CZ228098A3 - Způsob ovlivňování úhlu vybočení sousedních vagónových skříní vícečlánkového kolejového vozidla, kolejové vozidlo k provádění tohoto způsobu a jeho řídící jednotka - Google Patents

Description

Vynález se týká způsob ovlivňování úhlu kloubu mezi podélnými osami sousedních , vagónových skříní vícečlánkového kolejového vozidla jedoucího po kolejové dráze, jehož vagónové skříně jsou uloženy vždy na jednom dvouosém podvozku pomocí sekundárního pérování a u něhož vždy dvě sousední vagónové skříně jsou navzájem otočně spojeny jediným kloubem kolejového vozidla k provádění způsobu.

Dosavadní stav techniky

K tomu, aby bylo možno ovlivňovat úhel vybočení mezi podélnými osami sousedních vagónových skříní vícečlánkového vozidla jedoucího po kolejové dráze ( DE 28 54 776 Al ) se postupuje dosud- tak, že se měří natočení podélné osy vagónové skříně vůči příslušnému otočnému podvozku a v závislosti na tom se pomocí řídícího přístroje řídí ovládací zařízení ve formě hydraulicky poháněných silových válců. Tato ovládací zařízení působí elektricky, na řídící přístroj a mechanicky mezi sousedními vagónovými skříněmi vzájemně spojenými na svých koncích jediným kloubem. Řízení ovládacího zařízení se přitom provádí tak, že dvouosé podvozky s pevnými osami, na kterých jsou vagónové skříně uloženy prostřednictvím pružných sekundárních pérování, jsou zcela osvobozeny od funkce zdroje síly a opotřebení věnců a kolejnic se podstatně snižuje. Přitom ovládací zařízení blokuje kloub při přímé jízdě v poloze nad středem kolejové dráhy a vynucuje při jízdě v oblouku vybočení kloubu do vnější strany oblouku kolejové dráhy. Tímto nucené řízeným vybočením se usiluje o zlepšené využití průjezdného jízdního profilu při jízdě kolejového vozidla v zatáčkách.

Nevýhodou při tomto uspořádání a způsobu je, že je nutné trvalé nucené řízené nastavení kloubu, protože výsledné síly vzniklé v důsledku vybočení musí být udržovány zcela mimo podvozek.

Úlohou vynálezu je založit nový způsob, který je druhově stejný s popsaným způsobem a vytvořit kolejové vozidlo u kterého je možno řídit nastavení vagónových skříní tak, že při dynamické jízdě zaujmou vzájemně polohu, která odpovídá statické poloze v příslušném úseku kolejové dráhy.

• 9 ·· ··· · · • · * ·« *·

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu způsobu ovlivňování úhlu kloubu mezi podélnými osami sousedních vagónových skříní vícečlánkového kolejového vozidla jedoucího po kolejové dráze, jehož vagónové skříně jsou uloženy vždy na jednom dvouosém podvozku pomocí sekundárního pérování a u něhož vždy dvě sousední vagónové skříně jsou navzájem otočně spojeny jediným kloubem spočívá v tom, že průběh kolejové dráhy je snímán a znázorněn alespoň na takové délce, která momentálně leží mezi prvním a posledním otočným podvozkem, a průběžně k tomuto vždy aktualizovanému úseku kolejové dráhy se zjišťuje vzájemná jmenovitá poloha vagónových skříní, která odpovídá jejich příslušné statické klidové poloze a momentální jmenovitá hodnota se porovnává s momentální skutečnou hodnotou a v závislosti, na tom se působí proti odchvlí'” skutečné hodnoty od jmenovité hodnoty nebo alespoň při změně skutečné hodnoty oa jmenovité hodnoty se působí proti dále ve stejném směru pokračující změně skutečné hodnoty.

Podstata kolejového vozidla k provádění způsobu spočívá v tom, že na kloubu nebo mezi sousednímu vagónovými skříněmi je umístěn snímač úhlu vybočení a alespoň mezi prvním otočným podvozkem a příslušnou vagónovou skříní je umístěn snímač úhlu natočení a tyto snímače úhlů poskytují signály skutečných hodnot, které jsou přivedeny do řídící jednotky, která generuje a ukládá ze signálů skutečných hodnot snímačů úhlů a geometrických rozměrů mezi kloubem a sousedními otočnými podvozky znázornění momentálně projížděného úseku kolejové dráhy a rovněž generuje z tohoto sledování trasy na základě minimální energie akumulované v prvcích sekundárního pérování při statickém provozu vagónových skříní signály jmenovitých hodnot pro úhel vybočení a úhel natočení a která porovnává signály skutečných hodnot s příslušnými signály jmenovitých hodnot a na kloubu nebo mezi sousedními vagónovými skříněmi a /nebo mezi otočným podvozkem a příslušnou vagónovou skříní je umístěno alespoň jedno řízené ovládací zařízení a toto ovládací zařízení je řízeno pomocí řídící jednotky v závislosti na porovnání signálů skutečných hodnot a jmenovitých hodnot.

