HU221874B1 - Sínen futó jármű egytengelyű futóművel - Google Patents

Abstract

A találmány sínen futó jármű legalább egy egytengelyű futóművel, amelya hozzárendelt kocsiszekrénnyel szemben egy valós vagy virtuálismagastengely körül billenthetően van ágyazva, és egy állítóegységgelvan összekapcsolva, amelyet egy, a befutandó vágány ívsugarától függőjel vezérel. A találmány lényege, hogy az adószenzoregységnek (14) egyvillamos adószenzora (17) és egy villamos áteresz- tőszűrője (18) van,az adószenzor (17) egy dinamikus villamos alapjelet [w (t) dyn] ad le,és az alapjel [w (t) dyn] az áteresztőszűrőre (18) kerül vezetésre,amelynek kvázi stacioner kimenőjele [w (t)] az állítóegységet vezérli. ŕ

Description

A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HU 221 874 Β1

A találmány sínen futó jármű legalább egy egytengelyű futóművel, amely a hozzárendelt kocsiszekrénnyel szemben egy valós vagy egy virtuális magastengely körül billenthetően van ágyazva, és egy állítóegységgel van összekapcsolva, amelyet egy, a befutandó vágány ívsugarától függő jel vezérel.

Ilyen típusú sínen futó járművet ismertet például a DE 42 24 467 Al számú szabadalmi leírás, amely sínen futó jármű legalább két járműszekrényből áll, amelyek legalább három vezérelt egytengelyű fútóművön ülnek. A több futómű vezérlésére szolgáló vezérlőjelek egy vezérlőberendezésből érkeznek, amely a vezérlőjelet két szomszédos kocsiszekrény szögállásából nyeri. A szabályzóberendezésnek amellett egy hidraulikus állítóegysége van, amely a futóművel van összekapcsolva, és egy adószenzoregységtől kapott, a két kocsiszekrény szögállásától függő jelet és ezáltal a befutandó vágány ívsugarától függő jelet, azaz vezérlőjelet a futómű működése szempontjából helyes billentéssé alakítja át, mégpedig egy magastengely körüli billentéssé. Ennél a kialakításnál hátrányos, hogy az energiaellátás nagyon költséges, amely járulékosan még egy villamos energiaellátást igényel, és mellette a hidraulikus berendezést a kocsin. Ehhez járul még a szöghelyzet letapogatásának a szükségessége két szomszédos kocsi között, amihez egy karrendszerre van szükség, amely a hidraulikus állítótaggal van kapcsolatban, és amely a futóműkeretet a mindenkori szükséges helyzetbe szabályozza.

A találmány feladata a bevezetőben említett típusú sínen futó jármű oly mértékű átalakítása, aminek következtében egyszerű vezérlés biztosítható, és az egytengelyű futómű megbízható beállítása.

A találmány tehát sínen futó jármű legalább egy egytengelyű futóművel, amely a hozzárendelt kocsiszekrénnyel szemben egy valós vagy virtuális magastengely körül billenthetően van ágyazva, és egy állítóegységgel van összekapcsolva, amelyet egy, a befutandó vágány ívsugarától függő jel vezérel. A találmány szerint a kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy az adószenzoregységnek egy villamos adószenszora, egy villamos áteresztőszűrője van, az adószenzor egy dinamikus villamos alapjelet ad le, és ez az alapjel az áteresztőszűrőre kerül vezetésre, amelynek kvázi stacioner kimenőjele az állítóegységet vezérli.

A találmány szerinti sínen futó jármű esetén egy adószenzor segítségével - amely egy adószenzoregységben van elrendezve - közvetlenül a befutandó pályaszakasz sugarától függő elektromos alapjelet generálunk, amely a kerék-sín geometriából származó futómű-alapbeállásból és a szomszédos kocsiszekrényrészek egymáshoz való szöghelyzetéből vagy hasonlóból kerül levezetésre. Ez az alapvető jel az ívsugárnak megfelelő és a vezérléshez szükséges jelrészen kívül kitéréseket, lengéseket tartalmaz, amelyek egy sínen futó jármű üzeme közben idegen testekből, egyenetlenségekből és hasonlókból származó eltéréseket okoznak a futómű és a kocsiszekrény között, vagy az alapot szolgáltató kocsiszekrények között, és az ívtől függő jelet felmodulálják. Hogy az ilyen, a vágányívtől független zavarokat kiküszöböljük, az alapjelet egy áteresztőszűrőbe vezetjük, amely egy, a zavaró lengések alatti határfrekvenciával rendelkezik. Megmutatkozott, hogy ez a határfrekvencia 5 Hz alatt van, előnyösen azonban 0,5 Hz alatt. A zavaró lengésektől így megszabadított jel most már teljes mértékben megfelel a befutandó vágányszakasz ívsugarának megfelelő névleges értékjelnek, amely a beállítandó futóműhöz rendelt állítóegység vezérlésére szolgál.

