(57)【要約】  ２つの車輪を備えた少なくとも１つの第１の車輪ユニット（１０５）を有する、鉄道車両の能動的な走行装置（１０３）を制御する方法であって、第１の車輪ユニット（１０５）とその上に第１の一次ばね機構（１０７）を介して支持されている車両構造体（１０２）との間に作用する少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）を介して、軌道の実際の曲率に従って、車両構造体（１０２）に対する走行装置の鉛直軸線を中心とする第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が第１の周波数領域で調節され、および／または、軌道位置の乱れによって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる少なくとも第１の車輪ユニット（１０５）の横方向運動を相殺するように、車両構造体（１０２）に対する走行装置の鉛直軸線を中心とする第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が第２の周波数領域で調節され、この際、第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が、第１の理想目標値に所定の第１の補正係数（Ｋ1）を乗算したものに相当する第１の目標値を用いて第１の周波数領域で調節され、この際、軌道の実際の曲率において、第１の目標値が第１の理想目標値と一致した場合（すなわちＫ1＝１）に、第１の車輪ユニット（１０５）が、少なくともほぼ曲線半径に従って調節されるように、第１の理想目標値が選択され、および／または、第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が、第２の理想目標値に所定の第２の補正係数（Ｋ2）を乗算したものに相当する第２の目標値を用いて第２の周波数領域で調節され、この際、第２の目標値が第２の理想目標値と一致する場合（すなわちＫ2＝１）に、軌道位置の乱れによって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる少なくとも第１の車輪ユニット（１０５）の横方向運動が、実質的に補償されるように、第２の理想目標値が選択される。
2009538772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの車輪を備えた少なくとも１つの第１の車輪ユニット（１０５）を有する鉄道車両の能動的な走行装置（１０３）を制御する方法であって、前記第１の車輪ユニット（１０５）と該第１の車輪ユニット（１０５）上に第１の一次ばね機構（１０７）を介して支持されている車両構造体（１０２）との間に作用する少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）を介して、
−前記車両構造体（１０２）に対する前記走行装置の鉛直軸線を中心とする前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が第１の周波数領域で軌道の実際の曲率に従って調節されるか、
−前記車両構造体（１０２）に対する前記走行装置の鉛直軸線を中心とする前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が、軌道位置の乱れによって、または正弦波状の運動によって生じさせられる少なくとも前記第１の車輪ユニット（１０５）の横方向運動を相殺するように第２の周波数領域で調節されるか、
の少なくとも一方であり、
−前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が、第１の理想目標値に所定の第１の補正係数（Ｋ1）を乗算したものに相当する第１の目標値を用いて前記第１の周波数領域で調節され、この際、
−前記第１の目標値が前記第１の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ1＝１）、軌道の実際の曲率において、前記第１の車輪ユニット（１０５）が少なくともほぼ曲線半径に従って調節されるように前記第１の理想目標値が選択されるか、
−前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が、第２の理想目標値に所定の第２の補正係数（Ｋ2）を乗算したものに相当する第２の目標値を用いて前記第２の周波数領域で調節され、この際
−前記第２の理想目標値は、前記第２の目標値が前記第２の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ2＝１）、軌道位置の乱れによって、または正弦波状の運動によって生じさせられる、少なくとも前記第１の車輪ユニット（１０５）の横方向運動が実質的に補償されるように選択されるか
の少なくとも一方であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の目標値が前記第１の理想目標値と一致する場合に、軌道の実際の曲率において、
−前記第１の車輪ユニット（１０５）が、正確に曲線半径に従って調節され、かつ
−前記少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）が、一時的に、実質的に回転モーメントを加える必要がないように、前記第１の一次ばね機構（１０７）の復帰回転モーメントが、車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントと実質的に釣り合っている、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の目標値が前記第１の理想目標値と一致する場合に、軌道の実際の曲率において、前記少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）が、一時的に、前記第１の周波数領域で実質的に回転モーメントを加えないようにして、前記少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）が、軌道の曲率の変化によって生じさせられる前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転運動に追従するように前記第１の周波数領域で調節される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の理想目標値が、軌道の曲率に追従するように調節された第１の理想目標回転角度（φz1si）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の補正係数（Ｋ1）が、
−少なくとも一時的に１と異なるように選択されるか、
−少なくとも一時的に１に等しく選択されるか、
−所定の様式に従って変化させられるか、
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
−前記走行装置（１０３）が、前記第１の車輪ユニット（１０５）の後に続き２つの車輪を備えた第２の車輪ユニット（１０６）を有しており、該第２の車輪ユニット（１０６）上に第２の一次ばね機構（１０８）を介して前記車両構造体（１０２）が支持されており、
−前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度が、前記第２の車輪ユニット（１０６）と前記車両構造体（１０２）との間に作用する少なくとも１つの第２のアクチュエータ（１１０）を介して調節され、かつ
−前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度が、第３の理想目標値に所定の第３の補正係数（Ｋ3）を乗算したものに相当する第２の目標値を使用して第１の周波数領域で調節され、この際、
−前記第３の目標値が前記第３の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ3＝１）、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる前記第１の車輪ユニット（１０５）における回転モーメントが、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる前記第２の車輪ユニット（１０６）における回転モーメントと向きが反対で等しいように前記第３の理想目標値が選択されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第３の理想目標値が第３の理想目標回転角度（φz3si）であり、該第３の理想目標回転角度（φz3si）は、
−軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる前記第１の車輪ユニット（１０５）における回転モーメント（ＭTx1）と、
−前記走行装置（１０３）のために予め定められた、前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度（φz3）に対する前記第２の一次ばね機構（１０８）の回転モーメント（Ｍcx2）の依存性と、
−前記走行装置（１０３）のために予め定められた、前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度に対する前記第２のアクチュエータ（１１０）の回転モーメントの依存性と、
から計算されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第３の補正係数（Ｋ3）が、
−少なくとも一時的に１と異なるように選択されるか、
−少なくとも一時的に１に等しく選択されるか、
−所定の様式に従って変化させられるか、
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の目標値が前記第１の理想目標値と一致する場合に、軌道の実際の曲率において、前記少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）が、前記第１の一次ばね機構（１０７）の回転モーメントと反対向きで等しい回転モーメントを前記第１の周波数領域で一時的に加えるようにして、記少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）が、軌道の曲率の変化によって生じさせられる前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転運動に追従するように前記第１の周波数領域で調節されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の理想目標値が、軌道の曲率に合わせられた第１の理想目標回転角度（φz1si）であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の補正係数（Ｋ1）が、
−少なくとも一時的に１と異なるように選択されるか、
−少なくとも一時的に１に等しく選択されるか、
−所定の様式に従って変化させられるか、
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
