PL177804B1 - Podpora kołysania poprzecznego dla pojazdów szynowych - Google Patents

Abstract

1 . Podpora kolysania poprzecznego dla pojazdów szy- nowych z pudlem wagonu, osadzonym poprzez zespoly re- sorujace na podwoziu, zawierajaca element podporowy, ulozyskowany wychylnie i usytuowany zasadniczo poprze- cznie do osi wzdluznej pojazdu, sluzacy do podparcia pudla wagonu na podwoziu przy nachyleniach poprzecznych (kolysaniu) wokól osi, lezacej w kierunku jazdy oraz umie- szczony na jednym koncu elementu podporowego, hydrauli- cznie sterowany element napedowy i dzwignie, dzieki którym odstep miedzy przynaleznymi bokami podwozia i pudla wagonu jest zmienny, znamienna tym, ze zawiera zespól hydrauliczny (13) i organy (12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) do sterowania ruchem elementu napedowego ( 1 1 ), który jest uksztaltowany jako wychylnie ulozyskowany, hydrauliczny róznicowy silownik podnoszacy, którego tloczysko ( 10) uksztaltowane jako element laczacy, jest zamocowane przegubowo za pomoca ucha przegubu poprzez pierwsza os przegubow a (4A) do pudla (4) wagonu, a elem ent napedo- wy ( 11 ) jest zamocowany przegubowo, w odstepie od pierwszej osi przegubowej (4A), za pomoca przegubu po- przez druga os przegubowa (9A) na dzwigni (9) elementu podporowego (8) i zawiera dwie komory robocze ( 1 1 .1, 1 1 .2), które sa polaczone z regulowanym zaworem drogowym (12). PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest podpora kołysania poprzecznego dla pojazdów szynowych. Podczas normalnej eksploatacji pojazdy szynowe przez jednostronne ugięcie elementów sprężystych, zwłaszcza przez działanie siły odśrodkowej przy jeździe po łuku, są narażone na niepożądane ruchy obrotowe nadwozia wagonu wokół jego osi wzdłużnej („kołysanie poprzeczne”) i według możliwości tłumione. Z czasopisma „Olhydraulik und Pneumatik” 36 (1992 r.) nr 10, strony 638 i nstp. oraz z opisu patentowego DE nr 40 05 767jest znany przykład wykonania stabilizatora kołysania dla pojazdów, w którym dwa dwuramienne wahacze, ułożyskowane wychylnie w ramie pojazdu, wokół osi leżących w kierunku jazdy, sąumieszczone poprzecznie do kierunku jazdy i w środku pojazdu są sprzęgnięte między sobą przegubowo przez drąg, sprężynę lub hy177 804 drauliczny tłokowy element roboczy, a po bokach zewnętrznych pojazdu są sprzężone pojedynczo z pudłem wagonu poprzez wahliwe, sztywne elementy łączące.

W czasopiśmie jest także opisany inny stabilizator kołysania, w którym zamiast mechanicznej podpory kołysania, równolegle do amortyzatorów powietrznych są umieszczone parami hydrauliczne cylindry pompy tłokowej o równomiernym ruchu, których dwie komory robocze są między sobą połączone krzyżowo. Przy tym mogą być stosowane tylko siłowniki podnoszące, mające jednakowy przekrój poprzeczny, które jednakże z powodu obustronnych tłoczysk wymagają dużo przestrzeni konstrukcyjnej. Przy ewentualnych nieszczelnościach hydraulicznego układu, te podpory kołysania bez zastosowania dalszych środków sąnieskuteczne. Np. mogąbyć rozbudowane o aktywne sterowanie nachyleniem, w którym jest umożliwiony sterowany przepływ cieczy hydraulicznej pomiędzy obydwiema, normalnie oddzielonymi od siebie stronami cylindra, względnie obiegu ciśnieniowego.

W kołowych pojazdach szynowych podpora kołysania poprzecznego, najczęściej w postaci drążka skrętnego, umieszczonego poprzecznie do kierunku jazdy, jest ułożyskowana wychylnie w podwoziu lub pudle wagonu. Ta konstrukcja wobec wspomnianej konstrukcji z dwoma wahaczami jest skomplikowana i nakładcza.

