ITTO930186A1

ITTO930186A1 - Sospensione laterale attiva anticentrifuga per rotabili ferrotranviari

Info

Publication number: ITTO930186A1
Application number: IT000186A
Authority: IT
Inventors: Gaetano Costantini; Luciano Gerbauro; Giorgio Liprandini; Alberto Magnani
Original assignee: Fiat Ferroviaria Spa
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1994-09-19
Also published as: ES2106309T3; EP0615890A1; IT1261281B; ATE155411T1; ITTO930186A0; DE69312259T2; US5454329A; EP0615890B1; DE69312259D1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sospensione laterale attiva anticentrifuga per rotabil i ferrotranviari ",

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un apparato di sospensione laterale anticentrifuga per veicoli ferroviari comprendenti una cassa, due carrelli situati in prossimit? delle estremit? della cassa e mezzi di sospensione verticale e laterale fra la cassa e i due carrelli, in cui tale apparato comprende mezzi per equilibrare l?accelerazione centrifuga non compensata in curva includenti martinetti a fluido sotto pressione interposti trasversalmente fra la cassa e i lati opposti di ciascun carrello, mezzi valvolari per collegare alternativamente detti martinetti con una sorgente di fluido sotto pressione, e mezzi trasduttori atti a rilevare l'accelerazione centrifuga non compensata ed a generare corrispondenti segnali di pilotaggio dei suddetti mezzi valvolari per applicare, tramite i suddetti martinetti, una forza antagonista alla forza centrifuga agente sulla cassa.

Lo scopo della presente invenzione ? quello di fornire un apparato del tipo definito all'inizio che consenta di equilibrare la forza centrifuga non compensata in curva realizzando un effetto di centraggio della cassa relativamente ai carrelli e perci? impedendo il cedimento della sospensione laterale e conseguenti tamponamenti laterali, assicurando cosi un buon confort di marcia anche ad alta velocit? in curva ed in modo indipendente dagli scossoni dei carrelli.

Secondo l'invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie al fatto che i suddetti mezzi trasduttori comprendono due accelerometri disposti in prossimit? delle estremit? opposte del veicolo, ed al fatto che i relativi segnali vengono inviati ad un'unit? elettronica di elaborazione che pilota i suddetti mezzi valvolari.

Tali mezzi valvolari possono includere una valvola elettronica del tipo detto "servovalvola", oppure in alternativa del tipo detto "valvola proporzionale", che stabilisce nei suddetti martinetti una pressione proporzionale al segnale elettronico, aumentandola e riducendola con minimo ritardo rispetto ai corrispondenti aumenti o riduzioni del segnale elettronico.

L'unit? elettronica di elaborazione ? impostabile per pilotare i suddetti mezzi valvolari selettivamente nell'uno o nell'altro dei seguenti modi:

- i segnali di pilotaggio dei mezzi valvolari associati ai martinetti di ciascun carrello sono funzione unicamente dei segnali forniti dall'accelerometro disposto all'estremit? del veicolo corrispondente al rispettivo carrello,

- i segnali di pilotaggio dei mezzi valvolari associati ai martinetti dei due carrelli sono funzione di una media ponderata dei segnali forniti dagli accelerometri.

Gli accelerometri possono essere disposti direttamente sulle estremit? opposte del veicolo, oppure sui due carrelli. In entrambi i casi i segnali da essi generati vengono elaborati dall'unit? elettronica di elaborazione per formare un segnale elettrico proporzionale alla forza centrifuga. I mezzi valvolari (servovalvole o valvole proporzionali) forniscono ai martinetti pressione proporzionale al segnale elettrico e di entit? tale da contrast?re la forza centrifuga. Aumentando o riducendo la pressione con grande rapidit? si evita che i martinetti permangano rigidi, il che consente di evitare gli scossoni.

La disposizione dei due accelerometri ed il trattamento dei relativi segnali di uscita permettono, secondo l'invenzione, di variare la sensibilit? del sistema laterale attivo anticentrifugo, in modo da ottimizzarla in funzione delle necessit? di impiego. Cos?, nel primo modo di impostazione dell'unit? elettronica di elaborazione, ? possibile ottenere un intervento differenziato dei martinetti associato all'uno ed all'altro carrello del veicolo, in particolare anticipando l'intervento di quello corrispondente all'estremit? del veicolo soggetta per prima all'inscrizione in curva.

Nel secondo modo di impostazione dell'unit? elettronica di elaborazione viene invece annullato il ritardo di intervento dei martinetti associati al carrello che segue l'inscrizione in curva del veicolo.

In ogni caso per la generazione del segnale elettrico di pilotaggio delle valvole ? possibile ponderare e miscelare i segnali di ciascun accelerometro nel modo pi? conveniente alle caratteristiche del rotabile.

Ad esempio, l'unit? elettronica di elaborazione pu? essere ulteriormente impostabile per pilotare i suddetti mezzi valvolari selettivamente nell'uno o nell'altro dei seguenti ulteriori modi:

i segnali di pilotaggio dei mezzi elettrovalvolari associati ai martinetti dei due carrelli sono entrambi funzione dei segnali forniti dall 'accelerometro disposto ad una delle estremit? del veicolo,

i segnali di pilotaggio dei mezzi elettrovalvolari associati ai martinetti dei due carrelli sono entrambi funzione dei segnali forniti dall 'accelerometro disposto all'altra estremit? del veicolo.

In questo modo la rapidit? di risposta del sistema laterale attivo anticentrifugo pu? essere mediamente aumentata, nel caso in cui venga utilizzato il segnale dell 'accelerometro corrispondente al carrello che per primo si inscrive in curva, oppure rallentata qualora vengano utilizzati i segnali forniti dall 'accelerometro corrispondente al carrello che segue l'inscrizione in curva.

In ogni caso il sistema ? perfettamente reversibile e pu? dunque essere utilizzato, eventualmente variando l'impostazione dell'unit? elettronica di elaborazione, in entrambi i sensi di marcia del veicolo.

L'invenzione verr? ora descritta dettagliatamente e con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

la figura 1 rappresenta una sezione trasversale schematica di un veicolo ferroviario con sospensione laterale attiva anticentrifuga secondo l'invenzione, tale sezione essendo eseguita in corrispondenza di un carrello del veicolo, e

la figura 2 rappresenta una vista diagrammatica in pianta del veicolo ferroviario della figura 1.

Riferendosi ai disegni, un veicolo ferroviario F comprende essenzialmente una cassa 1 sopportata in prossimit? delle sue estremit? da due carrelli 2, 3 comprendenti ciascuno, in modo per se noto, un telaio 4, due sale montate 5 ed una traversa oscillante 6. Le traverse oscillanti 6 sono montate sui carrelli 2, 3 sostanzialmente in corrispondenza dell'asse trasversale mediano di questo, ciascuna con l'interposizione di molle elicoidali verticali 7 constituenti la sospensione secondaria verticale e laterale del veicolo.

Sulle traverse oscillanti 6 ? sospesa, pure in modo per se noto, la cassa 1 del veicolo F.

Agli effetti dell'apparato secondo l'invenzione, all'interno di ogni carrello 2, 3 sono disposti due martinetti pneumatici contrapposti 8, 9 situati al di sotto della traversa oscillante 6, parallelamente a questa. I due martinetti 8, 9 presentano rispettivi cilindri 8a, 9a imperniati da parti opposte in 10 ad un'appendice inferiore mediana 11 della traversa oscillante 6, e rispettivi steli 8b, 9b articolati in 12, 13 ai lati opposti del telaio 4 del carrello.

La disposizione delle due coppie di martinetti 8, 9 ? quindi tale per cui i martinetti di ciascuna coppia sono disposti simmetricamente da parti opposte rispetto all'appendice centrale 11 della traversa oscillante 6.

All'alimentazione dei martinetti 8, 9 provvede una sorgente di aria sotto pressione costituita da un serbatoio (o da due serbatoi) 14 alimentato da una condotta d'aria 15. Il serbatoio 14 ? collegato, tramite rispettive tubazioni di alimentazione 16, 17, con due valvole 18, che possono essere costituite da servovalvole oppure da valvole proporzionali, associate ciascuna ad un rispettivo martinetto 8, e con due valvole 19, anch'esse servovalvole o in alternativa valvole proporzionali, associate ciascuna ad un rispettivo martinetto 9. Le valvole 18, 19 sono costituite da regolatori di pressione di tipo elettropneumatico controllati da un'unit? elettronica di elaborazione indicata schematicamente con 20.

L'unit? elettronica 20 ? collegata ad una coppia di trasduttori accelerometrici 21, 22 disposti in prossimit? delle zone del veicolo F corrispondenti ai carrelli 2, 3. Nel caso dell'esempio illustrato, i due accelerometri 21, 22 sono applicati alle estremit? della cassa 1 del veicolo F. In alternativa, tali accelerometri 21, 22 potrebbero essere direttamente applicati ai telai 4 dei carrelli 2, 3 .

L'unit? elettronica di elaborazione 20 ? dotata, oltre che di ingressi per il collegamento elettrico con gli accelerometri 21, 22, di quattro uscite attraverso le quali vengono inviati i segnali di pilotaggio alle valvole 18, 19 associate ai martinetti 8, 9 rispettivamente dei carrelli 2, 3.

L'unit? elettronica 20 ? dotata di circuiti condizionatori, non illustrati nei disegni ma alla portata del tecnico del ramo, per ottenere le relazioni pi? favorevoli tra gli ingressi degli accelerometri 21, 22 e le uscite alle valvole 18, 19. Tali relazioni sono ottimizzabili in funzione delle caratteristiche dinamiche del rotabile, secondo quanto chiarito in precedenza.