U způsobu a u konstrukce podle vynálezu se určuje a ukládá do paměti průběh kolejové dráhy v místě dotyku otočných podvozků během jízdy kolejového vozidla a to ze změřeného úhlu vybočení na spojovacím kloubu a úhlu natočení příslušného otočného podvozku jakož i ze známé vzdálenosti mezi kloubem a příslušným virtuálním středem příslušného otočného podvozku. Pro každý následující rozdílný úsek kolejové dráhy se uplatní stejný měřící postup a z toto získané souřadnice pro tento částečný úsek kolejové dráhy se opět ukládají. Toto snímání měřených hodnot a jejich ukládání se provádí alespoň • · »» ί · v

· ·· ·*· · 9 • * fc • 9 ·· na dráze, která leží mezi prvním a posledním otočným podvozkem vícečlánkového kolejového vozidla spojeného klouby. V tomto takto vytvořeném úseku kolejové dráhy se tedy neurčuje pouze místo, na kterém se nalézá první otočný podvozek, ale rovněž se určuje místo nebo místa, na kterých se nalézá následující otočný podvozek nebo podvozky. Poté, co je rovněž k těmto dalším místům obsažen v paměťové řadě průběh místního úseku kolejové dráhy je známa pro všechny momentální dotykové body otočných podvozků i momentální skutečná poloha podvozků potom, co tyto podvozky projely příslušný úsek kolejové dráhy.

Ke skutečné poloze otočných podvozků je třeba zjistit jmenovitou polohu vagónových skříní, tak jak se ustaví ve statické, stavu, když vozidlo stojí na tomto místě. V této statické poloze je průjezdný profil vozidla minimální. V tomto stavu je v této statické jmenovité poloze akumulovaná energie v sekundárním pérování vzniklá v důsledku natočení a příčného posunutí vagónové skříně vůči otočnému podvozku nej menší. Vzájemná jmenovitá poloha vagónových skříní se dá proto zjistit na základě nej nižší akumulované energie v prvcích sekundárního pérování a lze ji vydávat jako jmenovitý úhel pro polohu kloubu a otočného podvozku vůči vagónovým skříním ve formě signálů jmenovitých hodnot. Jmenovitá poloha, respektive příslušné signály jmenovitých hodnot se pak porovnávají se skutečnou polohou respektive se signály skutečných hodnot pro úhel vybočení a úhel natočení a v závislosti na tomto porovnání se řídí nastavení ovládacího zařízení, které působí proti odchylce skutečné hodnoty od jmenovité hodnoty. Nejdříve jsou tudíž vyhodnoceny skutečné hodnoty úhlu vybočení a úhlu natočení k určení průběhu kolejové dráhy, z toho se určí statická jmenovitá poloha vagónových skříní vzhledem k momentálně projížděnému úseku kolejové dráhy, ta se porovná s již předem zjištěnými jmenovitými hodnotami a z toho se generuje řídící signál pro ovládací zařízení pro opravu odchylky skutečné hodnoty od jmenovité hodnoty.

Pokud se přitom použijí aktivní silové ovládací prvky, lze vyvozovat silové složky na vagónové skříně v místě kloubu nebo mezi vagónovou skříní a příslušným otočným podvozkem při situaci, kdy skutečná hodnota sleduje jmenovitou hodnotu, a tyto silové složky pak urychlují pohyb vagónových skříní směrem k jej ich jmenovité poloze a v situaci, kdy skutečná poloha přesáhne jmenovitou polohu vyvozují protiběžnou sílu. Pokud se naproti tomu použijí řízené tlumiče, budou působit proti přetrvávající změně skutečné hodnoty v situaci, kdy se skutečné hodnoty oddaluje od skutečné hodnoty. Tlumící prvky budou podle toho působit tak dlouho, dokud se bude skutečná hodnota oddalovat od jmenovité hodnoty. Naproti tomu v případě, že se změny skutečné hodnoty přibližují jmenovité hodnotě k tlumení nedojde.

» »

• 4« • · · ¹ t !

··

Řízení nastavení polohy podle vynálezu je výhodné zvláště v případech, kdy se vagónové skříně v důsledku výpadku brzd, výpadku pohonu na předchozím otočném podvozku nebo podobných funkcích nebo rovněž při posunutí dostanou vzájemně do provozně neobvyklé polohy případně nebezpečné polohy V nebo Z a mohou pak vykolejit.

Zjištění průběhu vagónové dráhy lze stanovit z rozdílu drah kolejových kol prvního otočného podvozku pohybujících se na vnitřním oblouku a na vnějším oblouku a z toho zjistit poloměr oblouku kolejové dráhy v místě prvního podvozku ve směru jízdy. Přitom f zjištěné hodnoty se pak uchovávají opět jako měřená řada alespoň pro momentální úsek dráhy ležící mezi prvním otočným podvozkem a posledním otočným podvozkem, zvláště pak ve formě souřadnicových měřených hodnot,tak, že uložená data případně řada změřených hodnot vždy znázorňuje skutečný průběh dráhy, na který se zpětně odkazuje při zjištění jmenovité hodnoty vagónových skříní. Rozdílnost jízdních drah lze přitom zjistit z rozdílného počtu otáček kolejového kola na vnitřním a vnějším oblouku nebo pomocí optických snímačů nebo snímačů pracujících na radarovém, případně ultrazvukovém principu. Pro účely zjištění průběhu kolejové dráhy lze však vyhodnocovat i dostředivé zrychlení, sklon a jízdní rychlost první vagónové skříně a ukládat v postupné řadě hodnoty poloměru pro rozdílné úseky dráhy jakožto znázornění skutečně projeté kolejové dráhy.