W opisie patentowym EP 0 358 143B1 jest opisany hydrauliczny amortyzator drgań, przyłączony wodzikowo do konwencjonalnych podpór kołysania, który tłumi pionowe drgania ugięcia wtórnego.

W celu podwyższenia komfortu jazdy dla pasażerów podczas przejazdu łukowych odcinkach szlaku są rozwijane aktywne sterowania przechyłu poprzecznego, które przez dobrą kompensację przyspieszeń poprzecznych, dodatkowo do istniejącej przechyłki toru na łuku, dopuszczają wyższe prędkości jazdy przy dobrym komforcie jazdy. W urządzeniu tego rodzaju (opis patentowy DE rn3713615A1) pudło wagonu przez amortyzatory powietrzne jest bezpośrednio podparte na podwozie i zawieszone równolegle do amortyzatorów powietrznych, poprzez usztywnione, wzdłużne podpory wahliwe, usytuowane na dodatkowym dźwigarze pośrednim, który ze swojej strony jest podparty przez drążek skrętny na podwoziu. Przez pojedynczy, sterowalny napęd wymusza się nachylenie pudła wagonu wobec dźwigara pośredniego. Przy aktywizacji tego układu napędowego nie ingeruje się w geometrię podpory kołysania poprzecznego.

Opis ogłoszeniowy FR nr 2459 168 ujawnia skomplikowaną postać konstrukcyjną „czynnej” podpory kołysania, w której jako ułożyskowana w podwoziu pudła wagonu podpora kołysania jest zastosowana podwójna „współosiowa” rura skrętna, której obie części są czynnie przekręcane względem siebie za pomocą napędu poprzez nożyce korbowe. Tym samym można faktycznie nastawić czynne nachylenie pudła wagonu. Ta „czynna” podpora kołysania wymaga bardzo znacznego nakładu konstrukcyjnego i montażowego, z uwagi na wiele współpracujących ze sobą elementów konstrukcyjnych. Dlatego też ta podpora kołysania nie sprawdziła się w praktyce.

Zadaniem wynalazku jest, wychodząc ze wspomnianego stanu techniki, opracowanie aktywnej podpory kołysania poprzecznego, szczególnie odpowiedniej do dodatkowej zabudowy w istniejących kołowych pojazdach szynowy ch.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że podpora zawiera zespół hydrauliczny i organy do sterowania ruchem elementu napędowego, któryjest ukształtowanyjako wychylnie ułożyskowany, hydrauliczny różnicowy siłownik podnoszący, którego tłoczysko ukształtowane jako element łączący jest zamocowane przegubowo za pomocą ucha przegubu poprzez pierwszą oś przegubową do pudła wagonu, a element napędowy jest zamocowany przegubowo, w odstępie od pierwszej osi przegubowej, za pomocą przegubu poprzez drugą oś przegubową na dźwigni elementu podporowego i zawiera dwie komory robocze, które sąpołączone regulowanym zaworem drogowym.

Korzystnie element podporowy jest wykonany jako drążek skrętny z dwiema dźwigniami na końcach, z których każda poprzez element łączący jest połączona przegubowo ze stroną zewnętrzną pudła wagonu i, że elementy łączące są umieszczone przesuwnie względem niezależnych od siebie elementów napędowych.

177 804

W innym wykonaniu element podporowy jest wykonany jako drążek skrętny z dwiema dźwigniami na końcach, z których każda poprzez element łączący jest połączona ze stroną zewnętrznąpudła wagonu i, że tylko jeden element łączący jest umieszczony przesuwnie względem elementu napędowego, podczas gdy drugi element stanowi stałą w długości podporę wahliwą.

Według wynalazku przedjednąkomorąrobocząelementu napędowego, która jest połączona z przyłączem zasilającym drugiej komory roboczej, jest umieszczone urządzenie do blokowania, stanowiące zawór zwrotny, odblokowywany przez doprowadzenie ciśnienia.

Korzystnie każdemu elementowi napędowemu jest przyporządkowany określający chwilowe położenie rzeczywiste elementu napędowego czujnik przemieszczenia, który jest połączony z elektronicznym układem regulującym.

