CN114644028A - 一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，各个轮轴被配置为各自可围绕法向垂直于钢轨所在平面的轴线相对转向架进行枢转。从而在进入弯道时，所述液压互联系统能够允许多轴、优选为双轴转向架上的车轮进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行转向运动。其中，布设于转向架上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架进入弯道而解除各车轮的转向锁定。以便各车轮能够以垂直于钢轨的法向为轴执行转向转动。其中，布设于转向架上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架离开弯道而对各车轮进行转向锁定。以便在轨道车辆直行期间所述转向架上安装的所有轮轴保持彼此平行。
Description
技术领域
本发明涉及轨道技术领域，尤其涉及一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统。
背景技术
对于高速行驶的轨道车辆，不可避免地会出现轮对和轮轨磨损、轮对与轨道贴合不紧密的情况，这对于车辆的耐用性以及行车安全都有着不可忽视的影响，严重的时候还会导致列车脱轨等危害极大的安全事故，因此如何解决这一问题一直是业内研究的热点方向。对此，现有技术中公开号为CN109747365A的专利文献提出了一种液压互联系统及使用该液压互联系统的车辆，其包括分别用于对应车辆的四个车轮设置的前、后两对液压缸，前、后两对液压缸中，同一对液压缸的一个的有杆腔和无杆腔通过电磁换向阀与另一个的有杆腔和无杆腔选择连通，左右同侧的两个液压缸的有杆腔通过第一输油管路连通，无杆腔通过第二输油管路连通，第一、第二输油管路分别连接有蓄能器，液压互联装置还包括分别与第一、第二输油管路连通的、用于连接油箱和油泵的两条主输油管路，两条主输油管路上在沿朝向液压缸的流向上依次串接有用于换向和切断两条主输油管路的第一电磁阀以及分流和并流两条主输油管路的第二电磁阀，液压互联装置还包括控制装置以及与控制装置连接的分别用于测量车辆两侧高度的高度检测装置，所述控制装置控制连接电磁换向阀以及第一、第二电磁阀。
又如公开号为CN113460107A的专利文献公开了一种轨道车辆用抗侧倾液压互联系统，其至少包括位于车辆车身和车轮之间的悬架机构，所述悬架机构至少包括设置在同一个轮轴轴线方向上的两个作动器单元以及设置于两个所述作动器单元之间的液压管路，其中，所述液压管路上设置多个蓄能单元；在车辆受到侧倾激励并不以反向侧倾的方式抵消侧倾力矩的情况下，所述悬架机构按照控制单元可调节地选择不同数量的所述蓄能单元接入所述液压管路中的方式达到不同的抗侧倾刚度，使得车辆能够跟随所述悬架机构的驱动而调节其行驶性能所述控制单元还通过改变两个所述作动器单元的液腔之间的连通状态以及所述液压管路的导通状态的方式控制共轴线的两个作动器单元进行耦合或解耦。
然而在现有技术中，位于同一个转向架上的两个轮轴始终是相互并行的，在车辆转弯时，轮对能够改变的转角有限，不可避免地会出现轮对与轨道的接触位置存在一定的角度差的情况，导致轮对与轨道的接触并非完全贴合的，使得轮对向前行驶的方向与轨道的铺设方向存在一个角度差，则轮对和轨道相接触的表面会产生滑动摩擦。对于车辆的行驶来说，轮对的滑动摩擦会影响行车的稳定性和安全性，同时也给轮对自身以及轨道造成了较大的摩擦损耗，大大降低了轮对的使用寿命。现有轨道车辆的轮轴纵向定位技术主要是通过纵向连杆和橡胶衬垫将轮轴与转向架连接。由于轨道车辆驱动时轮轴需要通过纵向连杆和橡胶衬垫传递非常大的牵引力，因此连杆和橡胶衬垫的刚度需要足够大。而当轨道车辆转弯时又希望连杆和橡胶衬垫的刚度能够小一点，提供较小的轮对等效抗刚度，使轮对能够更好地贴合轮轨，减少轮对和轨道的磨损。而现有的技术不能很好地平衡车辆驱动时和转弯时对纵向连杆刚度的矛盾需求。尤其对于地铁因地势条件限制，相对于动车和高铁，地铁的转弯半径更小，转弯时转向架的两个轮轴的相对转角需要更大，否则轮对和轨道的磨损更加严重。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，各个轮轴被配置为各自可围绕法向垂直于钢轨所在平面的轴线相对转向架进行枢转。从而在进入弯道时，所述液压互联系统能够允许多轴、优选为双轴转向架上的车轮进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行转向运动。布设于转向架上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架进入弯道而解除各车轮的转向锁定。以便各车轮能够以垂直于钢轨的法向为轴执行转向转动。布设于转向架上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架离开弯道而对各车轮进行转向锁定。以便在轨道车辆直行期间所述转向架上安装的所有轮轴保持彼此平行。
本发明还提供了一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统。所述液压互联系统用于允许多轴、优选为双轴转向架上的车轮进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动。
布设于转向架上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架进入弯道而解除各车轮的转向锁定。以便各车轮能够以垂直于钢轨的法向为轴执行转向转动。
布设于转向架上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架离开弯道而对各车轮进行转向锁定。以便所述转向架上安装的所有轮轴保持彼此平行。
本发明还提供了一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统。所述液压互联系统用于允许多轴转向架上的车轮进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动并在车轮进入直线时锁定此转动运动。
所述液压互联系统包括：传动模块、调节模块和控制模块。
所述传动模块连接于转向架和轮轴，用于在转向架和轮轴之间传递力学作用。
所述调节模块用于改变所述传动模块的工作状态。
所述控制模块用于控制调节模块进行预设的调节。
所述调节模块基于控制模块给出的控制信号变更所述传动模块的工作状态。使得所述转向架和轮轴之间的连接状态适应于当前轨道车辆的行驶要求。
本发明还提供了一种用于轨道车辆行走机构的液压互联悬架系统。所述液压互联悬架系统用于确定轮轴相对于转向架的位置并将轮轴上的牵引力传递给转向架。同时用于缓冲车轮在轨道上运行所产生的位于轨道车辆行驶方向上的至少部分振动的分量。
所述液压互联悬架系统包括：阻尼模块、蓄能模块以及动作模块。
所述阻尼模块用于提供可变的阻尼力。
所述蓄能模块用于提供缓冲、提供刚度以及补充液压介质的作用。
所述动作模块用于将其内部的流动性能受阻尼模块与蓄能模块调控的液压介质的流动转换为动作输出。
所述阻尼模块接收来自于控制模块的控制信号并调整自身输出适应于当前轨道车辆行驶的阻尼力。所述蓄能模块和阻尼模块按照相互补偿/增益的方式使所述动作模块输出满足当前时刻轨道车辆行驶要求的刚度和缓冲。
