CN111252106A - 轨道车辆及其转向架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆及其转向架，其中轨道车辆的转向架包括转臂定位关节及供电控制装置，转臂定位关节包括磁流变弹性体、励磁线圈、钢芯、套设在钢芯外侧的永磁体，磁流变弹性体套设在永磁体外侧，励磁线圈套设在永磁体，供电控制装置用对励磁线圈供电。在本申请提供的轨道车辆的转向架中，当直线行驶时，励磁线圈无电时，永磁体磁化磁流变弹性体中的磁介质，使磁流变关节获得最大刚度，当通电后，励磁线圈对永磁体进行反向励磁，使得关节刚度降低，实现低轮缘磨耗，因此轨道车辆运行稳定性提高。

Description

轨道车辆及其转向架

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种轨道车辆的转向架。本发明还涉及一种包括上述转向架的轨道车辆。

背景技术

在市域车辆和城际动车组转向架悬挂参数对车辆系统动力学行为有着决定性作用。传统的被动式悬挂难以适应车辆在不同等级线路的跨线运行，且由于被动悬挂不能随激励和车辆状态的变化实时调整悬挂特性，这限制了车辆动力学性能的进一步改善。

传统的轨道车辆的转向机中转臂定位关节的刚度为定制，行驶过程中转臂定位关节对轮缘磨耗较为严重，导致轨道车辆运动稳定性较低。

因此，如何提高轨道车辆运行稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道车辆的转向架，以提高轨道车辆运行稳定性。本发明的另一目的是提供一种包括上述转向架的轨道车辆。

为实现上述目的，本发明提供一种轨道车辆的转向架，包括转臂定位关节及供电控制装置，所述转臂定位关节包括磁流变弹性体、励磁线圈、钢芯、套设在所述钢芯外侧的永磁体，所述磁流变弹性体套设在所述永磁体外侧，所述励磁线圈套设在所述永磁体，所述供电控制装置用对所述励磁线圈供电。

优选地，

当所述轨道车辆直线行驶时，所述供电控制装置停止对所述励磁线圈通电，所述永磁体提供磁场；

当所述轨道车辆曲线通过时，所述供电装置对所述励磁线圈通电，所述励磁线圈施加于所述永磁体磁场方向相反的励磁磁场。

优选地，还包括用于判断所述车辆是否处于曲线运动状态的判断装置，所述判断装置与所述供电控制装置电连接。

优选地，当所述轨道车辆的轮对摇头频率增加超过预设限值时，则所述判断装置判断为车辆处于车辆曲线运动状态。

优选地，当所述轨道车辆的构架振动加速度超过预设限值时，则所述判断装置判断为车辆处于车辆曲线运动状态。

优选地，还包括端盖、法兰及套设在所述磁流变弹性体外侧的外环，所述法兰套设在所述磁流变弹性体的相对两侧，且两端分别与所述外环和所述端盖固定连接，所述端盖套设在所述励磁线圈的外侧，且所述端盖的第一端与所述法兰的外壁连接，所述法兰为两个，两个所述法兰设置在所述端盖背向设置的两端。

优选地，还包括螺纹锁紧件，所述锁紧件为两个，两个所述锁紧件分别设置在所述端盖的相对两端，且里端与所述钢芯的两端抵接，所述螺纹锁紧件与所述永磁体螺纹连接，所述螺纹锁紧件的帽体与所述端盖的外壁卡接。

优选地，所述永磁体为台阶式结构，所述励磁线圈设置在所述永磁体外凸的第一台阶，所述法兰设置在所述永磁体外凸的第二台阶上，所述磁流变弹性体设置在所述永磁体的外端面上，所述第二台阶外凸于所述第一台阶。

优选地，所述励磁线圈为两个，两个所述励磁线圈分别位于所述磁流变弹性体相对两侧。

一种轨道车辆，包括转向架，所述转向架为上述任一项所述的转向架。

在上述技术方案中，本发明提供的轨道车辆的转向架包括转臂定位关节及供电控制装置，转臂定位关节包括磁流变弹性体、励磁线圈、钢芯、套设在钢芯外侧的永磁体，磁流变弹性体套设在永磁体外侧，励磁线圈套设在永磁体，供电控制装置用对励磁线圈供电。轨道车辆在运动过程中，当直线轨道车辆直线行驶时，供电装置停止对励磁线圈通电，永磁体提供磁场；当所述轨道车辆曲线通过时，供电装置对励磁线圈通电，励磁线圈施加于永磁体磁场方向相反的励磁磁场。

