ХОДОВАЯ ЧАСТЬ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2018 года по МПК B61F3/02 B61F5/32 B61F5/38 

Изобретение относится к ходовой части рельсового транспортного средства. Кроме того, изобретение относится к рельсовому транспортному средству и компьютерной программе.

У ходовых частей рельсовых транспортных средств возникает принципиальный целевой конфликт между динамическими ходовыми характеристиками при прохождении кривых пути и устойчивостью при движении на прямых участках пути с высокой скоростью. Целевой конфликт уже давно известен, и для его разрешения в истории железнодорожной техники существуют самые разные подходы. Именно с недавних пор этому целевому конфликту снова придается значение вследствие ужесточения условий доступа к железнодорожной сети эксплуатантами инфраструктуры в Европе и продолжающейся дискуссии вокруг введения зависимых от износа сборов за использование железнодорожной сети.

Из документа ЕР 1193154 А1 известны способ и устройство для стабилизации извилистого движения колесных пар. Предусмотрено, что по выявленному с помощью измерительной техники ускорению колесной пары горизонтально поперек направления ее движения определяется поворотный момент, прикладываемый к колесной паре вокруг ее вертикальной оси. Для этого предусмотрен, например, исполнительный орган, которым может быть, например, сервогидроцилиндр с соответствующим питанием давлением (насос и гидроаккумулятор).

Лежащая в основе изобретения задача заключается в создании усовершенствованной ходовой части рельсового транспортного средства.

Лежащая в основе изобретения задача заключается также в создании соответствующего способа эксплуатации ходовой части рельсового транспортного средства.

Кроме того, задачей изобретения является создание соответствующего рельсового транспортного средства и компьютерной программы.

Эти задачи решаются посредством соответствующих объектов независимых пунктов формулы. Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются объектами соответствующих зависимых пунктов формулы.

Согласно одному аспекту, создана ходовая часть рельсового транспортного средства, включающая в себя:

- раму, опирающуюся по меньшей мере на одну первую и одну вторую колесные пары,

- на каждую колесную пару с обеих сторон ходовой части по одному треугольному рычагу для горизонтального осевого ведения колесной пары, причем

- каждый треугольный рычаг шарнирно соединен с одной из двух букс колесной пары посредством одного подшипника со стороны колесной пары, а с рамой ходовой части – посредством двух подшипников со стороны рамы, причем

- на каждый треугольный рычаг по меньшей мере один из подшипников содержит гидровтулку с изменяемой продольной жесткостью, причем

- гидровтулка имеет по меньшей мере одну заполняемую гидравлической жидкостью гидравлическую камеру, в результате чего в гидравлической камере может образоваться гидравлическое давление, посредством которого настраивается продольная жесткость,

- на каждую буксу датчик ускорения для изменения ускорения колесной пары и

- настроечное устройство для настройки гидравлического давления по меньшей мере в одной из гидравлических камер в зависимости от измеренного ускорения колесной пары.

Согласно другому аспекту, создан способ эксплуатации предложенной ходовой части рельсового транспортного средства, включающий в себя следующие этапы:

- измерение ускорения колесной пары посредством датчика ускорения,

- настройку гидравлического давления по меньшей мере в одной из гидравлических камер в зависимости от измеренного ускорения колесной пары.

Согласно еще одному аспекту, создано рельсовое транспортное средство, включающее в себя предложенную ходовую часть.

Согласно еще одному аспекту, создана компьютерная программа, включающая в себя программный код для осуществления предложенного способа, если компьютерная программа выполняется на компьютере.

Следовательно, изобретение включает в себя, в частности, идею настройки продольной жесткости гидровтулки подшипника треугольного рычага за счет настройки определенного гидравлического давления в гидровтулке, точнее в гидравлической камере. За счет активной настройки продольной жесткости можно предпочтительным образом активно влиять на извилистое движение. Последнее косвенно регистрируется путем измерения ускорений колесных пар. Поскольку настройка происходит на основе или в зависимости от ускорений колесных пар, на извилистое движение можно влиять таким образом, что можно вызвать оптимальное движение в колее при минимальном износе.

Извилистое движение колесных пар возникает из-за движения транспортного средства на пути за счет имеющейся геометрии соприкосновения между профилем колеса и профилем рельса, который упрощенно соответствует конусу, катящемуся своей боковой поверхности по плоскости. При этом в соответствии со своим углом конус будет катиться всегда по круговой траектории. При этом колесная пара упрощенно соответствует двум расположенным напротив друг друга конусам, жестко соединенным ее осью. За счет этого колесная пара при качении своих обоих жестко соединенных ее осью колес всегда предпочтительно стремится установиться на пути (также на прямом участке) слегка радиально. За счет этого радиального положения оба колеса катятся на пути по разным радиусам, так что возникает противоположный настройке угла, так называемый поворотный момент колесной пары, вызывающий радиальную настройку в противоположном направлении. Реальная геометрия соприкосновения между колесом и рельсом более сложная и имеет нелинейный характер. Здесь речь идет о так называемой эквивалентной конусности. Тем не менее, также в этом случае извилистое движение колесной пары возникает из разностей радиусов качения, которое, однако, больше не соответствует никакой чистой функции синуса. Чтобы, тем не менее, обеспечить нужное радиальное положение колесной пары, она направляется посредством осевой направляющей (треугольный рычаг) так, что возможны боковое смещение, настройка угла и движение поворота вокруг ее вертикальной оси. При этом частота извилистого движения зависит от скорости транспортного средства и жесткости осевой направляющей вдоль и поперек продольной оси транспортного средства. Мягкая осевая направляющая способствует движению поворота и, тем самым, способности колесных пар занять радиальное положение, т.е. положительному характеру прохождения кривых пути с относительно медленной скоростью движения, однако при движении на прямых участках пути с высокой скоростью вызывает нестабильность извилистого движения.

