NO159583B

NO159583B - TRIAL BOGGI AND SKINNKOERETOYY.

Info

Publication number: NO159583B
Application number: NO851562A
Authority: NO
Inventors: Gabor Harsy
Original assignee: Sig Schweiz Industrieges
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1988-10-10
Also published as: NO159583C; IT1186862B; DE3510454C2; FI81311B; CH665808A5; NL8500942A; DK186485A; SE460466B; DK159724B; FR2563487B1; FR2563487A1; SE8501397L; IT8512477A0; NO851562L; DE3510454A1; SE8501397D0; FI851538L; BE902265A; NL191459C; NL191459B

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en dreieboggi for understøtt-else av vognkassen til et skinnekjøretøy ved hjelp av et luftav-fjæringssystem i kombinasjon med en slingrestøtte mellom dreieboggien og vognkassen, såvel som et skinnekjøretøy med minst to dreieboggier. The present invention relates to a bogie for supporting the bogie of a rail vehicle by means of an air suspension system in combination with a wobble support between the bogie and the bogie, as well as a rail vehicle with at least two bogies.

Anvendelsen av luftfjærer vil ofte være nødvendig som følge av forholdet mellom kjøretøyets egenmasse og lasten og vil i tillegg til en optimal avfjæring av vognkassen også gi en vidtgående av-kobling mellom vognkassen og dreieboggien. Veden tilsvarende anordning muliggjøres en utøvelse av samtlige mellom dreieboggien og vognkassen opptredende relativbevegelser. The use of air springs will often be necessary as a result of the relationship between the vehicle's own weight and the load and will, in addition to optimal suspension of the chassis, also provide a wide-ranging disconnection between the chassis and the bogie. By means of the corresponding device, an exercise of all the relative movements occurring between the bogie and the carriage body is made possible.

Det er kjent et antall anvendelser hvor avstøttingen av vognkassen i et skinnekjøretøy mot dreieboggien skjer ved hjelp av luftfjærer hvis luftrom er forbundne med hverandre ved hjelp av en utligningsledning og hvor de med hverandre forbundne luftfjærer i en dreieboggi er belastningsavhengig styrt. En slik anordning medfører den fordel at det oppnås et merkbart redusert luftfor-bruk sammenlignet med enkeltstyrte luftfjærer (CH-PS 540 805 og 564 446). A number of applications are known where the push-off of the carriage body in a rail vehicle against the bogie takes place by means of air springs whose air spaces are connected to each other by means of an equalization line and where the interconnected air springs in a bogie are load-dependently controlled. Such a device has the advantage that a noticeably reduced air consumption is achieved compared to single-actuated air springs (CH-PS 540 805 and 564 446).

Da de to med hverandre kommuniserende forbundne luftfjærer ikke As the two communicating with each other connected air springs do not

er istand til å stabilisere vognkassen mot sideveis slingrebevegelser anvendes et slikt system fortrinnsvis sammen med en direkte eller indirekte mellom vognkassen og dreieboggirammen anordnet slingrestøtte (se eksempelvis CH-PS 5.64 446). is able to stabilize the carriage body against sideways swaying movements, such a system is preferably used together with a sway support arranged directly or indirectly between the carriage body and the bogie frame (see for example CH-PS 5.64 446).

Ved alle luftfjærsystemer må man ta hensyn til at det kan oppstå en feil i luftfjæren, av en eller annen grunn, eller at mediet kan svikte, mens kjøretøyet befinner seg i drift i et tog. For slike tilfeller må det innenfor eller utenfor luftfjærene i luftfjærenes virkningsstrekninger være anordnet nødavfjæringer som tilfredsstiller samtlige krav til avsporingssikkerhet. With all air spring systems, it must be taken into account that a fault may occur in the air spring, for one reason or another, or that the medium may fail, while the vehicle is in operation in a train. For such cases, emergency suspensions must be arranged inside or outside the air springs in the air springs' effective range, which satisfy all requirements for derailment safety.

