專利名稱：用于軌道車輛的側(cè)滾補償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于軌道車輛的側(cè)滾補償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在軌道車輛彎道行駛時由于離心力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，由此使車輛在圓弧外側(cè)方向上傾斜。由于這個傾斜使坐標系對于位于車廂中的乘客也旋轉(zhuǎn)并且重力加速度的分量現(xiàn)在作為側(cè)向加速度起作用，這會感受為特別的干擾。尤其在輪對上在以高的橫向加速度快速駛過彎道時，沒有附加措施，會明顯超過對于乘客允許的值。由現(xiàn)有技術(shù)已知所謂的傾斜技術(shù)、與軌道彎道有關(guān)的車廂控制，其中鐵路車輛的車廂可能傾斜到曲線內(nèi)側(cè)，并由此減少感受到的側(cè)向加速度。由此可以更快地駛過軌道弧(“快速駛過彎道”)，或者可以對于乘客舒適地實現(xiàn)曲線行駛(“舒適傾斜”)。由現(xiàn)有技術(shù)已知的傾斜技術(shù)系統(tǒng)例如在EP 0619212中描述，能夠?qū)崿F(xiàn)高達8°的曲線傾斜。由此可以不影響行駛舒適度地通過提高側(cè)向加速度使在曲線中的速度提高了高達 30%。已知傾斜技術(shù)系統(tǒng)的缺陷是相對較高的結(jié)構(gòu)費用，它也帶來加工、性能需求、傳感系統(tǒng)和維護方面的費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，改進已知的方法。這個目的按照本發(fā)明通過如權(quán)利要求1所述的側(cè)滾補償系統(tǒng)得以實現(xiàn)。由從屬權(quán)利要求給出按照本發(fā)明的側(cè)滾補償系統(tǒng)的有利擴展結(jié)構(gòu)。


借助于附圖詳細解釋本發(fā)明。附圖中
圖1示出按照本發(fā)明的側(cè)滾補償系統(tǒng)的基本構(gòu)思，
圖加和2b示出主彈簧連同集成的液壓缸的截面圖，
圖3簡示出在第一實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置向下變化”，
圖4示出在第二實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置中間變化連同位移測量系
統(tǒng)”，
圖如示出位移測量系統(tǒng)在致動器中的集成，
圖5示出在第三實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置中間變化連同輔助活塞“， 圖fe示出致動器連同輔助活塞的結(jié)構(gòu)，
圖6示出在第四實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置上面變化”， 圖7示出在第五實施例中的液壓線路圖，所謂的“變化致動器并聯(lián)”，
3圖8示出壓力與主彈簧行程之間的關(guān)系。
具體實施例方式按照圖1的視圖示出側(cè)滾補償系統(tǒng)，具有通過液壓缸進行的轉(zhuǎn)向架框架的高度調(diào)整，液壓缸設(shè)置在主螺旋壓力彈簧內(nèi)部并且總是在彎道外側(cè)上反克服重力抬起，并且在彎道內(nèi)側(cè)上下降。這個功能以有利的方式起到加大在彎道中的軌道超高效應(yīng)的作用，由此通過提高在彎道中的行駛速度可以縮短軌道車輛在相應(yīng)路段上的行駛時間，無需改變線路鋪設(shè)。通過調(diào)整高度，不僅補償在主彈簧級和次彈簧級中由于彈簧剛性形成的側(cè)滾角， 而且有意識地過補償，由此使作用于乘客的最大橫向加速度保持在要求的范圍內(nèi)。在達到確定的橫向加速度閾值時，通過控制器以由控制器/調(diào)節(jié)器預(yù)定的值使轉(zhuǎn)向架框架抬起/下降。這還在過渡彎道中行駛期間發(fā)生，由此在達到恒定半徑的彎道時已經(jīng)占據(jù)最終位置，并且近似靜態(tài)的橫向加速度在彎道行駛期間(沒有其它控制/調(diào)節(jié))保持恒定。