В случае жесткой осевой направляющей колесная пара ведет себя на прямых участках пути стабильно, однако затрудняет ее радиальную настройку на кривой пути.

Выработанные при движении транспортного средства на пути поворотные моменты колесной пары преобразуются вместе с тяговыми и тормозными силами от привода и тормоза в транспортном средстве в соответствующие силы и ускорения, действующие вдоль, поперек и в качестве поворотного момента вокруг вертикальной оси колесной пары.

Согласно изобретению, следовательно, на это извилистое движение оказывается активное влияние за счет того, что продольная жесткость гидровтулки изменяется посредством настройки гидравлического давления в гидравлической камере. Таким образом, можно компенсировать неблагоприятное извилистое движение, благодаря чему можно минимизировать износ и вызвать стабильное движение на прямых участках пути.

Согласно одному варианту, предусмотрено, что настроечное устройство выполнено для настройки заданной временнóй характеристики гидравлического давления в зависимости от измеренного ускорения колесной пары, чтобы приложить к ней соответствующую временную характеристику поворотного момента.

Согласно другому варианту, предусмотрено, что настроечное устройство выполнено таким образом, что оно за счет настройки гидравлического давления в гидравлической камере активно прикладывает к соответствующей этой гидравлической камере колесной паре поворотный момент. Благодаря этому возникает, в частности, то техническое преимущество, что за счет настройки гидравлического давления возможно активное управление. Поворотный момент может предпочтительным образом компенсировать нестабильную характеристику движения.

В другом варианте предусмотрено, что подшипником с гидравлической камерой является подшипник со стороны колесной пары.

Согласно другому варианту, предусмотрено, что настроечное устройство содержит соединяемый с гидравлической камерой аккумулятор давления. Благодаря этому возникает, в частности, то техническое преимущество, что гидравлическое давление, не нужное в данный момент, можно временно аккумулировать в аккумуляторе давления, так что его в более поздний момент времени можно снова использовать, чтобы настроить затем гидравлическое давление в гидравлической камере. Аккумулятор давления выполнен, в частности, с возможностью приема и повторной отдачи гидравлической жидкости. Это значит, что аккумулятор давления принимает, в частности, гидравлическую жидкость и снова отдает ее. Этим управляет, в частности, настроечное устройство. Между гидравлической камерой и аккумулятором давления предусмотрен клапан, например, переключаемый клапан. Это предпочтительным образом вызывает то, что аккумулятор давления может быть отсоединен от гидравлической камеры и снова присоединен к ней.

Согласно еще одному варианту, предусмотрено, что настроечное устройство содержит соединяемое с гидравлической камерой устройство создания давления. Благодаря этому возникает, в частности, то техническое преимущество, что, в случае необходимости дополнительного гидравлического давления в гидравлической камере, его можно создать посредством устройства создания давления. Этим можно гарантировать определенный уровень давления. Благодаря этому возникает, в частности, то техническое преимущество, что можно активно создавать давление в гидравлической камере, в частности, против потока жидкости, который неизбежно возникает, в частности, из-за движения рельсового транспортного средства.

Вследствие извилистого движения возникают определенные направляющие силы колесной пары, которые вызывают потоки гидравлической жидкости. Следовательно, гидравлическая жидкость в зависимости от направляющих сил колесной пары будет вытекать из гидравлических камер и втекать в них. Этими вытеканием и втеканием можно активно управлять или можно активно влиять на них. Это является, в частности, существенной идеей изобретения.

Согласно другому варианту, подшипниками со стороны рамы являются эластомерные втулки с постоянной продольной и поперечной жесткостью, а подшипниками со стороны колесных пар – гидровтулки с постоянной поперечной жесткостью и изменяемой продольной жесткостью.

Согласно одному варианту, подшипники каждого треугольного рычага расположены по углам горизонтально ориентированного равнобедренного треугольника, вершина которого образует подшипник со стороны колесной пары, а основание – подшипники со стороны рамы. За счет симметричного продольному направлению расположения подшипников по углам равнобедренного треугольника достигается особенно высокая поперечная жесткость треугольного рычага, которая определяется, например, свойствами эластомера в подшипниках.

В другом варианте предусмотрено, что каждая гидровтулка имеет лежащие снаружи и лежащие внутри в продольном направлении гидравлические камеры, которые расположены в продольном направлении напротив друг друга и заполняются гидравлической жидкостью, причем к каждой гидравлической камере примыкает гидравлический канал для втекания и вытекания гидравлической жидкости, причем настроечное устройство гидравлически связано с гидравлическими каналами и выполнено с возможностью настройки втекания и вытекания гидравлической жидкости, так что гидравлическое давление в гидравлических камерах можно настраивать посредством вытекания и втекания гидравлической жидкости.