Det er kjent utførelser hvor den fjærende nødavstøtting er anordnet parvist i en bestemt basisavstand i forhold til hverandre i dreieboggi-tverraksen, og symmetrisk i forhold til vognens lengdeakse (DE-AS 21 07s073). There are known designs where the sprung emergency support is arranged in pairs at a specific base distance in relation to each other in the bogie transverse axis, and symmetrically in relation to the carriage's longitudinal axis (DE-AS 21 07s073).

En ulempe ved samtlige forannevnte utførelsesformer er imidler-tid at anordningen av nødavstøttelsen bare kan føres tilbake til et dimensjoneringsspørsmål, dvs. at den enheten er utført i avhengighet av luftfjærenes basisavstand, eller at nødavstøttelsens fjærstivhet betraktes som et dimensjoneringsspørsmål. Således er disse løsninger underkastet reelle grenser. Disse grenser viser seg i den senere tid i forbindelse med de krav som stilles til A disadvantage of all the above-mentioned embodiments is, however, that the arrangement of the emergency support can only be traced back to a dimensioning issue, i.e. that the device is made in dependence on the base distance of the air springs, or that the spring stiffness of the emergency support is considered a dimensioning issue. Thus, these solutions are subject to real limits. These limits have become apparent in recent times in connection with the demands placed on them

en nødavstøttelse for vognkassen i et skinnekjøretøy som har høyt tyngdepunkt og stor vridningsstivhet for vognkassen. an emergency support for the carriage body in a rail vehicle that has a high center of gravity and great torsional rigidity for the carriage body.

Ved asymmetrisk belastning av dreieboggien, slik tilfellet særlig vil være i kurvene, oppstår det dessuten et uønsket moment ved den parvise anordning av nødunderstøttelsen, ved bortfall av luftavfjæringen. Dette moment virker om dreieboggiens lengdemidtplan. In the case of asymmetrical loading of the bogie, as will be the case in particular in the curves, an unwanted moment also occurs in the paired arrangement of the emergency support, in case of failure of the air suspension. This moment acts on the bogie's longitudinal center plane.

Det er derfor en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning for nødunderstøttelse av vognkassen i et skinnekjøretøy, hvilken nødunderstøttelse er uavhengig av luftfjærenes basisavstand såvel som av avstanden mellom nødunderstøttelsene eller deres stivheter, og er istand til å oppfange de ved kurvekjøring, med nødfjærene i drift, systembetingede hjullastendringer på en slik måte at avsporingssikkerheten økes. It is therefore a purpose of the invention to provide a device for emergency support of the carriage body in a rail vehicle, which emergency support is independent of the base distance of the air springs as well as of the distance between the emergency supports or their stiffnesses, and is able to absorb them when cornering, with the emergency springs in operation , system-related wheel load changes in such a way that derailment safety is increased.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en dreieboggi som er kjenne-tegnet ved at den bare har ett eneste nødunderstøttelsessted for vognkassen, hvilket nødunderstøttelsessted er anordnet lengdeeks-. entrisk i forhold til dreiepunktet mellom dreieboggi og vognkasse og i dreieboggiens lengdemidtplan, og ved at i det minste de to nærmest vognendene plasserte dreieboggier har nødunderstøttelses-steder som ved kjøretøyer beregnet for kjøring i begge retninger ligger nærmere vognendene for kjøretøyer beregnet for kjøring bare i én retning, ligger nærmest førerhusdelen. According to the invention, this is achieved by a bogie which is characterized by the fact that it has only one emergency support point for the carriage body, which emergency support point is arranged longitudinally. intrinsic in relation to the pivot point between the bogie and the carriage body and in the longitudinal center plane of the bogie, and in that at least the two bogies placed closest to the carriage ends have emergency support points which, for vehicles intended for driving in both directions, are closer to the carriage ends for vehicles intended for driving in only one direction direction, is closest to the cab section.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 rent skjematisk viser to dreieboggier med de krefter som virker under kurvekjøring ved relativ liten hastighet, An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawings, where: Figure 1 purely schematically shows two bogies with the forces that act during cornering at relatively low speed,

