CN105073482B - 具有纵向轮组的轨道车辆的不对称的驱动 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆和一种用于运行具有至少两个用于驱动轨道车辆的转换器(2，3)的轨道车辆的方法，其中第一转换器(2)设置用于给用于驱动第一车辆侧的两个纵向轮组的至少两个牵引马达供应能量，并且另外的第二转换器(3)设置用于给用于驱动第二车辆侧的至少两个纵向轮组的至少两个牵引马达供应能量。

Description

具有纵向轮组的轨道车辆的不对称的驱动

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆，所述轨道车辆具有用于给用于驱动轨道车辆的轮的牵引马达供应能量的至少两个转换器。

背景技术

从轨道交通中已知用于轨道车辆的不同的驱动器设计。常规地，轨道车辆具有多个行驶机构或转向架。在具有常规的轮组的转向架中，相对置的轮通过轴刚性地彼此连接。由此，轮机械地横向耦联。这种轨道车辆在没有摩擦损耗的情况下能够驶过的弯道仅直至预设的最小半径，所述摩擦损耗取决于滚动半径差。在常见的锥形的轮胎轮廓中，该最小的半径大约为120m。

此外，使用具有惰轮组的转向架。轴端处的轮单个地安装并且没有机械的横向耦联。由此尽管解决了上述摩擦损耗的问题，然而由于缺乏自定心即使在直线路线上也出现因倾斜运行而引起摩擦损耗。

如果车辆侧的惰轮现在共同地通过机械的纵向耦联来驱动，那么称为纵向轮组。通常，纵向轮组由牵引马达驱动，所述牵引马达随后经由对于每个转向架而言共同的转换器来供应能量。在此是纵向轮组的电横向耦联。将西门子股份公司的车辆“Combino Plus”作为这种驱动的实例，该车辆在本专利申请的时间点在布达佩斯使用。

图1示意性地示出三件式的轨道车辆，所述轨道车辆具有三个受驱动的转向架，所述转向架具有纵向轮组。每个纵向轮组分别通过牵引马达10、11驱动。因此，每个转向架具有两个牵引马达10和11。每个受驱动的转向架的两个牵引马达10和11经由共同的转换器12供应能量。因此，每个转向架的纵向轮组电横向耦联。而图2图解说明四件式的轨道车辆，其中所述轨道车辆包括拖车转向架和具有纵向轮组的三个受驱动的转向架。这两个简略示出的轨道车辆因此具有三个转换器12。

发明内容

本发明基于如下目的：降低轨道车辆的能量消耗和磨损。

所述目的通过一种轨道车辆和一种用于运行轨道车辆的方法来实现。本发明的改进形式和设计方案在下文中再次得到。

根据本发明的轨道车辆、尤其是客运交通的轨道车辆，在每个车辆侧上包括至少两个受驱动的纵向轮组并且包括第一转换器和至少一个另外的第二转换器，以驱动纵向轮组的轮。在此，经由第一转换器仅驱动第一车辆侧的轮并且经由第二转换器仅驱动第二车辆侧的轮。在此，轨道车辆设计成，使得借助这两个转换器至少分别驱动两个纵向轮组。因此，每一个车辆侧的至少两个纵向轮组经由一个共同的转换器驱动。

通过有需要的话也不对称地划分驱动，最小化因转速差引起的损耗并且优化轨道车辆的弯道调节性能。

所述轨道车辆尤其为多件式的轨道车辆、尤其是短途客运的轨道车辆。

为了驱动轮，车辆包括至少四个、然而尤其更多个牵引马达。每个牵引马达驱动一个或多个纵向轮组，然而仅驱动预设的车辆侧的纵向轮组的轮。牵引马达经由转换器供应能量。在此，转换器与牵引马达连接，使得各一个转换器给用于驱动车辆侧的至少两个纵向轮组的两个或多个牵引马达供应能量。如果例如将轨道车辆的沿着行驶方向靠右的侧作为第一车辆侧，那么将轨道车辆的沿着行驶方向靠左的侧称作第二车辆侧。

根据本发明的一个改进形式，轨道车辆在每个车辆侧上具有至少三个受驱动的纵向轮组，所述纵向轮组分别由共同的转换器供应能量。第一转换器设置用于驱动第一车辆侧上的至少三个第一纵向轮组，并且至少一个另外的第二转换器设置用于驱动第二车辆侧上的至少三个另外的第二纵向轮组。

