CN103534570B - 轨道车辆的转向架的检测方法和用于轨道车辆的转向架的试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆的转向架的试验台和用于检测轨道车辆的转向架的方法，其中，测量在模拟操作负荷期间出现的横向力并使该横向力最小化。

Description

轨道车辆的转向架的检测方法和用于轨道车辆的转向架的试验台

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆的转向架的试验台和一种用于在试验台上检测轨道车辆的转向架的检测方法。特别地，本发明涉及如下一种试验台：试验台上的轨道车辆的转向架被施加操作负荷，测量在该负荷作用下转向架的各个轮上的轮接触力的力分布。

背景技术

轨道车辆的转向架、特别是转向架的轮缘承受高负荷。随着轨道车辆运行的速度越来越快，特别地，对于转向架的几何尺寸和轮接触力分布的要求越来越高。

因此，使转向架的轴彼此平行地定向是重要的，否则将不利地影响转向架的行驶特性，这可能引起如下情形：转向架不再将自身定心在轨道上且轮缘抵靠轨道行进。

定期检查轨道车辆的转向架。在这样做时，通常拆卸整个转向架，更换轮缘和其它磨损部件，然后，在检查和测量之后重新安装。

存在用于检测转向架的几何尺寸（geometry）和轮接触力分布的试验台。关于此，将转向架的轮例如载置在V形块上，并且可在试验台上测量转向架的几何尺寸和轮接触力。通常，不仅核查轴是否彼此平行，而且多个其它几何数据必须在预定的目标范围内。此外，轮接触力分布必须在预定的容许范围内。

例如，德国专利文献DE102006051725A1示出这种类型的试验台。

在检测过程中，为了复制有轨车体的重量，转向架经由力生成器而被加载操作负荷，还能够检测转向架在负荷状态下的几何尺寸。在这种情况下，转向架通常借助于两个力生成器对称地加载负荷。同时，经由V形块下方的力传感器测量各个轮上分布的操作负荷。

例如，可用这种方式检测转向架因不均匀作用的弹簧引起的不等力分布。于是，可根据需要调整或维修转向架。

例如，可借助于秤杆测量轮上的力，在秤杆中，在两个间隔开的位置设有应变仪。轮接触点位于两个应变仪之间的中点。可经由应变仪检测到的秤杆的变形相对精确地测量竖直方向上的力。

在转向架关于试验台中心的检测开始之前，将转向架载置在试验台上并且精确地对准。特别地，转向架在行进方向（下文还称为x方向）上和横断行进方向的方向（下文还称为y方向）上被定心。可从该定义为零的位置开始进行测量。在这种情况下，假定借助于力发生器在精确竖直或垂直方向（下文也称为z方向）上对转向架施力，该竖直或垂直力以类似的垂直指向的力分量的形式分布在转向架的各个轮上。

然而，这里存在如下问题：因为转向架上的负荷作用，转向架的几何尺寸可能因变形而改变。结果，可能不利地影响转向架在试验台上的定位。

将期望最佳可能的操作模拟测量：在操作负荷下，轮可至少在行进方向上自由移动。因横向合力，轮触点在两轴x和y上的自由移动性导致可变位置条件，即使很小的几何尺寸不精确也能引起横向力。在横向力的情况下，转向架的可变支承导致转向架在x轴或y轴方向上的偏移，这将进一步增大横向力，因此导致横向变形和位置误差增大，对测量造成不利影响。

此外，在试验台操作误差的情况下，存在如下危险：横向力的总对准误差（alignment error）变大，使得转向架或试验台的部件受损。由于力大和突发效应的危险，部件可能会爆裂，这会非常危险。

发明目的

因此，本发明的目的是减小现有技术的上述缺点。

特别地，本发明的目的是增大转向架用试验台的测量精度。本发明的另一目的是增大试验台的安全性和检测结果的可靠性。

本发明的概述

本发明的目的通过根据任一个主方案的用于在试验台上检测轨道车辆的转向架的方法和用于轨道车辆的转向架的试验台来实现。

本发明的优选实施方式和改进可从各从属方案获得。

本发明涉及用于检测试验台上的轨道车辆的转向架的方法，其中转向架承受操作负荷，由此测量试验台的轮保持件单元上的竖直力。

在试验台上通常测量诸如轴距、轮后距离、转向架高度等几何尺寸数据。

根据该方法，首先将转向架在试验台上定心。在这样做时，基于试验台的中间在行进方向上和中间横向位置进行定心。

然后模拟操作负荷，使得转向架借助于力发生器而承受竖直力。

通常使用具有主轴的力发生器，力发生器将竖直方向的力导入两个安装位置，转向架稍后在这两个安装位置安装到轨道车辆。以这种方式确保负荷尽可能得贴近实际操作过程中的负荷。