Pro technické zpracování se pro úhel vybočení vyplývající ze skutečné polohy vagónových skříní jakož i pro úhel natočení mezi vagónovou skříní a otočným podvozkem generuje vždy signál skutečné hodnoty závislý na úhlové poloze. Ke jmenovité poloze vagónové. skříně vypočítané ze znázorněné momentální kolejové dráhy se generují odpovídající oddělené elektrické signály jmenovitých hodnot úhlu vybočení a úhlu natočení. Tyto signály skutečných a jmenovitých hodnot jsou přednostně elektricky nebo digitálně porovnávány a z nich se odvozuje řídící signál, který řídí ovládací zařízení takovým způsobem, aby se podporovalo přiblížení jakéhokoli signálu momentální hodnoty k příslušnému signálu jmenovité hodnoty, respektive aby se působilo proti jeho překročení v pozitivním i v negativním směru. Jestliže se použije ovládacího zařízení s tlumící charakteristikou, pak se jeho řízení provádí tím způsobem, že se tlumí pouze změny skutečné hodnoty, které se vzdalují jmenovité hodnotě. Tlumící účinek lze přitom řídit v závislosti na strmosti změny takovým způsobem, že při vysokých rychlostech změn je také hodnota tlumení vysoká. Ovládací zařízení může být přitom opatřeno ovládacími prvky, které jsou umístěny alespoň v místě kloubu, mezi oběma sousedními vagónovými skříněmi a /nebo také mezi otočným podvozkem a příslušnou vagónovou skříní. Přednostně se ovládací prvky přiřazují v symetrickém uspořádání a to jak u kloubu, tak u kteréhokoli otočného podvozku.

b »· • · » b «ΟΙ ·»·

Jestliže je vícečlánkové kolejové vozidlo složeno vždy ze dvou vagónů spojených kloubem, u kterého jsou oba páry vagónů spojeny pomocí vodící tyče, která je napojena na obou koncích kloubem mezi druhým a třetím vagónem, pak se k danému účelu rovněž zde ukládá průběh dráhy po celé délce kolejového vozidla a určení jmenovité hodnoty se provádí odděleně pro každý pár vagónů, přičemž i zde je základem pro toto určení minimální akumulovaná energie v prvcích sekundárního pérování každého vagónového páru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže vysvětlen pomocí schematických výkresů objasňujících principy vynálezu a na příkladech provedení. Na výkrese značí: Obr.l - kolejové vozidlo složené ze tří vagónů s přiřazenými ovládacími prvky umístěné na obloukové dráze; Obr.2 - znázornění principu uspořádání podle Obr.l v pravoúhlém souřadnicovému systému; Obr. 3 - vždy idealizovaný průběh úhlu vybočení mezi prvním a druhým vagónem, který slouží jako jmenovitá hodnota a odpovídající dynamický průběh tohoto úhlu ve skutečné hodnotě, respektive úhlu natočení mezi první vagónovou skříní ve směru jízdy a příslušným otočným podvozkem při průjezdu kolejového oblouku na kolejové dráze.

Příklady provedení vynálezu

Kolejové vozidlo má tři vagónové skříně 1, 2 a 3, z nichž každá je uložena na dvouosém otočném podvozku 4 vždy pomocí dvou pružných prvků sekundárního pérování 5, které jsou samy uspořádány na přímce probíhající příčně vzhledem k podélné ose příslušné vagónové skříně I, 2 a 3 a které kromě vlastnosti vertikálního pružení připouští navíc natočení kolem vertikální osy a příčný posun. Příslušná vagónová skříň 1, 2 a 3 se tak může v omezené míře natočit v rovině, která je rovnoběžná s příslušným otočným podvozkem 4 a posunout do strany. Přitom je posun otočného podvozku 4 v podélném směru vagónové skříně omezen nejméně jedním k otočnému podvozku 4 a k vagónové skříni h 2' a 3 připojeným a kloubově připojeným vodícím táhlem, které přenáší trakční síly vyskytující se v podélném směru vagónové skříně mezi otočným podvozkem 4 a vagónovou skříní 1, 2 a 3. Sekundární pérování 5 umožňuje takto natočení podélné osy podvozku 4 vůči podélné ose příslušné skříně l·, 2 a 3 o úhel a, kteréžto natočení je u jednotlivých vagónů zpravidla rozdílné. Ke sledování tohoto úhlu a je proto vždy instalován úhlový snímač 6, který je na jedné straně připojen k vagónové skříní l·, 2 a 3 a na druhé straně k otočnému podvozku 4. Úhlové snímače 6 vydávají v závislosti na příslušném úhlu a signály skutečného úhlu natočení VI,, V2 a V3 , které jsou přiváděny jako vstupní signály do řídící jednotky 7. Vagónové skříně i a 2 , případně 2 a 3 , jsou vždy kloubově spojeny pomocí kloubu 8 s příslušným snímačem úhlu vybočení 9, přičemž kloub 8 představuje vždy jediný spojovací ί 4

4 • 4 ·

·

444 444 » 4 44

4 4 4 1

4 «

4· kloub sousedních vagónových skříní. Snímač úhlu vybočení 9 generuje v závislosti na úhlu vybočení, který svírají podélné osy příslušných vagónových skříní £, 2 a 3 signál skutečného úhlu vybočení K1 respektive K2, kteréžto signály jsou rovněž přivedeny jako vstupní signály do řídící jednotky 7.

K tomu, aby bylo možno ovlivňovat úhel natočení jednotlivých kloubů 8 slouží ovládací zařízení opatřené ovládacími prvky 10, která jsou umístěna symetricky ke každému kloubu 8 mezi vzájemně přilehlými konci sousedních vagónových skříní £, 2 a 3, kterými lze vyvozovat silové složky mezi sousedními vagónovými skříněmi. Další odpovídající ovládací prvky £1 jsou v symetrickém uspořádání pracovně spojeny jednak s k příslušným otočným podvozkem 4 a jednak k příslušnou vagónovou skříni £ 2 respektive 3. Každý ovládací prvek 10 je vybaven řídícím ovládacím vstupem AST, a tyto vstupy jsou připojeny na příslušné ovládací řídící výstupy AST 1 až AST 4 řídící jednotky 7. Ovládací prvky £1 mají rovněž řídící vstupy S, které jsou na své straně připojeny na odpovídající řídící výstupy Sl až S6 řídící jednotky 7. Přitom lze řídící vstupy pro ovládací prvky 1£ otočného podvozku 4 zapojit paralelně, aby se zabránilo nesymetrickému natočení otočného, podvozku 4 působením těchto ovládacích prvků ££.