−前記走行装置（１０３）が、第１の車輪ユニット（１０５）の後に続き２つの車輪を備えた第２の車輪ユニット（１０６）を有しており、該第２の車輪ユニット（１０６）上に第２の一次ばね機構（１０８）を介して前記車両構造体（１０２）が支持されており、
−前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度が、前記第２の車輪ユニット（１０６）と前記車両構造体（１０２）との間に作用する少なくとも１つの第２のアクチュエータ（１１０）を介して調節され、かつ
−前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度が、第３の理想目標値に所定の第３の補正係数（Ｋ3）を乗算したものに相当する第３の目標値を用いて前記第１の周波数領域で調節され、この際、
−前記第３の目標値が前記第３の理想目標値と一致する場合（すなわちＫ3＝１）に、前記少なくとも１つの第２のアクチュエータ（１１０）が、軌道の実際の曲率において、前記第２の一次ばね機構（１０８）の回転モーメントと反対向きで等しい回転モーメントを前記第１の周波数領域で一時的に加えるようにして、前記少なくとも１つの第２のアクチュエータ（１１０）が、軌道の曲率の変化によって生じさせられる前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転運動に追従するように前記第１の周波数領域で調節されるように前記第３の理想目標値が選択されることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の理想目標値が、軌道の曲率に追従するように合わせられた第３の理想目標回転角度（φz1i）であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の補正係数（Ｋ1）が、
−少なくとも一時的に１と異なるように選択されるか、
−少なくとも一時的に１に等しく選択されるか、
−所定の様式に従って変化させられるか、
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
−前記走行装置（１０３）が、前記第１の車輪ユニット（１０５）の後に続き２つの車輪を備えた第２の車輪ユニット（１０６）を有しており、該第２の車輪ユニット（１０６）上に第２の一次ばね機構（１０８）を介して前記車両構造体（１０２）が支持されており、
−前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度が、前記第２の車輪ユニット（１０６）と前記車両構造体（１０２）との間に作用する少なくとも１つの第２のアクチュエータ（１１０）を介して調節され、
−前記車両構造体（１０２）が、前記一次ばね機構（１０７，１０８）と二次ばね機構（１１４）を介して前記第１の車輪ユニット（１０５）および前記第２の車輪ユニット（１０６）上に支持されており、かつ
−前記第２の車輪ユニット（１０６）の回転角度が、第３の理想目標値に所定の第３の補正係数（Ｋ3）を乗算したものに相当する第３の目標値を用いて前記第１の周波数領域で調節され、この際、
−前記第３の目標値が前記第３の理想目標値と一致する場合（すなわちＫ3＝１）に、軌道の実際の曲率において、車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる前記第２の車輪ユニット（１０６）における回転モーメントが、前記二次ばね機構（１１４）から得られる実際の復帰回転モーメントと走行方向係数（Ｌ）の積、および軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる前記第１の車輪ユニット（１０５）における回転モーメントの大きさから得られる回転モーメント差に相当するように、前記第３の理想目標値が選択され、この際、
−前記走行方向係数（Ｌ）が、前に位置する走行装置（１０３）については、１に等しく、後に位置する走行装置（１０３）については−１に等しい、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項または請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
−前記走行装置（１０３）が走行装置フレーム（１０４）を有しており、該走行装置フレーム（１０４）が、それぞれ前記一次ばね機構（１０７、１０８）を介して前記第１の車輪ユニット（１０５）および前記第２の車輪ユニット（１０６）上に支持されており、
−前記車両構造体（１０２）が前記二次ばね機構（１１４）を介して前記走行装置フレーム（１０４）上に支持されており、かつ
−二次ばね機構（１１４）からの復帰回転モーメントを求めるために、前記走行装置フレーム（１０４）と前記車両構造体（１０２）との間の回転角度が求められる、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第３の理想目標値が、軌道の曲率に追従するように調節された第３の理想目標回転角度（φz3i）であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第３の補正係数（Ｋ3）が、
−少なくとも一時的に１と異なるように選択されるか、
−少なくとも一時的に１に等しく選択されるか、
−所定の様式に従って変化させられるか、
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の周波数領域が、０から１Ｈｚ、特に０から０．５Ｈｚであることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の周波数領域が、少なくとも部分的に、前記第１の周波数領域より上にあることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の周波数領域が、４から８Ｈｚであることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
−前記第１の車輪ユニット（１０５）の現在の横方向速度と前記鉄道車両（１０１）の現在の走行速度が求められ、
−求められた前記第１の車輪ユニット（１０５）の現在の横方向速度と前記鉄道車両（１０１）の現在の走行速度から、前記第２の周波数領域のために、前記第２の理想目標値として第２の理想目標回転角度（φz2s）が計算され、この際
−前記第２の目標値を示す第２の目標回転角度が前記第２の理想目標回転角度と一致する場合（すなわちＫ2＝１）に、求められた前記第１の車輪ユニット（１０５）の横方向速度に対して反対向きで等しい、前記第１の車輪ユニット（１０５）の横方向速度が生じさせられるように前記第２の理想目標回転角度（φz2si）が選択される、
ことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
−前記第１の車輪ユニット（１０５）の現在の横方向速度が、速度センサを介して検出され、あるいは加速度センサによって検出された前記第１の車輪ユニット（１０５）の現在の横方向加速度が積分されて前記第１の車輪ユニット（１０５）の現在の横方向速度が与えられるか、
−前記鉄道車両（１０１）の現在の走行速度として、上位の列車制御システムから供給される走行速度が用いられるか、
−前記鉄道車両（１０１）の現在の走行速度が、前記鉄道車両（１０１）の少なくとも１つの車輪の回転数の測定から求められるか、
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の補正係数（Ｋ2）が、
−少なくとも一時的に１と異なるように選択されるか、
−少なくとも一時的に１に等しく選択されるか、
−所定の様式に従って変化させられるか、
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
２つの車輪を備えた少なくとも１つの第１の車輪ユニット（１０５）を有する鉄道車両（１０１）の能動的な走行装置（１０５）を制御する装置であって、
−制御装置（１１３）、および該制御装置（１１３）によって制御され前記第１の車輪ユニット（１０５）と該第１の車輪ユニット（１０５）上に第１の一次ばね機構（１０７）を介して支持されている車両構造体（１０２）との間に作用する少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）を有し、この際、
−前記制御装置（１１３）が、前記少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）を介して、軌道の実際の曲率に従って、前記車両構造体（１０２）に対する前記走行装置の鉛直軸線を中心とする前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度を第１の周波数領域で調節するか、
−前記制御装置（１１３）が、前記少なくとも１つの第１のアクチュエータ（１０９）を介して、軌道位置の乱れによって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる、少なくとも第１の車輪ユニット（１０５）の横方向運動を第２の周波数領域で相殺するか、
の少なくとも一方である装置において、
−前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が、第１の理想目標値に所定の補正係数（Ｋ1）を乗算したものに相当する第１の目標値を用いて前記第１の周波数領域で調整されるように前記制御装置（１１３）が構成されており、この際、
−前記第１の目標値が前記第１の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ1＝１）、軌道の実際の曲率において、前記第１の車輪ユニット（１０５）が少なくともほぼ曲線半径に従って調節されるように前記第１の理想目標値が選択されるか、
−前記第１の車輪ユニット（１０５）の回転角度が、第２の理想目標値に所定の第２の補正係数（Ｋ2）を乗算したものに相当する第２の目標値を用いて前記第２の周波数領域で調節されるように前記制御装置（１１３）が構成されており、この際、
−前記第２の目標値が前記第２の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ2＝１）、軌道位置の乱れによって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる少なくとも前記第１の車輪ユニット（１０５）の横方向運動が実質的に補償されるように前記第２の理想目標が選択されるか、
の少なくとも一方であることを特徴とする装置。
【請求項２６】
−前記第１の理想目標値が第１の理想目標回転角度（φz1si）であり、かつ
−前記制御装置（１１３）が、前記第１の理想目標回転角度（φz1si）を軌道の曲率に追従するように調節するか、
−前記第２の理想目標値が第２の理想目標回転角度（φz2si）であるか、
の少なくとも一方であることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第２の周波数領域が、少なくとも部分的に、前記第１の周波数領域より上にあることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