按照本發(fā)明的構(gòu)思與已知的解決方案相比在多個方面提供優(yōu)點。在走行技術(shù)方面，以公知的方式可以優(yōu)化走行技術(shù)，即通過使來自現(xiàn)有車輛的認識轉(zhuǎn)用到按照本發(fā)明的構(gòu)思。在車輛允許方面的措施也可以由現(xiàn)有車輛轉(zhuǎn)用。在車輛寬度方面，不存在對現(xiàn)有的在系列R中的方案的構(gòu)思限制。能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)有車輛的簡單改裝或部分改裝，因為在基本構(gòu)思中為此規(guī)定了結(jié)構(gòu)空間。在液壓故障時(斷電，電動機失效…)，車輛通過其自重再占據(jù)最小勢能的狀態(tài)，并且在這個狀態(tài)下可以在系列R中運行。按照圖加和2b的視圖示出按照本發(fā)明的主彈簧的截面圖，具有集成的液壓缸。圖 2a示出液壓缸伸出的情況，圖2b示出液壓缸縮回的情況。借助于其它附圖解釋本發(fā)明的不同的可設(shè)想的實施例。這些實施例的區(qū)別尤其在于在基本位置中車廂的位置。圖3簡示出在第一實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置向下變化”。所有描述和性能數(shù)據(jù)涉及轉(zhuǎn)向架。在項目研發(fā)期間決定特定的零部件(例如油箱和泵)對于每個車廂或每個轉(zhuǎn)向架是否中心地布置。在這個第一實施例中有利地無需位移傳感器，串聯(lián)的液壓缸的調(diào)整行程機械地通過固定止擋確定，并且通過純粹的壓力加載來達到，并且利用壓力傳感器監(jiān)控。日常運行通過下面的功能確定
1)無電流狀態(tài)所有閥門(DRV、換向閥、卸載閥)完全打開，系統(tǒng)包括高壓儲存器是無壓力的。車廂占據(jù)其最深(fail safe (故障安全))位置。2)通過電流和控制器的電信號關(guān)閉壓力卸載閥和DRV，電動機旋轉(zhuǎn)，并且泵提供恒定的輸送流，并且由此將高壓儲存器泵送到名義壓力(p=350bar)。3)壓力傳感器識別完全加載的高壓儲存器，并且控制器釋放DRV，由此使到儲存器的供給管道中的壓力降低到Obar (節(jié)省能量)，并且RV防止儲存器卸載到油箱中。系統(tǒng)準備好運行。
4)在彎道行駛時，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別，轉(zhuǎn)向架框架的哪一側(cè)必須抬起并且將換向閥接通到相應(yīng)側(cè)上。轉(zhuǎn)向架一側(cè)的兩個液壓缸在約^后伸出直至止擋，并且在整個彎道行駛期間保留在這個位置。對面一側(cè)繼續(xù)是無壓力的(連接到油箱)。5)在此高壓儲存器給出約0. 7升的油，并由此使壓力從350bar減小到250bar?？刂破魍ㄟ^壓力傳感器識別到這一點并且再關(guān)閉DRV，由此提高管道中的壓力并且泵通過RV 再輸送到高壓儲存器中。系統(tǒng)設(shè)計保證，高壓儲存器直到下一彎道再加載。6)如果駛過彎道，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別到這一點并且從換向閥撤銷控制信號，由此使閥門占據(jù)其(通過彈簧保證的)中間位置并且抬起的一側(cè)又向下移動到基本位置。7)從4)起繼續(xù)如常進行。8)在結(jié)束日常運行時，通過壓力卸載閥保證，在無電流的車輛中，液壓系統(tǒng)包括所有部件是無壓力的并且可以安全地停止或維護。圖4簡示出在第二實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置中間變化連同位移測量系統(tǒng)”。這個方案的優(yōu)點是，為了徑向調(diào)整輪對可以利用擺動控制的幾何結(jié)構(gòu)并由此使車輪磨損最小化。如圖如所示，致動器與主彈簧串聯(lián)地設(shè)置并且位移測量系統(tǒng)(4#每個轉(zhuǎn)向架)受保護地安置在致動器中(測量致動器行程，不包括主彈簧的彈簧行程)。通過下面的功能確定日常運行
