Область техники
Изобретение направлено на усовершенствование устройства управления вибрацией железнодорожного вагона.
Уровень техники
Как описано, например, в документе JP 2012-184000 A, некоторые устройства управления вибрацией железнодорожного вагона содержат демпфер с переменным демпфирующим усилием и исполнительный механизм, установленные между кузовом вагона и передней и задней тележками вагона для уменьшения вибрации в левом и правом направлениях относительно направления движения кузова вагона. Такое устройство управления вибрацией железнодорожного вагона выполнено так, что необходимое для уменьшения вибрации кузова вагона управляющее усилие вычисляют, исходя из угловой скорости рыскания и скорости раскачивания в центре кузова вагона, и прикладывают вычисленное управляющее усилие посредством указанных демпфера с переменным демпфирующим усилием и исполнительного механизма.
В известном устройстве управления вибрацией железнодорожного вагона необходимо включать демпфер с переменным демпфирующим усилием и исполнительный механизм во время движения железнодорожного вагона. Из-за этого происходят большие затраты энергии.
Задачей изобретения является устранение вышеуказанной проблемы, посредством создания устройства управления вибрацией железнодорожного вагона, способного уменьшить потребляемую мощность.
Раскрытие изобретения
Устройство управления вибрацией железнодорожного вагона согласно изобретению включает в себя первый полуактивный демпфер, выполненный с возможностью работы в качестве полуактивного демпфера при нормальном управлении и перехода в ненагруженное состояние после выключения, и второй полуактивный демпфер, выполненный с возможностью работы в качестве полуактивного демпфера при нормальном управлении и в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии, или исполнительный механизм, выполненный с возможностью работы в качестве привода при нормальном управлении и в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан железнодорожный вагон, в котором установлено устройство управления вибрацией согласно изобретению, вид сверху;
на фиг. 2 - схема первого полуактивного демпфера устройства управления вибрацией железнодорожного вагона согласно изобретению;
на фиг. 3 - схема второго полуактивного демпфера устройства управления вибрацией железнодорожного вагона согласно изобретению;
на фиг. 4 - блок-схема контроллера устройства управления вибрацией железнодорожного вагона согласно изобретению;
на фиг. 5 - схема исполнительного механизма управления вибрацией железнодорожного вагона согласно изобретению.
Осуществление изобретения
В дальнейшем изобретение описано со ссылкой на вариант выполнения, показанный на чертежах. Как показано на фиг. 1, устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона согласно изобретению включает в себя первые полуактивные демпферы D1 и вторые полуактивные демпферы D2, установленные между кузовом B вагона и передней Tf и задней Tr тележками железнодорожного вагона, и контроллер C, который управляет указанными первыми D1 и вторыми D2 полуактивными демпферами. Первые D1 и вторые D2 полуактивные демпферы устанавливаются попарно друг с другом. Каждая из тележек Tf и Tr, устанавливаемая в передней и задней частях кузова B вагона, снабжена одной парой демпферов, состоящей из первого D1 и второго D2 полуактивных демпферов. Пары первого D1 и второго D2 полуактивных демпферов устанавливаются параллельно между кузовом B вагона и тележками Tf и Tr.
Первые D1 и вторые D2 полуактивные демпферы приспособлены для работы под полуактивным управлением подвеской посредством контроллера C при нормальном управлении для уменьшения вибрации в горизонтальном поперечном направлении относительно направления движения кузова В вагона.
Как показано на фиг. 2, первый полуактивный демпфер D1 включает в себя цилиндр 2, соединенный с одной из тележек Tf (Tr) и с кузовом B железнодорожного вагона; поршень 3, вставленный с возможностью скольжения в цилиндр 2; шток 4, вставленный в цилиндр 2 и соединенный с поршнем 3 и либо с тележкой Tf (Tr), либо с кузовом B вагона; штоковую камеру 5 и поршневую камеру 6, разделенные поршнем 3 в цилиндре 2; бак 7; первый двухпозиционный клапан 9, установленный в середине первого канала 8, обеспечивающего сообщение штоковой камеры 5 и поршневой камеры 6; второй двухпозиционный клапан 11, установленный в середине второго канала 10, обеспечивающего сообщение поршневой камеры 6 и бака 7; выравнивающий канал 18, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от поршневой камеры 6 к штоковой камере 5; впускной канал 19, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от бака 7 к поршневой камере 6; нагнетательный канал 21, соединяющий штоковую камеру 5 с баком 7; и регулируемый предохранительный клапан 22, установленный в середине нагнетательного канала 21 и способный изменять давление открытия клапана. Первый полуактивный демпфер D1 выполнен в виде одноштокового полуактивного демпфера. Штоковая камера 5 и поршневая камера 6 заполнены жидкостью, а бак 7 заполнен газом в сочетании с жидкостью. Нет особой необходимости поддерживать внутри бака 7 давление путем сжатия и нагнетания газа.
В состоянии, когда первый канал 8 открыт первым двухпозиционным клапаном 9, а второй канал 10 закрыт вторым двухпозиционным клапаном 11, первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве тянущего полуактивного демпфера, который создает демпфирующее усилие при сжатии, но не создает демпфирующего усилия при расширении. С другой стороны, когда первый канал 8 закрыт первым двухпозиционным клапаном 9, а второй канал 10 открыт вторым двухпозиционным клапаном 11, первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве тянущего полуактивного демпфера, который создает демпфирующее усилие при расширении, но не создает демпфирующего усилия при сжатии. Кроме того, в состоянии, когда первый канал 8 закрыт первым двухпозиционным клапаном 9, а второй канал 10 закрыт вторым двухпозиционным клапаном 11, первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве пассивного демпфера, который создает демпфирующее усилие как при сжатии, так и при расширении. В состоянии, когда первый канал 8 открыт первым двухпозиционным клапаном 9, а второй канал 10 открыт вторым двухпозиционным клапаном 11, первый полуактивный демпфер D1 находится в ненагруженном состоянии, в котором демпфирующее усилие не создается ни при расширении, ни при сжатии.
Цилиндр 2 имеет цилиндрическую форму. Как показано на фиг. 2, цилиндр 2 с правого конца закрыт крышкой 13 и прикреплен левым концом к кольцевой направляющей 14 штока. Кроме того, шток 4, введенный в цилиндр 2 с возможностью перемещения, вставлен с возможностью скольжения в направляющую 14 штока. Один конец штока 4 выступает из цилиндра 2 наружу, а другой его конец, расположенный внутри цилиндра 2, соединен с поршнем 3, также вставленным в цилиндр 2 с возможностью скольжения.
Пространство между внешней окружностью штока 4 и внутренней окружностью направляющей 14 штока герметизировано уплотнительным элементом (не показан). Таким образом, внутреннее пространство цилиндра 2 является герметичным. Штоковая камера 5 и поршневая камера 6, разделенные в цилиндре 2 поршнем 3, заполнены жидкостью, как указано выше. В качестве заправляемой в цилиндр 2 жидкости может использоваться любая жидкость, подходящая для первого полуактивного демпфера D1.
Первый полуактивный демпфер D1 выполнен так, что площадь поперечного сечения штока 4 составляет половину площади поперечного сечения 3 поршня, а площадь поверхности поршня 3, воспринимающая давление в штоковой камере 5, составляет половину площади поверхности поршня 3, воспринимающей давление в поршневой камере 6. Таким образом, когда первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве пассивного демпфера, количество жидкости, сбрасываемой из цилиндра 2 при перемещении первого полуактивного демпфера D1, одинаково на обеих сторонах сжатия и расширения, поэтому, когда первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве пассивного демпфера, если скорость поршня одинакова при расширении и сжатии, то действующее демпфирующее усилие также одинаково. Даже если площадь поверхности поршня 3, воспринимающая давление в штоковой камере 5, не равна половине площади поверхности поршня 3, воспринимающей давление в поршневой камере 6, первый полуактивный демпфер D1 может выполнять функцию демпфера.
Левый на фиг. 2 конец штока 4 и крышка 13, зарывающая правый конец цилиндра 2, имеют крепежный элемент (не показан) для установки первого полуактивного демпфера D1 между кузовом В вагона и тележкой Tf или Tr железнодорожного вагона.
Штоковая камера 5 и поршневая камера 6 сообщаются друг с другом посредством первого канала 8. В середине этого первого канала 8 установлен первый двухпозиционный клапан 9. Первый канал 8 обеспечивает сообщение штоковой и поршневой камер 5 и 6 за пределами цилиндра 2, но может быть выполнен в поршне 3.
В этом примере первый двухпозиционный клапан 9 является электромагнитным двухпозиционным клапаном и включает в себя клапан 9a, открывающий и закрывающий первый канал 8, пружину 9d, смещающую клапан 9a для открытия первого канала 8, и соленоид 9e, который после включения переключает клапан 9a для закрытия первого канала 8. Таким образом, первый двухпозиционный клапан 9 представляет собой нормально открытый электромагнитный двухпозиционный клапан, который открывает первый канал 8 после выключения. Клапан 9а имеет положение 9b сообщения, в котором первый канал 8 открыт, обеспечивая сообщение штоковой камеры 5 и поршневой камеры 6, и закрытое положение 9c, в котором сообщение между штоковой камерой 5 и поршневой камерой 6 прервано. Клапан 9а выполнен так, что пружина 9d смещает этот клапан 9a в положение 9b сообщения, а соленоид 9e после включения переводит клапан 9a в закрытое положение 9c, преодолевая сопротивление пружины 9d.
Второй канал 10 обеспечивает сообщение поршневой камеры 6 и бака 7. Второй двухпозиционный клапан 11 установлен в середине второго канала 10. В этом примере второй двухпозиционный клапан 11 представляет собой электромагнитный двухпозиционный клапан и включает в себя клапан 11а, который открывает и закрывает второй канал 10, пружину 11d, смещающую клапан 11а для открытия второго канала 10, и соленоид 11e, который после включения переключает клапан 11а для закрытия второго канала 10. Таким образом, второй двухпозиционный клапан 11 представляет собой нормально открытый электромагнитный двухпозиционный клапан, который открывает второй канал 10 после выключения. Клапан 11а имеет положение 11b сообщения, в котором второй канал 10 открыт для обеспечения сообщения поршневой камеры 6 и бака 7, и закрытое положение 11c, в котором сообщение между поршневой камерой 6 и баком 7 прервано. Клапан 11а выполнен так, что пружина 11d смещает этот клапан 11а в положение 11b сообщения, а соленоид 11e после включения переводит клапан 11а в закрытое положение 11c, преодолевая сопротивление пружины 11d.
Кроме того, первый полуактивный демпфер D1 имеет нагнетательный канал 21, соединяющий штоковую камеру 5 с баком 7, и регулируемый предохранительный клапан 22, установленный в середине нагнетательного канала 21 и способный изменять давление открытия клапана.