本发明还提供了一种用于轨道车辆转向架的/用于轨道车辆行走机构的控制器。所述控制器基于车辆状态参数调节布设于转向架上的液压互联系统的工作状态以使得车轮的受力状态适应于当前轨道车辆的行驶需要。
所述控制器包括：状态传感器，用于监测车辆的各个状态参数。
所述控制器接收所述状态传感器监测轨道车辆得到的车辆状态参数并以此为判定输入。其经过相应的逻辑运算生成用于控制液压互联系统的控制信号。
本发明还提供了一种用于轨道车辆的/用于轨道车辆行走机构的电磁控制式液压机构。包括若干个液压缸以及电磁阀。所述电磁阀被配置为：接收来自于控制器的控制信号并按照开/闭的方式允许/阻断液压缸间液压介质的流动。
所述电磁阀被配置为：以控制器所获取得到的车辆状态参数为判定输入并经过相应的逻辑运算处理得到其自身能够直接识别并执行的控制信号。
根据一种优选实施方式，所述电磁阀还被配置为：接收来自于控制器在轨道车辆直行时生成的“闭合”控制信号以阻断液压缸间液压介质的流动，从而锁定车轮执行同于牵引方向的转动运动。
所述电磁阀还被配置为：接收来自于控制器在轨道车辆进入弯道时生成的“打开”控制信号以允许液压缸间液压介质的流动，从而允许车轮追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动。
所述电磁阀还被配置为：在轨道车辆离开弯道时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以恢复车辆直线行驶时液压互联系统对应的工作状态。
本发明还提供了一种用于轨道车辆的/用于轨道车辆行走机构的弯道行驶控制方法，利用了液压互联系统。所述液压互联系统包括：传动模块、调节模块和控制模块。
所述调节模块基于控制模块给出的控制信号允许/阻断液压介质的流通改变传动模块对轮轴和转向架的力学效用。
所述传动模块连接于转向架和轮轴，用于在转向架和轮轴之间传递力学作用。
所述控制模块用于控制调节模块进行预设的调节。
所述方法包括：在轨道车辆直行时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以阻断所述传动模块内液压介质流动，从而锁定车轮执行同于牵引方向的转动运动。
所述方法包括：在轨道车辆进入弯道时，利用控制模块给调节模块施加“打开”控制信号以允许所述传动模块内液压介质流动，从而允许车轮追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动。
所述方法包括：在轨道车辆离开弯道时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以恢复车辆直线行驶时液压互联系统对应的工作状态。
本发明还提供了一种用于轨道车辆的/用于轨道车辆行走机构的驱动控制方法。所述方法包括：采用液压互联悬架系统充当轮轴与转向架之间的力传递装置以基于液压互联悬架系统自身的刚度确定轮轴与转向架的相对位置并将轮轴上的牵引力传递给转向架。
所述方法包括：基于液压互联悬架系统的阻尼特性对轮轴运行过程中变化的力负荷进行力的吸收、储存与释放以在所述液压互联悬架系统的行程范围内按照被动和主动相结合的方式调节轮轴的振动幅度及频率。
本发明还提供了一种用于轨道车辆的/用于轨道车辆行走机构的电磁控制式液压机构。包括若干个电磁阀以及连接于转向架与轮轴之间的若干个液压缸。所述电磁阀被配置为：接收来自于控制器的控制信号并按照开启的方式允许液压缸间液压介质的流动以减小轮对等效抗弯刚度。所述电磁阀被配置为：接收来自于控制器的控制信号并按照关闭的方式阻断液压缸间液压介质的流动以增大轮对等效抗弯刚度。
附图说明
图1为本发明提供的用于轨道车辆行走机构的液压互联系统的简化连接结构示意图；
图2为本发明提供实施例8中的液压互联系统的简化结构示意图；
图3为本发明提供实施例9中的液压互联系统的简化结构示意图；
图4为本发明提供实施例10中的液压互联系统的简化结构示意图；
图5为本发明提供实施例11中的液压互联系统的简化结构示意图；
图6为本发明提供现有技术中常规的轨道车辆行走机构通过弯道时(左)与采用本申请所提出的液压互联系统的轨道车辆行走机构通过弯道时(右)的简化结构对比示意图；
图7为本发明提供的现有技术中常规的双轴转向架的简化结构示意图；
图8为本发明中提及的钢轨轨道面的简化示意图。
附图标记列表
1：转向架；2：轮轴；3：车轮；4：钢轨轨道面；5：控制器；6：轴线；11：第一液压缸；12：第二液压缸；13：第三液压缸；14：第四液压缸；21：第一蓄能器；22：第二蓄能器；23：第三蓄能器；24：第四蓄能器；25：第五蓄能器；26：第六蓄能器；27：第七蓄能器；28：第八蓄能器；31：第一电磁阀；32：第二电磁阀；33：第三电磁阀；34：第四电磁阀；35：第五电磁阀；36：第六电磁阀；37：第七电磁阀；38：第八电磁阀；41：第一阻尼阀；42：第二阻尼阀；43：第三阻尼阀；44：第四阻尼阀；45：第五阻尼阀；46：第六阻尼阀；47：第七阻尼阀；48：第八阻尼阀；61：第一车轮；62：第一轮轴；63：第二车轮；64：第三车轮；65：第二轮轴；66：第四车轮；71：第一管路；72：第二管路；73：第三管路；74：第四管路；75：第五管路；76：第六管路。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
为便于理解本申请，如图7所示的是现有技术中常规轨道车辆行走机构的简化结构示意图，常规轨道车辆行走机构用于设于车体下方并可滑动地架设在轨道上以带动车体沿轨道移动，该轨道车辆行走机构至少包括转向架以及通过轮轴连接在转向架上的至少一个车轮。如图7所示出的为双轴转向架，双轴或多轴转向架是以转向架上配设的轮轴数量来划分的。各轮轴分别以各自横跨轨道的方式设于转向架上，以使得安装于轮轴两端的车轮分别架设在轨道上与其延伸方向相垂直的两侧。
实施例1
本实施例提出了一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统。
现有技术中，车体底部通常设置有多个可转动的轨道车辆行走机构以更好更稳定地通过弯道，如图7所示，由于前后轮轴2彼此并行且均相对转向架1固定，也就使得单个的轨道车辆行走机构在通过弯道时仍然存在一定的刚度，因而轮对能够改变的转角有限。不可避免地会出现轮对与轨道的接触位置存在一定的角度差的情况。这导致了轮对与轨道的接触并非完全贴合，使得轮对向前行驶的方向与轨道的铺设方向存在一个角度差。轮对和轨道相接触的表面会产生滑动摩擦。对于车辆的行驶来说，轮对的滑动摩擦会影响行车的稳定性和安全性，同时也给轮对自身以及轨道造成了较大的摩擦损耗，大大降低了轮对的使用寿命。
不同于上述现有技术中所提出的轮对能够改变的转角有限的技术方案，本申请提出了一种能够进一步提高行车稳定与行车安全的用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，本申请将各个轮轴2配置为各自围绕法向垂直于钢轨所在平面的轴线6而相对转向架1进行枢转，并且本申请的液压互联系统受到其控制系统/控制器/控制模块的调控而可选择地锁定或解锁车轮3转向。
在该枢转连接的设置下，该液压互联系统可以为轮轴2提供足够的纵向刚度保证传递车辆驱动的牵引力，同时能够提供较小的轮对等效抗弯刚度保证车辆转弯时车轮3与轨道更好接触，减少轮对和轨道的磨损。