另一个改进形式设有用于驱动每个车辆侧上的相应三个或更多个纵向轮组的第一和第二转换器。

每个纵向轮组、即尤其每两个轮，根据本发明的一个设计方案由相应一个牵引马达驱动。因此，轨道车辆在每个车辆侧上有三个纵向轮组的情况下在每个车辆侧上提供三个牵引马达，所述牵引马达尤其驱动每个车辆侧上的六个轮。用于驱动车辆侧上的轮的三个牵引马达由转换器馈送能量。因此，在每个车辆侧上有三个纵向轮组的情况下可节省一个转换器。在假设现有技术中总是偶数数量的牵引马达、尤其两个或四个牵引马达经由共同的转换器供应能量的情况下，减小经由共同的转换器也对奇数数量的牵引马达、尤其三个或五个牵引马达供应能量的可能性；减少耗费，降低成本并且减少轨道车辆的电气装备的重量。因此，具有奇数数量的至少三个受驱动的行驶机构或驱动转向架进而具有至少六个纵向轮组的轨道车辆也提供经济上的优点，使得在第一车辆侧上由共同的第一转换器给至少三个牵引马达供应能量，并且使得在第二车辆侧上由共同的第二转换器给至少三个牵引马达供应能量。这种轨道车辆甚至能够在第一或第二转换器失效的情况下单侧地被驱动。

轨道车辆的轮借助于所谓的行驶机构、尤其转向架、尤其自定心的转向架与轨道车辆的车厢连接。转向架例如具有在两个纵向轮组中的四个受驱动的轮，所述纵向轮组分别具有一个牵引马达。纵向轮组在此相对置。

轨道车辆具有至少四个受驱动的、成对相对置的轮。这些轮不横向耦联，即不仅不电横向耦联，也不机械地横向耦联。当相对置的轮经由共同的轴机械地彼此刚性连接时，在两个相对置的轮之间存在机械的横向耦联。而当相对置的轮分别经由一个自身的牵引马达驱动，然而这两个牵引马达例如经由共同的转换器供应能量时，则例如存在电横向耦联。

为了给牵引马达供应能量，将牵引马达与转换器电耦联，尤其直流地彼此连接。

此外，基于本发明的目的通过一种用于驱动轨道车辆的方法来实现，所述方法包括如下方法步骤：

-借助于由共同的第一转换器供应能量的牵引马达驱动第一车辆侧的至少两个纵向轮组，和

-借助于由共同的第二转换器供应能量的牵引马达驱动与第一车辆侧相对置的第二车辆侧的至少两个纵向轮组。

在此，所述转换器尤其也为脉冲逆变器。经由每个转换器在此仅给用于驱动仅一个车辆侧的轮的牵引马达供应能量。

根据本发明运行的轨道车辆以改进的形式是根据本发明的轨道车辆、尤其是客运交通的、例如短途客运的轨道车辆，所述轨道车辆在每个车辆侧上具有至少两个纵向轮组，其中每个车辆侧的至少两个纵向轮组借助于共同的转换器以不电横向耦联或机械地横向耦联的方式被驱动。

根据另一个改进形式，轨道车辆根据线路不对称地运行。为此，在弯道中靠内的车辆侧的、例如第一车辆侧的至少两个纵向轮组与在弯道中靠外的车辆侧的、在此因此为第二车辆侧的至少两个纵向轮组相比以更小的驱动功率被驱动。也基于如下事实：为了开动，存在随半径下降的能量需求。为了检测弯道行驶，轨道车辆包括用于检测轨道车辆的弯道行驶的机构。为此，用于检测轨道车辆的至少两个相对置的轮的转速差的机构尤其是合适的。

在改进形式中，第一车辆侧的至少两个纵向轮组和第二车辆侧的至少两个纵向轮组根据其在弯道中的位置进而根据分别预设的转速被驱动。第一车辆侧的至少一个第一轮和第二车辆侧的与第一轮相对置的至少一个第二轮之间的转速差首先被检测，尤其在预设的时间间期内被检测，以便随后根据转速差和/或根据转速差随时间的变化驱动第一车辆侧的至少两个纵向轮组和第二车辆侧的至少两个纵向轮组。为了根据轨道车辆在弯道中的位置或者根据转速差和/或根据转速差随时间的变化驱动所述轨道车辆，轨道车辆包括相应构成的控制单元。该控制单元彼此独立地控制第一和第二转换器，使得能够不同地给第一车辆侧的牵引马达和第二车辆侧的牵引马达供应能量。

