CN111731053A - 智能阻尼铰接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种智能阻尼铰接装置，包括设在两个横梁总成之间的铰接盘与铰接座，以及至少两个铰接半主动减振器，所述半主动减振器分设在在铰接盘两侧，其一端铰接在铰接盘的腰部，其另一端铰接在铰接座上，所述铰接盘上连接有角度传感器，所述半主动减振器连接有控制器，控制器根据车速信号与角度传感器的反馈自动调整半主动减振器的输出阻尼，从而改善铰接装置的摆动。该铰接装置根据车速信号与角度传感器的反馈自动调整半主动减振器的输出阻尼，在不影响列车转向功能的同时，衰减激励能量，抑制蛇形运动。

Description

智能阻尼铰接装置
技术领域
本发明属于轨道交通、铰接客车等减振技术领域，特别涉及一种智能阻尼铰接装置。
背景技术
现有轨道交通、铰接客车的铰接装置存在对振荡激励无法抑制的问题。在列车高速行进，急转方向等工况下，列车铰接位置受到激励后，无法消耗该部分能量，而产生间歇运动，导致列车出现蛇形摆动。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种智能阻尼铰接装置，根据车速信号与角度传感器的反馈自动调整半主动减振器的输出阻尼，在不影响列车转向功能的同时，衰减激励能量，抑制蛇形运动。
为了实现以上发明目的，本发明提出了一种智能阻尼铰接装置，包括设在两个横梁总成之间的铰接盘与铰接座，以及至少两个铰接半主动减振器，所述半主动减振器分设在在铰接盘两侧，其一端铰接在铰接盘的腰部，其另一端铰接在铰接座上，所述铰接盘上连接有角度传感器，所述半主动减振器连接有控制器，控制器根据车速信号与角度传感器的反馈自动调整半主动减振器的输出阻尼，从而改善铰接装置的摆动。
在一种实施方案中，所述半主动减振器采用磁流变式半主动减振器或电液阀控式半主动减振器。
在一种实施方案中，磁流变式半主动减振器包括：根据传感器反馈经控制器调整输入油液的电流，通过电流控制油液粘度变化，实现输出阻尼大小的控制。
在一种实施方案中，所述电液阀控式半主动减振器包括：通过控制器调整电液通道中的输入电流或电压以及控制阀的通断以控制半主动减振器输出阻尼大小。
在一种实施方案中，采用的电液阀控式半主动减振器包括：
液压缸，所述液压缸无杆腔的缸体上连接有第一铰接环，第一铰接环铰接在铰接座上，所述液压缸位于缸体外的活塞杆末端设有第二铰接环，第二铰接环铰接在铰接盘上；
耦合到所述缸体上的比例电磁阀，其连接在液压缸的有杆腔与无杆腔之间，当比例电磁阀连通时，切换到根据输入自动调整输出阻尼的随变阻尼工况；以及
耦合到所述缸体上的节流阀，其连接在液压缸的有杆腔与无杆腔之间，当节流阀连通时，切换到固定阻尼工况。
在一种实施方案中，所述缸体上还耦合有连接液压缸的有杆腔的第一常闭高速开关阀和连接液压缸的无杆腔的第二常闭高速开关阀，当控制器控制第一常闭高速开关阀开启时，装置不提供拉伸阻尼；当控制器控制第二常闭高速开关阀开启时，装置不提供压缩阻尼。
在一种实施方案中，电液阀控式半主动减振器还包括耦合到缸体上的应急切换阀和压力传感器，当所述比例电磁阀失效或角度传感器、压力传感器失效时，所述控制器控制应急切换阀切换到固定阻尼工况。
在一种实施方案中，所述随变阻尼通道与固定阻尼通道并联有溢流阀通道，所述溢流阀通道控制系统最高压力。
在一种实施方案中，所述比例电磁阀所在通道与所述节流阀所在通道并联，且在该两条通道前、靠近液压缸有杆腔端设置有方向切换阀；在所述方向切换阀未得电时，液压缸有杆腔的油液经方向切换阀、节流阀流向液压缸无杆腔；当所述方向切换阀得电时，液压缸有杆腔的油液经方向切换阀、比例电磁阀流向液压缸无杆腔。