Как уже сказано, вследствие извилистого движения возникают определенные направляющие силы колесной пары, которые вызывают потоки гидравлической жидкости. Согласно изобретению, предусмотрено, что этими втеканием и вытеканием можно активно управлять и/или активно влиять на них. Например, в гидравлических каналах расположены клапаны, которыми можно управлять. В частности, эти клапаны могут открываться и/или закрываться и/или ими можно управлять таким образом, чтобы проходное сечение гидравлического канала изменялось, т.е., например, увеличивалось или уменьшалось. Это предпочтительным образом вызывает настройку продольной жесткости. За счет этого можно предпочтительным образом приложить к колесной паре определенный поворотный момент. Он может компенсировать, например, извилистое движение таким образом, чтобы минимизировать износ и/или неспокойное движение.

Выражения «лежащая внутри» и «лежащая снаружи» употребляются здесь по отношению к продольному направлению, определяемому как проходящее параллельно направлению движения или рельсов. В продольном направлении первая и вторая колесные пары расположены друг за другом – иначе говоря, с обеих сторон от середины ходовой части, причем расположенная внутри гидравлическая камера обращена к середине ходовой части, а расположенная снаружи гидравлическая камера обращена от середины ходовой части.

Согласно другому варианту, предусмотрено, что расположенные с одной и той же стороны ходовой части гидровтулки соединены посредством внешних гидравлических каналов таким образом, что расположенная снаружи гидравлическая камера первой колесной пары гидравлически связана с расположенной внутри гидравлической камерой второй колесной пары, а лежащая внутри гидравлическая камера первой колесной пары – с лежащей снаружи гидравлической камерой второй колесной пары, причем настроечное устройство гидравлически связано с внешними гидравлическими каналами.

Согласно еще одному варианту, предусмотрено, что каждая из гидровтулок имеет внутренний гидравлический канал, посредством которого ее лежащие снаружи и внутри гидравлические камеры гидравлически связаны, причем настроечное устройство содержит переключаемые клапаны, причем каждому внутреннему гидравлическому каналу придан один переключаемый клапан, посредством которого настраивается протекание гидравлической жидкости через гидравлический канал.

«Внутренний» в смысле изобретения означает, что внутри гидровтулки проходит внутренний гидравлический канал. Однако «внутренний» в смысле изобретения означает также, что такой внутренний гидравлический канал может проходить, однако, вне гидровтулки, но соединяет или гидравлически связывает исключительно лежащую внутри гидравлическую камеру с лежащей снаружи гидравлической камерой этой гидровтулки.

Описанные выше варианты в связи с внутренним и наружным гидравлическими каналами могут быть предусмотрены, согласно другому варианту, в качестве альтернатив. Это значит, что предусмотрены, в частности, гидравлическое развязывание между гидравлическими камерами одной и той же гидровтулки и исключительно гидравлическая связь гидравлических камер нескольких гидровтулок, как это описано в связи с внешними гидравлическими каналами. В качестве альтернативы этому варианту предусмотрены гидравлическое развязывание гидравлических камер одной гидровтулки от гидравлических камер другой гидровтулки и исключительная связь гидравлических камер одной и той же гидровтулки, как это описано в связи с внутренним гидравлическим каналом. В другом альтернативном варианте отдельные гидравлические камеры гидровтулок связаны между собой, как это описано выше в связи с внешними и внутренними гидравлическими каналами, причем, однако, в гидравлических каналах, т.е. во внешних и/или внутренних гидравлических каналах, расположены клапаны, например, переключаемые клапаны, которые вызывают соответствующие состояния связи, когда эти клапаны закрываются или открываются или открыты или закрыты. Тем самым, предпочтительным образом в зависимости от заданного требования может быть включено определенное состояние связи (только гидравлические камеры одной и той же гидровтулки гидравлически связаны или гидравлические камеры нескольких гидровтулок связаны между собой, как это описано выше в связи с внешними гидравлическими каналами).

Согласно другому варианту, предусмотрен датчик давления для измерения гидравлического давления в гидравлической камере. За счет этого возникает, в частности, то техническое преимущество, что можно обнаружить падение давления. Тем самым, можно предпочтительным образом принять подходящие меры, например, предупреждение.

В одном предпочтительном варианте предложенной ходовой части связанным посредством гидравлических каналов гидравлическим камерам придано по одному датчику давления, который срабатывает при падении господствующего в гидравлической жидкости давления ниже задаваемого порогового значения, причем датчики давления по отдельности и/или последовательно соединены с устройством контроля давления, и причем устройство контроля давления подает на центральный блок управления рельсового транспортного средства предупредительный сигнал, когда срабатывают отдельные и/или все датчики давления. Благодаря этому возможна диагностика в случае отказа гидросистемы. Датчики давления измеряют господствующее в связанных гидравлических камерах давление, причем замыкается выключатель, как только давление упадет ниже порогового значения. При отдельном соединении датчиков давления с устройством контроля давления там наличие критического падения давления можно определить отдельно для каждой гидровтулки. При последовательном соединении датчиков давления с устройством контроля давления там можно определить наличие критического падения давления во всех гидровтулках. В зависимости от определения на центральный блок управления рельсового транспортного средства может быть подан предупредительный сигнал о критическом падении давления. Этим можно гарантировать эксплуатационную надежность рельсового транспортного средства.

В другом предпочтительном варианте предложенной ходовой части между первой и второй колесными парами расположена третья колесная пара. Описанное выше для двухосной ходовой части изобретение применимо и для трехосных ходовых частей, где между первой и второй колесными парами в качестве внешних колесных пар расположена еще третья, внутренняя колесная пара. За счет того, что радиальное положение внешних колесных пар обеспечивается предложенными треугольными рычагами, третья, внутренняя колесная пара так и так занимает радиальное положение.

