專利名稱：有單軸走行部的鐵路機車車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按第一項權(quán)利要求前序部分所述的鐵路機車車輛。
此類已知的鐵路機車車輛(DE 4224467 A1)有至少兩個車體，它們支承在至少三個被控制的單軸走行部上。用于控制所涉及的多個走行部的控制信號由控制系統(tǒng)產(chǎn)生，控制系統(tǒng)從兩個相鄰車體的角向位置獲得控制信號。此控制系統(tǒng)一個液壓的調(diào)整單元，后者與走行部連接，由相鄰車體的角向位置從傳感發(fā)送單元獲得的并因而取決于要駛過的線路曲線半徑的控制信號，轉(zhuǎn)換成所涉及的走行部繞一豎軸的恰當(dāng)回轉(zhuǎn)。這種設(shè)計的缺點是能量供應(yīng)復(fù)雜，在車上除了電源外還需要建立液壓設(shè)備。此外，兩個相鄰車體角向位置的檢測通過機械杠桿系統(tǒng)進行，它們作用在相應(yīng)的液壓調(diào)節(jié)機構(gòu)上，調(diào)節(jié)機構(gòu)控制有關(guān)的走行部框架到規(guī)定位置上。
本發(fā)明的目的是，在一種按照第一項權(quán)利要求的前序部分所述的鐵路機車車輛中采取一些措施，以便能用簡單的控制系統(tǒng)可靠地調(diào)整單軸走行部。
按本發(fā)明此目的通過第一項權(quán)利要求的特征部分所述特征來達(dá)到。
在按本發(fā)明的鐵路機車車輛的設(shè)計中，借助于傳感發(fā)送單元中的發(fā)送傳感器，產(chǎn)生一個直接由要駛過的線路半徑導(dǎo)出的電的原始信號，這一原始信號是根據(jù)一個尤其是走在前面的根據(jù)輪軌幾何形狀自動調(diào)整的走行部的當(dāng)前位置，由相鄰車體部分等的角向位置導(dǎo)出的。此原始信號中除了與曲線半徑有關(guān)的為控制所必需的有效信號成分外，還包括疊加的振動，它們源自于在鐵路機車車輛運行過程中，由于不平度、外來物、牽引力影響等引起走行部與車體之間或用來作為測量基礎(chǔ)的幾個車體之間的振動，并調(diào)諧或疊加在取決于曲線半徑的有效信號上。為了消除這些與線路曲線無關(guān)的干擾，將此原始信號輸入低通濾波器，低通濾波器有位于干擾振動以下的極限頻率。業(yè)已證實此極限頻率在5Hz以下，并最好選擇至0.5Hz。這種消除了干擾振動后的信號與一個按要駛過的曲線半徑調(diào)諧好的額定值信號一致，額定值信號作為準(zhǔn)靜態(tài)的給定參數(shù)，用于控制一個配屬于要調(diào)整的走行部的調(diào)整單元。
與要控制的走行部尤其與它的走行部框架連接的調(diào)整單元，有一個電調(diào)節(jié)器和有一個由調(diào)節(jié)器起給定參數(shù)作用的輸出信號控制的電磁式調(diào)節(jié)機構(gòu)。此調(diào)節(jié)機構(gòu)一方面與走行部另一方面與有關(guān)的貨車車體機械連接，所以通過調(diào)整此調(diào)節(jié)機構(gòu)可以使走行部繞其實際或假想的豎軸回轉(zhuǎn)。若采用步進電動機作調(diào)節(jié)機構(gòu)，則濾波器輸出信號通過調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換成調(diào)整脈沖序列就足夠了，它們促使走行部相對于所屬的車體作與要駛過的曲線半徑匹配的角度調(diào)整。若相反，沒有保證位置準(zhǔn)確的控制，則最好在調(diào)節(jié)機構(gòu)上或走行部上設(shè)位置傳感器，它提供一個有關(guān)當(dāng)前調(diào)整位置的電的位置信號。然后，此位置信號可作為位置的實際值輸入一個電的比較器，比較器內(nèi)還輸入濾波器的準(zhǔn)靜態(tài)輸出信號作為額定值，并將根據(jù)額定值和實際值得出的當(dāng)時還應(yīng)加以補償?shù)恼{(diào)節(jié)誤差輸入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出信號作為調(diào)整量傳輸給調(diào)節(jié)機構(gòu)，直至調(diào)節(jié)誤差至少近似于零為止。
