CZ20013442A3

CZ20013442A3 - Způsob regulace pneumatické pružiny a pneumatické pružení pro kolejové vozidlo

Info

Publication number: CZ20013442A3
Application number: CZ20013442A
Authority: CZ
Inventors: Bernhard Dr. Ing. Morys
Original assignee: Daimler Chrysler Rail Systems Gmbh
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2002-09-11
Also published as: EP1190926B1; EP1190926A3; ATE486757T1; DE10047414A1; EP1190926A2; DE50115686D1

Description

Způsob regulace pneumatické pružiny a pneumatické JipružtóÍF pro kólejové vozidlo

9í?last _techniky

Vynález se týká způsobu regulace pneumatické pružiny pro kolejové vozidlo podle předvýznakové části patentového nároku 1 a pneumatické pružiny pro kolejové vozidlo podle předvýznakové části patentového nároku 16.

Dosavadní_stav_techniky

Z DE-OS 20 55 220 je známá lokomotiva se skříní lokomotivy, která je uložena prostřednictvím čtyř pneumatických pružin na otočných podvozcích. Pneumatické pružiny jsou uspořádány ve dvou řadách vpravo a vlevo od podélné osy skříně vozidla a jsou připojeny prostřednictvím pneumatických ventilů na zdroj stlačeného vzduchu. Pneumatické ventily jsou opatřeny vstupními pákami, které jsou prostřednictvím svislých spojovacích tyčí spojeny s otočným podvozkem, například s nápravami kol. Podle pohybu nápravy kol se potom vzduch z příslušné pneumatické pružiny vypouští nebo se do ní zavádí, čímž je skříň lokomotivy stabilizována. Paralelně k pneumatickým ventilům jsou pneumatické pružiny spojeny prostřednictvím elektromagnetických ventilů se zdrojem stlačeného vzduchu a s okolním prostředím, přičemž tyto elektromagnetické ventily jsou ovládány regulátorem, aby byl stlačený vzduch přiváděn do pružin, případně z pružin vypouštěn. Pro ovládání regulátoru jsou pneumatické ventily opatřeny ještě čidly pro měření dráhy, která slouží pro snímání polohy odpovídající nápravy kol. Tak jsou hlášeny změny polohy náprav kol regulátoru, který ovládá elektromagnetické ···· · · · ·· • · · ·· · · ventily tak, že se působí proti naklonění skříně vozidla. Ovládání regulátoru se může uskutečnit vždy tehdy, když jsou nápravy kol upraveny šikmo proti sobě navzájem a proti skříni vozidla. Ovládání regulátoru se ukončí tehdy, jakmile jsou nápravy navzájem rovnoběžné. Pro zabránění protilehlého narušování normálního ovládání pneumatických pružin prostřednictvím funkce regulátoru jsou upraveny mezi pružinovými ventily a pneumatickými pružinami další ventily, které jsou uzavřeny regulátorem, když jsou elektromagnetické ventily uvedeny regulátorem do činnosti.

Z DE 196 47 998 Al je známé pneumatické vypražení kolejových vozidel, u kterého je na obou stranách podélné strany vozidla mezi vozidlovou nástavbou a mezi otočným podvozkem nebo podvozkem uspořádán vždy jeden vzduchový pružinový měch. Výšková poloha vozidlové nástavby nad horní hranou kolejnice je zjištována prostřednictvím výškového čidla, které poskytuje elektrický měrný signál na ovládací elektroniku. Prostřednictvím ovládací elektronikou řízeného elektropneumatického ovládacího ventilu vzduchu se přivádí do vzduchového pružinového měchu při zvětšení zatížení napájecím potrubím stlačený vzduch, případně se při odlehčení vypouští. Prostřednictvím uvnitř ovládací elektroniky existující informace o tom, zda vozidlo stojí nebo zda se pohybuje, se umožní prostřednictvím jednoduchého přepojení změnit dobu ovládání systému tak, že se jednak při zastaveném vozidle dosáhne přesného nastavení výškové polohy nástavby vozidla a jednak se v průběhu jízdy dosáhne toho, že se například nereaguje na výkyvný pohyb.

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob regulace pneu• · • · • · matické pružiny a pneumatickou pružinu pro kolejové vozidlo, které by zabezpečovaly zachovávání profilu průjezdného prostoru a které by minimalizovaly rozdíly zatížení kol každého podvozku kolejového vozidla nebo volnost pnutí vozové skříně, a to i při výpadku jednoho čidla.

