HUT66334A - Lurch-damping support device for railway vehicles - Google Patents

Description

A találmány tárgya billegésgátló támasztószerkezet sínen közlekedő járművekhez és eljárás az abban lévő hajtóelemek vezérlésére. A találmány szerint a szokványos mechanikus billegésgátló támasztószerkezet egy aktív keresztdőlés-vezérléssel van kombinálva. A kocsiszekrényt az azt hordozó futószerkezethez képest alátámasztó, a járműben a kocsiszekrény (4) oldalán vagy a futóváz (1) oldalán elforgathatóan csapágyazott támasztórésznek (8) legalább az egyik oldalán van egy összekötőelem (10), aminek a hosszát egy vezérelhető hajtóelemmel (11) változtathatóan lehet beállítani. Az összekötőelem (10) semleges helyzetből - nulla dőlésszög - kiinduló, vezérelt hosszváltozása a kocsiszekrénynek (4) a futóvázhoz (1) képest aktív dőlését eredményezi, amit ívmenetben a centrifugális erők jobb kompenzálására lehet felhasználni. Ezt a kombinációt vasúti személykocsiknál a kényelem növelésére és az utazási idő lerövidítésére lehet alkalmazni.

Az eljárás soréiba kocsiszekrénynek az igénybevett sínhez képest fennálló keresztdőlése tényleges értékeit az összekötőelemek csuklós csatlakozási pontjai között beállított távolságok összhasonlító méréséből határozzuk meg; a rugalmas támasztórész által a tényleges értékek mérésére gyakorolt hatást a számításokban úgy kompenzáljuk, hogy figyelembe vesszük a centrifugális erő feleslegét, egy dőlési tényező előírt értékét, a kocsiszekrény terhelését (amit például a légrugó-nyomások révén veszünk figyelembe), valamint járműspecifikus állandókat; a kocsiszekrény keresztdőlésének előírt értékét úgy határozzuk meg, hogy előre megadunk egy előírt dőlési tényezőt és egy, az utasra ható - mérési adatokból (haladási sebesség, keresztgyorsulás a futóvázon vagy a kocsiszekrényen) kapott - előírt gyorsulást, és/vagy úgy határozzuk meg, hogy megállapítjuk a járműben tárolt pályaadatokat (ívsugarak, síntúlemelés) és a kocsiszekrényen lévő haj főelemek aktiválásával ezeket az értékeket a futóvázhoz képest beállítjuk.

(1.ábra)

58.674/KL

KÖZZÉTÉTELI

S.B.G. & K.

Bnrt·»r.-'stí Nemzetközi

S» !. rf'í >' ' oda

H-1061 bucapc'.i. :)./-. .utazu. 10. Telefon: 153-3733, Fax: 153-3664

^<,2θς·. kölf-SHh / I F 5H3

Billegésgátló támasztószerkezet sínen közlekedő járművekhez .<·

WAGGONFABRIK TALBOT t NÉMET SZÖVETSÉGI KÖZTÁRSASÁG /'

Feltalálók: Dipl-.-^Ing.

DÜSING, Manfred

DipA-τ—ing.

JÁKOB, Jürgen

Dr.-Ing.

LÜ,

Yuan ^íÉMET—SZÖVETSÉGI- KÖZTÁRSASÁG (

Bejelentés dátuma: 1994.

04. 06.

Elsőbbsége:

1993 .

04. 07. (P 43 11 521.7) kÉMET^-SZÖVETSÉGT-KÖZTÁRSASÁGíl

DG

A találmány tárgya billegésgátló támasztószerkezet sínen közlekedő járművekhez és eljárás az abban lévő hajtóelemek vezérlésére. Ennek a támasztószerkezetnek van egy kocsiszekrénye, ami egy rugózáson át egy járművázra fekszik fel és tartalmaz legalább egy, a járműben billenthetően csapágyazott, lényegében a • ··· ··♦ · · ······ ··· · · jármű hossztengelyéhez képest keresztirányban elhelyezkedő támasztórészt, ami a kocsiszekrényt a járművázhoz képest egy menetirányú mértani tengely körüli keresztdőlések (billegés) ellen megtámasztja. Tartalmaz továbbá legalább egy összekötőelemet, ami a támasztórész végoldali karján és a kocsiszekrényen kétoldalt, egymástól bizonyos távolságban lévő csuklós tengely körül billenthetően van csapágyazva. Az összekötőelem összeköti a járművázat és a kocsiszekrényt és - legalább a kocsiszekrénynek a rugózásba való önmagával párhuzamos berugózásakor - létrehozza a támasztórésznek a berugózást nem akadályozó lengőmozgását.

A sínhez kötött járművek normális menetüzemében a kocsiszekrénynek a hossztengelye körüli - különösen íves pályán történő haladáskor a centrifugális erő hatása által okozott - elforduló mozgásai nem kívánatosak és ezeket lehetőleg megszüntetik.