Zaletą wynalazku jest to, że dzięki sterowanym zmianom długości elementu łączącego, zachodzącym wewnątrz podpory kołysania poprzecznego, usytuowanej pomiędzy podwoziem i pudłem wagonu, wychodząc z neutralnego położenia kąta nachylenia zero, wynika aktywne nachylenie pudła wagonu wobec podwozia, które jest wykorzystane do lepszej komensacji sił odśrodkowych przy jeździe po łuku, a samo działanie mechanicznej podpory kołysania nie jest w żaden sposób uszczuplone i pozostaje bez zmian także przy ewentualnym uszkodzeniu aktywnego sterowania nachylenia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania, na schematycznym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju perspektywiczny widok pojazdu szynowego z podporą kołysania poprzecznego i kombinowanym urządzeniem nachylenia poprzecznego, fig. 2 widok z boku pojazdu szynowego z elementami urządzenia nachylenia poprzecznego a fig. 3 hydrauliczny układ włączania dla elementu napędowego z zaworami sterującymi i zwrotnymi oraz hydraulicznym blokowaniem.

Tylko częściowo zaznaczone podwozie 1, np. dwuosiowego zestawu kołowego do pojazdu szynowego do przewozu osób, ma według fig. 1 dwie równoległe podłużnice boczne 2 i co najmniej jedną łączącąje poprzecznicę 3. Nie przedstawione zestawy kołowe podwozia 1 sąułożyskowane na zewnątrz podłużnie bocznych 2, rozciągających się w kierunku jazdy tak, że poprzecznica 3 leży równolegle do osi zestawu kołowego. Pudło 4 wagonu przylega do podwozia 1 przez zespół resorowania wtórnego 5, który jest utworzony przez dwa amortyzatory powietrzne z elastyczno gumowymi sprężynami awaryjnymi, połączone między sobąprzez dławik. Mogą być także stosowane mechaniczne zespoły resorujące.

W celu ograniczenia ruchów poprzecznych, pomiędzy pudłem 4 wagonu a podwoziem 1, na ramie pudła 4 wagonu jest zamocowany w znany sposób trzpień 6, który z luzem wchodzi w prowadnicę 7 na podwoziu 1 i jest utrzymywany bocznie przez elastyczne elementy, co pozwala uwzględniać także zmienne ruchy pudła 4 wagonu w kierunku poprzecznym.

Równolegle do poprzecznicy 3 na całej szerokości wagonu rozciąga się element podporowy 8, wykonany jako drążek skrętny i ułożyskowany wychylnie w ramie podwozia 1, korzystnie w obszarze podłużnie bocznych 2. Na jego obu końcach, wystających bocznie ponad podłużnicę boczną 2, są zamocowane jednoramienne dźwignie 9, które na swoim wolnym końcu zawierają oś przegubową 9A. W pudle 4 wagonu są wykonane odpowiadające osie przegubowe 4A. Osie przegubowe 4A, 9A, rozciągające się równolegle do elementu podporowego 8, są między sobą połączone przez element łączący 10. Zespół konstrukcyjny, złożony z elementu podporowego 8, dźwigni 9 i elementów łączących 10, jest znanyjako tak zwana podpora kołysania poprzecznego.

Dodatkowo każdemu elementowi łączącemu 10 jest tak przyporządkowany sterowalny element napędowy 11, że odstęp pomiędzy obydwoma osiami przegubowymi 4A i 9A elementu łączącego 10 jest aktywnie zmieniany. Oznacza to, że pudło 4 wagonu pośrednio przez mechaniczną podporę kołysania poprzecznego, poprzez zmiany długości na elementach łączących 10 jest aktywnie nachylane wokół swojej osi wzdłużnej, leżącej w kierunku jazdy wagonu. Kąt nachylenia jest zasadniczo ustalony przez różnice długości pomiędzy obydwoma elementami łączącymi 10.