1)無電流狀態(tài)所有閥門(DRV、換向閥、卸載閥)完全打開，系統(tǒng)包括高壓儲存器是無壓力的。車廂占據(jù)其最深(fail safe (故障安全))位置。2)通過電流和控制器的電信號關(guān)閉壓力卸載閥和DRV，電動機旋轉(zhuǎn)，并且泵提供恒定的輸送流，并且由此將高壓儲存器泵送到名義壓力(p=350bar)。3)壓力傳感器識別完全加載的高壓儲存器，并且控制器釋放DRV，由此使到儲存器的供給管道中的壓力降低到Obar (節(jié)省能量)，并且RV防止儲存器卸載到油箱中。4)位移傳感器(轉(zhuǎn)向架每側(cè)2個)在基本階段中識別實際的高度，并且控制器使高度調(diào)節(jié)閥將轉(zhuǎn)向架框架在基本位置中提高到確定的高度(但不是直至止擋)。系統(tǒng)準備好運行。5)在彎道行駛時，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別，轉(zhuǎn)向架框架的哪一側(cè)必須抬起和哪一側(cè)必須降低，并且換向閥接通到相應(yīng)的位置。轉(zhuǎn)向架一側(cè)的兩個液壓缸在約2s 后伸出或縮回直至止擋并且在整個彎道行駛期間保留在這個位置。6)在此高壓儲存器給出約0. 35升的油，并由此使壓力從350bar減小到300bar。7)如果駛過彎道，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別到這一點并且高度調(diào)節(jié)閥再調(diào)節(jié)到基本位置。用于調(diào)節(jié)的油需求也對應(yīng)于約0. 35升的油，并且在高壓儲存器中的壓力從 300bar 下降到 250bar。8)控制器通過壓力傳感器識別在高壓儲存器中下降的壓力水平并且再關(guān)閉DRV， 由此提高管道中的壓力并且泵通過RV再輸送到高壓儲存器中。系統(tǒng)設(shè)計保證，高壓儲存器直到下一彎道再加載。9)從4)起繼續(xù)如常進行。10)在結(jié)束日常運行時，通過壓力卸載閥保證，在無電流的車輛中，液壓系統(tǒng)包括所有部件是無壓力的并且可以安全地停止或維護。圖5簡示出在第三實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置中間變化連同輔助活塞”。由圖fe給出致動器連同輔助活塞的結(jié)構(gòu)形式。這個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，為了徑向調(diào)整輪對可以利用擺動控制的幾何結(jié)構(gòu)并由此使車輪磨損最小化。但是為了調(diào)整基本位置，無需位移傳感器，而是通過伸縮式致動器和適當?shù)剡x擇主活塞和輔助活塞的活塞面積和控制壓力保證高度。由于輔助活塞的較大面積使油需求并由此也使高壓儲存器更大?？s寫
PO…用于完全縮回的液壓缸的無壓力(Obar) Pl…用于中間位置的控制壓力(約80bar) p2…用于完全伸出的致動器的最大壓力(約250bar) Aw…主活塞的有效面積(Dw=約60mm) Ah…輔助活塞的有效面積(Dh=約100mm) 壓力與活塞面積之間的關(guān)系通過下面的條件定義
壓力Pl在輔助活塞的有效面積上必須可以抬起完全加載的車輛包括動態(tài)力 (pl*Ah>Fz_max)?！毫i在主活塞的有效面積上不能抬起空的車輛包括動態(tài)回彈(pl*Aw<Fz_ min)?！毫2在主活塞的有效面積上必須可以抬起完全加載的車輛包括動態(tài)力(p2* Aw>Fz—max)。在日常運行中的功能如下
