CS114692A3 - Steering of a bogie without rigid axle connections - Google Patents

Description

?íz ''-zc ' - 9 2

!

Způsob řízení podvozku bez tuhých nápravových spojeni

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu řízeni podvozku bez tuhýchnápravových spojení, při kterém se alespoň dvě navzájemprotilehlá kola samostatně pohánějí odděleně ovladatelnýmihnacími jednotkami.

Dosavadní stav techniky

Konvenční dvojkolí, u nichž jsou oběžné plochy oboukol vytvořeny kuželovité a obě kola jsou navzájem spojenatuhou nápravou, mají samozatáčivou schopnost. V důsledkusil, které na dvojkolí působí dostředivě (profilové bočnísíly), a dynamických sil, působících v podélném směru,sleduje dvojkolí v kanálu vymezeném vůlí rozchodu dráhupodobnou sinusoidě. Na základě vztahů určujících poměrymezi koly a kolejnicemi, například zákonů odvozených 2

Klingelem a Heumannem, je délka periody sinusoidy dána prodvojkolí jako

L = 2 π .V r.S/2.T ,kde L je délka periody, r je poloměr kola, S je rozchoda í je úhel sklonu obruči kol.

Budiči kmitočet soustavy je dán vzorcem

f = v/3,6.L ,kde v je rychlost jizdy v km/h a L je perioda sinusoidydráhy dvojkoli, vypočtená podle výše uvedeného vztahu. Tytovzorce plati do rychlosti ca. 120 km/h.

Poněvadž konvenčni dvojkolí sleduje výše popsanousinusovitou dráhu, je opotřebení oběžných ploch kolrozloženo ve vůli rozchodu a dochází k bodovým opotřebením(obvodové házení). Kromě toho je známo, že kvalita jízdykolejového vozidla je závislá na spojení dvojkolí se skřínívozidla. Na základě známého a přesně definovaného budicíhokmitočtu soustavy může tedy být odpružení dimenzováno tak,aby se soustava nedostala do rezonance. U speciálních podvozků bez tuhých nápravových spojení(soustavy s volnými koly), které dosáhly značného významunapříklad při konstrukci nízkopodlažních vozidel, sevzhledem k chybějícímu tuhému nápravovému spojení popsanédostředivě a samozatáčivě působící síly nevyskytují, takženucené rozloženi obvodových házení v oblasti vůle rozchodu 3 může být způsobeno pouze mechanickými rušivými činiteli(závady koleji - vnějši vlivy, buzeni způsobované vozidlematd.). Bez vnějšiho působeni je soustava kolo - kolejnicezatěžována vždy ve stejném miste. Výpočtem za pomoci výšeuvedených vzorců je také u dvojkoli s volnými koly možnourčit teoretické inflexni body sinusové dráhy dvojkoliv závislosti na rychlosti jizdy, jakož i budiči kmitočty.Tyto hodnoty však máji pouze teoretický význam, poněvadžvůle rozchodu se s přibývajicim opotřebením (kolaa kolejnice) zvětšuje a inflexni body sinusového kmitánitak lze určit pouze přibližně. Rovněž budicí kmitočet tedylze určit pouze přibližně, takže není dán žádný přesnýpodklad pro určení soustavy odpružení mezi podvozkema kabinou (vyjma rušivých činitelů). Výše popsaný sinusovýprůběh tedy není důležitý jen pro minimalizaci opotřebenísoustavy kolo - kolejnice (tj. pro zamezení bodovému záběhukol), nýbrž také pro určení soustavy odpružení, což se zaseprojevuje na jízdním komfortu. Úkolem vynálezu je tedy vytvoření takových jízdníchcharakteristik pro podvozky s volnými koly, tj. bez tuhéhonápravového spojení mezi navzájem protilehlými koly, jaképlatí pro tradiční samostředící dvojkoli s pevným příčnýmspojením mezi koly.

Podstata vynálezu

Stanovený úkol je vyřešen vytvořením způsobu řízenipodvozku bez tuhých nápravových spojení podle vynálezu, přikterém se alespoň dvě navzájem protilehlá kola samostatněpohánějí odděleně ovladatelnými hnacími jednotkami, přičemžběhem projíždění zatáček se hnací jednotky navzájemprotilehlých kol pohánějí rozdílným výkonem.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že po dosaženíminimální rychlosti 10 km/h, zejména při přímém rozjezdu,se periodicky zvyšuje a snižuje výkon hnacích jednoteknavzájem protilehlých kol v pásmech o předem určenýchšířkách, přičemž změna výkonu navzájem protilehlých kol seuskutečňuje s opačnou fází.

