CN100436221C - 城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统高度调节方法和调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于车辆的弹簧悬挂系统，尤其是关于中低速城轨磁浮列车的空气弹簧悬挂系统。一种城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统的高度调节方法，其特征在于：将每节车厢走行架的全部空气弹簧分成前、后左、后右三组；前组空气弹簧用一对分置于该车厢前端中部的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出；后左组的空气弹簧用置于该车厢后端左侧的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出；后右组的空气弹簧用置于该车厢后端右侧的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出，实现每节车厢高度的三点控制调节。本发明解决了目前一个空气弹簧由一个高度调节阀的单一控制产生的车厢高度难以随负荷变化而平稳调整的技术问题。

Description

城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统高度调节方法和调节系统

技术领域：

本发明是关于车辆的弹簧悬挂系统，尤其是关于中低速城轨磁浮列车的空气弹簧悬挂系统。

背景技术：

一般轨道车辆的车厢其两端的走行架是通过弹簧系统进行连接的，目前使用较广泛的是空气弹簧悬挂系统，它根据负载情况对设置在车厢两端左右侧的四个空气弹簧的压力进行控制，把车厢的地板高度自动保持在预先设定的高度值上，每一空气弹簧由一个高度调节阀来控制。图1所示的即为现有轨道车辆的空气弹簧悬挂系统结构原理示意，系统中每一空气弹簧1配置一个高度调节阀2，并通过该高度调节阀2用管路5与压缩空气供气源(如空压机、储气罐等)相连，每一高度调节阀2连接一包含高度调整连杆3和高度调整杠杆4的阀杆控制机构，其工作原理为：当车厢的静载荷增加时，空气弹簧1被压缩，其工作高度降低，由空气弹簧1支承的车厢随之下降，固定在车体上的高度调节阀2也随同下降，由于高度调整杆3的长度固定，分别与高度调节阀2和高度调整杆3相连的高度调整杠杆4则因之转动，从而打开高度调节阀2的进气通道，压缩空气从供气源由管道5通过该高度调节阀2进入空气弹簧1和附加空气室8内，增加空气弹簧1的压力和高度，随着空气弹簧1高度的增加，高度调节杠杆4反转逐渐关闭高度调节阀2的进气通道直至进气道完全关闭空气弹簧1恢复其原有高度为止，此时压力弹簧1的压力与增加后的车厢载荷达到平衡。反之，当车厢静荷减小时，空气弹簧1伸长，其工作高度升高，高度调节阀2随车厢上升带动高度调节杠杆4反转，打开高度调节阀2的排气通道，空气弹簧1和附加空气室8内的压缩空气经排气口6排入大气，使空气弹簧1的工作高度降低，直至高度调节杠杆4关闭排气通道，空气弹簧1恢复原有工作高度为止。附加空气室8的作用在于能够显著降低空气弹簧1的垂向刚度，而差压阀9安装在同一悬浮架左、右两侧的空气弹簧1的连接管路中间，在任何一侧的空气弹簧1出现异常时，将该左、右两空气弹簧1连通，从而防止车体过大倾斜，起到安全运行的作用。

由于一节城轨磁浮列车的走行机构一般由3至5个悬浮架组成，每一个悬浮架四角各设有一空气弹簧，若采用一个空气弹簧配一个高度调节阀的传统高度调节方式不但结构复杂，而且很难保证车厢的高度能随负荷的变化而平稳的调整。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统高度调节方法和调节系统，解决目前一个空气弹簧由一个高度调节阀的单一控制产生的车厢高度难以随负荷变化而平稳调整的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统的高度调节方法，其特征在于：将每节车厢走行架的全部空气弹簧分成前、后左、后右三组；前组空气弹簧用一对置于该车厢前端中部的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出；后左组的空气弹簧用置于该车厢后端左侧的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出；后右组的空气弹簧用置于该车厢后端右侧的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出，实现每节车厢高度的三点控制调节。