A szabályozandó, illetve vezérelendő futóművel, illetve különösen annak futóműkeretével összekapcsolt állítóegységnek egy villamos szabályzója és egy, annak kimenőjele által vezérelt elektromágneses állítótagja van. Ez az állítótag egyrészt mechanikusan a futóművel, másrészt a hozzá tartozó kocsiszekrénnyel van összekapcsolva, és így az állítótag állítása révén a futómű billenése egy valós vagy virtuális magastengely körül lehetővé válik. Amennyiben állítótagként léptetőmotort alkalmazunk, akkor elég a szűrő kimenőjelét a szabályzó révén állítóimpulzussá átalakítani, amely viszont a befutandó ív sugárhoz viszonyított futóműszögállást biztosít a hozzá tartozó kocsiszekrényhez képest. Amennyiben nem biztosított a helyzetpontos vezérlés, akkor célszerű az állítótagon vagy a fútóművön egy helyzetjelzőt alkalmazni, amely egy villamos helyzetjelet szolgáltat az aktuális helyzet révén. Ezt a helyzetjelet azután mint helyzet tényleges értéket egy villamos összehasonlító berendezésbe vezetjük, amely a kvázi stacioner kimenőjelet mint tényleges értéket vezeti a szűrőbe, és a névleges érték és tényleges érték mindenkori kiegyenlítendő vezérlő eltérését a szabályzóba vezeti, amelynek kimenőjele - mint állítónagyság - az állítótaghoz jut mindaddig, míg a szabályzóeltérés legalább meg nem közelíti a nullát.

Az adószenzoregységnek és különösen a szűrőnek két kvázi statikus jelkimenete lehet, ahol mindegyik jelkimenethez egy állítóegység van csatlakoztatva, amelynek állítótagjai együtt ugyanarra a futóműre és különösen annak futóműkeretére hatnak. Mindkét állítótag mechanikus csatlakozási helye különösen átlósan egymással szemben fekszik, és a futóműkeret tartományában, mégpedig ahol a szekunder rugózóelemek vannak a fútóműkeret és a hozzá tartozó kocsiszekrény között. Ebben a tartományban szokás szerint primer rugóelemek is vannak a futóműkeret és a kerékcsapágyak között, mégpedig az egytengelyű kerékpár kerékcsapágyai között. Ezen rugóelemek keretmerevsége idézi elő a futómű alapbeállítását a jármű hosszirányában, és üzemben a kerék-sín geometriából származó korlátozott kerékkitérést engedélyezi, míg az állítótag révén előidézett kitérés a szekunder rugóelemek erejével szemben következik be. Célszerűen egy forgó csapágyazás jön létre egy valós tengely körül a futómű lengőmozgásainak biztosítására a kocsiszekrényhez képest.

A mindenkori állítótag előnyösen mint lineár hajtás van kialakítva, és egy villamos lineármotor vagy szervomotor lehet menetes orsóhajtással vagy bolygóműhajtással. Az állítótag vagy állítótagok kapcsolása rugalmasan történik a futóműre vagy a kocsiszekrényre, amihez előnyösen gumi-fém elemeket alkalmazunk, hogy egyrészt az állítótagot a lökésektől, ütésektől védjük, és az

HU 221 874 Β1 üzemből szükségszerűen származó ingamozgásokat a fütóműkeret és a kocsiszekrény között megengedjük.

