ITTO950275A1

ITTO950275A1 - "sistema di comando della rotazione della cassa in un veicolo ferrovia rio ad assetto variabile"

Info

Publication number: ITTO950275A1
Application number: IT95TO000275A
Authority: IT
Inventors: Leonardo Solera; Alberto Magnani; Silorata Pier Luigi Bernabo'
Original assignee: Fiat Ferroviaria Spa
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1996-10-07
Also published as: GR3036568T3; US5558024A; FI954604A0; NO953476L; EP0736437A3; ES2159616T3; EP0736437A2; JPH08282484A; PT736437E; DK0736437T3; EP0736437B1; ITTO950275A0; FI954604A; NO953476D0; IT1280855B1; DE69521288T2; DE69521288D1; SI0736437T1; ATE202047T1

Abstract

Sistema di comando della rotazione della cassa (1) in un veicolo ferroviario (F) ad assetto variabile, in cui due coppie di attuatori lineari a fluido sotto pressione (10a, 10b) sono interposte sostanzialmente verticalmente fra la cassa (1) ed i lati opposti dei due carrelli (2, 3). Il sistema di comando comprende un'unica unità valvolare (13) in comune alle due coppie di attuatori (10a, 10b), e gli attuatori delle due coppie disposti in corrispondenza di un lato e rispettivamente dell'altro lato della cassa (1) sono collegati fra loro e con tale unità valvolare (13) attraverso rispettive linee di fluido comuni (17a, 17b).(Figura 2).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Sistema di comando della rotazione della cassa in un veicolo ferroviario ad assetto variabile"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale ai veicoli ferroviari con cassa ad assetto variabile, cioè suscettibile di essere ruotata intorno al suo asse longitudinale durante la marcia del veicolo lungo curve del percorso ferroviario, verso l'interno della curva. Queste rotazioni della cassa consentono, in particolare nei veicoli ferroviari ad alta velocità, di migliorare apprezzabilmente il comfort per i viaggiatori, grazie al fatto che l'accelerazione trasversale risentita all'interno della cassa durante la marcia del veicolo in curva risulta relativamente limitata.

La variazione di assetto della cassa é tradizionalmente servoassistita tramite un sistema di comando della rotazione della cassa.

Il brevetto USA n. 3,844,225

descrive un siffatto sistema di comando per un veicolo ferroviario includente due carrelli e mezzi di sospensione elastica fra la cassa ed i carrelli. Questo sistema di comando comprende due coppie di attuatori lineari a fluido sotto pressione interposti sostanzialmente verticalmente fra la cassa ed i lati opposti dei due carrelli, una sorgente di fluido sotto pressione, mezzi valvolari per controllare il collegamento fra detti mezzi attuatori e detta sorgente di fluido sotto pressione attraverso rispettive linee di fluido, un'unità elettronica di regolazione operativamente associata a detti mezzi valvolari, e mezzi trasduttori atti a rilevare l'accelerazione centrifuga non compensata agente sulla cassa del veicolo ed a trasmettere corrispondenti segnali a detta unità elettronica di regolazione per il pilotaggio di detti mezzi valvolari, in modo da realizzare durante la marcia in curva del veicolo rotazioni della cassa intorno al suo asse longitudinale tendenti a compensare detta accelerazione centrifuga.

Nei sistemi di comando convenzionali del tipo sopra definito i circuiti di fluido delle coppie di attuatori associati ai due carrelli del veicolo sono distinti e separati, cioè in pratica indipendenti, essendo previste due rispettive unità elettrovalvolari autonome pilotate dall'unità elettronica di regolazione a seguito dell'elaborazione dei segnali provenienti dai mezzi trasduttori.

Durante la marcia del veicolo in rettilineo le due unità elettrovalvolari mantengono isolati gli attuatori dell'una e dell'altra coppia. Allorché il veicolo si immette sul raccordo parabolico di ingresso di una curva, si presenta il seguente problema.