尤其地，在进入弯道时，该液压互联系统能够允许多轴、优选为双轴转向架1上的车轮3进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行转向运动。即，在轨道车辆进入弯道时，各车轮3能够追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动。由于前后轮轴2均可相对独立地分别相对轨道枢转，当单个的轨道车辆行走机构进入轨道后可视为其由两个或多个轮对所构成，各个轮对可相对独立地适应轨道形状变化而相应地运动。
为便于理解本申请所提及的法向垂直于钢轨所在平面的轴线6，如图8所示，以钢轨两侧轨道的延伸线所共同限定得到的面为钢轨轨道面4，钢轨轨道面4可以是平面或曲面或两者交替所形成的非定形面。而法向垂直于钢轨所在平面的轴线6即指的是以垂直于钢轨轨道面4的方向为法向的且垂直于钢轨两侧轨道的并列方向的轴线6。
在该可选择地锁定或解锁车轮3转向的设置下，布设于转向架1上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架1进入弯道而解除各车轮3的转向锁定。此处各车轮3的转向锁定同样指的是转向与车轮3一致的轮轴2的转向锁定，即为轮轴2相对转向架1所形成的转向角度被限制。
各车轮3转向锁定的解除同样指的是转向与车轮3一致的轮轴2转向锁定的解除，即撤去转向限制作用，轮轴2与车轮3恢复至可相对独立地适应轨道形状变化而相应地运动的状态。
车轮3转向解锁后，各车轮3能够以垂直于钢轨的法向为轴执行转向转动。即，执行不同于牵引方向的转动运动。此处垂直于钢轨的法向即指的是上述垂直于钢轨轨道面4的方向。此处牵引方向可理解为车体的运动方向，车体限于其刚度而不会像轨道车辆行走机构高度适应轨道形状的变化，因此车体在牵引作用下形成的牵引方向或运动方向与钢轨之间存在较大的角度差。
所述液压互联系统布设于转向架1上且和与之相邻的至少一个轮轴2相联动。该液压互联系统配置有用于调控其工作状态的控制系统，该控制系统可设于液压互联系统内部，或设于转向架1或车体内而通过有线或无线的方式与液压互联系统相连。
在该可选择地锁定或解锁车轮3转向的设置下，该系统可以提供更大的纵向刚度更好地保证车轮3定位。
具体地，布设于转向架1上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架1离开弯道而对各车轮3进行转向锁定。此处所述转向架1离开弯道可以理解为转向架1通过弯道后继而将进入直行道。
车轮3转向锁定后，在轨道车辆直行期间所述转向架1上安装的所有轮轴2保持彼此平行。本申请通过控制系统可及时地将通过弯道后的车轮3转向进行锁定，使得转向架1整体刚度提升而减小了其能够相对轨道进行转动的角度，进一步实现了车辆在直行道运行时的稳定性与安全性。
优选地，各个轮轴2可以是借助于所述液压互联系统而被配置为各自可围绕法向垂直于钢轨所在平面的轴线6相对转向架1进行枢转。围绕该轴线6进行枢转，可以是指轮轴2相对转向架1转动而使其轮轴2的长度延伸方向与所述轴线6之间的夹角改变。优选地，轮轴2的长度延伸方向与所述轴线6之间的夹角范围为锐角。
更进一步地，所述液压互联系统包括若干个电磁阀/调节模块以及连接于转向架1与轮轴2之间的若干个液压缸。
所述电磁阀/调节模块用于改变所述传动模块的工作状态。
所述电磁阀/调节模块可接收来自于控制器的控制信号并按照开/闭的方式允许/阻断液压缸间液压介质的流动。
所述电磁阀能够以控制器所获取得到的车辆状态参数为判定输入并经过相应的逻辑运算处理得到其自身能够直接识别并执行的控制信号。
所述电磁阀可接收来自于控制器的控制信号并按照开启的方式允许液压缸间液压介质的流动以减小轮对等效抗弯刚度。所述电磁阀可接收来自于控制器在轨道车辆进入弯道时生成的控制信号并按照开启的方式允许液压缸间液压介质的流动以减小轮对等效抗弯刚度。提供较小的轮对等效抗刚度，使轮对能够更好地贴合轮轨，减少轮对和轨道的磨损。
所述电磁阀可接收来自于控制器的控制信号并按照关闭的方式阻断液压缸间液压介质的流动以增大轮对等效抗弯刚度。所述电磁阀可接收来自于控制器在轨道车辆直行时生成的控制信号并按照关闭的方式阻断液压缸间液压介质的流动以增大轮对等效抗弯刚度。提供较大的轮对等效抗弯刚度，使轮对在纵向上能够改变的转角有限，保证车辆驱动牵引力的稳定传递。
优选地，液压缸间供液压介质流动的通路上设有至少一个阻尼模块以及至少一个蓄能模块。阻尼模块用于提供可变的阻尼力。蓄能模块用于提供缓冲、提供刚度以及补充液压介质的作用。优选地，在轨道车辆直行时或轨道车辆脱离弯道后，由于液压缸之间的流动通路被阻断，各个液压缸单独工作，此时各液压缸分别对应连接有一阻尼模块与一蓄能模块，此时液压缸/动作模块、阻尼模块以及蓄能模块共同构成液压互联系统/传动模块。
所述液压互联系统/传动模块连接于转向架1和轮轴2，用于在转向架1和轮轴2之间传递力学作用。
所述液压互联系统/传动模块用于确定轮轴2相对于转向架1的位置并将轮轴2上的牵引力传递给转向架1。同时用于缓冲车轮3在轨道上运行所产生的位于轨道车辆行驶方向上的至少部分振动的分量。
该阻尼模块用于提供可变的阻尼力。此处阻尼模块可以是指在液压管上与液压缸的腔室相邻设置的阻尼阀。该阻尼模块能够由控制器5控制以输出相应的阻尼力进而调节液压系统的阻尼并缓和液压系统中的液压冲击力。
该蓄能模块用于提供缓冲、提供刚度以及补充液压介质的作用。此处液压介质或称液压油，指的是液压系统中起传递动力与传递信号的作用的工作介质，供能够利用液体压力能的液压系统使用。该蓄能模块可以是液压系统中的一种能量储蓄装置，在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来；当系统需要时，又能将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统；当系统瞬间压力增大时，蓄能模块可以吸收掉这部分的能量，以保证整个系统的压力正常。
该动作模块即为液压系统中的液压缸/油缸。其包括有杆缸体、无杆缸体、活塞杆以及装填于无杆缸体内的液压介质。该动作模块内的液压介质的流动性能受阻尼模块与蓄能模块调控，并能够将液压介质的流动转换为活塞杆的移动动作而输出。
优选地，该动作模块的缸体与其活塞杆的自由端分别设于转向架1与车轴上，从而使得动作模块的动作可输出为其所在位置的转向架1与车轴之间的距离变化。
该阻尼模块接收来自于控制模块的控制信号并调整自身以输出适应于当前轨道车辆行驶的阻尼力。
控制模块可获取到车辆的实时速度、加速度以及车轴的纵向速度、车轴的纵向加速度等车辆行驶状态信号，并基于该车辆行驶状态信号生成相应的控制信号，用于调控阻尼模块以使其输出适应于当前轨道车辆行驶的阻尼力，实现对车轮3在轨道上运行所产生的位于轨道车辆行驶方向上的至少部分振动的分量的缓冲。
该蓄能模块和阻尼模块按照相互补偿/增益的方式使该液压互联系统输出满足当前时刻轨道车辆行驶要求的刚度和缓冲。
该蓄能模块和阻尼模块按照相互补偿/增益的方式使该液压互联系统输出满足当前时刻轨道车辆行驶要求的位于轨道车辆行驶方向上的刚度和缓冲。
该液压互联系统响应于控制模块监测到轨道车辆进入直行道而启动其对轨道车辆的运行调控。
上述控制系统/控制器/控制模块用于控制调节模块进行预设的调节。具体地，控制系统/控制器/控制模块基于控制模块给出的控制信号变更所述传动模块的工作状态，使得所述转向架1和轮轴2之间的连接状态适应于当前轨道车辆的行驶要求。