傳感發(fā)送單元和尤其是濾波器可以有兩個準(zhǔn)靜態(tài)的信號出口，在每一個這種信號出口上連接一個調(diào)整單元，它們的調(diào)節(jié)機構(gòu)共同作用在同一個走行部上并尤其作用在它的走行部框架上。在這種情況下這兩個調(diào)節(jié)機構(gòu)的機械作用點彼此成尤其是對角相對的位置，并位于走行部框架的這樣一些區(qū)域內(nèi)，即，在那里有用于將走行部框架與所屬的車體連接的二級彈性構(gòu)件。通常在此區(qū)域內(nèi)在走行部框架與單軸輪對的車輪軸承之間還設(shè)有初級彈性構(gòu)件。這些彈性構(gòu)件的橫向剛性促使走行部的基本方向沿車輛縱軸線，并在運行時允許輪對在輪軌幾何形狀給定的范圍內(nèi)有限偏轉(zhuǎn)，在此期間由調(diào)節(jié)機構(gòu)產(chǎn)生的強迫偏轉(zhuǎn)在克服二級彈性構(gòu)件的力的情況下實施。在這種情況下，最好由走行部中心銷支承裝置構(gòu)成一根用于走行部相對于車體作回轉(zhuǎn)運動的實際的豎軸。
有關(guān)的調(diào)節(jié)機構(gòu)尤其可設(shè)計為線性傳動裝置，并可以是一臺線性感應(yīng)電動機或是一臺帶螺桿傳動機構(gòu)或行星齒輪系傳動機構(gòu)的伺服電動機。一個或幾個調(diào)節(jié)機構(gòu)與走行部或車體的連接尤其是彈性地進行，為此最好采用插裝的橡膠金屬件，一方面防止調(diào)節(jié)機構(gòu)受沖擊載荷，另一方面允許在底盤框架與車體之間有行車作業(yè)時引起的必要的擺動運動。
用于發(fā)生取決于線路曲線的原始信號的發(fā)送傳感器，可設(shè)計為配屬于兩個車體之間的一個連接鉸鏈的電阻傳感器，彎道行駛時在連接鉸鏈上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角變化，作為電阻的變化、作為電感值或電容值等測錄下來用于原始信號。然而此發(fā)送傳感器也可以配屬于在同一個車體上或別的車體上所設(shè)的、走在要控制的走行部前或后的走行部，并受其在彎道行駛時由輪軌幾何形狀自動造成的旋轉(zhuǎn)偏差的影響。
下面借助于一種實施例的原理簡圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
附圖中

圖1根據(jù)要駛過的曲線半徑可借助于調(diào)節(jié)機構(gòu)控制的單軸走行部俯視圖；以及圖2具有傳感發(fā)送單元和用于控制調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)整單元的控制系統(tǒng)。
鐵路機車車輛的一個圖中沒有表示的車體通過二級彈性構(gòu)件1裝在一個只有一根軸3的單軸走行部的走行部框架2上，軸3上剛性地固定有鐵路車輛的車輪4。輪對3、4的軸3處在一個橫向于車輛的縱向延伸的、包含二級彈性構(gòu)件1的垂直中心線5在內(nèi)的垂直平面內(nèi)，車輪軸承6通過沿行駛方向前和后所設(shè)的初級彈性構(gòu)件7支承和固定在走行部框架2下側(cè)上。初級彈性構(gòu)件7不僅承受沿其軸向的重力，而且由于有一定的橫向彈性還允許在有限程度內(nèi)有由輪軌幾何形狀造成的軸3或走行部2相對于車體13的轉(zhuǎn)動偏擺。在這種情況下，這種偏擺繞豎軸8進行，豎軸8通過一個與有關(guān)車體連接并插入在走行部框架2上的軸承安裝座中的走行部中心銷來實現(xiàn)。