在一种实施方案中，所述电液阀控式半主动减振器包括至少四种工作工况，其中至少有一种工作工况为根据输入自动调整输出阻尼。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)在铰接装置处增加阻尼装置(半主动减振器)，衰减激励，抑制蛇形摆动。而且由于两侧均设置有半主动减振器，不管是左转弯还是右转弯，都能起到抑制蛇形摆动的作用；
2)设置车速传感器、角度传感器、压力传感器等重要传感器，实时向控制器反馈列车运行状态，铰接系统根据设定程序控制比例溢流阀输出阻尼；
3)系统整体无动力装置，阻尼力被动输出，且始终抵制铰接装置的运动方向，抑制系统振动的加剧；
4)设置多种可选工况，例如，利用两个高速开关阀，实现系统是否输出拉伸/压缩阻尼可选；利用方向切换阀，使得在一些工况下，实现系统半主动模式和被动模式的可选/切换，从而实现铰接装置输出阻尼的智能控制。
而且由于可根据实际运行情况进行工况选择，不仅能控制蛇形运动，也极大地增加了系统安全与可靠性，同时也能大大提高铰接装置的工作寿命和工作稳定性。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1所示为本发明的智能阻尼铰接装置的其中一种实施例的结构示意图；
图2所示为本发明的智能阻尼铰接装置中的电液阀控式半主动减振器的其中一种工况的工作原理示意图；
图3所示为本发明的智能阻尼铰接装置中的电液阀控式半主动减振器的另一种工况的工作原理示意图；
图4所示为本发明的智能阻尼铰接装置中的电液阀控式半主动减振器的另一种工况的工作原理示意图；
图5所示为本发明的智能阻尼铰接装置中的电液阀控式半主动减振器的另一种工况的工作原理示意图。
附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
发明人在发明过程中注意到，现有轨道交通、铰接客车的铰接装置存在对振荡激励无法有效抑制的问题，导致列车出现蛇形摆动。
针对以上不足，本发明的实施例提出了一种智能阻尼铰接装置，下面进行详细说明。
图1显示了本发明的智能阻尼铰接装置的其中一种实施例的结构示意图。在该实施例中，本发明的智能阻尼铰接装置主要包括：设在两个横梁总成4、9之间的铰接盘1与铰接座10，以及至少两个铰接半主动减振器2、11。其中，两个半主动减振器11分设在在铰接盘1的两侧。半主动减振器11均一端铰接在铰接盘1的腰部，半主动减振器11的另一端铰接在铰接座10上。铰接盘中部形成有“十字型”铰接盘连接机构，该铰接盘连接机构上安装有角度传感器5和控制器3。半主动减振器11连接有压力传感器等测量或反馈传感器，控制器3还连接车速传感器。控制器3根据车速传感器反馈的车速信号以及角度传感器5等重要传感器的反馈(图2至图5中统称为“输入信号”)，调整左侧半主动减振器11和/或右侧半主动减振器11的输入，通过调整输入自动调整半主动减振器11的输出阻尼，从而改善铰接装置的摆动，在不影响列车转向功能的同时，衰减激励能量，抑制蛇形运动。
在一个实施例中，控制器3优选采用ACU(即辅助控制单元)。进一步地，控制器3安装在铰接盘1上或位于铰接盘2中部的“十字型”铰接盘连接机构上。这种设置能够减少信号传递中受到的干扰，控制器3的信号可直接传递给两侧的半主动减振器11。
在一个实施例中，半主动减振器11主要可采用磁流变式半主动减振器或电液阀控式半主动减振器这两种类型的半主动减振器。这两种方式都可以根据输入信号或实际工况反馈信号而随动地调整阻尼输出，从而改善或抑制列车转向时的蛇形运动。例如，在列车左转弯时，在不影响列车转向功能的同时增大左侧的半主动减振器11的阻尼输出，使得左右两侧的摆动相对平衡从而使得列车更平稳。
在一个实施例中，磁流变式半主动减振器主要工作原理包括：根据角度传感器5、车速传感器和压力传感器7等有效传感器的反馈，经控制器3控制输入油液的电流，而控制电流能控制油液粘度变化，从而实现对输出阻尼大小的控制。也就是，根据车速以及转弯工况自动调整输入电流大小，从而控制油液粘度变化，进而使得输出阻尼自动适应于车速和转弯工况。而磁流变式半主动减振器的结构可参考现有悬挂系统或现有文献采用的相关结构，因而此处不再展开阐述。