uten nødunderstøttelse, without emergency support,

figur 2 viser hvilken innvirkning den nye nødunderstøttelse vil figure 2 shows the impact the new emergency support will have

ha, have,

figur 3 viser et sideriss av en dreieboggi, Figure 3 shows a side view of a bogie,

figur 4 viser et grunnriss av dreieboggien i figur 3,og figur 5 viser et riss av dreieboggien i figurene 3 og 4. figure 4 shows a plan view of the turning bogie in figure 3, and figure 5 shows a drawing of the turning bogie in figures 3 and 4.

I figurene 3 og 5 er det antydet en vognkasse 1. Luftavfjæringen . for vognkassen 1 ivaretas av to luftfjærer 3 som er anordnet symmetrisk om dreieboggiens lengdemidtplan 12. Disse to luftfjærer 3 er forbundne med hverandre ved hjelp av en utligningsledning 2. Det er videre vist en dreieboggiramme 4. In Figures 3 and 5, a carriage box is indicated 1. The air suspension. for the carriage body 1 is taken care of by two air springs 3 which are arranged symmetrically about the bogie's longitudinal center plane 12. These two air springs 3 are connected to each other by means of an equalization line 2. A bogie frame 4 is also shown.

For nødunderstøttelse, i tilfelle én eller begge luftfjærer 3 faller ut, er det anordnet et nødunderstøttelsessted 7. Dette kan bestå av gummielastisk materiale og/eller stålfjærer. Hver dreieboggi 5 har bare ett eneste nødunderstøttelsessted 7. Som det går frem av figur 4 er nødunderstøttelsesstedet anordnet i dreieboggiens lengdemidtplan 12 og er anordnet i en avstand e fra dreiepunktet 11 mellom dreieboggi og vognkasse. De to luftfjærene 3 styres i avhengighet av belastningen ved hjelp av en styring 8. For stabilisering av vognkassens 1 slingrebevegelser, er det mellom vognkassen 1 og dreieboggirammen 4 anordnet en slingrestøtte 9. Ved en bestemt hastighet Vo vil for en bestemt sporhellings-vinkel oi og en bestemt bueradius R hjullastavvikende Aq r forsvinne, fordi det i et slikt tilfelle resultanten av sentrifugalkraften F og vektkraften G vil stå loddrett og sentralt på sporplanet. For emergency support, in the event that one or both air springs 3 fall out, an emergency support point 7 is provided. This may consist of rubber-elastic material and/or steel springs. Each bogie 5 has only one single emergency support location 7. As can be seen from Figure 4, the emergency support location is arranged in the longitudinal center plane 12 of the bogie and is arranged at a distance e from the pivot point 11 between the bogie and the carriage body. The two air springs 3 are controlled depending on the load by means of a control 8. To stabilize the wobble movements of the carriage 1, a wobble support 9 is arranged between the carriage 1 and the bogie frame 4. At a certain speed Vo for a certain angle of track inclination oi and a certain arc radius R wheel load deviating Aq r disappear, because in such a case the resultant of the centrifugal force F and the weight force G will stand vertically and centrally on the track plane.

Ved hastigheter større enn den utlignede hastighet Vo vil AQp være positiv som følge av sentrifugalkraftoverskuddet på den ytterste skinnen i kurven. At speeds greater than the compensated speed Vo, AQp will be positive as a result of the excess centrifugal force on the outermost rail in the curve.

Ved hastigheter mindre enn Vo vil tilsvarende hjullastavviket At speeds less than Vo, the corresponding wheel load deviation will

A QF ved den ytterste skinne være negativt og det oppstår altså A QF at the outermost rail be negative and it thus occurs

en hjulavlastning. Den største hjulavlastning for det ytre hjul a wheel relief. The largest wheel relief for the outer wheel

vil altså forekomme ved en stillstand og tilveiebringes uteluk-kende av den på tvers av (det hellende) spor virkende komponent av vektkraften e. will thus occur at a standstill and is provided exclusively by the component of the weight force e acting across the (sloping) track.

