PL191052B1

PL191052B1 - Sposób sterowania kąta połączenia przegubowego pojazdu szynowego i pojazd szynowy

Info

Publication number: PL191052B1
Application number: PL334800A
Authority: PL
Inventors: Andreas Strasser; Ulrich Hachmann
Original assignee: Bombardier Transp Gmbh
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2006-03-31
Also published as: HRP980158A2; PL334800A1; EP0969997A2; ATE207831T1; AU7037498A; WO1998042557A3; HRP980158B1; WO1998042557A2; CA2284204C; JP2000510414A; CZ9902382A3; AU718858B2; CZ299553B6; DE19712752A1; CA2284204A1; JP3271989B2; DE19712752C2; EP0969997B1; DE59801962D1

Abstract

1. Sposób sterowania kata polaczenia przegubowego pojazdu szynowego, majacego dwa nadwozia wagonu polaczone jedno- osiowym przegubem podpartym obrotowo wokól pionowej osi, polegajacy na mierzeniu aktualnych katów obrotu pomiedzy wóz- kiem a przyporzadkowanym nadwoziem wagonu i aktualnego kata polaczenia przegubowego, oraz oddzialywaniu sily na przegub w zaleznosci od sumy aktualnego kata polaczenia przegubowego, aktualnego kata obrotu pomiedzy nastepnym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporzadkowanym nadwoziem wagonu oraz, wzietego ze znakiem ujemnym, aktualnego kata obrotu pomiedzy pierwszym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporzadkowanym nadwoziem wagonu, znamienny tym, ze z aktualnie zmierzonych katów obrotu tworzy sie arytmetyczna wartosc srednia, a co najmniej jeden kat obrotu steruje sie na arytmetyczna wartosc srednia. 4. Pojazd szynowy, majacy dwa nadwozia wagonu pola- czone jednoosiowym przegubem podpartym obrotowo wokól piono- wej osi, przy czym kazde nadwozie wagonu jest, poprzez sprezyste elementy resorowe, osadzone na wieloosiowym wózku umieszczo- nym w srodkowym obszarze wzdluznym nadwozia wagonu, majacy srodki sterowania do okreslania kata obrotu pomiedzy nadwoziem wagonu a przyporzadkowanym wózkiem i kata polaczenia przegu- bowego oraz ze sterowalnymi serwomotorami do oddzialywania na kat polaczenia przegubowego w zaleznosci od srodków sterowania, wedlug równania: K soll = K ist + a2 ist - a1 ist gdzie K soll oznacza wartosc zadana kata polaczenia przegubowego, K ist - aktualna wartosc rzeczywista kata polaczenia przegubowego, a1 ist - aktualny kat obrotu pomiedzy pierwszym, w kierunku jazdy, wózkiem przyporzadkowanym nadwoziem wagonu, ......................... PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania kąta połączenia przegubowego pojazdu szynowego i pojazd szynowy.

Z opisu DE-A 2060231 jest znany pojazd szynowy, mający dwa nadwozia wagonowe połączone jednoosiowym przegubem podpartym obrotowo wokół pionowej osi. Nadwozia wagonowe wsparte są na wieloosiowym wózku umieszczonym w przybliżeniu pośrodku nadwozia wagonowego. Wózki te są względem przyporządkowanego nadwozia wagonowego przechylne wokół pionowej osi. Nadwozia wagonowe są po obu stronach przegubu połączone ze sobą przez sterowalne człony. Sterowanie członów nastawczych odbywa się przy tym zależnie od potencjometrów jako elementów sterujących, które określają kąt obrotu pomiędzy danym wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonowym oraz kąt połączenia przegubowego. Sterowanie członów nastawczych odbywa się w ten sposób, że kąty obrotu są zawsze jednakowo duże. Przy takiej konstrukcji okazuje się, że człony nastawcze muszą być wykonane względem siebie jako bardzo silne, w celu wytwarzania wystarczającej siły nastawczej, a to ze względu na krótkie użyteczne ramiona dźwigni i duże ruchome masy. Ponadto, mechaniczne miejsca sprzężenia, odpowiednio do występujących dużych sił, muszą być również wytrzymałe, a z powodu bezwładności masy przestawianie kąta obrotu odbywa się tylko z dużym opóźnieniem.