该控制模块用于控制调节模块进行预设的调节。控制模块中预储有相关的调节模式与调节指示，当控制模块监测到对应的触发条件时，执行相应的调节模式以及下发相应的调节指示。
优选地，所述触发条件可包括轨道由直行道转为弯道，或轨道由弯道转为直行道。优选地，控制模块可以是通过GPS定位模块监测到对应的触发条件。优选地，控制模块结合预储的全轨道信息，基于GPS定位模块采集到的实时定位信息，可确定每个转向架或某一转向架在全轨道信息中的定位，继而可基于全轨道信息中出现轨道由直行道转为弯道，或轨道由弯道转为直行道的轨道信息而提前预先监测到对应的触发条件。其中全轨道信息可以为当前轨道车辆的规划路线，由于轨道铺设的确定性而可提前确定何处为弯道。
优选地，控制模块结合设于轨道车辆上的图像采集模块来监测对应的触发条件。通常轨道车辆的头部车厢前端设置有图像采集模块，该图像采集模块通过图像采集分析可以采集到一段距离内的前方轨道信息。基于此，与头部车厢所对应的控制模块可在轨道车辆离开直行道前的一定时间内就监测到对应的触发条件，从而可提前准备进入弯道。对于轨道车辆位于头部车厢之后的其他车厢，基于轨道车辆运行速度以及其与头部车厢或其与前一节车厢之间的固定车厢距离，也可直接地确定到其它车厢进入弯道的时刻或时间段。基于此，与其他车厢所对应的控制模块是根据计算得到的时刻或时间段来决定是否监测到对应的触发条件。
为更好地理解本申请所提出的技术方案，如下对本申请与本领域现有技术之间的区别进行如下详细说明：
现有技术中公开号为CN109747365A的专利文献提出了一种液压互联系统及使用该液压互联系统的车辆，一方面，其所针对的是普通客车、轿车类载客用的非轨道交通车辆，此类车辆长度较短，并且行驶速度相对较低；另一方面，其所针对的是普通车辆悬架可调性差，如何更好地适应车身姿态调整需求，以及如何提高乘坐舒适性的问题。
不同于上述专利文献，本申请所提出的液压互联系统所针对的是地铁、火车、动车和高铁此类的轨道交通车辆，往往其长度非常长，因此需要用到多个轨道车辆行走机构/转向架，并且行驶速度非常高，必须考虑转弯时转弯性能与安全性能；此外，本申请所针对的主要问题在于：为了平衡直线运行稳定性能与弯道通过性能，现有技术中通常都着力于计算研究如何通过设计转向架1的结构与参数，以使其同时具有较小的轮对等效抗弯刚度以及较大的轮对等效抗剪刚度，即始终需要牺牲部分的直线运行稳定性能与部分的弯道通过性能以使两者共存。
公开号为CN109747365A的上述专利文献为解决其所提出的上述悬架问题，其液压互联系统包括分别用于对应车辆的四个车轮而设置的前、后两对液压缸，其液压互联系统还包括控制装置，用于在不同情况下调控液压缸间的连通，包括当需要实现车辆的防侧倾功能时、当需要实现车辆的左侧跪功能时(例如乘客需要在左侧上下车)、当需要实现车辆的车身(底盘)降低/升高时(例如通过凹凸不平路面后)、当车身需要调平时这几种情况。
不同于上述专利文献，由于本申请所面向的应用对象以及技术问题的不同，本申请所提出的液压互联系统采用了不同于现有技术的液压缸连接方式以及设置位置，布置方式更简单并且考虑了额外的液压互联系统对转向架受力的影响，在本申请所提出的布置方式下弱化了液压互联系统对转向架所带来的不均匀负荷影响。
尤其地，上述专利文献中的活塞杆是沿竖向搭设在车体与车轮之间的，即使直接将其活塞杆的方向转为横向而直接装设于轨道车辆的转向架与车轴之间，即使完全忽略了该专利文献所提出的对称性差的液压互联系统对转向架所带来的不均匀负荷影响，由于其仅具有高度传感器或长度传感器，仍然无法解决本申请所提出的始终需要牺牲部分的直线运行稳定性能与部分的弯道通过性能以使两者共存的问题。这是因为，直线运行稳定性能与弯道通过性能的关键参数在于轮对等效抗弯刚度，而上述技术方案必须通过高度传感器或长度传感器获取四个轮胎各自抬离地面的高度再以此指示不同活塞杆的不同动作，换而言之，将其技术方案应用于本领域时，即必须通过长度传感器获取活塞杆的长度从而估算前后车轴之间的相对角度，即相当于又回到了本领域目前大多数所研究的方向：如何通过设计转向架1的结构与参数，以使其同时具有较小的轮对等效抗弯刚度以及较大的轮对等效抗剪刚度。因此，上述专利文献所提出的技术方案不能直接适用于轨道车辆行走机构，即使做了适应性地变通仍面临非常大的数据处理量以及不可避免的数据误差，并非能够简单地直接适用于本领域的轨道车辆行走机构。
相比之下，本申请采用了摒弃了上述传统的研究方向而致力于分运行时段地最大程度满足当前轨道车辆的行驶需求，并基于大量实验研究提出了上述用于轨道车辆行走机构的液压互联系统。该液压互联系统可自适应性地区别于弯道与直行道，一方面响应于所述转向架1进入弯道，只需解除各车轮3的转向锁定，即可使各车轮3能够以垂直于钢轨的法向为轴执行转向转动；另一方面响应于所述转向架1离开弯道，只需对各车轮3进行转向锁定，即可使在轨道车辆直行期间所述转向架1上安装的所有轮轴2保持彼此平行。从而高响应度地完成轮对等效抗弯刚度的转换。
此外，在结构设置上，本申请所提出的液压互联系统是结合GPS等高精度定位模块和/或图像采集模块实现的轨道信息检测，从而达到了上述专利文献所无法实现的确定轮对等效抗弯刚度调整的时机以及调整策略的技术效果。
尤其地，上述专利文献中所提及的液压缸间连通技术方案仅在于改变彼此连通的液压缸对的顺序连通位，选择不同的液压缸在其所提及的几种情况下进行连通，使得系统中始终一直存在一定的弹性而具有在竖向上的减振效果。若将其技术方案直接应用于本领域，尤其在直行道时，本申请所针对的地铁、火车、动车和高铁此类的轨道交通车辆需要最大程度地避免其在竖向上的抖动，即需保证其车辆在竖向上的有效刚度，因此上述技术方案无法直接应用于本领域，即使将上述技术方案的活塞杆横置仍存在转向架完全不需要的在行驶方向上的弹性减振。
相比之下，本申请在进入直行道后对各车轮3进行转向锁定，即可使在轨道车辆直行期间所述转向架1上安装的所有轮轴2保持彼此平行，保证了转向架在车辆直行期间具有较大的轮对等效抗刚度，轮对等效抗刚度的提升可更好地避免两轮对间产生菱形错位和蛇行，有利于提升临界速度。
实施例2
本实施例可以是对实施例1的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了一种用于轨道车辆转向架1的控制器。该控制器能够基于车辆状态参数调节设于转向架1上的液压互联系统的工作状态以使得车轮3的受力状态适应于当前轨道车辆的行驶需要。
为了平衡直线运行稳定性能与弯道通过性能，现有技术中通常都着力于计算研究如何通过设计转向架1的结构与参数，以使其同时具有较小的轮对等效抗弯刚度以及较大的轮对等效抗剪刚度。对此，本申请摒弃了上述传统的研究方向而致力于分运行时段地最大程度满足当前轨道车辆的行驶需求，并基于大量实验研究提出了一种用于轨道车辆转向架1的控制器，该控制器是基于车辆状态参数，来调节设于转向架1上的液压互联系统的工作状态，从而实现的使轮对的受力状态适应于当前轨道车辆的行驶需要的目的。在该设置下，该控制器既可使车辆在通过弯道时具有较小的轮对等效抗弯刚度，还可以在直线运行时具有较大的轮对等效抗剪刚度。
为便于理解，如下对轮对等效抗弯刚度与轮对等效抗剪刚度进行说明。
该轮对等效抗弯刚度定义为在准静态下前后轮对上施加的反向力矩与轮对相对转角之比。前后轮对的反向摇头将形成两轮对间的弯曲运动，并受到轮对等效抗弯刚度的约束。
