PL197048B1 - Sposób mierzenia krzywizny toru w podwoziu pojazdu szynowego i sposób kierowanego ustawiania obrotowo zamocowanych na podwoziu kół pojazdu szynowego w krzywiźnie toru - Google Patents

Abstract

1. Sposób mierzenia krzywizny toru w pod- woziu pojazdu szynowego, znamienny tym, ze krzywizn e ( ?) toru (11) oblicza si e przez podzie- lenie pr edko sci obrotowej ( O) podwozia (10) przez pr edko sc post epow a (v). PL PL PL PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 197048 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 337851 ⁽¹³⁾ (22) Data zgłoszenia: 19.05.1999 ^{(51) Int.Cl.}

B61F 5/38 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

19.05.1999, PCT/EP99/03430 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

23.12.1999, WO99/65751 PCT Gazette nr 51/99

Sposób mierzenia krzywizny toru w podwoziu pojazdu szynowego i sposób (54) kierowanego ustawiania obrotowo zamocowanych na podwoziu kół pojazdu szynowego w krzywiźnie toru

(30) Pierwszeństwo: 13.06.1998,DE,19826451.8	(73) Uprawniony z patentu: DaimlerChrysler Rail Systems GmbH, Berlin,DE (72) Twórca(y) wynalazku: Markus Koch,Berlin,DE
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Frank Hentschel,Berlin,DE
11.09.2000 BUP 19/00	Gϋnther Himmelstein,Oberursel,DE Rolf Krouzilek,Berlin,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.02.2008 WUP 02/08	(74) Pełnomocnik: Tomasz Jabłkowski, Jan Wierzchoń & Partnerzy, Biuro Patentów i Znaków Towarowych

⁽⁵⁷⁾ 1. Sposób mierzenia krzywizny toru w podwoziu pojazdu szynowego, znamienny tym, że krzywiznę (χ) toru (11) oblicza się przez podzielenie prędkości obrotowej (Ω) podwozia (10) przez prędkość postępową (v).

PL 197 048 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób mierzenia krzywizny toru w podwoziu pojazdu szynowego i sposób kierowanego ustawiania obrotowo zamocowanych na podwoziu kół pojazdu szynowego w krzywiź nie toru.

W ruchu miejskim stosuje się przeważnie pojazdy szynowe z dwuosiowym podwoziem. Ciasne zakręty, które często występują w ruchu ulicznym, powodują złe działanie wieloosiowych podwozi na zakrętach. Można to zaobserwować w przypadku pojazdów szynowych, których koła są sztywno połączone z ramą podwozia, jeśli chodzi o obrót wokół osi pionowej.

Problem ten rozwiązano tak, że oś lub koła są ułożyskowane w ramie podwozia z możliwością kierowania. Urządzenie do ustawiania osi lub kół może powodować ruch kierujący zgodny z krzywizną toru.

Z opisu DE 195 38 379 C1 znane jest dwukoł owe podwozie z napę dem oddzielnych kół do pojazdów prowadzonych wzdłuż toru ze sterowanym kierowaniem, przy czym podwozie, dla każdej osi, ma dwa pionowe sworznie zwrotnicy usytuowane poza punktami podparcia kół, przy czym przez blokowanie położenia tego sworznia zwrotnicy, który jest aktualnie po zewnętrznej stronie łuku, oś jest na przemian obracana dokładnie wokół zablokowanego sworznia zwrotnicy.

Z opisu DE 92 19 042 U1 znany jest sposób rozpoznawania zakrętu, który określa krzywiznę toru za pomocą czujnika indukcyjnego.

Ponadto znane są sposoby, zgodnie z którymi kierowanie kół lub osi odbywa się biernie. Może to być realizowane albo przez siły prowadzenia wzdłuż toru, albo przez mechaniczne sprzężenie ustawienia osi z kątem skrętu pomiędzy nadwoziami. Takie rozwiązania mechaniczne mają jednak tę wadę, że umożliwiają jedynie bardzo niedokładne kierowanie.

Dokładne ustawianie jest natomiast możliwe tylko wtedy, gdy zastosuje się aktywne ustawianie osi, np. za pomocą serwonapędu. Regulacja kąta kierowania, który odpowiada względnemu kątowi pomiędzy kołem lub osią a ramą podwozia, wymaga wprowadzenia wartości zadanej kąta kierowania. Przy ustalaniu wartości zadanej kąta kierowania potrzebna jest znów znajomość krzywizny toru.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu mierzenia krzywizny toru w pojazdach szynowych, aby za pomocą tej wartości wyliczyć wartość zadaną regulacji kąta kierowania.

