CN1527773A - 用于车辆的轮对或轮组主动径向控制的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于走行机构尤其有轨车辆走行机构的至少一个车轮单元(8、9、10、51、52)的车轮(11、53、103、108、115)主动径向控制的方法，其中，调整运动施加在车轮单元(8、9、10、51、52)上，以及实施一种有在至少两个不一致的频率范围内的调整运动的综合控制，在第一个频率范围内的第一调整运动和在与第一个频率范围不同的第二个频率范围内的第二调整运动叠加地施加在车轮单元上。本发明还涉及适用于实施此方法的设备。

Description

用于车辆的轮对或轮组 主动径向控制的方法和设备

本发明涉及一种用于车辆的轮对或轮组主动径向控制的方法和设备。本发明尤其适合在有轨车辆中使用，但不限于此。

已知一系列用于准静态调整在铁路弯道内下文用总称为车轮单元的轮对或轮组的机械设备，它们有被动或主动手段。在主动控制时，车轮单元按曲线半径调整和固定。这些设备按相对于曲线半径固定的关系控制车轮单元，以及最多对一个局限的范围达到作用在车辆走行机构车轮单元上的横向力之和相等。在这里的缺点是，行车稳定性不比传统的具有车轮单元刚性的纵向导引装置的走行机构好；最多不变坏。为了保证行车稳定性还需要一些机械装置，例如摇晃阻尼器或摩擦力转动抑制装置。这只能意味着是在曲线上运行能力与行车稳定性之间的一种妥协，并且通常导致激励车体内的结构振动。往往在车轮单元的连接装置内还需要有附加的减振元件。

EP0785123B1说明了获得和处理用于由各车轮单元组成的走行机构在轨道上运行的数据的方法。在其中所公开的一种方法中，走行机构的转向运动，如角度、角速度或角加速度，借助角度传感器无力地检测，测得的一个或多个量分解成它(它们)的频率分量，由这些频谱得出的运动按照振幅、频率和相位看作干扰量，一个或多个经如此识别的矢量在其相旋180°和处理后，作为用于改变走行机构调整角的信息输入控制或调整装置，以及通过控制或调整，消除走行机构运动中干扰的运动分量。此发明没有顾及在轮对或轮组与轨道之间的横向力。

由EP0374290B1已知一种有轨车辆，它沿车辆纵轴线在两侧包括一些数量可预定的单个车轮，这些车轮可通过操纵回转。在曲线区段内各车轮轨迹无误地操纵应这样达到，即设一钢轨走向的测量装置，它测量车辆轴线与钢轨走向的偏离，并根据测得的偏离与其他那些无关地产生一个操纵信号用于每一个单个车轮。作为钢轨走向的测量装置，建议了一些以光-电子、磁或电磁为基础的不接触式工作的系统。此发明不能应用于有轮对或轮组的车辆上。

日本的一组申请JPA06199236、JPA07081564和JPA07081564说明了通过液压致动器在转向架构架与轮组轴承之间的一种波浪形或正弦形运动的影响。这一影响以在一个被记录的移动或左右摇摆振动的频谱内行波频率的识别为基础，为此每个转向架需要至少八个传感器以及需要较长时间的数据收集和接着的频率分析。

在迄今所有用于影响车轮单元走行特性的方法和设备中存在的缺点是，它们仅用于

1.在曲线上行驶时，亦即当在铁路弯道内行驶时，通过操纵实现相应的轨迹导引，和/或

2.确定行波频率并用相同的频率加以影响，为此需要傅里叶变换，这意味着面对轮-轨接触中快速变化的型面参数在时间上的损失，但是并不能稳定地作用在轮组或轮对上以实时反应可能迅速变化的瞬态负荷及运动状况。在直线段上这些措施当然对于改善轨迹导引只有非常有限的贡献。

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点并具体建议一种方法和一种设备用于车辆车轮单元的主动径向控制，它们保证尤其在直线行驶时，但也在曲线行驶时，车辆的一种可靠、低磨损和舒适的操纵。此外本发明的目的是，直接采取稳定化的措施，排除车轮不希望的干扰运动，为此不必要为了频率分析进行较长时间的数据收集，否则将使实时的效果灭失。在钢轨上无干扰滚动的车轮噪声小。此外，减少车轮和钢轨的磨损。