Je výhodné, jestliže se měří rychlost jízdy a tétorychlosti se přizpůsobuje šířka pásma a/nebo kmitočet změnyvýkonu. Kmitočet změny výkonu se může přizpůsobovatrychlosti jízdy přímo úměrně. Dále je výhodné, jestliže se zjišťuje počet otáčekkaždého jednotlivého poháněného kola a při odchylce odpočtu otáček, očekávaného při předem zadaném výkonu, sevýkon mění tak dlouho, dokud se očekávaný a zjištěný početotáček neshoduji. V jiném výhodném provedení se zjišťuje počet otáčeknavzájem protilehlých poháněných kol při stejném, předemzadaném výkonu a v případě měnícího se rozdílu otáček sesnižuje výkon hnací jednotky zrychlujícího se kola a/nebo 5 se zvyšuje výkon hnací jednotky zpomalujícího se kola, dokud rozdíl otáček nezůstane při konstantním předem zadaném výkonu jednotlivých hnacích jednotek konstantní, přičemž s těmito hodnotami výkonu se skládá protifázová periodická změna výkonu.

Periodická změna směru jízdy poháněných kol podvozku,vznikající v důsledku periodické změny výkonu, sé s výhodounucené přenáší přes mechanická, elektrická nebo hydraulickávazební zařízení na případná nepoháněná kola podvozku. Příklady provedení vynálezu

Na každé jednotlivé poháněné kolo je příslušnou hnacíjednotkou přenášen součin točivého momentu a počtu otáček(odpovídající výkonu), závislý na rychlosti jízdy. Pomociodpovídajících řídicích povelů příslušných impulsníchměničů se protilehlé hnací jednotky v synchronním rytmuuměle přizpůsobuji ve fázi zvratu mechanickécharakteristiky požadavkům výše uvedených podmínek,definovaných vztahy podle Klingela a Heumanna, pro sinusovýprůběh v pásmu o určité šířce (vůli rozchodu). Přednostně se měří rychlost jízdy a této rychlosti sepřizpůsobuje šířka pásma a/nebo kmitočet změny výkonu.V počítačové jednotce přiřazené ovládacímu zařízeni pohonůse v závislosti na naměřené rychlosti určuji periodasinusové dráhy dvojkolí a budicí kmitočet podle výšeuvedených vztahů a dvojkolí se nucené uvádí do pohybu po 6 sinusovité dráze odpovídající konvenčnímu dvojkoll s tuhýmnápravovým spojením. Uvnitř předepsané šířky pásma modulace(zázněj součinu točivého momentu a počtu otáček oboupohonů) je tedy možný předbíhavý případně zpožďující hnacíúčinek navzájem protilehlých hnacích jednotek. Pomocispeciálního uspořádáni a uzpůsobených soustav odpruženi seprovádí šikmé nastaveni směrů jízdy kol navzájemprotilehlých hnacích jednotek, závislé na rychlosti jízdy.Tím vzniká výše uvedený sinusovítý průběh, který určujezávislost budicích kmitočtů soustavy (mezi podvozkem askříni vozu) na rychlosti jízdy. Podle výše uvedenéhovzorce se kmitočet změny výkonu přednostně přizpůsobujerychlosti jízdy přímo úměrně. Takto může být přesně určenasoustava odpružení, přičemž vnější rušivé vlivy, jako vadykolejnic atd., které se místně vyskytují, jsou absorboványa vyřazovány kombinací pružin a tlumičů nárazů, tvořícíchodpruženi vozidla. Dále je rovněž možno rozeznávat a vyřazovat nepřípustnéprokluzování, případně protáčeni kol při rozjezdu abrzděni, přičemž prokluzování odpovídá rychlému poklesusoučinu točivého momentu a počtu otáček mimo předem určenoušiřku pásma změny výkonu. Aby tohoto bylo možno dosáhnout,zjišťuje se podle vynálezu počet otáček každéhojednotlivého poháněného kola a při odchylkách od počtuotáček, očekávaného na základě předem zadaného výkonu, sevýkon tak dlouho mění, dokud se očekávaný a zjištěný početotáček neshodují. Nepatrné prokluzování kol může samozřejměbýt přípustné. Toto se zohledňuje při konstrukci kontrolní 7 jednotky.