进一步，对于每节车厢设置五个走行架时，前组空气弹簧为左右各三个；后左和后右组空气弹簧各组为七个。

进一步，对于每节车厢设置四个走行架时，前组空气弹簧为左右各三个；后左和后右组空气弹簧各组为五个。

进一步，对于每节车厢设置三个走行架时，前组空气弹簧为左右各二个；后左和后右组空气弹簧各组为四个。

一种使用上述高度调节方法的城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统，包含空气弹簧，其特征在于：每节车厢设置有前、后左、后右三个空气弹簧悬挂系统，该前空气弹簧系统由前端走行架上的空气弹簧和两个并联的高度调节机构组成，该后左和后右两个空气弹簧悬挂系统各自由一个高度调节机构和相应走行架上的空气弹簧组成；上述的每一个高度调节机构由四位三通换向阀和可调单向节流阀组成，其中四位三通换向阀的阀杆各自与车厢前、后左、后右三处的地板对应抵靠，可调单向节流阀的单向作用进口与四位三通换向阀的出口连接，四位三通阀的另一出口接大气，可调单向节流阀的单向作用出口与该空气弹簧系统内的各空气弹簧用管道相连。

其特征在于：该前空气弹簧悬挂系统中设置有梭阀，该梭阀的两控制口分别与一高度调节机构的可调单向节流阀的单向作用出口、压缩空气源相连，出口与另一高度调节机构的四位三通换向阀的进口相连。

其特征在于：该前空气弹簧悬挂系统左侧的各空气弹簧通过一差压阀与该系统右侧的各空气弹簧相连通。

本发明具有下述的有益效果：

1、对由众多空气弹簧支承的车厢，有效地实现高度的三点悬挂控制，与现有的一个高度阀控制一个空气弹簧的控制方式相比能快速、平稳地控制由于负载变化所产生的车体倾斜。

2、能针对负载程度，调节自动调整复位反应速度，使磁浮列车的高度稳定地处于一水平位置，提高了乘坐的舒适性。

3、采用节流阀能吸收车体振动能量，消除车体振动。

4、系统结构简单，构成的元件少。

5、前空气弹簧悬挂系统采用双高度节机构的冗余配置，提高了设备可靠和安全性。

附图说明：

图1是现有轨道车辆空气弹簧悬挂系统结构示意图。

图2是本发明的空气弹簧悬挂系统布置图。

图3是本发明的前空气弹簧悬挂系统高度调节机构示意图。

图4是本发明的后左右空气弹簧悬挂系统高度调节机构示意图。

具体实施方式：

请参阅图2所示，现以每节城轨磁浮车辆具有五个走行架为例对本发明作一个详细的说明。由于一个走行架的四个角上各设置一个空气弹簧1，则具有五个走行架的一节城轨磁浮车辆共有20个空气弹簧1，按本发明的高度控制方法，将该20个空气弹簧1分成前、后左、后右三组，分别组成前、后左、后右空气弹簧悬挂系统I、II、III，其中前空气弹簧悬挂系统I包含第一走行架的四个空气弹簧1和第二走行架的前二个空气弹簧1共6个空气弹簧1，它们均布在车厢前端左右两侧；该空气弹簧悬挂系统I还设置有一对并联的高度调节机构2，每一高度调节机构2由四位三通阀21和可调单向节流阀22组成(参见图3)，该两高度调节机构2的四位三通阀21的进口P分别用管路5与压力空气源(如空气压缩机或贮气罐)相连，其出口A分别用管路5与可调单向节流阀22单向作用进口相连，其另一出口B接大气，两可调单向节流阀22的单向作用出口用管路5与系统内左侧和右侧的各空气弹簧1连接。两个四位三通阀21的阀杆211端头分别与车厢前端中部底板相靠。后左空气弹簧悬挂系统II包含第二走行架后端左侧和第三、四、五走行架左侧的全部空气弹簧1，和一个由四位三通阀21和可调单向节流阀22组成的高度调节机构2；其中7个空气弹簧1的压缩空气进口共同用管路5与高度调节机构2相连，并通过该高度调节机构2用管路5与压力空气源相连。同样，后右空气弹簧悬挂系统III包含第二走行架后端右侧和第三、四、五走行架右侧的7个空气弹簧1和一个由位三通阀21和可调单向节流阀22组成的高度调节机构2；其中7个空气弹簧1的压缩空气进口共同用管路5与高度调节机构2相连，并通过该高度调节机构2用管路5与压力空气源相连。该后左、后右空气弹簧悬挂系统II、III中的四位三通换向阀21的阀杆211顶端分别与车厢后部的左、右侧抵靠。