此目的通过一种按权利要求1特征的方法和按权利要求16特征的设备达到。

在从属权利要求中说明本发明恰当的设计和进一步发展。

按本发明用于走行机构至少一个车轮单元的车轮主动径向控制的方法在于一种综合的调整，在转向架，优选地在单纯的走行机构内部的情况下，也就是说对车体没有机械的工作连接的情况下，这种综合调整向车轮单元施加处于至少两个不一致的频率范围内的调整运动。其中向车轮单元叠加地施加在第一个频率范围内的第一调整运动和在一个与第一个频率范围不同的第二个频率范围内的第二调整运动。

在这里，优选地通过在第二个频率范围内的调整运动，实现车辆运动稳定性的控制。

按本发明用于车辆的至少一个必要时设置在转向架或类似结构内的车轮单元主动径向控制的设备，包括至少一个与车轮单元连接的调整装置用于在车轮单元上施加调整运动，以及包括一个与调整装置连接的控制装置用于控制此调整装置。调整装置在这里主要用于在车轮单元上施加一个绕竖轴的转动以及附加地或作为替换施加一个横向的移动。按本发明为了控制调整装置将控制装置设计为，使调整装置按照当前要驶过的行车路段的曲线半径，向车轮单元施加在第一个频率范围内的调整运动，用于产生车轮单元准静态的偏转。此外，为了控制调整单元，控制装置按一种稳定性控制的方式设计为，在一个与第一个频率范围不同的第二个频率范围内向车轮单元施加叠在第一调整运动上的第二调整运动，用于产生车轮单元的偏转以稳定车辆走行。

换句话说，可以设计为简单的伺服驱动装置的调整装置，按照控制装置的给定参数产生偏转和力，并因而促使车轮单元，亦即轮对或轮组，绕竖轴转动，并除此之外或作为替换产生车轮单元沿横向的移动。调整装置，亦即例如伺服驱动装置，按本发明设计为，它根据要驶过的行车路段的曲线半径，例如铁路弯道的曲线半径，产生准静态的偏转和力，这些偏转和力与另一些通常更高的频率叠加，用于不仅在曲线行驶时而且在直线运行时车辆走行的稳定化。在这里，若车辆的多个，优选地全部，车轮单元借助按本发明的径向控制方法控制，则能特别有效地调整横向力以及特别有效地稳定化。

显然，第一和第二调整运动的频率不涉及固定的预给的频率，而是分别涉及随时间改变的频率，这一频率最终通过车辆当前的运动状态，尤其通过车辆的瞬时速度以及当时行驶的区段规定。

按本发明的方法的有利的方案中，第二个频率范围包括一些频率，它们至少部分比第一个频率范围中的频率高。此外，优选地，第二个频率范围与第一个频率范围连接。在这里，第一个频率范围优选的值处于0Hz与3Hz之间，而第二个频率范围则处于0Hz与10Hz之间，优选地在3Hz与10Hz之间。

本发明的优点在于保证在铁路弯道内车轮单元的准确调整，所以转向架所有车轮单元在轮-轨接触时传递的横向力之和在所有的运行条件下都是相同的。换句话说，作用在各车轮组上的横向力当时的合力可以调整为，使作用在转向架各车轮单元上的合力至少在数量上基本相同。

此外，所有车轮单元走行的稳定性不仅在直线线路中行驶时而且在铁路弯道内行驶时都得到保证。这种在曲线内的调整即使在大牵引力和不利的轮-轨参数的情况下也能实施。因此，在本发明的有利的方案中规定，在曲线行驶时通过在第一个频率范围内的调整运动以这样的方式进行车轮单元车轮的准静态调整，即，使作用在走行机构车轮单元车辆上的横向力之和相等。换句话说，在每个车轮单元上分别作用一个横向力的合力，至少它们的数量基本上等于作用在另一个车轮单元上的横向力合力。

本发明另一个优点在于，它允许通过相应的调整和算法，达到车轮单元之间特殊的横向力分布和/或造成在走行机构或车辆的车轮单元上轮与轨之间特殊的磨损条件，从而最佳地适应运行特性，例如专用的运行和/或维护条件。因此对于单个车轮可以造成一种有目的的磨损分布，例如一种规定的磨损图，以便控制轮-轨对型面的发展。因此在按本发明的方法的其他有利的设计中规定，在曲线行驶时通过在第一个频率范围内的调整运动以这样的方式进行车轮单元车轮准静态的调整，即，将作用在走行机构车轮单元车轮上的横向力分布为，使行驶性能与可预定的工作和维护条件相适应。