Vytčený úkol se řeší způsobem podle předvýznakové části patentového nároku 1 tím, že jako měřené veličiny se snímají výšky a tlaky pneumatických pružin, že měrné signály se ve smyslu přezkoušení pravděpodobnosti zkoušejí na chyby a chybné měrné hodnoty se nahrazují odhadnutými měrnými hodnotami, že se výškové měrné hodnoty transformují do vozové skříně se vztahujícího výkyvného podílu a/nebo klopivého podílu a/nebo zkrutného podílu a/nebo zdvihového podílu, že se z tlakových měrných hodnot vypočtou svislé síly působící na vozovou skříň, že se tyto svislé síly transformují do vozové skříně se vztahujícího výkyvného momentu a/nebo klopivého momentu a/nebo kroutícího momentu a/nebo svislé celkové síly a/nebo do vždy jednoho podvozku se vztahujícího rozdělení sil, a že jako regulační cíle se výkyvný podíl kompenzuje a/nebo klopivý podíl se kompenzuje a/nebo zdvihový podíl se udržuje na stanovené požadované hodnotě a/nebo se bud rozdělení sil na každý podvozek minimalizuje nebo má být kroutící moment kompenzován. Kompenzování klopivého, případně výkyvného pohybu znamená vyrovnání otočného pohybu vozové skříně, kolem příčné osy vozidla, případně podélné osy vozidla. Společně s udržováním zdvihového podílu na předem stanovené požadované hodnotě zaručují tyto regulační cíle dodržování průjezdného profilu kolejového vozidla, což umožňuje bezpečný průjezd proti projíždějících vlaků, jakož i řádný průjezd skrz tunely. Ze sil pneumatických pružin, měřených prostřednictvím změřených tlaků, jakož i z případně výkyvných opěrných sil mohou být určeny svislé síly působící na předem stanovené záběrové body vozové skříně, ze kte rých se vytváří kroutící moment působící na vozovou skříň» S regulačním cílem kompenzace tohoto kroutícího momentu lze nastavit volnost pnutí vozové skříně. Pokud se vozová skříň opírá na jednom podvozku prostřednictvím více pneumatických pružin, tak je možné ze svislých sil odvodit rozdělení sil na každý podvozek, protože rozdělení zatížení na pneumatické pružiny se odráží například na obou stranách podélné centrální roviny vozidla a jako regulační cíl má být minimalizováno. Prostřednictvím posledního regulačního cíle mohou být udržovány velmi malé boční rozdíly zatížení kol, což v podstatě představuje odběrové kritérium kolejových vozidel provozovatelem.

Podle výhodného provedení vynálezu se provozní stav kolejového vozidla kontroluje porovnáváním provozně relevantních kontrolních veličin se vždy přiřazenými funkčními oblastmi a při opuštění funkční oblasti se vydá odpovídající varovné hlášení. Prostřednictvím tohoto kroku způsobu se podstatně zvýší provozní bezpečnost kolejového vozidla, a to tím, že bezprostředně snímané měrné veličiny, jako například tlaky v pneumatických pružinách, nebo z toho odvozené veličiny, jako například veličiny regulovaného cíle nebo také výkyvný moment se plynule pozorují, a to z toho hlediska, zda jsou uvnitř předem definovaných funkčních oblastí. Pokud je překročena některá z mezí funkčních oblastí, je hlášeno varování například řidiči, který potom může reagovat snížením jízdní rychlosti nebo zastavením kolejového vozidla, aby byl kritický provozní stav odstraněn.

Pro zajištění bezpečnosti kolejového vozidla proti vykolejení se kontrolují provozně relevantní kontrolní veličiny s výhodou k podvozku se vztahující rozdělení sil a/nebo výkyvný moment vozové skříně. Výkyvný podíl qi/nebo klopivý podíl a/nebo zdvihový podíl vozové skříně jšou pozorovány jako výhodné provozně relevantní veličiny pro kontrolu průjezdného prostoru zaujímaného kolejovým vozidlem. Pro zjišťování nesouměrných stavů naložení nebo jednostranného zatěžování větrem se s výhodou kontroluje výkyvný moment vytvářený kolem centrálními sílami podmíněného příčného zrychlení vozové skříně. Tlaky pneumatických pružin jsou kontrolovány jako provozně relevantní kontrolní veličiny pro rozpoznání velkých netěsností nebo úplného selhání měchu vzduchové pružiny.

Podle výhodného provedení vynálezu jsou funkční oblasti pro kontrolní veličiny variabilní v závislosti na provozních podmínkách kolejového vozidla. Definice, kdy je nutné považovat provozní stav kolejového vozidla za kritický, může být u různých provozovatelů různá, ale může být také závislá na provozních podmínkách, jako například na rychlosti jízdy a na příčném zrychlení. V ovládacím ústrojí proto může být v paměti uloženo k tomu účelu více sad dynamických funkčních oblastí, takže například zjištění vysokého zatížení bočním větrem při nízké rychlosti se hodnotí jako nekritické, zatímco totéž zatížení při vyšší rychlosti vybaví varování řidiče.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se předpokládá, že měrný signál přiváděný od čidla do ovládacího přístroje se koriguje prostřednictvím v paměti ovládacího přístroje uložené kompenzační charakteristiky tohoto čidla. Tak lze korigovat nepřesnosti v měrných signálech, které vyplývají z nepřesnosti výškových charakteristik čidla, případně z tlakových charakteristik čidla a které spočívají na odchylkách konstrukčních součástí čidel podmíněných výrobními tolerancemi.

S výhodou se kompenzační charakteristika čidla zjišťuje při seřizování kolejového vozidla. Vozová skříň může být například v průběhu seřizování záměrně zkracována. Protože součet všech svislých sil v pneumatických pružinách při deaktivovaných výkyvných podpěrách na podkladě konstantní hmotnosti vozové skříně musí být konstantní, lze odvodit prostřednictvím čtyř v průběhu zkrucování a odkrucování naměřených tlaků závěry na přesnost čidlových charakteristik.

Podle dalšího výhodného uspořádání vynálezu se měrné signály přijímaných měrných hodnot filtrují filtrem dolní propusti. Tím se vyfiltrují vysokofrekvenční rušivé podíly, které nemají být odstraněny, z měrných signálů. Podle dalšího zpracovávání přijímaného měrného signálu lze mezní frekvenci filtru dolní propusti zvolit různě velkou, aby odpovídala daným požadavkům podle časového vybavování.