Z opisu DE-A 2854776 A1 jest znany pojazd szynowy, zwłaszcza tramwaj, złożony jest z dwóch nadwozi wagonowych, z których każde jest wsparte na dwuosiowym wózku umieszczonym w przybliżeniu pośrodku długości wagonu. Oba nadwozia wagonowe są, przy swych zwróconych do siebie końcach, sprzęgnięte za pomocą przegubu, którego pojedyncza oś obrotu przebiega pionowo. Kąt obrotu pomiędzy danym wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonowym jest przy tym określany za pomocą mechanizmu sterującego z dołączonym czujnikiem trasy, a kąt połączenia przegubowego jest określany za pomocą co najmniej jednego czujnika trasy przyporządkowanego przegubowi. Sygnały generowane przez czujniki trasy są podawane na zespół sterowania, który steruje jeden serwomotor umieszczony asymetrycznie lub dwa serwomotory umieszczone symetrycznie względem przegubu zginanego. Kąt połączenia przegubowego jest przy tym regulowany tak, że dwuosiowe, pozbawione obrotowego czopu wózki, na których nadwozia wagonowe są wsparte poprzez sprężyste resory pomocnicze, powinny być całkowicie zwolnione z funkcji dozownika siły. Układ serwomotorów blokuje przy tym przegub przy jeździe na wprost w położeniu pośrodku toru, a przy pokonywaniu zakrętów wymusza zginanie przegubu na zewnętrzną stronę łuku toru, aby uzyskać lepsze wykorzystanie skrajni przy pokonywaniu zakrętu przez pojazd szynowy.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu sterowania kąta połączenia przegubowego pojazdu szynowego oraz opracowanie odpowiedniego pojazdu szynowego, dzięki którym to rozwiązaniom nadwozia wagonowe przy dynamicznej jeździe zawsze są sterowane do takiego położenia wzajemnego z ulepszonym wprowadzaniem sił, które odpowiada położeniu statycznemu na aktualnym odcinku toru.

Sposób sterowania kąta połączenia przegubowego pojazdu szynowego, mającego dwa nadwozia wagonu połączone jednoosiowym przegubem podpartym obrotowo wokół pionowej osi, polegający na mierzeniu aktualnych kątów obrotu pomiędzy wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu i aktualnego kąta połączenia przegubowego, oraz oddziaływaniu siły na przegub w zależności od sumy aktualnego kąta połączenia przegubowego, aktualnego kąta obrotu pomiędzy następnym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu oraz odjętego aktualnego kąta obrotu pomiędzy pierwszym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że z aktualnie zmierzonych kątów obrotu tworzy się arytmetyczną wartość średnią, a co najmniej jeden kąt obrotu steruje się na arytmetyczną wartość średnią.

Kąt połączenia przegubowego zmienia się, korzystnie, za pomocą przyporządkowanych serwomotorów w zależności od wartości zadanej kąta połączenia przegubowego.

Serwomotory przełącza się, ewentualnie, na duże wartości tłumienia, kiedy wartość rzeczywista kąta połączenia przegubowego odchyla się od wartości zadanej kąta połączenia przegubowego.

Pojazd szynowy, mający dwa nadwozia wagonu połączone jednoosiowym przegubem podpartym obrotowo wokół pionowej osi, przy czym każde nadwozie wagonu jest, poprzez sprężyste elementy resorowe, osadzone na wieloosiowym wózku umieszczonym w środkowym obszarze wzdłużnym nadwozia wagonu, mający środki sterowania do określania kąta obrotu pomiędzy nadwoziem wagonu a przyporządkowanym wózkiem i kąta połączenia przegubowego oraz ze sterowalnymi serwomotorami do oddziaływania na kąt

PL 191 052 B1 połączenia przegubowego w zależności od środków sterowania, według równania:

K soll = K ist + a2 ist - a1 ist gdzie

K soll oznacza wartość zadaną kąta połączenia przegubowego,

K ist - aktualną wartość rzeczywistą kąta połączenia przegubowego, a1 ist - aktualny kąt obrotu pomiędzy pierwszym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu, zaś a2 ist - oznacza aktualny kąt obrotu pomiędzy następnym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dodatkowo lub alternatywnie wobec serwomotorów przy przegubie znajdują się dalsze serwomotory, przynajmniej pomiędzy jednym z nadwozi wagonu a przyporządkowanym wózkiem, przy czym serwomotory stanowią sterowalne elementy tłumiące.