為了能根據(jù)當(dāng)時要駛過的線路段實現(xiàn)走行部繞豎軸8的強制的旋轉(zhuǎn)調(diào)整，設(shè)置由兩個對角和對稱安裝的調(diào)節(jié)機構(gòu)9組成的調(diào)整裝置，調(diào)節(jié)機構(gòu)9在走行部框架2相應(yīng)的外側(cè)，在車輪軸承6或二級彈性構(gòu)件1所在區(qū)域內(nèi)，通過調(diào)整桿10與那里所設(shè)的一個固定吊耳11插接，它們的另一端通過一個作為彈性連接裝置12的橡膠彈性件，與剛性地安裝在車體上的車體部分13固定連接。
為了控制調(diào)節(jié)機構(gòu)9設(shè)有按圖2所示的控制系統(tǒng)。它由一個發(fā)送傳感單元14和兩個受其控制的至少基本功能相同的調(diào)整單元15組成，后者各包括一個調(diào)節(jié)機構(gòu)9，用于走行部2、3的強制性旋轉(zhuǎn)調(diào)整。傳感發(fā)送單元14包括一個發(fā)送傳感器17，它發(fā)生一個取決于要駛過的線路曲線半徑的原始信號，此原始信號還與另一個按輪軌幾何形狀自動調(diào)整的走行部的或相鄰車體的車體部分相對的角向位置有關(guān)。在此發(fā)送傳感器不僅被要駛過線路的半徑而且被干擾影響加載之后，在與曲線有關(guān)的信號部分上疊加了一個由車輛動力學(xué)造成的干擾信號。因此發(fā)送傳感器17提供了一個動態(tài)的原始信號w(t)dyn，將它輸入一個具有上極限頻率至5Hz但最好只有0.5Hz的低通濾波器18。因此，快速的高頻干擾振動成分被從原始信號中消除掉，所以在濾波器18的最好有兩個分開的、用于兩個調(diào)整單元15的輸出接頭的出口處，總是生成一種準(zhǔn)靜態(tài)的給定參數(shù)w(t)，它作為給定的額定值用于調(diào)整有關(guān)的調(diào)節(jié)機構(gòu)9。為此，將所提供的給定參數(shù)w(t)輸入調(diào)節(jié)器19，調(diào)節(jié)器19產(chǎn)生一個輸出信號y(t)作為機電式調(diào)節(jié)機構(gòu)9的調(diào)節(jié)量。按照此輸出信號的大小或持續(xù)時間，尤其是包含一臺電動機的調(diào)節(jié)機構(gòu)9實施轉(zhuǎn)角的改變，但在本例中為實施長度的改變，這一改變控制走行部1、2，使軸3處于要駛過的線路段的半徑線內(nèi)。為了在這種情況下保證確實達(dá)到調(diào)節(jié)機構(gòu)或走行部的規(guī)定位置，為調(diào)節(jié)機構(gòu)9或走行部2、3配設(shè)位置傳感器21，它提供一個取決于走行部2、3旋轉(zhuǎn)調(diào)整或與調(diào)整桿10的位置有關(guān)的位置信號xr(t)。此位置信號被輸入一個電比較器20，輸入比較器20的另一個輸入信號是所提供的給定參數(shù)w(t)。因此，此位置信號是相對于由額定值給定的規(guī)定位置真正達(dá)到的實際值。在比較器內(nèi)根據(jù)這兩個輸入信號w(t)和xr(t)確定調(diào)節(jié)誤差，并將其作為輸入信號xw(t)輸入調(diào)節(jié)器19。調(diào)節(jié)器19據(jù)此產(chǎn)生調(diào)節(jié)量y(t)，直至額定值信號與實際值信號在比較器20內(nèi)導(dǎo)致一個趨近于零值的調(diào)節(jié)誤差為止。位置傳感器21例如可以是一個可調(diào)電阻，它一方面與走行部框架2，另一方面與固定不動的車體部分13機械連接，并提供一個由走行部2、3的旋轉(zhuǎn)調(diào)整造成的調(diào)整信號xr(t)。
傳感發(fā)送單元14還可以利用來例如在預(yù)定的鐵路線路區(qū)段上試運行時，在數(shù)據(jù)存儲器中儲存與行程有關(guān)的軌道形態(tài)，作為用于整個線路的經(jīng)過濾波的給定參數(shù)，當(dāng)在這一線路上再行駛時，從數(shù)據(jù)存儲器調(diào)用準(zhǔn)靜態(tài)的給定參數(shù)w(t)，用于控制調(diào)整單元15。