该轮对等效抗弯刚度影响着转向架1的弯道通过性能。较小的轮对等效抗弯刚度有利于弯道通过。此时前后轮对可在纵向蠕滑力形成的力矩作用下趋向径向，减少了冲角。同时若轮对等效抗弯刚度过小，转向架1在直线运行时，轮对在激扰下容易产生蛇行运动，从而影响转向架1直线运行下的稳定性。
该轮对等效抗剪刚度定义为在准静态下前后轮对上施加的平衡力和力矩在转向架1中心处引起的剪力与前后轮对在此处的相对剪切位移之比。前后轮对的同向摇头和反向横移将形成两轮对间的剪切运动，并受到所述轮对等效抗剪刚度的约束。
该轮对等效抗剪刚度影响着转向架1的直线运行稳定性，轮对等效抗剪刚度的提升可更好地避免两轮对间产生菱形错位和蛇行，有利于提升临界速度。
上述车辆状态参数可以是车辆的实时速度、加速度、GPS信号以及车轴的纵向速度、车轴的纵向加速度等车辆行驶状态信息。上述车轮3的受力状态可以指的是轮对等效抗弯刚度和/或轮对等效抗剪刚度。上述当前轨道车辆的行驶需要指的是车辆的直线运行稳定性能或弯道通过性能。
进一步地，该控制器包括状态传感器，其用于监测车辆的各个状态参数。
进一步地，该控制器接收该状态传感器监测轨道车辆得到的车辆状态参数并以此为判定输入，其经过相应的逻辑运算生成用于控制液压互联系统的控制信号。为避免赘述，本实施例中提及的液压互联系统可参考其他实施例所述的液压互联系统。
实施例3
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，该液压互联系统用于允许多轴转向架1上的车轮3进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动并在车轮3进入直线时锁定此转动运动。
该液压互联系统包括传动模块、调节模块和控制模块。
该传动模块连接于转向架1和轮轴2，用于在转向架1和轮轴2之间传递力学作用。
该控制模块用于控制调节模块进行预设的调节。控制模块中预储有相关的调节模式与调节指示，当控制模块监测到对应的触发条件时，执行相应的调节模式以及下发相应的调节指示。
该调节模块用于改变该传动模块的工作状态。该传动模块的工作状态可以是通过其内部液压介质的流通情况进行变更。
该调节模块基于控制模块给出的控制信号变更所述传动模块的工作状态，使得所述转向架1和轮轴2之间的连接状态适应于当前轨道车辆的行驶要求。
进一步地，该调节模块是基于控制模块给出的控制信号变更该传动模块的工作状态。更进一步地，该调节模块是基于控制模块给出的控制信号允许/阻断位于传动模块内的液压介质的流通。从而使得所述转向架1和轮轴2之间的连接状态适应于当前轨道车辆的行驶要求。
上述提及的转向架1和轮轴2之间的连接状态可以是指单个的轮轴2可相对转向架1进行转动的连接状态，也可以是指单个的轮轴2与转向架1之间的相对位置关系被锁定的连接状态。上述当前轨道车辆的行驶要求指的是车辆的直线运行稳定性能或弯道通过性能。
实施例4
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了一种用于轨道车辆的弯道行驶控制方法，该方法通过液压互联系统来实现。该液压互联系统包括传动模块、调节模块和控制模块。
该调节模块用于改变该传动模块的工作状态。该传动模块的工作状态可以是通过其内部液压介质的流通情况进行转变的。
该传动模块连接于转向架1和轮轴2，用于在转向架1和轮轴2之间传递力学作用。
进一步地，该调节模块是基于控制模块给出的控制信号改变该传动模块的工作状态。更进一步地，该调节模块是基于控制模块给出的控制信号允许/阻断位于传动模块内的液压介质的流通。从而改变传动模块对轮轴2和转向架1的力学效用，和/或改变轮对等效抗弯刚度与轮对等效抗剪刚度。
该弯道行驶控制方法包括：在轨道车辆直行时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以阻断该传动模块内液压介质流动，从而锁定车轮3执行同于牵引方向的转动运动。
该弯道行驶控制方法还包括：在轨道车辆进入弯道时，利用控制模块给调节模块施加“打开”控制信号以允许该传动模块内液压介质流动，从而允许车轮3追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动。
该弯道行驶控制方法还包括：在轨道车辆离开弯道时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以恢复车辆直线行驶时液压互联系统对应的工作状态。
实施例5
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了一种液压互联系统，该液压互联系统用于确定轮轴2相对于转向架1的位置并将轮轴2上的牵引力传递给转向架1。同时该液压互联系统用于缓冲车轮3在轨道上运行所产生的位于轨道车辆行驶方向上的至少部分振动的分量。
该液压互联系统包括阻尼模块、蓄能模块以及动作模块。
该阻尼模块用于提供可变的阻尼力。该阻尼模块即为液压系统中的一种能量储蓄装置，在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来；当系统需要时，又能将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统；当系统瞬间压力增大时，阻尼模块可以吸收掉这部分的能量，以保证整个系统的压力正常。
该蓄能模块用于提供缓冲、提供刚度以及补充液压介质的作用。此处液压介质或称液压油，指的是液压系统中起传递动力与传递信号的作用的工作介质，供能够利用液体压力能的液压系统使用。
该动作模块即为液压系统中的液压缸/油缸。其包括有杆缸体、无杆缸体、活塞杆以及装填于无杆缸体内的液压介质。该动作模块内的液压介质的流动性能受阻尼模块与蓄能模块调控，并能够将液压介质的流动转换为活塞杆的移动动作而输出。
优选地，该动作模块的缸体与其活塞杆的自由端分别设于转向架1与车轴上，从而使得动作模块的动作可输出为其所在位置的转向架1与车轴之间的距离变化。
该阻尼模块接收来自于控制模块的控制信号并调整自身以输出适应于当前轨道车辆行驶的阻尼力。
控制模块可获取到车辆的实时速度、加速度以及车轴的纵向速度、车轴的纵向加速度等车辆行驶状态信号，并基于该车辆行驶状态信号生成相应的控制信号，用于调控阻尼模块以使其输出适应于当前轨道车辆行驶的阻尼力，实现对车轮3在轨道上运行所产生的位于轨道车辆行驶方向上的至少部分振动的分量的缓冲。
该蓄能模块和阻尼模块按照相互补偿/增益的方式使该液压互联系统输出满足当前时刻轨道车辆行驶要求的刚度和缓冲。
该蓄能模块和阻尼模块按照相互补偿/增益的方式使该液压互联系统输出满足当前时刻轨道车辆行驶要求的位于轨道车辆行驶方向上的刚度和缓冲。
该液压互联系统响应于控制模块监测到轨道车辆进入直行道而启动其对轨道车辆的运行调控。
实施例6
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了一种用于轨道车辆的驱动控制方法。该方法包括：采用液压互联系统充当轮轴2与转向架1之间的力传递装置以基于自身的刚度确定轮轴2与转向架1的相对位置并将轮轴2上的牵引力传递给转向架1。
该方法还包括：基于液压互联系统的阻尼特性对轮轴2运行过程中变化的力负荷进行力的吸收、储存与释放以在该液压互联系统的行程范围内按照被动和主动相结合的方式调节轮轴2的振动幅度及频率。