Podle zvláště výhodného uspořádání vynálezu se mezní frekvence filtru dolní propusti volí různě velké při seřizování a v provozu kolejového vozidla. Tak by měla mezní frekvence v provozu být zřetelně¹· nižší než vlastní frekvence kmitového systému vozové skříně proti podvozku, která má hodnotu zhruba 1 hertz. Jako mezní frekvence v provozu může být použit zhruba 0,1 hertz. V průběhu seřizování by měla být mezní frekvence zřetelně vyšší, a to zhruba v oblasti 1 až 10 hertzů.

Další výhodné vytvoření vynálezu spočívá v tom, že se pro zkoušení chyb výškových měrných hodnot a tlakových měrných hodnot prostřednictvím v paměti ovládacího přístroje uložených modelů pneumatických pružin a regulačních ventilů určí rozdíl mezi z výškových měrných hodnot a z tlakových měrných hodnot vypočteného proudu vzdušné hmoty a od-

hadnutého proudu vzdušné hmoty prostřednictvím regulačních ventilů nejméně jedné pneumatické pružiny a pozoruje se ja-r ko kontrolní veličina. Vypočtený proud vzdušné hmoty se vytváří z časového odvádění vzdušných hmot do pružin, které prostřednictvím v ovládacím přístroji v paměti uloženého modelu pneumatické pružiny se určuje z naměřených tlaků a výšek. Z toho je odvozován odhadnutý proud vzdušné hmoty, který je vytvářen ze vzdušného proudu přičerpávaného skrz regulační ventily, případně z vypouštěného vzdušného proudu. Při skokové změně kontrolované velikosti lze učinit závěr o výpadku nejméně jednoho čidla nebo také na velké prosakování. Při trvalých negativních hodnotách kontrolované velikosti lze na rozdíl od toho učinit závěry z hlediska netěsnosti, protože vypočtený proud vzdušné hmoty je menší než ventily řízený.

Pro další omezení chyb se porovnává ve stanoveném výškovém, případně tlakovém čidlu zkrutný podíl, případně svislá celková síla se vždy předem stanovenými funkčními mezemi. Tak je možné porovnávat například součet svislých sil s hmotnostní silou prázdného a naloženého kolejového vozidla jako spodní a horní funkční mez a při jejím překročení učinit závěr o chybném tlakovém čidle. Pokud na rozdíl od toho překročí zkrutný podíl určitou funkční mez, lze učinit závěr na chybný výškové čidlo.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se při chybném charakteristickém chování kontrolní veličiny a po omezení chyby vydá na stanovené čidlo hlášení chyby. To může doplnit kontrolu provozního stavu kolejového vozidla o důležitou informaci, což může přispět řidiči pro udržování kolejového vozidla, zejména při výpadku obou čidel jedné pneumatické pružiny.

·· 99 · 99 99 • 99 99 9 9 9

999 999 99

9999 999 99 9

99 999 99 99 999

- 8 Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se měrná hodnota chybného čidla pneumatické pružiny nahradí měrnou hodnotou vypočtenou ze vzdušné hmoty odhadnuté pro tuto pneumatickou pružinu. Odhadnutou vzdušnou hmotu pro jednu pneumatickou pružinu lze získat časovou integrací proudu vzdušné hmoty ovládaného regulačními ventily, přičemž lze brát zřetel na korekce na podkladě prosakování v této pneumatické pružině. Z odhadnuté vzdušné hmoty lze potom prostřednictvím modelu pneumatických pružin, který je k dispozici, vypočítat výškovou nebo tlakovou měrnou hodnotu, kterou se nahradí chybně naměřená měrná hodnota, takže pro další zpracování signálu je k dispozici úplná sada měrných hodnot.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se jako další měrná veličina snímá příčné zrychlení vozové skříně. Tak je možné rozlišit působení účinkující na vozovou skříň, která jsou vyvolána nesouměrným naplněním, větrným zatížením z jedné strany, ale také jízdou kolejového vozidla v oblouku .

S výhodou se výkyvný podíl a výkyvný moment upraví podíly příčného zrychlení vyvolanými jízdou kolejového vozidla v oblouku. Jako regulační cíl je nyní kompenzován upravený výkyvný podíl a jako provozně relevantní kontrolní veličina je kontrolován jak upravený, tak neupravený výkyvný podíl. Úplná kompenzace výkyvného podílu by nebyla vzhledem k často měnícímu směru křivek na podkladě krátké jízdní doby v zatáčce a vzhledem k nepatrnému doplňovanému množství vzduchu účelná. Navíc by se vozidlo po kompenzaci odstředivou silou podmíněného výkyvného podílu při vjezdu do protilehlého oblouku podstatně více sklánělo než bez kompenzace. Prostřednictvím vzdání se kompenzace odstředivou silou podmíněného výkyvného podílu se tedy vytváří zmenšení maximál-

ního výkyvného úhlu. Kromě toho se přitékající a odtékající množství vzduchu z hlediska průchodu vzduchu zřetelně sníží a tak se redukuje opotřebení kompresoru a ušetří se energie.