De i buer med konstant radius i forhold til horisontalen hellende skinner er ved hjelp av overgangsbuer forbundne med de rette hori-sontalt lagte skinner. I dette avsnitt vil krumningen og skinnenes horisontale helling suksessivt gå over ifra det rettlinjede for-løp og til bueforløpet. The rails in arcs with a constant radius in relation to the horizontal are connected to the straight horizontally laid rails by means of transitional arches. In this section, the curvature and the horizontal slope of the rails will successively transition from the rectilinear course to the curved course.

De to skinner ligger således ikke lenger i et plan, men er vridd The two rails thus no longer lie in a plane, but are twisted

i forhold til hverandre (figur 1). in relation to each other (figure 1).

Sikkerheten mot avsporing bestemmes av forholdet mellom den på sporkransen virkende horisontale styringskraft Y og hjullasten Q på det ytterste hjul i fremre hjulsats. The safety against derailment is determined by the ratio between the horizontal steering force Y acting on the track rim and the wheel load Q on the outermost wheel in the front wheelset.

Denne avsporingskoeffisient Y/Q må under alle driftsforhold være mindre enn en bestemt kritisk verdi: This derailment coefficient Y/Q must under all operating conditions be less than a certain critical value:

Denne kritiske avsporingskoeffisient er avhengig av sporkrans-flankevinkelen og av friksjonskoeffisienten mellom sporkransen og skinnen. Den kjennetegner den tilstand hvor sporkransen kan klatre på skinnen. Ved den vanlige sporkrans-flankevinkel på 70° vil denne verdi Beregninger viser at det oppnås optimale betingelser med hensyn til avsporingssikkerhet når ved den i figur 1 viste anordning This critical derailment coefficient is dependent on the flange flank angle and on the friction coefficient between the flange and the rail. It characterizes the condition where the track collar can climb the rail. With the usual track flange flank angle of 70°, this value will Calculations show that optimal conditions are achieved with regard to derailment safety when with the device shown in Figure 1

For oppnåelsen av en utligning av de resulterende hjullaster på hjulene 11 og 31 gjelder derfor betingelsen: For the achievement of an equalization of the resulting wheel loads on wheels 11 and 31, the condition therefore applies:

Det karakteristiske ved den nye nødunderstøttelse med hjelp av ett nødunderstøttelsessted 7 per dreieboggi 5, slik det er vist i figur 2, består i at understøttelsesstedet er forskjøvet i dreieboggiens lengdemidtplan 12 i forhold til dreiepunktet 11 mellom dreieboggi og vognkasse. Overfor kjente konstruksjoner oppnås en vesentlig forenkling. Ved kjente konstruksjoner er det vanligvis anordnet to eller fire slike nødunderstøttelser, og disse ligger ikke i, men symmetrisk om dreieboggiens lengdemidtplan. Dessuten vil den forenklede konstruksjon også med-føre at det ved en nødfjærdrift, særlig ved ujevn hjulbelast-ning ved kjøring i kurver med liten hastighet, ikke vil kunne oppstå ekstra momenter som påvirker avsporingssikkerheten. The characteristic feature of the new emergency support with the help of one emergency support point 7 per bogie 5, as shown in Figure 2, is that the support point is shifted in the bogie's longitudinal center plane 12 in relation to the pivot point 11 between the bogie and the carriage body. Compared to known constructions, a significant simplification is achieved. In the case of known constructions, two or four such emergency supports are usually arranged, and these are not located in, but symmetrically about, the bogie's longitudinal center plane. In addition, the simplified construction will also mean that in the event of an emergency spring drive, especially in the event of uneven wheel loading when driving in curves at low speed, no additional moments will be able to occur which affect the safety of derailment.