Регулируемый предохранительный клапан 22 представляет собой пропорциональный электромагнитный предохранительный клапан и включает в себя клапан 22a, установленный в середине нагнетательного канала 21, пружину 22b, смещающую клапан 22a для закрытия нагнетательного канала 21, и пропорциональный соленоид 22c, который во время включения создает усилие, противодействующую усилию пружины 22В. Регулируемый предохранительный клапан 22 выполнен так, что давление открытия клапана может корректироваться путем регулировки силы тока, протекающего через пропорциональный соленоид 22c.
Когда давление в штоковой камере 5 по потоку перед нагнетательным каналом 21 превышает критическое (давление открытия клапана), давление в штоковой камере 5 и усилие пропорционального соленоида 22c, воздействующие на клапан 22a, преодолевают смещающее усилия пружины 22b, в результате чего клапан 22a втягивается для открытия нагнетательного канала 21.
Кроме того, регулируемый предохранительный клапан 22 выполнен так, что усилие, создаваемое пропорциональным соленоидом 22c, увеличивается, когда увеличивается протекающего через него сила тока. Таким образом, в регулируемом предохранительном клапане 22 максимальная сила тока, протекающего через пропорциональный соленоид 22c, соответствует минимальному давлению открытия клапана. И наоборот, отсутствие тока в пропорциональном соленоиде 22c приводит к максимальному давлению открытия клапана.
Первый полуактивный демпфер D1 в этом варианте выполнения включает в себя выравнивающий канал 18 и впускной канал 19 и работает в качестве пассивного демпфера, когда первый двухпозиционный клапан 9 и второй двухпозиционный клапан 11 закрыты. Выравнивающий канал 18 позволяет жидкости проходить через него только в направлении от поршневой камеры 6 к штоковой камере 5. Входной канал 19 позволяет жидкости проходить через него только в направлении от бака 7 к поршневой камере 6.
В частности, выравнивающий канал 18 обеспечивает сообщение поршневой камеры 6 и штоковой камеры 5 и снабжен в некоторой средней точке обратным клапаном 18a. Выравнивающий канал 18 является односторонним каналом, позволяющим жидкости проходить через него только в направлении от поршневой камеры 6 к штоковой камере 5. Кроме того, впускной канал 19 обеспечивает соединение бака 7 и поршневой камеры 6 и снабжен в некоторой средней точке обратным клапаном 19а. Впускной канал 19 является однонаправленным каналом, позволяющим жидкости проходить через него только в направлении от бака 7 к поршневой камере 6. Если закрытое положение 9c первого двухпозиционного клапана 9 представляет собой обратный клапан, то выравнивающий канал 18 может быть встроен в первый канал 8. Если закрытое положение 11c второго двухпозиционного клапана 11 представляет собой обратный клапан, то впускной канал 19 может также быть встроен во второй канал 10.
Первый полуактивный демпфер D1 выполнен так, что, когда первый 9 и второй 11 двухпозиционные клапаны переходят в закрытые положения 9c и 11c, выравнивающий канал 18, впускной канал 19 и нагнетательный канал 21 обеспечивают последовательное сообщение штоковой камеры 5, поршневой камеры 6 и бака 7. Выравнивающий канал 18, впускной канал 19 и нагнетательный канал 21 являются однонаправленными. Соответственно, когда первый полуактивный демпфер D1 расширяется и сжимается внешней силой, жидкость всегда сбрасывается из цилиндра 2. Жидкость, сбрасываемая из цилиндра 2, возвращается в бак 7 через нагнетательный канал 21. Жидкость для восполнения ее нехватки в цилиндре 2 поступает в этот цилиндр 2 из бака 7 через впускной канал 19. Регулируемый предохранительный клапан 22 оказывает сопротивление потоку жидкости и работает в качестве клапана регулирования давления, корректирующего давление внутри цилиндра 2 до давления открытия клапана. Таким образом, первый полуактивный демпфер D1 может работать в качестве пассивного демпфера прямоточного типа.
Кроме того, если первый двухпозиционный клапан 9 закрыт, второй двухпозиционный клапан 11 открыт, а первый полуактивный демпфер D1 расширяется, то жидкость поступает из бака 7 в расширяющуюся поршневую камеру 6, а затем сбрасывается из сжимающейся штоковой камеры 5 в бак 7 через нагнетательный канал 21. Регулируемый предохранительный клапан 22 обеспечивает сопротивление потоку жидкости, проходящему через нагнетательный канал 21. Соответственно, давление в штоковой камере 5 корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 22. Первый полуактивный демпфер D1 создает демпфирующее усилие, препятствующее расширению. Если первый двухпозиционный клапан 9 закрыт, второй двухпозиционный клапан 11 открыт, а первый полуактивный демпфер D1 сжимается, то жидкость поступает из поршневой камеры 6 в расширяющуюся штоковую камеру 5 через выравнивающий канал 18, а затем сбрасывается из сжимающейся поршневой камеры 6 в бак 7. В этом случае жидкость не проходит через регулируемый предохранительный клапан 22, и давление внутри цилиндра 2 равно давлению в баке. Соответственно, первый полуактивный демпфер D1 не создает демпфирующего усилия. Таким образом, первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве полуактивного демпфера, который создает демпфирующее усилие только в состоянии расширения, если первый двухпозиционный клапан 9 закрыт, а второй двухпозиционный клапан 11 открыт.
Если первый двухпозиционный клапан 9 открыт, второй двухпозиционный клапан 11 закрыт, а первый полуактивный демпфер D1 расширяется, то жидкость перетекает из сжимающейся штоковой камеры 5 в поршневую камеру 6. При этом жидкость объемом, равным объему выдвинутой части штока, поступает из бака 7 через впускной канал 19. В этом случае жидкость не проходит через регулируемый предохранительный клапан 22, и давление внутри цилиндра 2 равно давлению в баке. Соответственно, первый полуактивный демпфер D1 не создает демпфирующего усилия. Если первый двухпозиционный клапан 9 открыт, второй двухпозиционный клапан 11 закрыт, а первый полуактивный демпфер D1 сжимается, то жидкость перетекает из сжимающейся поршневой камеры 6 в штоковую камеру 5. Количество жидкости, равное объему, вытесненному входящим в цилиндр 2 штоком 4, сбрасывается из штоковой камеры 5. Жидкость, сбрасываемая из штоковой камеры 5, поступает в бак 7 через нагнетательный канал 21, а регулируемый предохранительный клапан 22 оказывает сопротивление потоку жидкости, проходящему через нагнетательный канал 21. Таким образом, давление в штоковой камере 5 корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 22. Первый полуактивный демпфер D1 создает демпфирующее усилие, противодействующее сжатию. Таким образом, первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве полуактивного демпфера, который создает демпфирующее усилие только в состоянии сжатия, когда первый двухпозиционный клапан 9 открыт, а второй двухпозиционный клапан 11 закрыт.
Если первый 9 и второй 11 двухпозиционные клапана открыты, штоковая камера 5 и поршневая камера 6 сообщаются с баком 7 через эти первый 9 и второй 11 двухпозиционные клапаны. Таким образом, давление внутри цилиндра 2 всегда равно давлению внутри бака, и первый полуактивный демпфер D1 переходит в ненагруженное состояние, в котором демпфирующее усилие не создается, даже если первый полуактивный демпфер D1 расширяется и сжимается. Первый и второй двухпозиционные клапаны 9 и 11 после выключения переходят в положения 9b и 11b сообщения. Соответственно, первый полуактивный демпфер D1 после выключения переходит в ненагруженное состояние.
Когда первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве пассивного демпфера, давление внутри штоковой камеры 5 корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 22. Корректировка давления открытия регулируемого предохранительного клапана 22 позволяет изменять демпфирующее усилие. Кроме того, когда первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве полуактивного демпфера, если первый полуактивный демпфер D1 расширяется и сжимается в направлении, в котором может быть создано демпфирующее усилие, давление внутри штоковой камеры 5 корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 22. Корректировка давления открытия регулируемого предохранительного клапана 22 позволяет изменять демпфирующее усилие.
Если регулируемый предохранительный клапан 22 представляет собой пропорциональной электромагнитный предохранительный клапан, давление открытия которого изменяется пропорционально силе протекающего тока, облегчается управление давлением открытия клапана. Однако являясь предохранительным клапаном, который может регулировать давление открытия клапана, регулируемый предохранительный клапан 22 не ограничивается функцией пропорционального электромагнитного предохранительного клапана. Кроме того, когда первый полуактивный демпфер D1 получает чрезмерный импульс в направлениях расширения и сжатия и переходит в состояние, когда давление в штоковой камере 5 превышает давление открытия клапана, регулируемый предохранительный клапан 22 открывает нагнетательный канал 21, обеспечивая сообщение штоковой камеры 5 с баком 7 и сбрасывает давление внутри штоковой камеры 5 в бак 7. Таким образом, внутреннее пространство цилиндра 2 первого полуактивного демпфера D1 защищено от избыточного давления.
Как показано на фиг. 3, второй полуактивный демпфер D2 включает в себя цилиндр 32, соединенный или с тележкой Tf (Tr), или с кузовом B железнодорожного вагона; поршень 33, вставленный с возможностью скольжения в цилиндр 32; шток 34, вставленный в цилиндр 32 и соединенный с одной стороны с поршнем 33, а с другой стороны или с тележкой Tf (Tr), или с кузовом B вагона; штоковую камеру 35 и поршневую камеру 36, разделенные поршнем 33 в цилиндре 32; бак 37; первый двухпозиционный клапан 39, установленный в середине первого канала 38, обеспечивающего сообщение штоковой камеры 35 и поршневой камеры 36; второй двухпозиционный клапан 41, установленный в середине второго канала 40, обеспечивающего сообщение поршневой камеры 36 и бака 37; выравнивающий канал 48, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от поршневой камеры 36 к штоковой камере 35; впускной канал 49, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от бака 37 к поршневой камере 36; нагнетательный канал 51, соединяющий штоковую камеру 35 с баком 37; и регулируемый предохранительный клапан 22, установленный в середине нагнетательного канала 51 и способный изменять давление своего открытия. Второй полуактивный демпфер D2 выполнен в виде одноштокового полуактивного демпфера. Кроме того, штоковая камера 35 и поршневая камера 36 заполнены жидкостью, а бак 37 заполнен газом в сочетании с жидкостью. Нет особой необходимости поддерживать внутри бака 37 давление путем сжатия и нагнетания газа.