In presenza dello sghembo del binario, cioè dell'inclinazione in proiezione verticale della rotaia esterna rispetto a quella interna in corrispondenza della rampa di raccordo della sopraelevazione della curva, il carrello anteriore, con riferimento al senso di marcia, ruota nel piano verticale e trasmette una coppia di rotazione alla cassa, attraverso la relativa sospensione secondaria. In tale condizione, la sospensione situata dalla parte del lato del carrello che si solleva per effetto dello sghembo viene schiacciata, e la sospensione situata in corrispondenza del lato opposto tende ad essere scaricata. Nella zona del carrello anteriore si produce quindi una coppia antagonista che genera sul carrello posteriore, attraverso la relativa sospensione secondaria, una coppia di reazione contraria. Lo sghembo nel raccordo di ingresso della curva produce quindi normalmente una ripartizione squilibrata dei carichi sulla sospensione secondaria dei due carrelli, e quindi in un effetto di "scaricamento'' disuniforme delle relative sale.

Contemporaneamente, allorché il veicolo si immette sul raccordo di ingresso della curva, mediante i segnali generati dai suddetti mezzi trasduttori viene avviata l'attuazione del sistema di comando di rotazione della cassa, con l'intervento degli attuatoti dei due carrelli. Poiché i due circuiti di tali attuatori secondo la tecnica nota sono come detto indipendenti, a causa di differenze o disimmetrie idrauliche, di comando o di altra natura in tali circuiti, le coppie corrispondentemente applicate dagli attuatori sui due carrelli saranno normalmente differenti. Queste coppie differenti caricano in modo differente le sale dei carrelli, con il risultato che una sala (e quindi i relativi contatti ruote-rotaie) può essere scaricata in modo eccessivo. In pratica, questa situazione corrisponde all 'auto-generazione da parte del veicolo di uno sghembo che in effetti non sussiste, ovvero di uno "sghembo autogeno", che peggiora sensibilmente la situazione, sopra descritta, derivante dall'effettiva presenza dello sghembo di linea nel raccordo di ingresso della curva.

Tale situazione, che si ripercuote negativamente durante la condizione di attuazione del sistema di comando anche in piena curva, nonché nel raccordo di uscita dalla curva, in definitiva riduce la sicurezza intrinseca di marcia del veicolo durante l’attivazione del dispositivo di comando della rotazione della cassa.

Lo scopo della presente invenzione é quello di ovviare al suddetto inconveniente, e più in particolare di evitare la generazione di "sghembi autogeni" e dei relativi effetti negativi di ulteriore scaricamento delle sale del veicolo nelle condizioni sopra descritte.

Secondo l’invenzione, questo scopo viene raggiunto mediante un sistema di comando della rotazione della cassa in un veicolo ferroviario ad assetto variabile del tipo definito all'inizio·, essenzialmente caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi valvolari comprendono un'unica unità valvolare in comune alle suddette due coppie di attuatori*, e dal fatto che gli attuatori delle due coppie disposti in corrispondenza di un lato e rispettivamente dell'altro lato della cassa sono collegati fra loro e con detta unità valvolare' attraverso rispettive linee di fluido comuni.

Grazie a questa idea di soluzione, gli attuatori di ogni fiancata del veicolo vengono mantenuti in collegamento isobarico fra loro, il che consente, nella condizione di attuazione del sistema di comando della rotazione della cassa, di evitare fenomeni di generazione di "sghembi autogeni", e di ottenere quindi un elevato grado di sicurezza intrinseca durante la marcia in curva del veicolo.

Inoltre, il collegamento isobarico degli attuatori rende il sistema di comando della rotazione sostanzialmente meno rigido rispetto ai sistemi di comando tradizionali.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti nel corso della dettagliata descrizione che segue, con riferimento ai disegni annessi forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

la figura 1 é una vista in sezione verticale trasversale schematica e semplificata in corrispondenza di uno dei carrelli di un veicolo ferroviario ad assetto variabile provvisto di un sistema di comando della rotazione della cassa secondo l'invenzione, e la figura 2 rappresenta una vista diagrammatica in pianta del sistema di comando del veicolo della figura 1.