２つの車輪を備えた少なくとも１つの第１の車輪ユニット（１０５）を有する能動的な走行装置（１０３）と、請求項２５から２７のいずれか１項に記載の能動的な走行装置を制御する装置とを有する鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの車輪を備えた少なくとも１つの第１の車輪ユニットを有する、鉄道車両（レール上を走る乗物）の能動的な走行装置を制御する方法に関し、この方法においては、第１の車輪ユニットと、その上に第１の一次ばね機構を介して支持されている車両構造体との間に作用する少なくとも１つの第１のアクチュエータを介して、車両構造体に対する走行装置の鉛直軸線を中心とする第１の車輪ユニットの回転角度が第１の周波数領域で軌道の実際の曲率に従って調節され、および／または、軌道位置の乱れによって、または正弦波状の運動によって生じさせられる、少なくとも１つの第１の車輪ユニットの横方向運動を相殺するように、車両構造体に対する走行装置の鉛直軸線を中心とする第１の車輪ユニットの回転角度が第２の周波数領域で調節される。本発明は、鉄道車両の能動的な走行装置を制御する装置および本発明に基づく装置を搭載した鉄道車両にも関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の走行装置は、通常、直線で走行速度が速い場合の走行安定性と曲線での良好な曲線走行挙動との間で目標の対立を生じる。直線で走行速度が高い場合の走行安定性は、車輪ユニット（車輪セットまたは車輪ペア）を縦方向にしっかりと案内することを求め、一方、良好な曲線走行挙動は、車輪ユニットの曲線半径に従った調節を求め、それに伴って縦方向に柔軟な案内を求める。したがって、標準ゲージ鉄道での公知の方策においては、良好な曲線走行挙動を有する鉄道車両は、通常、曲線の少ない区間または極めて大きな曲線半径を有する区間用に構成されている高速列車の場合よりも、ずっと遅い、安定性に基づく最高速度を有している。一方、高速車両の走行装置は曲線になじみにくい。受動的な方策は、もちろん常に、これら２つの矛盾する要求の間の妥協点に達することしかできない。
【０００３】
例えば市街鉄道網でそうであるように軌道曲線が極めてきつい場合には、さらに、物理的な理由から、車輪ユニットが曲線半径的に対して自己調節を行うことはできていない。この欠点を克服するために、例えば、特許文献１においては、車輪セットを曲線半径によって調節する能動的なシステムが提案されているが、もちろんそのシステムは、（市街鉄道ではもともと行われない）高い走行速度での走行の安定化には何ら寄与することはできない。
【０００４】
それに対して、上述した目標の対立を解消する方策が特許文献２から知られている。ボギー車フレームに案内可能に取り付けられている車輪セットを有する走行装置について、２つの目的のために最適化された走行挙動を達成する能動的な制御方法と、それに対応する装置が記載されている。したがって、第１の、好ましくは低い周波数領域での制御によって、曲線で生じている軌道の曲率に基づく車輪セットの調節が達成され、一方、第２の、好ましくはより高い周波数領域で、軌道位置の乱れへの反応が補償されて、不安定性が助長されるのが防止される。
【０００５】
制御のために用いられる入力量に関しても、車輪セットを調節するアクチュエータの制御およびその作用原理と鉄道車両の走行装置における構成に関しても、特許文献２には、一連の代替的な態様が記載され、それらはすべて設定された課題を満たしている。
【０００６】
しかし、この制御の欠点は、走行駆動において理想ラインを維持するために、車輪に、場合によっては比較的急速に、極めてはっきりと形成された形態の磨耗が生じ、それによって車輪の寿命が、場合によっては著しく短くなることにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８６１０８６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１３７４４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、上述した欠点がなく、あるいは少なくともより少なく、特に簡単かつ信頼性の高いやり方で車輪の磨耗挙動を改善することができる、冒頭で述べた種類の方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、この課題を、請求項１の前提項に記載の方法に基づいて、請求項１の特徴部に記載の特徴によって解決する。また、本発明は、この課題を、請求項２５の前提項に記載の装置に基づいて、請求項２５の特徴部に記載の特徴によって解決する。
【００１０】
本発明は、それぞれの周波数領域で制御のために、理想目標値に所定の補正係数を乗算したものに相当する目標値を用いれば、車輪の磨耗挙動を簡便に高い信頼性で改善することができるという技術的教示に基づいている。この際、補正係数を介して、理想制御の利点を失うことを必要とすることなく、車輪において局所的に磨耗を極めて生じやすい理想制御に対して制御を所定の仕方でずらすことができる。理想制御からの小さい所定のずれによって既に、曲線走行特性が良好でまっすぐな軌道での安定性が良好なまま、車輪走行面上の磨耗の分布を著しく改善することができ、それによって、ずっと好ましい摩耗形態と、それに伴ってより長い寿命が得られることが示されている。
【００１１】
この際、場合によっては、比較的長い区間にわたってでも、理想制御が実施され、すなわち該当する補正係数が１に等しく選択され、一時的にだけ、理想制御に対して制御が所定の仕方でずらされ、すなわち該当する補正係数が１とは異なるように選択されることを意図することができる。さらに、補正係数を介して理想制御に対して制御をずらすのを、所定の時間的様式に従って、例えば定常的に変化させることができる。それによって、任意の磨耗分布が得られる。
【００１２】
２つの周波数領域における調節動作は、公知のやり方で互いに重ね合わせることができ、この際、それらを、それぞれの車輪ユニットにおいて単一のアクチュエータによって加えることができる。
【００１３】
したがって、本発明によれば、第１の車輪ユニットの回転角度は、第１の周波数領域で、第１の理想目標値に所定の第１の補正係数（Ｋ1）を乗算したものに相当する第１の目標値を用いて調節され、この際、軌道の実際の曲率において、第１の目標値が第１の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ1＝１）、第１の車輪ユニットが、少なくともほぼ曲線半径に従って調節されるように、第１の理想目標値が選択されることが意図される。それに加えて、あるいはその代わりに、第１の車輪ユニットの回転角度が、第２の周波数領域で、第２の理想目標値に所定の第２の補正係数（Ｋ2）を乗算したものに相当する第２の目標値を用いて調節され、この際、第１の目標値が第１の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ1＝１）、軌道位置の乱れによって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる、少なくとも第１の車輪ユニットの横方向運動が実質的に補償されるように第１の理想目標値が選択されることが意図される。
【００１４】
軌道の実際の曲率において、第１の目標値が第１の理想目標値と一致する場合に、第１の車輪ユニットが正確に曲線半径に従って調節され、第１の一次ばね機構の復帰回転モーメントが、車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントと実質的に釣り合い、その結果、少なくとも１つの第１のアクチュエータは、一時的に、回転モーメントを実質的に加える必要がないのが好ましい。
【００１５】
換言すると、曲線を走行するときに、受動的に曲線になじむ走行装置の場合のように車輪ユニットが、少なくともほぼ曲線半径に従って調節されるまで、第１の周波数領域で、アクチュエータが、軌道の曲率によって生じさせられる車輪ユニットの逸脱回転運動に追従することが許されるのが好ましい。それによって、場合によっては、実際の軌道曲率を測定し、あるいは他の方法で求めるのを省くことができ、場合によっては、第１の周波数領域でアクチュエータにおいて存在する負荷のみに基づいて、曲線半径に従った調節をすることができ、または、走行装置のパラメータと実際の走行状態（走行速度、横方向加速度など）に基づいて、正確に曲線半径に従った調節に必要な回転角度を推定することができる。これには、通常、ある程度手間をかけて実際の軌道曲率を求めるのに比較して、調節における時間遅延をずっと短くできるという利点がある。
【００１６】
ここで注意すべきことは、車輪ユニットの受動的な逸脱回転運動を許容し、またはそれに従うことが、補正係数を用いることに依存しない、独立して保護可能な発明の構想を示しているということである。
【００１７】
本発明に基づく方法の好ましいバリエーションにおいては、軌道の実際の曲率において、第１の目標値が第１の理想目標値と一致する場合に、少なくとも１つの第１のアクチュエータが、第１の周波数領域で、一時的に実質的に回転モーメントを加えないようにして、少なくとも１つの第１のアクチュエータが、軌道の曲率の変化によって生じさせられる第１の車輪ユニットの回転運動に追従するように第１の周波数領域で調節されることが意図される。
【００１８】
第１の周波数領域に関し、すなわち、回転角度を曲線走行に合わせることに関して、制御の構想は、車輪ユニットの曲線半径に従った調節時に、それぞれの車輪ユニットに作用する、走行装置の鉛直軸線を中心とする回転モーメント（または偶力）の釣り合いに基づいている。これは、次のように計算される：
ＭTx＋Ｍcxp＋ＭAkt＝０  （１）
この際：
ＭTx：２つの車輪支持点において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる偶力（例えば縦方向滑り力の偶力）に基づく回転モーメント
Ｍcxp：一次ばね機構の復帰力に基づく回転モーメント
ＭAkt：アクチュエータの調節力の第１の周波数領域における成分に基づく回転モーメント
【００１９】
したがって、上述したように、第１の理想目標値において第１のアクチュエータを負荷がかからないように（ＭAkt＝０）調節した場合、式（１）から次の式が得られる：
ＭTx＝−Ｍcxp  （２）
【００２０】
本発明に基づく制御のこのバリエーションは、最終的に、（アクチュエータ無しの）受動的に曲線になじむ走行装置においてそうであるように、一次ばね機構の復帰力に基づく回転モーメントによって、車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントが補償されることを意味している。換言すると、この場合、受動的に曲線になじむ走行装置が模擬され、この際、アクチュエータにおいて、それぞれの位置からの逸脱回転運動のために、軌道の曲率に応じて回転角度を能動的に調節する方法の場合とは異なり、好ましいことに、場合によっては最小限のエネルギ消費のみで駆動が行われる。場合によっては、アクチュエータは、それぞれの位置で近似的にのみ負荷がかからないようにして動かされる。しかし、受動的に曲線になじむ走行装置は、車輪セットのリンク結合の縦方向の硬さが弱められているために、安定性を制限されており、この欠点は、本発明に基づく能動的な制御によって除去されている。
