專利名稱：有單軸走行部的鐵路機(jī)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(xiàng)權(quán)利要求前序部分所述的鐵路機(jī)車車輛。
此類已知的鐵路機(jī)車車輛(DE 4224467 A1)有至少兩個(gè)車體，它們支承在至少三個(gè)被控制的單軸走行部上。用于控制所涉及的多個(gè)走行部的控制信號(hào)由控制系統(tǒng)產(chǎn)生，控制系統(tǒng)從兩個(gè)相鄰車體的角向位置獲得控制信號(hào)。此控制系統(tǒng)一個(gè)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(guò)的線路曲線半徑的控制信號(hào)，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(jì)的缺點(diǎn)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(gè)相鄰車體角向位置的檢測(cè)通過(guò)機(jī)械杠桿系統(tǒng)進(jìn)行，它們作用在相應(yīng)的液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，調(diào)節(jié)機(jī)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(xiàng)權(quán)利要求的前序部分所述的鐵路機(jī)車車輛中采取一些措施，以便能用簡(jiǎn)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(guò)第一項(xiàng)權(quán)利要求的特征部分所述特征來(lái)達(dá)到。
在按本發(fā)明的鐵路機(jī)車車輛的設(shè)計(jì)中，借助于傳感發(fā)送單元中的發(fā)送傳感器，產(chǎn)生一個(gè)直接由要駛過(guò)的線路半徑導(dǎo)出的電的原始信號(hào)，這一原始信號(hào)是根據(jù)一個(gè)尤其是走在前面的根據(jù)輪軌幾何形狀自動(dòng)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(hào)中除了與曲線半徑有關(guān)的為控制所必需的有效信號(hào)成分外，還包括疊加的振動(dòng)，它們?cè)醋杂谠阼F路機(jī)車車輛運(yùn)行過(guò)程中，由于不平度、外來(lái)物、牽引力影響等引起走行部與車體之間或用來(lái)作為測(cè)量基礎(chǔ)的幾個(gè)車體之間的振動(dòng)，并調(diào)諧或疊加在取決于曲線半徑的有效信號(hào)上。為了消除這些與線路曲線無(wú)關(guān)的干擾，將此原始信號(hào)輸入低通濾波器，低通濾波器有位于干擾振動(dòng)以下的極限頻率。業(yè)已證實(shí)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(dòng)后的信號(hào)與一個(gè)按要駛過(guò)的曲線半徑調(diào)諧好的額定值信號(hào)一致，額定值信號(hào)作為準(zhǔn)靜態(tài)的給定參數(shù)，用于控制一個(gè)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(gè)電調(diào)節(jié)器和有一個(gè)由調(diào)節(jié)器起給定參數(shù)作用的輸出信號(hào)控制的電磁式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。此調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一方面與走行部另一方面與有關(guān)的貨車車體機(jī)械連接，所以通過(guò)調(diào)整此調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以使走行部繞其實(shí)際或假想的豎軸回轉(zhuǎn)。若采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，則濾波器輸出信號(hào)通過(guò)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(duì)于所屬的車體作與要駛過(guò)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(jī)構(gòu)上或走行部上設(shè)位置傳感器，它提供一個(gè)有關(guān)當(dāng)前調(diào)整位置的電的位置信號(hào)。然后，此位置信號(hào)可作為位置的實(shí)際值輸入一個(gè)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(hào)作為額定值，并將根據(jù)額定值和實(shí)際值得出的當(dāng)時(shí)還應(yīng)加以補(bǔ)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(hào)作為調(diào)整量傳輸給調(diào)節(jié)機(jī)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(gè)準(zhǔn)靜態(tài)的信號(hào)出口，在每一個(gè)這種信號(hào)出口上連接一個(gè)調(diào)整單元，它們的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共同作用在同一個(gè)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(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的機(jī)械作用點(diǎn)彼此成尤其是對(duì)角相對(duì)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(jí)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(duì)的車輪軸承之間還設(shè)有初級(jí)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(yùn)行時(shí)允許輪對(duì)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(jī)構(gòu)產(chǎn)生的強(qiáng)迫偏轉(zhuǎn)在克服二級(jí)彈性構(gòu)件的力的情況下實(shí)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(duì)于車體作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際的豎軸。
有關(guān)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)尤其可設(shè)計(jì)為線性傳動(dòng)裝置，并可以是一臺(tái)線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或是一臺(tái)帶螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或行星齒輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服電動(dòng)機(jī)。一個(gè)或幾個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與走行部或車體的連接尤其是彈性地進(jìn)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(jī)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(shí)引起的必要的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