Podle dalšího výhodného uspořádání vynálezu se regulační ventily ovládají prostřednictvím v paměti ovládacího přístroje uložených ventilových charakteristik s variabilními úvratěmi. Zhruba z hlediska softwaru technicky realizovatelné ventilové charakteristiky se mohou měnit například v závislosti na rychlosti vozidla. Tak například mohou být s narůstající rychlostí vozidla upraveny dráhy s větší úvratí ve ventilových charakteristikách, takže k regulaci dojde vždy teprve při větších regulačních odchylkách. Tím je průchod vzduchu v důsledku dynamicky podmíněných svislých kmitů vozové skříně udržován nízký. Při seřizování kolejového vozidla se používají prakticky ventilové charakteristiky bez úvratí, takže při úplném dosažení požadované velikosti, také při malé odchylce od skutečné velikosti, se reguluje dodatečně.

Vytčený úkol se mimoto řeší pneumatickým pružením podle předvýznakové části patentového nároku 16 tím, že pro pneumatické pružiny jsou upravena výšková čidla pro snímání výšky mezi vozovou skříní a mezi podvozkem a tlaková čidla pro snímání tlaků v pneumatických pružinách. Prostřednictvím snímání nejen výšek, ale také tlaků v pneumatických pružinách mohou být chybné měrné hodnoty nahraženy odhadnutými měrnými hodnotami a lze dosáhnout přídavných regulačních cílů z hlediska provozně relevantních kontrolovaných veličin a lze kontrolovat jak momenty vozové skříně, tak také svislou celkovou sílu.

Podlé výhodného provedení vynálezu je upraveno tlakové čidlo pro snímání tlaku vzduchu v napájecím ústrojí a čid lo zrychlení pro snímání příčného zrychlení vozové skříně. Tak lze kontrolovat tlak vzduchu v napájecím ústrojí a lze jej případně udržovat na předem stanovené minimální úrovni. Společně s tlaky v pneumatických pružinách lze tak vždy určit tlakový rozdíl mezi oběma stranami regulačních ventilů, což umožňuje vypočítat ovládaný proud vzdušné hmoty do, případně z pneumatických pružin.

?£ělll®d_obrázků_na_yýkresech

Vynález je v dalším blíže vysvětlen na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněno pneumatické pružení podle vynálezu pro kolejové vozidlo.

Na obr. 2 je znázorněn odtokový diagram způsobu regulace pneumatického pružení podle vynálezu.

?£íklady_provedení_vynálezu

Pneumatické pružení pro kolejové vozidlo má podle obr. 1 jako sekundární stupeň čtyři pneumatické pružiny jL, 2, 3, 4, prostřednictvím kterých je vozová skříň 5 uložena na dvou podvozcích 6, 2* Podvozky 6, 7 mají vždy neznázorněný jeden rám a bud jedno nebo více soukolí nebo jednotlivých kol, která jsou na rámu uložena odpružené prostřednictvím primárního pružinového stupně. Přídavně mohou mít podvozky 6, 7 také neznázorněné poháněči a/nebo brzdicí jednotky. Podvozky θ> Z mohou být vytvořeny jako pravé otočné podvozky nebo

			0	9 ·		• *	0
«		0	• 0 ·	♦	•	0	··
♦		0	• ·	0	9	0	•
• *	•	0	• ·	0	0	•	•
0·	« ·		0» 0	0«		« 9	00

ale také jako jednoduché pojezdy. Podvozky 6, 7 mohou být také upraveny tak, že je na nich prostřednictvím přídavných, neznázorněných pneumatických pružin podepřena sousední vozová skříň. Pneumatické pružiny χ, 2, 3, 4 jsou uloženy na rámech podvozků 6, I a podpírají vozovou skříň 5 v oblasti jejích rohů. Pneumatické pružiny X, 2, 3, 4 jsou vytvořeny o sobě známým způsobem s měchem a s obručí a jsou uspořádány vždy na každém podvozku 6, 7 souměrně k centrální podélné ose X vozidla. Přední podvozek 6 a zadní podvozek 7_ jsou uspořádány souměrně k centrální příčné ose Y vozidla. Pneumatické pružiny χ, 2, 3, 4 jsou spojeny s napájecím ústrojím 8 prostřednictvím napájecího potrubí 16 tlaku. Napájecí ústrojí 8 může být vytvořeno například z nádrže stlačeného vzduchu, která je prostřednictvím kompresoru napájena stlačeným vzduchem. Ke každé pneumatické pružině χ, 2, 3, 4 je přiřazen elektricky ovladatelný regulační ventil 12, který podle své spínací polohy spojuje příslušnou pneumatickou pružinu X, 2, 3, 4 s napájecím ústrojím 8, uzavírá napájecí potrubí 16 tlaku nebo spojuje pneumatickou pružinu X, 2, 3, 4 se vzduchovou výpustí 9. Tak je možné volitelně vzduchovou hmotnost z hlediska tlaku v pneumatické pružině χ, 2, χ, 4 zvětšovat, udržovat konstantní nebo vypouštět. Ke každé pneumatické pružině χ, 2, 3., 4 je přiřazeno čidlo 10 pro snímání výšky Z_N, kde N = 1, 2, 3, 4, například velikosti odstupu mezi vozovou skříní 5 a rámy podvozků 6, χ, jakož i čidlo 11 pro snímání tlaku P^, kde N = 1, 2, 3, 4.Mimoto je upraveno tlakové čidlo 14 pro snímání tlaku P^ v napájecím ústrojí 8, jakož i čidlo 15 zrychlení pro snímání Aq příčného zrychlení působícího ve směru centrální příčné osy Y vozidla. Snímané měrné veličiny jsou v čidlech 10, 11, 14. 15 přeměňovány na odpovídající elektrické měrné signály, které jsou prostřednictvím čidlového signálového vedení 18 přiváděny do elektrického ovládacího přístroje 13. V ovládacím • ·