【００２１】
第１の補正係数Ｋ1を介して、第１の理想目標値に対して、制御において用いられる第１の目標値をずらすことができる。それによって、既述したように、補償を過剰にし、または補償を不足させることができるが、それはエネルギの消費につながり、結果としてＭAkt≠０となる。例えば、Ｋ1＝０の場合、従来の受動的な車両におけるように、車輪セットの動かないリンク結合も実現することができる。
【００２２】
その場合、アクチュエータに、達成すべきように負荷がかからないようにする逸脱動作をさせるための新しい理想目標値を間欠的または連続的に与えることができ、それによって、負荷がかからないようにすることができる。換言すると、理想目標値を間欠的または連続的に、逸脱回転運動に、したがって実際の軌道曲率に追従するように調節することができる。理想目標値を調節するための指針量として、アクチュエータに負荷がかからなくなったのを示す任意の量を用いることができる。したがって、これらの量は、アクチュエータの負荷を求める測定方式に応じて選択するのが好ましい。
【００２３】
第１の理想目標値は、任意の適当な方法で軌道の曲率に従って調節することができる。第１の車輪ユニットの回転角度とアクチュエータにおける負荷を示す量（例えば力の値、モーメントの値、圧力値、電流値など）を検出するのが好ましい。アクチュエータにおける負荷がゼロからずれている場合には、それに応じた新しい第１の理想目標値が設定される。これは間欠的に、または連続的に行うことができ、この際、例えば、アクチュエータにおける負荷を示す量の時間的積分を介して、第１の周波数領域におけるアクチュエータの負荷状況のみが検出されることを保証することができる。
【００２４】
第１の理想目標値は、車輪ユニットの所望の調節を得ることができる任意の適当な量とすることができる。特に、場合によっては、アクチュエータに負荷がかからなくなるのを示す量を直接使用することができる。第１の理想目標値は、軌道の曲率に合わせられる第１の理想目標回転角度（φz1si）であるのが好ましい。
【００２５】
既に上述したように、車輪走行面にわたる磨耗を分散させるために、第１の補正係数（Ｋ1）を少なくとも一時的に１とは異なるように選択することを意図することができる。それに加えて、あるいはその代わりに、第１の補正係数（Ｋ1）を少なくとも一時的に、その期間に、理想ラインに少なくとも近い走行挙動が得られるようにするために、１に等しく選択することを意図することができる。同様に、付加的に、あるいは代替的に、第１の補正係数（Ｋ1）を、所定の様式に従って変化させることができ、その場合、特に、好ましい磨耗分布を得るために、定常的な変化が可能である。
【００２６】
上述した制御は、本発明に基づく方法の好ましい第１のバリエーションにおいて、走行装置の全ての車輪ユニットのために行うことができ、それによって、全ての車輪ユニットについて、最終的に、受動的に曲線になじむ走行装置の場合におけるような曲線走行挙動を模擬することができる。特に式（１）から明らかなように、この制御では、ＭTx＝０（すなわち車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントが無い）であり、曲線半径に従った軌道力が釣り合わされた、曲線走行の理想形態は得られないが、高い走行安定性を達成し、エネルギ消費を極めて小さくしながら、非常に良好な曲線走行特性および磨耗特性が得られる。
【００２７】
例えば、車体が、２つの車輪ユニットをそれぞれ有する２つの走行装置上にそれぞれ二次ばね機構を介して支持されている典型的な鉄道車両の場合、曲線半径に応じた横方向の軌道力の合計は、走行方向に見て前に位置する走行装置について、それぞれ次にように計算され：
【数１】
2009538772.tif 000003
走行方向に見て後に位置する走行装置について、それぞれ次のように計算され：
【数２】
2009538772.tif 000004
この際：
ΣＹ1：それぞれ走行方向に見て前に位置する車輪ユニットにおける横方向の軌道力の合計；
ΣＹ1：それぞれ走行方向に見て後に位置する車輪ユニットにおける横方向の軌道力の合計；
Ｆaq：鉄道車両に作用する遠心力；
ＭTx1：それぞれ走行方向に見て前に位置する車輪ユニットにおいて車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメント；
ＭTx2：それぞれ走行方向に見て後に位置する車輪ユニットにおいて車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメント；
Ｍcxs：それぞれの二次ばね機構の復帰力に基づく回転モーメント；
２ａ：それぞれの走行装置における車輪ユニットの軸間隔。
【００２８】
曲線走行の理想形態（ＭTx＝０およびΣＹ1＝ΣＹ2）に近づけるためには、アクチュエータにおいてある程度多量のエネルギを消費（ＭAkt＞＞０）してのみ、受動的に径方向に調節可能な曲線走行（ＭAkt＝０およびＭTx＝−Ｍcxp）に対して改良が可能であることが分かっている。しかし、以下で説明する本発明に基づく方法のバリエーションによって、エネルギの消費を然るべく減少しながら、理想的な曲線走行に良好に近づけることが可能である。
【００２９】
すなわち、本発明に基づく方法の好ましい第２のバリエーションにおいては、走行装置は、第１の車輪ユニットの後に続き２つの車輪を備えた第２の車輪ユニットを有しており、その上に車両構造体が第２の一次ばね機構を介して支持されている。第２の車輪ユニットの回転角度は、第２の車輪ユニットと車両構造体との間に作用する少なくとも１つの第２のアクチュエータを介して調節される。第１の車輪ユニットの回転角度は、上述の第１のバリエーションに従って調節されるが（すなわちＭAkt＝０）、第２の車輪ユニットの回転角度は、第３の理想目標値に所定の第３の補正係数（Ｋ3）を乗算したものに相当する第３の目標値を用いて第２の周波数領域において調節される。この際、第３の目標値が第３の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ3＝１）、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる第１の車輪ユニットにおける回転モーメントが、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる第２の車輪ユニットにおける回転モーメントと反対向きで等しくなるように（すなわちＭTx1＝−ＭTx2）、第３の理想目標値が選択される。
【００３０】
したがって、式（３）から（６）から、以下のようになる：
【数３】
2009538772.tif 000005
【００３１】
換言すると、それによって、横方向の軌道力の合計ΣＹ1とΣＹ2が、それぞれの二次ばね機構の復帰力の分を除いて釣り合わされる。
【００３２】
第３の理想目標値は、ここでも、車輪ユニットの所望の調節を得ることができる任意の適当な量とすることができる。第３の理想目標値は第３の理想目標回転角度（φz3si）であるのが好ましく、第３の理想目標回転角度（φz3si）は、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる、第１の車輪ユニットにおける回転モーメント（ＭTx1）、走行装置について設定された、第２の車輪ユニットの回転角度（φz3）に対する第２の一次ばね機構の回転モーメント（Ｍcxp2）の依存性、および走行装置について設定された、第２の車輪ユニットの回転角度（φz3）に対する第２のアクチュエータの回転モーメント（ＭAkt2）の依存性から計算するのが好ましい。第２の車輪ユニットの回転角度（φz3）に対する第２のアクチュエータの回転モーメント（ＭAkt2）のこのような依存性は、任意の方法で、例えば、車両について前もって定められた式、特性曲線、またはマップなどによって設定することができる。
【００３３】
ここでも、第３の補正係数（Ｋ3）を介して、使用される第３の目標値を第３の理想目標値に対して任意に、場合によっては時間に依存させてずらすことができる。したがって、第３の補正係数（Ｋ3）は、第１の補正係数（Ｋ2）と同様に、少なくとも一時的に、１と異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に、１に等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【００３４】
本発明に基づく方法の好ましい第３のバリエーションにおいては、軌道の実際の曲率において、第１の目標値が第１の理想目標値と一致する場合に、第１のアクチュエータが、第１の一次ばね機構の回転モーメントと反対向きで等しい（すなわちＭAkt1＝−Ｍcxp1）回転モーメントを第１の周波数領域で一時的に加えるようにして、軌道の曲率の変化によって生じさせられる第１の車輪ユニットの回転運動に追従するように、少なくとも１つの第１のアクチュエータが第１の周波数領域で調節されることが意図される。
【００３５】
本発明に基づく方法の第３のバリエーションの好ましい態様においては、走行装置は、第１の車輪ユニットの後に続き２つの車輪を備えた第２の車輪ユニットを有しており、その上に車両構造体が第２の一次ばね機構を介して支持されており、第２の車輪ユニットの回転角度が、第２の車輪ユニットと車両構造体との間に作用する少なくとも１つの第２のアクチュエータを介して調節される。その場合、第２の車輪ユニットも、この第３のバリエーションに従って制御される。したがって、第２の車輪ユニットの回転角度は、第３の理想目標値に所定の第３の補正係数（Ｋ3）を乗算したものに相当する第３の目標値を用いて第１の周波数領域で調節される。ここでも、第３の目標値が第３の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ3＝１）、軌道の実際の曲率において、少なくとも１つの第２のアクチュエータが一時的に第１の周波数領域内で、第２の一次ばね機構の回転モーメントと反対向きで等しい（すなわちＭAkt2＝−Ｍcxp2）回転モーメントを加えるようにして、少なくとも１つの第２のアクチュエータが、軌道の曲率の変化によって生じさせられる第２の車輪ユニットの回転運動に追従するように第１の周波数領域で調節されるように、第３の理想目標値が選択される。
【００３６】
したがって、ここで、式（１）から、第１の車輪ユニットを曲線半径に従って調節すると、車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントが消滅し（すなわちＭTx2＝０）、そして、式（３）から（６）から、ここでも次式が生じる：
【数４】
2009538772.tif 000006
【００３７】
換言すると、これによっても、横方向の軌道力の合計ΣＹ1とΣＹ2が、それぞれの二次ばね機構の復帰力の分を除いて釣り合わされる。
【００３８】
第１および／または第３の理想目標値は、ここでも、該当する車輪ユニットの所望の調節を達成することができる任意の適当な量とすることができる。ここでも、第１および／または第３の理想目標値は、軌道の曲率に追従するように調節された第１および／または第３の理想目標回転角度（φz1si，φz3si）であるのが好ましい。