根据本发明，测量轮保持件单元和/或力发生器上的水平力分量，使转向架在生成操作负荷期间在试验台上移动，以用最佳的方式减小所测量的水平力分量。

基于本发明，能实现更可靠和更精确的测量，通过转向架的适当移动将常常出现的横向合力保持得尽可能低。

如果现在仅在转向架的轮上或在引入力用的力发生器处出现水平力分量，则可得出结论，转向架的定心不精确，或者转向架因操作负荷而发生变形，使得出现了不对称。

已经证明，与引起横向力的原因无关，可实现更精确和更可靠的测量。尽管转向架继续被固定，但是大大避免了约束力。不会出现将引起定位误差或破坏测量值（特别是几何尺寸数据和轮接触力）的可变条件。

通常通过移动轮保持件单元来使转向架进行移动。应当理解，整个转向架不必总是被移动，例如当横向力仅存在于一个轮上时，首先仅移动该轮的保持件单元。

优选地，在两个方向上测量水平力分量，因此，特别地在行进方向（x方向）和横切行进方向的方向（y方向）上。

优选通过控制算法将水平力控制成零。

在本发明的优选实施方式中，由于在两个间隔开的位置测量竖直力，从而测量水平力分量。

在已知的试验台的轮保持件单元中，任何情况下一般都存在秤杆，秤杆被配置成使得轮坐在两个秤杆之间。到目前为止，利用这种类型的秤杆通过对两个秤杆上的力求和来确定竖直方向（z方向）上的力。

然而，利用这两个秤杆而不利用附加测量装置，还能确定x方向上的横向力；当在两个位置的测量力不同时，这总会发生。

除了减小横向力、移动检测对象之外，还可以记录和检查测量的横向力作为附加测量值。因此，不仅进一步提高了试验台的测量精度还提高了测量台的测量安全性。

本发明还涉及一种用于轨道车辆的转向架的试验台。

试验台包括轮保持件单元，例如V形块。

此外，试验台包括用于将竖直操作负荷施加到转向架的力发生器和用于测量轮保持件单元上的竖直力的力测量装置。

根据本发明，试验台包括用于测量轮保持件单元上的水平力的部件。

在最简单的情况下，在已知的试验台的x方向上的水平力的测量中，因为基于两个分隔开的秤杆在z方向上的可能的力差异来确定横向力，所以仅增设评价单元。

优选地，为此，用于测量轮保持件单元的x方向上的力和用于测量y方向上的横向力的试验台，在每种情况下，均包括分隔开的两个力测量装置，利用力测量装置测量z方向上的竖直力。

在这种情况下，例如可以是具有应变仪的秤杆。

这种类型的秤杆可以由例如金属的大块制成，其中引入凹部形式的弱区。

这些凹部中粘接有应变仪，借助于应变仪可相当精确地确定秤杆的变形。由于应变仪坐设在弱区内，在该区域中增大因秤杆的变形而引起的路径的变化。可基于应变仪测量的长度变化非常精确地确定出现的力。

在本发明的改进中，试验台的轮保持件单元均包括彼此平行地布置的两个秤杆，各秤杆均包括两个分隔开的应变仪。利用这种类型的配置，可以以简单的方式确定x方向上出现的横向力和z方向上出现的力。在这种情况下，根据扭矩和测量的臂长（lever length）确定横向力。