přístroji 13 se měrné signály snímaných měrných veličin, to je výšky Z_N, kde N = 1, 2, 3, 4, tlaku P_N> kde N = 1, 2, 3, 4, tlaku P_T a příčného zrychlení Aq zpracovávají a regulační ventily 12 se prostřednictvím ventilových řídicích vedení 17 ovládají pro dosažení předem stanovených regulačních cílů. Protože je k dispozici více měrných veličin než je minimálně potřebné, lze pravděpodobnost měrných signálů čidel 10, 11 přezkoušet a je možné bezpečně rozpoznat čidlový výpadek z hlediska jmenovitého prosakování v pneumatickém systému.

Podle způsobu regulace pneumatického pružení pro kolejové vozidlo jsou podle obr. 2 jako měrné veličiny snímány čidly 10. 11 výšky Z^, kde N = 1, 2, 3, 4, a tlaky P^, kde N = 1, 2, 3, 4 pneumatických pružin 1., 2, 3, 4 a jsou přeměňovány na odpovídající měrné signály, které se přivádějí do elektrického ovládacího přístroje 13. Dále se snímá tlak Pj v napájecím ústrojí 8 prostřednictvím tlakového čidla 14 a na vozovou skříň 5· působící příčné zrychlení Aq prostřednictvím čidla 15 zrychlení a jejich měrné signály se také přivádějí do ovládacího přístroje 13. Příčné zrychlení Aq a jízdní rychlost mohou být využitelné případně také prostřednictvím palubní sítě kolejového vozidla.

Protože čidlové charakteristiky mají na podkladě tolerancí konstrukčních dílů jen konečnou přesnost, uskutečňuje se v prvním kroku korekce měrného signálu prostřednictvím v paměti ovládacího přístroje 13 uložených kompenzačních charakteristik čidel 10, 11. Pokud jsou použita čidla 10, 11 s dostatečnou přesností, může tento krok způsobu odpadnout.

Pro oddělování vysokofrekvenčních rušivých podílů z korigovaných měrných signálů se nyní uskutečňuje filtrace dol• · · · ní propusti. Při volbě mezní frekvence filtru dolní propusti může být využita vlastní frekvence kmitového systému vozové skříně 5 proti podvozku 6, 7, která má typickou hodnotu zhruba 1 hertze. Přitom by měla být využita mezní frekvence v provozu kolejového vozidla o hodnotě zhruba 0,1 hertze, zatímco při seřizování kolejového vozidla by měla být mezní frekvence zřetelně vyšší, a to v oblasti o hodnotě zhruba 1 až 10 hertzů.

Pro zkoušení chyb se určují z filtrovaných měrných hodnot pro výšky Z^ a tlaky prostřednictvím obecného vyrovnávání plynů a modelu pneumatických pružin JL, 2, 3, 4 vzduchové hmoty v pneumatických pružinách 1., 2, 3, 4. Po určité době odvedená vzdušná hmota vytváří vypočítaný proud vzdušné hmoty pro pneumatické pružiny 1_, 2, 3, 4. Z časového průběhu ovládání regulačních ventilů 12, jakož i prostřednictvím v paměti elektrického ovládacího přístroje 13 uloženého modelu regulačních ventilů 12 je určován odhadnutý proud vzdušné hmoty pro pneumatické pružiny JL, 2, 3^, 4. Rozdíl mezi vypočteným a mezi odhadnutým proudem vzdušné hmoty jedné pneumatické pružiny se pozoruje jako kontrolní velikost. Pokud stoupne kontrolní velikost jedné pneumatické pružiny 1_, 2, 3, 4, tak se zřejmě vytvořil výpadek odpovídajícího tlakového nebo výškového čidla 10> 11 nebo také obou těchto čidel 10. 11. Mohlo by však také dojít k velkému prosakování v pneumatickém pružení. Pokud je na rozdíl od toho kontrolní velikost vždy negativní, došlo zřejmě k prosakování. Pro další omezení chyb se jednak zjistuje ze svislých sil vypočtené tlaky P^ určující svislou celkovou sílu jako součet všech svislých sil F^. Svislá celková síla F^ se porovnává s předem stanovenými funkčními mezemi, například s hmotnostní silou prázdného a naloženého kolejového vozidla. Při překročení funkčních mezí lze předpokládat, že je chybné tlako···· · · · · · • · ♦ · · · · · ··· ··· ·· vé čidlo 11. Odpovídajícím způsobem se zjištuje z výšek Z^_Tpneumatických pružin L, 2, _3, 4 zkrutný podíl oc porovnává se s předem stanovenými funkčními mezemi a při jejich překročení se považuje za chybné výškové čidlo 10. Při chybně charakteristickém chování kontrolní velikosti a po vymezení chyby na určité čidlo 10, 11 je vydáno hlášení o chybě pro řidiče kolejového vozidla. Zatímco při výpadku obou čidel 10. 11 pneumatické pružiny _1> 2» 3, 4 je ipožné doporučit zastavení kolejového vozidla, lze při jednoznačném rozpoznání přesně chybného čidla 10, 11 nahradit přijatou měrnou hodnotu vypočítanou měrnou hodnotou. Pro nahražení měrné hodnoty se nejprve odhadne vzdušná hmota v této pneumatické pružině 2.» 2» 2» £ prostřednictvím integrování před tím elektrickým ovládacím přístrojem 13 regulovaného proudu vzdušné hmoty skrz regulační ventil 12. Z odhadnuté vzdušné hmoty a jedné z obou měrných hodnot, například tlaku Pjj, lze učinit prostřednictvím obecného plynového vyrovnání zpětný závěr na druhou měrnou hodnotu, tedy výšku Zjj.