此外，按本发明的方法工作的设备所有部件正确作用的诊断，可通过监测运行稳定性和调整有关的车轮单元做到。

按本发明的方法的一些优选的方案其特征在于，通过在第二个频率范围内的第二调整运动，实现车辆运行稳定性的控制。为实现这一点，优选地在根据测得的系统一个或多个状态参数瞬时值进行的调整过程中，确定机械系统瞬态的表现，例如以一种相应的稳定性矩阵的形式。在这里当然也考虑到产生调整运动的调整装置的变化性。属于状态参数的主要是车轮单元横向的亦即横向于车辆纵向的速度和加速度，以及车轮单元绕竖轴的速度和加速度。

通过恰当的数学算法，检验机械系统这种瞬态表现中反映的稳定性。在不稳定的情况下，按恰当的方式改变源自于调整装置描述系统的可变参数，直至获得一个稳定的系统。如此得到的源自于调整装置的可变参数“稳定的”瞬时值，便可利用于产生用于各调整装置的控制信号，以便借助调整装置谋求一种稳定的系统状态。与已知用于稳定性调整的方法不同，在那里需要经过较长的时间记录测量值以及分析这些量测系列(例如借助傅里叶变换)，在这里则能保证系统的一种快速、直接和有效的稳定化。

因此，按本发明的方案允许取消走行机构与车体之间针对运行特性的机械式稳定装置，例如摇头运动阻尼器或摩擦力转动抑制装置。在车轮单元连接装置内，尤其在连接杆内的减振元件也可以取消。此外，有利的是轮缘对弯道钢轨的冲击角最小化并因而轨道负荷最小化，以及在车轮和钢轨上的磨损最小化或优化。从而在整个速度范围，即使在高的速度下，也能达到稳定的车辆运行。由于在车轮单元与车体之间没有连接杆，所以除了简化机械结构外，还不会导致通过这些连接件传递结构物引起的声音和振动。

优选地，在具有一个包括转向架的走行机构的车辆中的综合调整装置按这样的方式设计，即，它在走行机构内部在没有与车体机械上工作连接的情况下作用，为的是如上面已说明的那样，除了简化机械结构外，避免通过与车体的连接件传递结构物引起的声音和振动。显然，用于信号处理的装置或类似物在这种情况下当然也可以装在车体内或车体上，然后这种装置仅通过相应的控制导线如电缆等便可以与调整装置的功能元件连接。

在按本发明的方法的有利的方案中规定，这种控制装置控制至少一个快速反应的调整装置，例如一个快速反应的伺服驱动装置，它调整车轮单元相对于走行机构构架或车体的角度位置，以便达到例如车轮单元就铁路弯道而言的一种优化的径向定位。

在另一些优选的方案中规定，通过调整运动调整有至少两个车轮单元的车辆的外部车轮单元之间的相对角，为的是能达到例如在铁路弯道内车辆的车轮单元一种优化的定向。

对于这种控制，原则上可以采用任意的输入参数，只要它们允许单个或组合地确定车辆和/或车轮单元当前的状态，尤其车辆和/或车轮单元当前的运动状态。优选地，车轮单元调整的控制根据曲线半径和/或行驶速度和/或不平衡的横向加速度和/或车轮与钢轨之间的摩擦系数和/或型面参数进行。

此外优选的是，对比控制方法利用获知的至少一个车轮单元相对于转向架构架或车体的横向位移、获知的至少一个车轮单元相对于转向架构架或车体的左右摇摆角。同样，除此之外或作为替换，利用获知的至少一个调整装置的调整行程或调整角，或获知的至少一个调整装置的调整力。同样，还可以利用获知的行驶速度、获知的车轮单元沿横向的速度或加速度，或获知的车轮单元的左右摇摆速度或左右摇摆加速度。最后，除此之外或作为替换还可以利用行车路线的曲线半径。

调整装置原则上可任意设计以获得相应的调整运动。原则上可以规定，第一和第二调整运动由唯一的一个调整装置产生。在这里只应规定，调整装置设计为能足够迅速地反应，以便能产生在第二个频率范围内的第二调整运动。当然，为了产生第一和第二调整运动显然也可以采用不同的调整装置。优选地，将调整装置设计为电-液压或气动的伺服驱动装置。

调整装置的数量和布置原则上可任意选择。只须保证能可靠地产生相应的调整运动。在按本发明的设备优选的方案中规定，车轮单元的每个车轮，和除此之外或作为替换，车轮单元的每个车轮轴承，和除此之外再附加或作为替换，车轮单元的每连接在一起的车轮，设至少一个调整装置。

在调整装置与车轮单元之间的连接原则上可任意设计。在按本发明的设备有利的方案中，可以在调整装置与车轮单元的车轮或车轮轴承之间设一传动装置，以便用简单的调整装置按简单的方式产生期望大小的调整运动或调整力。