Согласно одному варианту, гидравлический канал выполнен в виде жесткой магистрали или гибкого шланга. В случае нескольких гидравлических каналов они выполнены, в частности, одинаково или, например, по-разному.

Согласно одному варианту, рельсовым транспортным средством является тяговая единица, например, локомотив, трамвай, метро или городская железная дорога.

Варианты в связи с ходовой частью аналогичным образом относятся к вариантам в отношении способа, и наоборот. Это значит, что признаки и/или преимущества, описанные в связи с ходовой частью, аналогичным образом относятся к способу, и наоборот.

Описанные выше свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также то, как они достигаются, становятся более ясными и понятными в связи с нижеследующим описанием примеров его осуществления, более подробно поясняемых со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - двухосная ходовая часть на виде сверху, согласно изобретению;

фиг. 2 - трехосная ходовая часть на виде сверху, согласно изобретению;

фиг. 3 - треугольный рычаг на виде сбоку частично в разрезе;

фиг. 4 - вид сверху на треугольный рычаг по фиг. 3;

фиг. 5 - другая двухосная ходовая часть на виде сверху, согласно изобретению;

фиг. 6 - ходовая часть по фиг. 5 детально;

фиг. 7 - ходовая часть по фиг. 1 детально;

фиг. 8 - блок-схема способа эксплуатации транспортного средства;

фиг. 9 - рельсовое транспортное средство.

Ниже одинаковые признаки обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Кроме того, может быть предусмотрено, чтобы для наглядности не на всех чертежах были нанесены все ссылочные позиции отдельных признаков.

Предложенная ходовая часть 1, на которую с возможностью вращения вокруг вертикальной оси подрессоренно опирается кузов вагона (не показан) рельсового транспортного средства, например, локомотива, содержит на фиг. 1 и 2 раму 2. Рама 2 опирается по меньшей мере на одну первую 3 и одну вторую 4 колесные пары, которые ниже сообща называются колесными парами 3, 4. Каждая из колесных пар 3, 4 содержит два колеса 5, которые соединены установленной в двух буксах 6 осью 7. Для горизонтального осевого ведения колесных пар 3, 4 они сочленены с обеих сторон ходовой части посредством треугольных рычагов 8 с рамой 2. При этом каждый треугольный рычаг 8 шарнирно соединен с буксой 6 посредством одного подшипника 9 со стороны колесной пары, а с рамой 2 – посредством двух подшипников 10 со стороны рамы. Подшипники 9 со стороны колесной пары содержат эластомерные втулки 11 с постоянной продольной и поперечной жесткостью, а подшипники 10 со стороны рамы – гидровтулки 12 с постоянной поперечной жесткостью и изменяемой продольной жесткостью. Подшипники 9, 10 каждого треугольного рычага 8 расположены по углам горизонтально ориентированного равнобедренного треугольника, вершина которого образует подшипник 9 со стороны колесной пары, а основание – подшипники 10 со стороны рамы. В противоположность двухосной ходовой части 1 на фиг. 1 трехосная ходовая часть 1 на фиг. 2 содержит третью колесную пару 13, которая расположена в продольном направлении Х между колесными парами 3, 4 и соединена с рамой 1. При прохождении рельсовым транспортным средством кривой пути внешние колесные пары 3, 4 ориентируются радиально к ней, что обозначено на фиг. 1 и 2 штрихпунктирной линией. Для этого гидровтулки 12 имеют при низких скоростях движения небольшую продольную жесткость, а при высоких скоростях движения на прямых, в основном, участках пути – высокую продольную жесткость, что приводит к высокой устойчивости при движении. Эту продольная жесткость можно настраивать, о чем более подробно поясняется ниже. Для этого предусмотрены датчики ускорения и настроечное устройство, как они описаны ниже в связи с фиг. 6 и 7.

На фиг. 3 и 4 каждый из треугольных рычагов 8 содержит корпус 14, посредством горизонтально проходящей соединительной стенки 15 которого между собой соединены две меньшие проушины 16 для размещения эластомерных втулок 11 и одна бóльшая проушина 17 для размещения гидровтулки 12. Корпус 14 может быть выполнен в виде литой или кованой или фрезерованной детали. На обоих, соединяющих бóльшую проушину 17 с меньшими проушинами 16 боковых краях соединительной стенки 15 опционально отформованы вертикально выступающие соединительные перемычки 18. Каждая эластомерная втулка 11 содержит внутренний 19 и внешний 20 подшипниковые вкладыши и расположенное между ними эластомерное кольцо 21. За счет вращательно-симметричного строения эластомерной втулки 11 она имеет постоянную жесткость в продольном Х и поперечном Y направлениях. Внешний подшипниковый вкладыш 20 сидит в меньшей проушине 16 рычага, а через внутренний подшипниковый вкладыш 19 проходит вертикально ориентированный подшипниковый палец 22. На обоих выступающих из внутреннего подшипникового вкладыша 19 концах подшипникового пальца 22 выполнены по две плоские, параллельные друг другу опорные поверхности, в зоне которых выполнено по одному горизонтально проходящему сквозному отверстию 23. Сквозные отверстия 23 служат для ввода крепежных средств 24 для соединения подшипников 10 с рамой 2 ходовой части над и под эластомерными втулками 11. Каждая гидровтулка 12 также имеет внутренний 25 и внешний 26 подшипниковые вкладыши и расположенный между ними кольцеобразный эластомерный элемент 27. Внешний подшипниковый вкладыш 26 сидит в большей проушине 17 рычага, а через внутренний подшипниковый вкладыш 25 проходит вертикально ориентированный подшипниковый палец 28. Подшипниковый палец 28 имеет вертикально проходящее сквозное отверстие 29, в которое коаксиально через гидровтулку 12 вставлено крепежное средство 30 для соединения подшипника 9 с буксой 6. На противоположных друг другу в продольном направлении Х сторонах эластомерный элемент 27 и внешний подшипниковый вкладыш 26 образуют две сегментообразные полости, из которых обращенная к эластомерным втулкам 11 полость образует лежащую внутри гидравлическую камеру 31, а обращенная от эластомерных втулок 11 полость – лежащую снаружи гидравлическую камеру 32. Гидравлические камеры 31, 32 соединены между собой внутренним гидравлическим каналом 33 и заполнены гидравлической жидкостью. За счет этого обе гидравлические камеры 31, 32 гидравлически связаны таким образом, что гидравлическая жидкость, вытекающая в результате приложения внешнего давления из одной из гидравлических камер 31 или 32, втекает в другую гидравлическую камеру 32 или 31. Приложение давления происходит от направляющих сил между буксами 6 колесных пар 3, 4 и рамой 2 ходовой части, которые могут передаваться треугольными рычагами 8 и привести к гидравлическому обмену между гидравлическими камерами 31, 32 в гидровтулках 12. На этот гидравлический обмен оказывается активное влияние, как это поясняется ниже.