Na konec je k dispozici kompletní sada měrných hodnot, případně doplněná nahraženými měrnými hodnotami,,a to pro výšky Zpj a tlaky P^, kde N = 1, 2, 3, 4, pro následující transformaci měrného signálu. Výšky Z^ pneumatických pružin 2» 2» 2» 2 i^s°u rozloženy do výkyvného podílu<x , který odX povídá otočnému pohybu vozové skříně 5 kolem centrální podélné osy X vozidla, do klopivého podílu který odpovídá otočnému pohybu vozové skříně 5 kolem centrální příčné osy Y vozidla, do zkřutného podílu oc , který odpovídá pohybu pootáčení vozové skříně 5 kolem centrální podélné osy X vozidla, a do zdvihového podílu Z^, který odpovídá ponornému pohybu vozové skříně kolmo k rovině tvořené osami X, L Výkyvný podíloC je nyní očištěn od podílů příčného zrychlení Aq., které je vyvoláváno jízdou kolejového vozidla v ob-

louku. Zjištěné tlaky P^ se nejprve přepočtou do svislých pneumatických pružinových sil, přičemž efektivní dosedací plochy pneumatických pružin 1_, 2, 3, 4 vstoupí do tohoto výpočtu. Z výšek pneumatických pružin JL, 2, 3, 4 a ze specifikací použitých výkyvných podpěr vozové skříně J5, například zkrutné tyče, se potom vypočtou výkyvné podpěrné díly. Ze svislých pneumatických pružinových sil a z výkyvných podpěrných sil se nakonec vypočtou na předem stanovené záběrové body vozové skříně 5 působící svislé síly, tedy celkové síly F^, kde N = 1, 2, 3, 4. Záběrové body mohou být například rohové body vozové skříně 5 nebo také centrální body úložných ploch pneumatických pružin JL, 2, 3, 4. Svislé celkové síly Fjj se potom rozloží do výkyvného momentu M^, který odpovídá kroutícímu momentu vozové skříně 5 kolem centrální podélné osy X vozidla, do klopivého momentu My, který odpovídá kroutícímu momentu vozové skříně 5 kolem centrální příčné osy Y vozidla, do kroutícího momentu M_T, který odpovídá momentu upnutí vozové skříně 5 kolem centrální podélné osy X vozidla, a do svislé celkové síly F^, která odpovídá součtu svislých sil Fjj. Jako vztažné síly se kromě těchto sil vztahujících se k vozové skříni 5 použijí také rozdělené síly případně γ» které se vztahují k podvozku, a to jako poměr rozdílu a součtu svislých sil a F^, případně a . Na závěr je ještě určen výkyvný moment M^ očištěný o podíly příčného zrychlení A^.

Na podkladě této transformace měrných signálů se nyní v regulaci zjistí možné odchylky od regulačních cílů. Pro dodržení průjezdného proflu může být jako regulační cíl předem stanovena kompenzace očištěného výkyvného podílu oc a

Λ klopivého podílu jakož i dodržování podílu výšky Z^, případně zdvihového podílu na předem stanovené hodnotě.

Pro volnost upnutí vozové skříně J5 může být regulačním cí• · lem kompenzace kroutícího momentu Mj., nebo alternativně k tomu pro zvýšení bezpečnosti proti vykolejení minimalizováno rozdělení sil ÍS q ^a Δ 7 na každý podvozek 6, 7. Při regulaci provozního vztahu kolejového vozidla může být provedeno porovnání provozně relevantních kontrolních veličin s přiřazenými funkčními oblastmi, čímž se provede další kontrola.

Kromě regulačních cílených veličin, jako například k podvozkům 6, 7 se vztahujícího rozdělení sil & θ kroutícího momentu MLp výkyvného podílu klopivého podílu tú? a zdvihového podílu mohou být kontrolovány také tlaky pneumatických pružin 1^ 2, 3, 4 pro rozpoznání velkého prosakování nebo selhání jedné pneumatické pružiny jL, 2, 3, 4, jakož i očištěný výkyvný moment Μ_χ pro rozpoznání nesouměrných stavů naplnění nebo značného zatížení větrem. Pokud opouštějí tyto hodnoty kontrolních veličin vždy stanovenou funkční oblast, tak může být vydáno odpovídající varovné hlášení na řidiče kolejového vozidla. Výhodným způsobem mohou být upraveny dynamické funkční oblasti pro kontrolní veličiny, které jsou variabilní v závislosti na provozních podmínkách, jako například na ν_χ jízdní rychlosti kolejového vozidla.