A vágányívtől függő alapjel generálására szolgáló adószenzor mint villamos ellenállásadó lehet a két kocsiszekrény közötti kapcsolócsuklóhoz rendelve, és amely azon az íven futás esetén beálló forgásszögváltozások esetén az alapjel számára mint változó villamos ellenállást, induktivitást vagy kapacitásértéket, vagy hasonlót érzékel. Az adószenzor azonban a vezérlendő futómű előtt vagy után ugyanazon a kocsiszekrényen, vagy más kocsiszekrényen elrendezett másik futóműhöz lehet rendelve, és annak az ívfutás esetén bekövetkező forgáskitérései révén van befolyásolva a keréksín geometria alapján.

A találmányt részletesen kiviteli példák kapcsán a rajzok alapján ismertetjük, ahol az

1. ábra egy, a befutandó ívsugár által állítótagok révén vezérelt egytengelyű futóművet szemléltet felülnézetben, míg a

2. ábra egy vezérlőegységet szemléltet egy szenzoregységgel és egy állítóegységgel az állítótag vezérlésére.

Egy sínen futó jármű nem ábrázolt kocsiszekrénye 1 szekunder rugóelemek révén egy 2 futóműkereten nyugszik. A futóműkeret egytengelyű futómű része, amely futómű 3 tengelyén van a futómű 4 kerékpárja ágyazva. A 3, 4 tengelyből és kerekekből álló kerékpár 3 tengelye az 1 szekunder rugóelemek függőleges 5 középtengelyeit felvevő függőleges keresztben a jármű hosszirányában futó síkban helyezkedik el, míg a 6 kerékcsapágyak a jármű haladási irányában előtte és mögötte elrendezett 7 primer rugóelemek fölött a 2 futóműkeret alsó oldalán vannak támasztva és rögzítve. A 7 primer rugóelemek nemcsak súlyerőket vesznek fel tengelyük irányában, hanem bizonyos keresztirányú rugalmassággal is rendelkeznek, és a kerék-sín geometriából származó kilengéseket a 3 tengely, illetve a 2 futóműkeret és a 13 kocsiszekrény között korlátolt határok között megengedik. Ez a kilengés egy 8 magastengely körül történik, amely a hozzá tartozó kocsiszekrénnyel összekötött, és a 2 fütóműkeret csapágyfelvevő helyébe kapaszkodó ágyazócsap révén van megvalósítva.

Annak biztosítására, hogy a futóművet a 8 tengely körül a befutandó vágány ívsugarától függően lehessen állítani, az állítóberendezés két átlós és szimmetrikusan elrendezett 9 állítótagból áll, amelyek a 2 fütóműkeret mindenkori külső oldalán a 6 kerékcsapágyak, illetve az 1 szekunder rugóelemek tartományában 10 állítórúd segítségével ott elrendezett 11 tartószemmel állnak kapcsolatban, másik végükön egy gumi elasztikus elem révén, mint rugalmas 12 kapcsolóeszköz szilárdan, a kocsiszekrényen mereven elrendezett 13 kocsiszekrényrésszel vannak összekötve.

A 9 állítótagok vezérlésére egy 2. ábra szerinti vezérlőberendezés szolgál. Az egy 14 szenzoregységből és két általa vezérelt alapfunkcióikat tekintve azonos 15 állítóegységből áll, amelyek egy-egy 9 állítótaggal rendelkeznek a 2 futóműkeret, illetve futómű elfordítására. A 14 szenzoregység egy 17 adószenzorból áll, amely a befutandó vágány ívsugarától függő alapjelet generál.