Sposób mierzenia krzywizny toru w podwoziu pojazdu szynowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że krzywiznę toru oblicza się przez podzielenie prędkości obrotowej podwozia przez prędkość postępową.

Korzystnie, w celu wyeliminowania wpływu wahliwego ruchu obrotowego podwozia wewnątrz toru wartość zmierzoną prędkości obrotowej wygładza się za pomocą filtru dolnoprzepustowego.

W szczególności, prędkość obrotową określa się za pomocą czujnika prędkości obrotowej lub czujnika wirowania.

Sposób kierowanego ustawiania obrotowo zamocowanych na podwoziu kół pojazdu szynowego w krzywiź nie toru, wedł ug wynalazku charakteryzuje się tym, ż e koł a ustawia się zgodnie z zadanym kątem kierowania, który oblicza się przez pomnożenie krzywizny toru przez połowę odległości pomiędzy obiema osiami podwozia.

Korzystnie, krzywiznę toru oblicza się przez podzielenie prędkości obrotowej podwozia przez prędkość postępową.

Ewentualnie, w celu wyeliminowania wpływu wahliwego ruchu obrotowego podwozia wewnątrz toru wartość zmierzoną prędkości obrotowej wygładza się za pomocą filtru dolnoprzepustowego.

W szczególności, prędkość obrotową określa się za pomocą czujnika prędkości obrotowej lub czujnika wirowania.

Korzystnie, w celu kierowania wielu podwozi pojazdu szynowego określa się krzywiznę toru i zadany kąt kierowania tylko dla pierwszego podwozia, natomiast zadane kąty kierowania dla podwozi następnych w kierunku jazdy oblicza się przez czasowe opóźnienie z pierwszego zadanego kąta kierowania.

W szczególności, opóźnienie uzyskuje się z zależnoś ci Δ t = ai/v, przy czym ai oznacza odległość podwozia „i od pierwszego podwozia, zaś v oznacza prędkość postępową.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania zilustrowanych rysunkiem, na którym: fig. 1 przedstawia stosunek prędkości ruchu postępowego i prędkości ruchu obrotowego w zależności od krzywizny szyny, fig. 2 - zależ ność idealnego ustawienia kąta osi od krzywizny zakrętu, fig. 3 - przebieg krzywizny na osi tylnej w porównaniu do przybliżenia przez przebieg pomiaru przy

PL 197 048 B1 przejeżdżaniu krzywizny toru, fig. 4 - idealny przebieg kąta kierowania w porównaniu z obliczonym zadanym kątem kierowania, zaś fig. 5 przedstawia idealny przebieg kąta kierowania w porównaniu z obliczonym zadanym ką tem kierowania po przefiltrowaniu prę dkoś ci obrotowej.

Figury 1 i 2 przedstawiają podwozie 10 nie pokazanego bliżej pojazdu szynowego z osiami 12 i 13, na których zamocowane są koła 16. Osie 12 i 13 są zamocowane w podwoziu 10. Podwozie 10 lub osie 12 i 13 są ułożyskowane obrotowo za pomocą umieszczonego pośrodku przegubu 15.

Podwozie 10 przedstawiono podczas przejeżdżania z prędkością postępową v łuku toru 11, który ma promień R. Za pomocą środków, które określają prędkość obrotową Ω, można obliczyć promień R lub krzywiznę χ toru 11. Krzywizna χ toru 11 odpowiada przy tym odwrotności promienia R. Podzielenie prędkości obrotowej Ω przez prędkość postępową v daje krzywizną χ toru 11, zgodnie z równaniem przedstawionym na fig. 1. Uzyskaną stą d wartość krzywizny χ toru 11 wykorzystuje się do kierowania osi 12 lub 13. Stosunek pomiędzy rzeczywistą a obliczoną krzywizną χ toru 11 można określić z fig. 3.

Prędkość obrotowa Ω korzystnie określana jest za pomocą nie przedstawionego bliżej czujnika prędkości obrotowej lub czujnika żyroskopowego, jak to jest znane przykładowo z techniki nawigacji.

Ponieważ odstęp pomiędzy obrzeżami kół 16 osi 12 lub 13 jest nieco mniejszy niż odstęp pomiędzy szynami 17, położenie osi wewnątrz toru może przesunąć się w bok o kilka milimetrów. Impulsowe siły działające na podwozie 10, ze względu na często niedokładne prowadzenie toru, mogą powodować ruch obrotowy. W celu wyeliminowania tego wahliwego ruchu obrotowego podwozia w torze, wartość zmierzona prędkości obrotowej Ω jest wygładzana za pomocą nie pokazanego filtru dolnoprzepustowego. Działanie tego filtru dolnoprzepustowego przy pokonywaniu łuku toru przedstawiono na fig. 5.