Когда первый канал 38 открыт первым двухпозиционным клапаном 39, а второй канал 40 закрыт вторым двухпозиционным клапаном 41, второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве тянущего полуактивного демпфера, создающего демпфирующее усилие при сжатии, но не создающего демпфирующего усилия при расширении. С другой стороны, когда первый канал 38 закрыт первым двухпозиционным клапаном 39, а второй канал 40 открыт вторым двухпозиционным клапаном 41, второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве тянущего полуактивного демпфера, который создает демпфирующее усилие при расширении, но не создает демпфирующего усилия при сжатии. Кроме того, в состоянии, когда первый канал 38 закрыт первым двухпозиционным клапаном 39, а второй канал 40 закрыт вторым двухпозиционным клапаном 41, второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве пассивного демпфера, создающего демпфирующее усилие как при сжатии, так и при расширении. Если первый канал 38 открыт первым двухпозиционным клапаном 39, а второй канал 40 открыт вторым двухпозиционным клапаном 41, то второй полуактивный демпфер D2 находится в ненагруженном состоянии, в котором демпфирующее усилие не создается ни при расширении, ни при сжатии.
Цилиндр 32 имеет цилиндрическую форму. Цилиндр 32 с правого на фиг. 3 конца закрыт крышкой 43 и прикреплен левым концом к кольцевой направляющей 44 штока. Кроме того, шток 34, вставленный с возможностью перемещения в цилиндр 32, также вставлен с возможностью скольжения в направляющую 44 штока. Один конец штока 34 выступает наружу из цилиндра 32, а другой конец внутри цилиндра 32 соединен с поршнем 33, который также с возможностью скольжения вставлен в цилиндр 32.
Пространство между внешней окружностью штока 34 и внутренней окружностью направляющей 44 штока загерметизировано уплотнительным элементом (не показан). Таким образом, внутреннее пространство цилиндра 32 является герметичным. Штоковая камера 35 и поршневая камера 36, разделенные внутри цилиндра 32 поршнем 33, заполнены жидкостью, как это описано выше. В дополнение к гидравлической жидкости, в качестве жидкости, заправленной в цилиндр 32, может использоваться любая жидкость, подходящая для второго полуактивного демпфера D2.
Второй полуактивный демпфер D2 выполнен так, что площадь поперечного сечения штока 34 составляет половину площади поперечного сечения поршня 33, а площадь поверхности поршня 33, воспринимающая давление в штоковой камере 35, составляет половину площади поверхности поршня 33, воспринимающей давление в поршневой камере 36. Таким образом, когда второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве пассивного демпфера, количество жидкости, сбрасываемой из цилиндра 32 при перемещении второго полуактивного демпфера D2, одинаково на обеих сторонах сжатия и расширения, поэтому, когда второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве пассивного демпфера, если скорость поршня одинакова при расширении и при сжатии, создаваемое демпфирующее усилие также одинаково. Даже если площадь поверхности поршня 33, воспринимающая давление в штоковой камере 35, не равна половине площади поверхности поршня 33, воспринимающей давление в поршневой камере 36, второй полуактивный демпфер D2 может работать в качестве демпфера.
Левый на фиг. 3 конец штока 34 и крышка 43, закрывающая правый конец цилиндра 32, имеют крепежный элемент (не показан) для установки второго полуактивного демпфера D2 между кузовом В вагона и тележкой Tf или Tr железнодорожного вагона.
Штоковая камера 35 и поршневая камера 36 сообщаются друг с другом через первый канал 38, в середине которого установлен первый двухпозиционный клапан 39. Первый канал 38 обеспечивает сообщение штоковой камеры 35 и поршневой камеры 36 за пределами цилиндра 32, однако он может быть выполнен и в поршне 43.
В этом примере первый двухпозиционный клапан 39 является электромагнитным двухпозиционным клапаном и включает в себя клапан 39a, открывающий и закрывающий первый канал 38, пружину 39d, смещающую клапан 39a для открытия первого канала 38, и соленоид 39e, переключающий после включения клапан 39a так, чтобы открыть первый канал 38. Таким образом, первый двухпозиционный клапан 39 представляет собой нормально закрытый электромагнитный двухпозиционный клапан, закрывающий первый канал 38 после выключения. Клапан 39а имеет положение 39b сообщения, в котором первый канал 38 открыт, обеспечивая сообщение штоковой камеры 35 и поршневой камеры 36, и закрытое положение 39c, в котором сообщение между штоковой и поршневой камерами 35 и 36 прервано. Клапан 39а выполнен так, что пружина 39d смещает этот клапан 39a в закрытое положение 39с, а соленоид 39e после включения переводит клапан 39a в положение 39b сообщения, преодолевая сопротивление пружины 9d.
Второй канал 40 обеспечивает сообщение поршневой камеры 36 и бака 37. Второй двухпозиционный клапан 41 установлен в середине второго канала 40. В этом примере второй двухпозиционный клапан 41 представляет собой электромагнитный двухпозиционный клапан и включает в себя клапан 41а, открывающий и закрывающий второй канал 40, пружину 41d, смещающую клапан 41а для закрытия второго канала 40, и соленоид 41e, переключающий после включения клапан 41а для открытия второго канала 40. Таким образом, второй двухпозиционный клапан 41 представляет собой нормально закрытый электромагнитный двухпозиционный клапан, который закрывает второй канал 40 после выключения. Клапан 41а имеет положение 41b сообщения, в котором открывается второй канал 40, обеспечивая сообщение поршневой камеры 36 и бака 37, и закрытое положение 41c, в котором сообщение между поршневой камерой 36 и баком 37 прекращается. Клапан 41а выполнен так, что пружина 41d смещает этот клапан 41а в закрытое положение 41с, а соленоид 41e после включения переводит клапан 41а в положение 11b сообщения, преодолевая сопротивление пружины 41d.
Кроме того, второй полуактивный демпфер D2 имеет нагнетательный канал 51, соединяющий штоковую камеру 35 с баком 37, и регулируемый предохранительный клапан 52, установленный в середине нагнетательного канала 51 и позволяющий изменять давление своего открытия.
Регулируемый предохранительный клапан 52 представляет собой пропорциональный электромагнитный клапан и включает в себя клапан 52a, установленный в середине нагнетательного канала 51, пружину 52b, смещающую клапан 52a для закрытия нагнетательного канала 51, и пропорциональный соленоид 52c, создающий после включения усилие, противодействующее усилию пружины 52В. Регулируемый предохранительный клапан 52 выполнен так, что давление открытия клапана может корректироваться путем регулировки силы тока, протекающего через пропорциональный соленоид 52c.
Когда давление в камере 35 со стороны штока по потоку перед нагнетательным каналом 51 превышает критическое (давление открытия клапана), давление в штоковой камере 35 и усилие пропорционального соленоида 52c, которое воздействует на клапан 52a, преодолевают смещающее усилие пружины 52b, в результате чего клапан 52a втягивается для открытия нагнетательного канала 51.
Кроме того, регулируемый предохранительный клапан 52 выполнен так, что усилие, создаваемое пропорциональным соленоидом 52c, увеличивается, когда увеличивается сила тока, подаваемого на пропорциональный соленоид 52c. Таким образом, в регулируемом предохранительном клапане 52 максимальная сила тока, подаваемого на пропорциональный соленоид 52c, обеспечивает минимальное давление открытия клапана. И наоборот, отсутствие тока, подаваемого на пропорциональный соленоид 52c, обеспечивает максимальное давление открытия клапана.
Кроме того, второй полуактивный демпфер D2 в этом варианте выполнения включает в себя выравнивающий канал 48 и впускной канал 49 и работает в качестве пассивного демпфера, когда первый двухпозиционный клапан 39 и второй двухпозиционный клапан 41 закрыты. Выравнивающий канал 48 позволяет жидкости протекать через него только в направлении от поршневой камеры 36 к штоковой камере 35. Входной канал 49 позволяет жидкости протекать через него только в направлении от бака 37 к поршневой камере 36.
В частности, выравнивающий канал 48 обеспечивает сообщение поршневой камеры 36 и штоковой камеры 35 и снабжен обратным клапаном 48a в средней точке. Выравнивающий канал 48 является однонаправленным, позволяющим жидкости протекать через него только в направлении от поршневой камеры 36 к штоковой камере 35. Кроме того, впускной канал 49 обеспечивает сообщение бака 37 и поршневой камеры 36 и снабжен обратным клапаном 49а в средней точке. Впускной канал 49 является однонаправленным, позволяющим жидкости протекать через него только в направлении от бака 37 к поршневой камере 36. Если закрытое положение 39c первого двухпозиционного клапана 39 представляет собой обратный клапан, выравнивающий канал 48 может встроен в первый канал 38. Если закрытое положение 41c второго двухпозиционного клапана 41 представляет собой обратный клапан, впускной канал 49 может также быть встроенным во второй канал 40.
Второй полуактивный демпфер D2 выполнен так, что когда первый 39 и второй 41 двухпозиционные клапаны переходят в закрытые положения 39c и 41c, выравнивающий канал 48, впускной канал 49 и нагнетательный канал 51 обеспечивают последовательное сообщение штоковой камеры 35, поршневой камеры 36 и бака 37. Выравнивающий канал 48, впускной канал 49 и нагнетательный канал 51 являются однонаправленными. Соответственно, когда второй полуактивный демпфер D2 расширяется и сжимается внешней силой, жидкость всегда сбрасывается из цилиндра 32. Жидкость, сбрасываемая из цилиндра 32, возвращается в бак 37 через нагнетательный канал 51. Жидкость для восполнения ее нехватки в цилиндре 32 поступает в этот цилиндр 32 из бака 37 через впускной канал 49. Регулируемый предохранительный клапан 52 обеспечивает сопротивление потоку жидкости и работает в качестве клапана регулирования давления, который корректирует давление внутри цилиндра 32 до давления открытия клапана. Соответственно, второй полуактивный демпфер D2 может работать в качестве пассивного демпфера прямоточного типа.
Кроме того, если первый двухпозиционный клапан 39 закрыт, второй двухпозиционный клапан 41 открыт, а второй полуактивный демпфер D2 расширяется, жидкость поступает из бака 37 в расширяющуюся поршневую камеру 36 и затем сбрасывается из сжимающейся штоковой камеры 35 в бак 37 через нагнетательный канал 51. Регулируемый предохранительный клапан 52 обеспечивает сопротивление потоку текучей среды, проходящей через нагнетательный канал 51. Соответственно, давление в штоковой камере 35 корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 52. Второй полуактивный демпфер D2 создает демпфирующее усилие, препятствующее расширению. Если первый двухпозиционный клапан 39 закрыт, второй двухпозиционный клапан 41 открыт, а второй полуактивный демпфер D2 сжимается, то жидкость поступает из поршневой камеры 36 в расширяющуюся штоковую камеру 35 через выравнивающий канал 48 и сбрасывается из сжимающейся поршневой камеры 36 поршня в бак 37. В таком случае текучая среда не проходит через регулируемый предохранительный клапан 52, и давление внутри цилиндра 32 равно давлению в баке. Соответственно, второй полуактивный демпфер D2 не создает демпфирующего усилия. Таким образом, второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве полуактивного демпфера, создающего демпфирующее усилие только в состоянии расширения, когда первый двухпозиционный клапан 39 закрыт, а второй двухпозиционный клапан 41 открыт.