總之，采用以電的和電子元件為基礎(chǔ)設(shè)計的控制系統(tǒng)，在耗費低的情況下獲得了一種成本低和緊湊的結(jié)構(gòu)，在鐵路機車車輛上反正是現(xiàn)成的電網(wǎng)可以提供電源。與要駛過的軌道段的半徑無關(guān)的電的干擾影響，可通過這種簡單的電的濾波措施加以消除，所以可以無干擾地實現(xiàn)走行部相對于線路的準(zhǔn)確的沿徑向定向，并因而達(dá)到使所涉及的走行部的一種平穩(wěn)和防脫軌的運行。在這里還可以將一個傳感發(fā)送單元確定的線路曲線傳輸給一個以上的走行部。合乎目的的是，還可以從要控制的走行部本身提取與曲線有關(guān)的動態(tài)的原始信號，例如，只要發(fā)送傳感器測錄在走行部框架2、3和支承在其中的軸3之間的相對位移，并據(jù)此通過調(diào)節(jié)機構(gòu)在有關(guān)的走行部框架上促使走行部2、3整體調(diào)整到一個旋轉(zhuǎn)位置，在這一位置補償了輪對3、4相對于有關(guān)的走行部框架2的由輪軌幾何形狀引起并通過初級彈性構(gòu)件7可能造成的偏轉(zhuǎn)。總之，還獲得了一種在線路曲線內(nèi)輪對單個走行部良好的徑向定位，即使在一個車體上輪對距離大時也是如此，在這種情況下所使用的控制系統(tǒng)的費用，比配設(shè)第二個承擔(dān)控制任務(wù)的輪對費用低。此外，軸3上還裝有制動盤22，為它們配設(shè)固定在走行部框架3上的盤式制動裝置23。
權(quán)利要求
1.鐵路機車車輛，它有至少一個單軸走行部，走行部安裝成可相對于一個配屬的車體繞一根實際的或假想的豎軸轉(zhuǎn)動，并與一個受信號控制的調(diào)整單元連接，此信號取決于一個受經(jīng)駛過的線路曲線半徑影響的傳感發(fā)送單元，其特征為傳感發(fā)送單元(14)有一個電的發(fā)送傳感器(17)和一個電的低通濾波器(18)；發(fā)送傳感器(17)發(fā)出一個動態(tài)的電的原始信號(w(t)dyn)；以及，此原始信號(w(t)dyn)輸入低通濾波器(18)，后者準(zhǔn)靜態(tài)的輸出信號(w(t))控制調(diào)整單元(15)。
2.按照權(quán)利要求1所述的鐵路機車車輛，其特征為低通濾波器(18)有一個上極限頻率，它低于干擾信號的頻率。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的鐵路機車車輛，其特征為調(diào)整單元(15)有一個調(diào)節(jié)器(19)和有一個由調(diào)節(jié)器的輸出信號(y(t))作為給定參數(shù)控制的機電式調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)；以及，此調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)一方面與走行部(2、3)另一方面與車體(13)機械連接。
4.按照權(quán)利要求3所述的鐵路機車車輛，其特征為在調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)或走行部(2、3)上設(shè)有一位置傳感器(21)，它提供一個位置信號(x(t))；以及，低通濾波器(18)準(zhǔn)靜態(tài)的輸出信號(w(t))和位置傳感器(21)的輸出信號(x(t))作為受控量輸入電的信號比較器(20)，它提供一個輸出信號(xw(t))作為給調(diào)節(jié)器(19)的輸入信號，上述輸出信號與由低通濾波器(18)的輸出信號(w(t))預(yù)先規(guī)定的規(guī)定位置和由位置傳感器(21)提供的走行部(2、3)實際位置之間的調(diào)節(jié)誤差相應(yīng)。