Rozwiązanie według wynalazku może być również stosowane do wielu pojazdów szynowych połączonych ze sobą przez wiązary, które na sąsiednich nadwoziach wagonowych mają połączenia.

Podczas stosowania rozwiązania według wynalazku określany jest z jednej strony aktualny kąt połączenia przegubowego, a z drugiej strony kąt obrotu pomiędzy wózkami a przyporządkowanymi nadwoziami wagonowymi. Aktualna wartość rzeczywista tych kątów jest dodawana z uwzględnieniem znaku, przy czym kąt obrotu pomiędzy kierunkiem jazdy pierwszego wózka a przyporządkowanym nadwoziem wagonu bierze się ze znakiem ujemnym. Wynik tego dodawania jest miarą zadanego kąta połączenia przegubowego, jaki powinien przyjmować przegub w aktualnych warunkach pracy. Dopóki np. na prostym torze suma aktualnych kątów obrotu różni się od aktualnego kąta połączenia przegubowego, mechaniczne serwomotory przeciwdziałają wygięciu połączenia przegubowego. Serwomotory te mogą działać bezpośrednio na połączenie przegubowe, tym niemniej serwomotory mogą również być usytuowane pomiędzy wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonowym. Korzystnie, stosuje się serwomotory przyporządkowane zarówno przegubowi jak i wózkom/nadwoziom wagonowym. Serwomotory stanowią sterowalne elementy tłumiące, które przeciwdziałają zmianie kąta obrotu dopóki siły działające z zewnątrz powodują zmianę wartości rzeczywistej odbiegającą od wartości zadanej. Jeżeli natomiast zostanie stwierdzone, że wartość rzeczywista dochodzi do wartości zadanej, wówczas działanie tłumiące elementów tłumiących zostaje zlikwidowane. Jeżeli wartość rzeczywista zmienia się zbyt szybko do wartości zadanej tak, że należy oczekiwać przeregulowania, zmiana wartości rzeczywistej jest hamowana przez włączenie działania tłumiącego na krótko przed osiągnięciem wartości zadanej. W przypadku pozostającego bez zmian lub zwiększającego się odchylenia wartości rzeczywistej od wartości zadanej pomimo przeciwdziałających elementów tłumiących, musi być wydane polecenie trakcyjne albo centralnemu urządzeniu sterującemu, albo kierowcy pojazdu szynowego, po czym przykładowo przy zbyt silnym wygięciu następny wózek jest hamowany lub poprzedzający wagon jest przyspieszany.

Ponadto, w przypadku serwomotorów może chodzić o aktywne elementy nastawcze, które nie tylko przeciwdziałają zmianom wartości rzeczywistej odchylającej się od wartości zadanej, ale również w przypadku braku zewnętrznych sił powrotnych powodują powrót wartości rzeczywistej do wartości zadanej.

Przy mierzeniu kąta obrotu i kąta połączenia przegubowego określa się korzystnie definicję znaku, przy której przykładowo zawsze wychodzi się od wartości zerowej, kiedy oś wzdłużna danego wózka jest równoległa do osi wzdłużnej przyporządkowanego nadwozia wagonowego, a osie wzdłużne nadwozi wagonowych przebiegają zgodnie. Dodatnie kąty obrotu występują natomiast wtedy, gdy oś wzdłużna nadwozia wagonowego jest obrócona w kierunku ruchu zegara względem przyporządkowanej osi wzdłużnej wózka. Ujemne kąty obrotu są natomiast mierzone wtedy, gdy oś wzdłużna nadwozia wagonowego jest obrócona w kierunku przeciwnym do ruchu zegara względem osi wzdłużnej wózka. Wartości ujemne kąta połączenia przegubowego występują wtedy, gdy poprzedzające nadwozie wagonowe jest wygięte w kierunku przeciwnym do ruchu zegara względem następnego nadwozia wagonowego. Wartości dodatnie kąta połączenia przegubowego występują natomiast wtedy, gdy oś wzdłużna pierwszego nadwozia wagonowego jest wygięta w kierunku ruchu zegara względem osi wzdłużnej drugiego nadwozia wagonowego.