Za pomocą tak obliczonej krzywizny χ toru 11 następuje ustawienie osi 12 i 13. Krzywizna χ toru 11 służy przy tym do określenia zadanego kąta kierowania γ^, zgodnie z którym regulowane są osie 12 i 13. Ustawianie osi 12 i 13 może być przeprowadzone np. za pomocą serwomotoru.

Sinus zadanego kąta kierowania γ^ nie przedstawionego systemu regulacji oblicza się przez pomnożenie krzywizny χ toru 11 przez połowę odległości b pomiędzy osiami 12 i 13, zgodnie z równaniem podanym na fig. 2.

Podczas wjeżdżania w zakręt otrzymuje się więc dwa przybliżenia. Pierwsze przybliżenie mówi, że w celu dokładnego obliczenia wartości zadanej przy wjeżdżaniu w zakręt potrzebna jest znajomość przebiegu krzywizny zarówno dla osi przedniej 12 jak i dla osi tylnej 13, ale ze względu na obrót podwozia mierzy się tylko wartość pośrednią, jak pokazano na fig. 3. Ponadto, ma miejsce przybliżenie przy obliczaniu kąta kierowania podczas wjazdu w zakręt, ponieważ zależność geometryczna podana na fig. 2 jest słuszna dokładnie tylko wtedy, gdy obie osie 12 i 13 są usytuowane na zakręcie. Oba przybliżenia znoszą się zasadniczo nawzajem tak, że obliczona wartość zadana γ^, jak pokazano na fig. 4, jest bardzo dokładnie zgodna z idealnym kątem kierowania y_ideal.

Jeżeli pojazd szynowy ma wiele podwozi 10, to trzeba określić jedynie zadany kąt kierowania Y_zad1 dla przedniego podwozia w kierunku jazdy. Dalsze podwozia mogą przejmować tę wartość zadaną kąta kierowania z przesunięciem w czasie. Zadane kąty kierowania y_zad1+_i dla dalszych podwozi w kierunku jazdy oblicza się przez opóźnienia czasowe Δt z pierwszego zadanego kąta kierowania Yza_d1. Opóźnienie Δt otrzymuje się przez podzielenie odległości a_i następnego podwozia i od pierwszego podwozia przez prędkość postępową v.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób mierzenia krzywizny toru w podwoziu pojazdu szynowego, znamienny tym, że krzywiznę (χ) toru (11) oblicza się przez po dzielenie prędkości obrotowej (Ω) podwozia (10) przez prędkość postępową (v).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w celu wyeliminowania wpływu wahliwego ruchu obrotowego podwozia (10) wewnątrz toru (11) wartość zmierzoną prędkości obrotowej (Ω) wygładza się za pomocą filtru dolnoprzepustowego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że prędkość obrotową (Ω) określa się za pomocą czujnika prędkości obrotowej lub czujnika żyroskopowego.

PL 197 048 B1

4. Sposób kierowanego ustawiania obrotowo zamocowanych na podwoziu kół pojazdu szynowego w krzywiźnie toru, znamienny tym, że koła (16) ustawia się zgodnie z zadanym kątem kierowania (Y_zad), który oblicza się przez pomnożenie krzywizny (χ) toru (11) przez połowę odległości (b) pomiędzy obiema osiami (12, 13) podwozia (10).

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że krzywiznę (χ) toru (11) oblicza się przez podzielenie prędkości obrotowej (Ω) podwozia (10) przez prędkość postępową (v).

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w celu wyeliminowania wpływu wahliwego ruchu obrotowego podwozia (10) wewnątrz toru (11) wartość zmierzoną prędkości obrotowej (Ω) wygładza się za pomocą filtru dolnoprzepustowego.

7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że prędkość obrotową (Ω) określa się za pomocą czujnika prędkości obrotowej lub czujnika żyroskopowego.

8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w celu kierowania wielu podwozi (10) pojazdu szynowego określa się krzywiznę (χ) toru (11) i zadany kąt kierowania (Yz_ad1) tylko dla pierwszego podwozia (10), natomiast zadane kąty kierowania (Y_zad1+i) dla podwozi (10) następnych w kierunku jazdy oblicza się przez czasowe opóźnienie (Δ0 z pierwszego zadanego kąta kierowania {Y_zad1).

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że opóźnienie uzyskuje się z zależności Δt = a_i/v, przy czym ai oznacza odległość podwozia (10) „i od pierwszego podwozia (10), zaś v oznacza prędkość postępową.