Kola 12 obou soukolí každého otočného podvozku 4 jsou vedena ve stejných stopách po kolejové dráze 13 tak, že příslušný otočný podvozek 4 musí zaujmout nucené polohu určenou právě projížděným dráhovým úsekem. Tato poloha odpovídá v podstatě tangentě úseku kolejového oblouku 1.3 v místě, kde se nachází příslušný otočný podvozek 4. V důsledku připojení vagónových skříní L 2 a ' 3 vždy na příslušný kloub 8 nemohou se tyto skříně volně nastavit do polohy odpovídající poloze otočného podvozku 4. Z toho plyne natočení sekundárního pérování 5 kolem vertikální osy a zpravidla také lehké příčné posunutí vzhledem k podélné ose vagónové skříně WL. Úhel, který svírají jednotlivé podélné osy vagónových skříní WL u jednotlivých vagónových skříní £ 2 a 3 s podélnými osami otočných podvozků DL příslušných otočných podvozků 4 je patrný z Obr.2. Zde je rovněž patrné, ovšem ve značně přehnaném měřítku, natočením způsobené příčné posunutí h mezi podélnou osou vagónové skříně WL a podélnou osou otočného podvozku DL, které má rovněž u jednotlivých vagónových skříní £ 2 a 3 zpravidla rozdílnou velikost. Toto natočení a příčné posunutí musí být přeneseno příslušným párem sekundárního pérování 5, což znamená, že sekundární pérování 5 akumuluje takto vzniklou energii. Ve statickém provozu, tedy při stojícím vozidle, představuje součet těchto jednotlivých energií minimální hodnotu. Za jízdního provozu se tato energie v důsledku působících dynamických sil zvětšuje. To znamená, že nároky na obrysový průjezdní profil jsou při statickém provozu minimální, avšak za jízdního provozu překračují nároky na průjezdní profil nároky na fe fefe* • · · fe J • fe fe* průjezdný profil odpovídající statickému provozu. Aby bylo možno tomuto důsledku čelit, postupuje se při řízení tak, že vagónové skříně h 2 a 3 jsou při dynamickém jízdním provozu v závislosti na momentálně projížděném kolejovém úseku nastaveny do polohy odpovídající statickému provozu pomocí ovládacích prvků 10, a případně Π. Za tím účelem se vždy snímá a znázorňuje průběh kolejové dráhy a to přinejmenším v délce, která momentálně leží mezi prvním a posledním otočným podvozkem 4 pohybujícího se kolejového vozidla na kolejové dráze 13. K tomuto úseku kolejové dráhy, který je v průběhu jízdy průběžně aktualizován, se vzájemně zjišťuje jmenovité nastavení vagónových skříní L 2 a 3, které by, jak bylo výše vysvětleno, zaujaly vzhledem ke kolejové dráze ve statickém stavu, t.j. ve statickém provozu s přihlédnutím k dotykovým bodům otočných podvozků. Srovnáním skutečné vzájemné polohy vagónových skříní L 2 a 1 s příslušnou jmenovitou hodnotou zjištěnou z průběhu kolejové dráhy, bude v závislosti na výsledku srovnání působeno proti odchylce, a to alespoň v případě, kdy se skutečná hodnota vzdálí jmenovité . hodnotě. Tento postup je účelný tehdy, kdy ovládací prvky pro mechanické nastavení jsou vytvořeny jako řízené tlumiče, které brzdí pohyblivost v oblasti spojovacího kloubu a /nebo mezi příslušným otočným podvozkem 4 a vagónovou skříní i, 2 a 3. K tomu jsou vhodné zvláště hydraulické tlumiče, jejichž tlumící charakteristika je závislá na rychlosti posuvu. Pokud budou použity silové ovládací prvky například hydraulické válce nebo elektromotory poháněné vřetenové pohony, pak lze umístit mezi vagónové skříně, respektive mezi otočný podvozek a příslušnou vagónovou skříň, řízené silové složky, které aktivně přivedou úhel vybočení a /nebo úhel natočení na jmenovitou hodnotu a při stavu, kdy skutečná hodnota překročí jmenovitou hodnotu působí proti této změně záměnou směru působení síly.

Zjištění průběhu alespoň momentálně projížděného úseku kolejové dráhy lze provést různými způsoby. Takto je možné průběžně zjišťovat při konstatním taktu, tedy při více krocích, skutečný úhel vybočení mezi podélnými osami dvou sousedních vagónových skříní a úhel natočení alespoň mezi prvním otočným podvozkem ve směru jízdy a příslušnou vagónovou skříní a z těchto úhlů a předem daných vzdáleností mezi spojovacím kloubem a oběmi sousedními otočnými podvozky určit úhel oblouku kolejové dráhy v místě prvního otočného podvozku pro místní momentální rozdílný úsek kolejové dráhy. Rozdílný úsek kolejové dráhy je přitom krátký úsek trasy ležící mezi prvním a posledním otočným podvozkem vzhledem k úseku kolejové dráhy. K tomuto rozdílnému úseku kolejové dráhy se zároveň určí souřadnicové změřené hodnoty a tyto změřené hodnoty se skládají alespoň pro úsek dráhy ležící mezi prvním a posledním otočným podvozkem 4 tak, že znázorňují průběžně odpovídající úsek dráhy. Hodnoty pro úseky kolejové dráhy, které leží ve směru jízdy za posledním podvozkem lze vždy vymazat, pokud kolejová dráha nebude vcelku projížděna při dalších jízdách, aniž by bylo provedeno vlastní zjišťování trasy.