Кроме того, если первый двухпозиционный клапан 39 открыт, второй двухпозиционный клапан 41 закрыт, а второй полуактивный демпфер D2 расширяется, текучая среда перетекает из сжимающейся штоковой камеры 35 в поршневую камеру 36, и при этом жидкость объемом, равном объему выдвинутой части штока, поступает из бака 37 через входной канал 49. В этом случае жидкость не проходит через регулируемый предохранительный клапан 52, и давление внутри цилиндра 32 равно давлению в баке. Соответственно, второй полуактивный демпфер D2 не создает демпфирующего усилия. Если первый двухпозиционный клапан 39 открыт, второй двухпозиционный клапан 41 закрыт, а второй полуактивный демпфер D2 сжимается, то текучая среда перетекает из сжимающейся поршневой камеры 36 в штоковую камеру 35. Количество жидкости, равное объему, вытесненному входящим в цилиндр 32 штоком 34, сбрасывается из штоковой камеры 35. Жидкость, сброшенная из штоковой камеры 35, поступает в бак 37 через нагнетательный канал 51, а регулируемый предохранительный клапан 52 обеспечивает сопротивление потоку жидкости, проходящему через нагнетательный канал 51. Таким образом, давление в штоковой камере 35 корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 52. Второй полуактивный демпфер D2 создает демпфирующее усилие, противодействующее сжатию. Таким образом, второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве полуактивного демпфера, создающего демпфирующее усилие только в состоянии сжатия, когда первый двухпозиционный клапан 39 открыт, а второй двухпозиционный клапан 41 закрыт.
Кроме того, когда первый и второй двухпозиционные клапаны 39 и 41 открыты, штоковая камера 35 и поршневая камера 36 сообщаются с баком 37 через эти первый и второй двухпозиционные клапаны 39 и 41. Таким образом, давление внутри цилиндра 32 всегда равно давлению внутри бака, и второй полуактивный демпфер D2 переходит в ненагруженное состояние, в котором демпфирующее усилие не создается, даже если второй полуактивный демпфер D2 расширяется и сжимается. Первый и второй двухпозиционные клапаны 39 и 41 после выключения переходят в закрытые положения 39с и 41с. Соответственно, второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве пассивного демпфера.
Когда второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве пассивного демпфера, давление внутри штоковой камеры 35 корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 52. Когда пропорциональный соленоид 52с регулируемого предохранительного клапана 52 включается для корректировки давления открытия клапана, демпфирующее усилие может быть изменено. Когда второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве пассивного демпфера, если регулируемый предохранительный клапан 52 выключен, и этот демпфер D2 создает максимальное демпфирующее усилие. Кроме того, когда второй полуактивный демпфер D2, работая в качестве пассивного демпфера, расширяется и сжимается в направлении, в котором может быть создано демпфирующее усилие, давление внутри камеры 35 со стороны штока корректируется до давления открытия регулируемого предохранительного клапана 52. Корректировка давления открытия регулируемого предохранительного клапана 52 позволяет изменять демпфирующее усилие.
Если регулируемый предохранительный клапан 52 представляет собой пропорциональный электромагнитный предохранительный клапан, который изменяет давление открытия этого клапана пропорционально силе подаваемого тока, облегчается управление давлением открытия клапана. Однако являясь предохранительным клапаном, который может корректировать давление открытия клапана, регулируемый предохранительный клапан 52 не ограничивается функцией пропорционального электромагнитного клапана. Кроме того, когда второй полуактивный демпфер D2 получает чрезмерный импульс в направлениях расширения и сжатия и переходит в состояние, когда давление в штоковой камере 35 превышает давление открытия клапана, регулируемый предохранительный клапан 52 открывает нагнетательный канал 51, обеспечивая сообщение штоковой камеры 35 и бака 37 и сбрасывание давления внутри штоковой камеры 35 в бак 37. Таким образом, внутреннее пространство цилиндра 32 второго полуактивного демпфера D2 защищено от избыточного давления.
Согласно этому примеру, когда осуществляется управление уменьшением вибрации кузова В вагона, контроллер С определяет поперечное ускорение αf передней части Вf кузова B в горизонтальном поперечном направлении относительно направления движения вагона и поперечное ускорение αr задней части Br кузова B в горизонтальном поперечном направлении относительно направления движения вагона. Затем контроллер C на основе поперечных ускорений αf и αr вычисляет угловое ускорение ω рыскания, представляющее собой угловое ускорение вокруг центра G кузова B вагона, и ускорение S раскачивания, представляющее собой ускорение в горизонтальном поперечном направлении центра G кузова B вагона непосредственно над передней и задней тележками Tf и Tr. Кроме того, контроллер C вычисляет на основе углового ускорения ω рыскания необходимое усилие Fωref сдерживания рыскания, требующееся для уменьшения вибрации рыскания всего кузова B вагона, и на основе ускорения S раскачивания вычисляет необходимое усилие FSref сдерживания раскачивания, требующееся для уменьшения вибрации раскачивания всего кузова B вагона. Кроме того, контроллер C выполнен с возможностью распознавания, является ли участок, по которому движется вагон, открытым, криволинейным или тоннельным. В этом примере контроллер C определяет комбинацию открытого участка и криволинейного участка как криволинейный участок, а комбинацию тоннельного участка и криволинейного участка как тоннельный участок.
Когда железнодорожный вагон движется по открытому участку, контроллер C переводит первые полуактивные демпферы D1, имеющиеся на тележках Tf и Tr, в ненагруженное состояние, в котором усилие не создается. Кроме того, контроллер C выполняет нормальное управление вторыми полуактивными демпферами D2, имеющимися на тележках Tf и Tr, в соответствии с законом управления подвеской, и заставляет вторые полуактивные демпферы D2 работать в качестве полуактивных демпферов.
Когда железнодорожный вагон движется по криволинейному участку, контроллер C обеспечивает работу первых полуактивных демпферов D1, имеющихся на тележках Tf и Tr, в качестве пассивных демпферов. Контроллер C выполняет нормальное управление вторыми полуактивными демпферами D2, имеющимися на тележках Tf и Tr, в соответствии с законом управления подвеской и обеспечивает их работу в качестве полуактивных демпферов.
Когда железнодорожный вагон движется по тоннельному участку, контроллер C выполняет нормальное управление первыми D1 и вторыми D2 полуактивными демпферами, имеющимися на тележках Tf и Tr, в соответствии с законом управления подвеской и обеспечивает их работу в качестве полуактивных демпферов.
Кроме того, когда скорость вагона равна или меньше заданной, контроллер C переводит первые полуактивные демпферы D1 в ненагруженное состояние и обеспечивает работу вторых полуактивных демпферов D2 в качестве пассивных демпферов независимо от того, по какому участку движется железнодорожный вагон. Заданной является скорость, которая позволяет обеспечить достаточно эффективное управление вибрацией, даже если скорость железнодорожного вагона является низкой и вторые полуактивные демпферы D2 работают в качестве полуактивных демпферов, и, например, равна примерно половине максимальной скорости железнодорожного вагона, хотя она зависит от железнодорожного пути.
При переводе первого полуактивного демпфера D1 в ненагруженное состояние, контроллер C выключает первый 9 и второй 11 двухпозиционные клапаны первого полуактивного демпфера D1 для их открывания. Кроме того, при переводе второго полуактивного демпфера D2 в ненагруженное состояние контроллер C включает первый и второй двухпозиционные клапаны 39 и 41 второго полуактивного демпфера D2 для их открывания.
При обеспечении работы первого полуактивного демпфера D1 в качестве пассивного демпфера, контроллер C включает и закрывает первый и второй двухпозиционные клапаны 9 и 11 и корректирует силу тока через регулируемый предохранительный клапан 22 для получения желаемого демпфирующего усилия. Регулируемый предохранительный клапан 22 при этом обеспечивает сопротивление, а первый полуактивный демпфер D1 в этом случае создает демпфирующее усилие в качестве пассивного демпфера прямоточного типа. При обеспечении работы второго полуактивного демпфера D2 в качестве пассивного демпфера, контроллер C выключает первый и второй двухпозиционные клапаны 39 и 41 для их закрытия, а также корректирует силу тока через регулируемый предохранительный клапан 52 для получения желаемого демпфирующего усилия. Регулируемый предохранительный клапан 52 в таком случае обеспечивает сопротивление, а второй полуактивный демпфер D2 создает демпфирующее усилие в качестве пассивного демпфера прямоточного типа.
Когда железнодорожный вагон движется по открытому участку, контроллер C переводит первые полуактивные демпферы D1 в ненагруженное состояние и выполняет нормальное управление для создания демпфирующего усилия только во вторых полуактивных демпферах D2 следующим образом: когда первые полуактивные демпферы D1 переводятся в ненагруженное состояние, контроллер C работает, как описано выше. Кроме того, контроллер C заставляет второй полуактивный демпфер D2, имеющийся на передней тележке Tf, выдавать переднее управляющее усилие Ftf, получаемое путем суммирования значения, полученного при умножении на 1/2 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания, и значения, полученного при умножении на 1/2 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания. Контроллер C заставляет второй полуактивный демпфер D2, имеющийся на задней тележке Tr, выдавать заднее управляющее усилие Ftr, получаемое путем вычитания значения, полученного при умножении на 1/2 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания, из значения, полученного при умножении на 1/2 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания. Если каждое из управляющих усилий Ftf и Ftr представляет собой усилии, которое создает демпфирующее усилие со стороны расширения второго полуактивного демпфера D2, то контроллер C закрывает первый двухпозиционный клапан 39 и открывает второй двухпозиционный клапан 41. И наоборот, если каждое из управляющих усилий Ftf и Ftr представляет собой усилие, которое создает демпфирующее усилие со стороны сжатия второго полуактивного демпфера D2, то контроллер C открывает первый двухпозиционный клапан 39 и закрывает второй двухпозиционный клапан 41. После этого контроллер C выполняет управление так, чтобы откорректировать давление открытия регулируемого предохранительного клапана 52 и установить демпфирующее усилие, создаваемое вторым полуактивным демпфером D2 для каждого из управляющих усилий Ftf и Ftr.