Miután az adóberendezés nemcsak a befutandó vágány sugarától nyer befolyásolást, hanem zavaró befolyások is érintik, az ívtől függő jelrész a jármű dinamikájától származó zavarjellel is le van fedve. A 17 adószenzor így egy dinamikus alapjelet szolgáltat w (t) dyn, amely egy 18 áteresztőszűrőhöz kerül, amely szűrőnek a felső határfrekvenciája mintegy 5 Hz, előnyösen azonban csak 0,5 Hz lehet. A nagyobb frekvenciájú, gyorsabb zavaró lengések hányada ezáltal az alapjelből ki van küszöbölve, és így a 18 áteresztőszűrő kimenetén - amely előnyösen két elválasztott kimenőcsatlakozóval rendelkezik a két 15 állítóegység számára mindig egy kvázi stacioner vezető nagyság w (t) van, amely tényleges értékként a mindenkori 9 állítótag beállítására áll rendelkezésre. Ebből a célból a szűrt vezetőjelet w (t) egy 19 szabályzóba vezetjük, amely kimenőjelet y (t) mint állítójelet szolgáltatja az elektromechanikus 9 állítótag számára. Ezen kimenőjel nagyságának vagy tartalmának függvényében a villamos motorral is ellátott 9 állítótag egy elfordulást, azonban egy hosszváltozást is végez, amely a futóművet úgy vezérli, hogy a 3 tengely a befutandó vágányszakasz egy sugárvonalában fekszik. Emellett annak biztosítására, hogy az állítólag névleges helyzete vagy a futómű névleges helyzete valóban elérésre került, a 9 állítótaghoz vagy a futóműhöz egy 21 helyzetjelző van hozzárendelve, amely a futómű elfordulási helyzetétől függően vagy a 10 állítórúd helyzetétől függően helyzetjelet xr (t) szolgáltat. Ez a helyzetjel egy 20 összehasonlítóhoz kerül bevezetésre, amelyhez - mint másik bemenőjel - a szűrt vezetőjel is w (t) bevezetésre kerül. A helyzetjel ezután a tényleges elért tényleges érték, a névleges érték révén megadott névleges helyzet vonatkozásában összehasonlítva a két bevezetett jelből w (t) és xr (t) a szabályzóeltérés kerül meghatározásra, és mint bemenőjel xw (t) a 19 szabályzóba kerül. A 19 szabályzó ezáltal előidézi a kimenőjelet y (t) csak annyi ideig, míg a névlegesértékjel és a ténylegesérték-jel a 20 összehasonlítóban egy megközelítőleg 0 körüli szabályzóeltérést nem eredményez. A 21 helyzetjelző például egy állítható villamos ellenállás lehet, amely egyrészt a 2 futóműkerettel, másrészt egy rögzített helyzetű 13 kocsiszekrényrésszel mechanikusan össze van kötve, és a futómű elfordulásából származó állítójelet xr (t) szolgáltat.

A 14 szenzoregység ahhoz is használható, hogy például egy próbafutás esetén egy előre megadott sík szakasznál kocsitól függő és a sín konfigurációját egy adattárolóba mint szűrt vezetőjelet rakjon le az egész szakasz számára, és további futásnál ezen a szakaszon ezen az adattárolón a kvázi stacioner vezetőjelet w (t) a 15 állítóegység vezérléséhez lehívja.

A vezérlőelemeknek az elektromos és elektronikus alapon történő kialakítása egy olcsó kompakt megoldást biztosít, ahol az elektromos energiaellátás a sínen futó járműnél meglévő villamos hálózatról minden további nélkül megoldható. Amellett a villamos zavaró hatások, amelyek függetlenek a befutandó vágány ívsugarától, egyszerű villamos szűrési intézkedéssel kiküszöbölhetők, és így a futómű pontos beállítása kizárólag a vágánytól függően zavarmentesen biztosítható,

HU 221 874 Β1 aminek következménye a futómű egyenletesebb és nyugodtabb futása. Azonkívül lehetséges, hogy a szenzoregység által közölt ívgörbületérték több mint egy futóműre kerüljön továbbításra. Lehetséges a vezérlendó futóműre magára egy ívtől függő dinamikus alapjelet továbbítani, ha az adószenzor például a futóműkeret és az abban ágyazott tengely közötti relatív állást érzékeli, és ennek megfelelően állítótag útján a hozzá tartozó futóműkeretre továbbítja, és a futómű együttes állítását idézi elő. Ebben az állásban a kerék-sín geometriából származó és a primer rugóelemek révén lehetségessé tett kerékpárkitérést a hozzá tartozó futóműkerethez képest kompenzálja. Egészében egy jó radiális beállítás biztosítható az egyes futóművek kerékpáijai számára íves vágány befutása esetén még akkor is, ha egy kocsiszekrényen egymástól nagy távolságban helyezkednek el a kerékpárok, ugyanakkor az alkalmazandó vezérlőeszköz olcsóbb, mint egynek a második kerékpárhoz történő hozzárendelése. A 3 tengely még 22 féktárcsákat is hordoz, amelyhez a 3 futóműkereten rögzített 23 tárcsafék-elrendezések vannak hozzárendelve.