在一个实施例中，电液阀控式半主动减振器的工作原理主要包括：通过控制器3调整电液通道中的输入电流或电压以及控制阀的通断以控制半主动减振器11输出的阻尼大小。电液阀控式半主动减振器主要是通过电流或电压大小来选择或切换到适合的油路或工况，从而控制输出的阻尼大小。
在一个优选的实施例中，如图1和图4所示，采用的电液阀控式半主动减振器主要包括：液压缸2、比例电磁阀8’和节流阀16’。其中，液压缸2的右侧无杆腔的缸体上固定连接有第一铰接环2.1，第一铰接环2.1铰接在铰接座10上。液压缸2位于缸体外的活塞杆末端设有第二铰接环2.2。第二铰接环2.2铰接在铰接盘3上。比例电磁阀8’耦合到液压缸2缸体上的(见图1)，且比例电磁阀8’通过管路连接在液压缸2的有杆腔与无杆腔之间。当比例电磁阀8’连通时，切换到根据输入电流自动调整输出阻尼的随变阻尼工况。节流阀16’耦合到液压缸2的缸体，液压缸2通过管路连接在液压缸2的有杆腔与无杆腔之间。当节流阀16’连通时，切换到固定阻尼工况。换句话说，图4所示的电液阀控式半主动减振器的实施例中，主要包括随变阻尼通道和固定阻尼通道，可以根据输入信号或通过控制器3来实现工况的切换，例如转弯时切换到随变阻尼工况，在正常行驶时采用固定阻尼工况。
在一个实施例中，如图2和图3所示，缸体上还可耦合有连接液压缸2的有杆腔的第一常闭高速开关阀12和连接液压缸2的无杆腔的第二常闭高速开关阀13。在常态时，第一常闭高速开关阀12和第二常闭高速开关阀13均处于断开或关闭的不工作状态。如图2所示，当控制器3控制第一常闭高速开关阀12开启时，液压缸2的有杆腔的油液经第一常闭高速开关阀12直接流向液压缸2的无杆腔，该铰接装置不提供拉伸阻尼。如图3所示，当控制器控制第二常闭高速开关阀13开启时，液压缸2的无杆腔的油液经第二常闭高速开关阀13直接流向液压缸2的有杆腔，该装置不提供压缩阻尼。
在一个实施例中，如图1和图5所示，电液阀控式半主动减振器还可以包括耦合到液压缸2的缸体上的应急切换阀6和压力传感器7。当比例电磁阀8失效或角度传感器5、车速传感器、压力传感器7等重要传感器等失效时，控制器3控制应急切换阀6直接切换到固定阻尼工况。此时，系统回归到“回家模式”。输出阻尼值为固定值。可以理解的是，该种工况为应急工况，当重要传感器工作恢复后，即可通过控制器3切换到其它更优的工况。
在一个实施例中，如图4所示，为了控制液压系统的最高工作压力，比例电磁阀8’所在的随变阻尼通道与节流阀16’所在的固定阻尼通道并联有溢流阀14’，溢流阀14’所在的溢流通道控制系统最高压力，当系统压力超过溢流阀14’设定压力时，则从溢流阀14’泄流。
在一个实施例中，如图5所示，与图4所示的实施例类似，节流阀16”所在的固定阻尼通道并联有溢流阀14”，溢流阀14”所在的溢流通道控制系统最高压力，当系统压力超过溢流阀14”设定压力时，则从溢流阀14”泄流。
在一个实施例中，如图4所示，为了更好地实现固定阻尼通道与随便阻尼通道直接的切换，比例电磁阀8’所在通道与节流阀16’所在通道并联，且在该两条通道前、靠近液压缸有杆腔端设置有方向切换阀15’。在该方向切换阀15’未得电时，液压缸2的有杆腔的油液经方向切换阀15’、节流阀16’流向液压缸2的无杆腔。当方向切换阀15’得电时，液压缸2的有杆腔的油液经方向切换阀15’、比例电磁阀8’流向液压缸2的无杆腔。