Ciężar pudła 4 wagonu niesiony przez zespół resorowania wtórnego 5, dzięki ułożyskowaniu wychylnemu elementu podporowego 8 w podwoziu 1, nie przeciwstawia żadnego znaczącego

177 804 oporu dla symetrycznego, względnie równoległego ugięcia zespołu resorowania wtórnego 5, a więc wahań, występujących z powodu nierówności toru, pomijając siły ułożyskowania-tarcia. „Równoległe ugięcie” oznacza przypadki, w których pudło 4 wagonu podczas ugięcia elementu sprężystego samo pozostaje równoległe.

Funkcja nachylenia poprzecznego może być zasadniczo w jednakowy sposób wykonana także za pomocą tylko jednego elementu napędowego 11 na jednej stronie i konwencjonalnego elementu łączącego, wykonanego jako sztywna wzdłużnie podpora wahadłowa, na drugiej stronie pudła 4 wagonu. Przy tym jest wymagany podwójnie działający element napędowy 12, który wychodząc z neutralnego położenia środkowego, w którym podłoga pudła 4 wagonu leży równolegle do płaszczyzny podwozia 1, jest sterowalny w dwóch kierunkach, przy czym pudło 4 wagonu raz jest pochylane na lewo, a raz na prawo. Z położenia środkowego element podporowy 8 jest tak przekręcany w kierunku wysuwania elementu napędowego, że obie dźwignie 9 wychylająsię do dołu, podczas gdy strona pudła 4 wagonu podparta na zmiennym w długości elemencie łączącym 10, jest podnoszona, a strona sprzęgnięta z mocnym elementem łączącym 10 jest ściągana do dołu. Odwrotny przebieg osiąga się przez skrócenie długości elementu łączącego 10.

Sterowalne elementy napędowe 11 są wykonane jako hydrauliczne siłowniki, których tłoczyska są utworzone przez elementy łączące 10. Mogąbyć stosowane także inne odpowiednie elementy napędowe, jeżeli one wystarczająco szybko i dokładnie są przestawialne i mogąbyć dopasowane do zabudowy i napędu w pojazdach szynowych.

Dokładniej mówiąc osie przegubowe 4A, 9A są połączone pośrednio przez element łączący 10, a element napędowy 11 jest włączony pośrednio. jednakże pomiędzy elementem napędowym 11 a elementem łączącym 10 istnieje różnica tylko dla celu opisu - w rzeczywistości ukształtowany z tych części siłownik występuje jako jedna jednostka.

Wspomniane asymetryczne rozwiązanie posiada zaletę, że wymaga mniej części konstrukcyjnych. Istotnym uproszczeniem jest również rezygnacja z właściwego sterowania/regulowania, ponieważ istnieje tylko jeden stopień swobody, a do obróbki informacji jest wymagana mniejsza ilość danych niż przy symetrycznym rozwiązaniu.

Siły na elementach napędowych 11 w obu odmianach są jednakowe, ponieważ moment równowagi jest regulowany przez element podporowy 8.

W asymetrycznej odmianie skok siłownika jest jednakże podwójnie tak duży, jak w uprzywilejowanym układzie symetrycznym. Okazało się jednak, że przy zakłóceniach w pracy takiego układu mogą występować trudności w ustawieniu, potrzebnego dojazdy na wprost, neutralnego położenia środkowego pojedynczego siłownika, względnie ustawienie zerowego kąta nachylenia.

Zalety rozwiązania z siłownikami umieszczonymi z obu stron pudła 4 wagonu pomimo wysokiego nakładu konstrukcyjnego i na sterowanie, co wiąże się z dwoma dodatkowymi stopniami swobody, polegają na tym, że uzyskuje się symetryczny układ, w którym uzyskuje się jednakowe stosunki regulacyjne dla pochylenia w prawo i w lewo. Bardzo korzystne są elementy napędowe 11, w postaci siłownika, mającego nieznaczny skok, krótszy niż w przypadku pojedynczego, usytuowanego tylko z jednej strony pudła 4 wagonu elementu napędowego. Także położenie spoczynkowe z zerowym kątem nachylenia jest bardzo prosto ustawiane w położeniu końcowym, korzystnie w położeniu całkowitego wsunięcia, jak to będzie dalej wyjaśnione.

Wytrzymałość na skręcanie elementu podporowego 8 w obu odmianach jest tak obliczona, że uzyskiwane nierównomierności długości elementu łączącego 10 nie mogąbyć wyrównane przez skręcenie elementu podporowego 8, chociaż jego elastyczne odkształcanie nie jest wykluczone.