因此，根据改进形式，经由轮对的、尤其沿着轨道车辆的行驶方向引导的轮对的转速差检测弯道的开端。因此，根据转速差和/或根据转速差随时间的变化能够测量用于驱动这两个车辆侧的轮的功率，其方式是：进行下述功率的与转速下降的梯度相耦联的撤回，所述功率对靠弯道内部的驱动器进行供给。功率的撤回在此例如以转速降低和/或力矩降低的形式进行。适当地，在此使转速预设值靠近由半径确定的滚动差，使得在过渡阶段之后随着驶入到弯道中在预设的转速和所需要的最佳的转速之间不再存在差，其中在所述过渡阶段中对于至少三个行驶机构或转向架存在不同的边界条件，其中所述最佳的转速从滚动路径的差中得出。如果功率撤回大比例地降低或者靠弯道内部的驱动器的该功率经由力矩的完全撤回而变为零，那么可期待支持轨道车辆和其行驶机构或者转向架在弯道中的自调节性能的作用。在此，轮对通过行驶机构的两个相对置的轮形成。转速差例如通过如下方式确定：至少测量轮对的这两个轮的转速并且随后彼此相减。转速差也能够在预设的时间间期内被采集和评估，以便例如获得转速差随时间的变化。

如果轨道车辆离开弯道，那么功率再次均匀地提高，使得随着离开弯道才再次提供全驱动功率。这例如可用于遵守防止过早地加速离开弯道的不同的安全规定。至今为止，对此在联杆中使用角度传感器，然而所述角度传感器仅允许借助固定极限值单级地影响车辆控制。角度传感器能够通过所描述的措施替代或者进一步用作为参考元件。

理想地，第一车辆侧的每个受驱动的轮和第二车辆侧的每个受驱动的轮可能根据其在弯道中和/或相对于弯道的相应位置被驱动，即必要时以彼此不同的转速被驱动。因为在此借助于共同的转换器驱动每个车辆侧上的至少两个纵向轮组，所以在此第一车辆侧的至少两个纵向轮组共同地且以相同的功率被驱动并且第二车辆侧的至少两个纵向轮组同样共同地且以相同的功率被驱动。

在此尤其仅当在第一车辆侧的至少第一轮和第二车辆侧的至少第二轮之间所检测到的转速差大于在轨道车辆的轮的转弯直径和轮缘顶部直径之间的差时，才以相对于另一个车辆侧不同的功率驱动一个车辆侧的至少两个纵向轮组。由此防止：于浅沟区域行驶时以不同的功率驱动轮。

为了达到在靠弯道外部的驱动器中的预设的转速，在轨道车辆在窄弯道中在斜坡上行驶时也能够将向下调节的靠弯道内部的驱动包括在内。在紧急制动的情况下，与弯道相关的控制能够丧失效力，并且提供全制动功率。在滑动保护或者离心保护起作用的情况下能够切断与弯道相关的控制。在用于驱动车辆侧的轮的一个或多个转换器失效的情况下也能够经由辅助电路对称地联合距功能正常的转换器最近的驱动器，所述驱动器经由失效的转换器中的一个供应能量。机械的制动器设计成，使得其能够补偿电力部分的失效。

为此，轨道车辆包括用于检测轨道车辆的至少两个相对置的轮的转速和/或转速差的机构，不论所述轮是否被驱动。根据一个实施方式，所述机构适合于检测进行引导的轮对的转速。如果应计算至少一个转速和/或转速差随时间的变化，那么轨道车辆包括相应的用于存储和评估的机构。

附图说明

本发明允许大量的实施方式。根据下面的附图详细阐述本发明，在所述附图中分别示出一个设计实例。附图中的相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

如已经详细解释的那样，图1和2示出现有技术的实施例。

在图3中示意地示出根据本发明的轨道车辆1的三件式的第一实施方式。所述第一实施方式在此包括用于对牵引马达4、5进行驱动或能量供应的脉冲逆变器2、3，所述牵引马达用于驱动每个车辆侧的相应六个轮。