用于發(fā)生取決于線路曲線的原始信號(hào)的發(fā)送傳感器，可設(shè)計(jì)為配屬于兩個(gè)車體之間的一個(gè)連接鉸鏈的電阻傳感器，彎道行駛時(shí)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(cè)錄下來(lái)用于原始信號(hào)。然而此發(fā)送傳感器也可以配屬于在同一個(gè)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(shí)由輪軌幾何形狀自動(dòng)造成的旋轉(zhuǎn)偏差的影響。
下面借助于一種實(shí)施例的原理簡(jiǎn)圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
附圖中

圖1根據(jù)要駛過(guò)的曲線半徑可借助于調(diào)節(jié)機(jī)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(jī)構(gòu)的調(diào)整單元的控制系統(tǒng)。
鐵路機(jī)車車輛的一個(gè)圖中沒有表示的車體通過(guò)二級(jí)彈性構(gòu)件1裝在一個(gè)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(duì)3、4的軸3處在一個(gè)橫向于車輛的縱向延伸的、包含二級(jí)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(guò)沿行駛方向前和后所設(shè)的初級(jí)彈性構(gòu)件7支承和固定在走行部框架2下側(cè)上。初級(jí)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(duì)于車體13的轉(zhuǎn)動(dòng)偏擺。在這種情況下，這種偏擺繞豎軸8進(jìn)行，豎軸8通過(guò)一個(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)。
為了能根據(jù)當(dāng)時(shí)要駛過(guò)的線路段實(shí)現(xiàn)走行部繞豎軸8的強(qiáng)制的旋轉(zhuǎn)調(diào)整，設(shè)置由兩個(gè)對(duì)角和對(duì)稱安裝的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9組成的調(diào)整裝置，調(diào)節(jié)機(jī)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(jí)彈性構(gòu)件1所在區(qū)域內(nèi)，通過(guò)調(diào)整桿10與那里所設(shè)的一個(gè)固定吊耳11插接，它們的另一端通過(guò)一個(gè)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(jī)構(gòu)9設(shè)有按圖2所示的控制系統(tǒng)。它由一個(gè)發(fā)送傳感單元14和兩個(gè)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(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9，用于走行部2、3的強(qiáng)制性旋轉(zhuǎn)調(diào)整。傳感發(fā)送單元14包括一個(gè)發(fā)送傳感器17，它發(fā)生一個(gè)取決于要駛過(guò)的線路曲線半徑的原始信號(hào)，此原始信號(hào)還與另一個(gè)按輪軌幾何形狀自動(dòng)調(diào)整的走行部的或相鄰車體的車體部分相對(duì)的角向位置有關(guān)。在此發(fā)送傳感器不僅被要駛過(guò)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(hào)部分上疊加了一個(gè)由車輛動(dòng)力學(xué)造成的干擾信號(hào)。因此發(fā)送傳感器17提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)的原始信號(hào)w(t)dyn，將它輸入一個(gè)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(dòng)成分被從原始信號(hào)中消除掉，所以在濾波器18的最好有兩個(gè)分開的、用于兩個(gè)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(jī)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(gè)輸出信號(hào)y(t)作為機(jī)電式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9的調(diào)節(jié)量。按照此輸出信號(hào)的大小或持續(xù)時(shí)間，尤其是包含一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9實(shí)施轉(zhuǎn)角的改變，但在本例中為實(shí)施長(zhǎng)度的改變，這一改變控制走行部1、2，使軸3處于要駛過(guò)的線路段的半徑線內(nèi)。為了在這種情況下保證確實(shí)達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)或走行部的規(guī)定位置，為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9或走行部2、3配設(shè)位置傳感器21，它提供一個(gè)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(hào)xr(t)。此位置信號(hào)被輸入一個(gè)電比較器20，輸入比較器20的另一個(gè)輸入信號(hào)是所提供的給定參數(shù)w(t)。因此，此位置信號(hào)是相對(duì)于由額定值給定的規(guī)定位置真正達(dá)到的實(shí)際值。在比較器內(nèi)根據(jù)這兩個(gè)輸入信號(hào)w(t)和xr(t)確定調(diào)節(jié)誤差，并將其作為輸入信號(hào)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(hào)與實(shí)際值信號(hào)在比較器20內(nèi)導(dǎo)致一個(gè)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(gè)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(dòng)的車體部分13機(jī)械連接，并提供一個(gè)由走行部2、3的旋轉(zhuǎn)調(diào)整造成的調(diào)整信號(hào)xr(t)。
傳感發(fā)送單元14還可以利用來(lái)例如在預(yù)定的鐵路線路區(qū)段上試運(yùn)行時(shí)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存與行程有關(guān)的軌道形態(tài)，作為用于整個(gè)線路的經(jīng)過(guò)濾波的給定參數(shù)，當(dāng)在這一線路上再行駛時(shí)，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)的控制系統(tǒng)，在耗費(fèi)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(jī)車車輛上反正是現(xiàn)成的電網(wǎng)可以提供電源。與要駛過(guò)的軌道段的半徑無(wú)關(guān)的電的干擾影響，可通過(guò)這種簡(jiǎn)單的電的濾波措施加以消除，所以可以無(wú)干擾地實(shí)現(xiàn)走行部相對(duì)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(yùn)行。在這里還可以將一個(gè)傳感發(fā)送單元確定的線路曲線傳輸給一個(gè)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(dòng)態(tài)的原始信號(hào)，例如，只要發(fā)送傳感器測(cè)錄在走行部框架2、3和支承在其中的軸3之間的相對(duì)位移，并據(jù)此通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)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(gè)旋轉(zhuǎn)位置，在這一位置補(bǔ)償了輪對(duì)3、4相對(duì)于有關(guān)的走行部框架2的由輪軌幾何形狀引起并通過(guò)初級(jí)彈性構(gòu)件7可能造成的偏轉(zhuǎn)?？傊€獲得了一種在線路曲線內(nèi)輪對(duì)單個(gè)走行部良好的徑向定位，即使在一個(gè)車體上輪對(duì)距離大時(shí)也是如此，在這種情況下所使用的控制系統(tǒng)的費(fèi)用，比配設(shè)第二個(gè)承擔(dān)控制任務(wù)的輪對(duì)費(fèi)用低。此外，軸3上還裝有制動(dòng)盤22，為它們配設(shè)固定在走行部框架3上的盤式制動(dòng)裝置23。