V ovládání regulačního ventilu jsou nyní regulační ventily 12 prostřednictvím elektrického ovládacího přístroje 13 regulovány tak, že se dosahují předem stanovené regulační cíle. K tomu jsou odstraňovány rozpoznané odchylky regulačních cílů způsobené přítokem a odtokem vzdušných hmot, jako nastavovacích veličin, a to tím, že stlačený vzduch z napájecího ústrojí 8 je čerpán do jedné nebo do více pneumatických pružin 1., 2., £ nebo je vypouštěn přes vzduchovou výpust do okolního prostředí. Přitom mohou být regulační ventily ovládány prostřednictvím v ovládacím přístroji 13 v paměti uložených ventilových charakteristik s úvratovými drahami.

V provozu kolejových vozidel mohou být použity například ven- 17 tilové charakteristiky s úvraňovými drahami, aby se regulační ventily 12 otevřely teprve od stanovené prahové hodnoty ovládacího impulzu. Tím se zabrání tomu, že není třeba vyrovnávat žádné odchylky od regulačních cílů, což snižuje spotřebu stlačeného vzduchu a tím také spotřebu energie kompresoru.

Při seřízení kolejového vozidla se na rozdíl od toho používají ventilové charakteristiky, které nemají žádnou vratnou dráhu, takže je dána vysoká přesnost při nastavování systému vozové skříně 5, pneumatických pružin χ, 2, 3, 4 a podvozků 6, 7 pro bezpečný provoz kolejového vozidla. Při seřizování kolejového vozidla mohou být také zjištěny kompenzační charakteristiky čidel 10, 11 a optimální ventilové charakteristiky a mohou být dány k dispozici pro korekci měřicích signálů z hlediska ovládání regulačního ventilu 12. Ovládací procesy regulačních ventilů 12 jsou v průběhu ovládání regulačních ventilů 12 zaznamenávány, což umožňuje vyhodnocení vzdušných hmot, které jsou v daném okamžiku v pneumatických pružinách J_, 2, 3, 4 prostřednictvím časové integrace proudu vzdušné hmoty, který je prostřednictvím regulačních ventilů včerpán, případně vypuštěn, což je nutné pro vytvoření měrných hodnot tehdy, pokud bylo zjištěno, že jedno z čidel 10, 11 je chybné.

Prostřednictvím popsaného regulačního nasazení pro pneumatické pružení kolejových vozidel, které je upraveno centrálně ve vozové skříni z hlediska směru jízdy vlaku se zabrání nasazení mechanických a pneumatických komponent a umožní se zjištění provedené na bázi modelu a kontrola provozního stavu kolejového vozidla. Prostřednictvím pružného a na softwaru založeného regulačního nasazení lze také upravit dynamické ventilové charakteristiky, jakož i vyrovnání tolerancí konstrukčních součástí, zejména čidel, a to prostřednictvím softwarového nastavování. Také se umožňuje rozpoznání chyb a kritických provozních stavů, jakož i zjednodušené a poloautomatické seřizování pneumatického pružení kolejového vozidla. Je možné také uskutečnit statistické vyhodnocení provozních stavů v průběhu jízdy, což zjednodušuje údržbu a zvyšuje provozní spolehlivost kolejového vozidla.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1.

pneumatické pružiny|pro kolejové vozidlo vozovou skříní (5), která se prostřednict

Způsob regulace s nejméně jednou vím pneumatických pružin (1, 2, 3, 4) opírá na nejméně jed nom podvozku (6, 7), přičemž měrné veličiny se snímají čidly (10, 11) a přeměňují se na odpovídající měrné signály a přičemž tyto měrné signály se přivádějí do elektrického ovládacího přístroje (13), který elektricky ovládá regulační ventily (12) pro dosažení regulačních cílůý aby vzduch proudil nebo vytékal do nebo z pneumatických pružin (1, 2, 3, 4), vyznačující se tím, že jako měřené veličiny se snímají výšky (Zp Zg, Zg, Z^) a tlaky (P^, Pg, Pg, P^) pneumatických pružin (1, 2, 3, 4), že měrné signály se zkoušejí na chyby a chybné měrné hodnoty se nahrazují odhadnutými měrnými hodnotami, že se výškové měrné hodnoty (Zp Zg, Zg, Z^) transformují do vozové skříně (5) se vztahujícího výkyvného podílu (<X._V) a/nebo klopivého podílu (og) a/nebo a y zkrutného podílu (o<_z) a/nebo zdvihového podílu (Z^), že se z tlakových měrných hodnot (P*, Pg, Pg, P^) vypočtou svislé síly (Fp Fg, Fg, F^) působící na vozovou skříň (5), že se tyto svislé síly (Fp Fg, Fg, F^) transformují do vozové skříně (5) se vztahujícího výkyvného momentu (Μ_χ) a/nebo klopivého momentu (My) a/nebo kroutícího momentu (M^,) a/nebo svislé celkové síly (F^) a/nebo do vždy jednoho podvozku (6, 7) se vztahujícího rozdělení sil (^ θ, & ?), a že jako regulační cíle se výkyvný podíl («„) kompenzuje a/nebo klopivy podíl () se kompenzuje a/nebo zdvihový podíl (Z^) se udržuje na stanovené požadované hodnotě a/nebo se buď rozdělení sil (/! θ» Δ 7) ^na každý podvožek (6, 7) minimalizuje nebo má být kroutící moment (M^.) kompenzován.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující s e