【００３９】
第１の理想目標値または第１の理想目標回転角度（φz1i）は、任意の方法で軌道の曲率に追従させるように調節することができる。第１の車輪ユニットの回転角度とアクチュエータにおける負荷を示す量（例えば力の値、モーメントの値、圧力値、電流値など）を検出するのが好ましい。アクチュエータにおける負荷が、この回転角度において一次ばね機構の復帰モーメントによって生じさせられる負荷からずれている場合、新しい第１の理想目標値または理想目標回転角度（φz1i）が設定される。
【００４０】
ここでも、上述したように、第１の補正係数（Ｋ1）を介して、使用される第１の目標値を第１の理想目標値に対して任意に、場合によっては時間に依存させて、走行状況に依存させて、および／または軌道の状況に依存させてずらすことができる。したがって、第１の補正係数（Ｋ1）は、少なくとも一時的に、１と異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に、１に等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【００４１】
本発明に基づく方法の好ましい第４または第５のバリエーションにおいては、走行装置は、第１の車輪ユニットの後に続き２つの車輪を備えた第２の車輪ユニットを有しており、その上に車両構造体が第２の一次ばね機構を介して支持されており、第２の車輪ユニットの回転角度が、第２の車輪ユニットと車両構造体との間に作用する少なくとも１つの第２のアクチュエータを介して調節される。さらに、車両構造体が、二次ばね機構を介して第１の車輪ユニットおよび第２の車輪ユニット上に支持されている。その場合、第１の車輪ユニットは、上述の第１のバリエーション（ＭAkt＝０）または第３のバリエーション（ＭAkt1＝−Ｍcxp1）に従って制御され、第２の車輪ユニットの回転角度は、第３の理想目標値に所定の第３の補正係数（Ｋ3）を乗算したものに相当する第３の目標値を用いて第１の周波数領域で調節される。この際、第３の目標値が第３の理想目標値に一致する場合に（すなわちＫ3＝１）、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる第２の車輪ユニットにおける回転モーメントが、二次ばね機構に基づく実際の復帰回転モーメントと走行方向（Ｌ）の積、および軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる第１の車輪ユニットにおける回転モーメントの大きさから得られる回転モーメント差に相当するように、第３の理想目標値が選択され、この際、走行方向係数（Ｌ）は、前に位置する走行装置については１に等しく、後に位置する走行装置については−１に等しい（すなわち前に位置する走行装置については、ＭTx2＝Ｍcxs−ＭTx1、または後に位置する走行装置については、ＭTx2＝−Ｍcxs−ＭTx1）。
【００４２】
第４のバリエーション（ＭAkt1＝０かつＭTx2＝±Ｍcxs−Ｍtx1）において、および第５のバリエーション（ＭAkt1＝−Ｍcxp1かつＭTx2＝±Ｍcxs−Ｍtx1）において、式（３）から（６）からそれぞれ以下の式が生じる：
【数５】
2009538772.tif 000007
【００４３】
換言すると、これによっても、横方向の軌道力の合計ΣＹ1とΣＹ2が釣り合わされる（すなわちΣＹ1＝ΣＹ2）。
【００４４】
この際、走行装置は走行装置フレームを有しており、その走行装置フレームは、第１の車輪ユニットおよび第２の車輪ユニット上にそれぞれ一次ばね機構を介して支持されており、この際、車両構造体が二次ばね機構を介して走行装置フレーム上に支持されているのが好ましい。二次ばね機構に基づく復帰回転モーメントを求めるために、走行装置フレームと車両構造体の間の回転角度が求められる。
【００４５】
第３の理想目標値は、ここでも、第２の車輪ユニットの所望の調節を達成することができる任意の適当な量とすることができる。ここでも、第３の理想目標値は、軌道の曲率に追従するように調節される第３の理想目標回転角度（φz3si）であるのが好ましい。
【００４６】
ここでも、上述したように、第３の補正係数（Ｋ3）を介して、使用される第３の目標値を第３の理想目標値に対して任意に、場合によっては時間に依存させてずらすことができる。したがって、第３の補正係数（Ｋ3）は、少なくとも一時的に、１と異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に、１に等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【００４７】
第１の周波数領域は、原則的に、車輪ユニットの曲線半径に従った調節に適した任意の低い水準にすることができる。第１の周波数領域は、０から１Ｈｚ、特に０から０．５Ｈｚであるのが好ましい。
【００４８】
第２の周波数領域は、原則的に、まっすぐな軌道で、そして曲線軌道でも車輪ユニットの安定化制御に適した任意の水準にすることができる。２つの周波数領域を簡単に分離できるようにするために、第２の周波数領域は、少なくとも部分的に第１の周波数領域より上にあるのが好ましい。第２の周波数領域は、４から８Ｈｚであるのが好ましい。
【００４９】
まっすぐな軌道で、また、曲線軌道でも車輪ユニットを安定化制御するために、第１の車輪ユニットの現在の横方向速度と鉄道車両の現在の走行速度が求められることが意図されるのが好ましい。求められた第１の車輪ユニットの現在の横方向速度と求められた鉄道車両の現在の走行速度から、第２の周波数領域のために第２の理想目標値として、第２の理想目標回転角度（φz2s）が計算される。この際、第２の目標値を示す第２の目標回転角度が第２の理想目標回転角度と一致する場合に（すなわちＫ2＝１）、第１の車輪ユニットの求められた横方向の速度と反対向きで等しい第１の車輪ユニットの横方向速度が生じさせられるように、第２の理想目標回転角度が選択される。換言すると、それによって、車輪ユニットの結果として得られる横方向速度をゼロに制御することができる。
【００５０】
この際、第１の車輪ユニットの現在の横方向速度が、速度センサを介して検出され、あるいは加速度センサによって検出された第１の車輪ユニットの現在の横方向加速度が積分されて車輪ユニットの現在の横方向速度が得られるのが好ましい。付加的に、あるいは代替的に、鉄道車両の現在の走行速度として、上位の列車制御システムから提供される走行速度が用いられる。付加的に、あるいは代替的に、鉄道車両の現在の走行速度が、鉄道車両の少なくとも１つの車輪の回転数の測定によって求められる。
【００５１】
曲線半径に従った調節について上述したように、ここでも、第２の補正係数（Ｋ2）を介して、安定化制御のために、使用される第２の目標値を第２の理想目標値に対して任意に、場合によっては時間に依存させてずらすことができる。したがって、第２の補正係数（Ｋ2）は、少なくとも一時的に、１と異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に、１に等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【００５２】
本発明は、さらに、２つの車輪を備えた少なくとも１つの車輪ユニットを有する鉄道車両の能動的な走行装置を制御する装置であって、制御装置と、制御装置によって制御される、第１の車輪ユニットとその上に第１の一次ばね機構を介して支持された車両構造体との間に作用する少なくとも１つの第１のアクチュエータとを有する装置に関する。この際、軌道の実際の曲率に従って、車両構造体に対する走行装置の鉛直軸線を中心とする第１の車輪ユニットの回転角度を少なくとも１つの第１のアクチュエータを介して第１の周波数領域で制御装置が調節する。付加的に、あるいは代替的に、軌道位置の乱れによって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる少なくとも第１の車輪ユニットの横方向運動を少なくとも１つの第１のアクチュエータを介して第２の周波数領域で制御装置が相殺する。本発明によれば、制御装置は、第１の車輪ユニットの回転角度が、第１の理想目標値に所定の第１の補正係数（Ｋ1）を乗算さしたものに相当する第１の目標値を用いて第１の周波数領域で調節されるように構成されており、この際、第１の目標値が第１の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ1＝１）、軌道の実際の曲率において、第１の車輪ユニットが、少なくともほぼ曲線半径に従って調節されるように、第１の理想目標値が選択される。付加的に、あるいは代替的に、本発明によれば、制御装置は、第２の理想目標値に所定の第２の補正係数（Ｋ2）を乗算したものに相当する第２の目標値を用いて第１の車輪ユニットの回転角度が第２の周波数領域で調節されるように構成されており、この際、第２の目標値が第２の理想目標値と一致する場合に（すなわちＫ2＝１）、軌道位置の乱れによって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる少なくとも第１の車輪ユニットの横方向運動が実質的に補償されるように、第２の理想目標値が選択される。
【００５３】
本発明に基づく装置は、本発明に基づく方法を実施するのに適している。本発明に基づく装置によって、上述した本発明に基づく方法のバリエーションおよび利点が、同様に実現され、したがって、ここでは上の説明を参照する。
【００５４】
本発明は、さらに、２つの車輪を備えた少なくとも１つの第１の車輪ユニットを含む能動的な走行装置と、能動的な走行装置を制御する本発明に基づく装置とを備えた鉄道車両に関する。本発明に基づく鉄道車両によっても、本発明に基づく方法の上述したバリエーションおよび利点が同様に実現され、したがって、ここでは同様に上述した説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に基づく好ましい実施形態の鉄道車両の一部を下から模式的に示す図である。
【図２】第１の周波数領域における曲線走行制御を説明するために、図１に基づく鉄道車両の詳細を模式的に示す図である。
【図３】第２の周波数領域における安定化制御を説明するために、鉄道車両の詳細を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明の他の好ましい形態が、下位請求項ないし、添付の図面を参照する、好ましい実施形態についての以下の説明から明らかにされる。
【００５７】
以下、それぞれ図１から３に示す鉄道車両において使用することができる、本発明に基づく方法の幾つかの実施形態を用いて本発明を説明する。
【００５８】
図１は、ボギー車１０３の形態の能動的な走行装置上に支持されている車体１０２を備えた本発明に基づく鉄道車両１０１の一部を（下から、すなわち軌道床から見て）示している。ボギー車１０３は、ボギー車フレーム１０４、第１の車輪セット１０５の形態の第１の車輪ユニットおよび第２の車輪セット１０６の形態の第２の車輪ユニットを有している。この際、ボギー車フレーム１０４は、第１の一次ばね機構１０７を介して第１の車輪セット１０５上に支持され、第２の一次ばね機構１０８を介して第２の車輪セット１０６上に支持されている。
【００５９】