调整装置的作用方式，尤其是有效运动，可与要求的调整运动相匹配。若例如需要或期望一种直线的调整运动，则优选地规定，调整装置有直线的有效运动。若反之需要或期望一种旋转的调整运动，则优选地规定，调整装置有旋转的有效运动。

调整装置的布置原则上可根据在各车轮单元之间期望的连接任意进行。因此，调整装置可以布置在车辆不同侧的车轮之间，而它也可以设置在一个车辆侧，尤其一个车辆侧的车轮之间。

为了保证即使在个别调整装置故障时仍能可靠运行，在按本发明的设备优选的方案中规定，为了造成冗余度，组合更多个调整装置，它们用于按有利的方式产生同样的调整运动，以及即使在另一个调整装置或另一些调整装置故障时，它们仍总是能独自产生这些调整运动。

下面借助附图中表示的实施例进一步说明本发明。附图示意和不按尺寸比例地表示：

图1自动操纵的三轴走行机构或车辆；

图2双轴走行机构或车辆；以及

图3至7分别表示走行机构或车辆具有按不同设计的主动径向控制的一个轮对或一个轮组。

图1表示用于有轨车辆的三轴式走行机构3，例如三轴转向架或三个装在车体上连接的形式上为轮组或轮对的车轮单元。它有一个在图1中没有表示的由纵梁和横梁组成的转向架构架或车体构架。在纵梁上通过未表示的弹性构件固定三个车轮单元8、9、10的车轮轴承箱2至7，而且，车轮轴承箱2、3用于第一车轮单元8(外部车轮单元)、车轮轴承箱4、5用于第二车轮单元9(中间车轮单元)、以及车轮轴承箱6、7用于第三车轮单元(外部车轮单元)。车轮单元8、9、10包括车轮11。车轮单元8、9、10可通过未表示的驱动电机，例如抱轴式悬挂的牵引电动机或全悬挂式牵引电动机驱动。

两个外部车轮单元8、10的车轮轴承箱2、3、6、7主要沿有轨车辆的行驶方向或逆此方向运动，用方向箭头x1、x2表示这种运动。中间车轮单元9的车轮轴承箱4、5主要垂直于有轨车辆的行驶方向运动，用方向箭头y1、y2表示这种运动。

车轮轴承箱2、3、4、5、6、7分别通过操纵杆-旋转杆构型只连接在走行机构同一侧上。

斜的操纵杆12设在肘节杆14的铰链13与车轮轴承箱3的铰链15之间。

肘节杆14有一固定在构架上的旋转轴16，以及通过在其第二臂上的铰链17与中间车轮单元9车轮轴承5的端侧连接。

为车轮轴承箱7配设一根有固定在构架上的中央旋转轴19的旋转杆18，其中，伸向车轮轴承箱7的操纵杆20作用在此旋转杆18的第一铰链21上，以及此旋转杆18的第二铰链22与操纵杆23连接，操纵杆23的另一端延伸到肘节杆14已提及的铰链13。

在此实施例中，其中一个走行机构侧车轮轴承箱3、5、7的连接，对称于有轨车辆纵轴线，也在走行机构另一侧的车轮轴承箱2、4、6中实现。

斜的操纵杆24设在肘节杆26的铰链25与车轮轴承箱2的铰链27之间。

肘节杆26有一固定在构架上的旋转轴28，以及通过在其第二臂上的铰链29与中间车轮单元9车轮轴承4的端侧连接。

为车轮轴承箱6配设一根有固定在构架上的中央旋转轴31的旋转杆30，其中，伸向车轮轴承箱6的操纵杆32作用在此旋转杆30的第一铰链33上，以及此旋转杆30的第二铰链34与操纵杆35连接，操纵杆35的另一端延伸到肘节杆26已提及的铰链25。

为了在车轮单元8、9和10上产生第一和第二调整运动，设一系列形式上为简单的伺服驱动装置的调整装置，下面说明它们的布局及作用。

在车轮轴承箱2上设一沿行驶方向或逆行驶方向(x1、x2)作用的直线伺服驱动装置36。

在车轮轴承箱4上设一垂直于行驶方向(y1、y2)作用的伺服驱动装置37。

作为替换或与之组合，在图1中设一旋转地作用的伺服驱动装置38，它促使绕旋转轴28转动。

在车轮轴承箱6上设沿行驶方向或逆行驶方向(x1、x2)作用的直线伺服驱动装置39。作为替换或与之组合，在图1中旋转杆30的铰链33上设一沿行驶方向或逆行驶方向(x1、x2)作用的直线伺服驱动装置40以及设一旋转地作用的伺服驱动装置41。此伺服驱动装置41促使绕旋转轴31转动。

