ES2706741T3

ES2706741T3 - Method to reduce lateral pressure in a railway vehicle

Info

Publication number: ES2706741T3
Application number: ES14839442T
Authority: ES
Inventors: Masaaki Mizuno; Osamu Goto; Satoshi Kikko; Takuji Nakai
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2019-04-01
Anticipated expiration: 2034-08-27
Also published as: CN105492291B; JP2018012501A; JPWO2015030061A1; EP3040251B1; TWI558593B; TW201522139A; EP3040251A4; JP6292237B2; WO2015030061A1; EP3040251A1; JP6436214B2; CN105492291A

Abstract

Un método para reducir la fuerza lateral en un vehículo ferroviario, que comprende: instalar un actuador (i) entre la carrocería del vehículo y el chasis de un bogie si el vehículo ferroviario está montado con un bogie sin traviesa, (ii) entre la carrocería del vehículo y el chasis del bogie o entre la traviesa y el chasis del bogie si el vehículo ferroviario está montado con un bogie con traviesa de tipo de montaje directo, o (iii) entre la carrocería del vehículo y la traviesa si el vehículo ferroviario está montado con un bogie con traviesa de tipo de montaje indirecto; instalar sensores en al menos uno de entre los cuerpos del vehículo, el bogie y el juego de ruedas; sobre la base de las magnitudes de estados obtenidas mediante el uso de los sensores durante el desplazamiento, calcular uno o más parámetros (u_st1, u_st2,...) que tienen una correlación con una fuerza lateral constante, para determinar el valor de comando de empuje (F1) que se enviará al actuador, aplicando una función de transferencia predeterminada (G1) a los parámetros calculados (u_st1, u_st2,..), caracterizado por que, al mismo tiempo que se determina el valor de comando de empuje (F1), se calculan uno o más parámetros (u_fl1, u_fl2...) que tienen una correlación con una fuerza lateral fluctuante, para determinar el valor del comando de empuje (F2) que se enviará al actuador, aplicando una función de transferencia predeterminada (G2) a los parámetros calculados (u_fl1, u_fl2...); y combinar estos dos valores de comando de empuje (F1, F2) para determinar la salida de empuje (F) al actuador.A method for reducing lateral force in a railway vehicle, comprising: installing an actuator (i) between the body of the vehicle and the chassis of a bogie if the railway vehicle is assembled with a bogie without a tie, (ii) between the body of the vehicle and the chassis of the bogie or between the crossbar and the chassis of the bogie if the railway vehicle is mounted with a bogie with a direct-mounted cross-member, or (iii) between the body of the vehicle and the cross-member if the railway vehicle is mounted with a bogie with an indirect mounting type sleeper; install sensors in at least one of the vehicle bodies, the bogie and the wheel set; on the basis of the magnitudes of states obtained by using the sensors during the displacement, calculate one or more parameters (u_st1, u_st2, ...) that have a correlation with a constant lateral force, to determine the command value of thrust (F1) to be sent to the actuator, applying a predetermined transfer function (G1) to the calculated parameters (u_st1, u_st2, ..), characterized in that, at the same time as the thrust command value is determined (F1 ), calculate one or more parameters (u_fl1, u_fl2 ...) that have a correlation with a fluctuating lateral force, to determine the value of the thrust command (F2) that will be sent to the actuator, applying a predetermined transfer function ( G2) to the calculated parameters (u_fl1, u_fl2 ...); and combining these two thrust command values (F1, F2) to determine the thrust output (F) to the actuator.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Método para reducir la presión lateral en un vehículo ferroviarioMethod to reduce lateral pressure in a railway vehicle

CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD

La presente invención se refiere a un método para reducir una carga en una dirección lateral (una fuerza lateral) que actúa sobre una rueda de un vehículo ferroviario cuando se desplaza, con el objetivo de lograr una mayor seguridad. TÉCNICA ANTECEDENTEThe present invention relates to a method for reducing a load in a lateral direction (a lateral force) acting on a wheel of a railway vehicle when it is traveling, with the aim of achieving greater safety. TECHNICAL BACKGROUND

Cuando se desplaza en una sección curva, una fuerza lateral actúa sobre una rueda de un vehículo ferroviario (véase la figura 10 (c)). Es ventajoso reducir la fuerza lateral tanto como sea posible, puesto que cuanto más aumenta la fuerza lateral, mayor es el riesgo de descarrilamiento del vehículo ferroviario.When moving in a curved section, a lateral force acts on a wheel of a rail vehicle (see Figure 10 (c)). It is advantageous to reduce the lateral force as much as possible, since the more the lateral force increases, the greater the risk of derailing the railway vehicle.

Existe una correlación positiva entre la fuerza lateral y la curvatura de una vía en una sección curva, y cuanto más pequeño sea el radio de curvatura en una sección curva, mayor será la fuerza lateral que se origina constantemente. Esta fuerza lateral que se origina constantemente (véase la figura 10 (a)) se denomina en lo que sigue como fuerza lateral estable.There is a positive correlation between the lateral force and the curvature of a path in a curved section, and the smaller the radius of curvature in a curved section, the greater the lateral force that is constantly arising. This lateral force that originates constantly (see Figure 10 (a)) is referred to below as a stable lateral force.

Por otro lado, una fuerza lateral elevada se produce instantáneamente como resultado de irregularidades de la trayectoria, tales como una irregularidad de alineación (desigualdad en una dirección longitudinal sobre una superficie lateral del carril) (véase la figura 10 (b)). Una fuerza lateral que se produce instantáneamente como resultado de irregularidades de la vía, tales como una irregularidad en la alineación, se denomina en lo que sigue como fuerza lateral fluctuante.On the other hand, a high lateral force occurs instantaneously as a result of trajectory irregularities, such as an alignment irregularity (unevenness in a longitudinal direction on a side surface of the rail) (see Figure 10 (b)). A lateral force that occurs instantaneously as a result of road irregularities, such as an irregularity in the alignment, is referred to below as a fluctuating lateral force.

Por lo tanto, para mejorar la seguridad mientras se desplaza a lo largo de secciones curvas, es necesario no solo reducir la fuerza lateral estable, sino también reducir el rango de fluctuación de la fuerza lateral fluctuante. Se debe hacer notar que la fuerza lateral fluctuante se produce no solo en las secciones curvas, sino también en secciones rectas.Therefore, to improve safety while moving along curved sections, it is necessary not only to reduce the stable lateral force, but also to reduce the fluctuation range of the fluctuating lateral force. It should be noted that the fluctuating lateral force occurs not only in the curved sections, but also in straight sections.

Los métodos para reducir la fuerza lateral se describen en las Referencias de Patentes 1 y 2, en las que se instala un actuador entre la carrocería de un vehículo y un bogie o boje, y el actuador es operado en respuesta a un radio de curvatura mientras se desplaza a lo largo de una sección curva.Methods for reducing lateral force are described in Patent References 1 and 2, in which an actuator is installed between the body of a vehicle and a bogie or bogie, and the actuator is operated in response to a radius of curvature while It moves along a curved section.

De acuerdo con el método que se describe en la Referencia de Patente 1, se genera un empuje capaz de impartir una fuerza de rotación en el actuador de acuerdo con el radio de curvatura. De acuerdo con el método que se describe en la Referencia de Patente 2, se genera un empuje en el actuador con el fin de reducir una fuerza lateral que se mide directamente.According to the method described in Patent Reference 1, a thrust is generated capable of imparting a rotational force in the actuator according to the radius of curvature. According to the method described in Patent Reference 2, a thrust is generated in the actuator in order to reduce a lateral force that is measured directly.

Sin embargo, en los métodos que se describen en las Referencias de Patente 1 y 2, el propósito de usar la fuerza lateral como un valor de entrada es detectar la entrada en una sección curva y compensar los cambios en el coeficiente de rozamiento, y no presta consideración a la reducción de la fuerza lateral fluctuante que se origina como resultado de irregularidades de la trayectoria tales como irregularidades de la alineación.However, in the methods described in Patent References 1 and 2, the purpose of using the lateral force as an input value is to detect the entry in a curved section and compensate for the changes in the coefficient of friction, and not It gives consideration to the reduction of the fluctuating lateral force that originates as a result of trajectory irregularities such as irregularities of the alignment.

En la Referencia de Patente 3, se describe un método para estimar la fuerza lateral ejercida sobre ocho ruedas instaladas en un solo vehículo y controlar el empuje generado por un actuador, cargando de antemano los datos de las vías, tales como las irregularidades de las vías, y proporcionando un dispositivo de almacenamiento de datos del estado del vehículo.In the Patent Reference 3, a method is described to estimate the lateral force exerted on eight wheels installed in a single vehicle and to control the thrust generated by an actuator, loading in advance the data of the tracks, such as the irregularities of the tracks , and providing a data storage device for vehicle status.

Sin embargo, la Referencia de Patente 3 no describe un método específico para estimar la fuerza lateral a partir de datos de la vía tales como las irregularidades de la vía, ni describe en detalle un método para determinar el empuje generado por el actuador.However, Patent Reference 3 does not disclose a specific method for estimating lateral force from track data such as track irregularities, nor does it describe in detail a method for determining the thrust generated by the actuator.

Además, el método que se describe en la Referencia de Patente 3 requiere el almacenamiento de los datos de la vía por adelantado, puesto que el control anticipado para estimar la fuerza lateral se basa en los datos de la vía almacenados en el vehículo y en los datos de posición de desplazamiento del vehículo. Sin embargo, se puede producir un control erróneo en los casos en los que se producen errores en la medición de los datos de posición del desplazamiento (grado de distancia), o en los casos en los que se almacenan datos de la vía inadecuados, como resultado del funcionamiento al ralentí o el deslizamiento cuando el vehículo está frenando.In addition, the method described in Patent Reference 3 requires the storage of the track data in advance, since the anticipated control to estimate the lateral force is based on the track data stored in the vehicle and on the vehicles. Position data of vehicle displacement. However, erroneous control can occur in cases where errors occur in the measurement of displacement position data (degree of distance), or in cases where inadequate path data is stored, such as result of idle or slip operation when the vehicle is braking.

La Referencia de Patente 4 describe un bogie ferroviario con una carrocería de vehículo montada que incluye un bastidor; una pluralidad de juegos de ruedas y enlaces de dirección que conectan los juegos de ruedas de manera que los juegos de ruedas puedan cooperar para estar en alineación de dirección. El bogie tiene un enlace de la carrocería del juego de ruedas que conecta de manera pivotante los enlaces de dirección con la carrocería del bogie para posicionar la carrocería con respecto a los juegos de ruedas y dos empujadores de alineación para colocar la carrocería con relación al bastidor. El bogie también tiene sensores para controlar el ángulo de guiñada y la velocidad de guiñada. A continuación se procesa la entrada del sensor para estimar la curvatura de la vía y determinar la velocidad del tren y la velocidad de guiñada de la carrocería del vehículo. A continuación, el procesador acciona los empujadores de alineación para ajustar la posición de la carrocería en relación con el bastidor en respuesta a la curvatura de la vía y a las posiciones actuales del bastidor para minimizar la línea de fuga del contacto de la rueda y maximizar la estabilidad del bogie.Patent Reference 4 discloses a railroad bogie with a mounted vehicle body that includes a frame; a plurality of sets of wheels and steering links connecting the wheel sets so that wheel sets can cooperate to be in steering alignment. The bogie has a body link of the wheel set that pivotally connects the steering links with the body of the bogie to position the body with respect to the sets of wheels and two alignment pushers to place the body in relation to the frame . The bogie also has sensors to control the yaw angle and the yaw rate. The sensor input is then processed to estimate the curvature of the track and Determine the speed of the train and the yaw rate of the vehicle body. Next, the processor drives the alignment pushers to adjust the position of the body relative to the frame in response to the curvature of the track and the current positions of the frame to minimize the line of leakage from the wheel contact and maximize the stability of the bogie.

Sin embargo, la Referencia de Patente 4 no describe la reducción de la fuerza lateral fluctuante que se origina por las irregularidades de la vía durante el desplazamiento, en base a las magnitudes de estados medidas por sensores instalados en un vehículo ferroviario.However, the Patent Reference 4 does not describe the reduction of the fluctuating lateral force that is caused by the irregularities of the track during the displacement, based on the magnitudes of states measured by sensors installed in a railway vehicle.

La Referencia de Patente 5 describe el problema de reducir el retardo en la generación de la fuerza operativa cuando se controla la dirección y reducir una desviación constante. La solución a este problema es un método para controlar un actuador de dirección 4 para que sea operado por un comando eléctrico y esté provisto entre una carrocería de vehículo 2 y un bastidor de bogie 1 de cada uno de los dos bogies dispuestos en una parte delantera y en una parte trasera de la carrocería del vehículo 2 de manera que esté estructurado para trabajar libremente en la dirección de rotación para rotar entre la carrocería del vehículo y los bogies en la dirección de curvatura de una curva cuando pasa a lo largo de una sección curva. Como un voltaje de mando para el actuador 4, se utiliza un valor obtenido al agregar la cantidad de compensación de resistencia de rozamiento, que se obtiene al multiplicar una dirección (código) de cualquiera de la velocidad de curvatura, velocidad angular del bogie y velocidad del actuador, por la fuerza de rozamiento Fc del propio actuador 4, que se ha medido previamente. Como resultado, se puede reducir la presión lateral del lado del carril exterior que se aplicará a un eje de rueda delantera al pasar a lo largo de una sección curva, y se puede realizar un actuador fiable a bajo costo.Patent Reference 5 describes the problem of reducing the delay in generating the operating force when controlling the direction and reducing a constant deviation. The solution to this problem is a method for controlling a steering actuator 4 to be operated by an electrical command and provided between a vehicle body 2 and a bogie frame 1 of each of the two bogies arranged in a front part. and in a rear part of the vehicle body 2 so that it is structured to work freely in the direction of rotation to rotate between the vehicle body and the bogies in the direction of curvature of a curve as it passes along a section curve. As a control voltage for the actuator 4, a value obtained by adding the amount of friction resistance compensation, which is obtained by multiplying an address (code) of any of the speed of curvature, angular velocity of the bogie and speed, is used. of the actuator, by the frictional force Fc of the actuator 4 itself, which has been previously measured. As a result, the lateral pressure of the side of the outer rail that will be applied to a front wheel axle when passing along a curved section can be reduced, and a reliable actuator can be made at a low cost.

Sin embargo, la Referencia de Patente 5 no describe la reducción de la fuerza lateral fluctuante que es originada por las irregularidades de la vía durante el desplazamiento, sobre la base de las magnitudes de estados medidas por sensores instalados en un vehículo ferroviario.However, Patent Reference 5 does not describe the reduction of the fluctuating lateral force that is caused by road irregularities during travel, on the basis of the magnitudes of states measured by sensors installed in a rail vehicle.

La Referencia de Patente 6 se refiere a un vehículo que tiene ejes conducibles. Un vehículo guiado por una vía comprende al menos un par de ejes de ruedas independientes, y al menos dos miembros (14, 15) para medir la posición transversal del vehículo con respecto a la vía, y se caracteriza porque incluye al menos un elemento de medición (20) para medir el ángulo de los ejes en relación con las referencias relacionadas con porciones del vehículo, y al menos dos miembros actuadores (21) para corregir los citados ángulos apoyándose contra los citados ejes, y un circuito de servo control que recibe las señales de los citados miembros de medición y generan señales de control para los citados miembros actuadores.Patent Reference 6 refers to a vehicle having driving axles. A vehicle guided by a track comprises at least a pair of axles of independent wheels, and at least two members (14, 15) for measuring the transverse position of the vehicle with respect to the track, and is characterized in that it includes at least one track element. measurement (20) for measuring the angle of the axles in relation to the references related to portions of the vehicle, and at least two actuator members (21) to correct the said angles leaning against said axes, and a servo control circuit that receives the signals of said measurement members and generate control signals for said actuating members.

Sin embargo, la Referencia de Patente 6 no describe la reducción de la fuerza lateral fluctuante que se origina de las irregularidades de la vía durante el desplazamiento, sobre la base de las magnitudes de estados medidas por sensores instalados en un vehículo ferroviario.However, Patent Reference 6 does not describe the reduction of the fluctuating lateral force that originates from the irregularities of the track during the displacement, on the basis of the magnitudes of states measured by sensors installed in a railway vehicle.

REFERENCIAS DE LA TÉCNICA ANTERIOR REFERENCIAS DE PATENTESREFERENCES OF THE PREVIOUS TECHNIQUE REFERENCES OF PATENTS

Referencia de Patente 1: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa Kokai número 2002 - 087262 Referencia de Patente 2: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa Kokai número 2004 - 161115 Referencia de Patente 3: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa Kokai número 2012 - 166733 Referencia de Patente 4: WO 2008/101287Patent Reference 1: Publication of Japanese Patent Application Kokai number 2002 - 087262 Patent Reference 2: Publication of Japanese Patent Application Kokai number 2004 - 161115 Patent Reference 3: Publication of Japanese Patent Application Kokai number 2012 - 166733 Patent 4: WO 2008/101287

Referencia de Patente 5: Publicación de la Solicitud de Patente Japonesa Kokai número 2007 - 186126Patent Reference 5: Publication of the Japanese Patent Application Kokai number 2007 - 186126

Referencia de Patente 6: Patente U.S. número 4.982.671Patent Reference 6: U.S. Patent Number 4,982,671

SUMARIO DE LA INVENCIÓN PROBLEMAS A RESOLVER POR LA INVENCIÓNSUMMARY OF THE INVENTION PROBLEMS TO BE RESOLVED BY THE INVENTION

Los problemas que la presente invención pretende resolver son que en los métodos que se describen en las Referencias de Patente 1 y 2, el propósito de usar la fuerza lateral como valor de entrada es detectar la entrada en una sección curva y compensar los cambios en el coeficiente de rozamiento, y no se tiene en cuenta la reducción de la fuerza lateral fluctuante que se origina como resultado de irregularidades en la vía. Otro problema que la presente invención pretende resolver es que la Referencia de Patente 3 no describe un método específico para estimar la fuerza lateral a partir de datos de la vía, tales como irregularidades de la vía, ni describe en detalle un método para determinar el empuje generado por el actuador.The problems that the present invention aims to solve are that in the methods described in Patent References 1 and 2, the purpose of using lateral force as an input value is to detect the input in a curved section and compensate for changes in the coefficient of friction, and the reduction of the fluctuating lateral force that originates as a result of irregularities in the track is not taken into account. Another problem that the present invention seeks to solve is that Patent Reference 3 does not describe a specific method for estimating lateral force from road data, such as road irregularities, nor does it describe in detail a method for determining thrust. generated by the actuator.

MEDIOS PARA RESOLVER ESTOS PROBLEMASMEANS TO SOLVE THESE PROBLEMS

El objeto de la presente invención es reducir de manera ventajosa la fuerza lateral fluctuante que se origina por las irregularidades de la vía durante el desplazamiento, en base a los valores estimados a partir de las magnitudes de estados medidas por sensores instalados en un vehículo ferroviario, sin hacer referencia a los datos de la vía almacenados previamente en un dispositivo de almacenamiento o similar. The object of the present invention is to advantageously reduce the fluctuating lateral force that is caused by the irregularities of the track during the displacement, based on the values estimated from the magnitudes of states measured by sensors installed in a railway vehicle, without reference to the track data previously stored in a storage device or the like.

En primer lugar, se describe el proceso emprendido por los inventores desde la concepción de la invención hasta la solución de los problemas que se han descrito más arriba. Los inventores concibieron la reducción de una fuerza lateral que se origina durante el desplazamiento, por medio de la instalación de sensores en un vehículo ferroviario y usando los valores de salida de estos sensores para controlar el empuje de un actuador de acuerdo con las magnitudes de estados que tienen una correlación con las irregularidades calculadas en la vía.First, the process undertaken by the inventors from the conception of the invention to the solution of the problems described above is described. The inventors conceived the reduction of a lateral force that originates during the displacement, by means of the installation of sensors in a railway vehicle and using the output values of these sensors to control the thrust of an actuator in accordance with the magnitudes of states which have a correlation with the irregularities calculated on the track.

De acuerdo con la presente invención, que está definida por las características técnicas y los pasos establecidos en la reivindicación 1 del método independiente, un actuador que puede controlar un empuje al introducir señales desde el exterior está instalado entre la carrocería del vehículo y el bogie de un vehículo ferroviario.. Además, los sensores para medir las magnitudes de estados que tienen una correlación con las irregularidades de la vía están instalados en al menos la carrocería del vehículo, el bogie o el juego de ruedas.According to the present invention, which is defined by the technical characteristics and the steps established in claim 1 of the independent method, an actuator that can control a thrust when introducing signals from the outside is installed between the vehicle body and the bogie a railway vehicle .. In addition, the sensors for measuring the magnitudes of states that correlate with the irregularities of the track are installed in at least the vehicle body, the bogie or the wheel set.

Las magnitudes de estados medidas por los sensores se convierten en parámetros (u_st1, u_st2,...) que tienen una fuerte correlación con la curvatura de la vía, y el empuje del actuador que se usa para controlar la fuerza lateral estable se determina a partir de estos parámetros. Si u_st1, u_st2... son parámetros para la entrada de control de fuerza lateral estable, F1 es la salida al actuador para el control de fuerza lateral estable, y G1 es una función de transferencia de la fuerza lateral estable, entonces F1 = G1 (u_st1, u_st2...). Por supuesto, la salida F1 al actuador para el control de la fuerza lateral estable no se genera mientras se desplaza a lo largo de una sección recta.The magnitudes of states measured by the sensors are converted into parameters (u_st1, u_st2, ...) that have a strong correlation with the curvature of the path, and the thrust of the actuator that is used to control the stable lateral force is determined to from these parameters. If u_st1, u_st2 ... are parameters for the stable lateral force control input, F1 is the output to the actuator for stable lateral force control, and G1 is a stable lateral force transfer function, then F1 = G1 (u_st1, u_st2 ...). Of course, the F1 output to the actuator for the control of the stable lateral force is not generated while moving along a straight section.

Por otro lado, las magnitudes de estados medidas por los sensores se convierten a parámetros (u_fl 1, u_fl2,...) que tienen una fuerte correlación con las irregularidades de la vía, y se determina el empuje del actuador que se utiliza para reducir la fuerza lateral fluctuante a partir de estos parámetros. Si u_fl 1, u_fl2... son parámetros para la entrada de control de la fuerza lateral fluctuante, F2 es la salida al actuador para el control de fuerza lateral fluctuante, y G2 es una función de transferencia de la fuerza lateral fluctuante, entonces F2 = G2 (u_fl 1, u_fl2...).On the other hand, the magnitudes of states measured by the sensors are converted to parameters (u_fl 1, u_fl2, ...) that have a strong correlation with the irregularities of the track, and determine the thrust of the actuator that is used to reduce the fluctuating lateral force from these parameters. If u_fl 1, u_fl2 ... are parameters for the control input of the fluctuating lateral force, F2 is the output to the actuator for the fluctuating lateral force control, and G2 is a fluctuating lateral force transfer function, then F2 = G2 (u_fl 1, u_fl2 ...).

Por lo tanto, la F total de la salida al actuador para el control de la fuerza lateral cuando un vehículo ferroviario se está desplazando se puede expresar por F = F1 F2 = G1 (u_st1, u_st2...) G2 (u_fl 1, u_fl2...) (véase figura 1). La fuerza lateral ejercida sobre las ruedas durante el desplazamiento se ve afectada por una fuerza perpendicular hacia abajo que actúa sobre las ruedas y por el coeficiente de rozamiento entre las ruedas y el carril. Por lo tanto, es ventajoso obtener estos valores y sumarlos a las magnitudes de estados para la entrada de control al actuador. Por consiguiente, se obtiene la fuerza lateral que se produce mientras el vehículo ferroviario se desplaza, y se separa en la fuerza lateral estable y la fuerza lateral fluctuante, se miden las magnitudes de estados que tienen una fuerte correlación con cada tipo de fuerza lateral y el empuje del actuador se controla de acuerdo con estas magnitudes de estados. Esto hace posible reducir ventajosamente la fluctuación de la fuerza lateral que se cree que es producida por las irregularidades de la vía, sin utilizar los datos correspondientes a las irregularidades durante el desplazamiento, y sin utilizar los datos relativos a los datos de posición del desplazamiento del vehículo ferroviario. La curvatura de la vía en una sección curva generalmente es aproximadamente constante, incluso si está ligeramente afectada por las irregularidades de la vía en el desplazamiento en una sección curva particular. Por lo tanto, el valor de la fuerza lateral estable es constante en el desplazamiento en una sección curva particular.Therefore, the total F of the output to the actuator for lateral force control when a railway vehicle is traveling can be expressed by F = F1 F2 = G1 (u_st1, u_st2 ...) G2 (u_fl 1, u_fl2 ...) (see figure 1). The lateral force exerted on the wheels during the displacement is affected by a force perpendicular downwards that acts on the wheels and by the coefficient of friction between the wheels and the rail. Therefore, it is advantageous to obtain these values and add them to the magnitudes of states for the control input to the actuator. Accordingly, the lateral force that occurs while the railway vehicle is displaced is obtained, and it is separated into the stable lateral force and the fluctuating lateral force, the magnitudes of states that have a strong correlation with each type of lateral force are measured. the thrust of the actuator is controlled according to these magnitudes of states. This makes it possible to advantageously reduce the fluctuation of the lateral force which is believed to be caused by the irregularities of the track, without using the data corresponding to the irregularities during the displacement, and without using the data relating to the position data of the displacement of the track. railway vehicle. The curvature of the track in a curved section is generally approximately constant, even if it is slightly affected by the irregularities of the track in the displacement in a particular curved section. Therefore, the value of the stable lateral force is constant in the displacement in a particular curved section.

Por lo tanto, en el caso de los parámetros u_st1, u_st2... para el control de entrada de fuerza lateral constante, se seleccionan magnitudes de estados que son aproximadamente constantes en el desplazamiento en una sección curva particular, y la salida F1 al actuador para el control de fuerza lateral estable es también un valor que es aproximadamente constante.Therefore, in the case of the parameters u_st1, u_st2 ... for the control of constant lateral force input, we select magnitudes of states that are approximately constant in the displacement in a particular curved section, and the output F1 to the actuator for stable lateral force control it is also a value that is approximately constant.

Por otro lado, puesto que el valor de las irregularidades de la vía cambia debido a la posición del desplazamiento del vehículo ferroviario cuando se desplaza en una sección curva particular, el valor de la fuerza lateral fluctuante cambia en respuesta al valor de las irregularidades de la vía, y la salida F2 al actuador para el control de la fuerza lateral fluctuante también cambia en respuesta a los cambios en el valor de las irregularidades de la vía.On the other hand, since the value of the road irregularities changes due to the position of the railway vehicle displacement when traveling in a particular curved section, the value of the fluctuating lateral force changes in response to the value of the irregularities of the railway. via, and the output F2 to the actuator for the control of the fluctuating lateral force also changes in response to changes in the value of the irregularities of the track.

Por consiguiente, en los casos en que solo la salida F1 al actuador para un control de fuerza lateral estable, que es aproximadamente constante en el desplazamiento en secciones curvas, se genera como un empuje del actuador, entonces la cantidad de disminución en la fuerza lateral es aproximadamente constante, y casi no hay cambio en la magnitud del rango de fluctuación en la fuerza lateral fluctuante.Therefore, in cases where only the F1 output to the actuator for a stable lateral force control, which is approximately constant in the displacement in curved sections, is generated as a thrust of the actuator, then the amount of decrease in lateral force it is approximately constant, and there is almost no change in the magnitude of the fluctuation range in the fluctuating lateral force.

Por otro lado, en los casos en que solo la salida F2 al actuador para el control de la fuerza lateral fluctuante se genera como el empuje del actuador, entonces el rango de fluctuación de la fuerza lateral fluctuante se hace pequeño. En otras palabras, la fuerza lateral disminuye en los sitios en los que la fuerza lateral es más alta que el valor promedio de la fuerza lateral en el desplazamiento en una única sección curva, por lo que el rango de fluctuación de la fuerza lateral se reduce al aumentar la fuerza lateral en los sitios en los que la fuerza lateral es baja. Sin embargo, el valor promedio de la fuerza lateral casi no cambia. On the other hand, in cases where only the output F2 to the actuator for controlling the fluctuating lateral force is generated as the thrust of the actuator, then the fluctuation range of the fluctuating lateral force becomes small. In other words, the lateral force decreases in the places where the lateral force is higher than the average value of the lateral force in the displacement in a single curved section, so the range of fluctuation of the lateral force is reduced by increasing the lateral force at sites where the lateral force is low. However, the average value of the lateral force hardly changes.

Por lo tanto, si la salida F1 al actuador para el control de la fuerza lateral constante y la salida F2 para el control de la fuerza lateral fluctuante son ambas generadas como el empuje del actuador, entonces se genera constantemente un empuje de salida F1 y la salida F2 cambia. en respuesta a los parámetros u_fl 1, u_fl2... para la entrada de control de fuerza lateral fluctuante.Therefore, if the output F1 to the actuator for the control of the constant lateral force and the output F2 for the control of the fluctuating lateral force are both generated as the thrust of the actuator, then an output thrust F1 is constantly generated and the F2 output changes. in response to the parameters u_fl 1, u_fl2 ... for the fluctuating lateral force control input.

En general, si una sección curvada tiene una curvatura de vía relativamente alta (radio de curvatura pequeño ), entonces la fuerza lateral estable es alta, y la fuerza lateral fluctuante es menor que la fuerza lateral estable. Por otro lado, se sabe que si una sección curva tiene una curvatura de vía relativamente baja (radio de curvatura grande), entonces la fuerza lateral estable es baja, pero la fuerza lateral fluctuante es más alta que la fuerza lateral estable. En consecuencia, puesto que hay un límite para el empuje máximo del actuador, es necesario ajustar la relación de la salida F1 al actuador para un control de la fuerza lateral constante y la salida F2 al actuador para el control de la fuerza lateral fluctuante, para que no sea saturado por el empuje máximo.In general, if a curved section has a relatively high path curvature (small radius of curvature), then the stable lateral force is high, and the fluctuating lateral force is less than the stable lateral force. On the other hand, it is known that if a curved section has a relatively low path curvature (large radius of curvature), then the stable lateral force is low, but the fluctuating lateral force is higher than the stable lateral force. Consequently, since there is a limit for the maximum thrust of the actuator, it is necessary to adjust the ratio of the output F1 to the actuator for a control of the constant lateral force and the output F2 to the actuator for the control of the fluctuating lateral force, for that is not saturated by the maximum push.

Si la función de transferencia de la fuerza lateral estable G1 y la función de transferencia de la fuerza lateral fluctuante se establecen de modo que la salida F1 sea mayor en relación con la salida F2, siempre se puede esperar un efecto de reducción de la fuerza lateral constante. Por otro lado, puesto que la cantidad de reducción en la fuerza lateral fluctuante disminuye, no hay cambio en el rango de fluctuación en la fuerza lateral.If the transfer function of the stable lateral force G1 and the fluctuating lateral force transfer function are set so that the output F1 is greater in relation to the output F2, a reduction effect of the lateral force can always be expected constant. On the other hand, since the amount of reduction in fluctuating lateral force decreases, there is no change in the range of fluctuation in lateral force.

Si el empuje del actuador resultante de la salida F1 es excesivo, entonces el bogie rota demasiado hacia el lado interior de la sección curva. Por lo tanto, un juego de ruedas delantero que tiene un contacto de reborde entre una rueda en un lado exterior de la vía y un carril típicamente realiza un contacto de reborde en un lado interno de la vía y un carril, por lo que existe la posibilidad de descarrilamiento en el lado interno de la vía.If the thrust of the actuator resulting from the F1 output is excessive, then the bogie rotates too much towards the inner side of the curved section. Therefore, a front wheel set having a flange contact between a wheel on an outer side of the track and a rail typically makes a flange contact on an inner side of the track and a rail, so there is the possibility of derailment on the inner side of the road.

Por otro lado, si la función de transferencia G1 y la función de transferencia G2 se configuran de modo que la salida F2 sea mayor en relación con la salida F1, entonces se reduce la fuerza lateral fluctuante. En otras palabras, se reduce el rango de fluctuación de la fuerza lateral. Sin embargo, se mantiene una fuerza lateral constante elevada, porque la cantidad de reducción en la fuerza lateral estable es pequeña.On the other hand, if the transfer function G1 and the transfer function G2 are configured so that the output F2 is larger relative to the output F1, then the fluctuating lateral force is reduced. In other words, the range of fluctuation of the lateral force is reduced. However, a high constant lateral force is maintained, because the amount of reduction in stable lateral force is small.

Por lo tanto, en el caso de secciones curvas con una curvatura de la vía relativamente alta (el radio de curvatura es relativamente pequeño), es ventajoso configurar la función de transferencia G1 y la función de transferencia G2 para que la salida F1 sea mayor que la salida F2, enfatizando de esta manera una reducción en la fuerza lateral estable. Por otro lado, en el caso de secciones curvas con una curvatura de la vía relativamente baja (el radio de curvatura es relativamente grande), es ventajoso configurar la función de transferencia G1 y la función de transferencia G2 de modo que la salida F2 sea mayor que la salida F1, enfatizando de esta manera una reducción en la fuerza lateral fluctuante.Therefore, in the case of curved sections with a relatively high path curvature (the radius of curvature is relatively small), it is advantageous to configure the transfer function G1 and the transfer function G2 so that the output F1 is greater than the output F2, emphasizing in this way a reduction in the stable lateral force. On the other hand, in the case of curved sections with a relatively low path curvature (the radius of curvature is relatively large), it is advantageous to configure the transfer function G1 and the transfer function G2 so that the output F2 is greater than the F1 output, thus emphasizing a reduction in the fluctuating lateral force.

Un factor que determina la velocidad de desplazamiento máxima en una sección curva es el valor de la fuerza lateral máxima que se genera al desplazarse a lo largo de una curva. Por lo tanto, es necesario disminuir la fuerza lateral máxima para aumentar la velocidad de desplazamiento máxima en una sección curva.A factor that determines the maximum displacement speed in a curved section is the value of the maximum lateral force that is generated when moving along a curve. Therefore, it is necessary to decrease the maximum lateral force to increase the maximum displacement speed in a curved section.

Cuando se reduce la fuerza lateral máxima en la mayor medida posible, por ejemplo, en los casos en los que se enfatiza la reducción del rozamiento entre las ruedas y los carriles, se considera efectivo reducir el valor promedio de la fuerza lateral generada mientras se desplaza en una única sección curva. Por lo tanto, es ventajoso controlar el sistema para reducir la fuerza lateral promedio mientras se desplaza en una sección curva tanto como sea posible, en otras palabras, para aumentar el valor de la salida F1.When the maximum lateral force is reduced to the greatest extent possible, for example, in cases where the reduction in friction between the wheels and the rails is emphasized, it is considered effective to reduce the average value of the lateral force generated while traveling. in a single curved section. Therefore, it is advantageous to control the system to reduce the average lateral force while moving in a curved section as much as possible, in other words, to increase the value of the output F1.

Sin embargo, hay un límite para el empuje máximo del actuador, y es deseable reducir el empuje generado por el actuador, debido a factores distintos al empuje máximo.However, there is a limit to the maximum thrust of the actuator, and it is desirable to reduce the thrust generated by the actuator, due to factors other than maximum thrust.

Visto desde el punto de vista general de la conservación de energía, cuando un vehículo ferroviario se desplaza a lo largo de una sección curva particular, por ejemplo, es deseable que el valor promedio por unidad de tiempo del empuje generado por el actuador sea pequeño. Además, puesto que el propio actuador tiene partes deslizantes, el tiempo de operación debe ser corto desde el punto de vista de aumentar su vida útil. Esto significa reducir el valor promedio por unidad de tiempo del empuje generado por el actuador.Viewed from the general standpoint of energy conservation, when a railway vehicle travels along a particular curved section, for example, it is desirable that the average value per unit time of the thrust generated by the actuator be small. Furthermore, since the actuator itself has sliding parts, the operating time must be short from the point of view of increasing its useful life. This means reducing the average value per unit time of the thrust generated by the actuator.

En particular, en los casos en los que se emplea un actuador neumático que utiliza aire comprimido como fuente de energía, se obtiene un suministro de aire comprimido desde un compresor instalado en el vehículo ferroviario. En este caso, el compresor instalado en el vehículo ferroviario a menudo es seleccionado de unidades que son lo más compactas posible, desde el punto de vista de reducir el peso del vehículo ferroviario y ahorrar espacio de instalación para los equipos bajo suelo. Por lo tanto, es deseable reducir el consumo de aire comprimido y también reducir el valor promedio por unidad de hora de empuje generado por el actuador, porque hay muchos casos en los que hay condiciones limitantes estrictas en la capacidad del compresor.In particular, in cases where a pneumatic actuator using compressed air as an energy source is used, a supply of compressed air is obtained from a compressor installed in the railway vehicle. In this case, the compressor installed in the railway vehicle is often selected from units that are as compact as possible, from the point of view of reducing the weight of the railway vehicle and saving installation space for equipment under ground. Therefore, it is desirable to reduce the consumption of compressed air and also reduce the average value per unit time of thrust generated by the actuator, because there are many cases in which there are strict limiting conditions in the capacity of the compressor.

Por otro lado, si se emplea un actuador eléctrico, la refrigeración se convierte en un desafío en muchos casos, porque el calor se emite debido al flujo de corriente cuando el actuador funciona. Con respecto a la refrigeración, la capacidad de emisión de calor del propio actuador es importante, pero también se ve muy afectada por el entorno en el que se utiliza. Por lo tanto, también desde este punto de vista, es deseable que el valor promedio por unidad de tiempo del empuje generado por el actuador sea pequeño.On the other hand, if an electric actuator is used, cooling becomes a challenge in many cases, because the heat is emitted due to the flow of current when the actuator is running. With regard to refrigeration, the The heat emission capacity of the actuator itself is important, but it is also greatly affected by the environment in which it is used. Therefore, also from this point of view, it is desirable that the average value per unit time of the thrust generated by the actuator be small.

En otras palabras, desde el punto de vista de aumentar la velocidad de desplazamiento máxima en una sección curva, es importante reducir la fuerza lateral máxima, pero, por otro lado, hay un límite en la capacidad del actuador. En particular, si se establecen límites superiores para el valor máximo de empuje generado por el actuador y el empuje generado por unidad de tiempo, no se puede considerar deseable continuar operando el actuador con un empuje constante que siempre esté cerca del límite. Por lo tanto, es deseable que la salida F1 tenga un valor inferior al límite de capacidad del actuador, para que quede una cantidad restante de empuje sobre el actuador, generando así una cantidad adecuada de empuje que está cerca del límite del actuador. en un punto en el que se genera una fuerza lateral fluctuante elevada.In other words, from the point of view of increasing the maximum travel speed in a curved section, it is important to reduce the maximum lateral force, but, on the other hand, there is a limit on the capacity of the actuator. In particular, if higher limits are established for the maximum thrust value generated by the actuator and the thrust generated per unit of time, it can not be considered desirable to continue operating the actuator with a constant thrust that is always close to the limit. Therefore, it is desirable that the output F1 has a value less than the capacity limit of the actuator, so that a remaining amount of thrust remains on the actuator, thus generating an adequate amount of thrust that is close to the limit of the actuator. at a point where a high fluctuating lateral force is generated.

La razón para instalar un actuador es impartir un momento a un juego de ruedas por medio de un bogie.The reason for installing an actuator is to impart a moment to a set of wheels by means of a bogie.

En el caso de un bogie reforzado de tipo de montaje directo, se instala un soporte lateral entre un soporte y un bastidor de bogie, que son componentes estructurales del bogie, y este rota entre el soporte y el bastidor del bogie. Por lo tanto, si el actuador está instalado en el lado de la carrocería del vehículo, se instala en la carrocería del vehículo o en una traviesa oscilante. Si el actuador está instalado en el lado del bogie, se instala en el bastidor del bogie.In the case of a reinforced bogie of direct mounting type, a lateral support is installed between a support and a bogie frame, which are structural components of the bogie, and this rotates between the support and the frame of the bogie. Therefore, if the actuator is installed on the side of the vehicle body, it is installed on the vehicle body or on an oscillating sleeper. If the actuator is installed on the side of the bogie, it is installed in the bogie frame.

En el caso de un bogie sobre traviesa de tipo de montaje indirecto, el soporte lateral se instala entre la carrocería del vehículo y la traviesa oscilante, y rota entre ellas. Por lo tanto, si el actuador está instalado en el lado de la carrocería del vehículo, se instala en la carrocería del vehículo. Si el actuador está instalado en el lado del bogie, se instala en la traviesa oscilante o en el bastidor del bogie.In the case of a bogie on an indirect mounting type, the lateral support is installed between the vehicle body and the oscillating cross member, and rotates between them. Therefore, if the actuator is installed on the side of the vehicle body, it is installed in the vehicle body. If the actuator is installed on the side of the bogie, it is installed on the swing arm or on the bogie frame.

Los factores que afectan significativamente la fuerza lateral que se produce en el eje delantero de un bogie ferroviario son: la fuerza perpendicular hacia abajo que actúa sobre las ruedas, el coeficiente de rozamiento entre las ruedas y el carril, la relación de deslizamiento lateral y la relación de deslizamiento longitudinal que actúan sobre los juegos de ruedas, y la fuerza componente y la fuerza centrífuga combinadas inducidas por el peralte.The factors that significantly affect the lateral force that occurs in the front axle of a railroad bogie are: the perpendicular force downwards acting on the wheels, the coefficient of friction between the wheels and the rail, the lateral sliding relationship and the Longitudinal sliding ratio acting on the sets of wheels, and the combined component force and centrifugal force induced by the cant.

Entre estos, la fuerza perpendicular hacia abajo que actúa sobre las ruedas fluctúa en gran manera, dependiendo de la tasa de ocupación de los pasajeros del vehículo. Este valor puede estimarse a partir de un valor de soporte de carga obtenido utilizando un resorte secundario instalado entre la carrocería del vehículo y el bogie o un resorte primario instalado entre el bogie y el juego de ruedas.Among these, the downward perpendicular force acting on the wheels fluctuates greatly, depending on the occupancy rate of the vehicle's passengers. This value can be estimated from a load support value obtained by using a secondary spring installed between the vehicle body and the bogie or a primary spring installed between the bogie and the wheel set.

En el caso de un vehículo ferroviario que utiliza un resorte neumático como resorte secundario, la carga soportada por el resorte secundario se puede convertir a partir de la fuerza interna del resorte neumático. Si la carga es soportada por el resorte primario, y si se usan principalmente resortes metálicos, entonces la carga se puede convertir al medir el desplazamiento entre el juego de ruedas y el bastidor del bogie.In the case of a railway vehicle using a pneumatic spring as a secondary spring, the load supported by the secondary spring can be converted from the internal force of the pneumatic spring. If the load is supported by the primary spring, and if primarily metal springs are used, then the load can be converted by measuring the displacement between the set of wheels and the bogie frame.

El coeficiente de rozamiento entre las ruedas y el carril se puede estimar a partir de la relación de la carga longitudinal ejercida sobre los miembros de acoplamiento, tales como enlaces que conectan los bogies y juegos de ruedas en la dirección longitudinal y la fuerza perpendicular hacia abajo.The coefficient of friction between the wheels and the track can be estimated from the ratio of the longitudinal load exerted on the coupling members, such as links connecting the bogies and sets of wheels in the longitudinal direction and the perpendicular force downwards. .

La relación de deslizamiento longitudinal se puede obtener utilizando la FÓRMULA 1 que sigue, y la relación de deslizamiento lateral se puede obtener a partir de la FÓRMULA 2 que sigue.The longitudinal sliding ratio can be obtained using FORMULA 1 that follows, and the lateral sliding relationship can be obtained from FORMULA 2 that follows.

en la que:in which:

vxl : Relación de deslizamiento longitudinal de una rueda izquierdavxl: Longitudinal sliding ratio of a left wheel

vxr : Relación de deslizamiento longitudinal de una rueda derecha.vxr: Longitudinal sliding ratio of a right wheel.

Y: Gradiente de balanceo efectivoY: Effective rolling gradient

r0: Radio de la ruedar0: Wheel radius

y: Desplazamiento lateral de la rueda. y: Lateral displacement of the wheel.

Velocidad angular de guiñada del juego de ruedasYaw angular speed of the wheel set

V: Velocidad de desplazamiento del vehículo.V: Speed of movement of the vehicle.

b: Distancia entre los puntos de contacto de las ruedas izquierda y derecha y el carril /2b: Distance between the contact points of the left and right wheels and the lane / 2

[FORMULA 2][FORMULA 2]

en la quein which

vyl: Relación de deslizamiento lateral de una rueda izquierdavyl: Ratio of lateral slip of a left wheel

vyr: Relación de deslizamiento lateral de una rueda derechavyr: Ratio of lateral slip of a right wheel

^: Ángulo de guiñada del juego de ruedas^: Yaw angle of the wheel set

y: Velocidad lateral del juego de ruedasy: Side speed of the wheel set

En las relaciones de deslizamiento longitudinal y lateral que se muestran en la FÓRMULA 1 y en la FÓRMULA 2, las magnitudes de estados que se pueden medir mientras un vehículo se está desplazando son: desplazamiento lateral del juego de ruedas, velocidad lateral del juego de ruedas, ángulo de guiñada del juego de ruedas, velocidad angular de guiñada del juego de ruedas, y velocidad de desplazamiento del vehículo. Entre estos, la velocidad lateral del juego de ruedas se puede calcular a partir de la aceleración lateral del juego de ruedas.In the longitudinal and lateral sliding relationships shown in FORMULA 1 and FORMULA 2, the magnitudes of statuses that can be measured while a vehicle is moving are: lateral displacement of the wheel set, lateral speed of the wheel set , yaw angle of the wheel set, angular yaw rate of the wheel set, and vehicle travel speed. Among these, the lateral speed of the wheel set can be calculated from the lateral acceleration of the wheel set.

Si la constante elástica entre el juego de ruedas y el bastidor del bogie es suficientemente alta, y si se considera que hay una conexión casi rígida entre el juego de ruedas y el bastidor del bogie, entonces el desplazamiento lateral del juego de ruedas, la velocidad lateral del juego de ruedas, la aceleración lateral del juego de ruedas, el ángulo de guiñada del juego de ruedas y la velocidad angular de guiñada del juego de ruedas se pueden sustituir respectivamente por las magnitudes de estados correspondientes en el lado del bogie.If the elastic constant between the wheel set and the bogie frame is sufficiently high, and if it is considered that there is an almost rigid connection between the wheel set and the bogie frame, then the lateral displacement of the wheel set, the speed At the side of the wheel set, the lateral acceleration of the wheel set, the yaw angle of the wheel set and the angular yaw rate of the wheel set can be respectively replaced by the corresponding state variables on the side of the bogie.

Las fuerzas combinadas resultantes de la fuerza componente debida al peralte y la fuerza centrífuga generada al desplazarse a lo largo de una sección curva se pueden convertir a partir del ángulo de balanceo del vehículo y el diferencial de tiempo del mismo, o desde la altura del resorte neumático que es un resorte secundario.The combined forces resulting from the component force due to cant and the centrifugal force generated by moving along a curved section can be converted from the roll angle of the vehicle and the time differential thereof, or from the height of the spring tire that is a secondary spring.

En base a lo anterior, se proporcionan lo que sigue como magnitudes de estados que se utilizarán al convertir los parámetros para la entrada de control de fuerza lateral constante u_st1, u_st2... y los parámetros para la entrada de control de fuerza lateral fluctuante u_fl1, u_fl2...Based on the foregoing, the following are provided as magnitudes of states to be used when converting the parameters for the constant lateral force control input u_st1, u_st2 ... and the parameters for the fluctuating lateral force control input u_fl1 , u_fl2 ...

• Presión interna de un resorte neumático utilizado como un resorte secundario• Internal pressure of a pneumatic spring used as a secondary spring

• Desplazamiento vertical de un resorte helicoidal utilizado como resorte primario• Vertical displacement of a helical spring used as primary spring

• Carga longitudinal ejercida sobre un miembro de acoplamiento tal como un enlace que conecta un juego de ruedas y un bastidor de bogie en una dirección longitudinal• Longitudinal load exerted on a coupling member such as a link connecting a set of wheels and a bogie frame in a longitudinal direction

• Ángulo de guiñada, velocidad angular de guiñada, aceleración angular de guiñada que produce en el juego de ruedas, bogie y carrocería del vehículo respectivamente, o desplazamiento lateral, velocidad lateral y aceleración lateral• Yaw angle, yaw angular velocity, yaw angular acceleration produced in the wheel set, bogie and vehicle body respectively, or lateral displacement, lateral velocity and lateral acceleration

• Velocidad de desplazamiento del vehículo.• Speed of movement of the vehicle.

• Ángulo de balanceo y velocidad angular de balanceo• Rolling angle and angular speed of rolling

• Altura de un resorte neumático utilizado como un resorte secundario• Height of a pneumatic spring used as a secondary spring

Aquí, el desplazamiento lateral, la velocidad, la aceleración, el ángulo de guiñada y la velocidad angular de guiñada de la carrocería del vehículo se comparan con las magnitudes de estados que se generan de manera similar en el bogie y en el juego de ruedas, y el peso y el momento de inercia son grandes; y las propiedades de aislamiento de la vibración entre el bogie y la carrocería del vehículo son altas debido a un amortiguador lateral, un amortiguador de guiñada, y otros similares. Por lo tanto, la cantidad de fluctuación en el desplazamiento lateral, la velocidad, la aceleración, el ángulo de guiñada y la velocidad angular de guiñada que se producen en la carrocería del vehículo como resultado de las irregularidades de la vía se hacen más pequeñas que la cantidad de fluctuación que se produce de manera similar en el bogie y en el juego de ruedas. Por lo tanto, se considera efectivo usar magnitudes de estados en el lado de la carrocería del vehículo para estimar la fuerza lateral estable.Here, the lateral displacement, the speed, the acceleration, the yaw angle and the angular yaw rate of the vehicle body are compared with the magnitudes of states that are generated in a similar way in the bogie and the wheel set, and the weight and moment of inertia are great; and the insulation properties of the vibration between the bogie and the vehicle body are high due to a side damper, a yaw damper, and the like. Therefore, the amount of fluctuation in lateral displacement, speed, acceleration, yaw angle and angular yaw rate that occur in the vehicle body as a result of road irregularities become smaller than the amount of fluctuation that occurs similarly in the bogie and in the wheel set. Therefore, it is considered effective to use magnitudes of states on the side of the vehicle body to estimate the stable lateral force.

Además, es posible estimar la fuerza lateral fluctuante utilizando una diferencia entre las magnitudes de estados en el lado del bogie y en el lado de la carrocería del vehículo, ya que el componente estable de la fuerza lateral se puede excluir adecuadamente. Furthermore, it is possible to estimate the fluctuating lateral force by using a difference between the magnitudes of states on the bogie side and on the side of the vehicle body, since the stable component of the lateral force can be adequately excluded.

El método de acuerdo con la presente invención fue ideado por los inventores a través de un proceso desde la concepción hasta la solución de los problemas que se han descrito más arriba, y las características más destacadas de la constitución de la invención se describen en lo que sigue.The method according to the present invention was devised by the inventors through a process from the conception to the solution of the problems described above, and the most outstanding characteristics of the constitution of the invention are described in what follow.

1) Instalación de un actuador en un vehículo ferroviario.1) Installation of an actuator in a railway vehicle.

Si el vehículo ferroviario está montado con un bogie sin traviesa, entonces el actuador se instala entre la carrocería del vehículo y el bastidor del bogie. Si el vehículo ferroviario está montado con un bogie con traviesa de tipo de montaje directo, entonces el actuador se instala entre la carrocería del vehículo y el bastidor del bogie o entre la traviesa y el bastidor del bogie. Si el vehículo ferroviario está montado con un bogie con traviesa de tipo de montaje indirecto, entonces el actuador se instala entre la carrocería del vehículo y la traviesa.If the rail vehicle is assembled with a bogie without crossbar, then the actuator is installed between the vehicle body and the bogie frame. If the rail vehicle is mounted with a bogie with a direct mounting type crossbeam, then the actuator is installed between the vehicle body and the bogie frame or between the crossbar and the bogie frame. If the railway vehicle is mounted with a bogie with an indirect mounting type, then the actuator is installed between the vehicle body and the sleeper.

2) Instalación de sensores en un vehículo ferroviario para medir las magnitudes de estados durante el desplazamiento, en al menos uno de los siguientes: La carrocería del vehículo, el bogie y el juego de ruedas. Las magnitudes de estados medidas durante el desplazamiento incluyen cualquiera de los que factores siguen, que son factores que afectan significativamente la fuerza lateral.2) Installation of sensors in a railway vehicle to measure the magnitudes of states during the displacement, in at least one of the following: The body of the vehicle, the bogie and the set of wheels. The magnitudes of states measured during displacement include any of the factors that follow, which are factors that significantly affect lateral force.

• Presión interna de un resorte neumático utilizado como resorte secundario• Internal pressure of a pneumatic spring used as secondary spring

• Ángulos de guiñada de un juego de ruedas, un bogie y una carrocería de vehículo, respectivamente• Yaw angles of a set of wheels, a bogie and a vehicle body, respectively

• Velocidad angular de guiñada• Angular yaw rate

• Aceleración angular de guiñada• Angular yaw acceleration

• Desplazamiento lateral• Lateral displacement

• Velocidad lateral• Side speed

• Aceleración lateral• Lateral acceleration

• Ángulo de balanceo• Rolling angle

• Velocidad angular de balanceo• Angular rolling speed

• Altura de un muelle neumático• Height of a pneumatic spring

3) La conversión en tiempo real de los parámetros de control de entrada de fuerza lateral que tienen una fuerte correlación con la fuerza lateral estable de las magnitudes de estados medidas más arriba, y el cálculo de los comandos de salida al actuador en base a las funciones de transferencia para la fuerza lateral estable que se establecen de antemano.3) The real-time conversion of the lateral force input control parameters that have a strong correlation with the stable lateral force of the measured state magnitudes above, and the calculation of the output commands to the actuator based on the Transfer functions for the stable lateral force that are established in advance.

4) La conversión en tiempo real de los parámetros de control de entrada de fuerza lateral fluctuante que tienen una fuerte correlación con la fuerza lateral fluctuante debido a irregularidades en la vía de las magnitudes de estado que se han medido más arriba, y el cálculo de los comandos de salida al actuador en base a las funciones de transferencia preestablecidas para la fuerza lateral fluctuante.4) The real-time conversion of the fluctuating lateral force input control parameters that have a strong correlation with the fluctuating lateral force due to irregularities in the path of the state magnitudes that have been measured above, and the calculation of the output commands to the actuator based on the pre-set transfer functions for the fluctuating lateral force.

5) La combinación de los valores de comando de salida calculados en 3) y 4), y el comando resultante se envían al actuador que está instalado entre la carrocería del vehículo y el bogie.5) The combination of the output command values calculated in 3) and 4), and the resulting command are sent to the actuator that is installed between the vehicle body and the bogie.

En la descripción anterior, se genera un empuje en el actuador instalado entre el bogie y la carrocería del vehículo, en base a los valores estimados por las magnitudes de estados medidos por los sensores instalados en el vehículo ferroviario. Por lo tanto, es posible controlar de manera efectiva la fuerza lateral generada mientras el vehículo ferroviario está en movimiento, sin hacer referencia a los datos de la vía almacenados previamente en un dispositivo de almacenamiento o similar.In the above description, a thrust is generated in the actuator installed between the bogie and the vehicle body, based on the values estimated by the magnitudes of the states measured by the sensors installed in the railway vehicle. Therefore, it is possible to effectively control the lateral force generated while the rail vehicle is in motion, without reference to the track data previously stored in a storage device or the like.

EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCIÓNADVANTAGEAL EFFECTS OF THE INVENTION

De acuerdo con la presente invención, es posible reducir con efectividad la fuerza lateral máxima generada durante el desplazamiento, ya que la fuerza lateral constante y la fuerza lateral fluctuante generadas mientras un vehículo ferroviario está en movimiento se pueden controlar de manera efectiva, permitiendo así mejorar la seguridad de desplazamiento de los vehículos ferroviarios. Por lo tanto, es posible aumentar la velocidad de desplazamiento potencial en una sección curva.According to the present invention, it is possible to effectively reduce the maximum lateral force generated during the displacement, since the constant lateral force and the fluctuating lateral force generated while a railway vehicle is in motion can be effectively controlled, thus improving the safety of the movement of railway vehicles. Therefore, it is possible to increase the potential displacement speed in a curved section.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La figura 1 es un dibujo que ilustra una imagen de control del método para reducir la fuerza lateral en un vehículo ferroviario de acuerdo con la presente invención.Figure 1 is a drawing illustrating a control image of the method for reducing lateral force in a railway vehicle according to the present invention.

La figura 2 es un dibujo que ilustra un ejemplo de un diagrama en línea del bloque de control del método para reducir la fuerza lateral en un vehículo ferroviario de acuerdo con la presente invención. Figure 2 is a drawing illustrating an example of an online diagram of the control block of the method for reducing lateral force in a railway vehicle according to the present invention.

La figura 3 muestra gráficos que ilustran los resultados en una simulación del movimiento del tren de una fuerza lateral en un lado exterior de la vía para un eje delantero cuando un vehículo ferroviario se desplaza en una sección curva, en la que la figura 3 (a) ilustra la Condición 1, y la figura 3 (b) ilustra la Condición 2.Figure 3 shows graphs illustrating the results in a simulation of the train movement of a lateral force on an outer side of the track for a front axle when a rail vehicle moves in a curved section, in which figure 3 (a ) illustrates Condition 1, and Figure 3 (b) illustrates Condition 2.

La figura 4 muestra gráficos que ilustran los resultados en una simulación del movimiento del tren de una fuerza lateral sobre un lado exterior de la vía para un eje delantero cuando un vehículo ferroviario se desplaza en una sección curva, en la que la figura 4 (a) ilustra la Condición 3, la figura 4 (b) ilustra la Condición 4, y la figura 4 (c) ilustra la Condición 5.Figure 4 shows graphs illustrating the results in a simulation of the train movement of a lateral force on an outer side of the track for a front axle when a rail vehicle moves in a curved section, in which figure 4 (a) ) illustrates Condition 3, Figure 4 (b) illustrates Condition 4, and Figure 4 (c) illustrates Condition 5.

La figura 5 muestra gráficos que ilustran los resultados en una simulación del movimiento del tren de un par de torsión añadido generado por un actuador cuando un vehículo ferroviario se desplaza en una sección curva, en la que la figura 5 (a) ilustra la Condición 1 y la figura 5 (b) ilustra la Condición 2.Figure 5 shows graphs illustrating the results in a simulation of the motion of the train of an added torque generated by an actuator when a railway vehicle moves in a curved section, in which Figure 5 (a) illustrates Condition 1 and Figure 5 (b) illustrates Condition 2.

La figura 6 muestra gráficos que ilustran los resultados en una simulación del movimiento de un tren de un par de torsión añadido generado por un actuador cuando un vehículo ferroviario se desplaza en una sección curva, en la que la figura 6 (a) ilustra la Condición 3, la figura 6 (b) ilustra la Condición 4, y la figura 6 (c) ilustra la Condición 5.Figure 6 shows graphs illustrating the results in a simulation of the motion of a train of an added torque generated by an actuator when a railway vehicle moves in a curved section, in which Figure 6 (a) illustrates the Condition 3, Figure 6 (b) illustrates Condition 4, and Figure 6 (c) illustrates Condition 5.

La figura 7 es un gráfico que muestra los valores máximos para el par de torsión añadido generado por el actuador en la Condición 3 - Condición 5.Figure 7 is a graph showing the maximum values for the added torque generated by the actuator in Condition 3 - Condition 5.

La figura 8 es un gráfico que muestra los valores promedio y máximo de la fuerza lateral en la Condición 1 -Condición 5, generada mientras un vehículo ferroviario se desplaza en una sección curva circular.Figure 8 is a graph showing the average and maximum values of the lateral force in Condition 1 - Condition 5, generated while a railway vehicle is traveling in a circular curved section.

La figura 9 es un gráfico que muestra el par de torsión adicional por unidad de tiempo en la Condición 3 -Condición 5, generado mientras un vehículo ferroviario se desplaza en una sección curva circular.Fig. 9 is a graph showing the additional torque per unit of time in Condition 3 - Condition 5, generated while a railway vehicle moves in a circular curved section.

La figura 10 muestra gráficos que ilustran los cambios en la fuerza lateral generada mientras se desplaza en una sección curva, en la que la figura 10 (a) ilustra la fuerza lateral estable, la figura 10 (b) ilustra la fuerza lateral fluctuante, y la figura 10 (c) es un diagrama de onda de la fuerza lateral real calculada sumando la fuerza lateral fluctuante a la fuerza lateral estable.Figure 10 shows graphs illustrating the changes in lateral force generated while moving in a curved section, in which Figure 10 (a) illustrates the stable lateral force, Figure 10 (b) illustrates the fluctuating lateral force, and Figure 10 (c) is a wave diagram of the actual lateral force calculated by adding the fluctuating lateral force to the stable lateral force.

REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN.EMBODIMENT OF THE INVENTION.

El objeto de la presente invención, que es reducir la fuerza lateral generada durante el desplazamiento, se logra estimando la fuerza lateral estable y la fuerza lateral fluctuante en base a las magnitudes de estados medidas por sensores instalados en un vehículo ferroviario, y generando un empuje en un actuador instalado entre la carrocería del vehículo y el bogie, de acuerdo con los valores estimados.The object of the present invention, which is to reduce the lateral force generated during the displacement, is achieved by estimating the stable lateral force and the fluctuating lateral force based on the magnitudes of states measured by sensors installed in a railway vehicle, and generating a thrust in an actuator installed between the vehicle body and the bogie, according to the estimated values.

EJEMPLOEXAMPLE

A continuación se proporciona una descripción de resultados que confirman los efectos ventajosos del método de reducción de la fuerza lateral en un vehículo ferroviario de acuerdo con la presente invención, mediante el uso de simulaciones de movimientos de trenes.A description of the results confirming the advantageous effects of the method of reducing lateral force in a railway vehicle according to the present invention is provided below, by means of simulations of train movements.

El modelo de vehículo ferroviario utilizado en la simulación de movimiento de trenes fue un vehículo bogie de dos ejes típico, y las condiciones de la vía incluían una sección curva con un radio de curvatura de 600 m. Las irregularidades de vía correspondientes a una vía típica existente se produjeron al azar, y las irregularidades de vía fueron variadas dependiendo de las condiciones de prueba.The railway vehicle model used in the simulation of train movement was a typical two-axle bogie vehicle, and the conditions of the track included a curved section with a radius of curvature of 600 m. Track irregularities corresponding to an existing typical track occurred at random, and track irregularities were varied depending on the test conditions.

El actuador se montó entre la carrocería del vehículo y el bogie. En estas simulaciones, el empuje del actuador se reemplazó con un par de torsión añadido entre la carrocería del vehículo y el bogie. Además, las magnitudes de estados utilizadas para estimar la fuerza lateral estable y la fuerza lateral fluctuante fueron la velocidad angular de guiñada de la carrocería del vehículo, la velocidad angular de guiñada del bogie delantero y del bogie trasero y la velocidad del vehículo. Estas magnitudes de estados se multiplicaron por las funciones de transferencia de la fuerza lateral estable y la fuerza lateral fluctuante aplicables para determinar el par de torsión añadido que se aplicaría entre la carrocería del vehículo y el bogie, y a continuación se aplicaron entre la carrocería del vehículo y el bogie.The actuator was mounted between the vehicle body and the bogie. In these simulations, the thrust of the actuator was replaced with an added torque between the vehicle body and the bogie. In addition, the magnitudes of states used to estimate the stable lateral force and the fluctuating lateral force were the angular yaw rate of the vehicle body, the angular yaw rate of the front bogie and the rear bogie, and the vehicle speed. These magnitudes of states were multiplied by the transfer functions of the stable lateral force and the fluctuating lateral force applicable to determine the added torque that would be applied between the body of the vehicle and the bogie, and then applied between the body of the vehicle and the bogie.

La figura 2 es un dibujo de línea de bloque para determinar este par de torsión añadido.Figure 2 is a block line drawing to determine this added torque.

Las cinco condiciones para las simulaciones de movimientos de trenes se dan a continuación.The five conditions for simulations of train movements are given below.

(Condición 1)(Condition 1)

Irregularidades de vías: NingunaRoad Irregularities: None

Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral estable: G1 = 0 Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral fluctuante: G2 = 0 Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the stable lateral force: G1 = 0 Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the fluctuating lateral force: G2 = 0

(Condición 2)(Condition 2)

Irregularidades de vía: presentesRoad irregularities: present

(Condición 3)(Condition 3)

Irregularidades de vía: presentesRoad irregularities: present

Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral estable: G1 > 0 Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral fluctuante: G2 = 0 (Condición 4)Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the stable lateral force: G1> 0 Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the fluctuating lateral force: G2 = 0 (Condition 4)

Irregularidades de vía: presentesRoad irregularities: present

Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral estable: G1 = 0 Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral fluctuante: G2 > 0 (Condición 5)Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the stable lateral force: G1 = 0 Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the fluctuating lateral force: G2> 0 (Condition 5)

Irregularidades de vía: presentesRoad irregularities: present

Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral estable: G1 > 0 Función de transferencia multiplicada por magnitudes de estados para estimar la fuerza lateral fluctuante: G2 > 0 Las condiciones 3 a 5 que dan valores de comando de empuje que producen un par de torsión añadido debido al actuador tienen las funciones de transferencia G1 y G2 configuradas de modo que los valores máximos para el par de torsión añadido generado estén aproximadamente al mismo nivel, suponiendo el uso de actuadores que tienen una capacidad idéntica.Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the stable lateral force: G1> 0 Transfer function multiplied by magnitudes of states to estimate the fluctuating lateral force: G2> 0 Conditions 3 to 5 that give push command values that produce an added torque due to the actuator have the transfer functions G1 and G2 configured so that the maximum values for the added torque generated are approximately at the same level, assuming the use of actuators having an identical capacity.

La figura 3 a la figura 9 dan los resultados de las simulaciones de movimiento de trenes.Figure 3 to Figure 9 give the results of train movement simulations.

Cuando la Condición 1 (figura 5 (a)), en la que los valores de comando de empuje no se emiten para impartir un par de torsión añadido generado por el actuador, se compara con la Condición 2 (figura 5 (b)), se encuentra, como se muestra en la figura 3 (b), que en el caso de la Condición 2 en la que se introducen las irregularidades de la vía, se genera una fuerza lateral fluctuante además de la fuerza lateral estable que se muestra en la figura 3 (a).When Condition 1 (Figure 5 (a)), in which push command values are not issued to impart an added torque generated by the actuator, is compared to Condition 2 (Figure 5 (b)), it is found, as shown in Figure 3 (b), that in the case of Condition 2 in which the irregularities of the track are introduced, a fluctuating lateral force is generated in addition to the stable lateral force shown in FIG. Figure 3 (a).

Por otro lado, se encontró que cuando la Condición 3 (figura 6 (a)), en la que la función de transferencia G1, obtenida multiplicando la fuerza lateral estable por las magnitudes de estados estimadas, es mayor que 0, se compara con la Condición 2, la fuerza lateral disminuye casi a la misma velocidad (véase la figura 4 (a) y la figura 3 (b)).On the other hand, it was found that when Condition 3 (Figure 6 (a)), in which the transfer function G1, obtained by multiplying the stable lateral force by the magnitudes of estimated states, is greater than 0, it is compared with the Condition 2, the lateral force decreases almost at the same speed (see Figure 4 (a) and Figure 3 (b)).

Además, en el caso de la Condición 4 (figura 6 (b)), en la cual la función de transferencia G2, obtenida al multiplicar la fuerza lateral fluctuante por las magnitudes de estados estimadas, es mayor que 0, existe una fuerza lateral promedio en el mismo nivel que en la Condición 2, pero la fuerza lateral disminuye en un momento en el que se genera una gran fuerza lateral fluctuante debido a irregularidades de la vía (véase la figura 4 (b) y la figura 3 (b)). Como contraste, cuando la Condición 5 (figura 6 (c)), en la que ambas funciones de transferencia G1 y G2, obtenidas al multiplicar la fuerza lateral estable y la fuerza lateral fluctuante por las magnitudes de estados estimadas, son mayores que 0, se compara con la Condición 2, la fuerza lateral disminuye casi a la misma velocidad, y la fuerza lateral fluctuante también puede reducirse (véase la figura 4 (c) y la figura 3 (b)).Furthermore, in the case of Condition 4 (Figure 6 (b)), in which the transfer function G2, obtained by multiplying the fluctuating lateral force by the magnitudes of estimated states, is greater than 0, there is an average lateral force at the same level as in Condition 2, but the lateral force decreases at a time when a large fluctuating lateral force is generated due to road irregularities (see Figure 4 (b) and Figure 3 (b)) . In contrast, when Condition 5 (Figure 6 (c)), in which both transfer functions G1 and G2, obtained by multiplying the stable lateral force and the fluctuating lateral force by the magnitudes of estimated states, are greater than 0, it is compared to Condition 2, the lateral force decreases almost at the same speed, and the fluctuating lateral force can also be reduced (see Figure 4 (c) and Figure 3 (b)).

Es decir, en el caso de la Condición 3 a la Condición 5, los valores máximos para el par de torsión añadido generado por el actuador fueron casi idénticos, como se muestra en la figura 7. Por otro lado, como se muestra en la figura 8, la fuerza lateral promedio es Condición 3 < Condición 5 < Condición 4. Aunque existen ligeras diferencias en los valores máximos para la fuerza lateral, difieren en menos del 5%, por lo que pueden considerarse aproximadamente iguales. Como se muestra en la figura 9, el par de torsión añadido por unidad de tiempo es Condición 4 < Condición 5 < Condición 3.That is, in the case of Condition 3 to Condition 5, the maximum values for the added torque generated by the actuator were almost identical, as shown in Figure 7. On the other hand, as shown in the figure 8, the average lateral force is Condition 3 <Condition 5 <Condition 4. Although there are slight differences in maximum values for lateral force, they differ by less than 5%, so they can be considered approximately equal. As shown in Figure 9, the torque added per unit of time is Condition 4 <Condition 5 <Condition 3.