ボギー車１０３の走行挙動に能動的に影響を与えるために、第１の車輪セット１０５とボギー車フレーム１０４との間に第１のアクチュエータ１０９が作用し、第２の車輪セット１０６とボギー車フレーム１０４との間に第２のアクチュエータ１１０が作用する。そのために、それぞれのアクチュエータ１０９，１１０は、一方でボギー車フレーム１０４に、他方では、付属の車輪セット１０５，１０６の車輪軸受ハウジングの１つにリンク結合されている。
【００６０】
２つのアクチュエータ１０９，１１０によって、図１の図面平面に対して垂直に延びる、鉄道車両１０１の垂直軸線を中心とした付属の車輪セット１０５，１０６の回転運動が能動的に発生させられる。換言すると、２つのアクチュエータ１０９，１１０は、図１の図面平面に対して垂直に延びる、鉄道車両１０１の垂直軸を中心とした付属の車輪セット１０５，１０６の回転角度に能動的に影響を与える。
【００６１】
そのために、それぞれのアクチュエータ１０９，１１０は、付属の車輪セット１０５，１０６に対して、鉄道車両１０１の垂直軸線を中心とする回転モーメントを発生する。この際、車輪セット１０５，１０６のそれぞれについて１つのアクチュエータ１０９，１１０のみを有する図示の例では、ボギー車フレーム１０４のそれぞれ反対側の車輪軸受ハウジングの、対応するリンク結合点（ストッパなど）に作用する支持力によって、それぞれの車輪セット１０５，１０６に、偶力の第２の成分が加えられる。
【００６２】
なお、この場合に、本発明に基づく他の変形例においては、図１に破線の輪郭１１１，１１２で示すように、車輪セットのそれぞれに対して複数のアクチュエータを設けることもできる。アクチュエータ１０９，１１０は、図１においては、簡単にするために、リニアアクチュエータとして示している。しかし、車輪セットとボギー車フレームとの間に、任意の他のリニアアクチュエータまたは回転アクチュエータや任意の他のリンク機構またはトランスミッションを設けることもできる。そのための可能な複数の例が、例えば、冒頭で引用した特許文献２に見られる。さらに、アクチュエータ１０９，１１０は、任意の作用原理に基づくものとすることができる。すなわち、流体圧や、電気機械的な作用原理またはそれらの任意の組合せを用いることができる。
【００６３】
ボギー車は、それぞれのアクチュエータ１０９，１１０と接続されそれらをそれぞれ適切に制御する制御装置１１３によって制御される。この際、本発明に基づく様々なバリエーションの制御が可能であり、それについては、以下で例を挙げて説明する。
【００６４】
そのような全てのバリエーションに共通なのは、第１の周波数領域において、軌道の実際の曲率に従ってそれぞれの車輪セット１０５，１０６の回転角度の調節が行われ、第２の周波数領域において、それぞれの車輪セット１０５，１０６の回転角度の、重ね合わされた調節が、軌道の位置の変動により、または正弦波状の運動により生じさせられる横方向運動を相殺するように行われることである。
【００６５】
したがって換言すると、第１の周波数領域において曲線走行制御が行われ、第２の周波数領域において重ね合わされた安定化制御が行われる。この際、第１の周波数領域は０から１．５Ｈｚの範囲であり、第２の周波数領域は４から８Ｈｚの範囲である。それによって、ボギー車の、したがって鉄道車両の走行挙動を曲線軌道においても、まっすぐな軌道で高速の時にも最適化することが可能である。
【００６６】
（第１の実施形態）
本発明に基づく好ましい第１の制御のバリエーションでは、曲線走行制御、したがって第１の周波数領域における第１の車輪セット１０５の回転角度の調節が、第１の目標回転角度φz1sを用いて制御装置１１３によって行われ、その第１の目標回転角度φz1sは、第１の理想目標回転角度φz1siに所定の第１の補正係数Ｋ1を乗算した値に相当し、すなわち次の式が成立する：
φzls＝Ｋ1・φzlsi  （１１）
【００６７】
この際、第１の理想目標回転角度φzlsiは、Ｋ1＝１の場合、すなわち第１の目標回転角度φzlsが第１の理想目標回転角度φz1siと一致する場合に、第１の車輪セット１０５が、軌道の実際の曲率での曲線半径に調節されるように選択される。
【００６８】
さらに、制御は、第１のアクチュエータ１０９によって第１の周波数領域において、回転モーメントを実質的に時々刻々と加える必要がないように、すなわちＭAKti＝０であるように行われる。したがって、受動的に曲線になじむ走行装置の場合にそうであり、図２で第１の車輪セット１０５の所に示す回転モーメントと、式（１）によるモーメントの釣り合いから得られるように、第１の一次ばね機構１０７の復帰回転モーメントＭcxp1が、第１の車輪セット１０５で車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントＭTx1と実質的に均衡していると言え、すなわち次の式が成立する：
ＭTx1＝−Ｍcxp1      （２）
【００６９】
換言すると、このバリエーションでは、曲線走行の場合に、第１の周波数領域において、受動的に曲線になじむ走行装置の場合のように、第１の車輪セット１０５が、少なくともほぼ曲線半径に従うように調節されるまで、第１のアクチュエータ１０９が第１の車輪セット１０５の、軌道の曲率によって生じさせられる逸脱回転運動に従うことが許容される。
【００７０】
第１の車輪セット１０５が実際の位置から逸脱して回転する場合に、第１のアクチュエータ１０９における実際の負荷にかんがみて、負荷の、達成すべき解消が期待される新しい第１の理想目標回転角度φz1siが、第１のアクチュエータ１０９のために、間欠的あるいは連続的に予め決められる。換言すると、逸脱回転運動に追従し、したがって実際の軌道曲率に追従するように第１の理想目標回転角度φz1siを間欠的または連続的に調節することができる。第１の理想目標回転角度φz1siを調節するための指針量として、アクチュエータの負荷の解消を示す任意の量を使用することができる。したがって、この量は、好ましくは、アクチュエータの負荷を求める測定方式に応じて選択するのが好ましい。
【００７１】
第１の車輪セット１０５の実際の回転角度と第１のアクチュエータ１０９における実際の負荷を示す量（例えば、力の値、モーメントの値、圧力の値、電流値など）を適切なセンサによって検出するのが好ましい。そして、それに応じた新しい第１の理想目標回転角度φz1siが、第１のアクチュエータ１０９における負荷がゼロではない場合に予め決められる。これは、間欠的または連続的に行うことができ、この際、例えば、アクチュエータ１０９における負荷を示す量の時間的な積分によって、アクチュエータ１０９における負荷状態のみが、第１の周波数領域において検出されることを保証することができる。
【００７２】
それによって、実際の軌道の曲率を測定し、または他の方法で求めることを省くことができ、場合によって第１の周波数領域において生じる第１のアクチュエータ１０９における負荷のみに基づいて、曲線半径に従った調節を行うことができ、または、ボギー車１０３のパラメータと実際の走行状態（走行速度、横方向加速度など）に基づいて正確に曲線半径に従った調節に必要な回転角度を推定することができる。これには、通常ある程度手間のかかる実際の軌道曲率の算出に比較して、調節における時間の遅延を著しく小さくすることができるという利点がある。
【００７３】
第１の補正係数Ｋ1によって、制御の際に使用される第１の目標回転角度φz1sを第１の理想目標回転角度φz1siから所定の仕方でずらすことができる。それによって、補償を過剰にし、または補償を不足させることができるが、それは、エネルギの消費につながり、また、結果としてＭAkt≠０となる。例えば、Ｋ1＝０によって、車輪セットの、従来の受動的な車両におけるような固定されたリンク結合を実現することができる。
【００７４】
それによって、理想制御の利点を失うことなく、車輪における局所的な磨耗の可能性の極めて高い第１の理想目標回転角度φz1siによる理想制御に対して、制御を所定の仕方でずらすことが可能である。曲線走行挙動を良好とし、直線的な軌道における安定性を良好としたまま、理想制御からのわずかな所定のずれによって既に、車輪の走行面の磨耗の分布の大幅な改善を得ることができ、それによって、より好ましい磨耗形態が得られ、したがってより長い寿命が得られることが分かっている。
【００７５】
この際、場合によっては、比較的長い区間にわたっても、理想制御を実施することができ、すなわち補正係数Ｋ1＝１を選択し、一時的にのみ理想制御に対して制御を所定の仕方でずらすことができ、すなわち該当するＫ1≠１を選択することができる。さらに、予め定められた時間経過に従って、例えば連続的に、補正係数Ｋ1を介して理想制御に対する制御のずれを変化させることができる。同様に、実際の、あるいは予測される走行状態（速度など）、または実際の、あるいは予測される軌道の状態（軌道の外形など）に従って補正係数Ｋ1を変化させることもできるのももちろんである。それによって、任意の磨耗分布が得られる。
【００７６】
上述した制御が、第１の制御のバリエーションにおいて、ボギー車１０３の第２の車輪セット１０６についても行われ、その結果、全ての車輪セットで、最終的に、受動的に曲線になじむ走行装置の場合のような曲線走行挙動を模擬することができる。特に上の式（１）から明らかなように、この制御によって、ＭTx＝０（すなわち車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントがない）とし、曲線の半径方向の、軌道に対する横方向の力を均衡させても理想形の曲線走行は得られないが、高い走行安定性を得ることを可能とし、エネルギ消費をずっと少なくしながら、良好な曲線走行特性および磨耗特性を得ることができる。
【００７７】
走行する鉄道車両１０１の第１の車輪セット１０５は、軌道の横方向の不均衡箇所を通過する際に、その中央が軌道の中央の位置から横にずれ、それによって横方向の加速度を受け、それが、軌道に対する第１の車輪セット１０５の横方向の速度を生じさせる。車輪とレールが相応の外形の組み合わせになっている場合、緩衝が弱い場合に、両車輪を結合する車軸上に動かないように取り付けられた２つの車輪の回転数が一致する結果として、車輪セット１０５の（ここでボギー車１０３に用いられているように、車輪セット１０５，１０６の場合、走行装置全体についても）正弦波状の横および回転運動がその中心位置を中心に生じさせられる。この横および回転運動は、安定限界を超える速度で、ますます助長され、不安定性をもたらす。同じことが、偶発的な横方向の初期変位から生じさせられる、だんだんと増大する正弦波状の運動についても当てはまり、それが、不安定なジグザグ走行へと悪化する。この種の現象によって、車輪とレールの間の横方向の力が増大させられ、それによって、軌道床のずれ、または脱線の危険を生じさせるほどに磨耗が増大させられる可能性がある。
【００７８】
これを回避するために、第１の制御のバリエーションでは、第１の車輪セット１０５の安定性が、まっすぐな軌道において、そしてまた曲線軌道でも制御され、したがって、第１の車輪セット１０５の回転角度が第２の周波数領域において第２の目標回転角度φz2sを用いて制御装置１１３によって調節され、その第２の目標回転角度φz2sは、第２の理想目標回転角度φz2siに所定の第２の補正係数Ｋ2を乗算したものに相当し、すなわち次の式が成立する：
φz2s＝Ｋ2・φz2si  （１２）