Odchylenia od idealnego kąta połączenia przegubowego, odpowiadającego minimalnej potrzebnej skrajni, mogą w eksploatacji występować na skutek różnych sił trakcyjnych na wózkach, przy nierówno działających hamulcach, przy wadach toru, przy wirowaniu koła napędowego, przy wyjeżdżaniu z prostej na łuk toru na skutek działających dynamicznych sił bezwładności, w pracy z ciągnięciem itp.

Jeżeli dwa lub więcej takich sterowanych dwuczłonowych pociągów połączy się ze sobą za pomocą wiązara, przy czym drążki sprzęgowe są połączone do drugiego wagonu poprzedzającego pojazdu i pierw4

PL 191 052 B1 szego wagonu następnego pojazdu, wówczas wszystkie sprzężone pojazdy działają według tej samej zasady sterowania.

Przedmiot zgłoszenia został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia dwuczłonowy pojazd szynowy według wynalazku, fig. 2 - pojazd szynowy na prostym odcinku z odchylonymi od siebie osiami wzdłużnymi nadwozi wagonowych, a fig. 3 przedstawia pojazd szynowy na łuku toru.

Pojazd szynowy ma dwa nadwozia 1, 2 wagonu, z których każde jest wsparte przez dwa sprężyste pomocnicze elementy resorowe 5 na tylko jednym, umieszczonym w przybliżeniu pośrodku długości nadwozia wagonu, dwuosiowym wózku 4 pozbawionym czopu skrętu. Pomocnicze elementy resorowe 5 są ze swej strony umieszczone na linii usytuowanej poprzecznie do osi wzdłużnej danego nadwozia wagonu. Pomocnicze resory 5 oprócz swej właściwości resorowania pionowego umożliwiają dodatkowo obrót wokół wirtualnej osi pionowej i ograniczone przesunięcie poprzeczne. Konkretne nadwozie 1, 2 wagonu może się na skutek tego obracać w ograniczonym stopniu wokół w płaszczyźnie równoległej do odpowiedniego wózka 4 i przesuwać się bocznie. Przesunięcie wózka 4 w kierunku wzdłużnym nadwozia wagonu jest przy tym powstrzymywane przez co najmniej jeden wodzik przebiegający w kierunku wzdłużnym, przymocowany przegubowo z możliwością ruchu do wózka 4 jak również do nadwozia 1,2 wagonu, który to wodzik przenosi siły trakcyjne pomiędzy wózkiem 4 a nadwoziem 1, lub 2 wagonu.

Resory pomocnicze 5 umożliwiają więc obracanie się osi wzdłużnej wózka względem osi wzdłużnej odpowiedniego nadwozia wagonu o kąt a1 lub a2, który z reguły może mieć różną wartość w eksploatacji w poszczególnych wagonach. W celu określania tego kąta znajduje się czujnik 6 kąta obrotu, który z jednej strony jest sprzężony z odpowiednim nadwoziem 1, 2 wagonu, a z drugiej strony jest sprzężony z odpowiednim wózkiem 4. Czujniki 6 kąta obrotu wytwarzają w zależności od kąta obrotu sygnały V1, V2 wartości rzeczywistej kąta obrotu, które są jako sygnały wejściowe podawane na zespół sterujący 7.

Czujniki 6 kąta obrotu wytwarzają przy przebiegających zgodnie osiach wzdłużnych wózka 4 i odpowiedniego nadwozia 1, 2 wagonu wartość, która odpowiada kątowi obrotu zero stopni. Jeżeli nadwozie wagonu obróci się względem wózka w kierunku ruchu zegara, generowany jest sygnał, który odpowiada dodatniemu kątowi obrotu. Jeżeli nadwozie wagonu obróci się względem wózka przeciwnie do kierunku ruchu zegara, wysyłany jest sygnał odpowiedniego ujemnego kąta obrotu. Nadwozia 1,2 wagonu są połączone ze sobą przez pojedynczy przegub 8, który ma pionową oś przegubu. Przegubowi temu przyporządkowany jest czujnik 9 kąta połączenia przegubowego, który w przypadku, gdy osie wzdłużne nadwozi 1,2 wagonu są usytuowane w jednej linii, wytwarza sygnał kąta połączenia przegubowego, który odpowiada kątowi połączenia przegubowego wynoszącemu zero stopni. Jeżeli oś wzdłużna nadwozia 2 wagonu przechyla się względem osi wzdłużnej nadwozia 1 wagonu w kierunku przeciwnym do ruchu zegara, generowany jest sygnał kąta połączenia przegubowego, który odpowiada dodatniemu kątowi. Jeżeli oś wzdłużna drugiego nadwozia wagonu przebiega natomiast względem osi wzdłużnej nadwozia 1 wagonu z odchyleniem w kierunku zgodnym z ruchem zegara, wytwarzany jest sygnał kąta połączenia przegubowego odpowiadający ujemnemu kątowi. Wytwarzane przez czujnik 9 kąta połączenia przegubowego sygnały K wartości rzeczywistej są również doprowadzane jako sygnały wejściowe zespołu sterującego 7. W zespole sterującym 7 wartość zadana kąta K połączenia przegubowego jest określana przez to, że przy uwzględnieniu dodatniego lub ujemnego znaku zmierzonego kąta przeprowadza się sumowanie wartości rzeczywistych kąta obrotu a1 i a2 oraz kąta K połączenia przegubowego według następującego równania

