CN1704297A - 一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，它的总控计算机(2)与全球卫星定位系统(GPS)和安装于列车头车前转向架(10)上的陀螺仪(5)相连。该种装置稳定可靠、测报的频率响应高、信息延滞小、适应性强、倾摆控制及时，可确保列车高速、平稳运行。

Description

一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置

所属技术领域

本发明涉及运行列车的测控设备，特别涉及摆式列车线路状态的测报及车体倾摆控制装置。

背景技术

列车在铁道的弯曲路段运行时，受离心力作用的旅客会向外侧倾斜而失稳。通过设置曲线外侧钢轨超高，用重力分量抵消离心力的作用，可避免旅客向外侧倾斜而保持平衡，乘坐舒适。但随着列车运行速度的提高，离心力加大，外侧钢轨超高的办法已不能完全解决问题，进一步的措施是采用摆式列车及其车辆倾摆控制系统。运行列车可根据弯曲路段的曲线状态、列车运行速度，让车体主动倾摆一定角度，以弥补外侧钢轨固定超高的不足，保证列车高速度行驶通过弯曲路段时，旅客不会失稳。

运行列车线路状态的测报是车体倾摆控制的关键。现有的两种主要技术，一种是以日本为代表的地面应答式测报，需事先在车载计算机中存入线路状态参数，同时在铁道边每段曲线的起点和终点安装位置指示器。列车驶过弯道时，通过与地面应答的方式检测列车的位置，根据预先存入的参数对车体作相应的倾摆。这种方式的缺点是系统易受天气的影响，一旦应答发生错误，导致误摆，将会影响列车的安全运行。另一种是以欧洲为代表的线路状态实时检测法，但其测定的目标是加速度、用作倾摆控制的信号是滤波后的加速度信号，滤波引起的时间延迟(约0.3～0.5秒)无法避免，加上倾摆控制机构等的响应时间，使倾摆动作进一步延滞，跟不上线路状态的变化，旅客有明显的不舒适感，特别是高速运行和曲率半径小的弯道，不舒适感尤为严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，该种装置稳定可靠、适应性强、测报的频率响应高、信息延滞小、倾摆控制及时，可确保列车高速运行平稳。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，含有车载的总控计算机、车辆倾摆系统，其结构特点为：总控计算机与全球卫星定位系统和安装于列车头车前转向架上的陀螺仪相连。

本发明的工作原理为：总控计算机中预先存入列车所运行线路的全部线路状况数据，包括曲线半径、超高、缓和曲线的长度、曲率和超高的变化规律等；利用全球卫星定位系统对列车在线路上的位置进行基本定位，并将定位信号传入总控计算机，以确定列车前方线路状态。当确定前方为某一曲线路段后，总控计算机即控制列车车辆倾摆系统针对该前方曲线基本状态作好倾摆准备；一旦总控计算机得到陀螺仪发出的曲线准确起始点信号后，立即运算处理，并无迟延地发出控制信号，使事先已做好倾摆准备的车辆倾摆系统在整个曲线路段中进行准确、可靠的倾摆动作，保证列车高速、平稳的通过曲线路段。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用GPS全球定位系统对列车在线路上位置进行基本定位，只要求其定位精度在几米之内，由于GPS是成熟的产品，其性能稳定可靠。采用的陀螺仪经试验表明它能实时、精确地测定线路的曲率变化及超高，准确地判断线路弯道的进、出点，高频响、无滞后地实时触发车载总控计算机，使车载总控计算机能够根据预存的该曲线路段的状况数据进行实时处理，并发出指令，控制车辆的倾摆。故本发明能在各种气候条件和地理环境下对列车运行线路状态进行准确、可靠和及时的测报，并确保摆式列车倾摆的及时性、准确性、可靠性和行驶的平稳与安全。

上述的总控计算机还与设于列车的头车前转向架车轴上的列车速度传感器相连。

这样总控计算机还能获得速度传感器提供的列车速度的动态信号，用于精确计算列车倾摆角度。这使得本发明的列车倾摆控制更加精确、可靠；更能确保列车高速、平稳运行。因为列车车体的倾摆程度除与线路状态(曲线半径、超高、缓和曲线的长度、曲率和超高的变化规律等)有关外，还与列车的运行速度有关。