Claims (15)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Sínen futó jármű legalább egy egytengelyű futóművel, amely a hozzárendelt kocsiszekrénnyel szemben egy valós vagy virtuális magastengely körül billenthetően van ágyazva, és egy állítóegységgel van összekapcsolva, amelyet egy, a befutandó vágány ívsugarától függő jel vezérel, azzal jellemezve, hogy egy adószenzoregységnek (14) egy villamos adószenzora (17) és egy villamos áteresztőszűrője (18) van, az adószenzor (17) egy dinamikus villamos alapjelet [w (t) dyn] ad le, és az alapjel [w (t) dyn] az áteresztőszűrőre (18) kerül vezetésre, amelynek kvázi stacioner kimenőjele [w (t)] az állítóegységet vezérli.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti sínen fűtő jármű, azzal jellemezve, hogy az áteresztőszűrő (18) egy felső határfrekvenciával rendelkezik, amely alacsonyabb, mint a zavarjel frekvenciája.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az állítóegységnek (15) egy szabályzója (19), egy-egy annak kimenőjele [y (t)] mint állítójel által vezérelt elektromechanikus állítótagja (9) van, és hogy az állítótag (9) mechanikusan egyrészt a futóművel (2), másrészt a kocsiszekrénnyel (13) össze van kapcsolva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az állítótagon (9) vagy fütóművön (2, 3) egy helyzetjelző (21) van elrendezve, amely egy helyzetjelet [xr (t)] szolgáltat, és az áteresztőszűrő (18) kvázi stacioner kimenőjelet [w (t)] és a helyzetjelző (21) kimenőjelet [xr (t)] mint szabályzó nagyságot egy villamosjel-összehasonlítóhoz (20) vezetjük, amely az áteresztőszűrő (18) kimenőjele [w (t)] által előre megadott szükséges helyzet és helyzetjelző (21) által szállított, a futómű tényleges helyzetének megfelelő helyzet közötti szabályzóeltérésnek megfelelő kimenőjelet [x w (t)] mint bemenőjelet szállít a szabályzónak (19).
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az adószenzoregységnek (14) két kvázi statikus szignálkimenete van, és mindegyik szignálkimenet után egy állítóegység (15) van kapcsolva, amelyeknek egy futóműre (2, 3) ható állítótagjai (9) vannak.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti sínen futó jármű, azzal jellemezve, hogy a két állítótag (9) a fűtőmű (2, 3) átlósan szemben fekvő helyeibe (11) kapaszkodnak.
7. 7. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az állítótag (9) egy lineáris hajtás.
8. 8. A 7. igénypont szerinti sínen futó jármű, azzal jellemezve, hogy az állítótag (9) egy lineáris motor.
9. 9. A 7. igénypont szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az állítótag (9) egy szervomotor menetes orsóhajtással.
10. 10. A 7. igénypont szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az állítótag (9) egy szervomotor bolygóhajtással.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az állítótag (9) rugalmasan van a futóműhöz (2,3) és/vagy a kocsiszekrényhez (13) rögzítve.
12. 12. Az 1 -11. igénypontok bármelyike szerinti sínen futó jármű, azzal jellemezve, hogy az adószenzor (17) két kocsiszekrény között egy kapcsolócsuklón van elrendezve, és általa van a kapcsolócsukló egy magastengely körül beálló forgásszögváltozása szabályozva.
13. 13. Az 1-11. igénypontok legalább egyike szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az adószenzor (17) egy a szabályzandó futómű (2, 3) előtt vagy után fütó, egy magastengely körül billenthető futóműhöz van rendelve, és kerék-sín geometriából önműködően adódó forgáskitérítéssel áll hatáskapcsolatban.
14. 14. Az 1-11. igénypont szerinti bármelyike szerinti sínen fütó jármű, azzal jellemezve, hogy az adószenzornak (17) egy adattárolója van, amelyben vágányszakaszokra vonatkozó jelek mint szabályzójelek az állítóegység felé vannak tárolva, ahol a tárolt jelek a szűrt kvázi stacioner kimenőjeleknek felelnek meg.
15. 15. A 2. igénypont szerinti sínen futó jármű, azzal jellemezve, hogy az áteresztőszűrőnek (18) mintegy maximálisan 5 Hz-ig, előnyösen maximálisan 0,5 Hz-ig terjedő határfrekvenciája van.