K soll = K ist + a2 ist - a1 ist.

Wynik tego sumowania przetwarza się w sygnał sterujący, który poprzez serwomotor wytwarzający siły mechaniczne działa na przegub 8. Do oddziaływania na kąt K połączenia przegubowego znajdują się sterowane hydrauliczne serwomotory 10, umieszczone symetrycznie do przegubu giętego 8 pomiędzy zwróconymi do siebie końcami sąsiednich nadwozi 1,2 wagonu. Za pomocą serwomotorów można wytwarzać siły składowe pomiędzy sąsiednimi nadwoziami 1,2 wagonu, które w zależności od istniejącego sygnału sterującego powodują funkcjonalne zwiększenie lub zmniejszenie wartości rzeczywiste K ist kąta połączenia przegubowego. Kiedy oprócz kąta K połączenia przegubowego sterowany jest co najmniej jeden z kątów obrotu a1 i/lub a2, wówczas z obu aktualnie zmierzonych dynamicznych wartości kąta obrotu tworzy się arytmetyczną wartość średnią i za pomocą odpowiednich serwomotorów 11 steruje się na tę wartość średnią jeden lub oba kąty obrotu pomiędzy wózkiem

PL 191 052 B1 a nadwoziem wagonu z uwzględnieniem wybranej definicji znaku. Zakłada się przy tym, że oba kąty obrotu a1 i a2 przy obciążeniu minimalnej skrajni są w przybliżeniu jednakowe. Składowe siły wytwarzane przez serwomotory 11 przeciwdziałają odchyleniu. Te serwomotory 11 są w układzie symetrycznym połączone funkcjonalnie z jednej strony z wózkiem 4, a z drugiej strony z odpowiednim nadwoziem 1, 2, aby można było wykonać ich obrót względem siebie zgodnie z wymaganym kątem połączenia przegubowego. Ewentualnie, jeden układ serwomotorów wystarcza przy tym również tylko dla jednego wózka.

Każdy serwomotor 10 jest wyposażony w wejście AST sterowania serwomotoru, które jest dołączone do odpowiednich wyjść AST1 i AST2 zespołu 7 sterowania serwomotorów. Serwomotory 11 mają również wejścia sterowania S, które ze swej strony są dołączone do odpowiednich wyjść S1 - S2 zespołu 7 sterowania. W każdym przypadku wejścia sterowania dla serwomotorów 11 wózka 4 mogą być przy tym połączone równolegle, aby uniknąć niesymetrycznego obracania się wózka pod działaniem tych serwomotorów 11.