Когда железнодорожный вагон движется по криволинейному участку, этот контроллер C выполняет нормальное управление, чтобы заставить только второй полуактивный демпфер D2 создавать демпфирующее усилие следующим образом: контроллер C побуждает полуактивные демпферы D1 и D2, имеющиеся на передней тележке Tf, выдавать переднее управляющее усилие Ftf, получаемое путем суммирования значения, полученного при умножении на 1/2 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания, и значения, полученного при умножении на 1/2 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания. Кроме того, контроллер C заставляет полуактивные демпферы D1 и D2, имеющиеся на задней тележке Tr, выдавать заднее управляющее усилие Ftr, получаемое путем вычитания значения, полученного при умножении на 1/2 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания, из значения, полученного путем умножения на 1/2 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания. Контроллер С активирует и закрывает первый 9 и второй 11 двухпозиционные клапана и управляет давлением открытия регулируемого предохранительного клапана 22 так, что демпфирующее усилие, выдаваемое, когда первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве пассивного демпфера, подходит для криволинейного участка. Кроме того, если каждое из управляющих усилий Ftf и Ftr представляет собой усилие, которое создает демпфирующее усилие со стороны расширения второго полуактивного демпфера D2, то контроллер C закрывает первый двухпозиционный клапан 39 и открывает второй двухпозиционный клапан 41. И наоборот, если каждое из управляющих усилий Ftf и Ftr представляет собой усилие, которое создает демпфирующее усилие со стороны сжатия второго полуактивного демпфера D2, то контроллер C открывает первый двухпозиционный клапан 39 и закрывает второй двухпозиционный клапан 41. После этого контроллер C выполняет управление так, чтобы откорректировать давление открытия регулируемого предохранительного клапана 52 и установить демпфирующее усилие, создаваемое вторым полуактивным демпфером D2 для каждого из управляющих усилий Ftf и Ftr.
Когда железнодорожный вагон движется по тоннельному участку, контроллер C выполняет нормальное управление первым и вторым полуактивными демпферами D1 и D2 следующим образом: контроллер C заставляет первый и второй полуактивные демпферы D1 и D2, имеющиеся на передней тележке Tf, выдавать первое управляющее усилие Ftf, вычисляемое путем суммирования значения, полученного при умножении на 1/4 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания, и значения, полученного при умножении на 1/4 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания. Контроллер C заставляет первый D1 и второй D2 полуактивные демпферы, имеющиеся на задней тележке Tr, выдавать заднее управляющее усилие Ftr, вычисляемое путем вычитания значения, полученного при умножении на 1/4 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания, из значения, полученного путем умножая на 1/4 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания. Если каждое из управляющих усилий Ftf и Ftr представляет собой усилие, которое создает демпфирующее усилие со стороны расширения первого и второго полуактивных демпферов D1 и D2, то контроллер C закрывает первые двухпозиционные клапаны 9 и 39 и открывает вторые двухпозиционный клапаны 11d и 41. И наоборот, если каждое из управляющих усилий Ftf и Ftr является усилием, которое создает демпфирующее усилие со стороны сжатия первого и второго полуактивных демпферов D1 и D2, то контроллер C открывает первые двухпозиционные клапаны 9 и 39 и закрывает вторые двухпозиционные клапаны 11 и 41. После этого контроллер C выполняет управление так, чтобы откорректировать давление открытия регулируемых предохранительных клапанов 22 и 52 и установить демпфирующие усилия, создаваемые первым и вторым полуактивными демпферами D1 и D2 для управляющих усилий Ftf и Ftr.
Как показано на фиг. 4, контроллер C включает в себя передний акселерометр 60, определяющий переднее поперечное ускорение αf передней части Bf кузова вагона в горизонтальном поперечном направлении относительно направления движения вагона, задний акселерометр 61, определяющий заднее поперечное ускорение αr кузова задней части Br вагона в горизонтальном поперечном направлении относительно направления движения вагона, полосовые фильтры 62 и 63, устраняющие шум, содержащийся в поперечном ускорении αf и поперечном ускорении αr, блок 64 определения информации о местоположении, получающий информацию о местоположении движущегося железнодорожного вагона, и блок 66 управления, обрабатывающий поперечные ускорения αf и αr, прошедшие через полосовые фильтры 62 и 63, и выдающий команды управления на соленоиды 9e и 39е первых двухпозиционных клапанов 9 и 39, соленоиды 11e и 41е вторых двухпозиционных клапанов 11 и 41 и пропорциональные соленоиды 22c и 52c регулируемых предохранительных клапанов 22 и 52 первого и второго полуактивных демпферов D1 и D2, на основании чего блок распознавания участка движения, исходя из информации о местоположении железнодорожного вагона, полученной блоком 64 получения информации о местоположении, свидетельствует об открытом, криволинейном или тоннельном участках, и скорости V железнодорожного вагона, поступающей от блока 65 получения информации о скорости.
В этом варианте выполнения блок 66 управления предназначен для вычисления необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания и необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания путем осуществления H∞ управления и назначения веса частоте. Исходя из этого, также можно опустить полосовые фильтры 62 и 63.
В этом случае блок 64 получения информации о местоположении и блок 65 получения информации о скорости представляют собой центральное устройство контроля, установленное на одном из вагонов железнодорожного состава, или вагонный терминал устройства контроля, соединенный с центральным устройством контроля. Блок 64 получения информации о местоположении и блок 65 получения информации о скорости способны получать информацию о местоположении и скорости V железнодорожного вагона в режиме реального времени. Блок 64 получения информации о местоположении может быть не вагонным устройством контроля, а устройством, способным определять местоположение железнодорожного вагона, такое как приемник GPS (глобальной системы определения местоположения). Блок 65 получения информации о скорости может быть не вагонным устройством контроля, а датчиком скорости, который определяет скорость V железнодорожного вагона.
Блок 66 управления включает в себя блок 66а вычисления ускорения рыскания, получающий ускорение ω рыскания вокруг центра G кузова B вагона непосредственно над передней тележкой Tf и задней тележкой Tr на основе переднего поперечного ускорения αf, определенного передним акселерометром 60, и заднего поперечного ускорения αr, определенного задним акселерометром 61, блок 66b вычисления ускорение раскачивания, вычисляющий ускорение S раскачивания в центре G кузова B вагона на основе поперечных ускорений αf и αr, блок 66c вычисления необходимого усилия сдерживания рыскания, определяющий необходимое усилие Fωref сдерживания рыскания, требуемое для уменьшения рыскания всего кузова B, на основе ускорения ω рыскания, блок 66d вычисления необходимого усилия сдерживания раскачивания, определяющий необходимое усилие FSref сдерживания раскачивания, требуемое для уменьшения раскачивания всего кузова B вагона, на основе ускорения S раскачивания, блок 66e вычисления усилия Fω сдерживания рыскания на основе необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания, полученного блоком 66c вычисления необходимого усилия сдерживания рыскания, блок 66f вычисления усилия сдерживания раскачивания, вычисляющий усилие FS сдерживания раскачивания на основе необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания, полученного блоком 66d вычисления необходимого усилия сдерживания раскачивания, блок 66g распознавания участка движения, принимающий решение, является ли участок движения криволинейным, на основе информации о местоположении, получаемой от блока 64 получения информации о местоположении, блок 66h генерирования команд, определяющий, переведены ли первый и второй полуактивные демпферы D1 и D2 в ненагруженное состояние, или они работают в качестве пассивного демпфера или полуактивного демпфера на основе результата распознавания участка движения блоком 66g распознавания участка движения и скорости V железнодорожного вагона, и создающий команды управления Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2 для первого и второго полуактивных демпферов D1 и D2, соответственно, исходя из вышеупомянутого определения и усилия Fω сдерживания рыскания и усилия FS сдерживания раскачивания, и блок 66i привода, приводящий в действие соленоиды 9e и 39е первых двухпозиционных клапанов 9 и 39, соленоиды 11e и 41е вторых двухпозиционных клапанов 11 и 41 и пропорциональные соленоиды 22c и 52c регулируемых предохранительных клапанов 22 и 52 на основе команд управления Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2.
В частности, хотя это и не показано на чертежах, контроллер C просто обязан включать в себя в качестве аппаратных средств, например, аналого-цифровой преобразователь для записи выходных сигналов, выдаваемых передним акселерометром 60 и задним акселерометром 61, полосовые фильтры 62 и 63, запоминающее устройство, например постоянное запоминающее устройство, в котором содержится программа, используемая для обработки записанных поперечных ускорений αf и αr, которые прошли через полосовые фильтры 62 и 63, и управления первыми полуактивными демпферами D1 и вторыми полуактивными демпферами D2, вычислительное устройство, такое как центральный процессор, осуществляющее обработку на основе программы, и запоминающее устройство, например оперативное запоминающее устройство, обеспечивающее процессор областью памяти. Каждый компонент блока 66 управления контроллером C может быть реализован центральным процессором путем выполнения программы выполнения обработки. Кроме того, полосовые фильтры 62 и 63 также могут быть реализованы центральным процессором, выполняющим программу.
Далее, в этом примере поперечные ускорения αf и αr считаются положительным в направлении вверх относительно оси, проходящей через центр кузова B вагона слева направо на фиг. 1, и наоборот, считаются отрицательным в направлении вниз относительно оси, проходящей через центр кузова B вагона слева направо на фиг. 1. Блок 66a вычисления ускорения рыскания получает ускорение ω рыскания вокруг центра G кузова B вагона непосредственно над каждой из передней Tf и задней Tr тележек путем деления на два разности между передним поперечным ускорением αf и задним поперечным ускорением αr. Блок 66b вычисления ускорения раскачивания получает ускорение S раскачивания центра G кузова B вагона путем деления на два суммы поперечных ускорений αf и αr. Что касается мест установки переднего акселерометра 60 и заднего акселерометра 61, то передний акселерометр 60 устанавливают на линии, проходящей в направлении перед-зад или по диагонали через центр G кузова B вагона, и вблизи передних полуактивных демпферов D1 и D2, чтобы получать ускорение ω рыскания. Кроме того, задний акселерометр 61 устанавливают на линии, проходящей через центр G кузова B вагона и через место установки переднего акселерометра 60, и вблизи задних полуактивных демпферов D1 и D2. Ускорение ω рыскания может быть вычислено из расстояний и позиционных отношений между центром G кузова B вагона и передним акселерометром 60 и задним акселерометром 61, и поперечных ускорений αf и αr. Соответственно, можно свободно задавать места установки переднего 60 и заднего 61 акселерометров. В таком случае, ускорение ω рыскания вычисляют не путем деления на два разности между поперечными ускорениями αf и αr, а из разности между поперечными ускорениями αf и αr и расстояний и позиционных отношений между центром G кузова B вагона и акселерометрами 60 и 61.