При этом решающим для продольной жесткости с гидровтулок 12 (с условием, что на течения жидкости не оказывается никакого активного влияния) является частота f, с которой в эластомерном элементе 27 возбуждаются извне поперечные ускорения за счет извилистого движения колесных пар 3, 4. Помимо высокой поперечной жесткости гидровтулки 12 имеют изменяемую, зависимую от частоты возбуждения продольную жесткость с, характеристика которой показана на фиг. 5. Низким частотам f, возникающим при небольших скоростях движения рельсового транспортного средства, например, при прохождении кривых пути, сопутствует небольшая продольная жесткость c_niedrig; подшипники 9 со стороны колесных пар тогда мягкие, так что возможна радиальная настройка колесных пар 3, 4 на кривой пути за счет гидравлического обмена. При высоких скоростях движения рельсового транспортного средства на прямых участках пути возникают высокие частоты f возбуждения, которым сопутствует высокая продольная жесткость c_hoch; подшипники 9 со стороны колесных пар тогда жесткие, в результате чего повышается устойчивость ходовой части 1 при движении. При этом скорость гидравлического обмена между гидравлическими камерами 31, 32 зависит от гидравлического сопротивления внутреннего гидравлического канала 33, которое определяется, в основном, его конфигурацией и площадью сечения.

Гидравлические камеры 31, 32 в варианте на фиг. 5 соединены в гидровтулке 12 не внутри, а посредством внешних гидравлических каналов 34, которые могут быть выполнены в виде жесткой гидромагистрали или гибких гидрошлангов. Расположенные с одной и той же стороны ходовой части гидровтулки 12 соединены здесь двумя внешними гидравлическими каналами 34 таким образом, что лежащая снаружи гидравлическая камера 32 первой колесной пары 3 гидравлически связана с лежащей внутри гидравлической камерой 31 второй колесной пары 4, а лежащая внутри гидравлическая камера 31 второй колесной пары 4 и лежащая внутри гидравлическая камера 31 первой колесной пары 3 – с лежащей снаружи гидравлической камерой 32 второй колесной пары 4. Связь осуществляется симметрично продольному направлению с обеих сторон ходовой части, что способствует радиальному положению колесных пар 3, 4 на кривой пути и обеспечивает требуемую высокую продольную жесткость с при трогании с места с большой тяговой силой или при торможении. При приведении в действие или торможении колесных пар 3, 4 подшипники 9 нагружаются однонаправленными силами, так что не происходит никакого гидравлического обмена между связанными гидравлическими камерами 31, 32 – подшипник 9 реагирует жестко. При прохождении кривых пути возникают встречные силы, так что гидравлическая жидкость обменивается между связанными, лежащими внутри и снаружи гидравлическими камерами 32, и вследствие мягкой реакции подшипников может произойти радиальная настройка колесных пар 3, 4. Преимущество этой концепции заключается в хорошей передаче растягивающих и сжимающих сил.

Описанный выше вариант исходил из того, что гидравлическая жидкость лишь вследствие направляющих сил колесных пар втекает в гидравлические камеры и вытекает из них. Однако, согласно изобретению, предусмотрено, что на характер течения гидравлической жидкости оказывается активное влияние. Это подробно поясняется ниже.

На фиг. 6 ходовая часть 1 из фиг. 5 изображена с дополнительными подробностями.

Так, на фиг. 6 изображены датчики 601 ускорения, которые измеряют ускорение колесных пар. Для этого на каждую буксу 6 предусмотрен один датчик 601 ускорения. Датчики 601 измеряют ускорение в направлениях х и у, а также вращательное ускорение вокруг оси z. Соответственно датчики 601 ускорения подают сигналы 603 ускорения. Это символически обозначено стрелками 603.