Den viste anordning av et nødunderstøttelsessted vil øke avsporingssikkerheten i vesentlig grad for det til enhver tid fremre og ytre hjul i fremre dreieboggi. The shown arrangement of an emergency support point will increase the derailment safety to a significant extent for the front and outer wheel in the front bogie at all times.

Betegner man akselavstanden i dreieboggien med 2a<+>, så vil If you denote the axle distance in the bogie with 2a<+>, then

en optimaliseringsberegning for verdien e gi grensene o<e =a<+>. an optimization calculation for the value e give the bounds o<e =a<+>.

I det optimale tilfelle vil AQ<*> = AQ^ eller med andre ord, hjullastendringer som skyldes vridning av vognkassen, kompenser-es av den hjullastendring som gir seg av nødunderstøttelsen 7 (figur 2). ;Til grunn for oppfinnelsen ligger som nevnt den erkjennelse ;at forholdene ved en kurveutkjøring fra et spor med overhøyde og med et langsomtkjørende skinnekjøretøy med defekt luftav-fjæring vil være de mest prekære. Dette fordi det fremre, ytre og systembetinget mest avsporingsutsatte hjul i den i kjøreret-ningen fremre dreieboggi oppviser den største resulterende hjulavlastning (se figur 1). ;I figur 1 og 2 betyr: ;Q 11 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre, ;ytre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 12 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre ;indre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 21 =. resulterende hjullast for det i kjøreretningen bakre ;og ytre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 22 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen bakre ;og indre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 31 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre ;og ytre hjul i bakre dreieboggi, ;Q 32 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre ;og indre hjul i bakre dreieboggi, ;W Q 41 = er resulterende hjullast for det i kjøreretningen bakre og ytre hjul i bakre dreieboggi, ;Q 42 = er resulterende hjullast for det i kjøreretningen ;bakre og indre hjul i bakre dreieboggi, ;AQg<*> = hjullastendringen som følge av en vridning av vognkassen, In the optimal case, AQ<*> = AQ^ or in other words, wheel load changes due to twisting of the wagon body will be compensated by the wheel load change provided by the emergency support 7 (figure 2). As mentioned, the invention is based on the recognition that the conditions when exiting a curve from a track with an overhang and with a slow-moving rail vehicle with defective air suspension will be the most precarious. This is because the front, outer and system-related wheel most prone to derailment in the front bogie in the direction of travel exhibits the greatest resulting wheel relief (see Figure 1). ;In figures 1 and 2 means: ;Q 11 = resultant wheel load for the front in the direction of travel, ;outer wheel in the front bogie, ;Q 12 = resultant wheel load for the in the direction of travel forward ;inner wheel in the front bogie, ;Q 21 =. resulting wheel load for the rear in the direction of travel and outer wheel in the front bogie, ;Q 22 = resulting wheel load for the rear in the direction of travel and inner wheel in the front bogie, ;Q 31 = resulting wheel load for the front in the direction of travel and outer wheel in rear bogie, ;Q 32 = resultant wheel load for the front and inner wheel in the rear bogie in the direction of travel, ;W Q 41 = is the resultant wheel load for the rear and outer wheel in the rear bogie in the direction of travel, ;Q 42 = is the resultant wheel load for the in the direction of travel ;rear and inner wheels in the rear bogie, ;AQg<*> = the wheel load change as a result of a twisting of the carriage body,

AQg+ = hjullastendringen som følge av én vridning av dreieboggien, AQg+ = the wheel load change resulting from one turn of the bogie,

AQ F = hjullastendringen som følge av sentrifugalkraften AQ F = the wheel load change due to the centrifugal force

henholdsvis hengdrift, respectively suspended operation,

AQg = hjullastendringen som følge av den lengdeeksentriske AQg = the wheel load change as a result of the longitudinal eccentric

nødunderstøttelse. emergency support.