20 tím, že provozní stav kolejového vozidla se kontroluje porovnáváním provozně relevantních kontrolních veličin se vždy přiřazenými funkčními oblastmi a při opuštění funkční oblasti se vydá odpovídající varovné hlášení.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že jako provozně relevantní kontrolní veličiny se kontrolují k podvozku (6, 7) se vztahující rozdělení sil θ, Δ a/nebo kroutící moment (M^,) a/nebo výkyvný podíl (>5<__χ) a/nebo klopivý podíl (oCy) a/nebo zdvihový podíl (Z^) a/nebo výkyvný moment (Μ_χ) a/nebo tlakové měrné hodnoty (Pj, Pg, P₃, P₄).
4. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že funkční oblasti pro kontrolní veličiny jsou variabilní v závislosti na provozních podmínkách kolejového vozidla.
5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že měrný signál přiváděný od čidla (10, 11) do ovládacího přístroje (13) se koriguje prostřednictvím v paměti ovládacího přístroje (13) uložené kompenzační charakteristiky tohoto čidla (10, 11).
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že kompenzační charakteristika čidla (10, 11) se zjištuje při seřizování kolejového vozidla.
7.

Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, hodnot (Zj, Zg, dolní propusti.

že měrné signály přijímaných měrných Z^, Pp Pg, Pp P^) se filtrují filtrem
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující s e tím, že mezní frekvence filtru dolní propusti se volí různě velké při seřizování a v provozu kolejového vozidla.
9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že pro zkoušení chyb výškových měrných hodnot (Zj, Zg, Zg, ) a tlakových měrných hodnot (P^ ^2’ ^3» ^4) prostřednictvím v paměti ovládacího přístroje (13) uložených modelů pneumatických pružin (1, 2, 3, 4) a regulačních ventilů (12) se určí rozdíl mezi z výškových měrných hodnot (Z^, Zg, Zg, Z^) a z tlakových měrných hodnot (P^, Pg, Pg, P^) vypočteného proudu vzdušné hmoty a odhadnutého proudu vzdušné hmoty prostřednictvím regulačních ventilů (12) nejméně jedné pneumatické pružiny (1, 2, 3, 4) a pozoruje se jako kontrolní veličina.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že pro další omezení chyb se porovnává na stanoveném výškovém, případně tlakovém čidlu (10, 11) zkrutný podíl (c<₂), případně svislá celková síla (F^) se vždy předem stanovenými funkčními mezemi.
11. Způsob podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že při chybném charakteristickém chování kontrolní veličiny a po omezení chyby se vydá na stanovené čidlo (10, 11) hlášení chyby.
12. Způsob podle jednoho z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že měrná hodnota chybného čidla (10, 11) pneumatické pružiny (1, 2, 3, 4) se nahradí měrnou hodnotou vypočtenou ze vzdušné hmoty odhadnuté pro tuto pneumatickou pružinu (1, 2, 3, 4).
13. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačují- cí se tím, že jako další měrná veličina se snímá příčné zrychlení (Aq) vozové skříně (5).
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že výkyvný podíl i&y) a výkyvný moment (Μ_χ) se upraví podíly příčného zrychlení (Aq) vyvolanými jízdou kolejového vozidla v oblouku.
15. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 14, vyznač u jící se tím, že regulační ventily (12) se ovládají prostřednictvím v paměti ovládacího přístroje (13) uložených ventilových charakteristik s variabilními úvratěmi.
16. Pneumatické pružení pro kolejové vozidlo s nejméně jednou vozovou skříní (5), která je prostřednictvím pneumatických pružin (1, 2, 3, 4) uložena na nejméně jednom podvozku (6, 7), a která má napájecí ústrojí (8) pro přípravu stlačeného vzduchu pro pneumatické pružiny (1, 2, 3, 4), vzduchovou výpust (9) pro vypouštění vzduchu z pneumatických pružin (1, 2, 3,

4) do okolního prostředí, čidla (10, 11) pro snímání výškových měrných hodnot (Z^, Zg, Zg, Z^) a tlakových měrných hodnot (P^, Pg, Pg, P^), regulační ventily (12) pro ovládání proudu vzduchu mezi pneumatickými pružinami (1, 2, 3, 4) a napájecím ústrojím (8) nebo vzduchovou výpustí (9), a elektrický ovládací přístroj (13), který zpracovává měrné signály snímaných výškových měrných hodnot (Z^, Zg, Zg, ) a tlakových měrných hodnot (Pj, Pg, Pg, P^) a ovládá regulační ventily (12) pro dosažení regulačních cílů, vyznačující se tím, že pro pneumatické pružiny (1, 2, 3, 4) jsou upravena výšková čidla (10) pro snímání výšky (Ζ^, Zg, Zg, Z^) mezi vozovou skříní (5) a mezi podvozkem (6, 7) a tlaková čidla (11) pro snímání tlaků (P^, Pg, ^3» ^4) ^v Pneumatických pružinách (1, 2, 3, 4).
17. Pneumatické pružení podle nároku 16, vyznačující se tím, že je upraveno tlakové čidlo (14) pro snímání tlaku (Pj) vzduchu v napájecím ústrojí. (8) a čidlo (15) zrychlení pro snímání příčného zrychlení (Aq) vozové skříně (5).