Navíc je možno rozpoznávat a korigovat rozdíl průměrůkol, například v důsledku výrobní tolerance nebo nestejnéhoopotřebení. Za tímto účelem se zjišťuje počet otáčeknavzájem protilehlých poháněných kol při stejném, předemzadaném výkonu a v případě měnícího se rozdílu počtů otáčekse snižuje výkon hnací jednotky zrychlujícího se kolaa/nebo se zvyšuje výkon hnací jednotky zpomalujícího sekola, a to dokud rozdíl otáček kol nezůstane přikonstantním předem zadaném výkonu jednotlivých hnacíchjednotek konstantní, přičemž s těmito hodnotami výkonu seskládá protifázová periodická změna výkonu.

Periodická změna směru jízdy poháněných kol podvozkuvznikající v důsledku periodické změny výkonu se podlevynálezu s výhodou nucené přenáší rovněž na případnánepoháněná kola podvozku, a to přes mechanická, elektrickánebo hydraulická vazební zařízení. Vhodné přenosovésoustavy, jako například příčná řízení, tedy umožňujídosažení výhodného účinku sinusovitého chodu dvojkolí i unepoháněných soustav s volnými koly. Závislost takovýchtosoustav na přesnosti přenosu mechanicko-hydraulického neboelektrického řízení může vést k rezonančním jevům, které jevšak možno utlumovat vhodnými tlumiči uspořátLanými v celkové soustavě řízení vozidla. Při nízkých jízdních rychlostech (maximální rychlost 10- 15 km/h) a/nebo při extrémních odchylkách od šířky pásmazměny výkonu nebo rovněž při záznějích součinu počtu otáčeka točného momentu, například při projíždění oblouků koleji ο malých poloměrech, se řízení součinu počtu otáček atočivého momentu podle vynálezu přednostně vyřazuje.

Hnací jednotky sestávají přednostně z kombinací případně jsou tvořenyBezprokluzové kombinace převodových elektromotorů,hydrostatickými pohony, prostřednictvím synchronních motorů jsou přitom siceideálními formami provedení, avšak vzhledem "k nákladnékonstrukci motorů a jejich nutné konstrukční velikostinejsou hospodárné. Pro moderní podvozky s volnými koly,jejichž účelem je umožnění co nejnižší polohy podlahy přikonstrukci nízkopodlažních vozidel, se coby hospodárnéa robustní hnací motory používají troj fázové asynchronnímotory, které jsou napájeny energií přímo pomocí pul sníchstřídavých měničů.

Claims (6)

1. >

   PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob řízení podvozku bez tuhých nápravových spojení,při kterém se alespoň dvě navzájem protilehlá kolasamostatně pohánějí odděleně ovladatelnými hnacímijednotkami, přičemž během projíždění zatáček se hnacíjednotky navzájem protilehlých kol pohánějí rozdílnýmvýkonem, vyznačující se tím, že po dosažení minimálnírychlosti 10 km/h, zejména při přímém rozjezdu, seperiodicky zvyšuje a snižuje výkon hnacích jednoteknavzájem protilehlých kol v pásmech o předem určenýchšířkách, přičemž změna výkonu navzájem protilehlých kol seuskutečňuje s opačnou fází.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se měřírychlost jízdy a této rychlosti se přizpůsobuje šířka pásmaa/nebo kmitočet změny výkonu.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že kmitočetzměny výkonu se rychlosti jízdy přizpůsobuje přímo úměrně.
4. 4. . Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sezjišťuje počet otáček každého jednotlivého poháněného kolaa při odchylce od počtu otáček, očekávaného při předemzadaném výkonu, se výkon mění tak dlouho, dokud se 10 očekávaný a zjištěný počet otáček neshoduji.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačujíc! se tím, že sezjišťuje počet otáček navzájem protilehlých poháněných kolpři stejném, předem zadaném výkonu a v případě měnícího se rozdílu otáček se snižuje výkon hnací jednotky zrychlujícího se kola a/nebo se zvyšuje výkon hnacíjednotky zpomalujícího se kola, dokud rozdíl otáčeknezůstane při konstantním předem zadaném výkonujednotlivých hnacích jednotek konstantní, přičemž s těmitohodnotami výkonu se skládá protifázová periodická změnavýkonu.
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že periodickázměna směru jízdy poháněných kol podvozku, vznikající vdůsledku periodické změny výkonu, se nucené přenáší přesmechanická, elektrická nebo hydraulická vazební zařízení napřípadná nepoháněná kola podvozku.