Koła obu zestawów kołowych każdego wózka 4 biegną zgodnie z rozstawem w torze szynowym 13 tak, że odpowiedni wózek w sposób wymuszony przyjmuje położenie określone przez aktualnie przejeżdżany odcinek toru. Położenie to odpowiada zasadniczo stycznej do odcinka 13 łuku toru w obszarze danego wózka 4. Ze względu na sprzężenie za pomocą przegubu 8 nadwozia 1, 2 wagonu nie mogą ustawiać się swobodnie w warunkach dynamicznych podczas jazdy odpowiednio do położenia wózka. Powoduje to obrót resorów pomocniczych 5 wokół wirtualnej osi pionowej i z reguły również niewielkie przesunięcie poprzeczne względem osi wzdłużnej WKL1 lub WKL2 nadwozia wagonu. Ten obrót i przesunięcie poprzeczne muszą być przejmowane przez odpowiednie pary resorów pomocniczych 5, to znaczy resory pomocnicze 5 magazynują przekazywaną z tego powodu energię. W stanie statycznym, a więc gdy pojazd szynowy stoi bez włączonego hamulca, suma tych oddzielnych energii ma wartość minimalną. Podczas jazdy energia ta jest zmieniana na skutek dodatkowo działających sił dynamicznych. Inaczej mówiąc, obciążana przez cały pojazd szynowy skrajnia w stanie statycznym ma wartość minimalną i osiąga podczas jazdy wartości, które przekraczają wartości występujące w skrajni obciążonej w warunkach statycznych. Aby móc temu przeciwdziałać, przy sterowaniu postępuje się tak, że nadwozia 1,2 wagonu w dynamicznym stanie jazdy są, niezależnie od aktualnie zmierzonych wartości rzeczywistych kąta obrotu i kąta gięcia K, sterowane do położenia odpowiadającego stanowi statycznemu za pomocą serwomotorów 10 i ewentualnie 11.

Na figurze 2 przedstawiono dwuczłonowy pojazd szynowy stojący na prostym odcinku toru 13. Wagon 2 jest przy tym ciągnięty, tak że przegub 8 i na skutek tego osie WKL1 i WKL2 są wychylone bocznie względem osi wzdłużnych DGL1 i DGL2 usytuowanych zgodnie z odcinkiem toru 13. Czujnik 6 kąta obrotu poprzedzającego wagonu 1, 4 ma przy tym dodatni kąt obrotu A1, natomiast czujnik 6 kąta obrotu na drugim wagonie 2, 4 ma ujemny kąt obrotu A2 o takiej samej wartości bezwzględnej po obróceniu wzdłużnej osi WKL2 nadwozia wagonu przeciwnie do wzdłużnej osi WKL1 nadwozia wagonu w kierunku przeciwnym do ruchu zegara względem osi wzdłużnej wózka 1. Aktualny kąt połączenia przegubowego przyjmuje zatem z definicji dodatnią wartość kąta K ist połączenia przegubowego, która według fig. 1 odpowiada sumie wartości bezwzględnych kątów obrotu a1 ist i a2 ist. Dla kąta K soll połączenia przegubowego osiągana jest zatem według wzoru wartość zerowa. Serwomotor lub serwomotory 10 i 11 muszą być zatem tak sterowane, by kąt połączenia przegubowego doprowadzać do wartości zerowej, a więc osie wzdłużne WKL1 i WKL2 nadwozi wagonów są zgodne z osiami wzdłużnymi DGL1 i DGL2 wózków i przez to przy prostym torze 13 przebiegają równolegle do jego osi wzdłużnej.

Jeżeli jako serwomotory stosowane są tylko sterowane elementy tłumiące, wówczas już wtedy, gdy zaczyna się wychylanie przegubu 8 na bok, serwomotory 10 są przełączane na duże wartości tłumienia tak, że boczne wychylenie przegubu jest praktycznie powstrzymywane. Powrót przegubu następuje podczas eksploatacji, przykładowo, samoczynnie wtedy, gdy kończy się ciągnięcie wagonu 2, albo poprzedzający wagon ciągnie lub jest mniej silnie hamowany. Siły powrotne resorów pomocniczych 5 wspierają powrotny obrót osi wzdłużnych nadwozi wagonu do zbieżności z osiami wzdłużnymi wózka, przy czym przy dochodzącej do wartości zadanej kąta gięcia zmianie aktualnie zmierzonej wartości rzeczywistej K kąta gięcia działanie tłumiące serwomotorów 10 może być celowo całkowicie zlikwidowane. W odpowiedni sposób również serwomotory 11 pomiędzy wózkiem 4 a odpowiednimi nadwoziami 1 i/lub 2 wagonu mogą przez tłumienie obrotu przeciwdziałać zmianie odbiegającej od wartości zadanej. Kiedy te środki tłumienia nie wystarczają, zespół sterujący 7 może dodatkowo sterować hamowaniem drugiego wagonu 2, 4 albo przyspieszaniem pierwszego, wyprzedzającego wagonu 1, 4 poprzez silniki napędowe wózka. Jeżeli stosuje się aktywne serwomotory 10 i/lub 11 wpro6

PL 191 052 B1 wadzające siłę, wówczas można aktywnie sterować składowe siły potrzebne do doprowadzenia wartości rzeczywistej kąta połączenia przegubowego do wartości zadanej.