Riferendosi inizialmente alle figure 1 e 2, un veicolo ferroviario F comprende essenzialmente una cassa 1 sopportata in prossimità delle sue estremità da due carrelli 2, 3 comprendenti ciascuno, in modo per se noto, un telaio 4, due sale montate 5 ed una trave oscillante 6. Le travi oscillanti 6 sono montate sui carrelli 2, 3 sostanzialmente in corrispondenza dell'asse trasversale mediano di questi, ciascuno con l'interposizione di molle elicoidali verticali 7 costituenti la sospensione secondaria verticale e laterale del veicolo.

Sulle travi oscillanti 6 é sospesa, pure in modo per se noto, la cassa 1 del veicolo F. La connessione fra ciascuna trave oscillante 6 ed una rispettiva trave portante 8 rigidamente fissata al fondo della cassa 1 é realizzata, pure in modo per se noto, attraverso una coppia di pendini 9.

Occorre rilevare che la raffigurazione della figura 1 deve considerarsi puramente come uno schema funzionale di principio, senza un'espressa corrispondenza con l'effettiva realizzazione strutturale dei componenti illustrati.

Fra ciascuna trave oscillante 6 e le fiancate laterali della cassa 1 sono disposti due rispettivi attuatori lineari a fluido sotto pressione 10a, 10b, ad esempio costituiti da martinetti idraulici. In alternativa, i martinetti potrebbero essere di tipo pneumatico.

Anche per quanto riguarda la disposizione dei martinetti 10a, 10b la disposizione raffigurata nei disegni é puramente schematica: nella realizzazione costruttiva del veicolo, tali martinetti sono infatti di norma interposti fra le estremità corrispondenti della trave oscillante 6 e della trave portante 8 fissata al fondo della cassa 1.

I lati superiori dei cilindri delle due coppie di martinetti idraulici 10a, 10b definiscono rispettive camere di spinta Ila, llb collegate, con le modalità chiarite nel seguito, con un sistema elettroidraulico di comando della rotazione della cassa 1 intorno ad un asse longitudinale, in modo da variarne l'assetto durante la marcia in curva del veicolo F. Tale rotazione in curva della cassa 1 intorno all'asse longitudinale permette, in modo per sè noto, di compensare con la componente laterale del peso la forza centrifuga che agisce sui viaggiatori, in modo da far loro risentire, anche nel caso di marcia ad elevata velocità, una accelerazione trasversale relativamente limitata.

II sistema di comando della rotazione comprende, pure in modo generalmente noto, una sorgente di alimentazione di fluido idraulico sotto pressione o generatore di , potenza 12 collegabile con le camere di spinta Ila, llb dei martinetti idraulici IOa, llb attraverso un'unica unità elettrovalvolare 13, in comune ad entrambe le coppie di attuatori 10a, 10b. L'unità elettrovalvolare 13, che può essere costituita da una valvola regolatrice di pressione o di portata, é pilotata da un'unità elettronica di regolazione 14, anch’essa di tipo generalmente convenzionale, a sua volta operativamente connessa a trasduttori 15, 16, atti a rilevare la condizione di marcia in curva del veicolo e l'accelerazione centrifuga non compensata agente sulla cassa 1 in curva, ed a .trasmettere corrispondenti segnali all'unità elettronica di regolazione 14 per il pilotaggio dell'unità elettrovalvolare 13. I trasduttori 15 e 16 possono tradizionalmente includere, ad esempio, un giroscopio ed uno o più accelerometri.

In accordo con la caratteristica fondamentale dell'invenzione, le camere di spinta Ila dei due martinetti IOa corrispondenti ad una fiancata del veicolo sono fra loro collegate attraverso una rispettiva tubazione comune 17a, e le camere di spinta llb dei due martinetti 10b corrispondenti all'altra fiancata del veicolo sono fra loro collegate attraverso una rispettiva tubazione comune 17b, e le tubazioni 17a, 17b sono a loro volta connesse alla valvola 13 attraverso rispettive linee 18a, 18b.