Efektywne nachylenie poprzeczne pudła 4 wagonu (wartość rzeczywista) jest nastawiane, względnie sterowane za pomocą porównania wartość rzeczywista - wartość zadana.

A więc na elementach napędowych 11, względnie elementach łączących 10, jako bezpośredni sygnał zwrotny wartości rzeczywistej nachylenia nadwozia, mierzy się pomiar przemieszczenia. Wynika z tego wysoka stabilność regulowania, ponieważ wahania pudła 4 wagonu są przejmowane przez podporę kołysania poprzecznego i nie wpływają na pomiar. Do tego celu są wykorzystane czujniki przemieszczenia, które w niniejszym przykładzie wykonania określają skok tłoka w hydraulicznym elemencie napędowym 11 jak to jest zaznaczone na fig. 3 podwójną

177 804 strzałką X. One mogą być zabudowane bezpośrednio na elemencie napędowym 11 lub zamocowane na zewnątrz cylindra, jako baza określająca skok tłoczyska, względnie elementu łączącego 10.

Jako wielkości pomocnicze dla określenia wartości zadanej nachylenia poprzecznego, dopasowanej do szlaku i prędkości jazdy, może być stosowany tak zwany współczynnik nachylenia S_ww.

Jest on określony według wzoru

jako stosunek przyspieszenia poprzecznego a_w, działaj ącego w płaszczyźnie pudła wagonu na pasażerów, do przyspieszenia poprzecznego a_g, działającego w płaszczyźnie toru minus 1. Wyrażając w kątach, S_wjest stosunkiem pomiędzy nastawialnym kątem, pomiędzy pudłem 4 wagonu a torem i różnicą z kąta wyrównania - przy którym teoretycznie wszystkie siły poprzeczne z działania siły odśrodkowej sąwyrównane - minus kąt toru, a więc przechyłkę zewnętrznego łuku wobec wewnętrznego łuku szyny.

Współczynniki nachylenia dla tradycyjnych pojazdów są dodatnie i leżąz reguły pomiędzy 0,2 a 0,4, to znaczy przyspieszenie działające na pasażerów jest większe od przyspieszenia poprzecznego działającego na podwozie. Stosownie do tego pojazdy ze sterowaniem nachylenia mająujemny współczynnik nachylenia i wynosi on np. -0,5, co oznacza, że 50% siły odśrodkowej działającej do pasażerów, występującej w płaszczyźnie toru jest kompensowane, to znaczy przy nachylonym pudle 4 wagonu podwozie doznaje wyższych przyspieszeń poprzecznych od pasażerów. Według wielkości zadanej, zadanego współczynnika nachylenia można obliczać z danych pomiarowych (prędkość, przyspieszenie poprzeczne działające na podwozie lub pudło wagonu), przyspieszenie zadane, działające na pasażerów w pudle wagonu, z którego ponownie określa się kąt zadany, pomiędzy pudłem wagonu a torem.

Lepsze i bezpośrednie sterowanie aktywnym sterowaniem nachylenia pudła wagonu może być osiągnięte przez analizę zmagazynowanych w pojeździe danych szlaku (promienie łuku, przechyłka), ponieważ w tym przypadku nawet uszkodzone czujniki przyspieszenia nie wywołują żadnych uwarunkowanych pomiarem opóźnień czasowych i nie przekazują żadnych sygnałów zakłóceniowych. Jest więc możliwe wyprzedzające sterowanie, za pomocą którego może być kompensowane np. istniejące zwichrowanie toru.

Wpływ sprężystej podpory kołysania na zmierzone wartości rzeczywiste nachylenia może być rachunkow-O zadowalająco kompensowany według wzoru przybliżeniowego, określonego empirycznie przez symulację. Na niego wpływa nadmiar siły odśrodkowej, wartość zadana współczynnika nachylenia, obciążenia nadwozia (określona np. przez nacisk amortyzatorów powietrznych) oraz niektóre stałe właściwe dla pojazdów.