Сигналы 603 ускорения подаются на регулирующее устройство 605. Оно фильтрует сигналы 603 ускорения, в частности в режиме реального времени, в зависимости от функций жесткости треугольных рычагов 8, гидровтулок 12 и отдельных магистралей гидросистемы, т.е., в частности, внешних каналов 34, причем эти функции жесткости хранятся в регулирующем устройстве 605 в качестве ориентировочной величины, так что отфильтрованные сигналы ускорения могут использоваться в качестве основы для регулирования продольной жесткости. Регулирующее устройство 605, которое может быть выполнено, например, в виде PI-регулятора (пропорционально-интегральный), формирует из отфильтрованных таким образом ускорений и соответствующих заданных значений дифференциальный сигнал, который образует регулирующую величину для устройства 607 создания давления, включающего в себя блок формирования гидроимпульсов и блок формирования давления (не показаны). Блок формирования гидроимпульсов формирует вместе с блоком формирования давления сигнал гидравлического давления, который предназначен для оказания соответствующего влияния на высокодинамичное извилистое движение колесных пар 3, 4 и их положение на пути. При подходящей частоте переключения (которая определяется) гидравлических камер 31, 32 можно, тем самым, предпочтительным образом при нестабильном движении транспортного средства стабилизировать колесные пары 3, 4 посредством треугольных рычагов 8 и гидровтулок 12 путем приложения к ним противофазного извилистому движению частотного рисунка. В частности, в случае малых радиусов кривизны путей можно, тем самым, за счет подходящего гидравлического соединения гидравлических камер 31, 32 вызвать активное управление колесными парами для оптимизации движения в колее и минимизации износа поверхностей катания колес. Какая частота переключения подходит, определяется, в частности, в зависимости от измеренных ускорений колесных пар.

Это значит, что устройство 607 создания давления может настраивать гидравлическое давление в гидравлических камерах 31, 32 отдельных гидровтулок 12. Это происходит, в частности, в зависимости от измеренных сигналов 603 ускорения. Для этого регулирующее устройство 605 содержит фильтр сигналов 603 ускорения, в частности фильтр сигналов, работающий в режиме реального времени. В частности, регулирующее устройство 605 содержит вычислитель сигналов с преобразователем измеренных значений, в частности вычислитель сигналов с преобразователем измеренных значений, работающий в режиме реального времени. Регулирующее устройство 605 содержит далее блок образования разности с PI-регулятором и задатчиком заданных значений для преобразователя импульсных сигналов. Таким образом, регулирующее устройство 605 содержит, в частности, преобразователь импульсных сигналов с блоком управления клапанами, в частности переключаемыми клапанами. Эти клапаны на фиг. 6 для наглядности не показаны.

Устройство 607 создания давления содержит далее гидравлический импульсный блок, который действует в качестве преобразователя энергии и блока создания нужного рисунка управляющих импульсов и гидравлического давления для гидровтулок 12 в треугольных рычагах 8. В одном варианте (не показан) предусмотрен блок создания давления и/или отдельный аккумулятор давления для обеспечения необходимого уровня гидравлического давления с целью активного регулирования стабильности колесных пар 3, 4 и управления ими.

В одном варианте (не показан) предусмотрено устройство контроля давления с датчиком давления на каждую связанную гидравлическую камеру 31, 32. Это предпочтительным образом обеспечивает диагностику в случае отказа или утечки.

Следовательно, на фиг. 6 гидравлические камеры 31, 32 одной и той же гидровтулки 12 не имеют между собой никакого гидравлического соединения. Напротив, они, как это описано выше со ссылкой на фиг. 5, связаны между собой. Тем самым, возникает предпочтительным образом возможность активного гидравлического управления силами, ускорениями и поворотными моментами, возникающими вследствие направляющих сил колесных пар, и, тем самым, активного воздействия на возникающее естественным путем извилистое движение колесных пар 3, 4 на пути. При этом гидравлические камеры 31, 32 гидровтулок 12 соединяются на треугольных рычагах 8 колесных пар 3, 4 соответственно так, что господствующее в них гидравлическое давление вызывает либо повышение жесткости, либо размягчение гидроподшипников.

Регулирующее устройство 605 и устройство 607 создания давления образуют настроечное устройство для настройки гидравлического давления в гидравлических камерах 31, 32.

На фиг. 7 изображена ходовая часть 1 из фиг. 1 с дополнительными подробностями.

Аналогично фиг. 6 также здесь изображены отдельные датчики 601 ускорения, которые подают соответствующие сигналы 603 ускорения на регулирующее устройство 605. Оно выполнено, в частности, аналогично регулирующему устройству 605 на фиг. 4. Можно сослаться на соответствующие рассуждения.