【００７９】
この際、第２の理想目標回転角度φz2siは、Ｋ2＝１の場合、すなわち第２の目標回転角度φz2sが第２の理想目標回転角度φz2siと一致する場合に、軌道位置の不均衡によって、あるいは正弦波状の運動によって生じさせられる、第１の車輪セット１０５の横方向の運動が実質的に相殺されるように選択される。
【００８０】
そのために、第１の車輪セット１０５の現在の横方向速度と鉄道車両１０１の現在の走行速度が求められる。求められた第１の車輪セット１０５の現在の横方向速度と鉄道車両の現在の走行速度から、第２の周波数領域について第２の理想目標値として、第２の理想目標回転角度φz2siが計算される。この際、第２の目標値を示す第２の目標回転角度が、第２の理想目標回転角度と一致する場合に（すなわちＫ2＝１）、第１の車輪ユニットの第１の車輪セット１０５の求められた横方向速度に対して反対向きで等しい、第１の車輪ユニットの第１の車輪セット１０５の横方向速度が生じさせられるように第２の理想目標回転角度φz2siは選択される。したがって、換言すると、車輪ユニットの第１の車輪セット１０５の、結果としえ生じる横方向速度をゼロに制御することができる。
【００８１】
それに対して、本発明に基づく方法においては、車輪セットの現在の横方向速度ｖyが適切なセンサによって検出され、そのセンサは、例えば車軸軸受に取り付けられている。そのセンサは、例えば横方向に作用する加速度のセンサであることができ、その信号が時間積分される。さらに、鉄道車両の現在の走行速度ｖが制御のために供給され、その走行速度ｖは、例えば、上位の列車制御システムから、または、公知の速度記憶装置から受信される。
【００８２】
理想制御（Ｋ2＝１）の目的は、上述したように、不均衡または正弦波状の運動によって横方向速度ｖyを生じさせられる第１の車輪セット１０５に、第１のアクチュエータ１０９によって、反対向きで等しい横方向速度を加えることである。これは、現在の第２の理想目標回転角度φz2siを指針量として定常的に計算することによって行われ、その第２の理想目標回転角度φz2siによって、第１の車輪セット１０５がその実際のリンク結合に対して、例えば走行装置フレームに対して然るべく調節されている間、同じ大きさの、しかし逆方向の望ましい横方向速度ｖycが生じさせられる（図３を参照）。
【００８３】
理想目標回転角度φz2siのこの計算された値が第１のアクチュエータ１０９の制御装置１１３へ供給され、それによって、十分に小さい位相シフトで十分に大きい動的変化を生じさせることができる。その作用によって、軌道位置の不均衡または正弦波状の運動によって生じさせられる横方向運動が、発端に既に抑制され、その結果、第１の車輪セット１０５は、縦方向に柔軟なリンク結合にもかかわらず、横方向に、およびその回転運動に関して安定した状態に保たれる。
【００８４】
ボギー車１０３の第２の車輪セット１０６も、縦方向に柔軟なリンク結合にもかかわらず、横方向に、および回転運動に関して安定した状態に保つために、この安定化制御方法にしたがって同様に制御される。
【００８５】
安定化制御時にも、第２の補正係数（Ｋ2）を介して、曲線半径に従った調節について上述したように、使用される第２の目標値を第２の理想目標値に対して、場合によっては時間に依存させて、任意にずらすことができる。このようにして、安定化制御についても、理想制御の利点を失うことを必要とすることなく、車輪において局所的な磨耗を極めて生じさせやすい第２の理想目標回転角度φz2siによる理想制御に対して、制御を所定の仕方でずらすことが可能である。理想制御からのわずかな所定のずれだけで、曲線走行挙動が良好で、直線的な軌道での安定性が良好なままで、車輪の走行面の磨耗の分布の改善を得ることができ、それによって、より好ましい磨耗形態が得られ、したがってより長い寿命が得られることが分かっている。
【００８６】
この際、場合によっては比較的長い区間にわたってでも、理想制御を実施することができ、すなわち第２の補正係数Ｋ2＝１が選択され、一時的にのみ理想制御に対して制御が所定の仕方でずらされ、すなわちＫ2≠１が選択される。さらに、所定の時間的様式に従って、例えば定常的に、補正係数Ｋ2を介して理想制御に対する制御のずれを変化させることができる。同様に、実際の、あるいは予測される走行状態（速度など）に従って、または実際の、あるいは予測される軌道の状態（軌道の外形など）に従って補正係数Ｋ2を変化させることもできるのももちろんである。それによって、任意の磨耗分布が得られる。
【００８７】
したがって、制御規則のパラメータを、軌道品質が悪い場合、すなわち軌道位置の乱れの振幅が大きく、密度が高い場合に合わせ、あるいは走行速度に依存するように調節することができる。制御器１１３は、例えば軌道品質が悪い場合には、より強く反応するように、「よりシャープに」調節することができ、あるいは、例えば走行速度が低い場合には、それぞれのアクチュエータ１０９，１１０の負荷が大きくなり過ぎるのを防止するために、「よりソフトに」調節することができる。
【００８８】
安定化制御方法は、時刻暦を記録する必要がなく、各時点で第１の車輪セット１０５の現在の運動状態が考慮されるだけなので非常に簡単であるという利点を有している。
【００８９】
さらに、各車輪セット１０５，１０６は、同一の走行装置１０３または車両１０１の他の車輪セットとは独立して制御することができる。軌道の乱れ、および場合によっては生じる不安定性に対する反応は、車輪セット１０５，１０６において制御によって即座に除去される。車輪セット１０５，１０６は、車輪セットの案内が縦方向に柔軟であるにもかかわらず安定しており、すなわち、横方向における運動、および鉛直軸線を中心とした運動に関して安定している。したがって、車輪セット１０５，１０６と走行装置１０３の間、または走行装置１０３と車体１０２あるいは車輪セット１０５，１０６と車体１０２の間に、鉛直軸線を中心とする回転運動に対する緩衝手段が不要である。不安定性を緩衝するのではなく、不安定性はもともと生じることがなく、車体１０２の挙動も従来の方策におけるよりもずっと安定している。
【００９０】
上述した第１の制御のバリエーションによって得られるような、径方向に受動的に調節可能な曲線走行（ＭAkt＝０かつＭTx＝−Ｍcxp）に対する改善が、曲線走行の理想形態（ＭTx＝０かつΣＹ1＝ΣＹ2）に近づけるために、それぞれのアクチュエータ１０９，１１０において、かなり多くのエネルギを消費すること（ＭAkt＞＞０）によってのみ可能になることが分かっている。もちろん、本発明に基づく方法の以下で説明するバリエーションによって、エネルギの投入を相応に減らして、理想的な曲線走行の良好な近似を得ることが可能である。
【００９１】
（第２の実施形態）
そこで、好ましい第２の制御のバリエ−ションでは、第１の車輪セット１０５の回転角度の調節は、上述した第１の制御のバリエーションにしたがって同様に行われるが（すなわちＭAkt1＝０）、第２の車輪セット１０６の回転角度は、第３の理想目標回転角度φz3siに所定の第３の補正係数Ｋ3を乗算したものに相当する第３の目標回転角度φz3sを用いて、第１の周波数領域で調節される。この際、第３の理想目標回転角度φz3siは、Ｋ3＝１の場合、すなわち第３の目標回転角度φz3sが第３の理想目標回転角度φz3siと一致する場合に、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる、第１の車輪セット１０５における回転モーメントＭtx1が、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる、第２の車輪ユニットにおける回転モーメントＭTx2と反対向きで等しくなるように（すなわちＭTx1＝−ＭTx2）選択される。
【００９２】
それによって、上述した式（３）から（６）に基づいて、上に示した関係は、次の式に従う：
【数６】
2009538772.tif 000008
【００９３】
換言すると、それによって、ボギー車フレーム１０４上に車体１０２を支持する二次ばね機構１１４の復帰回転モーメントＭcxsの分を除いて、第１の車輪セット１０５における横方向の軌道力の合計ΣＹ1と第２の車輪セット１０６における横方向の軌道力の合計ΣＹ2が釣り合わされる。
【００９４】
制御装置１１３は、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる、第１の車輪セット１０５における回転モーメントＭTx1、ボギー車１０３のために予め定められた、第２の一次ばね機構１０８の回転モーメントＭCxp2の、第２の車輪セット１０６の回転角度φz3に対する依存性、およびボギー車１０３のために予め定められた、第２のアクチュエータ１１０の回転モーメントＭAkt2の、第２の車輪セット１０６の回転角度φz3に対する依存性から第３の理想目標回転角度φz3siを計算するのが好ましい。第２の車輪セット１０６の回転角度φz3に対する第２のアクチュエータ１１０の回転モーメントＭAkt2のこのような依存性は、任意の方法で、例えば、ボギー車１０３または車両１０１のために前もって定められた式、特性曲線、または特性マップなどによって予め定めることができる。
【００９５】
ここでも、第１の補正係数Ｋ1との関連で既に上述したのと同じようにして、第３の補正係数Ｋ3を介して、第３の理想目標回転角度φz3siに対して、使用される第３の目標回転角度φz3sを任意に、場合によっては時間に依存させて、走行状況に依存させて、および／または軌道の状況に依存させてずらすことができる。したがって、第３の補正係数Ｋ3は、第１の補正係数Ｋ1と同様に、少なくとも一時的に１とは異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に１と等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【００９６】
不安定な走行状況を回避するために、第１の制御のバリエーションの場合と同様に、車輪セット１０５，１０６の安定化制御がまっすぐな軌道で、そしてまた曲線軌道でも行われ、すなわち、第２の周波数領域で第１および第２の車輪セット１０５，１０６の回転角度の調節が行われる。制御装置１１３は、第１の制御のバリエーションとの関連において上述したのと同様に、すなわち、第２の理想目標回転角度φz2siに所定の第２の補正係数Ｋ2を乗算したものに相当する第２の目標回転角度φz2sを用いて機能する。したがって、ここでは単に上の説明を参照する。
（第３の実施形態）
【００９７】
好ましい第３の制御のバリエーションでは、曲線走行制御、すなわち第１の周波数領域での第１の車輪セット１０５の回転角度の調節が、制御装置１１３によって、ここでも、第１の理想目標回転角度φz1siに所定の第１の補正係数Ｋ1を乗算したものに相当する第１の目標回転角度φz1sを用いて行われる。すなわち、ここでも、次の式が成立する：
φz1si＝Ｋ1・φz1si  （１１）
【００９８】
この際、Ｋ1＝１の場合、すなわち第１の目標回転角度φz1siが第１の理想目標回転角度φz1siと一致する場合に、軌道の実際の曲率において、第１のアクチュエータ１０９が第１の周波数領域で、第１の一次ばね機構１０７の回転モーメントＭcxp1と反対向きで等しい回転モーメントＭAkt1（すなわちＭAkt1＝−Ｍcxp1）を加えるようにして、第１のアクチュエータ１０９が第１の周波数領域で、軌道の曲率の変化によって生じさせられる第１の車輪ユニットの回転運動に追従する。