5.按照權(quán)利要求1或其后之一所述的鐵路機車車輛，其特征為傳感發(fā)送單元(14)有兩個準(zhǔn)靜態(tài)的信號出口；以及，在每一個信號出口的下游連接一個調(diào)整單元(15)，它們的調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)共同作用在走行部(2、3)上。
6.按照權(quán)利要求1或其后之一所述的鐵路機車車輛，其特征為兩個調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)作用在走行部(2、3)沿對角相對的位置(11)上。
7.按照權(quán)利要求3或其后之一所述的鐵路機車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)是一個線性傳動裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的鐵路機車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)是一臺直線感應(yīng)電動機。
9.按照權(quán)利要求7所述的鐵路機車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)是一臺帶螺桿傳動機構(gòu)的伺服馬達(dá)。
10.按照權(quán)利要求7所述的鐵路機車車輛，其特征在于調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)是一臺帶行星齒輪系傳動機構(gòu)的伺服馬達(dá)。
11.按照權(quán)利要求1或其后之一所述的鐵路機車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)彈性地連接在走行部(2、3)和/或車體(13)上。
12.按照權(quán)利要求1或其后之一所述的鐵路機車車輛，其特征為發(fā)送傳感器(17)設(shè)在兩個車體之間的連接鉸鏈上，并由連接鉸鏈部分繞一豎軸旋轉(zhuǎn)引起的轉(zhuǎn)角改變來控制。
13.按照權(quán)利要求1至11中至少一項所述的鐵路機車車輛，其特征為發(fā)送傳感器(17)配屬于一個走在要控制的走行部(2、3)之前或之后可繞一豎軸回轉(zhuǎn)的走行部，并受其由于輪軌幾何形狀自動造成的偏轉(zhuǎn)的影響。
14.按照權(quán)利要求1至11中至少一項所述的鐵路機車車輛，其特征為發(fā)送傳感器(17)包含一個數(shù)據(jù)存儲器，其中儲存有涉及鐵路線路區(qū)段作為用于調(diào)整單元的調(diào)節(jié)參數(shù)的信號，在這種情況下，所儲存的數(shù)據(jù)與濾波后的準(zhǔn)靜態(tài)輸出信號一致。
15.按照權(quán)利要求2或其后之一所述的鐵路機車車輛，其特征為低通濾波器(18)有一個約至5Hz最好約至0.5Hz的極限頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵路機車車輛,它有一單軸走行部(2、3),走行部安裝成可相對于一個配屬的貨車車體(13)繞豎軸(8)轉(zhuǎn)動并與一個調(diào)整單元(15)連接,后者取決于一個受要駛過的線路曲線半徑影響的傳感發(fā)送單元,為了獲得一種簡單的控制系統(tǒng),傳感發(fā)送單元配備有一個電的發(fā)送傳感器和一個在其下游的電的低通濾波器,在這種情況下,低通濾波器提供一個清除干擾后的準(zhǔn)靜態(tài)輸出信號,用于控制調(diào)節(jié)機構(gòu)(9)。
文檔編號B61F5/00GK1189802SQ97190453
公開日1998年8月5日 申請日期1997年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月27日
發(fā)明者德特勒夫·米勒, 約翰內(nèi)斯·赫克 申請人:Abb戴姆勒－奔弛運輸公司