權(quán)利要求
1.鐵路機(jī)車車輛，它有至少一個(gè)單軸走行部，走行部安裝成可相對(duì)于一個(gè)配屬的車體繞一根實(shí)際的或假想的豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并與一個(gè)受信號(hào)控制的調(diào)整單元連接，此信號(hào)取決于一個(gè)受經(jīng)駛過(guò)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(gè)電的發(fā)送傳感器(17)和一個(gè)電的低通濾波器(18)；發(fā)送傳感器(17)發(fā)出一個(gè)動(dòng)態(tài)的電的原始信號(hào)(w(t)dyn)；以及，此原始信號(hào)(w(t)dyn)輸入低通濾波器(18)，后者準(zhǔn)靜態(tài)的輸出信號(hào)(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(jī)車車輛，其特征為低通濾波器(18)有一個(gè)上極限頻率，它低于干擾信號(hào)的頻率。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征為調(diào)整單元(15)有一個(gè)調(diào)節(jié)器(19)和有一個(gè)由調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)(y(t))作為給定參數(shù)控制的機(jī)電式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)；以及，此調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)一方面與走行部(2、3)另一方面與車體(13)機(jī)械連接。
4.按照權(quán)利要求3所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征為在調(diào)節(jié)機(jī)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(gè)位置信號(hào)(x(t))；以及，低通濾波器(18)準(zhǔn)靜態(tài)的輸出信號(hào)(w(t))和位置傳感器(21)的輸出信號(hào)(x(t))作為受控量輸入電的信號(hào)比較器(20)，它提供一個(gè)輸出信號(hào)(xw(t))作為給調(diào)節(jié)器(19)的輸入信號(hào)，上述輸出信號(hào)與由低通濾波器(18)的輸出信號(hào)(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(shí)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(jī)車車輛，其特征為傳感發(fā)送單元(14)有兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)的信號(hào)出口；以及，在每一個(gè)信號(hào)出口的下游連接一個(gè)調(diào)整單元(15)，它們的調(diào)節(jié)機(jī)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(jī)車車輛，其特征為兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)作用在走行部(2、3)沿對(duì)角相對(duì)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(jī)車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)是一個(gè)線性傳動(dòng)裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)是一臺(tái)直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
9.按照權(quán)利要求7所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)是一臺(tái)帶螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服馬達(dá)。
10.按照權(quán)利要求7所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征在于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)是一臺(tái)帶行星齒輪系傳動(dòng)機(jī)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(jī)車車輛，其特征為調(diào)節(jié)機(jī)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(jī)車車輛，其特征為發(fā)送傳感器(17)設(shè)在兩個(gè)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(lái)控制。
13.按照權(quán)利要求1至11中至少一項(xiàng)所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征為發(fā)送傳感器(17)配屬于一個(gè)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(dòng)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(xiàng)所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征為發(fā)送傳感器(17)包含一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中儲(chǔ)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(hào)，在這種情況下，所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)與濾波后的準(zhǔn)靜態(tài)輸出信號(hào)一致。
15.按照權(quán)利要求2或其后之一所述的鐵路機(jī)車車輛，其特征為低通濾波器(18)有一個(gè)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(jī)車車輛,它有一單軸走行部(2、3),走行部安裝成可相對(duì)于一個(gè)配屬的貨車車體(13)繞豎軸(8)轉(zhuǎn)動(dòng)并與一個(gè)調(diào)整單元(15)連接,后者取決于一個(gè)受要駛過(guò)的線路曲線半徑影響的傳感發(fā)送單元,為了獲得一種簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng),傳感發(fā)送單元配備有一個(gè)電的發(fā)送傳感器和一個(gè)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(gè)清除干擾后的準(zhǔn)靜態(tài)輸出信號(hào),用于控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(9)。
文檔編號(hào)B61F5/00GK1189802SQ97190453
公開日1998年8月5日 申請(qǐng)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(qǐng)人:Abb戴姆勒－奔弛運(yùn)輸公司