Straßenbahnen gewinnen im stadtischen Nahverkehr zunehmend an Bedeutung. Die derzeitige konventionelle Spurführungstechnik ist für den Einsatz in engen Gleisbogen, wie sie in Straßenbahnnetzen unvermeidbar sind, jedoch wenig geeignet. Der Anlauf des Spurkranzes an die Schiene fuhrt neben Geräuschemissionen auch zu hohem Verschleis an beiden Kontaktpartnern. Die mechatronische Spurführung eroffnet die Moglichkeit, den Spurkranzanlauf zu vermeiden und so Verschleis und Fahrgerausch wirkungsvoll zu verringern. Es wird die Einsetzbarkeit des mechatronischen Fahrwerks. Aktiv gelenktes Radpaar (AGR) im Strasenbahnbereich simulativ untersucht. Zunachst wird die Kontaktkinematik analysiert und ein mathematisches Modell zur Nachbildung der Querdynamik des AGR-Fahrwerks erstellt. Darauf aufbauend wird eine robuste Spurführungsregelung nach dem µ-Syntheseverfahren entwickelt. Störungen und Unsicherheiten, wie die Variation von Radlast und Geschwindigkeit, Unbestimmtheiten der Aktordynamik, vom Fahrweg ausgelöste Störungen (Kurven, Gleislagefehler) und Messrauschen werden hierbei bereits im Reglerentwurf berucksichtigt. Das Verhalten der so erzielten Spurführungsregelung wird für zahlreiche reprasentative Fahrszenarien simuliert. Die Ergebnisse zeigen, dass das AGR-Fahrwerk mit dem ausgelegten Regler das Spurfuhrungsverhalten im Strasenbahnbetrieb signifikant verbessern kann, ohne dass hohe Anforderungen an den Aktor gestellt werden mussen.

    Tramway is becoming more important in urban traffic. However, when dealing with tight curves in tram networks, the currently used conventional running gears of tramcars could provide only limited curving performance in this case. The flange contact leads not only to noise emissions but also to heavy wear of wheel and rail. As a new approach to solve these problems, the mechatronic track guidance can avoid the flange contact, so that wear and noise can be reduced efficiently. This work presents a simulation-based investigation into the feasibility of the mechatronic suspension "directly steered wheels (DSW)" under operating condition of tramcars. After analyzing the geometric contact between track and DSW, a mathematical model has been developed which describes the lateral dynamics of DSW. Based on this model, a robust guidance controller is designed according to the ì-synthesis, taking into account disturbances and uncertainties such as the variations of wheel load and driving speed, dynamic uncertainties of the actuator, exogenous disturbances from cornering and track irregularities as well as the sensor noises. The results of numerous simulations for representative scenarios show that the DSW with the designed robust controller can improve the running performance of tramcars significantly without forcing higher requirements on the actuator.


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    Titel :

    Spurführungsregelung eines aktiv gelenkten Radpaars für Straßenbahnen


    Beteiligte:
    Wei, Yunfan (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2014


    Format / Umfang :

    247 Seiten, Bilder, Tabellen, 220 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch