CZ309022B6

CZ309022B6 - Kolejové vozidlo a způsob řízení podvozku tohoto kolejového vozidla

Info

Publication number: CZ309022B6
Application number: CZ2014159A
Authority: CZ
Inventors: Libor Mohout
Original assignee: Libor Mohout
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2021-12-01
Also published as: CZ2014159A3

Abstract

Kolejové vozidlo zahrnuje skříň a alespoň jeden podvozek, přičemž součástí každého podvozku je alespoň jeden pár kol. Kola na levé straně a na pravé straně kolejového vozidla jsou uzpůsobena k tomu, aby mohla být poháněna zvlášť. Vozidlo dále zahrnuje pohonnou jednotku (400) uzpůsobenou pro pohon kol zvlášť na levé a pravé straně vozidla, zařízení (100) uzpůsobené určit relativní vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni a řídicí jednotku (200). Řídicí jednotka (200) obsahuje konfiguraci pro příjem a zpracování údajů o relativním vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni a dále obsahuje konfiguraci pro vypnutí trakce kola či kol na vnitřní straně oblouku při překročení přednastavené hodnoty relativního vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni a pro opětovné zapnutí trakce kola či kol na vnitřní straně oblouku při opětovném poklesu relativního vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni pod prahovou hodnotu. Způsob řízení podvozku tohoto kolejového vozidla probíhá tak, že řídicí jednotka přijímá a zpracovává údaje o relativním vytočení podvozku vzhledem ke skříni a vypne trakci jednotlivých kol a/nebo podvozku, pokud vytočení podvozku vzhledem ke skříni překročí prahovou hodnotu, a opětovně zapne trakci jednotlivých kol a/nebo podvozku, pokud vytočení podvozku vzhledem ke skříni opětovně klesne pod prahovou hodnotu.

Description

Kolejové vozidlo a způsob řízení podvozku tohoto kolejového vozidla

Oblast techniky

Vynález se týká kolejového vozidla a způsobu řízení podvozku tohoto kolejového vozidla.

Dosavadní stav techniky

Kolejové dráhy ve městech, zejména v historických centrech měst, mají mnoho úseků s oblouky o malém poloměru. V těchto obloucích je vždy z bezpečnostních důvodů omezená rychlost. I přesto zde projíždějící kolejové vozidlo vydává nejen silně rušivé zvuky, skřípění kol o kolejnice, ale způsobuje i nepříjemné a provozu nevhodné vibrace. Ty se následně přenášejí na celý vlak, což vede k signifikantnímu snížení komfortu cestujících. Navíc v takových obloucích dochází k nadměrnému opotřebení jak kolejí, tak i kol, což v důsledku vede ke zvýšení nákladů na údržbu kolejí i kolejových vozidel (vlaků).

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody z velké části řeší kolejové vozidlo, zahrnující:

- skříň,

- alespoň jeden podvozek, přičemž součástí každého podvozku je alespoň jeden pár kol; kola na levé straně a na pravé straně kolejového vozidla jsou uzpůsobena ktomu, aby mohla být poháněna zvlášť,

- pohonnou jednotku, uzpůsobenou pro pohon kol zvlášť na levé a pravé straně vozidla,

- zařízení uzpůsobené určit relativní vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni,

- řídicí jednotku, obsahující konfiguraci pro příjem a zpracování údajů o relativním vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni, jehož podstata spočívá v tom, že řídicí jednotka dále obsahuje konfiguraci pro vypnutí trakce kola (kol) na vnitřní straně oblouku při překročení přednastavené hodnoty relativního vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni, a pro opětovné zapnutí trakce kola (kol) na vnitřní straně oblouku při opětovném poklesu relativního vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni pod prahovou hodnotu.

Výhodná provedení kolejového vozidla mohou zahrnovat některý nebo více z následujících znaků:

- kolejové vozidlo zahrnuje jako zařízení, uzpůsobené určit relativní vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni, alespoň jedno čidlo, určující relativní vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku vzhledem ke skříni,

- každé kolo je opatřeno vlastní pohonnou jednotkou,

- každý z podvozků vozidla je opatřen čidlem,

- kolej ové vozidlo dále zahrnuj e paměťovou j ednotku, v níž j e uložena prahová hodnota vytočení podvozku a/nebo mapa kolejiště,

-1 CZ 309022 B6

- kolejové vozidlo dále zahrnuje zařízení určující polohu vozidla, paměťová jednotka obsahuje mapu kolejiště, a řídicí jednotka určuje vytočení kol srovnáním polohy vozidla s mapou kolej iště,

- zařízení určující polohu vozidla je GPS lokátor,

- kolej ové vozidlo j e vůz metra,

- kolej ové vozidlo j e tramvaj.