Nastawianiu nachylenia poprzecznego przez elementy napędowe 11 przeciwdziałają obok samego odkształcenia podpory kołysania poprzecznego i prowadnic 7 także siły powrotne zespołu resorowania wtórnego 5 i równolegle przewidziane w nim tłumienie wtórne.

Mimo to, można stosować jako elementy napędowe bardzo zwarte siłowniki, których zabudowa w podwoziu, zamiast dotychczas przewidzianych elementów łączących nie powoduje żadnego większego problemu. Także w wózkach Jacobsa (por. fig. 2), przy których dwa pudła wagonu poprzez jedną podporę kołysania opierająsię na wspólnym podwoziu, ich zastosowanie jest możliwe. Innązaletąjestto, że wmałoobjętościowych siłownikach, wobec porównywalnych pneumatycznych sterowań nachylenia, są transportowane nieznaczne ilości cieczy.

Rozumie się, że siłowniki muszą być uwolnione od sił poprzecznych, zwłaszcza przy skręcaniu wózka pod pudłem wagonu, dlatego też ich tłoczysko, to znaczy element łączący 10 jest zamocowane przez ucho przegubowe, a cylinder przez przegub wodzikowy lub kulowy.

Amortyzatory powietrzne podwozia 1 po zabudowie aktywnego urządzenia nachylającego, działającego równolegle do resorowania, muszą wykonywać większe skoki. Potrzebna przy tym większa objętość, przy niezmiennej sztywności sprężyn, czyni zbędną zabudowę dotychczas przewidzianych objętościowych zderzaków.

177 804

Obciążone luzem resorowanie poprzeczne, utworzone przez układ czopa 61 prowadnicę 7 pomiędzy podwoziem 1 a pudłem 4 wagonu przy nachyleniu poprzecznym, nie prowadzonym przymusowo przez podpory wahliwe lub tp., oddziaływuje w wysokim stopniu na przestrzenne położenie tak zwanego „bieguna kołysania”.

Biegun kołysania jest osią, przebiegającą chwilowo w kierunku jazdy, wokół której przy aktywnym nachyleniu poprzecznym wychyla się pudło 4 wagonu. W stosunku do pudła 4 wagonu bieguna kołysania powinien zawsze leżeć możliwie wysoko, aby osiągnąć z energetycznego punktu widzenia korzystne stosunki całego układu. Wysokie położenie bieguna kołysania podtrzymuje pasywne wychylenia pudła 4 wagonu w pożądanym sensie tak, że aktywne sterowanie pracuje tylko podtrzymująco. Ruch poprzeczny i kołysania przebiega przy tym równofazowo. Symulacja i badania wykazały, że istniejący resor poprzeczny układu wózek-pudło wagonu może pozostać niezmieniony, jednakże powinien być umieszczony wyżej o określony odcinek, aby pudło 4 wagonu mogło być mocniej ustalone w pobliżu pożądanego położenia bieguna kołysania. Także luz sprężynowania powinien być zmniejszony.

Naturalnie, aktywne sterowanie nachyleniem może być łączone ze znanym aktywnym sterowaniem luzu poprzecznego, to znaczy powinien być zmiennie nastawialny pewien ruch jałowy z położenia środkowego pudła wagonu w kierunku y aż do zadziałania resoru poprzecznego, np. przez zastosowanie powietrznych resorów poprzecznych, aby osiągnąć, zależnie od potrzeby, wcześniejsze lub późniejsze zadziałanie sprężynowania poprzecznego i lepiej wzajemnie sprzężyć ruchy poprzeczne i kołysania.

Jak już wspomniano, element napędowy 11, w postaci siłownika, podcza jazdy jest sterowany wychodząc od położenia środkowego, to znaczy przy wysunięciu jednego elementu napędowego drugi element napędowy jest wsunięty. Połączenie podpory kołysania poprzecznego zawiera więc pomiędzy pudłem 4 wagonu a podwoziem 1 słup cieczy.