В варианте на фиг. 7 отдельные гидравлические камеры 31, 32 одной и той же гидровтулки 12 гидравлически связаны только между собой. Однако гидравлические камеры 31, 32 гидровтулок 12 гидравлически не связаны между собой, в противоположность гидравлической связи на фиг. 6. Для гидравлической связи гидравлических камер 31, 32 одной и той же гидровтулки 12 предусмотрены каналы 701, которые гидравлически соединяют между собой гидравлические камеры 31, 32 гидровтулок 12. При этом аналогично фиг. 4 может быть предусмотрен, например, внутренний гидравлический канал 33. Согласно изобретению, предусмотрено, что в каналах 701 и во внутренних гидравлических каналах 33 расположен переключаемый клапан 703, который, тем самым, может настраивать расход или гидравлическое сопротивление гидравлической жидкости между обеими гидравлическими камерами 31, 32. Так, например, переключаемый клапан 703 может быть закрыт, так что соединения между гидравлическими камерами 31, 32 нет. В частности, переключаемый клапан 703 может быть открыт, так что между гидравлическими камерами 31, 32 возникает соединение. Эти переключаемые клапаны 703 управляются управляющими сигналами 705. Эти управляющие сигналы 705 формируются регулирующим устройством 605. Аналогично рассуждениями в связи с фиг. 6 регулирующее устройство 605 формирует эти управляющие сигналы 705 на основе сигналов 603 ускорения. Также в этом случае зарегистрированные датчиками 601 ускорения сигналы 603 ускорения фильтруются в вычислительном блоке в режиме реального времени и в зависимости от функций жесткости треугольных рычагов 8, гидровтулок 12, переключаемых клапанов 703 и соединительных магистралей, в частности каналов 701 или внутреннего канала 33, хранящихся в регулирующем устройстве 605, и преобразуются для регулятора. Регулирующее устройство 605 содержит, например, PI-регулятор и из измеренных и отфильтрованных ускорений и соответствующих заданных значений формирует дифференциальный сигнал, являющийся здесь регулирующей величиной для устройства управления (не показано). Функция демпфирования поворотного момента обеспечивает в этом варианте с переключаемыми клапанами 701 противофазное извилистому движению размягчение или повышение жесткости обеих осевых направляющих колесных пар 3, 4, активно демпфируя, тем самым, высокодинамичное извилистое движение колесных пар 3, 4. Этот вариант влияет предпочтительным образом на характер их радиальной настройки на пути. При подходящей частоте переключения (которая определяется) гидравлических камер 31, 32 можно, тем самым, предпочтительным образом при нестабильном движении транспортного средства эффективно демпфировать частоту извилистого движения и стабилизировать движение колесных пар. Какая частота переключения подходит, определяется, в частности, в зависимости от измеренных ускорений колесных пар.

Аналогично фиг. 6 также в этом случае в одном варианте (не показан) для контроля давления может быть предусмотрено по одному датчику давления на каждую связанную гидравлическую камеру 31, 32. Также в этом случае регулирующее устройство 605 содержит фильтр сигналов, а именно фильтр сигналов, работающий в режиме реального времени, вычислитель сигналов с преобразователем измеренных значений, в частности вычислитель сигналов с преобразователем измеренных значений, работающий в режиме реального времени. Регулирующее устройство 605 содержит далее блок образования разности с PI-регулятором и задатчиком заданных значений для преобразователя импульсных сигналов. Таким образом, регулирующее устройство 605 содержит, в частности, преобразователь импульсных сигналов и устройство управления переключаемыми клапанами 703. Вариант на фиг. 7 содержит далее гидродемпфер поворотного момента в виде переключаемых клапанов 703 на гидровтулках 12 в треугольных рычагах 8 для активного регулирования стабилизации колесных пар 3, 4.

Таким образом, переключаемые клапаны 703 образуют с регулирующим устройством 605 настроечное устройство для настройки гидравлического давления в гидравлических камерах 31, 32.

Следовательно, идея изобретения заключается, в частности, в простом применении зарекомендовавшей себя до сих пор концепции треугольного рычага в ходовой части и его оснащении гидровтулками, а также их регулировании соразмерно силе за счет оказания влияния и изменения, например, приложения, гидравлического давления в их гидравлических камерах для оказания активного влияния на характер управления осевыми направляющими на колесных парах ходовой части, а также для использования активного регулирования стабильности за счет приложения рисунка импульсов, противофазного извилистому движению колесной пары.

Следовательно, предусмотрено создание управляющих сил за счет использования блока создания гидравлических импульсов. Далее предусмотрено использование датчиков ускорения, фильтров сигналов, работающих в режиме реального времени, вычислителей сигналов, работающих в режиме реального времени, и преобразователей измеренных значений для задавания заданных значений для регулирующего устройства с блоком образования разности и преобразователем импульсных сигналов для гидроуправления и исполнительных органов, в частности, переключаемых клапанов. Следовательно, согласно изобретению, предусмотрено использование гидравлически связанных колесных пар за счет подходящего гидравлического соединения и управления гидравлическими камерами гидровтулок на треугольных рычагах для управления колесными парами в ходовой части. Предпочтительным образом, согласно одному варианту, предусмотрено использование контроля давления посредством датчиков давления на связанных гидравлических камерах в качестве предохранительного устройства в случае отказа гидровтулки и недопустимых утечек в гидросистеме активного управления ходовой частью. Согласно изобретению, предпочтительным образом, согласно одному варианту, предусмотрено использование активного демпфера поворотного момента для стабилизации движения колесных пар. Активное управление ходовой частью и регулирование стабильности, а также активный демпфер поворотного момента могут использоваться в одно- и многоосных ходовых частях, ведомых и ведущих ходовых частях, например, тележках.

На фиг. 8 изображена блок-схема способа эксплуатации предложенной ходовой части. На этапе 801 измеряется ускорение колесных пар посредством датчиков ускорения. На этапе 803 настраивается гидравлическое давление по меньшей мере в одной из гидравлических камер в зависимости от измеренного ускорения колесной пары.

На фиг. 9 изображено рельсовое транспортное средство 901, содержащее предложенную ходовую часть 1.

Хотя изобретение было подробно проиллюстрировано и описано на предпочтительных примерах его осуществления, оно не ограничено раскрытыми примерами, и специалист может вывести из них другие варианты, не выходящие за объем охраны изобретения.