Zjišťování průběhu kolejové trasy lze však také provádět rovněž z rozdílů projížděných úseků na kolejnici na vnitřní straně oblouku a vnější straně oblouku, přičemž z tohoto rozdílu se zjistí poloměr oblouku kolejové trasy v místě prvního otočného podvozku ve směru jízdy a z toho získané souřadnicové změřené hodnoty odpovídajících různých úseků dráhy lze opět složit z řady změřených hodnot jako digitální znázornění projížděného úseku dráhy. Rozdíl projížděných drah lze přitom stanovit změřením hodnot otáček volného kola otočného podvozku nacházejícího se na vnitřním respektive vnějším oblouku nebo pomocí ultrazvukových nebo radarových přístrojů měřících vzdálenost. Průběh kolejové dráhy lze však zjistit rovněž z dostředivého zrychlení, sklonu vagónové skříně a jízdní rychlosti, čímž lze z těchto hodnot určit poloměr oblouku kolejové dráhy a pro odpovídající různé úseky dráhy uložit tak opět souřadnicové změřené hodnoty, jakožto průběh dráhy, do vícedílné paměti.

Ke zjištění momentální jmenovité polohy vagónových skříní ty 2 a 3 vzhledem momentálnímu průběhu kolejové dráhy Γ3 uloženému v paměti se vychází z podmínky, že při jmenovité poloze odpovídající statické klidové poloze vykazují sekundární pérování 5 vzájemně pomocí kloubů 8 spojených vagónových skříní ty 2 a 3 dohromady minimální energii pokud jde o jejich natočení kolem vertikální osy a příčném posunutí.

V tomto smyslu se přednostně při digitálním početním procesu podle odpovídajícího algoritmu určí k momentálnímu průběhu kolejové dráhy, jaký úhel musí svírat sousední vagónové skříně respektive jejich otočné podvozky k vagónovým skříním ve jmenovité poloze. Určují se tudíž příslušné signály jmenovitých hodnot k jmenovité poloze pro úhel vybočení mezi podélnými osami sousedních vagónových skříní. Analogicky ktomu se pomocí digitálního zpracování dat ke zjištěné jmenovité poloze generují i příslušné signály jmenovitých hodnot pro úhel natočení mezi otočným podvozkem příslušnou vagónovou skříní.

Momentální poloha vagónové skříně vyplývá z úhlu vybočení a z úhlu / úhlů natočení tak, jak jsou skutečně změřeny snímačem úhlu vybočení 9 respektive snímačem úhlu natočení 6 a vydány jako zvláštní elektrické signály skutečných hodnot K případně V a přivedeny k dalšímu zpracování do řídící jednotky 7.

V řídící jednotce 7 jsou signály skutečných hodnot porovnány se signály jmenovitých hodnot a v závislosti na tom se uskutečňuje řízené nastavení ovládacích prvků 10 a případně il- Přitom lze ovládací prvky 10, jty řídit tak, že u signálů skutečných hodnot, které se směřují ke jmenovité hodnotě, jsou z dynamiky odvozené vzpěmé, respektive natáčecí síly mezi příslušnými vagónovými skříněmi respektive otočnými podvozky podporovány tak, aby se signály skutečných hodnot přibližovali signálům jmenovitých hodnot, nebo se v případě, kdy skutečná hodnota překročí hodnotu jmenovitou, nastavily v protiběžném směru. Jestliže budou naproti tomu ovládací prvky vytvořeny pouze jako tlumící prvky, není aktivní podpora otočných pohybů k rychlému se přiblížení skutečných hodnot jmenovitým hodnotám možná, avšak jakmile skutečná hodnota dosáhne jmenovité hodnoty a poté, co se od jmenovité hodnoty začne odchylovat, dojde k utlumení příslušného pohybu vagónové skříně h 2 a 3. Jakmile se opět přiblíží skutečná hodnota jmenovité hodnotě, toto tlumení se zruší tak, aby se poloha vagónové skříně mohla pokud možno bez zábran přiblížit jmenovité poloze.

Uspořádání ovládacích prvků 10 a ld se přednostně vyznačuje dvěma ke každému spojovacímu kloubu 9 a/ nebo otočným podvozkům 4 symetricky uspořádanými ovládacími prvky. Zatím co ovládací prvky Π. na otočném podvozku 4 musí pracovat vždy ve stejném smyslu, aby se dosáhlo symetrického natočení vůči příslušné vagové skříni a proto je lze u každého otočného podvozku 4 připojit na společný výstup S1/S2, S3/S4, S5/S6 řídící jednotky 7, musí být ovládací prvky 10 v místě příslušného spojovacího kloubu 9 na základě jejich uspořádání ve vodorovné rovině vedle kloubu 9 vždy řízeny v protiběžném smyslu. Při vysunutí jednoho ovládacího prvku 10 musí tedy druhý zůstat buď neúčinný nebo se nastaví ve směru zkrácení osové vzdálenosti.

V Obr. 3 je znázorněna statická jmenovitá hodnota úhlu vybočení ve srovnání s příslušnou dynamickou skutečnou hodnotou úhlu vybočení a současně statická jmenovitá hodnota úhlu natočení ve srovnání s dynamickou skutečnou hodnotou úhlu natočení na prvním otočném podvozku ve směru jízdy pro úsek kolejové dráhy, který vybíhá z přímého úseku do oblouku s konstatním poloměrem oblouku. Signály jmenovitých a skutečných hodnot jsou přitom zbaveny vlivu při provozu se vyskytujících rušících kmitů. Podél znázorněné délky kolejové dráhy vyznačené jako úsečka jsou na levé souřadnici vyznačeny hodnoty úhlů kloubu. Body O nejsou přitom na stejné úrovni.