Az ο + p / Ölhydraulik und Pneumatik c. német folyóirat 36 (1992), 10 számának 638. és köv. oldalain, valamint a 40 05 767 sz. német szabadalmi leírásban ismertetik egy bevezetőleg leírt jellegű billegésstabilizálás egy kiviteli alakját sínhez kötött járművek számára. Ebben a kiviteli alakban a menetirányhoz képest keresztirányban van két kétkarú himba, amik az egy járművázban menetirányban lévő mértani tengelyek körül billenthetően vannak csapágyazva. A himbákat a jármű keresztirányban középső helyén egy rúd, egy rugó vagy egy hidraulikus dugattyú-munkaelem csuklósán összeköti egymással és a jármű külső oldalain egyenként lengő, hosszirányban merev összekötőelemek kötik össze a kocsiszekrénnyel .

Az idézett folyóiratcikk leír egy másik elrendezést is, aminél az előbb említett, mechanikus billegésgátló támasztó• · • *

- 3 szerkezet helyett a hajtóvázak (lineáris motorok) és a kocsiszekrény között páronként hidraulikus, szinkron emelőhengerek vannak, amiknek a két-két munkakamrája keresztezve összeköttetésben van egymással. Elvi okokból csak egyenlő felületű emelőhengereket lehet alkalmazni, amik a kétoldali dugattyúrudak miatt sok beépítési teret igényelnek.

A hidraulikus rendszerek esetleges szivárgásai esetén ez a billegésgátló támasztószerkezet hatástalanná válik, hacsak nem alkalmaznak további intézkedéseket. Másrészt viszont ezt a billegésgátló támasztószerkezetet aktív dőlésvezérléssé lehet kiépíteni, amennyiben lehetővé teszik a hidraulikus közeg vezérelt átáramlását a két - általában egymástól elválasztott - hengeroldal, illetőleg nyomáskor között.

A kerekes, sínhez kötött járműveken a billegésgátló szerkezetet többnyire egy, a menetirányhoz képest keresztirányban elhelyezett torziós rúdként alakítják ki és a futószerkezetben vagy a kocsiszekrényen elforgathatóan csapágyazzák. Ez a felépítés a bevezetőleg taglalthoz képest két himbával kevesebbet tartalmaz. Az EP 0 358 143 B1 leírás egy közvetlenül a szokványos billegésgátló támasztószerkezetekhez csuklósán csatlakoztatható, hidraulikus lengéscsillapítót ír le, ami a szekunder rugózás függőleges lengéseit csillapítja.

Annak érdekében, hogy az utasok utazási kényelmét a sok kanyart tartalmazó pályaszakaszokon növeljék, aktív keresztdőlés-vezérléseket fejlesztettek ki, amik a meglévő síntúlemelések mellett a keresztgyorsulások jó kiegyenlítése révén nagyobb utazási sebességeket és emellett nagy kényelmet tesznek lehetővé. A DE 37 13 615 A1 sz. leírás ismertet egy ilyen jellegű

- 4 berendezést, aminél egy kocsiszekrény légrugókon át közvetlenül egy járművázra támaszkodik, miközben a légrugókkal párhuzamosan, hosszirányban merev lengőtámaszokon át egy járulékos közbenső tartóra van felfüggesztve. Ez a közbenső tartó egy torziós-rudas billegésgátló támasztószerkezeten át a járművázra támaszkodik. A kocsiszekrény dőlése a közbenső tartóhoz képest egy vezérelhető hajtással kikényszeríthető. Ennek a hajtáselrendezésnek az aktiválásakor nem avatkoznak be a billegésgátló támasztószerkezet geometriáj ába.

Találmányunk célja - az ismert megoldásokból kiindulva - egy aktív kocsiszekrénydöntő berendezés olyan kiviteli alakjának kialakítása, ami különösen alkalmas arra, hogy egy meglévő, szokványos futóvázba utólag beépítsék.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a legalább egy összekötőelemhez hozzá van rendelve egy vezérelhető hajtóelem, ami a két csuklós tengely közötti távolságot aktív módon változtatja.

A támasztórész előnyös módon a két végén forgattyús karral ellátott torziós rugóként van kialakítva. Mindkét forgattyús kart egy összekötőelem összeköti a kocsiszekrény egymással szembeniévő kölső oldalaival és a két összekötőelem hossza egy-egy vezérelhető hajtóelemmel egymástól függetlenül változtathatóan beállítható.

Egy másik változat szerint a vezérelhető hajtóelemmel csak az egyik összekötőelem hosszát lehet változtathatóan beállítani, míg a másik összekötőelem állandó hosszúságú lengőtámasz.

Mindegyik hajtóelem előnyös módon hidraulikus differenciális emelőhengerként van kialakítva, aminek a két munkakamráját egy *·· ·· ·

- 5 szabályozható többútú szelepen váltakozva egy közegbevezetéssel és egy visszavezetéssel lehet összekötni.

A billegésgátló támasztószerkezet előnyös módon tartalmaz egy berendezést a hajtóelemnek egy meghatározott helyzetben való rögzítésére. Ez a berendezés előnyös módon tartalmaz egy visszacsapószelepet, ami nyomás ráadásával nyitható és ami a hidraulikus hajtóelem egyik munkakamrája elé van kapcsolva és záróhelyzetben elzárja a közegnek ebből a kamrából történő visszaáramlását. A berendezés előnyös módon tartalmaz továbbá egy mechanikus, erőzáró módon ható szorítókészüléket, vagy egy másik változat szerint egy alakzáró reteszelést. Mindegyik összekötőelemhez és/vagy a hozzárendelt hajtóelemhez előnyös módon hozzá van rendelve egy útérzékelő, ami a hajtóelem pillanatnyi tényleges helyzetét észleli és a billegésgátló támasztószerkezethez hozzárendelt szabályozó elektronikában egy értékelhető jelet állít elő.

