側風穩(wěn)定方法和相關的軌道交通工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通工具的側風穩(wěn)定性，特別涉及例如城際軌道交通工具的高速軌道交通工具和/或例如雙層軌道交通工具的承受高側風負荷的交通工具的側風穩(wěn)定性。
【背景技術】
[0002]軌道交通工具的側風穩(wěn)定性受交通工具主體的形狀、交通工具主體和驅動裝置架(running gear frame)的慣性的影響，并且受交通工具懸掛系統(tǒng)影響。軌道交通工具設置有被動懸掛系統(tǒng)，并且暴露于與交通工具主體的搖擺運動起反應的側風。交通工具主體的橫擺運動特別是在陣風的影響下也可以被觀測到。交通工具響應于側風的測量結果顯示:特別是二系懸掛(secondary suspens1n)的橫向剛度和較少程度上的側傾剛度影響在負荷作用下的交通工具的穩(wěn)定性。然而，空氣動力學負荷的強度經(jīng)常高到使得證明沒有可能使被動懸掛系統(tǒng)充分適應側風而不妥協(xié)或甚至惡化乘坐舒適度。
[0003]軌道交通工具現(xiàn)今越來越多地裝配有用于乘坐舒適目的的主動懸掛系統(tǒng)。當這樣的交通工具暴露于高側風負荷時，主動二系懸掛可以稍微減少側風在交通工具上的影響。然而，空氣動力學負荷在交通工具上的強度和突發(fā)性是經(jīng)常的，使得主動二系懸掛的響應是不充分的或不適當?shù)摹?br>[0004]因此，存在對側風在軌道交通工具上的更具體響應的需要。

【發(fā)明內容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于穩(wěn)定軌道交通工具的方法，軌道交通工具包括放置在兩個縱向隔開的驅動裝置上的交通工具主體，驅動裝置中的每個驅動裝置包括驅動裝置架、在驅動裝置架和一組輪子之間的一系懸掛、和包括在驅動裝置架和交通工具主體之間的一個或多個橫向致動器的二系懸掛，該方法包括:
[0006]-處理來自直接或間接地測量輪子卸荷狀況(wheelunloading condit1n)的傳感器的信號以檢測側風和迎風側；和
[0007]-控制驅動裝置中的至少一個驅動裝置或兩個驅動裝置的一個或多個橫向致動器中的至少一個橫向致動器以根據(jù)側風穩(wěn)定性定向控制策略，響應于檢測到的側風而朝向迎風側移動交通工具主體。
[0008]傳遞到交通工具主體的側向移動減少了在迎風側上的輪子卸荷，輪子卸荷使傾覆風險減到最小并且增加了交通工具的穩(wěn)定性。提出的方法可以利用現(xiàn)有的主動懸掛系統(tǒng)或使用專用的致動器，特別是一個或多個專用的橫向致動器，在缺少側風時不使用專用的橫向致動器。
[0009]輪子卸荷可以估計為實際垂直輪軌作用力(wheel-rail force)Q與水平導軌上的相應的靜態(tài)作用力Qtl的歸一化的偏差(Q-Qtl)/U。然而，直接地測量輪軌作用力需要測力輪組(instrumented wheelset),測力輪組在日常操作中是昂貴的和不切實際的。因此,傳感器優(yōu)選地測量一系懸掛的垂直偏轉和/或作用力。具體地，直接測量一系懸掛的垂直偏轉證明是特別容易和適當?shù)摹?br>[0010]雖然輪子卸荷可以在單個輪子上進行測量或估計，但是優(yōu)選地是，計算關于每個驅動裝置或軌道交通工具的兩個驅動裝置的左側負荷值和右側負荷值。
[0011]信號處理還可以包括將左側負荷值和右側負荷值中的至少一個與卸荷閾值進行比較以決定側風的發(fā)生。卸荷閾值優(yōu)選地由于來自在靜態(tài)情況下(即，靜止在水平導軌上或以恒定速度處于直的水平導軌上)的傳感器的信號的先前處理而確定。
[0012]優(yōu)選地，信號處理還包括將左側負荷值與右側負荷值進行比較以確定迎風方向。
[0013]信號優(yōu)選地用低通濾波器進行濾波，優(yōu)選地，低通濾波器是優(yōu)選地具有0.1Hz和4Hz之間的截止頻率的一階低通濾波器，以避免在響應時不必要的時間延遲。