Con la disposizione sopra descritta del sistema di comando della rotazione della cassa 1, gli attuatori 10a e 10b corrispondenti a ciascuna fiancata del veicolo vengono mantenuti in condizione isobarica, Durante la marcia in rettilineo del veicolo, corrispondente alla rappresentazione della figura 1 ed in cui i condotti 18a, 18b sono intercettati dall'unità valvolare 13, ciò si traduce in una minore rigidezza nella connessione fra la trave oscillante 6 e la cassa 1 attraverso tali attuatori, rispetto al caso dei sistemi convenzionali di rotazione della cassa in cui non vi é comunicazione fra i medesimi attuatori.

Allorché il veicolo si immette sul raccordo parabolico di ingresso di una curva, viene comandata l'attivazione del sistema di rotazione della cassa da parte dell'unità elettronica 14. Le camere di spinta Ila degli attuatori 10a (o rispettivamente llb degli attuatori 10b), corrispondenti alla fiancata situata verso l'interno della curva, vengono. poste in comunicazione con il generatore di potenza 12, mentre le camere llb degli attuatori 10b (o rispettivamente Ila degli attuatori IOa) corrispondenti alla fiancata situata verso l'esterno della curva, vengono collegate a scarico attraverso il corrispondente azionamento dell'unità valvolare 13 operato dall'unità elettronica di regolazione 14 in risposta ai segnali dei trasduttori 15 e 16. In tal modo la cassa 1 viene ruotata intorno al suo asse longitudinale verso l'interno della curva, limitando cosi l'accelerazione trasversale risentita dai viaggiatori all'interno della cassa. L'attuazione del sistema di comando di rotazione della cassa 1 viene mantenuta durante la marcia in piena curva del veicolo e fino al termine del raccordo di uscita.

Nella condizione di attuazione del sistema di comando di rotazione della cassa lungo il raccordo di ingresso della curva, in piena curva e lungo il raccordo di uscita, il collegamento fra le camere di spinta Ila, llb degli attuatori 10a, 10b di ogni fiancata del veicolo consente di evitare fenomeni di generazione di "sghembi autogeni", e di ottenere quindi un elevato grado di sicurezza intrinseca di marcia del veicolo.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esemplo, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di comando della rotazione della cassa (1) di un veicolo ferroviario (F) ad assetto variabile, in cui il veicolo (F) include due carrelli (2, 3) e mezzi di isospensione elastica (7) fra la cassa (1) ed i carrelli (2, 3), detto sistema di comando comprendendo due coppie di attuatori lineari a fluido sotto pressione (10a, 10b) interposti sostanzialmente verticalmente fra la cassa (1) ed i lati opposti dei due carrelli (2, 3), una sorgente di fluido sotto pressione (12), mezzi valvolari (13) per controllare il collegamento fra detti mezzi attuatori (10a, 10b) e detta sorgente di fluido sotto pressione (12) attraverso rispettive linee di fluido (18a, 18b), un'unità elettronica di regolazione (14) operativamente associata a detti mezzi valvolari (13), e mezzi trasduttori (15, 16) atti a rilevare l'accelerazione centrifuga non compensata agente sulla cassa (1) del veicolo (F) ed a trasmettere corrispondenti segnali a detta unità elettronica di regolazione (14) per il pilotaggio di detti mezzi valvolari (13) in modo da realizzare durante la marcia in curva del veicolo (F) rotazioni della cassa (1) intorno al suo asse longitudinale tendenti a compensare detta accelerazione centrifuga, caratterizzato dal fatto che detti mezzi valvolari comprendono un'unica unità valvolare (13) in comune alle suddette due coppie di attuatori (10a, 10b) e dal fatto che gli attuatori (10a; 10b) delle due coppie disposti in corrispondenza di un lato e, rispettivamente, dell'altro lato della cassa (1) sono collegati fra loro e con detta unità valvolare (13) attraverso rispettive linee di fluido comuni (17a, 17b).
2. Sistema di comando sostanzialmente come descritto ed illustrato e per ' gli scopi specificati .