Далее, в этом примере для осуществления H∞ управления блок 66c вычисления необходимого усилия сдерживания рыскания вычисляет необходимое усилие Fωref сдерживания рыскания, представляющее собой усилие, необходимое для уменьшения рыскания всего кузова B, на основании ускорения ω рыскания, полученного блоком 66a вычисления ускорения рыскания. В частности, получив данные об ускорении ω рыскания, блок 66c вычисления необходимого усилия сдерживания рыскания профилирует частоту посредством весовой функции и получает оптимальное необходимое усилие Fωref сдерживания рыскания для уменьшения вибрации рыскания в предпочтительном диапазоне частот. Указанная весовая функция выбрана так, чтобы быть пригодной для железнодорожного вагона.
Кроме того, в этом примере для выполнения H∞ управления блок 66d вычисления необходимого усилия сдерживания раскачивания получает необходимое усилие FSref сдерживания раскачивания для уменьшения раскачивания всего кузова B вагона на основании ускорения S раскачивания, определенного блоком 66b вычисления ускорения раскачивания. В частности, получив входные данные об ускорении S раскачивания, блок 66d вычисления необходимого усилия сдерживания раскачивания профилирует частоту с помощью весовой функции и получает оптимальное необходимое усилие FSref сдерживания раскачивания для уменьшения вибрации раскачиваний в предпочтительном диапазоне частот. Указанная весовая функция выбрана таким образом, чтобы быть пригодной для железнодорожного вагона.
Блок 66e вычисления усилия сдерживания рыскания вычисляет усилие Fω сдерживания рыскания в виде результирующей реакцией обоих передних полуактивных демпферов D1 и D2 и результирующего реакции обоих задних полуактивных демпферов D1 и D2 из необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания, полученного блоком 66c вычисления необходимого усилия рыскания. Необходимое усилие Fωref сдерживания рыскания представляет собой сдерживающее усилие для уменьшения вибрации всего кузова B вагона в направлении рыскания. Усилие Fω сдерживания рыскания вычисляют путем умножения на 1/2 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания для уменьшения рыскания кузова B вагона посредством результирующей реакции обоих передних полуактивных демпферов D1 и D2 и обоих задних полуактивных демпферов D1 и D2.
Блок 66f вычисления усилия сдерживания раскачивания получает усилие FS сдерживание раскачивания в виде результирующей реакции обоих передних полуактивных демпферов D1 и D2 и результирующей реакции обоих задних полуактивных демпферов D1 и D2 из необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания, полученного блоком 66d вычисления необходимого усилия сдерживания раскачивания. Необходимое усилие FSref сдерживания раскачивания представляет собой усилие сдерживания для уменьшения вибрации всего кузова B вагона в направлении раскачивания. Усилие FS сдерживания раскачивания вычисляет путем умножения на 1/2 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания для уменьшения раскачивания кузова B вагона посредством результирующей реакции обоих передних полуактивных демпферов D1 и D2 и обоих задних полуактивных демпферов D1 и D2.
Блок 66g распознавания участка движения оценивает, является ли участок движения, по которому перемещается железнодорожный вагон, криволинейным участком или другим участком, исходя из информации о местоположении, получаемой от блока 64 получения информации о местоположении, и выдает результат этой оценки в блок 66h генерирования команд. В частности, например, блок 66g распознавания участка движения содержит карту, на которой информация об участке движения соотнесена с местоположением, и сверяется с картой, исходя из местоположения железнодорожного вагона, и определяет, является ли участок открытым, криволинейным или тоннельным. Кроме того, но не ограничиваясь нижеприведенным, в качестве блока получения информации о местоположении, например, могут устанавливаться передатчики, которые передают сигналы на границах открытого участка, криволинейного участка или тоннельного участка, а на железнодорожном вагоне может также устанавливаться приемник, который принимает сигналы передатчиков. В этом случае блок распознавания участка движения может распознать тип участка по принятому сигналу передатчика. В частности, от блока 66g распознавания участка движения просто требуется распознать, каким из участков (открытым, криволинейным или тоннельным) является текущий участок движения. Когда железнодорожный вагон при следовании по железнодорожному пути въезжает на криволинейный участок с открытого участка, на тоннельный участок с открытого участка и на тоннельный участок с криволинейного участка, контроллер C должен переключать управление перед въездом на криволинейный и тоннельный участки для поддержания высокого комфорта. Кроме того, информация о местоположении может соотносится с информацией, которая может определять, какой тип кривой имеется на криволинейном участке, чтобы обеспечить настройку оптимального демпфирующего усилия и коэффициента демпфирования для криволинейного участка, когда первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве пассивного демпфера на криволинейном участке. В частности, информация, которая может определить, какой тип кривой имеется на криволинейном участке, представляет собой, например, величину наклона, кривизну, определение сопрягающего криволинейного участка или равномерного криволинейного участка, шаблон сопрягающей кривой в случае сопрягающего криволинейного участка и уменьшение кривизны криволинейного участка, определяется заранее и используется для оказания помощи в настройке демпфирующего усилия и коэффициента демпфирования.
Блок 66h генерирования команд определяет, переведен ли каждый из полуактивных демпферов D1 и D2 в ненагруженное состояние или он работает в качестве пассивного или полуактивного демпфера на основе результата распознавания блоком 66g распознавания участка движения и скорости V железнодорожного вагона. После этого блок 66h генерирования команд вырабатывает команды Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2 управления на основе усилия Fw сдерживания рыскания и усилия FS сдерживания раскачивания.
Когда блок 66g распознавания участка движения определяет, что железнодорожный вагон находится на открытом участке, и скорость V превышает установленную, блок 66h генерирования команд принимает решение перевести первый полуактивный демпфер D1 в ненагруженное состояние и выполнять нормальное управление для создания демпфирующего усилия только во втором полуактивном демпфере D2. При этом блок 66h генерирования команд создает команды Ff1 и Fr1 управления для перевода первых полуактивных демпферов D1, имеющихся на тележках Tf и Tr, в ненагруженное состояние. Кроме того, блок 66h генерирования команд создает команды Ff2 и Fr2 управления для выполнения нормального управления вторыми полуактивными демпферами D2, имеющимися на тележках Tf и Tr. В частности, блок 66h генерирования команд, вычисляет переднее управляющее усилие Ftf путем суммирования усилия FS сдерживания раскачивания и усилия Fω сдерживания рысканья, и создает команду Ff2 управления для выполнения нормального управления вторым полуактивным демпфером D2, имеющимся на тележке Tf. Кроме того, блок 66h генерирования команд вычисляет заднее управляющее усилие Ftr путем вычитания усилия Fω сдерживания рысканья из усилия FS сдерживания раскачивания и генерирует команду Fr2 управления для выполнения нормального управления вторым полуактивным демпфером D2, имеющимся на задней тележке Tr. Пара усилий, уменьшающая вибрацию рыскания кузова B вагона, должна создаваться передними и задними полуактивными демпферами D1 и D2. Соответственно, усилие Fω сдерживания рыскания суммируют с усилием FS сдерживания раскачивания для получения переднего управляющего усилия Ftf на передней тележке Tf. Усилие Fω сдерживания рыскания вычитают из усилия FS сдерживания раскачивания для получения заднего управляющего усилия Ftr на задней тележке Tr.
Когда результат распознавания участка движения блоком 66g распознавания участка движения свидетельствует, что железнодорожный вагон находится на криволинейном участке, и V скорость превышает установленную, блок 66h генерирования команд принимает решение заставить первый полуактивный демпфер D1 работать в качестве пассивного демпфера и выполнять нормальное управление вторым полуактивным демпфером D2. Блок 66h генерирования команд управления создает команды Ff1 и Fr1 управления, которые заставляют первые полуактивные демпферы D1, имеющиеся на тележках Tf и Tr, работать в качестве пассивных демпферов. Что касается силы тока, подаваемой на регулируемый предохранительный клапан 22, то команды Ff1 и Fr1 управления создаются так, чтобы сделать демпфирующие усилия первых полуактивных демпферов D1 подходящими для движения по криволинейному участку. Кроме того, блок 66h генерирования команд выполняет нормальное управление вторыми полуактивными демпферами D2, имеющимися на тележках Tf и Tr. Соответственно, как это описано для открытого участка, для выработки команд управления Ff2 и Fr2 вычисляют переднее управляющее усилие Ftf и заднее управляющее усилие Ftr.
Когда результат распознавания участка движения блоком 66g распознавания участка движения свидетельствует о том, что железнодорожный вагон находится на тоннельном участке, и скорость V превышает установленную, блок 66h генерирования команд принимает решение выполнять нормальное управление первыми D1 и вторыми D2 полуактивными демпферами. Блок 66h генерирования команд создает команды Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2 управления для выполнения нормального управления первыми D1 и вторыми D2 полуактивными демпферами, имеющимися на тележках Tf и Tr. В этом случае требуется, чтобы все полуактивные демпферы D1 и D2 работали в качестве полуактивных демпферов, а усилие Fω сдерживания рыскания и усилие FS сдерживания раскачивания создавались всеми четырьмя полуактивными демпферами D1 и D2. Таким образом, блок 66h генерирования команд суммирует значение, полученное путем умножения на 1/2 усилия FS сдерживания раскачивания, и значение, полученное путем умножения на 1/2 усилия Fω сдерживания рыскания, получает переднее управляющее усилие Ftf и создает команды Ff1 и Ff2 управления для выполнения нормального управления полуактивными демпферами D1 и D2, имеющимися на передней тележке Tf. Кроме того, блок 66h генерирования команд вычитает значение, полученное путем умножения на 1/2 усилия Fω сдерживания рыскания, из значения, полученного путем умножения на 1/2 усилия FS сдерживания раскачивания, получает заднее управляющее усилие Ftr и вырабатывает команды Fr1 и Fr2 управления для выполнения нормального управления полуактивными демпферами D1 и D2, имеющимися на задней тележке Tr. Таким образом, на тоннельном участке передние полуактивные демпферы D1 и D2 создают переднее управляющее усилие Ftf, вычисленное путем суммирования значения, полученного путем умножения на 1/4 необходимого усилия Fω сдерживания рыскания, и значение, полученного путем умножения на 1/4усилия FS сдерживания раскачивания. Кроме того, на тоннельном участке задние полуактивные демпферы D1 и D2 создают заднее управляющее усилие Ftr, вычисляемое путем вычитания значения, полученного при умножении на 1/4 необходимого усилия FSref сдерживания раскачивания, из значения, полученного при умножении на 1/4 необходимого усилия Fωref сдерживания рыскания.
