CS114692A3

CS114692A3 - Steering of a bogie without rigid axle connections

Info

Publication number: CS114692A3
Application number: CS921146A
Authority: CS
Inventors: Leopold Lenk
Original assignee: Sgp Verkehrstechnik
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1992-11-18
Also published as: GR3017500T3; EP0511949B1; DE59202903D1; HU9201409D0; CZ280453B6; HU212209B; ES2077389T3; EP0511949A3; HUT65260A; EP0511949A2; ATE125214T1

Abstract

1. Method of controlling a running gear without rigid axle connections, in which at least two wheels lying opposite one another are driven separately by separately drivable drive units, characterised in that the performance of the drive units of wheels lying opposite one another is increased and reduced periodically within predetermined band widths at least while travelling straight ahead and/or above a predetermined minimum speed, the change in performance of wheels lying opposite one another taking place in antiphase.

Description

?íz ''-zc ' - 9 2ez '' -zc '- 9 2

!!

Způsob řízení podvozku bez tuhých nápravových spojeniMethod of driving the chassis without rigid axle connections

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu řízeni podvozku bez tuhýchnápravových spojení, při kterém se alespoň dvě navzájemprotilehlá kola samostatně pohánějí odděleně ovladatelnýmihnacími jednotkami.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a method for controlling a bogie without rigid axle joints, wherein at least two mutually opposite wheels are separately driven by controllable drive units.

Dosavadní stav technikyBackground Art

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 2Conventional wheelsets, in which the raceways of the wheels are conical and both wheels are connected to each other by axle, have a self-locking ability. As a result, the wheelsets acting centripetally (profile sidewalls) and the dynamic forces acting in the longitudinal direction follow the wheelset in the channel defined by the gauge play of a sinusoid. Based on the relationships determining the wheel-rail ratios, such as those derived from 2

Klingelem a Heumannem, je délka periody sinusoidy dána prodvojkolí jakoBy Klingel and Heumann, the period of the sinusoid is given by the collar as

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.L = 2 π .V r.S / 2.T, where L is the length of the period, r is the radius of the wheel, S is the gradient is the tilt angle of the wheels.

Budiči kmitočet soustavy je dán vzorcemThe excitation frequency of the system is given by the formula

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.f = v / 3,6.L, where v is the speed of travel in km / h and L is the period of the sinusoidal path of two, calculated according to the above relationship. These formulas are valid up to approx. 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.Since the conventional wheelset follows the above-described sinusoidal path, the wear of the running surfaces is spaced apart in the clearance of the track and point wear occurs (circumferential runout). In addition, it is known that the quality of the driving of a rail vehicle depends on the combination of the wheelset and the vehicle body. Thus, based on the known and precisely defined excitation frequency of the system, the suspension can be dimensioned so that the system does not enter the resonance. For special bogies without rigid axle connections (free wheel systems) which have achieved significant significance, for example in the construction of low-floor vehicles, due to the lack of rigid axle connection described in the center and self-acting forces, there is no mechanical distribution of circumferential runout in the clearance clearance of track 3. interference factors (track defects - external influences, excitation caused by the vehicle). Without external action, the wheel-rail system is always loaded in the same location. By calculating using the above formulas, it is also possible to specify the theoretical inflection points of the sinusoidal path of twofold dependence on the speed of the drive as well as the exciter frequencies in the case of two-wheeled free wheels. sinusoidal oscillation points can only be determined approximately. Also, the excitation frequency can now only be determined approximately, so that no precise justification is given for determining the suspension system between the chassis and the cab (excluding interfering factors). Hence, the sinusoidal course described above is not only important to minimize wear on the wheel-rail assembly (ie, to avoid a point-in-run), but also to determine the suspension system, which is reflected in driving comfort. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide such driving characteristics for free wheel chassis, i.e., without rigid axle connection between opposing wheels, as is the case for traditional self-centering twin wheels with a fixed cross-coupling between the wheels.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

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.The object of the invention is to provide a method for controlling a bogie without rigid axle connections according to the invention, wherein at least two opposing wheels are driven separately by drive units which can be driven by different power during cornering.

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.The essence of the invention is that after reaching a minimum speed of 10 km / h, in particular in the case of direct starting, the power of the drive units increases periodically and decreases with respect to the opposite wheels in the zones of predetermined widths, while the change in power of the opposite wheels takes place with the opposite phase.

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.It is preferred that the driving speed is measured and the speed is adjusted to the bandwidth and / or the power change frequency. The power change frequency can be proportional to the speed of travel. Further, it is preferred that the number of revolutions of each individual driven wheel is determined, and when the speed readout deviated by the predetermined power deviates, the power is changed until the expected number of turns is the same. In another preferred embodiment, the number of revolutions of each of the opposing driven wheels is determined at the same predetermined power and, in the case of a varying speed difference, the power of the accelerating wheel drive unit is reduced and / or the power of the decelerating wheel drive unit is increased until the speed difference remains constant. the power output of the individual drive units is constant, and with these power values, the antiphase periodic power change consists.