【００９９】
第２の車輪セット１０６は、同様に、この方法に従って制御される。したがって、第２の車輪セット１０６の回転角度は、第１の周波数領域において、第３の理想目標回転角度φz3siに所定の補正係数Ｋ3を乗算したものに相当する第３の目標回転角度φz3sを用いて調節される。第３の理想目標回転角度φz3siは、ここでも、Ｋ3＝１の場合、すなわち第３の目標回転角度φz3sが第３の理想目標回転角度φz3siと一致する場合に、第２のアクチュエータ１１０が軌道の実際の曲率において、一時的に第１の周波数領域において、第１の一次ばね機構１０８の回転モーメントＭcxp2と反対向きで等しい回転モーメントＭAkt2（すなわちＭAkt2＝−Ｍcxp2）を加えるようにして、少なくとも第２のアクチュエータ１１０が第１の周波数領域で、軌道の曲率の変化によって生じさせられる第２の車輪ユニットの回転運動に追従するように調節される。
【０１００】
ここで、式（１）からの結果として、すなわち、第１の車輪セット１０５と第２の車輪セット１０６が、曲線半径に従って調節される場合に、車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる回転モーメントが消滅し（すなわちＭTx1＝ＭTx2＝０）、式（３）から（６）から再び次の式が得られる：
【数７】
2009538772.tif 000009
【０１０１】
換言すると、これによっても（第２の制御のバリエーションの場合と同様に）第１の車輪セット１０５における横方向の軌道力の合計ΣＹ1と第２の車輪セット１０６における横方向の軌道力の合計ΣＹ2が、二次ばね機構１１４の復帰回転モーメントＭcxpの分を除いて釣り合わされる。
【０１０２】
第１の理想目標回転角度φz1siまたは第３の理想目標回転角度φz3siは、任意の適切な方法で軌道の曲率に相応に合わせることができる。第１の車輪セット１０５の実際の回転角度φZ1、または第２の車輪セット１０６の実際の回転角度φz3と、それぞれのアクチュエータ１０９，１１０における負荷を示す量（例えば力の値、モーメントの値、圧力値、電流値など）を検出するのが好ましい。該当するアクチュエータ１０９，１１０における負荷が、この回転角度φz1またはφz3において一次ばね機構１０７または１０８の復帰モーメントから生じる負荷からずれている場合に、新しい第１の理想目標回転角度φz1siまたは新しい第３の理想目標回転角度φz3siが設定される。
【０１０３】
ここでも再び、第１の補正係数Ｋ1または第３の補正係数Ｋ3を介して、上述したように、第１または第３の理想目標値に対して、使用される第１または第３の目標値を任意に、場合によっては時間に依存させて、走行状況に依存させて、および／または軌道の状況に依存させて、ずらすことができる。したがって、第１の補正係数Ｋ1または第３の補正係数Ｋ3は、少なくとも一時的に１と異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に１と等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【０１０４】
不安定な走行状況を回避するために、第１の制御のバリエーションの場合と同様に、車輪セット１０５，１０６の安定化制御が、まっすぐな軌道で、そしてまた曲線軌道でも行われ、すなわち、第１および第２の車輪セット１０５，１０６の回転角度が第２の周波数領域で調節される。この際、制御装置１１３は、第１の制御のバリエーションに関連して上述したように機能し、すなわち、第２の理想目標回転角度φz2siに所定の第２の補正係数Ｋ2を乗算したものに相当する第２の目標回転角度φz2sを用いて機能する。したがって、ここでは単に、上の説明を参照する。
（第４の実施形態）
【０１０５】
好ましい第４の制御のバリエーションでは、曲線走行制御、すなわち第１の周波数領域内での第１の車輪セット１０５の回転角度の調節が、第１の制御のバリエーションの場合と同様に行われる（すなわちＭAkt1＝０）。しかし、第２の車輪セット１０６の回転角度は、第１の周波数領域で、第３の理想目標回転角度φz3siに所定の第３の補正係数Ｋ3を乗算したものに相当する第３の目標回転角度φz3sを用いて調節される。この際、Ｋ3＝１の場合、すなわち第３の目標回転角度φz3sが第３の理想目標回転角度φz3siと一致する場合に、軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる第２の車輪セット１０６における回転モーメントＭTx2が、回転モーメントの差に相当するように第３の理想目標回転角度φz3siは選択され、その回転モーメント差は、走行方向係数Ｌと、二次ばね機構１０８の実際に存在する復帰回転モーメントＭcxsの積、および軌道の実際の曲率において車輪とレールを組み合わせることによって生じさせられる第１の車輪セット１０５における回転モーメントＭTx1とによって得られる。この際、走行方向係数Ｌは、走行方向に見て前に位置するボギー車１０３については１と等しく、後ろに位置するボギー車１０３については、−１に等しい（すなわち前に位置するボギー車１０３については、ＭTx2＝Ｍcxs−ＭTx1であり、後ろに位置するボギー車１０３については、ＭTx2＝−Ｍcxs−ＭTx1である）。
【０１０６】
この第４の制御のバリエーション（ＭAkt1＝０かつＭTx2＝±Ｍcxs−ＭTx1）では、式（３）から（６）から、次の関係が得られる：
【数８】
2009538772.tif 000010
【０１０７】
換言すると、それによって、第１の車輪セット１０５における横方向の軌道力の合計ΣＹ1と第２の車輪セット１０６における横方向の軌道力の合計ΣＹ2が釣り合わされる（すなわちΣＹ1＝ΣＹ2）。
【０１０８】
二次ばね機構１０８による復帰回転モーメントＭcxsを求めるために、ボギー車フレーム１０４と車体１０２の間の回転角度が、制御装置１１３と接続されたセンサ１１５によって求められる。
【０１０９】
ここでも、第１の補正係数Ｋ1または第３の補正係数Ｋ3を介して、上述したように、第１または第３の理想目標値に対して、使用される第１または第３の目標値を任意に、場合によっては時間に依存させて、走行状況に依存させて、および／または軌道の状況に依存させてずらすことができる。したがって、第１の補正係数Ｋ1または第３の補正係数Ｋ3は、少なくとも一時的に１と異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に１と等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【０１１０】
不安定な走行状況を回避するために、第１の制御のバリエーションの場合のように、車輪セット１０５，１０６の安定化制御が、まっすぐな軌道において、そしてまた曲線軌道においても行われ、すなわち、第１および第２の車輪セット１０５，１０６の回転角度が第２の周波数領域において調節される。制御装置１１３は、ここでは、第１の制御のバリエーションに関連して上述したように機能し、すなわち第２の理想目標回転角度φz2siに所定の第２の補正係数Ｋ2を乗算したものに相当する第２の目標回転角度φz2sを用いて機能する。したがって、ここでは単に、上の説明を参照する。
【０１１１】
（第５の実施形態）
好ましい第５の制御のバリエーションにおいては、曲線走行制御、すなわち第１の周波数領域における第１の車輪セット１０５の回転角度の調節は、第３の制御のバリエーションにおけるのと同様に行われる（すなわちＭAkt1＝Ｍcxp1）。しかし、第２の車輪セット１０６の回転角度は、第１の周波数領域で、第４の制御のバリエーションの場合と同様に調節される（すなわち、前に位置するボギー車１０３について、ＭTx2＝Ｍcxs−ＭTx1、後ろに位置するボギー車１０３についてＭTx2＝−Ｍcxs−ＭTx1）。したがって、これに関しては単に、上の説明を参照する。
【０１１２】
この第５の制御のバリエーション、および第５のバリエーションにおいては（ＭAkt1＝−Ｍcxp1かつＭTx2＝±Ｍcxs−ＭTx1）、ここで式（３）から（６）から次の関係が得られる：
【数９】
2009538772.tif 000011
【０１１３】
換言すると、これによっても、第１の車輪セット１０５における横方向の軌道力の合計ΣＹ1と第２の車輪セット１０６における横方向の軌道力の合計ΣＹ2は釣り合わされている（すなわちΣＹ1＝ΣＹ2）。
【０１１４】
ここでもまた、第１の補正係数Ｋ1または第３の補正係数Ｋ3を介して、上述したように、第１または第３の理想目標値に対して、使用される第１または第３の目標値を任意に、場合によっては時間に依存させて、走行状況に依存させて、および／または軌道の状況に依存させてずらすことができる。したがって、第１の補正係数Ｋ1または第３の補正係数Ｋ3は、少なくとも一時的に、１とは異なるように選択することができ、および／または少なくとも一時的に、１に等しく選択することができ、および／または所定の様式に従って変化させることができる。
【０１１５】
不安定な走行状況を回避するために、第１の制御のバリエーションにおけるように、車輪セット１０５，１０６の安定化制御が、まっすぐな軌道で、そしてまた曲線軌道でも行われ、すなわち、第１および第２の車輪セット１０５，１０６の回転角度が第２の周波数領域において調節される。制御装置１１３は、ここでは、第１の制御のバリエーションに関連して上述したように機能し、すなわち、第２の理想目標回転角度φz2siに所定の第２の補正係数Ｋ2を乗算したものに相当する第２の目標回転角度φz2sを用いて機能する。したがって、ここでは単に、上の説明を参照する。
【０１１６】
なお、上述した全ての制御のバリエーションにおいて、駆動および制動のモーメントが、特に図１に示す非対称の方策において、曲線走行制御の作用に影響を与えることが理解される。それらによって、それぞれのアクチュエータロッド上に力が発生し、その力によって、それぞれの車輪セットの逸脱回転運動を生じさせる（曲線走行と等価）。しかし、駆動および制動のモーメントは、適切な測定（例えば非アクチュエータ側におけるロッド力測定）によって、または、列車制御システムからの伝達によって制御ループに重ね合わせ、それによって補償することができる。
【０１１７】
上述では、本発明は、理想目標値として理想目標回転角度を用いた例のみに基づいて説明されている。しかし、本発明の他のバリエーションにおいて、理想目標値として、任意の他の適切な量であって、その量を介して該当する車輪セットの所望の調節を行うことができる量を使用することができることが理解される。
【０１１８】
上述では、本発明は、２つの車輪セットを備えたボギー車を用いた例のみに基づいて説明されている。しかし、本発明の他のバリエーションにおいて、任意の他の種類の走行装置を使用することができることが理解される。
【図１】
2009538772.tif 000012
【図２】
2009538772.tif 000013
【図３】
2009538772.tif 000014
【国際調査報告】
2009538772.tif 000015
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