伺服驱动装置36至41可以按选择个别或组合地使用。在多个伺服驱动装置36至41组合的情况下，因而提供了一个冗余度，所以当一个或多个伺服驱动装置36至41故障时，另一些未产生故障的伺服驱动装置至少部分承担它或它们的功能。

按本发明的方法在于一种综合控制，这种控制在走行机构内部，亦即与车体没有机械上工作连接的情况下，同时或综合地在至少两个频率范围内进行。

在第一个频率范围内进行铁路弯道内车轮单元8、9、10准静态的调整，使作用在走行机构或车辆的车轮单元8、9、10上的横向力之和相等。换句话说，在每个车轮单元上作用一个横向力的合力，它至少在数量上与作用在其他车轮单元上的横向力的合力相等。

在第二个频率范围内进行运行稳定性的控制，如上面已说明的那样。

例如由测得的系统的一个或多个在下面还要详细地逐一说明的状态参数的瞬时值，确定机械系统瞬时状态的表现。它例如按一种相应的稳定性矩阵的形式实现。此矩阵一方面受系统中不能主动控制的构件，例如弹簧等，不能改变的机械参数的影响。但在确定此矩阵时还同样应汇入伺服驱动装置的那些可变的参数。

通过恰当的数学算法，检验此瞬时的稳定性矩阵中反映的稳定性。在不稳定的情况下，按恰当的方式改变源自于伺服驱动装置描述系统的可主动影响的可变参数，直至获得一个稳定的稳定性矩阵，亦即人们获得一个稳定的系统。如此得到的源自于伺服驱动装置的可变参数“稳定的”瞬时值，便可利用于产生各伺服驱动装置的控制信号。因此，可以通过这些伺服驱动装置，快速、简单和有效地谋求一种稳定的系统状态。与已知用于稳定性调整的方法不同，在这里不需要经过较长的时间记录测量值以及分析这些量测系列(例如借助傅里叶变换)，否则只能对系统的实时运动状态产生一种时间延迟的反应。

属于上述状态参数的主要是车轮单元横向的亦即横向于车辆纵向的速度和加速度，以及车轮单元绕竖轴的速度和加速度。根据所选择的控制方案，至少利用测得的这些用于上述稳定性控制的状态参数之一，或测得的这些状态参数的一种组合。

第二个频率范围包括一些频率，它们至少部分比第一个频率范围中的频率高。这种控制装置控制快速反应的伺服驱动装置36至41，它们调整车轮单元8和10相对于构架的角度位置或车轮单元9相对于构架的横向移动。

在本实施例中调整外部车轮单元8、10之间的相对角以及中间车轮单元9的横向移动。

作为替换或与之组合，可以调整一个、多个和/或全部车轮单元8、9、10相对于走行机构构架或车体的绝对角。

在此实施例中，所涉及的车轮单元8、9、10准静态调整的控制，仅仅根据当前驶过的线路段的曲线半径进行。曲线半径借助于适当的传感器的测量信号确定，例如横向加速度和/或旋转加速度传感器、旋转速度传感器和/或横向速度传感器。

与之不同，所涉及的车轮单元8、9、10调整的控制，可以根据曲线半径、行驶速度、不平衡的横向加速度、车轮11与钢轨之间的摩擦系数和/或型面参数进行。这些参数的确定也借助相应的传感器进行。

对于此控制方法可利用每个车轮单元8、9、10相对于构架的横向位移、每个车轮单元8、9、10相对于构架的左右摇摆角、伺服驱动装置36至41的调整行程或调整角、伺服驱动装置36至41的调整力或力矩、(绝对的)行车速度、车轮单元沿横向的(绝对)速度或(绝对)加速度、车轮单元(绝对的)左右摇摆速度或(绝对的)左右摇摆加速度和/或曲线半径，它们借助于相应的传感器确定，例如横向加速度和/或旋转加速度传感器、旋转速度传感器和/或横向速度传感器。

为此不需要和不进行轮对或轮组运动的频率分析。

按本发明的设备包括一个在图1中未表示的与伺服驱动装置36至41相应的控制器进口连接的控制装置。它既用于有至少两个，在本例中三个车轮单元8、9、10的有轨车辆的车轮单元8、9、10或有至少两个车轮单元的有轨车辆转向架的准静态调整，也用于它们的稳定性控制。

伺服驱动装置36至41一方面根据要驶过的线路段，例如一个弧形段的曲线半径，产生形式上为准静态偏转和力的第一调整运动，并叠加形式上为具有更高频率的偏转和力的第二调整运动，用于不仅在弯道行驶时而且在直线运行时车辆走行的稳定化。