实施例7
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了一种用于轨道车辆的电磁控制式液压机构，其包括若干个液压缸以及电磁阀。
该电磁阀能够接收来自于控制器的控制信号并按照开/闭的方式允许/阻断液压介质的流动。
该电磁阀能够以车辆GPS、实时速度、加速度、转向架1与车体转角及其角速度信号为初始判定输入并经过控制策略及算法的加工得到其自身能够直接识别并执行的控制信号。
实施例8
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了如图1所示的一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统。该系统主要由液压缸、蓄能器、阻尼阀、电磁阀、控制器和液压管组成，通过控制器控制电磁阀的开/闭，实现液压缸的互联工作或单独工作。在互联工作时液压缸能够为轮轴2提供足够的纵向刚度保证传递车辆驱动的牵引力，同时能够提供较小的轮对等效抗弯刚度保证车辆转弯时车轮3与轨道更好接触，减少轮对和轨道的磨损；在单独工作时液压缸能够提供更大的纵向刚度更好地保证车轮3定位。极大地解决了现有技术所面临的对轮轴2纵向连杆刚度的矛盾需求。
该液压互联系统包括若干个液压缸以及若干个电磁阀。
该液压缸用于为轮对提供等效抗弯刚度。可按照液压缸的有杆腔室与无杆腔室的并列方向确定液压缸的两侧。
该液压互联系统还包括液压管。用于连接液压缸的各个腔室以使液压介质在液压缸间可流通。
该电磁阀设于液压管上，用于开闭液压管以改变由液压缸输出的等效抗弯刚度。液压管还可设置有至少一个阻尼阀。
该液压互联系统还包括用于控制电磁阀的开闭和/或阻尼阀的输出阻尼大小的控制器。
根据一种优选实施方式，液压缸的无杆腔室通过液压管相互连通以形成第一液压支路。有杆腔室通过液压管相互连通以形成第二液压支路。两个液压支路中由液压缸的腔室延伸出来的液压管上设置有能够各自独立地控制各个液压缸腔室间相互连通/阻断的电磁阀。
根据一种优选实施方式，液压缸以可拆卸的方式设置在轨道车辆的转向架1/轮轴2上。液压缸中的活塞杆连接于轮轴2/转向架1。从而轮轴2在改变位置的同时带动液压缸中的液压介质流动。换言之，当液压缸缸体外壁连接于转向架1的时候，液压缸中的活塞杆连接于轮轴2。当液压缸缸体外壁连接于轮轴2时，液压缸中的活塞杆则连接于转向架1。在该设置下，均可使得以液压缸为主要传动部件的液压系统能够基于液压缸改变转向架1和轮轴2之间的连接关系。
根据一种优选实施方式，第一液压支路包括第一管路71、第二管路72和第五管路75。第二液压支路包括第三管路73、第四管路74和第六管路76。
优选地，第一管路71连通第一液压缸11和第二液压缸12的无杆腔室。第二管路72连通第三液压缸13和第四液压缸14的无杆腔室。第三管路73连通第一液压缸11和第二液压缸12的有杆腔室。第四管路74连通第三液压缸13和第四液压缸14的有杆腔室。第一管路71通过第五管路75连接于第二管路72以构成第一液压支路。第三管路73通过第六管路76连通于第四管路74以构成第二液压支路。
优选地，液压缸布置在转向架1上，并且其活塞杆连接于轮轴2上。具体地，第一液压缸11的活塞杆连接于第一轮轴62上设置有第一车轮61的一端。第三液压缸13的活塞杆连接于第一轮轴62上设置有第二车轮63的另一端。第二液压缸12的活塞杆连接于第二轮轴65上设置有第三车轮64的一端。第四液压缸14的活塞杆连接于第二轮轴65上设置有第四车轮66的另一端。第一液压缸11、第二液压缸12、第三液压缸13以及第四液压缸14的缸体外壁固定连接于转向架1上。从而使得活塞杆能够基于固接于转向架1的液压缸向两个轮轴2提供推/拉力，迫使轮轴2改变自身轴线6原本所在的位置和方向。
根据一种优选的实施方式，电磁阀能够以开/闭的方式控制液压支路的连通。具体地，第一电磁阀31和第二电磁阀32以第三管路73和第六管路76的连接处为间隔点设置在第三管路73上。第三电磁阀33和第四电磁阀34以第一管路71和第五管路75的连接处为间隔点设置在第一管路71上。第五电磁阀35和第六电磁阀36以第四管路74和第六管路76的连接处为间隔点设置在第四管路74上。第七电磁阀37和第八电磁阀38以第二管路72和第五管路75的连接处为间隔点设置在第二管路72上。优选地，电磁阀3按照能够被电信号控制开闭的方式相互并联地连接于控制器，以使得每个电磁阀都能够以相互独立的方式分别对其所控制的管路进行开/闭控制。优选地，控制电磁阀的开/闭可以使液压缸处于单独或者至少部分互联的工作状态。在该设置下，提高了整个装置的灵活度，同时也为电磁阀等部件提供了冗余备份，以便于在至少部分电磁阀出现故障的时候通过控制器的调控能够使整个装置继续维持稳定的工作状态。
根据一种优选的实施方式，两个液压支路上还设置有按照能够为液压互联系统提供缓冲的方式连接于液压支路的阻尼阀。阻尼阀设置在每个液压缸的腔室和对应的电磁阀之间并独立地作用于每个液压腔室。具体地，第一阻尼阀41设置在第三管路73上靠近第一液压缸11的一侧。第二阻尼阀42设置在第一管路71上靠近第一液压缸11的一侧。第三阻尼阀43设置在第一管路71上靠近第二液压缸12的一侧。第四阻尼阀44设置在第三管路73上靠近第二液压缸12的一侧。第五阻尼阀45设置在第四管路74上靠近第三液压缸13的一侧。第六阻尼阀46设置在第二管路72上靠近第三液压缸13的一侧。第七阻尼阀47设置在第二管路72上靠近第四液压缸14的一侧。第八阻尼阀48设置第四管路74上靠近第四液压缸14的一侧。
根据一种优选的实施方式，两个液压支路上还设置有若干个位于每个阻尼阀和对应的电磁阀之间的蓄能器。蓄能器按照能够为液压支路补充和储存液压介质方式连通于液压支路。优选地，蓄能器包括第一蓄能器21、第二蓄能器22、第三蓄能器23、第四蓄能器24、第五蓄能器25、第六蓄能器26、第七蓄能器27、第八蓄能器28。每个蓄能器相邻于阻尼阀设置并使得每个蓄能器均能够以配套的形式设置在相应的电磁阀和阻尼阀之间的管路上。例如，第一蓄能器21设置在第一阻尼阀41和第一电磁阀31之间的第三管路73上。第二蓄能器22设置在第二电磁阀32和第四阻尼阀44之间的第三管路73上。其余的蓄能器均能按照上述方式与相应的电磁阀以及阻尼阀配套设置，以使得直接连接于液压缸的每段管路上都具有能够独立为其提供缓冲和补充液压介质作用的蓄能器。
根据另一种优选的实施方式，蓄能器和阻尼阀的设置位置可以互换。即单个的蓄能器或阻尼阀可以设置在前述蓄能器和阻尼阀设置位置总和上的任意一处。
根据一种优选的实施方式，控制器5能够基于车辆的行驶速度与加速度、轮轴2的纵向速度与加速度，控制电磁阀的开闭以及对阻尼阀施加相应的控制以应对不同行驶状态下所需要的阻尼力。优选地，当轨道车辆直线行驶时，通过控制器5断开电磁阀(阀门闭合)，4个液压缸单独工作，液压缸与连接的阻尼阀、蓄能器组成油气弹簧/液压互联系统。其中蓄能器起到缓冲、提供刚度、补充液压介质的作用。可调阻尼阀提供不同的阻尼力和缓和液压冲击力的作用。通过关闭电磁阀使得该油气弹簧/液压互联系统具有较大的纵向刚度和阻尼，可以将轮轴2的牵引力传递给转向架1，同时对轮轴2起到纵向定位作用。根据轨道车辆实时速度、加速度、轮轴2的纵向速度、轮轴2的纵向加速度等信号，由控制器5控制可调阻尼阀输出相应的阻尼力，从而使轮轴2达到良好的减振效果。优选地，当轨道车辆转弯时，以车辆转弯信号作为控制器5的输入信号，通过控制器5开通电磁阀，4个液压缸相互连通。在这种互联方式下，当转向架1两个轮轴2收缩或扩张运动时，液压互联系统可以提供较大的纵向刚度起到轮轴2定位作用。当转向架1两个轮轴2发生相对转角运动时(即转弯时，内侧车轮3相向运动，外侧车轮3相背运动)，此时，液压互联系统可以提供较小的轮对等效抗弯刚度，能够使车辆转弯时让轮对自适应贴合轨道，从而减少轮对和轨道的磨损，提供轨道车辆行驶的稳定性和安全性。