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 vynálezuA periodic change in the direction of travel of the driven wheels of the bogie resulting from the periodic variation in the power transmitted by the mechanical, electrical or hydraulic engagement device to any non-driven bogie wheels. EXAMPLES OF THE INVENTION

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.The torque-speed product (corresponding to the power), depending on the speed, is transmitted to each individual driven wheel by the respective drive unit. In response to the corresponding control commands of the respective impulse transducers, the opposite drive units in the synchronous rhythm are adapted to the above mentioned conditions defined by the Klingel and Heumann relations for the sinusoidal passage in a bandwidth (gauge play) at the stage of mechanical characteristic reversal. Preferably, the speed of travel is measured and the speed and / or frequency of the power change is adjusted by this speed. In the computer unit assigned to the drive control device, depending on the measured speed, the wheelsets are determined and the wheelset is forced to move for 6 sine waves depending on the measured speed. a track corresponding to a conventional wheelset with a rigid axle coupling. Thus, in the prescribed modulation bandwidth (starting from the product of the torque and the number of revolutions of the drives), a forward or delaying driving action of the opposing drive units is possible. By means of a special arrangement and adapted suspension systems, an oblique adjustment of the driving directions of the wheels of the mutually opposite driving units is carried out. This results in the aforementioned sinusoidal waveform which determines the dependence of the excitation frequencies of the system (between the carriage and the chassis) on the driving speed. According to the above formula, the frequency of the power change is preferably proportional to the speed of travel. In this way, the suspension arrangement can be precisely determined, wherein the external disturbances, such as the rails, etc., which occur locally, are absorbed and discarded by the combination of springs and shock absorbers forming the vehicle suspension. Furthermore, it is also possible to recognize and disable the impermissible slipping or spinning of the wheels when starting and braking, wherein the slip corresponds to a rapid drop in torque and speed beyond the predetermined range of power change bandwidth. In order to achieve this, according to the invention, the number of revolutions of each individual driven wheel is determined and, with deviations from the number of turns expected on the basis of a predetermined power, the power changes as long as the expected number of turns does not match. Obviously, slight wheel slippage may be acceptable. This is taken into account when constructing a control unit 7.

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.In addition, the difference in diameter of the wheels can be recognized and corrected, for example due to manufacturing tolerances or unequal wear. To this end, the number of revolutions of the opposing driven wheels is determined at the same predetermined power and, in the case of a varying speed difference, the power of the accelerating wheel drive unit decreases or the power of the decelerating drive unit increases until the wheel speed difference remains constant. performance of the individual drive units is constant, and with these power values, it combines the phase-change periodic power change.

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.The periodic variation of the driving direction of the driven wheels, due to the periodic variation of the power, is advantageously transmitted to the non-driven bogie wheels via mechanical, electrical or hydraulic couplers, as the case may be. Thus, suitable transmission systems, such as transverse steering, allow the advantageous effect of the sinusoidal running of the wheelset as well as the uncontrolled free wheel systems. The dependence of such systems on the accuracy of the transmission of mechanical-hydraulic or electrical control can lead to resonance phenomena, which, however, can be attenuated by suitable dampers fitted in the overall vehicle control system. At low driving speeds (maximum speed of 10-15 km / h) and / or extreme deviations from the width of the power shift belt or also when the product of the rotational speed of the torque beats, for example, when passing track curves ο small radii, the torque speed product is controlled according to the invention preferably discards.

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.The drive units preferably consist of combinations or are formed of non-slip combinations of gearmotors, hydrostatic drives, by means of synchronous motors, although they are ideal forms of embodiment, but they are economical with respect to the costly construction of the motors and their necessary constructional sizes. the lowest floor position for low-floor vehicles, three-phase asynchronous motors are used as economical and robust propulsion motors, which are powered directly by pulse converters.

Claims

>

PATENT CLAIMS

A method for controlling a bogie without rigid axle connections, wherein at least two mutually opposing co-axially driven drive units are separately actuated, wherein during bending, the drive units of the opposing wheels are driven by a different power, characterized in that upon reaching a minimum speed of 10 km / h, especially at direct starting, increases seperiodically and reduces the power of the drive units to each other in opposite zones in predetermined bands, with a change in power of the opposite wheels to the opposite phase.

Method according to claim 1, characterized in that the speed of the travel and the speed of the bandwidth and / or the frequency of the change of power are adjusted.

Method according to claim 2, characterized in that the frequency of the change in power is directly proportional to the speed of travel.

4.. 4. The method of claim 1 wherein the number of revolutions of each individual driven wheel is determined by deviating from the number of revolutions expected at a predetermined power, the power being varied as long as 10 is expected and the determined speed is not the same.

A method according to claim 1, characterized in that by providing the speed of the opposing driven wheelplanes with the same predetermined power and, in the case of a varying speed difference, decreasing the power of the accelerating wheel drive unit and / or increasing the power of the retarding wheel drive unit until the speed difference remains at a predetermined predetermined power the drive units being constant, and with the power ratings, the anti-phase periodic power change is composed.

Method according to claim 1, characterized in that the periodic variation of the driving direction of the driven wheels of the bogie resulting from the periodic variation of the power is transmitted through the mechanical, electrical or hydraulic couplers, eventually the non-driven bogie wheels.