当一节车厢由三个走行架支承时，前空气弹簧悬挂系统I由第一走行架上的四个空气弹簧1，以及并联的两个高度调节机构2组成；而后左、后右空气弹簧悬挂系统II、III分别由第二走行架以及第三走行架的左侧或右侧的四个空气弹簧1和一个高度调节机构2组成。当车厢由四个走行架支承时，前空气弹簧悬挂系统I与前述的由五个走行架支承时的相同，由第一走行架上的四个空气弹簧1和第二走行架前端左、右两侧的两个空气弹簧1，以及并联的两个高度调节机构2组成；左后、右后空气弹簧悬挂系统II、III分别包含第二走行架后端左侧或右侧和第三、四走行架左侧或右侧的空气弹簧1以及一个高度调节机构2。

籍上述的结构，本发明将车厢以三点悬挂原则支承在诸走行架的各个空气弹簧1上，当车厢各部分的载荷不同时，各个空气弹簧1承受的压力不同，其长度因此而变化，受压大的空气弹簧1长度缩短，受力小的则变长，车厢产生倾斜，与车厢地板抵靠的四位三通换向阀21的阀杆211随之产生位移，打开和关闭相应的气流通道，使车厢相对较低处的高度调节机构2的四位三通换向阀21所控制的各空气弹簧1充气抬升车厢，而相对较高处的高度调节机构2的四位三通换向阀21所控制的各空气弹簧1放气，降低车厢，使车体高度恢复平衡。以具有五个走行架的车厢为例，当车厢前端下降，后端上升，则前空气弹簧悬挂系统I的两高度调节机构2的四位三通换向阀21共同向所控制的第一走行架的四个空气弹簧1和第二走行架的前二个空气弹簧1充气，抬升车厢前端，而左后及右后空气弹簧悬挂系统II、III的两个高度调节机构2的四位三通换向阀21分别使各自控制的5个空气弹簧1放气，降低车厢后端，达到同一高度的平衡。反之，当车厢前端上升、后端下降时，则前空气弹簧悬挂系统I的两个四位三通换向阀21使它们控制的六个空气弹簧1放气，而左后和右后空气弹簧悬挂系统II、III的四位三通换向阀21则使各系统中的五个空气弹簧充气，则车厢前端得以降低，后端上升恢复高度平衡。若当车厢左侧载荷大于右侧载荷，使车厢左低右高时，前空气弹簧悬挂系统I的高度调节机构2处于车厢中线，车厢左右高度变化对其不发生作用，后左空气弹簧悬挂系统II的高度调节机构2对其控制的空气弹簧1进气，使车厢左后侧升高，而后右空气弹簧悬挂系统III控制的空气弹簧1放气降低，由于车厢的刚体作用，使车厢左、右达到同一高度的平衡。反之车厢左高右低，则后右空气弹簧悬挂系统III控制的空气弹簧1进气抬升车厢右侧，和后左空气弹簧悬挂系统II控制的空气弹簧1放气降低车厢左侧，以达到车厢左右高度的平衡。