Alternativně výše uvedené nevýhody z velké části řeší způsob řízení podvozku kolejového vozidla, kde řídicí jednotka přijímá a zpracovává údaje o relativním vytočení podvozku vzhledem ke skříni tato řídicí jednotka vypne trakci jednotlivých kol a/nebo podvozku, pokud vytočení podvozku vzhledem ke skříni překročí prahovou hodnotu, a opětovně zapne trakci jednotlivých kol a/nebo podvozku, pokud vytočení podvozku vzhledem ke skříni opětovně klesne pod prahovou hodnotu.

Výše popsané kolejové vozidlo a způsob řízení podvozku kolejového vozidla snižuje vibrace vznikající průjezdem oblouků o malém poloměru. Dále může významně snížit opotřebení nákolků a také kolejí v těchto kolejových úsecích. Hlukové rušení, kdy kola a koleje vzájemně vydávají velmi nepříjemné zvuky vysokých frekvencí a vysoké intenzity, je také sníženo.

Předkládané řešení je jednoduché a může být implementováno automatizovaně, tj. tak, aby nebyl vyžadován zásah řidiče.

Předkládané řešení navíc může být implementováno například na základech havarijního pojezdu, případně na omezení pohonu kol/podvozků; není proto potřeba složitých elektronických a elektronicko-mechanických ře šení.

Objasnění výkresů

Obr. la až le ukazují schematické zobrazení zatáčení kolejového vozidla.

Obr. 2 ukazuje blokový diagram příkladu uskutečnění vynálezu.

Obr. 3 zobrazuje schéma způsobu řízení kolejového vozidla.

Příklady uskutečnění vynálezu

Předkládané řešení je možné využít pro kolejová vozidla, např. vlaky, tramvajové vozy, nebo vozy metra. Výhodně se řešení využije zejména pro tramvaje a/nebo metro.

Kolejové vozidlo 1 je opatřeno podvozky 2. Každý podvozek má kola na levé straně 2L i pravé straně 2R, Schematické znázornění zatáčejícího kolejového vozidla 1 je vidět na obr. la až le. Směr pohybu vozidla je na obrázcích la až le znázorněn šipkou. Při vjíždění do oblouku (obr. 1b) a průjezdu obloukem (obr. 1c) se podvozky 2 postupně vytáčejí relativně vzhledem ke skříni kolejového vozidla. Při výjezdu z oblouku (obr. Id) se podvozky 2 jeden po druhém narovnávají. Při jízdě rovně (obr. la, le) nejsou podvozky 2 vytočeny.

Kolejové vozidlo 1 zahrnuje pohonnou jednotku 400, která pohání zvlášť kola na levé straně 2L, a zvlášť kola na pravé straně 2R. Alternativně je možné pohánět každé kolo samostatně. V takovém případě může kolejové vozidlo zahrnovat stejný počet pohonných jednotek 400 jako kol.

- 2 CZ 309022 B6

Podvozky 2 kolejového vozidla 1 by měly být otočné vzhledem ke skříni vozidla v doposud běžném rozsahu.

Podvozky 2 by měly být konstrukčně upravené tak, aby měly nosné nápravy bez pevného spojem kol na levé straně 2L a pravé straně 2R. a umožňovaly tak rozdílnou rychlost otáčení kol na levé straně 2L a pravé straně 2R. Druhou možností jsou podvozky konstruované zcela bez náprav. V takovém případě jsou kola zavěšena v rámové konstrukci podvozku 2.

Je výhodné, pokud je pohonná jednotka 400 kol zcela rozdělena na pohon pro kola na levé straně 2L a pravé straně 2R. Pohonná jednotka 400 každého kola může být také zcela nezávislá na pohonu ostatních kol. Pohonná jednotka 400 se pak realizuje samostatným motorem pro každé kolo.

Součástí kolejového vozidla je řídicí jednotka 200. Řídicí jednotka 200 ovládá motory, pohonné jednotky 400 pohánějící kola. Součástí kolejového vozidla může dále být paměťová jednotka 300.