Gdy pierwszy wagon 1, 4 ciągnie na odcinku toru 13 o równomierniej krzywiźnie, istnieje niebezpieczeństwo, że wartość rzeczywista K ist kąta połączenia przegubowego ma wartość zbyt małą tak, że według fig. 3 końce obu nadwozi 1 i 2 wagonu uwalniają się na zewnątrz łuku, a środkowe końce wagonu przechylają się z przegubem 8 do wewnątrz łuku i zwiększają przez to potrzebną skrajnię. Ze szczegółów geometrycznych przedstawionych z przesadą, jeśli chodzi o warunki geometryczne, w celu zobrazowania działania wynika, że kąt K ist połączenia przegubowego jest znacznie mniejszy niż wartość zadana K soll w punkcie przecięcia przedłużonych osi wzdłużnych DGL1 i DGL2 wózka. Urządzenie sterujące 7 podaje w takim przypadku na serwomotory 10, 11 sygnały sterujące, które powodują zwiększenie aktualnie mierzonego kąta połączenia przegubowego. Jeżeli powiększenie aktualnej wartości rzeczywistej kąta połączenia przegubowego nie jest realizowane przez opóźnienie wyprzedzającego wagonu 1,4 lub przyspieszenie drugiego wagonu 2, 4, aktywne składowe siły serwomotorów 10 muszą silniej zginać przegub lub też serwomotory 11 muszą realizować obrót powrotny nadwozi wagonu względem wózków, albo też oba te działania mogą być sterowane równocześnie. Należy przy tym zwrócić uwagę na to, że w praktyce wartości kąta przedstawione na fig. 3 nie mogą występować, ponieważ kąt obrotu a jest z reguły mały, a krzywizna łuku toru w porównaniu z wymiarami wózka ma znacznie większy promień.

Położenie rzeczywiste nadwozi wagonu wynika z kąta K połączenia przegubowego i kątów obrotu a, zmierzonych aktualnie przez czujnik 9 kąta połączenia przegubowego lub czujniki 6 kąta obrotu i wyprowadzanych zwłaszcza jako elektryczne sygnały wartości rzeczywistej K lub V oraz podawanych na zespół sterowania 7 w celu dalszego przetwarzania. W zespole sterowania sygnały wartości rzeczywistej są porównywane z wyprowadzonym z nich lub obliczonym sygnałem wartości zadanej kąta połączenia przegubowego i zależnie od tego przeprowadzane jest sterowanie serwomotorów 10 i ewentualnie 11. Serwomotory 10, 11 mogą być przy tym sterowane tak, że przy sygnałach wartości rzeczywistej, które są opóźnione w stosunku do wartości zadanej, wynikające z dynamiki pojazdu siły gięcia lub obrotu pomiędzy odpowiednimi nadwoziami wagonu lub wózkiem i nadwoziem wagonu są tak wspomagane, że sygnały wartości rzeczywistej zbliżają się do sygnałów wartości zadanej lub przy przejściu wartości rzeczywistej powyżej wartości zadanej są one sterowane w przeciwnym kierunku. Jeśli natomiast serwomotory są wykonane tylko jako elementy tłumiące, wówczas aktywne wspomaganie ruchu obrotowego w celu szybszego zbliżenia wartości rzeczywistej do wartości zadanej nie jest możliwe, ale gdy wartość rzeczywista osiągnie wartość zadaną i następnie oddala się od wartości zadanej, powodowane jest tłumienie odpowiedniego ruchu nadwozia wagonu. Gdy znów nastąpi zbliżenie wartości rzeczywistej do wartości zadanej, tłumienie to zostaje zlikwidowane, aby kąt połączenia przegubowego mógł się możliwie bez przeszkód zbliżać do wartości zadanej kąta połączenia przegubowego. Jeżeli wartość rzeczywista dochodzi zbyt szybko do wartości zadanej tak, że należy oczekiwać przeregulowania, zmiana wartości rzeczywistej zostaje zahamowana przez włączenie działania tłumiącego na krótko przed osiągnięciem wartości zadanej.