通过上述描述可知，在本申请提供的轨道车辆的转向架中，当直线行驶时，励磁线圈无电时，永磁体磁化磁流变弹性体中的磁介质，使磁流变关节获得最大刚度，当通电后，励磁线圈对永磁体进行反向励磁，使得关节刚度降低，实现低轮缘磨耗，因此轨道车辆运行稳定性提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的转向架的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的转臂定位关节的结构示意图。

其中图1-2中：1-法兰、2-磁流变弹性体、3-外环、4-励磁线圈、5-端盖、6-螺纹锁紧件、7-钢芯、8-永磁体、9-转臂定位关节。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轨道车辆的转向架，以提高轨道车辆运行稳定性。本发明的另一核心是提供一种包括上述转向架的轨道车辆。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2。

在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供的轨道车辆的转向架包括转臂定位关节9及供电控制装置，转臂定位关节9包括磁流变弹性体2、励磁线圈4、钢芯7、套设在钢芯7外侧的永磁体8，磁流变弹性体2套设在永磁体8外侧，励磁线圈4套设在永磁体8。具体的，转向架的轴箱定位采用转臂定位关节9。

供电控制装置用对励磁线圈4供电。具体的可以通过控制励磁线圈4磁场大小，调节磁流变弹性关节刚度。

具体的，为了便于装，钢芯7可以为圆柱体结构。

具体的，励磁线圈4可以为一个。如图2所示，优选的，励磁线圈4为两个，两个励磁线圈4分别位于磁流变弹性体2相对两侧。

轨道车辆在运动过程中，当直线轨道车辆直线行驶时，供电装置停止对励磁线圈4通电，永磁体8提供磁场；当轨道车辆曲线通过时，供电装置对励磁线圈4通电，励磁线圈4施加于永磁体8磁场方向相反的励磁磁场。

根据车辆运行速度控制：车辆运行时为减小车轮磨耗，在保证车辆蛇行运动稳定性的前提下应尽量降低转臂定位关节9刚度。车辆蛇行临界速度与转臂定位关节9刚度间的关系可以通过仿真计算或试验来确定。

具体的，通过供电控制装置控制励磁线圈4的磁场强度，转臂关节刚度可连续调节，可以实现曲线运行时具有低刚度，从而降低轮缘磨耗，直线运行时具有高刚度，保证车辆蛇形运动稳定性。车辆直线运行时由永磁体8提供磁场，此时磁弹性体具有较高的刚度，当曲线通过时，由励磁线圈4施加一个与永磁体8磁场方向相反的励磁磁场，从而降低曲线通过时转臂关节刚度，降低轮缘磨耗。

同时，当失电时，关节的刚度由永磁体8提供，具有较高的刚度，能够保障车辆在故障工况下的蛇行稳定性。

通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的轨道车辆的转向架中，当直线行驶时，励磁线圈4无电时，永磁体8磁化磁流变弹性体2中的磁介质，使磁流变关节获得最大刚度，当通电后，励磁线圈4对永磁体8进行反向励磁，使得关节刚度降低，实现低轮缘磨耗，因此轨道车辆运行稳定性提高。

在一种具体实施方式中，当轨道车辆直线行驶时，供电控制装置停止对励磁线圈4通电，永磁体8提供磁场。具体的，供电控制装置通过工作人员手动控制。

当轨道车辆曲线通过时，供电装置对励磁线圈4通电，励磁线圈4施加于永磁体8磁场方向相反的励磁磁场。

根据轮对运动频率控制：当车辆出现蛇行失稳时，轮对摇头频率增加，因此可以根据轮对摇头频率确定转臂关节刚度。

根据构架振动加速度控制：当构架振动加速度超过限值时，增加转臂定位节点刚度抑制转向架蛇行运动。其中预设竖直根据实际需要进行设定，本申请不做具体限定。

在一种具体实施方式中，该转向架还包括用于判断车辆是否处于曲线运动状态的判断装置，判断装置与供电控制装置电连接。

具体的，当轨道车辆的轮对摇头频率增加超过预设限值时，则判断装置判断为车辆处于车辆曲线运动状态。

具体的，当轨道车辆的构架振动加速度超过预设限值时，则判断装置判断为车辆处于车辆曲线运动状态。

在一种具体实施方式中，如图2所示，该转向架还包括端盖5、法兰1及套设在磁流变弹性体2外侧的外环3，法兰1套设在磁流变弹性体2的相对两侧，且两端分别与外环3和端盖5固定连接，端盖5套设在励磁线圈4的外侧，且端盖5的第一端与法兰1的外壁连接，法兰1为两个，两个所述法兰1设置在所述端盖5背向设置的两端。具体的，外环3可以通过粘接、焊接等方式与法兰1连接，当然为了便于拆装，法兰1的侧面外环3的侧面抵接，两个法兰1对外环3位置进行限位。具体的，法兰1的外壁直径大于或等于外环3的外壁直径。