Alespoň jeden podvozek 2 by měl být opatřen zařízením 100 určujícím vytočení kol a/nebo podvozků relativně vzhledem ke skříni vozidla. Může se jednat o čidlo (senzor) zařízení 100, které vytočení kole a/nebo podvozku detekuje; příklad tohoto uskutečnění je znázorněn na obr. 2. V takovém případě je výhodné, pokud je čidlem zařízení 100 opatřen alespoň první podvozek. Výhodně mohou být čidly zařízení 100 opatřeny všechny podvozky.

Údaj o vytočení registrovaný čidlem zařízení 100 je odeslán řídicí jednotce 200. Paměťová jednotka 300 má k dispozici přednastavenou prahovou hodnotu vytočení. Údaj o přednastavené prahové hodnotě je z paměťové jednotky 300 odeslán řídicí jednotce 200. Pokud vytočení kol a/nebo podvozku přesáhne tuto prahovou hodnotu, řídicí jednotka 200 vypne trakci, pohonná jednotka 400. kol na vnitřní straně projížděného oblouku. Kola na této straně pak jedou samovolně (výběhem, setrvačností).

Při výjezdu z oblouku čidlo zařízení 100 opět registruje vytočení kol a/nebo podvozku. Pokud vytočení klesne pod prahovou hodnotu, řídicí j ednotka 200 znovu zapne trakci kol na vnitřní straně oblouku.

Alternativně poloha kol v jednotlivých traťových úsecích může být přednastavena vzhledem k poloze kolejového vozidla na trati a uložena v paměťové jednotce 300. V takovém případě je nutné, aby v paměťové jednotce 300 byla uložena mapa kolejiště (projížděné trati), a aby kolejové vozidlo dále zahrnovalo zařízení určující jeho polohu. Takovým zařízením může být například GPS lokátor, tepelné čidlo, apod.

Zařízení 100 určující vytočení kol a/nebo podvozku nesmí mít vliv na činnost brzdových systémů vozidla.

Obr. 3 ilustruje situaci, kdy kolejové vozidlo vybavené výše popsaným systémem vjíždí do oblouku. Snímací čidlo zařízení 100 registruje vytočení kol a/nebo podvozku relativně vzhledem ke skříni vozidla (krok Sl). Následně čidlo zařízení 100 odešle údaj o vytočení kola a/nebo podvozku řídicí jednotce 200 (krok S2). Tento údaj je řídicí jednotkou vyhodnocen (krok S3). Pokud je vytočení za stanovenou prahovou hodnotou (udávající oblouk o malém poloměru), řídicí jednotka 200 zajistí vypnutí trakce 400 do kol na vnitřní straně projížděného oblouku (krok S4). V opačném případě řídicí jednotka nechá kola pokračovat se zapnutou trakcí (krok S4J. Při výjezdu z oblouku, pokud vytočení kol opět klesne pod prahovou hodnotu, trakce vnitřního kola je opět zapnuta (krok S5). Ve výhodném provedení se toto děje automaticky, bez nutnosti zásahu řidiče.

Jede-li kolejové vozidlo 1 do oblouku vpravo (viz obr 1), je zásahem řídicí jednotky 200 vypnuta trakce do kol na pravé straně 2R vozu a celý vůz je následně poháněn koly na levé straně 2L vozu. Kola ve vnitřní straně oblouku - zde vpravo - se tak otáčejí pouze výběhem (setrvačností). To

-3CZ 309022 B6 pomáhá zabránit nejen vibracím a hlukům, ale i zvýšenému opotřebení kol a kolejí. Průjezd obloukem bude plynulejší, klidnější a tišší.

Výhodně je kolejové vozidlo vybaveno podvozky 2, kde každý podvozek 2 zahrnuje vlastní čidlo zařízení 100 detekující vytočení kol a/nebo podvozku. V takovém případě, když vozidlo vjíždí do oblouku, je detekováno postupné vytáčení každého kola a/nebo podvozku zvlášť, a trakce pohonné jednotky 400, kol na vnitřní straně oblouku může být vypnuta v optimální okamžik (tj. např. ne předčasně, při vjezdu pouze prvního podvozku 2 do oblouku, kdy ostatní podvozky 2 ještě nejsou vytočeny nad přednastavenou prahovou hodnotu). Postupným vyjížděním z oblouku (traťového úseku), j ak se j ednotlivé podvozky 2 narovnávaj í do osy vozu, řídicí j ednotka 200 na základě údajů z jednotlivých čidel zařízení 100 postupně zajistí zapínání trakce do kol doposud vypnutých.