伺服驱动装置36至41根据调整装置的给定参数产生偏转和力。

伺服驱动装置36至41促使车轮单元8、10绕竖轴转动和/或车轮单元9横向移动。

在伺服驱动装置36至41中力的产生通过电、液压、气动或它们的组合的方法进行。

在走行机构一侧，车轮单元8、9、10的每个车轮11或车轮轴承，如在本实施例中那样，设至少一个伺服驱动装置36至41。

伺服驱动装置36至41作用在至少两个互相连接的车轮上。这种连接装置，如在本实施例中那样，可设在一个车轮11与同一个车轮单元8、9、10的另一个车轮11之间，或设在一个车轮11与在车辆同一侧或相对侧的另一个车轮单元的车轮之间。

伺服驱动装置36至41力或力矩的传递直接或通过传动装置作为中间连接进行。

在此实施例中，伺服驱动装置36、37、39、40的工作运动是直线的。与此同时伺服驱动装置36、37、39、40可承担操纵杆的功能。它们除一个可能存在的被动式连接装置外附加地进行工作，以及通过杠杆或操纵杆与之连接。

与之不同，伺服驱动装置可旋转地作用，如在此实施例中伺服驱动装置38、41便是这种情况。与此同时它可以承担旋转支承的功能。它除了一个可能存在的被动式连接装置外附加地进行工作，以及通过杠杆或操纵杆或通过旋转连接装置与之连接。

图2表示铁路机车和电动车的走行机构。图中表示一个转向架或车体构架50，两个车轮单元51、52，包括车轮53和车轮轴承箱54至57。车轮单元51、52可借助旋转轴58、旋转杆59、60和操纵杆61沿径向控制地支承着，以及借助主弹性件62与构架50连接。

伺服驱动装置63至65根据要驶过的行车线路段的曲线半径，例如铁路弯道，产生形式上为准静态的偏转和力的第一调整运动，并叠加形式上为具有更高频率的偏转和力的第二调整运动，用于不仅在弯道行驶时而且在直线运行时车辆走行的稳定化。

伺服驱动装置63至65根据一个在图2中没有表示的与之连接的按本发明的控制装置的给定参数产生偏转和力。

伺服驱动装置63至65促使车轮单元51、52绕竖轴转动。

在伺服驱动装置63至65中力的产生通过电、液压、气动或它们的组合的方法进行。

伺服驱动装置63至65在此实施例中作用在两个车轮单元51、52上，因为它们通过旋转轴58、旋转杆59、60和操纵杆61连接。直线的伺服驱动装置63设在旋转杆59的一个铰接点66上。直线的伺服驱动装置64设在车轮单元52的车轮轴承箱56上。旋转的伺服驱动装置65设在旋转杆59上并促使绕水平延伸的旋转轴67转动。

可以设伺服驱动装置63至65的一个、多个或全部。若考虑使用多个伺服驱动装置63至65，则可以设想，某些伺服驱动装置用于按铁路弯道产生第一调整运动，亦即准静态地调整车轮单元(换句话说，一般在较低的频率范围内)，以及另一些则用于产生第二调整运动，亦即稳定性控制(换句话说，一般在较高的频率范围内)。

在组合多个伺服驱动装置63至65时提供了冗余度，所以当一个或多个伺服驱动装置63至65故障时，另一些没有发生故障的伺服驱动装置至少部分承担它或它们的功能。

可以取消旋转轴58；为此，在这种情况下在每一侧设至少一个这种类型的伺服驱动装置63至65。

在第一个频率范围进行在铁路弯道内车轮单元51、52的准静态调整，使得作用在走行机构或车辆的轮对或轮组51、52上的横向力之和相等。换句话说达到在各自的车轮单元上作用一个横向力合力，它至少在数量上与作用在另一些车轮单元上的横向力合力相等。

在第二个频率范围进行上述走行稳定性的控制。此第二个频率范围包括一些频率，它们至少部分高于第一个频率范围中的频率。借助其实现此控制的控制装置，控制快速反应的伺服驱动装置63至65，它们调整车轮单元51、52相对于构架的角度位置。