根据一种优选的实施方式，车辆上设置有用于监测车辆行驶速度的速度传感器；用于监测车辆加速度的加速度传感器；以及用于监测轮轴2在车辆行驶的方向上的位移速度以及加速度的轮轴2速度传感器和轮轴2加速度传感器。可选地，控制器5直接连接于上述四种传感器，其能够通过传感器分别读取到车辆的行驶速度、车辆行驶的加速度、轮轴2的纵向(车辆行驶的方向)速度以及加速度。优选地，控制器5根据自身所设定的程序逻辑自动以其从传感器所读取到的车辆行驶状态信息为判定输入，判断车辆当前的行驶状态是否需要对液压互联系统上的电磁阀、阻尼阀、蓄能器施加控制以提供车辆当前所需要的轮对等效抗弯刚度。优选地，控制器5还连接于阻尼阀和蓄能器，并能够对阻尼阀的输出阻尼大小以及蓄能器的蓄能大小进行调节。优选地，蓄能器的设置能够对液压系统起到缓冲以及补充液压介质的作用。优选地，液压缸和阻尼阀以及蓄能器共同工作组成油气弹簧/液压互联系统，该油气弹簧/液压互联系统能够基于液压系统本身的刚度将轮轴2的牵引力传递给转向架1，以及对轮轴2起到纵向定位的作用，以使得车辆能够在直线行驶时保持稳定的行驶状态。
优选地，在车辆保持直线行驶时，车辆的加速度方向为车辆行驶的方向，即加速度方向处于车辆的轴线6上。此时，加速度传感器监测到的加速度在车辆轴线6法向上的分量为0m/s2，则控制器5保持所有的电磁阀均为闭合状态以使得位于第一液压支路和第二液压支路以及若干个液压缸内的液压介质无法通过液压管流动。4个液压缸均处于独立工作状态，并为轮轴2提供较大的纵向刚度。优选地，在液压管上相邻设置的与液压缸的腔室相邻的阻尼阀能够由控制器5控制以输出相应的阻尼力进而调节液压系统的阻尼并缓和液压系统中的液压冲击力。例如，预先通过有限次实验获取到轮轴2的纵向速度以及该纵向速度所对应需要的阻尼力，并将轮轴2纵向速度数据和阻尼力数据设置为由小到大排列的阶梯式。每个纵向速度数据都对应一个相应的阻尼力数据。优选地，将经过阶梯式处理的数据储存至控制器5中，并为控制器5设定相应的判别逻辑。例如，当控制器5通过轮轴2速度传感器读取到轮轴2当前的速度数据值落在阶梯式速度数据中某两个相邻速度数据值之间，则控制器5获取上述两个相邻速度数据值对应的阻尼力值。优选地，控制器5取两个阻尼力值的平均值为最终输出值，并将该阻尼输出值所对应的控制信号传递给阻尼阀。优选地，阻尼阀接收该控制信号并调整为最终需要的阻尼力值。优选地，控制器5还可以读取轮轴2的纵向加速度并作为另一个判定依据，例如，当监测到车辆的行驶速度较快时，车辆在较小幅度(不需要按照转弯的情况处理)内的转向都会带来较大的加速度，即控制器5能够读取到较大的向心加速度，因此可能会进行误判，使得其打开电磁阀，将液压系统调整为互联的工作状态，然而车辆此时的状态是需要给轮轴2提供较大的纵向刚度的。优选地，引入车辆的行驶速度并与车辆的加速度进行比对，并以车辆的行驶速度为基准，将车辆加速度触发控制器5的阈值设置为一个能够根据行驶速度的改变而改变的量。进一步优选地，可以通过预先设定好车辆的近似直线行驶(轨道曲率在无需改变液压系统工作状态的范围之内)和车辆转弯的临界轨道曲率值，并基于该曲率值得到车辆的向心加速度关于车辆时间的函数，命名为速度-加速度函数，同时，以对应速度下的加速度值作为加速度触发控制器5的基准值，即当此时车辆的加速度处于这一基准值之内，则控制器5判定车辆为直线/近似直线行驶，并使液压缸处于独立工作状态；若此时车辆的加速度超出这一基准值，则控制器5判定车辆为转弯状态，并打开电磁阀使得液压缸处于互联的工作状态。
根据一种优选的实施方式，阻尼阀内还设置有用于监测阻尼力并反馈给控制器5的反馈元件。优选地，反馈元件能够以预设的采样频率获取当前的阻尼力大小并发送给控制器5。优选地，控制器5读取反馈元件发来的阻尼力数据，并将该数据作为其控制阻尼阀的微扰量，通过处理后形成阻尼阀的微扰控制信号并将该信号并入控制器5对阻尼阀的主要控制信号，以使得控制器5对阻尼阀的控制在原有的基础上能够根据实时阻尼提供更多的细节调整，从而更好地满足车辆行驶的需要。
根据一种优选的实施方式，当车辆转弯的时候，控制器5首先判断车辆的向心加速度是否大于当前车速下的基准值，若判定结果为是，则控制器5对电磁阀施加控制信号使得电磁阀处于打开的状态，即液压缸的工作状态由车辆直线行驶时的相互独立的工作状态改变为互联的工作状态。优选地，液压支路内的液压介质能够在有至少部分通过电磁阀，使得与液压系统间接连接的轮对在车辆转向力矩的作用下能够按照自适应的方式贴合轨道运行，极大地减少了轮对与轨道之间的摩擦损耗，延长了轮对以及部分轨道的使用寿命，提高了轨道车辆行驶的稳定性和安全性。
实施例9
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了如图3所示的一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，区别于实施例8，本实施例与实施例8不同的在于第一轮轴62与第一液压缸11和第三液压缸13的活塞杆相连，第二轮轴65与第二液压缸12和第四液压缸14的未配置活塞杆的一端相连。
实施例10
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了如图4所示的一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，区别于实施例9，本实施例与实施例9不同的在于液压互联系统减少了8个阻尼阀。
实施例11
本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。
本实施例提出了如图5所示的一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，区别于实施例9，本实施例与实施例9不同的在于液压互联系统减少了2个电磁阀。优选地，第一电磁阀31设置在第一液压缸11和第一管路71与第五管路75的连接处之间，第二电磁阀32设置在第一液压缸11和第三管路73与第六管路76的连接处之间，第三电磁阀33设置在第五管路75上，第四电磁阀34设置在第六管路76上，第五电磁阀35设置在第四液压缸14和第二管路72与第五管路75的连接处之间，第六电磁阀36设置在第四液压缸14和第四管路74与第六管路76的连接处之间。优选地，电磁阀按照能够被电信号控制开闭的方式相互并联地连接于控制器5。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。
Claims (10)
1.一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，其特征在于，
各个轮轴(2)被配置为各自可围绕法向垂直于钢轨所在平面的轴线(6)相对转向架(1)进行枢转，从而在进入弯道时，所述液压互联系统能够允许多轴、优选为双轴转向架(1)上的车轮(3)进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行转向运动，