由于已知的试验台在任何情况下一般具有两个分隔开的秤杆，所以仅需要增设附加的应变仪，就能够确定横向力，包括横断行进方向的y方向上的横向力。

还可想到将这些秤杆与附加的应变仪结合到现有的试验台中。

本发明还涉及特别是如上所述的用于轨道车辆的转向架的试验台，其具有轮保持件单元、用于施加竖直的操作负荷的力发生器和用于测量轮保持件单元上的竖直力的测量装置。

根据本发明，试验台包括用于测量力发生器上的水平力的部件。

因此，设置以不仅确定模拟操作负荷的水平，而且还确定在力发生器上出现的横向力。

这些横向力的确定不仅可如上所述地被用于最佳地定位检测对象，由此使横向力最小化，而且其自身也增大了试验台的安全性。

特别地，避免了如下情况：在可能的粗略定位或操作误差的情况下，检测对象或试验台的部件损坏或报废。

优选地，在力发生器上测量在x方向和y方向上导入转向架的力。

优选地，这也通过秤杆来实现，特别是通过两个分隔开的秤杆实现，每个秤杆均具有两个分隔开的应变仪。

附图说明

下面将参照图1-图5通过示例性示出的示例性实施方式更详细地说明本发明。

图1示出载置有转向架（bogie）2的试验台（test bench）1的示意图。

转向架2包括轮3。应当理解，仅示意性示出转向架2，实际中，转向架2包括其他部件，特别地包括弹簧系统。

转向架2的轮3坐在可动轮保持件单元4上。在本示例性实施方式中，轮保持件单元4制成为V形块。应当理解，还常使用其它轮保持件单元，特别地，替代两个倾斜面，轮保持件单元可以具有两个辊，检测对象（test item）的轮坐在在两个辊之间。

可经由螺纹主轴（未示出）单独地控制轮保持件单元4，并且可使轮保持件单元4至少在x方向上移动，但优选还在y方向上移动。

通常经由两个力发生器5模拟操作负荷，力发生器具有主轴，竖直力被引入到转向架2的安装点处，在z方向上加载力发生器产生的竖直力。

在进行测量之前，转向架2特别地在x方向上精确地定位在试验台上（用两个箭头象征性地表示）。

在轮保持件单元4上或下方，设置力测量装置6，借助于力测量装置6至少测量在z方向上作用到轮保持件单元4上的力。

作为规则，应当确定力发生器5施加的力是否均匀分配在轮3上。

根据本发明，在x方向和/或y方向上测量出现在轮保持件单元4和/或力发生器5上的横向力。

经由控制算法通过移动转向架2或轮保持件单元4将这些横向力控制成零。

为此，使转向架2在轮保持件单元4上移动。

图2示出轮保持件单元4的示意性细节图，轮3坐在轮接触点7上。

两个分隔开的秤杆（weighbeam）8、9（轮3坐在秤杆8、9之间）布置在轮保持件单元4的下方。

现在，z方向上的力分布在两个秤杆8、9上。已知以这样的方式通过两个力分量Fz/2相加确定竖直力。

在x方向上出现在该测量中由系统决定的合力，即力﹣Fx’和﹢Fx’，该力基于轮3与轮保持件单元4的倾斜面的接触。在理想的精确对准时，合力精确地抵消。

应当理解，不能达到这种类型的理想状态，所以由秤杆8、9实际测量的力在z方向上也有所不同。

根据本发明，现在设置评价装置10，利用该评价装置10，确定秤杆8、9所测量的z方向上的力之间产生的差，并且由此计算可能横向合力Fx。

轮保持件单元4经由x方向滑块12移动进而移动转向架，将合力Fx控制成零。

可以看到，用于在y方向上移动的另一滑块11位于滑块12的上方。在各情况下，所述滑块经由作为试验台的部件的支撑件13、14彼此连接。

图3示出与图2的图示垂直的方向上的示意图，因此为轮保持件单元4的行进方向或x方向的示意图。

可以看出，轮3坐在轮保持件单元4上。

配置于轮保持件单元4的秤杆8具有两个分隔开的凹部15、16，在凹部15、16中设有至少一个应变仪（未示出）。

由此，还在两个位置测量力，轮3在该两个位置之间坐在y方向上的大致中央。如根据图2所示的，这里现在可以基于凹部15、16的力之间的差得出与y方向上的横向力有关的结论。

现在可经由控制算法移动轮保持件单元4，将y方向上的水平力控制成零。

在位置15、16处的应变仪优选相反地连接（connected inversely）。因此，输出信号m等于Fy乘以h的值。现在，控制算法被构造成使得输出信号m控制成零。