Při vyjetí prvního otočného podvozku z přímé kolejové dráhy do kolejového oblouku s konstatním poloměrem stoupá jmenovitá hodnota úhlu. vybočení přibližně lineárně na maximální hodnotu, až obě k sobě náležející vagónové skříně, respektive jejich podvozky, začnou projíždět obloukový úsek dráhy. Nezmění-li se poloměr, zůstává úhel vybočení návazně konstatní na maximální hodnotě. Průběh jmenovité hodnoty úhlu vybočení odpovídá přitom průběhu, který se získá bod po bodu při rychlosti jízdy blížící se nule nebo při stání. Stejným způsobem je zanesena do grafu jmenovitá hodnota úhlu natočení, který zpočátku klesá v protiběžném směru změny od nulové hodnoty a návazně opět stoupá k nulové hodnotě, jakmile také druhý otočný podvozek najede do kolejového oblouku.

té·· • fcfc· fc · fc fc v fc· ·· fc · * fc · · • fcfc ·· fc fc * • · fc. · ···· ·♦· **10

Vagónové skříně se přitom nacházejí vpodstatě v tangenciální poloze vůči kolejovému oblouku.

Průběh křivky jmenovité hodnoty úhlu vybočení se vypočítá z průběhu skutečně projeté kolejové dráhy na základě vždy nejmenšího energetického obsahu v úvahu přicházejících příčných sil a natáčivých sil příslušných prvků sekundárního pérování a lze jej přednostně uložit jako kontinuální sled jmenovitých hodnot pro příslušné rozdílné úseky kolejové dráhy. Analogickým způsobem se zjistí jmenovitá hodnota i pro úhel natočení.

Skutečná hodnota úhlu vybočení, která se nastaví, aniž by byla ovlivněna ovládacími prvky při projíždění příslušného úseku kolejového úseku se začíná projevovat při najetí z přímého úseku do oblouku, samozřejmě rovněž při nulové hodnotě a stoupá s časovým zpožděním v důsledku hmotnostní setrvačnosti. Hmotnostní setrvačnost zabraňuje pak však dokončení zvyšování jmenovité hodnoty úhlu kloubu při rovnosti jmenovité a skutečné hodnoty a vede takto k tomu, že skutečná hodnota překročí jmenovitou hodnotu tak, jak je to znázorněno křivkou vycházející nad jmenovitou hodnotu.

Pokud není na počátku podporováno vzepření podélných os vagónových skříní aktivní silou ovládacích prvků, aby se dosáhlo již před dosažením maximální hodnoty přiblížení se ke jmenovité hodnotě, bude při použití ovládacích prvků s tlumící charakteristikou působeno proti překročení úhlu vybočení nejdříve v případě, kdy skutečná hodnota překročí jmenovitou hodnotu. Případně lze tlumící účinek vyvolat již tehdy, kdy se skutečná hodnota nachází blízko jmenovité hodnoty. Tlumení nárůstu velikosti úhlu vybočení po překročení jmenovité hodnoty je znázorněno černým polem směřujícím směrem nahoru v horním kmitu, přičemž tlumení bude udržováno pouze potud, pokud se skutečná hodnota bude vzdalovat jmenovité hodnotě. Následkem odpovídajícího silného tlumení se výška horního kmitu křivky značně sníží, v ideálním případě až na nulovou hodnotu. Klesající větev horního kmitu křivky není tlumena, aby se nebránilo přiblížení sé k jmenovité hodnotě. Při poklesu pod jmenovitou hodnotu tak, jak je znázorněno kmitem probíhajícím pod jmenovitou hodnotou, dojde rovněž k tlumení zmenšení úhlu vybočení až od okamžiku dosažení jmenovité hodnoty, aby se tento záporný kmit rovněž omezil na minimum. Oblouk křivky směřující k jmenovité hodnotě opět není tlumen. Tlumení odchylek mezi jmenovitou hodnotou a skutečnou hodnotou se přitom uskuteční pouze při překročení stanovené mezní hodnoty tak, že se připouštějí malé obvyklé provozní úhlové odchylky.

Srafováním znázorněný dynamický průběh skutečné hodnoty úhlu natočení v závislosti na provozu sleduje nejdříve se zvětšenou amplitudou průběh jmenovité hodnoty úhlu natočení vypočítaný rovněž z geometrie koleje tak, aby se při návratu směrem k nulové hodnotě fc fc ·· fc fc··fc * fc fc » «· ·♦ fc « .

fcfcfcfc * fc * fc fc fc fc · • fc · fc «· fc* *

-11v důsledku hmotnostní setrvačnosti vagónové skříně dostal nad nulovou hodnotu. Pokud nebude toto překročení možno omezit již tlumením pomocí ovládajících prvků v místě kloubu na neškodnou veličinu, použijí se ovládací prvky 11, které působí mezi otočným podvozkem 4 a příslušnou vagónovou skříní l·, 2 nebo 1 Přitom lze proti negativnímu překročení jmenovité hodnoty působit aktivní silou instalovaných ovládacích prvků 11, t.j. hydraulických válců nebo elektrických pohonů. Pokud budou jako ovládací prvky použity pouze tlumící prvky, lze přesahu nad nebo poklesu pod jmenovitou hodnotu čelit odpovídajícím nastavením ovládacích prvků. Také přitom se provede tlumení v černém poli pouze tehdy, když se skutečná hodnota po dosažení jmenovité hodnoty od této vzdálí a to jak v pozitivním, tak negativním směru. Pohyby směřující k přiblížení se k jmenovité hodnotě otočného podvozku vhledem k vagónové skříni nejsou naproti tomu tlumeny. I zde je možné použít tlumení krátce před dosažením jmenovité hodnoty tak, aby se překročení snížilo na minimum.