Dla pracy awaryjnej, np. w przypadku uszkodzenia hydrauliki lub elektronicznego regulowania, są zastosowane specjalne urządzenia. Przy tym oba elementy napędowe 11, korzystnie w jednym z obu położeń końcowych, sąjednakowo w swej długości nastawiane-blokowane. Może to odbywać się hydraul icznie przez zawory lub mechanicznie przez siłowe zaciskanie lub blokowanie złączem kształtowym. Jeżeli oba elementy napędowe 11 są blokowane w jednakowym położeniu, to pojazd bezproblemowo z całkowicie zdolnymi do funkcjonowania podporami kołysania może przejeżdżać także większe odcinki.

Usterka układu jest rozpoznawana np. przez określenie sygnałów z położenia elementu napędowego 11 i z pomiaru siły lub nacisku.

Widok z boku wagonu napędowego według fig. 2 pokazuje, że opisywana „aktywna” podpora kołysania jest umieszczona nie tylko na normalnym podwoziu 1, ale także na wózku Jacobsa 1J w ukształtowaniu dla pojazdu poprzedniego i następnego. Elementy napędowe 11, umieszczone parami po bokach pojazdu sąprzez sterowalne zawory 121 przewody ciśnieniowe połączone z zespołami hydraulicznymi 13. Każdemu zespołowi hydraulicznemu 13 jest przyporządkowany elektroniczny układ regulujący 14. Układy regulujące 14 przez szynę danych 15, przebiegającą w pojeździe, są połączone z centralnym komputerem 16. Przez szynę danych 15 do komputera 16 są doprowadzane także sygnały z czujników przemieszczenia 17, które sąumieszczone na amortyzatorach powietrznych zespołu resorowania wtórnego 5. Do komputera 16 jest przyporządkowana pamięć danych 18, zawierająca np. dane szlakowe, z prędkościomierza rejestrującego 19 są doprowadzane sygnały prędkości jazdy v, a z jednostki pomiaru drogi 20 aktualne dane położenia wagonu na szlaku S pojazdu.

Do wejścia każdego elektronicznego układu regulującego 14 jest doprowadzany od wspomnianych czujników sygnał wartości rzeczywistej o chwilowym położeniu elementu napędowego 11. On steruje także zaworem 12 elementu napędowego 11.

Aby osiągnąć wysoką dynamikę, hydrauliczne elementy napędowe 11, wykonane korzystnie jako siłowniki różnicowe według fig. 3 tak pracują, że każda z obu komór roboczych 11.1, od strony tłoczyska, względnie 11.2 z drugiej strony tłoka 11K jest przez zawór 4/3-drogowy 12 w sposób wybiórczy połączona z przewodem cieczowym 21, zawierającym zawór zwrotny 221 za8

177 804 sobnik ciśnieniowy 23 i z obiegiem powrotnym 24. Całkowicie zablokowane położenie środkowe zaworu 4/3-drogowego 12 służy głównie do utrzymywania ustalonego położenia tłoka 11K pomiędzy jego obydwoma położeniami zewnętrznymi. W położeniu zabezpieczonym przed uszkodzeniem = położeniu bezpieczeństwa, które jest nastawiane samoczynnie po uszkodzeniu elektronicznego sterowania zaworu 4/3-drogowego 12 komora robocza 11.1 jest połączona z przewodem cieczowym 21, a druga komora robocza 11.2 z obiegiem powrotnym 24. W celu wysunięcia tłoka 11K tylko przy elektrycznym sterowaniu zaworem 4/3-drogowym 12 może być wytworzony odwrotny sposób przyłączenia - położenie na krzyż. Do komory roboczej 11.1 od strony tłoczyska 10 jest przyłączony zawór zwrotny 25, który przy spadku ciśnienia w przewodzie cieczowym 21 służy do blokowania tłoka 11K w położeniu całkowicie wysuniętym, niezależnym od każdorazowego położenia zaworu 4/3-drogowego 12. Zawór zwrotny 25 jest hydraulicznie samoczynnie blokowany, o ile komora robocza 11.2 jest w „położeniu na krzyż” z zaworem 4/3-drogowym 12, poprzez doprowadzone do niego ciśnienie z przewodu cieczowego 21 tak, że podczas pracy regulacyjnej można wysunąć tłok 11K. Obniżenie ciśnienia blokuje zawór zwrotny 25 tak, że tłok 11K może poruszać się tylko w kierunku wsuwania. To wsunięte położenie końcowe jest pewnie osiągane albo za pomocą ciśnienia resztkowego lub przez efekt samo-tłoczenia przy dynamicznych wahaniach obciążenia w podporze kołysania poprzecznego. Zawór zwrotny 25 uniemożliwia powrót cieczy ciśnieniowej przy dynamicznych zmianach obciążenia. Różnica ciśnień wynikająca z siły sprężynowania jest tolerowana. To uprzywilejowane czysto hydrauliczne rozwiązanie jest bez problemów przestrzennych montowane blisko elementu napędowego 11 i dlatego jest szczególnie korzystne.