[0014]側風穩(wěn)定性定向控制策略優(yōu)選地包括在檢測到側風時，用預定的側風穩(wěn)定性定向常數(shù)設定值控制橫向致動器中的至少一個橫向致動器。該策略特別簡單地實施。預定的常數(shù)側風穩(wěn)定性定向設定值可以是用橫向致動器可實現(xiàn)的最大作用力或偏轉值。
[0015]可選地，如果橫向致動器是足夠大功率的，它可以用一組作用力值或偏轉值進行控制，偏轉值是預定的側風穩(wěn)定性定向常數(shù)平均值和疊加的動態(tài)值的總和。特別地，疊加的動態(tài)值可以根據(jù)已知的舒適度定向控制策略進行確定。動態(tài)值不應當干擾常數(shù)平均值并且因此應當在給定的分裂頻率(split frequency)下沒有頻率分量。如果已知的舒適度定向控制策略產(chǎn)生低頻信號，則可能有必要處理根據(jù)舒適度定向控制策略通過具有處于分裂頻率的截止頻率的高通濾波器計算的設定值，分裂頻率優(yōu)選地多于0.1Hz并且小于3Hz。
[0016]如果驅動裝置中的一個驅動裝置設置有一個以上的橫向致動器，則橫向致動器中的一個橫向致動器可以專用于側風穩(wěn)定性定向控制策略，而如果有必要，另一個橫向致動器可以在通過高通濾波器處理之后根據(jù)舒適度定向控制策略進行控制，以便不干擾第一致動器。
[0017]二系懸掛可以設置有左垂直致動器和右垂直致動器。在這樣的情況下，側風穩(wěn)定性定向控制策略可以包括控制二系懸掛的至少一個垂直致動器以響應于檢測到的側風而朝向迎風側傾斜交通工具主體。特別地，該方法可以包括在交通工具的背風側上提升交通工具主體，并且在交通工具的迎風側上降低交通工具主體。
[0018]垂直致動器中的至少一個垂直致動器可以在檢測到側風時用預定的常數(shù)設定值進行控制。該預定的常數(shù)設定值可以是垂直致動器的最大作用力或偏轉值。
[0019]垂直致動器中的至少一個垂直致動器、并且優(yōu)選地是全部的垂直致動器可以用設定作用力或偏轉值進行控制，偏轉值是預定的常數(shù)平均值和疊加的動態(tài)值的總和。特別地，疊加的動態(tài)值可以根據(jù)已知的舒適度定向控制策略來確定。如上關于橫向致動器所討論的，用于控制垂直致動器的動態(tài)值不應當干擾常數(shù)平均值并且因此應當在給定的分裂頻率下不具有頻率分量。如果已知的舒適度定向控制策略產(chǎn)生低頻信號，則可能有必要處理根據(jù)舒適度定向控制策略通過具有處于分裂頻率的截止頻率的高通濾波器計算的設定值，分裂頻率優(yōu)選地多于0.1Hz并且小于3Hz。
[0020]優(yōu)選地，該方法包括在檢測側風的過渡階段中逐漸采用側風穩(wěn)定性定向控制策略并且同時逐漸停止舒適度定向控制策略。過渡階段應當足夠短以對側風迅速做出反應，但是還確保在兩種控制方法之間的相對平穩(wěn)的過渡。
[0021]該方法優(yōu)選地還包括處理來自測量一系懸掛的垂直偏轉和/或作用力的傳感器的信號以檢測側風的結束。特別地，該方法可以包括將左側負荷值和右側負荷值中的至少一個與結束卸荷閾值(end-of-unloading threshold)進行比較以檢測側風的結束。結束卸荷閾值可以等于卸荷閾值。該方法優(yōu)選地還包括在結束側風過渡階段中逐漸停止側風穩(wěn)定性定向控制策略并且同時逐漸采用舒適度定向控制策略。因為返回舒適度定向控制策略不涉及安全，故該過渡階段可以長于先前的檢測側風的過渡階段。
[0022]該方法還包括結合定位系統(tǒng)和來自傳感器的信號來處理存儲的數(shù)據(jù)，以提高將側風與導軌布置(即，曲線過渡)進行區(qū)分的能力。
[0023]如果軌道交通工具是例如多個單元或火車的一組軌道交通工具的一部分，則該方法可以包括結合來自傳感器的信號處理來自該組軌道交通工具中的另一個軌道交通工具的數(shù)據(jù)以檢測側風。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了控制軌道交通工具的方法，軌道交通工具包括放置在兩個縱向隔開的驅動裝置上的交通工具主體，驅動裝置中的每個驅動裝置包括驅動裝置架、在驅動裝置架和一組輪子之間的一系懸掛、和包括在驅動裝置架和交通工具主體之間的一個或多個橫向致動器的二系懸掛，該方法的特征在于，其包括:
[0025]-處理來自直接或間接地測量輪子卸荷狀況的傳感器的