Ходовая часть (1) рельсового транспортного средства (901) включает в себя раму, опирающуюся на колесные пары (3, 4). На каждой колесной паре с обеих сторон ходовой части расположено по одному треугольному рычагу (8) для горизонтального осевого ведения колесной пары. Каждый треугольный рычаг шарнирно соединен с одной из двух букс колесной пары посредством одного подшипника (9) со стороны колесной пары, а с рамой ходовой части – посредством двух подшипников (10) со стороны рамы. По меньшей мере один из подшипников (9, 10) содержит гидровтулку (12) с изменяемой продольной жесткостью, которая имеет заполняемую гидравлической жидкостью гидравлическую камеру (31, 32), в которой образуется гидравлическое давление, посредством которого настраивается продольная жесткость. На каждой буксе установлен датчик (601) ускорения для изменения ускорения колесной пары и настроечное устройство (605; 607) для настройки гидравлического давления в гидравлической камере в зависимости от измеренного ускорения колесной пары. За счет активной настройки продольной жесткости можно предпочтительным образом активно влиять на извилистое движение. Поскольку настройка происходит на основе или в зависимости от ускорений колесных пар, на извилистое движение можно влиять таким образом, что можно вызвать оптимальное движение в колее при минимальном износе. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Ходовая часть (1) рельсового транспортного средства (901), содержащая:

- раму, опирающуюся по меньшей мере на одну первую колесную пару (3) и одну вторую колесную пару (4),

- на каждой колесной паре (3, 4) с обеих сторон ходовой части расположено по одному треугольному рычагу (8) для горизонтального осевого ведения колесной пары (3, 4), причем

- каждый треугольный рычаг (8) шарнирно соединен с одной из двух букс колесной пары (3, 4) посредством одного подшипника (9) со стороны колесной пары, а с рамой ходовой части - посредством двух подшипников (10) со стороны рамы, причем

- на каждом треугольном рычаге (8) по меньшей мере один из подшипников содержит гидровтулку (12) с изменяемой продольной жесткостью, причем

- гидровтулка (12) имеет по меньшей мере одну заполняемую гидравлической жидкостью гидравлическую камеру (31, 32), при этом в гидравлической камере (31, 32) образуется гидравлическое давление, посредством которого настраивается продольная жесткость,

- на каждой буксе установлен датчик (601) ускорения для изменения ускорения колесной пары,

- настроечное устройство (605; 607) для настройки гидравлического давления по меньшей мере в одной из гидравлических камер (31, 32) в зависимости от измеренного ускорения колесной пары.

2. Ходовая часть по п. 1, в которой настроечное устройство (605; 607) выполнено с возможностью за счет настройки гидравлического давления в гидравлической камере (31, 32) активного приложения поворотного момента к соответствующей гидравлической камере (31, 32) колесной пары (3, 4).

3. Ходовая часть по п. 1 или 2, в которой подшипником с гидравлической камерой (31, 32) является подшипник (9) со стороны колесной пары.

4. Ходовая часть по любому из пп. 1-3, в которой настроечное устройство (605; 607) содержит соединяемый с гидравлической камерой (31, 32) аккумулятор давления.

5. Ходовая часть по любому из пп. 1-4, в которой настроечное устройство (605; 607) содержит соединяемое с гидравлической камерой (31, 32) устройство создания давления.

6. Ходовая часть по любому из пп. 1-5, в которой каждая гидровтулка (12) имеет расположенную снаружи в продольном направлении гидравлическую камеру (31) и расположенную внутри в продольном направлении гидравлическую камеру (32), которые в продольном направлении расположены напротив друг друга и выполнены с возможностью заполнения гидравлической жидкостью, причем к каждой гидравлической камере (31, 32) примыкает гидравлический канал для втекания гидравлической жидкости в гидравлическую камеру (31, 32) и вытекания из нее, причем настроечное устройство (605; 607) гидравлически связано с гидравлическими каналами и выполнено с возможностью настройки втекания и вытекания гидравлической жидкости, при этом гидравлическое давление в гидравлических камерах (31, 32) настраивается посредством вытекания и втекания гидравлической жидкости.

7. Ходовая часть по п. 6, в которой расположенные с одной и той же стороны ходовой части гидровтулки (12) соединены посредством внешних гидравлических каналов (34) таким образом, что лежащая снаружи гидравлическая камера (32) первой колесной пары (3) гидравлически связана с лежащей внутри гидравлической камерой (31) второй колесной пары (4), а лежащая внутри гидравлическая камера (31) первой колесной пары (3) - с лежащей снаружи гидравлической камерой (32) второй колесной пары (4), причем настроечное устройство (605; 607) гидравлически связано с внешними гидравлическими каналами (34).

8. Ходовая часть по п. 6 или 7, в которой каждая из гидровтулок (12) имеет внутренний гидравлический канал (33), посредством которого ее лежащие снаружи и внутри гидравлические камеры (31, 32) гидравлически связаны, причем настроечное устройство (605; 607) содержит переключаемые клапаны (703), причем каждому внутреннему гидравлическому каналу (33) придан один переключаемый клапан (703), посредством которого настраивается протекание гидравлической жидкости через гидравлический канал.

9. Ходовая часть по любому из пп. 1-8, в которой установлен датчик давления для измерения гидравлического давления в гидравлической камере (31, 32).

10. Способ эксплуатации ходовой части (1) по любому из пп. 1-9, при котором:

- измеряют (801) ускорение (603) колесных пар (3, 4) посредством датчиков (601) ускорения,

- настраивают (803) гидравлическое давление по меньшей мере в одной из гидравлических камер (31, 32) в зависимости от измеренного ускорения (603) колесных пар.

11. Рельсовое транспортное средство (901), содержащее ходовую часть (1) по любому из пп. 1-9.