本发明的高度调节机构2的四位三通阀21具有缓慢充气、块速充气、缓慢放气和快速放气四个位置，当车厢下降的幅度不是很大时，与车厢地板抵靠的阀杆211移动，处于缓慢充气位置，阀体内的节流装置限制了压力气体流动速度，使空气弹簧1缓慢充气升高；当车厢下降的幅度很大时则阀杆211处于无节流的快速充气位置，使空气弹簧1迅速充气升高；当车厢上升幅度不是很大时，阀杆211处于有节流限制的缓慢放气位置，使空气弹簧1缓慢放气降低车厢高度；若车厢上升幅度很大时，阀杆211则处于无节流限制的快速放气位置，使空气弹簧1迅速放气达到车厢高度平衡。如此，可使车厢迅速、灵敏、平稳地保持高度平衡，提高乘坐的舒适性。

可调单向节流阀22用以分别调节控制前、后左、后右空气弹簧悬挂系统I、II、III中空气弹簧1的压力，当系统内压力过高时由可调单向节流阀22泄漏卸压。

本发明为防止车厢在向左侧或右侧倾斜时，前空气弹簧悬挂系统I中左、右侧的空气弹簧1的压力差过大，使机件损坏，在该前空气弹簧系统I中设置有差压阀(图中未表示)，籍该差压阀将该前空气弹簧系统I中左侧的各空气弹簧1与右侧的各空气弹簧1相连通。

本发明还可在前空气弹簧悬挂系统I中一个高度控制机构2的四位三通换向阀21进口前设置有梭阀(图中未表示)，该梭阀的一个控制口用管道5与压力源相接，另一控制口与另一高度控制机构2的可调单向阀22出口相连，使该两个高度控制机构2形成串并联的形式，同样可以保证在该两高度控制机构2的某一部分出现故障时，前空气弹簧悬挂系统I仍然能正常工作。

Claims (7)

1、一种城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统的高度调节方法，其特征在于：将每节车厢走行架的全部空气弹簧分成前、后左、后右三组；前组空气弹簧用一对置于该车厢前端中部的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出；后左组的空气弹簧用置于该车厢后端左侧的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出；后右组的空气弹簧用置于该车厢后端右侧的高度调节机构控制压缩空气的进入或排出，实现每节车厢高度的三点控制调节。

2、根据权利要求1所述的城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统的高度调节方法，其特征在于：对于每节车厢设置五个走行架时，前组空气弹簧为左右各三个；后左和后右组空气弹簧各组为七个。

3、根据权利要求1所述的城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统的高度调节方法，其特征在于：对于每节车厢设置四个走行架时，前组空气弹簧为左右各三个；后左和后右组空气弹簧各组为五个。

4、根据权利要求1所述的城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统的高度调节方法，其特征在于：对于每节车厢设置三个走行架时，前组空气弹簧为左右各二个；后左和后右组空气弹簧各组为四个。

5、一种使用上述权利要求1至4高度调节方法的城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统，包含空气弹簧，其特征在于：每节车厢设置有前端、后左、后右三个空气弹簧悬挂系统，该前端空气弹簧系统由前端走行架上的空气弹簧和两个并联的高度调节机构组成，该后左和后右两个空气弹簧悬挂系统各自由一个高度调节机构和相应走行架上左侧或右侧的空气弹簧组成；上述的每一个高度调节机构由四位三通换向阀和可调单向节流阀组成，其中四位三通换向阀的阀杆各自与车厢前、后左、后右三处的地板对应抵靠、可调单向节流阀的单向作用进口与四位三通换向阀的出口连接、四位三通换向阀的另一出口接大气，可调单向节流阀的单向作用出口与该空气弹簧系统内的各空气弹簧用管道相接。

6、根据权利要求5所述的城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统，其特征在于：该前空气弹簧悬挂系统中设置有梭阀，该梭阀的两控制口分别与一高度调节机构的可调单向节流阀的单向作用出口、压缩空气源相连，出口与另一高度调节机构的四位三通换向阀的进口相连。

7、根据权利要求6所述的城轨磁浮车辆空气弹簧悬挂系统，其特征在于：该前空气弹簧悬挂系统左侧的各空气弹簧通过一差压阀与该系统右侧的各空气弹簧相连通。

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