1)無電流狀態(tài)所有閥門(DRV、換向閥、卸載閥)完全打開，系統(tǒng)包括高壓儲存器是無壓力的。車廂占據(jù)其最深(fail safe (故障安全))位置。2)通過電流和控制器的電信號關(guān)閉壓力卸載閥和DRV，電動機旋轉(zhuǎn)，并且泵提供恒定的輸送流，并且由此將高壓儲存器泵送到名義壓力(p=350bar)。3)壓力傳感器識別完全加載的高壓儲存器，并且控制器釋放DRV，由此使到儲存器的供給管道中的壓力降低到Obar (節(jié)省能量)，并且RV防止儲存器卸載到油箱中。4)壓力pi對于中間位置必需的并且兩個閥門打開，用于抬起轉(zhuǎn)向架框架的兩側(cè)。5)壓力傳感器在基本階段識別到，何時達到pi (約80bar)并關(guān)閉閥門。達到在基本位置的確定高度(輔助活塞的止擋)。系統(tǒng)準備好運行。6)在彎道行駛時，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別，轉(zhuǎn)向架框架的哪一側(cè)必須抬起(控制壓力P2=約250bar)和哪一側(cè)必須降低(控制壓力p0=0bar)并且換向閥接通到相應(yīng)的位置。轉(zhuǎn)向架一側(cè)的兩個液壓缸在約&后伸出或縮回直至止擋，并且在整個彎道行駛期間保留在這個位置。通過壓力(PO=下面止擋，p2=上面止擋)可明確確定并監(jiān)控最終位置。7)在此高壓儲存器給出約0. 35升的油(抬起到Aw上)并由此使壓力從350bar減小到 320bar。8)如果駛過彎道，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別到這一點并且閥門再接通到 Pl上，用于移到基本位置。用于調(diào)節(jié)的油需求對應(yīng)于約1. 0升的油(抬起到Ah上)并且在高壓儲存器中的壓力從320bar下降到250bar。9)控制器通過壓力傳感器識別在高壓儲存器中下降的壓力水平并且再關(guān)閉DRV， 由此提高管道中的壓力并且泵通過RV再輸送到高壓儲存器中。系統(tǒng)設(shè)計保證，高壓儲存器直到下一彎道再加載。10)從6)起繼續(xù)如常進行。11)在結(jié)束日常運行時，通過壓力卸載閥保證，在無電流的車輛中，液壓系統(tǒng)包括所有部件是無壓力的并且可以安全地停止或維護。圖6簡示出在第四實施例中的液壓線路圖，所謂的“基本位置向上變化”
這個實施例的優(yōu)點尤其是無需位移傳感器，因為串聯(lián)液壓缸的調(diào)整行程機械地通過固定止擋確定，并且通過純粹的壓力加載來達到，并且利用壓力傳感器監(jiān)控。可以通過擺動效應(yīng)實現(xiàn)輪對的徑向調(diào)整，但是在系統(tǒng)故障時又失去這個優(yōu)點。日常運行
1)無電流狀態(tài)所有閥門(DRV、換向閥、卸載閥)完全打開，系統(tǒng)包括高壓儲存器是無壓力的。車廂占據(jù)其最深(fail safe (故障安全))位置。2)通過電流和控制器的電信號關(guān)閉壓力卸載閥和DRV，電動機旋轉(zhuǎn)，并且泵提供恒定的輸送流，并且由此將高壓儲存器泵送到名義壓力(p=350bar)。3)壓力傳感器識別完全加載的高壓儲存器，并且控制器釋放DRV，由此使到儲存器的供給管道中的壓力降低到Obar (節(jié)省能量)，并且RV防止儲存器卸載到油箱中。4 )閥門在兩側(cè)上接通壓力并且所有4個致動器抬起轉(zhuǎn)向架框架直到止擋。系統(tǒng)準備好運行。5)在彎道行駛時，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別，轉(zhuǎn)向架框架的哪一側(cè)(彎道內(nèi)側(cè))必須降低并且換向閥接通到相應(yīng)側(cè)。轉(zhuǎn)向架一側(cè)的兩個液壓缸在約^后向下移動直至止擋，并且在整個彎道行駛期間保留在這個位置。此外對置的一側(cè)繼續(xù)壓力加載(連接到高壓儲存器)。6)如果駛過彎道，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別到這一點并且從換向閥撤銷控制信號，由此使閥門占據(jù)其(通過彈簧保證的)中間位置并且再抬起下降的一側(cè)。7)在此高壓儲存器給出約0. 7升的油，并且壓力由此從320bar下降到250bar?？刂破魍ㄟ^壓力傳感器識別到這一點并且再關(guān)閉DRV，由此提高管道中的壓力并且泵通過RV 再輸送到高壓儲存器中。系統(tǒng)設(shè)計保證，高壓儲存器直到下一彎道再加載。8)從5)起繼續(xù)如常進行。9)在結(jié)束日常運行時，通過壓力卸載閥保證，在無電流的車輛中，液壓系統(tǒng)包括所有部件是無壓力的并且可以安全地停止或維護。圖7簡示出在第五實施例中的液壓線路圖，所謂的“致動器平行變化”，其中致動器的力平行于主彈簧懸掛起作用。這個變化具有實施例“基本位置中間”的優(yōu)點，但是可以在此省去位移測量系統(tǒng)， 因為主彈簧本身的特征曲線用作致動器中的壓力與彈簧級中的行程之間的關(guān)系。該致動器可以同時滿足液壓阻尼器的功能。日常運行
