus.

Optional ist jeweils zwischen die Summierglieder 91,97 und das Summierglied 93 bzw. das Differenzbildungsglied 95 ein Verstärker zu Berücksichtigung der Geometrie-und Masseverhältnisse des zu steuernden Fahrzeuges vorgese- hen.

Insgesamt wird so erreicht, dass mit messtechnisch gerin- gem Aufwand die für ein angenehmes Fahrempfinden wesent- lichen Faktoren erfasst und eine stabile und ruckfreie Positionierung des Wagenkasten im Fahrbetrieb erreicht wird. Insbesondere können auch auftretende Vibrationen am Wagenkasten eliminiert und die unter Umständen daraus folgende Anregung einer Wankbewegung des Wagenkasten be- seitigt werden. Zudem kann durch eine Berücksichtigung der Verkopplung zwischen Wank-und Querbewegung eine Sta- bilisierung der Wankbewegung erreicht werden.