分别在一个车厢侧的、即沿着行驶方向分别在轨道车辆的左侧和右侧的牵引马达4、5在此经由马达电流变换器6、7与共同的脉冲逆变器2、3电耦联。马达电流变换器6和7对于脉冲逆变器2和3的运行是需要的，然而与本发明无关。

不同的车辆侧的由不同的脉冲逆变器2、3驱动的相对置的轮不机械地横向耦联。此外，牵引马达4、5也不电横向耦联，由此，轮不电横向耦联地由牵引马达4、5驱动。轮由于概览的原因未示出。三件式的轨道车辆1的每个部分都包括转向架，在所述转向架中分别设置两个牵引马达2、3。因此其包括三个受驱动的转向架。

图4图解说明根据本发明的轨道车辆的第二设计方案。在此，轨道车辆1四件式地构成有拖车转向架。受驱动的转向架具有纵向轮组。在此也仅设有两个脉冲逆变器2、3用于驱动轨道车辆的轮，其中第一脉冲逆变器2设置用于给用于驱动第一车辆侧的轮的三个牵引马达4供应能量，并且其中另外的第二脉冲逆变器3设置用于给用于驱动与第一车辆侧相对置的第二车辆侧的轮的三个牵引马达5供应能量。在弯道行驶时，能够根据轮在弯道中或相对于弯道的位置来进行轮的驱动。因此，与靠弯道外部的车辆侧的轮相比，以更小的功率驱动靠弯道内部的车辆侧的轮。对此，轮具有转速传感器8。附加地或替选地，牵引马达具有转速传感器。

Claims (6)

1.一种轨道车辆，所述轨道车辆具有至少两个用于驱动所述轨道车辆的转换器(2，3)，其特征在于，第一转换器(2)设置用于给用于驱动第一车辆侧的至少两个纵向轮组的至少两个牵引马达供应能量，并且另外的第二转换器(3)设置用于给用于驱动第二车辆侧的至少两个纵向轮组的至少两个牵引马达供应能量，并且不同车辆侧的所述纵向轮组的借助于不同的转换器(2，3)驱动的、相对置的轮彼此间不横向耦联，其中所述轨道车辆包括用于检测所述轨道车辆的至少两个相对置的轮的转速差的机构，借助所述机构在预设的时间间期内检测所述第一车辆侧的至少一个轮和所述第二车辆侧的至少一个轮之间的转速差，并且根据所述转速差随时间的变化驱动所述第一车辆侧的至少两个纵向轮组和所述第二车辆侧的至少两个纵向轮组。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆包括用于检测所述轨道车辆的弯道行驶的机构，并且所述轨道车辆包括用于控制所述第一转换器和第二转换器的控制单元以对这两个车辆侧的所述牵引马达进行彼此不同的能量供应。

3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，其特征在于，所述第一转换器(2)设置用于给用于驱动所述第一车辆侧的至少三个纵向轮组的至少三个牵引马达供应能量，并且另外的所述第二转换器(3)设置用于给用于驱动所述第二车辆侧的至少三个纵向轮组的至少三个牵引马达供应能量。

4.一种用于运行根据权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆的方法，其特征在于，借助于第一转换器给用于驱动第一车辆侧的至少两个纵向轮组的至少两个牵引马达供应能量，并且借助于另外的第二转换器给用于驱动第二车辆侧的至少两个纵向轮组的至少两个牵引马达供应能量，并且不同车辆侧的所述纵向轮组的借助于不同的转换器(2，3)驱动的、相对置的轮彼此间不横向耦联，其中所述轨道车辆包括用于检测所述轨道车辆的至少两个相对置的轮的转速差的机构，借助所述机构在预设的时间间期内检测所述第一车辆侧的至少一个轮和所述第二车辆侧的至少一个轮之间的转速差，并且根据所述转速差随时间的变化驱动所述第一车辆侧的至少两个纵向轮组和所述第二车辆侧的至少两个纵向轮组。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，与所述第二车辆侧的至少两个纵向轮组相比，以更低的功率驱动所述轨道车辆的所述第一车辆侧的至少两个纵向轮组。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，不驱动所述第二车辆侧的至少两个纵向轮组。