在此实施例中也调整车轮单元51、52之间的相对角。所涉及的车轮单元51、52准静态调整的控制，在本实施例中同样只根据要驶过的行车路线段的曲线半径进行。

图3和4分别表示有主动径向控制的走行机构或车辆的单个车轮单元以及一个或多个伺服驱动装置68至76不同布局的可能性。

在图3中，直线伺服驱动装置68设在车轮轴承箱77上，直线伺服驱动装置69设在操纵杆79端部的铰链78上。此铰链78同时通过操纵杆80与车轮轴承箱77连接。操纵杆80可绕与车辆中心线相交的垂直旋转轴81旋转地支承着。直线伺服驱动装置70设在一个同样设在操纵杆79上处于旋转轴线81外部的铰链82上。旋转驱动装置71设在操纵杆79的旋转点81上。旋转的伺服驱动装置72通过旋转杆83和操纵杆84与处于旋转轴线81外部的操纵杆79铰链85连接。操纵杆79通过一个设在其端部的铰链86和固定在此铰链上的操纵杆87与车轮轴承箱88连接。

直线的沿行驶方向作用的伺服驱动装置73(图4)，通过一个有肘节杆90一个臂的铰链89和操纵杆91作用在车轮轴承箱92上。肘节杆90围绕水平的旋转轴93支承，在此旋转轴93上作用旋转的伺服驱动装置76，直线伺服驱动装置74、75平行地作用在操纵杆94上。这通过操纵杆94上的铰链95或肘节杆97一个臂的铰链96实现。肘节杆97围绕垂直的旋转轴98支承，以及在另一端通过一个铰链、一根操纵杆99与车轮轴承箱100连接。这些伺服驱动装置73至76也可以个别使用或组合地使用以提高冗余度。

图5至7表示各有一个伺服驱动装置101、102的走行机构或车辆的单个车轮单元。

在图5中，旋转的伺服驱动装置101同时承担通过相应的铰链104、两端折角90°并可绕其纵轴线旋转地支承的旋转轴105、操纵杆106以及车轮轴承箱107连接两个车轮103的功能。因此伺服驱动装置101按照稳定性控制同时调整两个车轮103，以及促使车轮103绕竖轴转动。换句话说，它同时产生第一和第二调整运动。

在图6中，两个具有属于它们的车轮轴承箱109的车轮108，通过操纵杆110、铰链111和一根在两端沿反方向折角90°并可绕其纵轴线旋转地支承的旋转轴112连接。在旋转轴112折角端之间，通过铰链113和操纵杆114设旋转的伺服驱动装置102，它可使旋转轴112绕其纵轴线旋转，并因而可使车轮108绕竖轴转动。

不仅在按图5的修改中而且在按图6的修改中，伺服驱动装置101、102均可大体设在中央，在车轮103、108之间。这种最佳的安装地点针对的是节省空间和各部件的重量分布。

图7表示有连接的车轮115的单个车轮单元的另一种修改。这一连接通过车轮轴承箱116、设在它那里的操纵杆117、118、119、铰链120以及旋转轴121实现。旋转轴121可借助于固定在构架上的轴承122绕其纵轴线旋转地支承。在旋转轴121的端部，为了通过铰链120与操纵杆118、119连接，设杠杆123。两根操纵杆117、119与旋转的伺服驱动装置124连接，它促使车轮115绕竖轴转动。因此，旋转的伺服驱动装置124可以设在构架的侧面。

Claims (26)

1.用于走行机构尤其有轨车辆走行机构的至少一个车轮单元(8、9、10、51、52)的车轮(11、53、103、108、115)主动径向控制的方法，其中，调整运动施加在车轮单元(8、9、10、51、52)上，其特征为：实施一种有在至少两个不一致的频率范围内的调整运动的综合控制，其中，在第一个频率范围内的第一调整运动和在与第一个频率范围不同的第二个频率范围内的第二调整运动叠加地施加在车轮单元(8、9、10、51、52)上。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征为：在具有一个包括转向架的走行机构的车辆中按这样的方式设计综合控制，即，它在走行机构内部，在与车体没有机械上工作连接的情况下作用。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为：在曲线行驶时通过在第一个频率范围内的调整运动以这样的方式进行车轮单元(8、9、10、51、52)的车轮(11、53、103、108、115)准静态的调整，即，使作用在走行机构车轮单元(8、9、10、51、52)的车轮(11、53、103、108、115)上的横向力之和相等。

4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征为：在曲线行驶时通过在第一个频率范围内的调整运动以这样的方式进行车轮单元(8、9、10、51、52)的车轮(11、53、103、108、115)准静态的调整，即，使作用在走行机构车轮单元(8、9、10、51、52)的车轮(11、53、103、108、115)上的横向力分布为，使行驶性能与可给定的工作和维护条件相适应。

5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为：通过在第二个频率范围内的调整运动，实现车辆运行稳定性的控制。

6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征为：第二个频率范围包括一些频率，它们至少部分比第一个频率范围中的频率高。