A billegésgátló támasztószerkezeten lévő hajtóelemek vezérlésére szolgáló eljárás során a kocsiszekrénynek az igénybevett sínhez képest fennálló keresztdőlése tényleges értékeit az 10 összekötőelemek csatlakozási pontjai között beállított távolságok összhasonlító méréséből határozzuk meg. A rugalmas 8 támasztórész által a tényleges értékek mérésére gyakorolt hatást a számításokban úgy kompenzáljuk, 'hogy figyelembe vesszük a centrifugális erő feleslegét, egy dőlési tényező előírt értékét, a kocsiszekrény terhelését (amit például a légrugó-nyomások révén veszünk figyelembe), valamint járműspecifikus állandókat. A kocsiszekrény keresztdőlésének előírt értékét úgy határozzuk meg, hogy előre megadunk egy előrt dőlési tényezőt és egy, az utasra ható 4 · ·

- 6 mérési adatokból (haladási sebesség, keresztgyorsulás a futóvázon vagy a kocsiszekrényen) kapott - előírt gyorsulást, és/vagy úgy határozzuk meg, hogy megállapítjuk a járműben tárolt pályaadatokat (ívsugarak, síntúlemelés) és a kocsiszekrényen lévő 11 hajtóelemek aktiválásával ezeket az értékeket a 1 futóvázhoz képest beállítjuk.

A kocsiszekrény és a 1 futóváz között lévő billegésgátló támasztószerkezetben lévő összekötőelem hosszának semleges helyzetből - dőlésszög nulla - kiinduló, vezérelt változtatásából a kocsiszekrénynek a futóvázhoz képest aktív dőlése ered, amit íven haladva a centrifugális erők jobb kompenzálására lehet alkalmazni. Ez egyáltalán nem befolyásolja a mechanikus billegésgátló támasztószerkezet tulajdonképpeni működését és az aktív dőlésvezérlés esetleges meghibásodása esetén is fennmarad.

Találmányunkat és annak további előnyeit annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben nagyon vázlatos ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra egy sínhez kötött jármű perspektivikus metszete billegésgátló támasztószerkezettel, valamint az előbbivel kombinált aktív keresztdőlést-létesitő berendezéssel, a

2. ábra a sínhez kötött jármű oldalnézete a keresztdőlést létesítő berendezés rendszerelemeivel, a

3. ábra egy hidraulikus kapcsolási vázlat egy hajtóelemhez, vezérlőszelepekkel, visszacsapószelepekkel és egy hidraulikus reteszeléssel.

Egy csak részlegesen jelölt 1 futóváznak, például egy személyszállító, sínhez kötött jármű alatti kéttengelyes forgóváznak az l.ábra szerint van két párhuzamos 2 oldalfala és legalább egy, az oldalfalakat összekötő 3 kereszttartója. Az 1 futóváznak a nem ábrázolt kerékpárjai a menetirányban kiterjedő 2 oldalfalakon kívül vanak csapágyazva, úgy hogy a 3 kereszttartó párhuzamos a kerékpárok gördülőtengelyével. Az 1 futóvázra egy szekunder 5 rugózáson át felfekszik egy 4 kocsiszekrény. Az 5 rugózást itt két légrugó képezi, amik egy fojtáson át egymással összeköttetésben vannak és gumirugalmasságú vészrugókkal vannak ellátva. A szabadalmi bejelentés tárgyát képező billegésgátló támasztószerkezettel azonban mechanikus rugózást is lehet kombinálni .

A 4 kocsiszekrény és az 1 futóváz közötti keresztmozgások korlátozása végett a 4 kocsiszekrény alvázára az ismert módon egy 6 csapszeg van rögzítve, ami a futóvázhoz képest rögzített 7 vezetékbe játékkal nyúlik be és oldalt rugalmas elemekkel van ütköztetve. Ez az elrendezés egy korábbi, aktív dőlésvezérlés nélküli rendszerhez képest módosítva van, hogy figyelembe vegye a keresztirányban is megváltozott kocsiszekrénymozgásokat.

A 3 kereszttartóval párhuzamosan a kocsi teljes szélességében kiterjed egy torziós rugóként kialakított és a futóvázkeretben előnyös módon a 2 oldalfalaknál forgathatóan csapágyazott 8 támasztórész. A 8 támasztórésznek az oldalt a 2 oldalfalakon túl kiálló két végén egykarú forgattyús 9 emeltyűk vannak rögt zítve, amiknek a szabad végein egy-egy csuklós 9A tengely van. A kocsiszekrényen megfelelő csuklós 4A tengelyek vannak. A 8 támasztórésszel párhuzamos csuklós 4A, 9A tengelyt páronként és oldalanként 10 összekötőelemek kötik össze egymással.

A 8 támasztórészből, 9 emeltyűkből és 10 összekötőelemekből álló szerelési egység úgynevezett billegésgátló támasztószerke • · · zetként ismert.

Ezenkívül járulékosan mindegyik 10 összekötőelemhez egy vezérelhető 11 hajtóelem van hozzárendelve úgy, hogy a 10 összekötőelem két csuklós, 4A és 9A tengelyek közötti távolsága aktívan változtatható. Ez azt jelenti, hogy a kocsiszekrényt közvetlenül a mechanikus billegésgátló támasztószerkezet alapján a 10 összekötőelemeken végrehajtott hosszváltoztatás útján keresztirányban aktívan meg lehet dönteni egy, a jármű menetirányába eső hossztengely körül. A dőlésszöget itt lényegében a két összekötőelem közötti hosszúságkülönbség határozza meg.

A kocsiszekrény súlyát az 5 rugózás hordozza. A 8 támasztórésznek az 1 futóvázban való elforgatható csapágyazása révén ez - a csapágyak surlódóerőitől eltekintve - nem fejt ki említésreméltó ellenállást az 5 rugózás szimmetrikus, illetőleg párhuzamos berugózása ellen, és ezzel együtt a pálya egyenetlenségei miatt fellépő lengések ellen. Párhuzamoson azokat az eseteket értjük, amelyekben a kocsiszekrény a berugózás közben önmagával párhuzamos marad.

A keresztdőlést létrehozó berendezés kialakítható elvileg ugyanúgy, csak egy hajtóelemmel az egyik oldalon és egy állandó hosszúságú lengőtámaszként kialakított összekőtőelemmel a másik oldalon. Ehhez egy kettősműködésű hajtóelemre lenne szükség, amit egy semleges középhelyzetLal kiindulva - amely középhelyzetben a kocsiszekrény feneke az 1 futóváz síkjával párhuzamos - két irányban lehet vezérelni, miközben a kocsiszekrény egyszer balra és egyszer jobbra dől meg. A hajtóelemnek a középhelyzetből történő kilépésekor a 8 támasztórész úgy fordulna el, hogy a két 9 emeltyű lefelé fordulna el. Amíg azonban a kocsiszekrénynek a

4·· ♦··

- 9 változtatható hosszúságú összekötőelemre támaszkodó oldala megemelkedik, addig az állandó hosszúságú összekötőelemmel összekapcsolt oldal lehúzódik. Az állítható hosszúságú összekőtőelem megrövidítésekor fordított a folyamat.

A vezérelhető 11 hajtóelemek itt hidraulikus emelőhengerekként vannak kialakítva, amiknek a dugattyúrúdjait a 10 összekötőelemek képezik. Elvileg más alkalmas hajtóelemet is lehet alkalmazni, amennyiben ezeket kellő gyorsasággal és pontossággal lehet átállítani, valamint sínhez kötött járművekbe történő beépítéshez és sínhez kötött járművekben történő üzemeltetéshez adaptálni lehet. Pontosabban megfogalmazva, a csuklós tengelyeket itt a 10 összekötőelemek csak közvetve kötik össze, mivel közbe vannak iktatva a 11 hajtóelemek. A 11 hajtóelemek és a 10 összekötőelemek között azonban csak a leírás céljai végett teszünk különbséget, az ezekből kialakított emelőhengereket egy egységnek kell tekinteni.

A leírt aszimmetrikus megoldásnak önmagában előnye, hogy kevesebb alkatrészre van szükség. Sokkal egyszerűbb lehet a tulajdonképpeni vezérlés és szabályozás is, mivel járulékosan csak egy (1) szabadságfokot vezetünk be. Ennek megfelelően kevesebb mérési adatot kell feldolgozni, mint a szimmetrikus megoldás esetében.

t

A hajtóelemen fellépő erők mindkét változatnál azonosak, mivel a 8 támasztórészen nyomatékegyensúly áll be. Az aszimmetrikus változatnál azonban a hengerlöket kétszer akkora, mint az előnyös szimmetrikus változatnál. Emellett a rendszer üzemzavarai esetén a hidraulikus oldalon nehéz lenne az egyetlen hengernek az egyenes menethez, illetőleg nulla dőlésszöghöz szükséges semleges ♦·· · · ·

- 10 középhelyzetét beállítani.

A két oldalon emelőhengereket alkalmazó megoldás - ami úgy tekintendő, mint a két emelőhenger és a 11 hajtóelemek soros kapcsolása egy (forgó) rugóval, vagyis a 8 támasztórésszel előnyei a nagyobb gyártási és vezérlési ráfordítás ellenére (két további szabadságfok a szokványos járműhöz képest, megfelelő érzékelőkkel) az elrendezés szimmetriája, ami azt eredményezi, hogy a szabályozási viselkedés bal és jobb dőlések esetén azonos. A 11 hajtóelemek nagyon előnyös módon rövidebbek lehetnek, mint egyetlen egyoldali hajtóelem, mivel kisebb löketekre van szükség. A nulla dőlésszögű nyugalmi helyzetet nagyon egyszerűen lehet egy véghelyzetben, előnyös módon a teljesen behúzott helyzetben beállítani. Erre később még részletesebben kitérünk.

A 8 támasztórész csavaró szilárdsága mindkét változatnál olyan nagyra van méretezve, hogy a 10 összekötőelemek szándékosan előállított nem egyenlő hosszúságát a 8 támasztórész csavarodása önmagában nem tudja kiegyenlíteni. A rugalmas alakváltozás ennek ellenére nem elhanyagolható.