Por lo tanto, los valores máximos para la fuerza lateral en las Condiciones 3 - 5 pueden considerarse aproximadamente iguales. En consecuencia, se puede apreciar que desde el punto de vista de mejorar la velocidad de desplazamiento máxima en secciones curvas, se obtiene el mismo nivel de rendimiento bajo las condiciones de control dadas en las Condiciones 3 - 5.Therefore, the maximum values for the lateral force in Conditions 3 - 5 can be considered approximately equal. Consequently, it can be seen that from the point of view of improving the maximum travel speed in curved sections, the same level of performance is obtained under the control conditions given in Conditions 3 - 5.

Aquí, se piensa que si las condiciones son tales que el empuje del actuador se puede establecer en un nivel alto, entonces se pone énfasis en controlar el desgaste de las ruedas y del carril, de modo que el valor promedio de la fuerza lateral generada al pasar una curva se reduce efectivamente. En este caso, la Condición 3 es ventajosa para implementar la mayor reducción en la fuerza lateral promedio (véase la figura 8). Una condición que hace posible establecer el empuje del actuador en un nivel alto es, por ejemplo, si hay margen para establecer la capacidad del compresor instalado en el lado del vehículo cuando se emplea un actuador neumático. En la alternativa, cuando se emplea un actuador eléctrico, se puede utilizar en un entorno en el que se anticipa una gran cantidad de emisión de calor.Here, it is thought that if the conditions are such that the thrust of the actuator can be set at a high level, then emphasis is placed on controlling the wear of the wheels and the rail, so that the average value of the lateral force generated at the passing a curve is effectively reduced. In this case, Condition 3 is advantageous to implement the greatest reduction in average lateral force (see Figure 8). A condition that makes it possible to establish the thrust of the actuator at a high level is, for example, if there is room to establish the capacity of the compressor installed on the side of the vehicle when a pneumatic actuator is used. In the alternative, when an electric actuator is used, it can be used in an environment where a large amount of heat emission is anticipated.

A la inversa, por razones de conveniencia con respecto a las condiciones, si se desea reducir en la mayor medida posible el par de torsión añadido del actuador por unidad de tiempo, en otras palabras el empuje generado por el actuador, es ventajoso enfocarse principalmente en la Condición 4 solo para reducir la fuerza lateral fluctuante (véase la figura 9).Conversely, for reasons of convenience with respect to the conditions, if it is desired to reduce as much as possible the added torque of the actuator per unit of time, in other words the thrust generated by the actuator, it is advantageous to focus primarily on Condition 4 only to reduce the fluctuating lateral force (see Figure 9).

Además, dependiendo de las condiciones de par de torsión añadido, como en la Condición 5, cuando el actuador genera un empuje casi constante durante el desplazamiento en secciones curvas y cuando se genera una gran fuerza lateral fluctuante, es posible lograr un control con el fin de aumentar aún más el empuje del actuador dentro de un rango de empuje máximo.In addition, depending on the conditions of torque added, as in Condition 5, when the actuator generates a nearly constant thrust during displacement in curved sections and when a large Fluctuating lateral force, it is possible to achieve a control in order to further increase the thrust of the actuator within a maximum thrust range.

La presente invención no se limita al ejemplo que se ha descrito más arriba, y la realización preferida, por supuesto, puede modificarse ventajosamente dentro del alcance de la misma como se define en las reivindicaciones.The present invention is not limited to the example described above, and the preferred embodiment, of course, can be advantageously modified within the scope thereof as defined in the claims.

Por ejemplo, en las simulaciones de movimiento de trenes que se han descrito más arriba, el vehículo ferroviario era del tipo bogie de dos ejes, pero también es posible emplear un carro bogie que tenga un bogie entre la carrocería del vehículo y el juego de ruedas, independientemente del número de ejes, puesto que el actuador está instalado entre el bogie y la carrocería del vehículo.For example, in the train movement simulations described above, the rail vehicle was of the two-axle bogie type, but it is also possible to use a bogie truck that has a bogie between the vehicle body and the wheel set. , regardless of the number of axles, since the actuator is installed between the bogie and the vehicle body.

Además, en las simulaciones de movimiento del tren que se han descrito más arriba, las magnitudes de estados utilizadas para estimar la fuerza lateral estable y la fuerza lateral fluctuante fueron la velocidad angular de guiñada de la carrocería del vehículo, la velocidad angular de guiñada del bogie delantero y del bogie trasero, y la velocidad del vehículo. Sin embargo, se puede utilizar el ángulo de guiñada del juego de ruedas, el bogie y la carrocería del vehículo y / o se puede usar en lugar de eso el ángulo de guiñada del juego de ruedas, siempre que se pueda estimar la fuerza lateral estable y la fuerza lateral fluctuante. Además, se puede usar cualquiera de los siguientes: la presión interna de un resorte neumático, el desplazamiento vertical de un resorte helicoidal, la carga longitudinal que actúa sobre los enlaces que conectan los bastidores de los bogies y los juegos de ruedas en la dirección longitudinal, o el desplazamiento lateral del juego de ruedas, bogie y carrocería del vehículo, la velocidad lateral, la aceleración lateral, así como el ángulo de balanceo, la velocidad angular de balanceo y la altura del resorte neumático.In addition, in the train movement simulations described above, the magnitudes of states used to estimate the stable lateral force and the fluctuating lateral force were the yaw angular velocity of the vehicle body, the angular yaw velocity of the vehicle. front bogie and rear bogie, and vehicle speed. However, the yaw angle of the wheel set, the bogie and the vehicle body can be used and / or the yaw angle of the wheel set can be used instead, provided that the stable lateral force can be estimated. and the fluctuating lateral force. In addition, any of the following can be used: the internal pressure of a pneumatic spring, the vertical displacement of a helical spring, the longitudinal load acting on the links connecting the frames of the bogies and the sets of wheels in the longitudinal direction , or lateral displacement of the wheel set, bogie and vehicle body, lateral speed, lateral acceleration, as well as the roll angle, the angular speed of roll and the height of the pneumatic spring.

Las simulaciones de movimiento del tren que se han descrito más arriba se realizaron mientras se desplazaba en una sección curva, pero también es posible reducir a una fuerza lateral fluctuante que ocurre instantáneamente como resultado de irregularidades de la vía mientras se desplaza en una sección recta. The motion simulations of the train described above were made while moving in a curved section, but it is also possible to reduce to a fluctuating lateral force that occurs instantaneously as a result of road irregularities while traveling in a straight section.

Claims

1. A method for reducing lateral force in a railway vehicle, comprising:

install an actuator

(i) between the body of the vehicle and the chassis of a bogie if the rail vehicle is assembled with a bogie without crossbar,

(ii) between the body of the vehicle and the chassis of the bogie or between the cross member and the chassis of the bogie if the railway vehicle is assembled with a bogie with crossbar of direct mounting type,

or

(iii) between the vehicle body and the sleeper if the railway vehicle is assembled with a bogie with an indirect mounting type;

install sensors in at least one of the vehicle bodies, the bogie and the wheel set; on the basis of the magnitudes of states obtained through the use of sensors during travel,

calculate one or more parameters (u_st1, u_st2, ...) that have a correlation with a constant lateral force, to determine the command value of thrust (F1) to be sent to the actuator, applying a predetermined transfer function (G1) to the calculated parameters (u_st1, u_st2, ..), characterized by the fact that , at the same time as the push command value (F1) is determined, one or more parameters (u_fl1, u_fl2 ...) are calculated that have a correlation with a fluctuating lateral force, to determine the value of the thrust command (F2) that will be sent to the actuator, applying a predetermined transfer function (G2) to the calculated parameters (u_fl 1, u_fl2 ...); Y

combine these two thrust command values (F1, F2) to determine the thrust output (F) to the actuator.

2. The method for reducing lateral force in a railway vehicle according to claim 1, wherein the magnitudes of states obtained during the displacement are:

(a) an internal pressure of a pneumatic spring used as a secondary spring, (b) a vertical displacement of a coil spring used as a primary spring, (c) a longitudinal load exerted on a coupling member that connects a set of wheels and a bogie frame in a longitudinal direction, (d) a yaw angle, an yaw angular velocity, or an angular yaw acceleration, respectively, of a set of wheels, a bogie and a vehicle body, or (e) a lateral displacement, a lateral velocity, a lateral acceleration, or a vehicle moving speed, or (f) a roll angle, an angular roll speed, or the height of a pneumatic spring.

3. The method for reducing the lateral force in a railway vehicle according to claim 1 or claim 2, wherein the thrust generated by the actuator depends on a curvature of the path estimated according to the magnitudes of states obtained during the displacement, so that the smaller the curvature of the path, the lower the value of the thrust command (F1) in the case of a transfer function (G1) for the parameters of constant lateral force (u_st1, u_st2 .. .), and the greater the curvature of the track, the lower the value of the thrust command (F2) in the case of the transfer function (G2) for the fluctuating lateral force parameters (u_fl 1, u_fl2 ... ).

4. The method for reducing lateral force in a railway vehicle according to claim 3, wherein in the case of a higher path curvature, the thrust command value (F1) related to the lateral force parameters constant (u_st1, u_st2 ...) is greater than the thrust command value (F2) related to the fluctuating lateral force parameters (u_fl 1, u_fl2 ...), and in which in the case of a curvature of lower path, the value of the thrust command (F2) related to the fluctuating lateral force parameters (u_fl 1, u_fl2 ...) is greater than the value of the thrust command (F1) related to the parameters of stable lateral force (u_st1, u_st2 ...).

5. The method for reducing the lateral force in a railway vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein calculating the fluctuating lateral force parameters (u fll, u_fl2 ...) comprises taking a difference between the magnitudes of measured states in the vehicle body and the magnitudes of states measured in the bogie.

The method for reducing lateral force in a railway vehicle according to claim 5, wherein the magnitudes of states measured in the vehicle body and the bogie are magnitudes of states in a lateral direction and in a yaw direction , respectively.

The method for reducing the lateral force in a railway vehicle according to any one of the preceding claims, wherein the thrust output (F) to the actuator is determined without reference to the track data stored in advance in a storage device.