Odpovídající řídící postupy lze provádět pomocí ovládacích prvků také tehdy, když kolejové vozidlo opustí kolejový oblouk a při přechodu do přímého úseku trasy se projeví odpovídací již v protisměru působící kmit.

Při řízeném nastavení vagónových skříní ovlivňováním úhlu vybočení mezi podélnými osami vagónových skříní, případně pomocí řízeného nastavení otočných podvozků vůči vagónovým skříním, lze takto vzájemnou polohu vagónových skříní nastavit tak, aby se při dynamickém provozu dosáhlo značného přiblížení vzájemné polohy vagónových skříní provozu statickému, takže skutečná potřeba průjezdního obrysového profilu pro kolejové vozidlo se bude blížit ideální potřebě a tento profil bude dodržován zejména v případě, kdy vady ve funkci brzdových nebo pohonných prvků nebo jiné ovlivňující faktory by mohly vést k provozu ve vysunuté poloze s vybočením spojovacích kloubů.

Průmyslová využitelnost

Způsob a zařízení k provádění vynálezu lze využít zejména u vícečlánkových kolejových vozidel spojených kloubem a to k ovlivňován úhlu vybočení mezi podélnými osami sousedních vagónových skříní a nastavení polohy vagónové skříně tak, aby zaujímala minimální průjezdný profil. Řízení nastavení polohy podle vynálezu je výhodné zvláště v případech, kdy se vagónové skříně v důsledku výpadku brzd, výpadku pohonu na předchozím otočném podvozku nebo výpadku podobných funkcí nebo při výrazném posunutí dostanou vzájemně do provozně neobvyklé polohy, případně nebezpečné polohy V nebo Z a mohou pak vykolejit.

Claims (17)

1. Způsob ovlivňování úhlu kloubu mezi podélnými osamí sousedních vagónových skříní vícečlánkového kolejového vozidla jedoucího po kolejové dráze, jehož vagónové skříně jsou uloženy vždy na jednom dvouosém podvozku pomocí sekundárního pérování a u něhož vždy dvě sousední vagónové skříně jsou navzájem otočně spojeny jediným kloubem vyznačený t í m, že průběh kolejové dráhy je snímán a znázorněn alespoň na takové délce, která momentálně leží mezi prvním a posledním otočným podvozkem, a průběžně k tomuto vždy aktualizovanému úseku kolejové dráhy se zjišťuje vzájemná jmenovitá poloha vagónových skříní, která odpovídá jejich příslušné statické klidové poloze a momentální jmenovitá hodnota se porovnává s momentální skutečnou hodnotou a v závislosti na tom se působí proti odchylce skutečné hodnoty od jmenovité hodnoty nebo alespoň při změně skutečné hodnoty od jmenovité hodnoty se působí proti dále ve stejném směru pokračující změně skutečné hodnoty.

2. Způsob podle nároku lvyznačený tím, že ke zjištění skutečné jmenovité polohy vagónové skříně k uloženému momentálnímu průběhu kolejové dráhy se určí příslušná klidová poloha vagónových skříní z podmínky, že energie, která se akumuluje v sekundárním pérování v důsledku posunutí otočných podvozků vůči vagónovým skříním je pro momentální místo polohy vozidla minimální.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 vyznač ený tím, že k zjištění průběhu kolejové dráhy se zjišťuje průběžně skutečný úhel vybočení mezi podélnými osami sousedních vagónových skříní a úhel natočení mezi otočným podvozkem a příslušnou vagónovou skříní a z těchto úhlů a předem daných vzdáleností mezi kloubem a oběma sousedními otočnými podvozky se zjistí poloměr oblouku kolejové dráhy v místě prvního otočného podvozku pro místní momentální rozdílný úsek kolejové drahý a průběžné určované hodnoty přinejmenším pro úsek kolejové dráhy ležící mezi prvním a posledním otočným podvozkem se ukládají jako souřadnicové měřené hodnoty.

4. Způsob podle nároku lvyznačený t í m, že ke zjištění průběhu kolejové dráhy z rozdílu jízdních úseků na oblouku vnitřní kolejnice a na oblouku vnější kolejnice kolejové dráhy se zjišťuje poloměr oblouku kolejové dráhy v místě prvního podvozku vc směru jízdy a průběžně určované hodnoty alespoň pro úsek kolejové dráhy ležící mezi prvním a posledním otočným podvozkem jsou ukládány jako souřadnicové měřené hodnoty.

4 4 '4 «

4 4 * * • 4 • ·' »♦♦· »·ι » ♦ ♦·

4 ♦ ♦· 4 *

4 4 ·

44 ««

5. Způsob podle nároku lvyznačený tím, že ke zjištění průběhu kolejové dráhy z dostředivého zrychlení, sklonu a jízdní rychlosti vagónové skříně se zjistí momentální poloměr kolejové dráhy v místě prvního otočného podvozku a průběžně určované hodnoty alespoň pro úsek kolejové dráhy ležící mezi prvním a posledním otočným podvozkem jsou ukládány jako souřadnicové měřené hodnoty,

6. Způsob podle nároku laž5vyznačený tím, že ke zjištěné jmenovité poloze jsou určovány signály jmenovitých hodnot pro úhel vybočení mezi podélnými osami sousedních vagónových skříní.