A kocsiszekrény effektív keresztdőlését (tényleges érték) a tényleges érték és az előírt érték összehasonlítása útján lehet beállítani, illetőleg vezérelni.

A 11 hajtóelemeken, illetőleg a 10 összekötőelemeken útmét rést végzünk, ami a kocsiszekrény-dolés tényleges értékeinek közvetlen visszajelzése. Ebből ered a szabályozás nagy stabilitása: a kocsiszekrény lengéseit a billegésgátló támasztószerkezet felveszi és ezek nem befolyásolják a mérést.

Útérzékelőket alkalmazunk, amiknek a szóbanforgó kiviteli alaknál egy hidraulikus hengerben lévő dugattyú löketét kell

észlelniük, amit a 3.ábrán az x kettős nyíl jelöl. Az útérzékelőket közvetlenül be lehet építeni a hajtóelemekbe, vagy kívül rögzítve a hengerrel, mint bázissal észlelik a dugattyúrúd, iletőleg a 10 összekötőelem löketét.

A keresztdőlésnek a pálya vezetéséhez és a haladási sebességhez illesztendő előírt értéke meghatározásához segédmennyiségként az úgynevezett sw dőlési tényezőt lehet alkalmazni. Ezt a a

w

Sw = ------ - 1 a g képlet alapján a következőképpen határozzuk meg. A dőlési tényező a kocsiszekrény síkjában az utasra ható a keresztirányú gyorsulásnak a sín síkjában ható a keresztirányú gyorsuláshoz viszonyított aránya mínusz 1. Szögmértékben kifejezve, s a kocsiszekrény és a vágány közötti (beállítható) szögnek a kiegyenlítési szög és a vágányszög közötti különbséghez viszonyított aránya. A kiegyenlítési szög az a szög, amelynél elméletileg a centrifugális erőhatásból származó összes kereszterő ki van egyenlítve. A vágányszög az íven kívül lévő sín túlemelése az íven belül lévő sínhez képest.

A dőlési tényezők a szokványos járműveknél pozitívak és t

általában 0,2 és 0,4 között vannak, vagyis az utasokra ható keresztgyorsulás nagyobb, mint a futószerkezetre ható. Ezzel szemben a dőlésvezérléssel ellátott járműveknek negatív dőlési tényezőjűk van. Ha ez a dőlési tényező például -0,5, akkor ez azt jelenti, hogy a vágány síkjában fellépő centrifugális erők 50 %-a az utas számára kompenzálva van (a futószerkezetre nagyobb ke12 »· · · · · • ♦·· *·· · » * · · · ♦·· ··· ♦·· 4 resztgyorsulás hat, mint a kocsiszekrénnyel együtt megdőlt utasra) .

Egy előírt dőlési tényező megadása után a mérési adatokból (sebesség, keresztgyorsulás a futószerkezeten vagy a kocsiszekrényen) számítható az utasra a kocsiszekrényben ható előírt gyorsulás. Ebből viszont meghatározható a kocsiszekrény és a vágány közötti előírt (kívánt) szög.

Az aktív dőlésvezérlés jobb és közvetlenebb vezérlése érhető el a járműben tárolt pályaadatok (ívsugarak, túlemelések) értékelése alapján, mivel itt nem szerepelnek gyorsulásérzékelők és ezért nem lép fel a mérés okozta késés és nem lépnek fel zavarjelek. Lehetővé válik az előresiető vezérlés, amivel például kompenzálni lehet a vágánycsavarodásokat.

A rugózó billegésgátló támasztószerkezet által a dőlés mért, tényleges értékeire gyakorolt eredményhamisító hatást számításilag egy szimuláció útján tapasztalatilag meghatározott, közelítő képlettel lehet kielégítő módon kompenzálni. Ebben szerepel a centrifugális erő feleslege, a dőlési tényező előírt értéke, a kocsiszekrény terhelése (például a légrugó-nyomások alapján meghatározva), valamint néhány járműspecifikus állandó.

A keresztdőlésnek a 11 hajtóelemek által történő beállítása ellen hatnak - a billegésgátló támasztószerkezet és a 6 csapszegből és 7 vezetékből álló keresztrugózás alakváltozása mellett - az 5 rugózás visszaállító erői és az 5 rugózással párhuzamos szekunder csillapítás is. Ennek ellenére nagyon kompakt emelőhengereket lehet hajtóelemekként alkalmazni, amiknek a beépítése a futóvázba az addig alkalmazott összekötőelemek helyett nem okoz nagyobb problémákat. Helyproblémák nélkül lehetséges az alkal13 mazás Jacobs-féle forgózsámolyokban is (lásd a 2.ábrát), amiknél két kocsiszekrény egy-egy billegésgátló támasztószerkezettel egy közös futóvázra támaszkodik. További előnyt jelent, hogy a kistérfogatú emelőhengerekben - az összehasonlítható pneumatikus dőlésvezérlésekhez képest - csak kis mennyiségű közeget kell szállítani.