Układ serwomotorów 10, 11 ma korzystnie pod dwa serwomotory umieszczone symetrycznie względem przegubu giętego 8 i/lub wózków 4. Podczas gdy serwomotory 11 pomiędzy wózkiem 4 a nadwoziem 1 lub 2 wagonu muszą zawsze pracować w tym samym kierunku, aby osiągnąć symetryczny obrót względem odpowiedniego nadwozia wagonu i dlatego każdy wózek może być dołączony do wspólnego wyjścia S1/S2, S3/S4 zespołu sterowania 7, serwomotory 10 w obszarze danego przegubu 8 ze względu na swe umieszczenie w płaszczyźnie poziomej muszą być zawsze sterowane w przeciwnym kierunku obok połączenia przegubowego. Przy rozciąganiu jednego serwomotoru 10 drugi musi być albo pozbawiony działania, albo sterowany w kierunku skrócenia długości osiowej. Przy sterowaniu nadwozi wagonu przez działanie na kąt połączenia przegubowego pomiędzy osiami wzdłużnymi nadwozi wagonu, ewentualnie za pomocą sterowania wózka względem nadwozi wagonu, położenie nadwozi wagonu względem siebie osiąga w pracy dynamicznej podczas jazdy stan bardzo zbliżony do pracy w stanie statycznym. Pojazd szynowy wymaga wtedy w odniesieniu do rzeczywistego przebiegu toru tylko przynajmniej w przybliżeniu idealnej skrajni i utrzymuje ten stan zwłaszcza wtedy, gdy wadliwe działanie można sprowadzić do elementów hamulcowych i/lub napędowych lub do innych czynników wpływających na pracę z ciągnięciem z wyginaniem przegubu sprzęgającego, albo siły ciągnące przy jeździe na łuku pozwalają na zbyt mały kąt połączenia przegubowego.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowa nia kąta połączenia przegubowego pojazdu szynowego, mającego dwa nadwozia wagonu połączone jednoosiowym przegubem podpartym obrotowo wokół pionowej osi, polegający na mierzeniu aktualnych kątów obrotu pomiędzy wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu i aktualnego kąta połączenia przegubowego, oraz oddziaływaniu siły na przegub w zależności od sumy aktualnego kąta połączenia przegubowego, aktualnego kąta obrotu pomiędzy następnym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu oraz, wziętego ze znakiem ujemnym, aktualnego kąta obrotu pomiędzy pierwszym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu, znamienny tym, że z aktualnie zmierzonych kątów obrotu tworzy się arytmetyczną wartość średnią, a co najmniej jeden kąt obrotu steruje się na arytmetyczną wartość średnią.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt połączenia zmienia się za pomocą przyporządkowanych serwomotorów, w zależności od wartości zadanej kąta połączenia przegubowego.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że serwomotory przełącza się na duże wartości tłumienia, kiedy wartość rzeczywista kąta połączenia przegubowego odchyla się od wartości zadanej kąta połączenia przegubowego.
4. Pojazd szynowy, mający dwa nadwozia wagonu połączone jednoosiowym przegubem podpartym obrotowo wokół pionowej osi, przy czym każde nadwozie wagonu jest, poprzez sprężyste elementy resorowe, osadzone na wieloosiowym wózku umieszczonym w środkowym obszarze wzdłużnym nadwozia wagonu, mający środki sterowania do określania kąta obrotu pomiędzy nadwoziem wagonu a przyporządkowanym wózkiem i kąta połączenia przegubowego oraz ze sterowalnymi serwomotorami do oddziaływania na kąt połączenia przegubowego w zależności od środków sterowania, według równania:

K soll = K ist + a2 ist - al ist gdzie

K soll oznacza wartość zadaną kąta połączenia przegubowego,

K ist - aktualną wartość rzeczywistą kąta połączenia przegubowego, al ist - aktualny kąt obrotu pomiędzy pierwszym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu, zaś a2 ist oznacza aktualny kąt obrotu pomiędzy następnym, w kierunku jazdy, wózkiem a przyporządkowanym nadwoziem wagonu, znamienny tym, że dodatkowo lub alternatywnie wobec serwomotorów (10) przy przegubie (8) znajdują się dalsze serwomotory (11), przynajmniej pomiędzy jednym z nadwozi (1,2) wagonu a przyporządkowanym wózkiem (4), przy czym serwomotory (10, 11) stanowią sterowalne elementy tłumiące.