其中，布设于转向架(1)上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架(1)进入弯道而解除各车轮(3)的转向锁定，以便各车轮(3)能够以垂直于钢轨的法向为轴执行转向转动，
其中，布设于转向架(1)上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架(1)离开弯道而对各车轮(3)进行转向锁定，以便在轨道车辆直行期间所述转向架(1)上安装的所有轮轴(2)保持彼此平行。
2.一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，其特征在于，所述液压互联系统用于允许多轴、优选为双轴转向架(1)上的车轮(3)进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动，
其中，布设于转向架(1)上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架(1)进入弯道而解除各车轮(3)的转向锁定，以便各车轮(3)能够以垂直于钢轨的法向为轴执行转向转动，
其中，布设于转向架(1)上的所述液压互联系统的控制系统响应于所述转向架(1)离开弯道而对各车轮(3)进行转向锁定，以便所述转向架(1)上安装的所有轮轴(2)保持彼此平行。
3.一种用于轨道车辆行走机构的液压互联系统，其特征在于，所述液压互联系统用于允许多轴转向架(1)上的车轮(3)进入弯道时追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动并在车轮(3)进入直线时锁定此转动运动，
其中，所述液压互联系统包括：传动模块、调节模块和控制模块，
其中，传动模块连接于转向架(1)和轮轴(2)，用于在转向架(1)和轮轴(2)之间传递力学作用，
其中，调节模块用于改变所述传动模块的工作状态，
其中，控制模块用于控制调节模块进行预设的调节，
其中，所述调节模块基于控制模块给出的控制信号变更所述传动模块的工作状态，使得所述转向架(1)和轮轴(2)之间的连接状态适应于当前轨道车辆的行驶要求。
4.一种用于轨道车辆行走机构的液压互联悬架系统，其特征在于，所述液压互联悬架系统用于确定轮轴(2)相对于转向架(1)的位置并将轮轴(2)上的牵引力传递给转向架(1)，同时用于缓冲车轮(3)在轨道上运行所产生的位于轨道车辆行驶方向上的至少部分振动的分量，
其中，所述液压互联悬架系统包括：阻尼模块、蓄能模块以及动作模块，
其中，阻尼模块用于提供可变的阻尼力，
其中，蓄能模块用于提供缓冲、提供刚度以及补充液压介质的作用，
其中，动作模块用于将其内部的流动性能受阻尼模块与蓄能模块调控的液压介质的流动转换为动作输出，
其中，所述阻尼模块接收来自于控制模块的控制信号并调整自身输出适应于当前轨道车辆行驶的阻尼力，所述蓄能模块和阻尼模块按照相互补偿/增益的方式使所述动作模块输出满足当前时刻轨道车辆行驶要求的刚度和缓冲。
5.一种用于轨道车辆行走机构的控制器，其特征在于，所述控制器(5)基于车辆状态参数调节布设于转向架(1)上的液压互联系统的工作状态以使得车轮(3)的受力状态适应于当前轨道车辆的行驶需要，
其中，所述控制器(5)包括：状态传感器，用于监测车辆的各个状态参数，
其中，所述控制器(5)接收所述状态传感器监测轨道车辆得到的车辆状态参数并以此为判定输入，其经过相应的逻辑运算生成用于控制液压互联系统的控制信号。
6.一种用于轨道车辆行走机构的电磁控制式液压机构，包括若干个液压缸以及电磁阀，其特征在于，所述电磁阀被配置为：
接收来自于控制器(5)的控制信号并按照开/闭的方式允许/阻断液压缸间液压介质的流动；或
以控制器(5)所获取得到的车辆状态参数为判定输入并经过相应的逻辑运算处理得到其自身能够直接识别并执行的控制信号。
7.根据权利要求6所述的电磁控制式液压机构，其特征在于，所述电磁阀还被配置为：
接收来自于控制器(5)在轨道车辆直行时生成的“闭合”控制信号以阻断液压缸间液压介质的流动，从而锁定车轮(3)执行同于牵引方向的转动运动；
接收来自于控制器(5)在轨道车辆进入弯道时生成的“打开”控制信号以允许液压缸间液压介质的流动，从而允许车轮(3)追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动；
在轨道车辆离开弯道时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以恢复车辆直线行驶时液压互联系统对应的工作状态。
8.一种用于轨道车辆行走机构的弯道行驶控制方法，其特征在于，利用了液压互联系统，所述液压互联系统包括：传动模块、调节模块和控制模块，
其中，所述调节模块基于控制模块给出的控制信号允许/阻断液压介质的流通改变传动模块对轮轴(2)和转向架(1)的力学效用，
其中，所述传动模块连接于转向架(1)和轮轴(2)，用于在转向架(1)和轮轴(2)之间传递力学作用，
其中，所述控制模块用于控制调节模块进行预设的调节，
所述方法包括：
在轨道车辆直行时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以阻断所述传动模块内液压介质流动，从而锁定车轮(3)执行同于牵引方向的转动运动；
在轨道车辆进入弯道时，利用控制模块给调节模块施加“打开”控制信号以允许所述传动模块内液压介质流动，从而允许车轮(3)追随轨道的非直线布设而执行不同于牵引方向的转动运动；
在轨道车辆离开弯道时，利用控制模块给调节模块施加“闭合”控制信号以恢复车辆直线行驶时液压互联系统对应的工作状态。
9.一种用于轨道车辆行走机构的驱动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
采用液压互联悬架系统充当轮轴(2)与转向架(1)之间的力传递装置以基于液压互联悬架系统的刚度确定轮轴(2)与转向架(1)的相对位置并将轮轴(2)上的牵引力传递给转向架(1)；
基于液压互联悬架系统的阻尼特性对轮轴(2)运行过程中变化的力负荷进行力的吸收、储存与释放以在所述液压互联悬架系统的行程范围内按照被动和主动相结合的方式调节轮轴(2)的振动幅度及频率。
10.一种用于轨道车辆行走机构的电磁控制式液压机构，包括若干个电磁阀以及连接于转向架(1)与轮轴(2)之间的若干个液压缸，其特征在于，所述电磁阀被配置为：
接收来自于控制器(5)的控制信号并按照开启的方式允许液压缸间液压介质的流动以减小轮对等效抗弯刚度；或
接收来自于控制器(5)的控制信号并按照关闭的方式阻断液压缸间液压介质的流动以增大轮对等效抗弯刚度。
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| RU2307751C1 (ru) | Железнодорожное тяговое транспортное средство с трехосными тележками (варианты) |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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