Для того чтобы, как предписано командами Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2 управления, перевести полуактивные демпферы D1 и D2 в ненагруженное состояние или заставить полуактивные демпферы D1 и D2 работать в качестве пассивных и полуактивных демпферов и создавать демпфирующие усилия как в случае, когда полуактивные демпферы D1 и D2 работают в качестве демпферов, блок 66i привода создает и выдает необходимые текущие команды на соленоиды 9e и 39е первых двухпозиционных клапанов 9 и 39, соленоиды 11e и 41е вторых двухпозиционных клапанов 11 и 41 и пропорциональные соленоиды 22c и 52c регулируемых предохранительных клапанов 22 и 52.
В частности, когда команды Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2 управления заставляют полуактивные демпферы D1 и D2 работать в качестве полуактивных демпферов, блок 66i привода создает текущие команды согласно направлениям создания и величинам демпфирующих усилий полуактивных демпферов D1 и D2 на основе команд Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2 управления и выдает текущие команды. Когда команды Ff1 и Fr1 управления переводят первые полуактивные демпферы D1 в ненагруженное состояние, блок 66i привода вырабатывает и выдает текущие команды выключения первого двухпозиционного клапана 9, второго двухпозиционного клапана 11 и регулируемого предохранительного клапана 22. Когда команды Ff1, Ff2, Fr1 и Fr2 управления заставляют полуактивные демпферы D1 и D2 работать в качестве пассивных демпферов, блок 66i привода закрывает первые двухпозиционные клапаны 9 и 39 и вторые двухпозиционные клапаны 11 и 41 и вырабатывает и выдает текущие команды на пропуск тока так, чтобы иметь определенную силу тока в регулируемых предохранительных клапанах 22 и 52.
Устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона включает в себя первый полуактивный демпфер D1, работающий в качестве полуактивного демпфера при нормальном управлении и переходящий в ненагруженное состояние после выключения, и второй полуактивный демпфер D2, работающий в качестве полуактивного демпфера при нормальном управлении и в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии. В устройстве 1 управления вибрацией железнодорожного вагона, выполненном таким образом, если требуется большое усилие, то усилие создают как первый полуактивный демпфер D1, так и второй полуактивный демпфер D2, а если требуется небольшое усилие, то усилие создает только второй полуактивный демпфер D2. Первый полуактивный демпфер D1 после выключения переходит в ненагруженное состояние. Таким образом, если требуется небольшое усилие, подачи тока на первый полуактивный демпфер D1 вообще не требуется, что не влияет на эффективность управления вибрацией вторым полуактивным демпфером D2. Таким образом, в устройстве 1 управления вибрацией железнодорожного вагона можно уменьшить потребляемую энергию без потери эффективности управления вибрацией. Вместо второго полуактивного демпфера D2 может использоваться исполнительный механизм A (фиг. 5), работающий в качестве привода при нормальном управлении и в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии.
В таком случае исполнительный механизм A в отличие от демпфера может создавать усилие, как при расширении, так и при сжатии. Таким образом, блок 66i привода создает команды Ff2 и Fr2 управления, чтобы заставить исполнительный механизм A создать усилие, определяемое передним управляющим усилием Ftf и задним управляющим усилием Ftr, независимо от направления, как это происходит во втором полуактивном демпфере D2.
В частности, как показано на фиг. 5, исполнительный механизм A оснащен, в дополнение к конструкции второго полуактивного демпфера D2, питающим каналом 53, обеспечивающим сообщение бака 37 и штоковой камеры 35, и насосом 54, установленным на питающем канале 53 и обеспечивающим всасывание жидкости из бака 37 и ее подачу в штоковую камеру 35, двигателем 55, приводящим в действие насос 54, и обратным клапаном 56, установленным на питающем канале 53 со стороны штоковой камеры 35 относительно насоса 54 и предотвращающим обратное поток протекание жидкости из штоковой камеры 35 к насосу 54.
Насос 54 приводится в действие двигателем 55 и подает жидкость только в одном направлении. Выпускное отверстие насоса 54 сообщается со штоковой камерой 35 через питающий канал 53, а впускное отверстие, сообщающееся с баком 37, всасывает жидкость из бака 37 и подает ее в штоковую камеру 35.
Насос 54 просто выталкивает жидкость только в одном направлении и не изменяет направление вращения. Соответственно, насос 54 не имеет никаких проблем, связанных с изменением количества выталкиваемой жидкости при изменении вращения, и поэтому можно использовать недорогой шестеренный насос или ему подобный. Кроме того, направление вращения насоса 54 всегда одно и то же. Соответственно, к двигателю 55, приводящему в действие насос 54, также не предъявляется требование высокого отклика на изменение направления вращения. Таким образом, двигатель 55 может быть недорогим.
Исполнительный механизм A открывает первый двухпозиционный клапан 39, закрывает второй двухпозиционный клапан 41 и корректирует давление открытия регулируемого предохранительного клапана 52 для подачи заданного количества жидкости, выталкиваемой насосом 54 в штоковую камеру 35, создавая усилия в направлении расширения. Величина создаваемого исполнительным механизмом А усилия в направлении расширения вычисляется путем умножения давления открытия регулируемого предохранительного клапана 52 на площадь поперечного сечения штока 34.
И наоборот, когда первый двухпозиционный клапан 39 закрыт, второй двухпозиционный клапан 41 открыт, а давление открытия регулируемого предохранительного клапана 52 корректируется для подачи заданного количества жидкости, выталкиваемой насосом 54 в штоковую камеру 35, исполнительным механизмом A создается усилие в направлении сжатия. Величина создаваемого исполнительным механизмом А усилия в направлении сжатия вычисляется путем умножения давления открытия регулируемого предохранительного клапана 52 на значение, полученное в результате вычитания площади поперечного сечения штока 34 из площади поперечного сечения поршня 33.
С другой стороны, при остановке насоса 54 обратный клапан 56 перекрывает питающий канал 53. Соответственно, исполнительный механизм A выполняет действие, аналогичное действию второго полуактивного демпфера D2. Таким образом, во включенном состоянии исполнительный механизм A работает в качестве привода и может также работать в качестве полуактивного демпфера. Соответственно, исполнительный механизм A может также переходить в ненагруженное состояние и работать в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии.
Также возможен случай, в котором такой исполнительный механизм А, работающий в качестве привода при нормальном управлении и в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии, используется вместо второго полуактивного демпфера D2. Даже если устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона выполнено таким образом, что когда требуется большое усилие, то первый полуактивный демпфер D1 и исполнительный механизм A создают усилие, а когда требуется небольшое усилие, то его создает только исполнительный механизм A. Первый полуактивный демпфер D1 переходит в ненагруженное состояние после выключения. Соответственно, когда требуется небольшое усилие, подачи тока на первый полуактивный демпфер D1 не требуется, что не влияет на эффективность управления вибрацией исполнительным механизмом А. Таким образом, при использовании устройства 1 управления вибрацией железнодорожного вагона можно уменьшить потребляемую мощность без потери эффективности управления вибрацией.
Кроме того, устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона может быть выполнено так, что, когда железнодорожный вагон движется по открытому участку, первый полуактивный демпфер D1 переводится в ненагруженное состояние, а второй полуактивный демпфер D2 или исполнительный механизм A находится под нормальным управлением. Когда устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона выполнено таким образом, можно уменьшить потребление энергии во время движения по открытому участку, составляющему большую часть пути и требующему небольшого усилия для управления вибрацией кузова В вагона. Соответственно, эффект снижения потребления энергии увеличивается.
Кроме того, устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона может быть выполнено так, что, когда железнодорожный вагон движется по криволинейному участку, первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве пассивного демпфера, а второй полуактивный демпфер D2 или исполнительный механизм A находится под нормальным управлением. Если устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона выполнено таким образом, то на криволинейном участке, где вибрация кузова B вагона больше, чем на прямолинейном участке, не только второй полуактивный демпфер D2 или исполнительный механизм A, но и первый полуактивный демпфер D1 создают демпфирующее усилие в качестве пассивного демпфера. Таким образом, даже в ситуации, когда требуется большое усилие для уменьшения вибрации кузова B вагона во время движения по криволинейному участку, обеспечивается создание достаточного усилия. Вибрация кузова B вагона может быть эффективно уменьшена, а комфорт поездки в железнодорожном вагоне может быть повышен.
Кроме того, устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона может быть выполнено так, чтобы выполнять нормальное управление первым D1 и вторым D2 полуактивными демпферами или исполнительным механизмом A, когда железнодорожный вагон движется по тоннельному участку. В устройстве 1 управления вибрацией железнодорожного вагона первый полуактивный демпфер D1 также работает в качестве полуактивного демпфера в дополнение к нормальному управлению вторым полуактивным демпфером D2 или исполнительным механизмом A на тоннельном участке, где вибрация кузова B относительно больше, чем на прямом или криволинейном участках. Таким образом, если имеются первый полуактивный демпфер D1 и второй полуактивный демпфер D2, то они оба работают в качестве полуактивных демпферов, обеспечивающих высокоэффективное управление вибрацией во время движения по тоннельному участку. Устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона способно эффективно уменьшать вибрацию кузова B вагона. Кроме того, если имеются первый полуактивный демпфер D1 и исполнительный механизм А, то первый полуактивный демпфер D1 работает в качестве полуактивного демпфера, обеспечивающего высокоэффективное управление вибрацией, а исполнительный механизм A работает в качестве активной подвески во время движения по тоннельному участку. Таким образом, в любой конфигурации устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона выполняет эффективное управление вибрацией во время движения по тоннельному участку и может повысить комфорт поездки в вагоне.
Кроме того, устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона может быть выполнено так, что, когда скорость V железнодорожного вагона равна или меньше заданной, первый полуактивный демпфер D1 переводится в ненагруженное состояние, а второй полуактивный демпфер D2 или исполнительный механизм A работают в качестве пассивного демпфера. Когда железнодорожный вагон останавливается или движется с небольшими скоростями, вибрация кузова B вагона также незначительна. Если второй полуактивный демпфер D2 работает в качестве пассивного демпфера, можно обеспечить достаточно эффективное управление вибрацией, даже если первый полуактивный демпфер D1 переведен в ненагруженное состояние. Если устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона выполнено таким образом, что, когда скорость V равна или меньше заданной, подача тока на первый и второй полуактивные демпферы D1 и D2 не требуется, по какому бы участку не двигался вагон. Соответственно, можно снизить потребляемую мощность без потери эффективности управления вибрацией.
Кроме того, устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона в этом примере выполнено так, что пара, состоящая из первого полуактивного демпфера D1 и второго полуактивного демпфера D2 или исполнительного механизма A устанавливается на каждой из тележек Tf и Tr железнодорожного вагона. Если устройство 1 управления вибрацией железнодорожного вагона скомпоновано таким образом, то вибрации в направлении раскачивания и в направлении рыскания могут быть эффективно уменьшены в передней и задней частях кузова В вагона.