V provozu mohou nastat situace, kdy jízda je komplikovaná a adhezní podmínky ztížené, např. pň dešti, sněžení apod. Jednostranné vypnutí trakce pohonné jednotky 400, by mohlo ještě ztížit průjezd traťového úseku, a smyk či skluz by způsoboval další jízdní potíže. Je výhodné, pokud je kolejové vozidlo vybaveno ovladačem, který by zajišťoval nucený pohon kol na levé a/nebo pravé straně. Ovladač může být instalován, např. v podobě tlačítka, po jehož stisku by zásah vypínacího čidla (případně jiného zařízení určujícího vytočení kol a/nebo podvozku) byl vyřazen. Vůz by pak byl poháněn všemi koly. Tento ovladač by podle zkušebních provozních testů mohl působit u jednotlivých vozů pouze na první podvozek 2, a u kloubových vozů podle počtu podvozků 2 na polovinu z jejich počtu.

Funkcí vypínání jednotlivých stran pohonu není a nesmí být dotčena funkce dynamické ani nouzové a záchranné brzdy, stejně jako parkovací brzdy.

Průmyslová využitelnost

Předkládané řešení je možno využít při konstrukci kolejových vozidel, např. tramvají či vlaků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kolejové vozidlo (1), zahrnující

- skříň,

- alespoň jeden podvozek (2), přičemž součástí každého podvozku (2) je alespoň jeden pár kol, přičemž kola na levé straně (2L) a na pravé straně (2R) kolejového vozidla (1) jsou uzpůsobena pro pohánění zvlášť,

- alespoň jednu pohonnou jednotku (400) uzpůsobenou pro pohon kol zvlášť na levé straně (2L) a pravé straně (2R) straně vozidla,

- zařízení (100) uzpůsobené pro určení relativního vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku (2) vzhledem ke skříni, a

- řídicí jednotku (200) obsahující konfiguraci pro příjem a zpracování údajů o relativním vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku (2) vzhledem ke skříni, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (200) dále obsahuje konfiguraci pro vypnutí trakce kolanebo kol na vnitřní straně oblouku při překročení přednastavené hodnoty relativního vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku (2) vzhledem ke skříni a pro opětovné zapnutí trakce kola nebo kol na vnitřní straně oblouku při opětovném poklesu relativního vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku (2) vzhledem ke skříni pod prahovou hodnotu.
2. Kolejové vozidlo (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízením (100) je alespoň jedno čidlo, určující relativní vytočení jednotlivých kol a/nebo podvozku (2) vzhledem ke skříni.
3. Kolejové vozidlo (1) podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že každé kolo je opatřeno vlastní pohonnou jednotkou (400).
4. Kolejové vozidlo (1) podle nároku 2, vyznačující se tím, že každý z podvozků (2) vozidlaje opatřen čidlem.
5. Kolejové vozidlo (1) podle libovolného z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje paměťovou jednotku (300), v níž je uložena prahová hodnota vytočení podvozku (2) a/nebo mapa kolej iště.
6. Kolejové vozidlo (1) podle nároku 5, vyznačující se tím, že kolejové vozidlo (1) dále zahrnuje zařízení pro určování polohy vozidla, paměťová jednotka (300) obsahuje mapu kolejiště a řídicí jednotka (200) obsahuje konfiguraci pro určení vytočení kol srovnáním polohy vozidla s mapou kolej iště.
7. Kolejové vozidlo (1) podle nároku 5 nebo nároku 6, vyznačující se tím, že zařízení určující polohu vozidlaje GPS lokátor.
8. Kolejové vozidlo (1) podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kolejové vozidlo je vůz metra.
9. Kolejové vozidlo (1) podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kolejové vozidlo je tramvaj.
10. Způsob řízení podvozku kolejového vozidla podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že údaje o relativním vytočení podvozku vzhledem ke skříni přijímá a zpracovává řídicí jednotka a tato řídicí jednotka vypne trakci jednotlivých kol a/nebo podvozku, pokud vytočení podvozku

-5CZ 309022 B6 vzhledem ke skříni překročí prahovou hodnotu, a opětovně zapne trakci jednotlivých kol a/nebo podvozku pokud vytočení podvozku vzhledem ke skříni opětovně klesne pod prahovou hodnotu.