该速度传感器的另一有益效果是：确保列车在隧道中运行时，其倾摆系统仍能正常工作。列车进入隧道后，全球卫星定位系统将无法使用。列车可在到达隧道入口处时，通过全球卫星定位系统提取起点位置信号，一旦进入隧道就由总控计算机对速度传感器送来的速度信号进行积分，计算列车运行在隧道中的位置，以确定列车前方线路状态，并针对前方曲线状态作好倾摆准备；积分过程误差用陀螺仪信号进行修正。列车到达隧道中的曲线路段时，仍由陀螺仪对曲线路段起点作精确判断，再由列车上的车载总控计算机运算处理并及时向倾摆系统发出倾摆指令。这样可确保本发明在列车运行于隧道中仍能正常使用。

上述的总控计算机还与装在列车车体上的横向加速度计相连。

这样本发明可避免测报系统万一失误而导致错误的倾摆，横向加速度计可对列车倾摆系统是否出现漏摆、倾摆不足或倾摆过量进行监测。列车在进入曲线路段后，车体的离心加速度相对车体有一横向加速度分量；另外由于曲线路段外侧钢轨超高，车体侧倾，重力加速度也会有一个相对车体的横向加速度分量。以上两个分量合成的横向加速度用横向加速度计来检测，并且将检测到的信号送入总控计算机。总控计算机据以判断列车是否有漏摆、倾摆不足或倾摆过量的情况，并据以校正、控制倾摆机构，实现对列车倾摆运动的监控和校正。以进一步使列车不受各种气侯条件及偶然异常因素的影响，而确保倾摆的准确性和可靠性。

上述的车辆倾摆系统由倾摆控制计算机和各车厢的倾摆机构相连构成。

由于列车是由若干节车厢组成，运行中各节车厢将依次进入曲线路段，各节车厢的倾摆也应依次进行。这样总控计算机可根据所获得的速度信号和各节车厢倾摆机构的间距进行运算，并通知倾摆控制计算机，按一定的时间延滞依次触发各节车的倾摆。这样每节车厢均能按自身所处的线路状态实时进行有差别地、适宜准确倾摆。使每节车厢均能在高速运行中保持平稳、安全、乘坐舒适。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的电气原理示意图。

具体实施方式

图1-2示出，本发明的一种具体实施方式为：一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，含有车载的总控计算机2、车辆倾摆系统，它的总控计算机2与全球卫星定位系统GPS和安装于列车头车前转向架10上的陀螺仪5相连。总控计算机2还与设于列车的头车前转向架10车轴7上的列车速度传感器6相连。同时，总控计算机2还与装在列车车体9上的横向加速度计8相连。车辆倾摆系统由倾摆控制计算机3和各车厢的倾摆机构4相连构成。

本发明的总控计算机2、全球卫星定位系统GPS、陀螺仪5、速度传感器6、横向加速度计8及倾摆计算机3和倾摆机构4的连接方式一般应为有线连接，这样能保证本发明运行的稳定和可靠。但在抗干扰通信技术能够满足可靠性要求时，它们之间的连接也可采用无线通信方式实现。

Claims (4)

1、一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，含有车载的总控计算机(2)、车辆倾摆系统，其特征在于：所述的总控计算机(2)与全球卫星定位系统(GPS)和安装于列车头车前转向架(10)上的陀螺仪(5)相连。

2、根据权利要求1所述的一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，其特征在于：所述的总控计算机(2)还与设于列车的头车前转向架(10)车轴(7)上的列车速度传感器(6)相连。

3、根据权利要求2所述的一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，其特征在于：所述的总控计算机(2)还与装在列车车体(9)上的横向加速度计(8)相连。

4、根据权利要求1所述的一种摆式列车线路状态测报及车体倾摆控制装置，其特征在于：所述的车辆倾摆系统由倾摆控制计算机(3)和各车厢的倾摆机构(4)相连构成。