1)無電流狀態(tài)所有閥門(DRV、換向閥、卸載閥)完全打開，系統(tǒng)包括高壓儲存器是無壓力的。車廂占據(jù)其最深(fail safe (故障安全))位置。2)通過電流和控制器的電信號關(guān)閉壓力卸載閥和DRV，電動機旋轉(zhuǎn)，并且泵提供恒定的輸送流，并且由此將高壓儲存器泵送到名義壓力(p=350bar)。3)壓力傳感器識別完全加載的高壓儲存器，并且控制器釋放DRV，由此使到儲存器的供給管道中的壓力降低到Obar (節(jié)省能量)，并且RV防止儲存器卸載到油箱中。4)在直線行駛時致動器作為被動阻尼器起作用。5)在彎道行駛時，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別，轉(zhuǎn)向架框架的哪一側(cè)必須抬起和哪一側(cè)必須降低，并且壓力閥使在兩側(cè)起作用的致動器(可以傳遞拉力和壓力)以所計算的控制壓力加載。通過基本階段的特性曲線，每個轉(zhuǎn)向架側(cè)調(diào)整出減小或加大的高度， 轉(zhuǎn)向架框架傾斜。6)致動器在彎道行駛期間保持壓力恒定，但是彈簧執(zhí)行動態(tài)的彈簧行程，致動器必須跟隨這些彈簧行程，但是不加入附加的剛性到主彈簧中。液壓供應(yīng)源和高壓儲存器提供對此所需的油。7)如果駛過彎道，控制器(陀螺儀+橫向加速度)識別到這一點并且從壓力閥撤銷控制信號，并且轉(zhuǎn)向架框架返回到其初始位置。8)控制器通過壓力傳感器識別在高壓儲存器中下降的壓力水平并且再關(guān)閉DRV， 由此提高管道中的壓力并且泵通過RV再輸送到高壓儲存器中。系統(tǒng)設(shè)計保證，高壓儲存器直到下一彎道再加載。9)從4)起繼續(xù)如常進行。10)在結(jié)束日常運行時，通過壓力卸載閥保證，在無電流的車輛中，液壓系統(tǒng)包括所有部件是無壓力的并且可以安全地停止或維護。圖8簡示出在第六實施例中的液壓線路圖，所謂的“銷引導(dǎo)致動器變化”。
權(quán)利要求
1.用于軌道車輛的側(cè)滾補償系統(tǒng)，其特征在于，為了有針對性地調(diào)整轉(zhuǎn)向架框架的高度，在轉(zhuǎn)向架的主螺旋壓力彈簧內(nèi)部設(shè)置致動器。
2.如權(quán)利要求1所述的側(cè)滾補償系統(tǒng)，其特征在于，對行駛的車輛配有運行模式，并且對每個運行模式配有利用所述致動器進行的轉(zhuǎn)向架框架的預(yù)定控制。
3.如權(quán)利要求2所述的側(cè)滾補償系統(tǒng)，其特征在于，作為運行模式規(guī)定“直線行駛”、 “曲線左”和“曲線右”，并且在兩個“曲線”運行模式中實現(xiàn)預(yù)定的單側(cè)的轉(zhuǎn)向架框架的高度調(diào)整。
4.如權(quán)利要求3所述的側(cè)滾補償系統(tǒng)，其特征在于，通過預(yù)定的高度調(diào)整以約3度角補償斜度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的側(cè)滾補償系統(tǒng)，其特征在于，作為致動器設(shè)有液壓缸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軌道車輛的側(cè)滾補償系統(tǒng)，其中為了有針對性地調(diào)整轉(zhuǎn)向架框架的高度，在轉(zhuǎn)向架的主螺旋壓力彈簧內(nèi)部設(shè)置致動器。
文檔編號B61F5/22GK102481941SQ201080041099
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者A·基恩伯格, H·哈斯, H·瓦爾滕斯多費爾, H·里特, J·希爾滕萊希納, J·米勒, M·泰希曼, T·彭茨, T·齊斯卡爾 申請人:奧地利西門子公司