在一个优选的实施例中，一种智能阻尼铰接装置采用铰接盘两侧各设置一个电液阀控式半主动减振器。而且电液阀控式半主动减振器包括至少四种工作工况：不提供拉伸阻尼工况、不提供压缩阻尼工况、随变阻尼工况和固定阻尼工况。但不管液压管路如何设置，其中至少有一种工作工况为根据输入自动调整输出阻尼的随变阻尼工况。在本发明的智能阻尼铰接装置工作中，控制器3通过运算给出额定电流，控制比例溢流阀8，实现半主动控制逻辑。当系统断电时，电液阀控式半主动减振器可视为被动油压减振器，参考图5所示，通过溢流阀、节流阀控制系统阻尼，此时系统输出阻尼为一固定值，不再随列车工况而变化。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能阻尼铰接装置，其特征在于，包括设在两个横梁总成之间的铰接盘与铰接座，以及至少两个铰接半主动减振器；所述半主动减振器分设在在铰接盘两侧，其一端铰接在铰接盘的腰部，其另一端铰接在铰接座上，所述铰接盘上连接有角度传感器，所述半主动减振器连接有控制器，控制器根据车速信号与角度传感器的反馈自动调整半主动减振器的输出阻尼，从而改善铰接装置的摆动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述半主动减振器采用磁流变式半主动减振器或电液阀控式半主动减振器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，磁流变式半主动减振器包括：根据传感器反馈经控制器调整输入油液的电流，通过电流控制油液粘度变化，实现输出阻尼大小的控制。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电液阀控式半主动减振器包括：通过控制器调整电液通道中的输入电流或电压以及控制阀的通断以控制半主动减振器输出阻尼大小。
5.根据权利要求1、2、4中任一项所述的装置，其特征在于，采用的电液阀控式半主动减振器包括：
液压缸，所述液压缸无杆腔的缸体上连接有第一铰接环，第一铰接环铰接在铰接座上，所述液压缸位于缸体外的活塞杆末端设有第二铰接环，第二铰接环铰接在铰接盘上；
耦合到所述缸体上的比例电磁阀，其连接在液压缸的有杆腔与无杆腔之间，当比例电磁阀连通时，切换到根据输入自动调整输出阻尼的随变阻尼工况；以及
耦合到所述缸体上的节流阀，其连接在液压缸的有杆腔与无杆腔之间，当节流阀连通时，切换到固定阻尼工况。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述缸体上还耦合有连接液压缸的有杆腔的第一常闭高速开关阀和连接液压缸的无杆腔的第二常闭高速开关阀，当控制器控制第一常闭高速开关阀开启时，装置不提供拉伸阻尼；当控制器控制第二常闭高速开关阀开启时，装置不提供压缩阻尼。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，电液阀控式半主动减振器还包括耦合到缸体上的应急切换阀和压力传感器，当所述比例电磁阀失效或角度传感器、压力传感器失效时，所述控制器控制应急切换阀切换到固定阻尼工况。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述随变阻尼通道与固定阻尼通道并联有溢流阀通道，所述溢流阀通道控制系统最高压力。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述比例电磁阀所在通道与所述节流阀所在通道并联，且在该两条通道前、靠近液压缸有杆腔端设置有方向切换阀；在所述方向切换阀未得电时，液压缸有杆腔的油液经方向切换阀、节流阀流向液压缸无杆腔；当所述方向切换阀得电时，液压缸有杆腔的油液经方向切换阀、比例电磁阀流向液压缸无杆腔。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述电液阀控式半主动减振器包括至少四种工作工况，其中至少有一种工作工况为根据输入自动调整输出阻尼。
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