Кроме того, первый полуактивный демпфер D1 в этом примере включает в себя цилиндр 2; поршень 3, вставленный с возможностью скольжения в цилиндр 2; шток 4, вставленный в цилиндр 2 и соединенный с поршнем 3; штоковую камеру 5 и поршневую камеру 6, разделенные поршнем 3 в цилиндре 2; бак 7; нормально открытый первый двухпозиционный клапан 9, установленный в середине первого канала 8, обеспечивающего сообщение штоковой камеры 5 и поршневой камеры 6; нормально открытый второй двухпозиционный клапан 11, установленный в середине второго канала 10, обеспечивающего сообщение поршневой камеры 6 и бака 7; нагнетательный канал 21, соединяющий штоковую камеру 5 с баком 7; регулируемый предохранительный клапан 22, установленный в середине нагнетательного канала 21 и позволяющий изменять давление его открытия; впускной канал 19, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от бака 7 к поршневой камере 6; и выравнивающий канал 18, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от поршневой камеры 6 к штоковой камере 5. Выполненный таким образом первый полуактивный демпфер D1 не только переходит в ненагруженное состояние после выключения и может работать в качестве полуактивного демпфера во включенном состоянии, но также может работать в качестве пассивного демпфера во включенном состоянии и в наибольшей степени подходит для устройства 1 управления вибрацией железнодорожного вагона.
Кроме того, второй полуактивный демпфер D2 в этом примере включает в себя цилиндр 32; поршень 33, вставленный с возможностью скольжения в цилиндр 32; шток 34, вставленный в цилиндр 32 и соединенный с поршнем 33; штоковую камеру 35 и поршневую камеру 36, разделенные поршнем 33 в цилиндре 32; бак 37; нормально закрытый первый двухпозиционный клапан 39, установленный в середине первого канала 38, обеспечивающего соединение штоковой камеры 35 и поршневой камеры 36; нормально закрытый второй двухпозиционный клапан 41, установленный в середине второго канала 40, обеспечивающего сообщение поршневой камеры 36 и бака 37; нагнетательный канал 51, соединяющий камеру 35 со стороны штока и бак 37; регулируемый предохранительный клапан 52, установленный в середине нагнетательного канала 51 и позволяющий изменять давление его открытия; впускной канал 49, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от бака 37 к поршневой камере 36; и выравнивающий канал 48, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от поршневой камеры 36 к штоковой камере 35. Выполненный таким образом второй полуактивный демпфер D2 может работать в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии и в качестве полуактивного демпфера во включенном состоянии и лучше всего подходит для устройства 1 управления вибрацией железнодорожного вагона.
Кроме того, исполнительный механизм A в этом примере включает в себя цилиндр 32; поршень 33, вставленный с возможностью скольжения в цилиндр 32; шток 34, вставленный в цилиндр 32 и соединенный с поршнем 33; штоковую камеру 35 и поршневую камеру 36, разделенные поршнем 33 в цилиндре 32; бак 37; нормально закрытый первый двухпозиционный клапан 39, установленный в середине первого канала 38, обеспечивающего сообщение штоковой камеры 35 и поршневой камеры 36; нормально закрытый второй двухпозиционный клапан 41, установленный в середине второго канала 40, обеспечивающего сообщение поршневой камеры 36 и бака 37; насос 54, подающий жидкость из бака 37 в штоковую камеру 35; нагнетательный канал 51, соединяющий штоковую камеру 35 и бак 37; регулируемый предохранительный клапан 52, установленный в середине нагнетательного канала 51 и позволяющий изменять давление его открытия; впускной канал 49, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от бака 37 к поршневой камере 36; и выравнивающий канал 48, позволяющий жидкости протекать через него только в направлении от поршневой камеры 36 к штоковой камере 35. Выполненный таким образом исполнительный механизм А может работать в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии и в качестве активной подвески во включенном состоянии и лучше всего подходит для устройства 1 управления вибрацией железнодорожного вагона. Кроме того, исполнительный механизм A может быть реализован с добавлением насоса 54 в конструкцию второго полуактивного демпфера D2. Соответственно, общность компонентов второго полуактивного демпфера D2 и исполнительного механизма A способствует облегчению замены на железнодорожном вагоне благодаря совместимости между ними. Таким образом, на железнодорожном вагоне, оснащенном вторым полуактивным демпфером D2, может быть также выполнена замена полуактивного демпфера D2 исполнительным механизмом A путем добавления насосного агрегата, содержащего насос 54.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2012 |
|
RU2568533C2 |
| АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА | 2012 |
|
RU2558402C1 |
| АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА | 2012 |
|
RU2573532C9 |
| УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 1995 |
|
RU2145284C1 |
| АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА | 2012 |
|
RU2557641C1 |
| ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ОБОРУДОВАННОЕ АМОРТИЗАТОРОМ | 2015 |
|
RU2700290C2 |
| ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ | 2003 |
|
RU2243311C1 |
| ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР | 2011 |
|
RU2457375C1 |
| ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ВАГОННЫЙ ЗАМЕДЛИТЕЛЬ | 2010 |
|
RU2436696C1 |
| ДЕМПФЕР ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2001 |
|
RU2235233C2 |
Изобретение относится к устройствам гашения вибрации железнодорожных вагонов. Устройство гашения вибрации содержит два полуактивных демпфера или один полуактивный демпфер и один исполнительный механизм. Демпферы установлены между кузовом вагона и тележкой. Первый демпфер может работать либо как полуактивный демпфер, либо может быть отключен. Второй демпфер может работать либо как полуактивный демпфер, либо как пассивный демпфер. Исполнительный механизм оснащен дополнительным питающим насосом, который расширяет возможности гашения колебаний вагона. Управляющий сигнал формируется контроллером в зависимости от внешних условий и условий движения. Достигается эффективное гашение колебаний и экономия энергии. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Устройство управления вибрацией железнодорожного вагона, содержащее
первый полуактивный демпфер, установленный между кузовом вагона и тележкой вагона и выполненный с возможностью работы в качестве полуактивного демпфера при нормальном управлении и перехода в ненагруженное состояние после его выключения; и
второй полуактивный демпфер или исполнительный механизм, установленный между кузовом вагона и тележкой вагона, при этом второй полуактивный демпфер выполнен с возможностью работы в качестве полуактивного демпфера при нормальном управлении и в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии, а исполнительный механизм выполнен с возможностью работы в качестве привода при нормальном управлении и в качестве пассивного демпфера в выключенном состоянии.
2. Устройство по п. 1, в котором при движении вагона по открытому участку первый полуактивный демпфер переведен в ненагруженное состояние, а второй полуактивный демпфер или исполнительный механизм подвержен действию нормального управления.
3. Устройство по п. 1, в котором при движении вагона по криволинейному участку первый полуактивный демпфер выполняет функцию пассивного демпфера, а второй полуактивный демпфер или исполнительный механизм подвержен действию нормального управления.
4. Устройство по п. 1, в котором при движении вагона по тоннельному участку и первый полуактивный демпфер, и второй полуактивный демпфер или исполнительный механизм подвержены действию нормального управления.
5. Устройство по п. 1, в котором при достижении или превышении вагоном заданной скорости первый полуактивный демпфер переводится в ненагруженное состояние, а второй полуактивный демпфер или исполнительный механизм - в режим пассивного демпфера.
6. Устройство по п. 1, в котором пара, состоящая из первого полуактивного демпфера и второго полуактивного демпфера или исполнительного механизма, установлена на каждой тележке вагона.
7. Устройство по п. 1, в котором первый полуактивный демпфер содержит
цилиндр;
поршень, вставленный в цилиндр с возможностью скольжения;
шток, вставленный в цилиндр и соединенный с поршнем;
разделенные поршнем в цилиндре штоковую и поршневую камеры;
бак;
нормально открытый первый двухпозиционный клапан, установленный в середине первого канала, обеспечивающего сообщение штоковой и поршневой камер;
нормально открытый второй двухпозиционный клапан, установленный в середине второго канала, обеспечивающего сообщение поршневой камеры и бака;
нагнетательный канал, соединяющий штоковую камеру с баком;
регулируемый предохранительный клапан, установленный в середине нагнетательного канала и способный изменять давление своего открытия;
впускной канал, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости только в направлении от бака к поршневой камере; и
выравнивающий канал, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости только в направлении от поршневой камеры к штоковой камере.
8. Устройство по п. 1, в котором второй полуактивный демпфер содержит
цилиндр;
поршень, вставленный в цилиндр с возможностью скольжения;
шток, вставленный в цилиндр и соединенный с поршнем;
разделенные поршнем в цилиндре штоковую и поршневую камеры;
бак;
нормально закрытый первый двухпозиционный клапан, установленный в середине первого канала, обеспечивающего сообщение штоковой и поршневой камер;
нормально закрытый второй двухпозиционный клапан, установленный в середине второго канала, обеспечивающего сообщение поршневой камеры и бака;
нагнетательный канал, соединяющий штоковую камеру с баком;
регулируемый предохранительный клапан, установленный в середине нагнетательного канала и способный изменять давление своего открытия;
впускной канал, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости только в направлении от бака к поршневой камере; и
выравнивающий канал, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости только в направлении от поршневой камеры к штоковой камере.
9. Устройство по п. 1, в котором исполнительный механизм содержит
цилиндр;
поршень, вставленный в цилиндр с возможностью скольжения;
шток, вставленный в цилиндр и соединенный с поршнем;
разделенные поршнем в цилиндре штоковую и поршневую камеры;
бак;
нормально закрытый первый двухпозиционный клапан, установленный в середине первого канала, обеспечивающего сообщение штоковой и поршневой камер;
нормально закрытый второй двухпозиционный клапан, установленный в середине второго канала, обеспечивающего сообщение поршневой камеры и бака;
насос, выполненный с возможностью подачи жидкости из бака в штоковую камеру;
нагнетательный канал, соединяющий штоковую камеру с баком;
регулируемый предохранительный клапан, установленный в середине нагнетательного канала и способный изменять давление своего открытия;
впускной канал, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости только в направлении от бака к поршневой камере; и
выравнивающий канал, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости только в направлении от поршневой камеры к штоковой камере.
| ХОДОВАЯ ЧАСТЬ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С УЛУЧШЕННОЙ СИСТЕМОЙ ПОПЕРЕЧНОГО РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ | 2004 |
|
RU2331536C2 |
| KR 1300893 B1, 27.08.2013 | |||
| Способ переработки сырья с получением компонентов моторного топлива | 2022 |
|
RU2796745C1 |
| CN 101357640 B, 23.05.2012. | |||