7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征为：第二个频率范围在第一个频率范围之上。

8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其特征为：第二个频率范围与第一个频率范围连接。

9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征为：第一个频率范围在OHz与3Hz之间。

10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征为：第二频率范围在OHz与10Hz之间，优选地在3Hz与10Hz之间。

11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其特征为：这种控制装置控制至少一个快速反应的调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)，它调整车轮单元(8、10、51、52)相对于走行机构构架或车体的角度位置。

12.按照权利要求1至11之一所述的方法，其特征为：通过调整运动调整有至少两个车轮单元(8、9、10、51、52)的车辆的外部车轮单元(8、10、51、52)之间的相对角。

13.按照权利要求1至12之一所述的方法，其特征为：通过调整运动调整至少一个车轮单元(8、9、10、51、52)相对于走行机构构架或车体的绝对角。

14.按照权利要求1至13之一所述的方法，其特征为：车轮单元(8、9、10、51、52)调整的控制根据曲线半径和/或行驶速度和/或不平衡的横向加速度和/或车轮(11、53、103、108、115)与钢轨之间的摩擦系数和/或型面参数来进行。

15.按照权利要求1至14之一所述的方法，其特征为：对此控制方法利用获知的至少一个车轮单元(8、9、10、51、52)相对于转向架构架或车体的横向位移、获知的至少一个车轮单元(8、9、10、51、52)相对于转向架构架或车体的左右摇摆角、获知的至少一个调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)的调整行程或调整角、获知的至少一个调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)的调整力、获知的行驶速度、获知的车轮单元(8、9、10、51、52)沿横向的速度或加速度、获知的车轮单元(8、9、10、51、52)的左右摇摆速度或左右摇摆加速度和/或行车路线的曲线半径。

16.用于车辆的至少一个车轮单元(8、9、10、51、52)主动径向控制的设备，尤其是用来实施按照权利要求1至15之一所述方法，包括

—至少一个与车轮单元(8、9、10、51、52)连接的调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)，用于在车轮单元(8、9、10、51、52)上施加调整运动，尤其用于施加绕竖轴的转动和/或横向移动，

—一个与调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)连接的控制装置，用于控制调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)，

其特征为：用于控制调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)的控制装置设计为，使调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)

—按照当前要驶过的行车路段的曲线半径向车轮单元(8、9、10、51、52)施加在第一个频率范围内的第一调整运动，用于产生车轮单元(8、9、10、51、52)准静态的偏转，以及

—在一个与第一个频率范围不同的第二个频率范围内向车轮单元(8、9、10、51、52)施加叠加在第一调整运动上的第二调整运动，用于产生车轮单元(8、9、10、51、52)的偏转使车辆走行稳定化。

17.按照权利要求16所述的设备，其特征为：调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)设计为电、液压或气动的伺服驱动装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)。

18.按照权利要求16或17所述的设备，其特征为：车轮单元的每个车轮(11、53、103、108、115)和/或车轮单元(8、9、10、51、52)的每个车轮轴承和/或车轮单元的每个连接在一起的车轮(11、53、103、108、115)设至少一个调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)。

19.按照权利要求16至18之一所述的设备，其特征为：至少两个车轮(11、103、108、115)互相连接在一起。

20.按照权利要求19所述的设备，其特征为：至少两个连接在一起的车轮(11、53、103、108、115)属于一个车轮单元(8、9、10、51、52)和/或两个连接在一起的车轮属于不同的车轮单元，其中，连接在一起的车轮设置在车辆的同一侧或相对侧。

21.按照权利要求16至20之一所述的设备，其特征为：在调整装置(36至41、63至65、68至76、101、102、124)与车轮单元(8、9、10、51、52)的车轮(11、53、103、108、115)或车轮轴承之间设一传动装置。

22.按照权利要求16至21之一所述的设备，其特征为：调整装置(36、37、39、40、63、64、68至70)有直线的有效运动。

23.按照权利要求16至22之一所述的设备，其特征为：调整装置(38、41、65、71、72、101、102、124)有旋转的有效运动。

24.按照权利要求16至23之一所述的设备，其特征为：调整装置(71、101、102)设置在车辆不同侧的车轮(11、53、103、108、115)之间。

25.按照权利要求16至24之一所述的设备，其特征为：调整装置(36至41、63至65、68、69、72、75、76、124)设置在车辆一侧，尤其车辆一侧的车轮(11、53、103、108、115)之间。

26.按照权利要求16至25之一所述的设备，其特征为：为了造成冗余，组合更多个调整装置(36至41)。

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