Magától értetődik, hogy az emelőhengereket - különösen a forgózsámolynak a kocsiszekrény alatti kifordulásakor - a kereszterőktől mentesen kell tartani. Például a 10 összekötőelemet - a dugattyúrudat - egy csuklószemen át és a 11 hajtóelemet egy keresztfejes csuklón vagy gömbcsuklón át rögzítjük. Ebben az értelemben az 1.ábrán a csukós tengelyeknek csuklópántokként való ábrázolása pontatlan.

Az 1 futóváz légrugóinak egy aktív, a rugókkal párhuzamosan ható kocsiszekrénydöntő berendezés beépítése után nagyobb léketeket kell végezniük. Az ehhez szükséges nagyobb térfogat - változatlanul maradó rugóállandó esetén - feleslegessé teheti az eddig szükséges kiegyenlítő térfogatok beépítését.

A 6 csapszegnek és a 7 vezetéknek az 1 futóváz és a 4 kocsiszekrény közötti elrendezése révén kialakított, játékot tartalmazó keresztrugózás a lengőtámaszokkal vagy hasonlókkal a leírtaktól eltérően nem kényszervezetett keresztdőlés esetén nagy t

mértékben hat az úgynevezett billegési pólus térbeli helyzetére .

A billegési pólus az a pillanatnyi, a menetirányba, illetőleg hosszirányba eső mértani tengely, ami körül a kocsiszekrény aktív keresztdőlés esetén elfordul. Ennek a billegési pólusnak a kocsiszekrényhez képest mindig a lehető legmagasabban kell lennie *4 ··· ♦ ·· •ί ··· • 9 az összrendszer energetikai szempontól kedvező viselkedése érdekében. A billegési pólus magas helyzete elősegíti a kocsiszekrény kívánt értelmű passzív kilengését, úgy hogy az aktív vezérlésnek ekkor csak kisegítő módon kell működnie. Ekkor a keresztirányú és a billegési mozgás azonos fázisban van. Szimulációk és kísérletek alapján megállapítottuk, hogy a forgózsámolyból és egy kocsiszekrényből álló rendszer meglévő keresztrugója önmagában változatlan maradhat, de egy bizonyos szakasszal magasabban kell elhelyezni, hogy a kocsiszekrényt a billegési pólus kívánt helyzetének közelében erősebben rögzítse. A szabad rugójátékot is csökkenteni kell.

Az aktív dőlésvezérlést természetesen kombinálni is lehet egy önmagában ismert keresztjáték-vezérléssel, vagyis lehet egy bizonyos üresjárat a kocsiszekrény középhelyzetből y-irányban történő elmozdulásakor a keresztrugózás működésbelépéséig. Ezt például kereszt-légrugók alkalmazásával változtathatóan lehet beállítani, hogy a keresztrugózás az igénynek megfelelően korábban vagy későbben lépjen működésbe és hogy a keresztmozgások és billegési mozgások jobban összekapcsolódjanak.

Amint ezt már említettük, az emelőhengeres hajtóelemeket egy középhelyzetből kiindulva vezéreljük, vagyis az egyik hajtóelem kitolódásakor a szembeniévé hajtóelem behúzódik. A 4 kocsiszekrény és a futóváz közötti billegésgátló támasztószerkezetes összekötés tehát egy folyadékoszlopot is tartalmaz.

Külön berendezéseket kell alkalmazni egy adott esetben bekövetkező szükségüzem - a hidraulika vagy az elektronikus szabályozás meghibásodása - esetére. Ekkor a két 11 hajtóelem előnyös módon a két véghelyzet egyikében - vagyis a két összekö-

- 15 tőelem azonos hosszra történt beállításában - van reteszelve. Ez megvalósítható hidraulikusan, szelepek révén, vagy mechanikailag, erőzárással, beszorítás révén, vagy egy alakzáró reteszelés révén. Ha mindkét 11 hajtóelem azonos helyzetben van reteszelve, akkor a jármű teljesen működőképes billegésgátló támasztószerkezettel problémamentesen megtehet hosszabb szakaszokat is.

A rendszer meghibásodása adott esetben a hajtóelemek helyzetét megadó jelek észlelése útján és erő- vagy nyomásmérés alapján ismerhető fel.

Egy motorvonatszerelvény fejrészének a 2.ábra szerinti oldalnézetén létható, hogy az itt leírt aktív billegésgátló támasztószerkezetet el lehet helyezni mind egy normál 1 futóvázon, mind - kettős kivitelben az előtte haladó és a mögötte haladó jármű számára - egy Jacobs-féle ÍJ forgózsámolyon. Itt összefoglalva ábrázoltuk továbbá a rendszer lényeges összetevőit. A 11 hajtóelemeket - a jármű oldalai szerint páronként vezérelhető 12 szelepek és nyomóvezetékek kötik össze a 13 hidraulikaegységekkel. Mindegyik 13 hidraulikaegységhez hozzá van rendelve egy szabályozó 14 elektronikaegység. Ezeket együttesen a járművön átmenő 15 jeladat-buszvezeték köti össze egy központi 16 számítógéppel. A 15 jeladat-buszvezetéken a 16 számítógépre vezetjük többek között az 5 rugózás légrugóiban elhelyezett 17 nyomásérzékelő jeleit is. A 16 számítógéphez hozzá van rendelve továbbá egy 18 adattároló (például pályaadatok számára) és egy 19 sebességérzékelőről a haladási sebesség v jeleit, egy 20 útmérőről a jármű éppen fennálló s pályahelyzetét adjuk a számítógépre .