7. Způsob podle nároku lažóvyznačený tím, že k zjištěné jmenovité poloze jsou určovány příslušné signály jmenovitých hodnot pro úhel natočení mezi otočným podvozkem a příslušnou vagónovou skříní.

8. Způsob podle nároku 1 až 7 v y z n a Č e n ý t í m, že pro skutečnou polohu se stanoví momentální úhel vybočení mezi podélnými osami vagónových skříní a převede se na signály skutečných hodnot.

9. Způsob podle nároku 1 až 8 v y z n a č e n ý t í m, že pro skutečnou polohu se změří momentální úhel natočení mezi otočným podvozkem a příslušnou vagónovou skříní a přemění se na signály skutečných hodnot.

10. Způsob podle nároku 6až9 vyznačený tím, že signály skutečných hodnot se porovnávají se signály jmenovitých hodnot a při změně skutečné hodnoty oddalující se od příslušného jmenovitého signálu se aktivuje alespoň jedno ovládací zařízení přiřazené ke kloubu respektive otočnému podvozku, které působí proti stejným směrem pokračující změně skutečné hodnoty signálu. .

11. Způsob podle nároků 6až9 vyznačený tím, že signály skutečných hodnot jsou porovnávány s příslušnými signály jmenovitých hodnot a při odchylce signálů skutečných hodnot od signálů jmenovitých hodnot se aktivuje alespoň jedno řízené ovládací zařízení přiřazené ke kloubu nebo otočnému podvozku tak, aby skutečná hodnota směřovala ke jmenovité hodnotě.

12. Kolejové vozidlo k provádění způsobu podle nároku lažllvyznačené tím, že na kloubu /8/ nebo mezi sousedními vagónovými skříněmi /1, 2 a 3 / je umístěn snímač úhlu vybočení /9/ a alespoň mezi prvním otočným podvozkem /4/ a příslušnou • 4 4»

4 4 · 4 4

4 *44 ·· ·· · «·<·»

4 4 44

4*4 4 «

Μ ·

44 *· *14 vagónovou skříní /1/ je umístěn snímač úhlu natočení /6/ a tyto snímače ůhlů /9, 6/ poskytují signály skutečných hodnot / K, V/, které jsou přivedeny do řídící jednotky M, která generuje a ukládá ze signálů skutečných hodnot /Κ, V/ snímačů úhlů / 9,6 / a geometrických rozměrů mezi kloubem /8/ a sousedními otočnými podvozky /4/ znázornění momentálně projížděného úseku kolejové dráhy a rovněž generuje z tohoto sledování trasy na základě minimální energie akumulované v prvcích sekundárního pérování /5/ při statickém provozu vagónových skříní / 1, 2 a 3/ signály jmenovitých hodnot pro úhel vybočení a úhel natočení a porovnává signály skutečných hodnot s příslušnými signály jmenovitých hodnot a na kloubu /8/ nebo mezi sousedními vagónovými skříněmi / 1, 2 a 3 / a /nebo mezi otočným podvozkem a příslušnou vagónovou skříní /1,2 a 3/ je umístěno alespoň jedno řízené ovládací zařízení /10 a 11 / a toto ovládací zařízení /10 a 11 / je řízeno pomocí řídící jednotky /7/ v závislosti na porovnání signálů skutečných hodnot a jmenovitých hodnot.

13. Kolejové vozidlo podle nároku 12vyznačené tím, že ovládací zařízení /10 a 11 / je řízené tlumící zařízení.

14. Kolejové vozidlo podle nároku 12 nebo 13vyznačené tím, že ovládací zařízení /10 a 11/ má dva tlumící prvky umístěné symetricky ke kloubu /8/ a /nebo vždy dva tlumící prvky umístěné symetricky k otočným podvozkům /4/, jejichž charakteristika je řízena tak, aby se skutečná hodnota polohy vagónové skříně blížila jmenovité hodnotě.

15. Kolejové vozidlo podle nároku 12 až 14 v y z n a č e n é t í m, že na první vagónové skříni nebo prvním otočném podvozku /4/ je umístěn snímač polohy, který generuje k rozdílným úsekům kolejové dráhy zvláštní signály a k těmto úsekům kolejové dráhy jsou zjišťovány příslušné změněné souřadnicové hodnoty a k signálům kolejové dráhy jsou ukládány příslušné souřadnicové hodnoty úseků kolejové dráhy do paměťové jednotky řídící jednotky /7/ jako průběh dráhy momentální úseku dráhy mezi prvním a posledním otočným podvozkem.

16. Kolejové vozidlo podle nároku 15vyznačené tím, že řídící jednotka /7/ Určí vždy z momentálního signálu skutečného úhlu vybočení a z daných mechanických vzdálenostech mezi spojovacím kloubem a otočnými podvozky sousedních vagónových skříní /1, 2 a 3 / a s přihlédnutím k úhlu natočení otočného podvozku /4/ vůči příslušné vagónové skříni momentální poloměr oblouku rozdílného úseku kolejové dráhy na prvním otočném podvozku /4/ a z toho určí jeho skutečné souřadnice.

— 15 * · · · • » · · · i| . '· · · ♦ ·· · ♦ # ·· • ·♦· * « « » · ·« ·*

17. Řídící zařízení pro kolejové vozidlo podle nároku 12ažl6vyznačené tím, že v řídící jednotce je uložen algoritmus k určení minimální energie akumulované v sekundárním pérování vztahující se na předem určený úsek kolejové dráhy ze skutečné hodnoty úhlu vybočení a /nebo úhlu natočení a řídící jednotka /7/ generuje jmenovité hodnoty pro úhel vybočení a/nebo úhel natočení a řídí ovládací zařízení, které působí proti odchylce od skutečné hodnoty.