如前面图2所示，至少一个应变仪15或16与另一秤杆的应变仪（未示出）组合同时用于确定z方向上的力。

将参照图4和图5说明力发生器处测量横向力的原理。

如图4示意性示出的，力发生器5包括主轴17，可借助于驱动器使主轴17伸出，由此将竖直方向上的力导入转向架。

为了测量出现的横向力，两个秤杆8、9布置在力发生器上。

根据前面示出的原理，可基于秤杆18、19上的z方向上的力的差确定x方向上的可能的力。

如从图5可以看到的，秤杆18、19中的任一者再次具有凹部20、22，在所述凹部中配置应变仪（未示出）。

因此，现在还可以测量在力发生器导入力的情况下出现的横向力。

测量力可再次输入控制算法，借助于控制算法移动转向架，从而将在x方向和y方向上出现的横向力控制成零。

此外，特别地通过测量力发生器的横向力提高试验台的安全性，这是因为，例如，如果由于粗略操作和定位误差而出现大的横向力，则力发生器停止。

通过本发明，以很简单的方式提高了用于轨道车辆的转向架的试验台的安全性和精度。

附图标记说明

1 试验台

2 转向架

3 轮

4 轮保持件单元

5 力发生器

6 力测量装置

7 轮接触点

8 秤杆

9 秤杆

10 评价单元

11 y方向滑块

12 x方向滑块

13 支撑件

14 支撑件

15 凹部

16 凹部

17 主轴

18 秤杆

19 秤杆

20 凹部

21 凹部

Claims (12)

1.一种用于检测转向架的方法，其用于在试验台上检测轨道车辆的转向架，所述方法包括如下步骤：

-将所述转向架在所述试验台上定心，

-生成操作负荷，使所述转向架承受由力发生器产生的竖直力，

-测量所述试验台的轮保持件单元上的竖直力，

-测量所述轮保持件单元和/或所述力发生器上的水平力分量，使所述转向架在生成所述操作负荷期间在所述试验台上移动，以减小所述水平力分量。

2.根据前述权利要求所述的用于检测转向架的方法，其特征在于，通过控制算法将所述水平力分量控制成零。

3.根据前述权利要求中任一项所述的用于检测转向架的方法，其特征在于，通过在两个间隔开的位置测量所述竖直力，来确定所述水平力分量。

4.根据权利要求1或2所述的用于检测转向架的方法，其特征在于，在两个方向上确定所述水平力分量。

5.根据权利要求3所述的用于检测转向架的方法，其特征在于，在两个方向上确定所述水平力分量。

6.一种用于轨道车辆的转向架的试验台，所述试验台包括轮保持件单元、用于施加竖直的操作负荷的力发生器和用于测量所述轮保持件单元上的竖直力的力测量装置，其特征在于，所述试验台具有用于确定所述轮保持件单元上的水平力的部件，使所述转向架在生成所述操作负荷期间在所述试验台上移动，以减小水平力分量。

7.根据权利要求6所述的用于轨道车辆的转向架的试验台，其特征在于，用于确定所述轮保持件单元上的x方向上的和与所述x方向垂直的y方向上的力的试验台，在各情况下，具有用于测量z方向上的竖直力的两个分隔开的力测量装置。

8.根据权利要求6或7所述的用于轨道车辆的转向架的试验台，其特征在于，所述试验台具有两个分隔开的秤杆，所述转向架的轮坐在两个秤杆之间，所述秤杆具有用于测量力的应变仪。

9.根据权利要求8所述的用于轨道车辆的转向架的试验台，其特征在于，所述试验台具有平行地配置于所述轮保持件单元的两个秤杆，每个秤杆均具有两个分隔开的应变仪。

10.根据权利要求6或7所述的用于轨道车辆的转向架的试验台，其特征在于，所述试验台具有用于测量所述力发生器上的水平力的部件。

11.一种用于轨道车辆的转向架的试验台，所述试验台包括轮保持件单元、用于施加竖直的操作负荷的力发生器和用于测量所述轮保持件单元上的竖直力的力测量装置，其特征在于，所述试验台具有用于测量所述力发生器上的水平力的部件，使所述转向架在生成所述操作负荷期间在所述试验台上移动，以减小水平力分量。

12.根据权利要求11所述的用于轨道车辆的转向架的试验台，其特征在于，用于测量水平力的所述部件均包括用于测量竖直力的两个分隔开的秤杆，所述转向架的轮坐在两个秤杆之间。