Alternatywnie mogą być przewidziane także mechaniczne urządzenia blokujące, przykładowo umieszczone równolegle do każdego elementu napędowego 11 hydraulicznie lub elektrycznie sterowalne mechaniczne urządzenie zaciskowe lub korzystnie hydraulicznie sterowalne kształtowe urządzenie blokujące.

Zwraca się uwagę, że do opisanej kombinacji tradycyjnej podpory kołysania poprzecznego z aktywnym sterowaniem nachylenia poprzecznego nie istotne jest, czy element podporowy 8 jest umieszczony w podwoziu lub w pudle 4 wagonu. Także elementy napędowe 11 mogą być oczywiście przyłączone przegubowo zamiast do dźwigni 9, względnie osi 9A do osi 4A, a elementy łączące 10 do osi 9A.

177 804

177 804

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Podpora kołysania poprzecznego dla pojazdów szynowych z pudłem wagonu, osadzonym poprzez zespoły resorujące na podwoziu, zawierająca element podporowy, ułożyskowany wychylnie i usytuowany zasadniczo poprzecznie do osi wzdłużnej pojazdu, służący do podparcia pudła wagonu na podwoziu przy nachyleniach poprzecznych (kołysaniu) wokół osi, leżącej w kierunkujazdy oraz umieszczony na jednym końcu elementu podporowego, hydraulicznie sterowany element napędowy i dźwignię, dzięki którym odstęp między przynależnymi bokami podwozia i pudła wagonu jest zmienny, znamienna tym, że zawiera zespół hydrauliczny (13) i organy (12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) do sterowania ruchem elementu napędowego (11), który jest ukształtowany jako wychylnie ułożyskowany, hydrauliczny różnicowy siłownik podnoszący, którego tłoczysko (10) ukształtowane jako element łączący, jest zamocowane przegubowo za pomocą ucha przegubu poprzez pierwszą oś przegubową (4A) do pudła (4) wagonu, a element napędowy (11) jest zamocowany przegubowo, w odstępie od pierwszej osi przegubowej (4A), za pomocąprzegubu poprzez drugą oś przegubową (9A) na dźwigni (9) elementu podporowego (8) i zawiera dwie komory robocze (11.1,11.2), które sąpołączone z regulowanym zaworem drogowym (12).
2. 2. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że element podporowy (8) jest wykonany jako drążek skrętny z dwiema dźwigniami (9) na końcach, z których każda poprzez element łączący (10) jest połączona przegubowo ze stroną zewnętrzną pudła (4) wagonu i, że elementy łączące (10) są umieszczone przesuwnie względem niezależnych od siebie elementów napędowych (11).
3. 3. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że element podporowy (8) jest wykonany jako drążek skrętny z dwiema dźwigniami (9) na końcach, z których każda poprzez element łączący (10) jest połączona ze stroną zewnętrzną pudła (4) wagonu i, że tylko jeden element łączący (10) jest umieszczony przesuwnie względem elementu napędowego (11), podczas gdy drugi element (10) stanowi stałą w długości podporę wahliwą.
4. 4. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że przedjedną komorą roboczą (11.1) elementu napędowego (11), która jest połączona z przyłączem zasilającym drugiej komory roboczej (11.2) jest umieszczone urządzenie do blokowania (25), stanowiące zawór zwrotny, odblokowywany przez doprowadzenie ciśnienia.
5. 5. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że każdemu elementowi napędowemu (11) jest przyporządkowany określający chwilowe położenie rzeczywiste (X) elementu napędowego (11) czujnik przemieszczenia (17), który jest połączony z elektronicznym układem regulującym (14).