Tiltak for bedring av avsporingssikkerheten ved utfall av nor-mal fjær i ngen : Med denne anordningen av nødavfjæringen oppnås at den største resulterende hjulavlastning for fremre, ytre hjul i fremre dreieboggi reduseres med verdien A Q^ (figur 2). Measures to improve derailment safety in the event of failure of the normal spring: With this arrangement of the emergency suspension, it is achieved that the greatest resulting wheel relief for the front, outer wheel in the front bogie is reduced by the value A Q^ (figure 2).

Andelen Aq^ vil for et kjøretøy beregnet for kjøring i begge retninger ha en positiv innvirkning på det til enhver tid fremre og ytre hjul i den i øyeblikket fremre dreieboggi, og fremkommer som følge av en lengdeeksentrisk anordning av den fjærende nødunderstøttelse, uavhengig av luftfjærenes basisavstand. Nødunderstøttelsen er som nevnt forskjøvet i dreieboggi-midtplanet en strekning e ifra dreiepunktet dreieboggi/vogn- The proportion Aq^ will, for a vehicle intended for driving in both directions, have a positive effect on the front and outer wheels of the currently front bogie at any time, and arises as a result of a longitudinally eccentric arrangement of the sprung emergency support, regardless of the base distance of the air springs . As mentioned, the emergency support is shifted in the center plane of the bogie a distance e from the turning point of the bogie/wagon

i retning mot vognkassens ende. in the direction towards the end of the carriage.

Ved et kjøretøy beregnet for kjøring bare i én retning vil In the case of a vehicle intended for driving in one direction only

den lengdeeksentriske anordning av den fjærende nødunderstøt-telse på tilsvarende måte skje ved at nødunderstøttelsen i begge dreieboggier forskyves en strekning e ifra dreiepunktet mellom dreieboggi og vognkasse, i retning mot førerenden. the longitudinally eccentric arrangement of the sprung emergency support takes place in a similar way by the emergency support in both bogies being shifted a distance e from the pivot point between the bogie and the carriage body, in the direction towards the driver's end.

Nødunderstøttelsen kan fortrinnsvis være i form av et forspent, flerlags gummielement 7, idet et slikt fjærelement må være istand til ved deformering i tillegg til den vertikale avfjæring å kunne oppta de opptredende sideveis rettede bevegelser av dreieboggien i forhold til vognkassen på en elastisk måte. Videre må fjærelementet, alt etter fjærstivheten til leddele-mentene dreieboggi/vognkasse, sikre en viss forskyvning av dreieboggi-dreiepunktet i kjøretøyets lengderetning, i den hensikt å oppnå et lengdeelastisk medtak. The emergency support can preferably be in the form of a pre-tensioned, multi-layered rubber element 7, as such a spring element must be capable of being deformed in addition to the vertical suspension to be able to accommodate the occurring sideways movements of the bogie in relation to the carriage body in an elastic manner. Furthermore, the spring element must, depending on the spring stiffness of the link elements bogie/car body, ensure a certain displacement of the bogie pivot point in the longitudinal direction of the vehicle, with the aim of achieving a longitudinally elastic grip.

Det er også mulig å benytte, en nødunderstøttelse bygget opp av én eller flere stålfjærer, eller en kombinert stål-/gummi-fjæranordning. It is also possible to use an emergency support made up of one or more steel springs, or a combined steel/rubber spring device.

Claims

1. Swivel bogie for supporting the bogie (1) of a rail vehicle by means of an air supply system (3,2,8) in combination with a wobble support (9) between the bogie (5) and the wagon body (1), characterized in that a single emergency support point (7) for the bogie (1), which support point is arranged longitudinally eccentric (e) in relation to the pivot point (11) between the bogie and the bogie and in the longitudinal center plane (12) of the bogie (5), and that the longitudinal eccentricity (e) constitutes where 2a<+> = the axle distance in the bogie.

2. Rail vehicle with at least two bogies according to claim 1, characterized in that at least the two bogies placed closest to the carriage ends have emergency support points (7) which are closer to the carriage ends for vehicles intended for driving in both directions and for vehicles intended for driving in only one direction , is closest to the vestibule.