•t ···:

• ··· λ·· ·· •· · · •·· 444 lt|»

- 16 Mindegyik szabályozó 14 elektronikaegység az említett átmérőktől a bemeneti oldalon megkapja a 11 hajtóelemek pillanatnyi helyzetét megadó jeleket (tényleges értékeket). A szabályozó 14 elektronikaegység a hozzárendelt 11 hajtóelemekhez tartozó állandó 12 szelepeket is vezérli.

A nagy dinamika érdekében az előnyös módon differenciálhengerként kialakított hidraulikus 11 hajtóelemeket a 3.ábra szerint úgy működtetjük, hogy mindkét 11.1 munkakamra (a dugattyú oldalán), illetőleg 11.2 munkakamra a 11K dugattyú két oldalán a hozzárendelt állandó 4/3-utú 12 szelepen át váltakozva egy 21 bemenővezetékkel és egy 24 kimenővezetékkel van összekötve. (A 21 bemenővezeték egy 22 visszacsapószeleppel és egy 2 3 nyomástárolóval van ellátva).

A többútú 12 szelep teljesen záró középhelyzete főleg arra szolgál, hogy a 11K dugattyút két szélső helyzete között egy meghatározott helyzetben tartsa.

A 4/3-útú szelep fail-save helyzetében (biztonsági helyzetében, ami az elektronikus szelepvezérlés kimaradásakor automatikusan beáll) a 11.1 munkakamra a 21 bemenővezetékkel, a második, 11.2 munkakamra a 24 kimenővezetékkel van összekötve. A fordított csatlakozási módot (keresztezett helyzet) a 11K dugattyú kitolása végett csak akkor lehet előállítani, ha a 12 szelepen t

villamos vezérlés van.

A dugattyúrúdoldali 11.1 munkakamra elé van kapcsolva továbbá egy 25 visszacsapószelep. Ennek a visszacsapószelepnek az a rendeltetése, hogy az emelő 11K dugattyút a többútú 12 szelep mindenkori helyzetétől függetlenül teljesen behúzott helyzetben reteszelje, ha a 21 bemenővezetéken a nyomás kimarad.

•t · · *t * f· • ··♦ ··« t · » · · 4 ·♦· ··· ·«* ·

- 17 A 25 visszacsapószelep hidraulikusan önműködőlég kiold, mihelyt a 11.2 munkakamrára a többutú 12 szelep keresztezés! helyzetében tápcsatlakozóján át nyomást kap, úgy hogy szabályozási üzemmódban nem tudja akadályozni a 11K dugattyú kitolódását.

Ha a nyomás ezen a tápcsatlakozón lecsökken, akkor a 25 visszacsapószelep lezár, úgy hogy a 11K dugattyú csak behúzódási irányban tud mozogni. A behúzott véghelyzet biztosan elérhető vagy a maradéknyomás révén, vagy egy önpumpálási hatás révén a billegésgátló támasztószerkezetben bekövetkező dinamikus terhelésingadozások esetén. A 25 visszacsapószelep rugójának dinamikus terhelésváltozásokor meg kell akadályozni az olaj visszafolyását. A rugóerőből eredő nyomáskülönbség elfogadható. Ez az előnyös, tisztán hidraulikus megoldás lehetővé teszi a henger közelében történő szerelést anélkül, hogy helyproblémák jelentkeznének. Ezért ez a megoldás a költségek szempontjából különösen kedvező.

Egy másik változat szerint mechanikus reteszelőberendezéseket is lehet alkalmazni. Ebben az esetben például mindegyik 11 hajtóelemmel párhuzamosan egy hidraulikusan vagy villamosán vezérelhető szorítóberendezés vagy egy előnyös módon hidraulikusan vezérelhető, alakzáró reteszelőberendezés lehet.

Befejezőleg megjegyezzük, hogy egy szokványos billegésgátló támasztószerkezet és egy aktív keresztdőlés-vezérlés fentebb leirt kombinációjánál közömbös, hogy a 8 támasztórész a futószerkezetben vagy a kocsiszekrényben van rögzítve. Magától értetődőleg a 11 hajtóelemeket is lehet a 9 emeltyűkön, illetőleg a csuklós 9A tengelyeken való csuklós rögzítés helyett a kocsiszekrényoldali csuklós 4A tengelyeken, és a 10 összekötőelemeket az emeltyűoldali csuklós 9A tengelyeken csuklósán rögzíteni.

Claims (10)

SZABADALMI IGÉNYPONT

1. Billegésgátló támasztószerkezet sínen közlekedő járművekhez egy rugózáson át egy futóvázra felfekvő kocsiszekrénnyel, amely támasztószerkezet tartalmaz legalább egy, a járműben billenthetően csapágyazott, lényegében a jármű hossztengelyéhez képest keresztirányban elhelyezkedő támasztórészt, ami a kocsiszekrényt a járművázhoz képest egy menetirányú mértani tengely körüli keresztdőlések (billegés) ellen megtámasztja; tartalmaz továbbá legalább egy összekötőelemet, ami a támasztórész végoldali karján és a kocsiszekrényen kétoldalt, egymástól bizonyos távolságban lévő csuklós tengely körül billenthetően van csapágyazva; az összekötőelem összeköti a járművázat és a kocsiszekrényt és - legalább a kocsiszekrénynek a rugózásba való önmagával párhuzamos berugózásakor - létrehozza a támasztórésznek a berugózást nem akadályozó lengőmozgását, azzal jellemezve, hogy a legalább egy összekötőelemhez (10) hozzá van rendelve egy vezérelhető hajtóelem (11) a két csuklós tengely (4A, 9A) közötti távvolság aktív változtatása végett.