Nel funzionamento durante la marcia in curva del veicolo F gli accelerometri 21, 22 forniscono all'unit? elettronica di elaborazione 20 segnali elettrici indicativi dell'accelerazione centrifuga non compensata dalla sopraelevazione della rotaia esterna alla curva. Tali segnali vengono condizionati da parte dell'unit? 20 e quindi inviati alle valvole proporzionali o servovalvole 18, 19 le quali, in funzione del comando ricevuto, regolano la pressione all'interno dei cilindri pneumatici 8, 9.

In ognuno dei possibili modi di funzionamento dell'unit? elettronica 20, le valvole 18, 19 comandano l'invio di aria sotto pressione ai martinetti 8 oppure 9 situati verso l'esterno della curva, in modo tale da esercitare sulle appendici 11 delle traverse oscillanti 6 un'azione diretta verso l'interno della curva, cio? contraria al verso della forza centrifuga, che mantiene le traverse oscillanti 6 e quindi la cassa 1 in posizione centrale rispetto ai carrelli 2, 3. Apparir? evidente che la pressione agente nei martinetti 8, 9 dipende dall'intensit? della forza centrifuga non compensata dalla sopraelevazione del binario in curva, rilevata tramite i due accelerometri 21, 22, mentre gli scossoni vengono neutralizzati dalla prontezza d'intervento delle valvole proporzionali o servovalvole 18, 19.

La posizione degli accelerometri 21, 22, situati come detto in prossimit? delle estremit? opposte del veicolo F, e la possibilit? di selezionare ed impostare diversi modi di funzionamento dell'unit? elettronica 20, consentono di migliorare la precisione di intervento del sistema, nonch? di assicurare una notevole flessibilit? di impiego. E' possibile anche ottenere un intervento della sospensione laterale attiva in tempi differenziati per i due carrelli 2, 3, corrispondenti all'effettiva inscrizione in curva prima dell'uno e poi dell'altro. In alternativa, l'intervento con riferimento ai due carrelli 2, 3 pu? essere uniforme, oppure esso pu? essere anticipato o rispettivamente ritardato al momento dell'inscrizione in curva del carrello anteriore e del carrello posteriore, con riferimento alla direzione di marcia.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Cos?, sebbene l'invenzione sia stata descritta con riferimento a veicoli con carrelli muniti di traverse oscillanti, essa ? altrettanto applicabile a veicoli in cui la cassa appoggia direttamente sulla sospensione secondaria. In questo caso ovviamente i martinetti 8, 9 saranno connessi direttamente alla cassa, anzich? alla traversa.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparato di sospensione laterale anticentrifuga per veicoli ferroviari (F), comprendenti una cassa {1), due carrelli (2, 3) situati in prossimit? delle estremit? della cassa e mezzi di sospensione verticale e laterale (7) fra la cassa (1) e i due carrelli (2, 3), detto apparato comprendendo mezzi per equilibrare l'accelerazione centrifuga non compensata in curva includenti martinetti a fluido sotto pressione {8, 9) interposti trasversalmente fra la cassa (1) ed i lati opposti di ciascun carrello {2, 3), mezzi valvolari (18, 19) per collegare alternativamente detti martinetti con una sorgente di fluido sotto pressione (14), e mezzi trasduttori atti a rilevare l'accelerazione centrifuga non compensata ed a generare corrispondenti segnali di pilotaggio dei suddetti mezzi valvolari (18, 19) per applicare tramite i suddetti martinetti (8, 9) una forza antagonista alla forza centrifuga agente sulla cassa indipendente dagli scossoni, caratterizzato? dal fatto che detti mezzi trasduttori comprendono due accelerometri (21, 22) dispositi in prossimit? delle estremit? opposte del veicolo (F), e dal fatto che i relativi segnali vengono inviati ad un'unit? elettronica di elaborazione (20) che pilota detti mezzi valvolari (18, 19).
2. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l?unit? elettronica di elaborazione (20) ? predisposta per formulare segnali elettrici di pilotaggio dei suddetti mezzi valvolari (18, 19) ponderando e miscelando i segnali di detti accelerometri (21, 22) in funzione delle caratteristiche del rotabile ferrotranviario.
3. Apparato secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i due accelerometri (21, 22) sono applicati alle estremit? della cassa (1) del veicolo (F).
4. Apparato secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i due accelerometri (21, 22) sono applicati ai due carrelli (2, 3).
5. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi valvolari (18, 19) sono valvole proporzionali .
6. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi valvolari (18, 19) sono servovalvole.
7. Veicolo ferrotranviario, caratterizzato dal fatto che ? provvisto di un apparato di sospensione laterale anticentrifuga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.