为了延长转向架的使用寿命，优选，法兰1和/或端盖5和/或外环3为钢制结构件。

具体的，为了便于拆装，法兰1可以为剖分式结构，当然，法兰1可以为一体成型结构。

进一步，如图2所示，该轨道车辆的转向架还包括螺纹锁紧件6，锁紧件为两个，两个锁紧件分别设置在端盖5的相对两端，且里端与钢芯7的两端抵接，螺纹锁紧件6与永磁体8螺纹连接，螺纹锁紧件6的帽体与端盖5的外壁卡接。具体的，螺纹锁紧件6可以为螺栓。

具体的，如图2所示，永磁体8为台阶式结构，励磁线圈4设置在永磁体8外凸的第一台阶，法兰1设置在永磁体8外凸的第二台阶上，磁流变弹性体2设置在永磁体8的外端面上，第二台阶外凸于第一台阶。将永磁体8设置为台阶式结构，便于整体拆装，固定转向架时，只需要将两个螺纹锁紧件6拆除，即可实现整体拆卸，当安装时，只需锁紧两个螺纹锁紧件6即可实现整体锁紧固定，操作简单。

本发明提供了转向架通过悬挂系统主动控制技术可以显著改善车辆动力学性能。通过自适应转向架的研发，可以实现高速铁路与既有线路的互联互通，优化路网结构，显著提高铁路运输效率及多样化运输模式。实现高速铁路与既有线路的互联互通可以使动车组通达更小的城市，最大程度满足不同人群出行需要，促进社会经济发展。

本申请提供的一种轨道车辆，包括转向架，其中转向架为上述任一种转向架，前文叙述了关于转向架的具体结构，本申请包括上述转向架，同样具有上述技术效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆的转向架，其特征在于，包括转臂定位关节(9)及供电控制装置，所述转臂定位关节(9)包括磁流变弹性体(2)、励磁线圈(4)、钢芯(7)、套设在所述钢芯(7)外侧的永磁体(8)，所述磁流变弹性体(2)套设在所述永磁体(8)外侧，所述励磁线圈(4)套设在所述永磁体(8)，所述供电控制装置用对所述励磁线圈(4)供电。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，

当所述轨道车辆直线行驶时，所述供电控制装置停止对所述励磁线圈(4)通电，所述永磁体(8)提供磁场；

当所述轨道车辆曲线通过时，所述供电装置对所述励磁线圈(4)通电，所述励磁线圈(4)施加于所述永磁体(8)磁场方向相反的励磁磁场。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，还包括用于判断所述车辆是否处于曲线运动状态的判断装置，所述判断装置与所述供电控制装置电连接。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，当所述轨道车辆的轮对摇头频率增加超过预设限值时，则所述判断装置判断为车辆处于车辆曲线运动状态。

5.根据权利要求3所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，当所述轨道车辆的构架振动加速度超过预设限值时，则所述判断装置判断为车辆处于车辆曲线运动状态。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，还包括端盖(5)、法兰(1)及套设在所述磁流变弹性体(2)外侧的外环(3)，所述法兰(1)套设在所述磁流变弹性体(2)的相对两侧，且两端分别与所述外环(3)和所述端盖(5)固定连接，所述端盖(5)套设在所述励磁线圈(4)的外侧，且所述端盖(5)的第一端与所述法兰(1)的外壁连接，所述法兰(1)为两个，两个所述法兰(1)设置在所述端盖(5)背向设置的两端。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，还包括螺纹锁紧件(6)，所述锁紧件为两个，两个所述锁紧件分别设置在所述端盖(5)的相对两端，且里端与所述钢芯(7)的两端抵接，所述螺纹锁紧件(6)与所述永磁体(8)螺纹连接，所述螺纹锁紧件(6)的帽体与所述端盖(5)的外壁卡接。

8.根据权利要求6所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，所述永磁体(8)为台阶式结构，所述励磁线圈(4)设置在所述永磁体(8)外凸的第一台阶，所述法兰(1)设置在所述永磁体(8)外凸的第二台阶上，所述磁流变弹性体(2)设置在所述永磁体(8)的外端面上，所述第二台阶外凸于所述第一台阶。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的轨道车辆的转向架，其特征在于，所述励磁线圈(4)为两个，两个所述励磁线圈(4)分别位于所述磁流变弹性体(2)相对两侧。

10.一种轨道车辆，包括转向架，其特征在于，所述转向架为权利要求1-9中任一项所述的转向架。

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