2. Az 1.igénypont szerinti billegésgátló támasztószerkezet azzal jellemezve, hogy a támasztórész (8) két végén forgattyús emeltyűvel (9) ellátott torziós rugóként van kialakítva és mindkét forgattyús emeltyűt egy összekötőelem (10) összeköti a kocsiszekrény (4) egymással szembenlévő kölső oldalaival és a két összekötőelem (10) hossza egy-egy vezérelhető hajtóelemmel (11) egymástól függetlenül változtathatóan beállítható.

3. Az 1.igénypont szerinti billegésgátló támasztószerkezet azzal jellemezve, hogy a támasztórész (8) torziós rugóként, két végoldali forgattyús emeltyűvel (9) van kialakítva, mindkét forgatyús emelőt egy összekötőelem csuklósán összeköti a kocsiszekrény (4) egymással szembeniévé külső oldalaival és a vezérelhető hajtóelemmel (11) csak az egyik összekötőelem hosszát lehet változtathatóan beállítani, míg a másik összekötőelem egy állandó hosszúságú lengőtámasz.

4. Az előző igénypontok bármelyike szerinti billegésgátló támasztószerkezet azzal jellemezve, hogy mindegyik hajtóelem (11) hidraulikus differenciális emelőhengerként van kialakítva, aminek a két munkakamráját (11.1, 11.2) egy szabályozható többútú szelepen (12) át váltakozva egy bemenővezetékkel (17) és egy kimenővezetékkel (21) lehet összekötni.

5. A 4.igénypont szerinti billegésgátló támasztószerkezet azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy berendezést, ami a hajtóelemet (11) egy meghatározott helyzetben reteszeli.

6. Az 5.igénypont szerinti billegésgátló támasztószerkezet azzal jellemezve, hogy a reteszelő berendezés tartalmaz egy visszacsapószelepet (25) , ami nyomás ráadásával nyitható és ami a hidraulikus hajtóelem (11) egyik munkakamrája (11.1) elé van kapcsolva és záróhelyzetben elzárja a közegnek ebből a kamrából (11.1) történő visszaáramlását; a kioldó nyomást a másik munkakamra (11.2) tápcsatlakozójából lehet rávezetni.

7. Az 5.igénypont szerinti billegésgátló támasztószerkezet azzal jellemezve, hogy a reteszelő berendezés tartalmaz egy • · · ··· ··· ·«* · mechanikus, erőzáró módon ható szorítószerkezetet.

8. Az 5.igénypont szerinti billegésgátló támasztószerkezet azzal jellemezve, hogy a reteszelő berendezés tartalmaz egy alakzáró reteszelést.

9. Az előző igénypontok bármelyike szerinti billegésgátló támasztószerkezet, azzal jellemezve, hogy mindegyik összekötőelemhez (10) és/vagy a hozzárendelt hajtóelemhez (11) előnyös módon hozzá van rendelve egy útérzékelő, ami a hajtóelem (11) pillanatnyi tényleges helyzetét (x) észleli és a billegésgátló támasztószerkezethez hozzárendelt szabályozó elektronikaegységben (14)egy értékelhető jelet állít elő.

10. Eljárás az 1. vagy 9. igénypont szerinti billegésgátló támasztószerkezetben lévő hajtóelemek vezérlésére, azzal jellemezve, hogy a kocsiszekrénynek (4) az igénybevett sínhez képest fennálló keresztdőlése tényleges értékeit az összekötőelemek (10) csuklós csatlakozási pontjai között beállított távolságok összhasonlító méréséből határozzuk meg; a rugalmas támasztórész (8) által a tényleges értékek mérésére gyakorolt hatást a számításokban úgy kompenzáljuk, hogy figyelembe vesszük a centrifugális erő feleslegét, egy dőlési tényező (sw) előírt értékét, a kocsiszekrény terhelését (amit például a légrugó-nyomások révén veszünk figyelembe), valamint járműspecifikus állandókat; a kocsiszekrény (4) keresztdőlásánek előírt értékét úgy határozzuk meg, hogy előre megadunk egy elíőrt dőlési tényezőt (sw) és egy, az utasra ható - mérési adatokból (haladási sebesség, keresztgyorsulás a futóvázon vagy a kocsiszekrényen) kapott - előírt gyorsulást, és/vagy úgy határozzuk meg, hogy megállapítjuk a járműben tárolt pályaadatokat (ívsugarak, síntúlemelés) és a ··· ··· • ··· ·ν« kocsiszekrényen (4) lévő haj főelemek (11) aktiválásával ezeket az értékeket a futóvázhoz (1, ÍJ) képest beállítjuk.