PL208479B1 - Sposób czynnego promieniowego sterowania kół co najmniej jednego zespołu kół mechanizmu jazdy i urządzenie do czynnego promieniowego sterowania co najmniej jednego zespołu kół pojazdu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób czynnego promieniowego sterowania kół co najmniej jednego zespołu kół mechanizmu jazdy i urządzenie do czynnego promieniowego sterowania co najmniej jednego zespołu kół pojazdu. Wynalazek jest stosowany szczególnie, lecz nie wyłącznie, w pojazdach szynowych.

Znany jest szereg urządzeń mechanicznych do quasi statycznego ustawienia pary kół lub zestawów kół, określanych dalej ogólnym pojęciem zespół kół, w łukach toru, które posiadają elementy bierne i czynne. W przypadku czynnego sterowania, zespoły kół są ustawiane zgodnie z promieniem łuku i unieruchamiane. Urządzenia te kierują zespołem kół w trwałej proporcji względem promienia łuku i uzyskują wyrównanie sum sił poprzecznych, oddziałujących na zespoły kół mechanizmu jazdy lub pojazdu, najwyżej w określonym zakresie. Przy tym wadą jest to, że stabilność jazdy nie jest lepsza niż w przypadku tradycyjnego mechanizmu jazdy ze sztywnym prowadzeniem wzdłużnym zespołów kół, w najlepszym razie nie występuje pogorszenie. Dla zapewnienia stabilności jazdy konieczne są urządzenia mechaniczne, przykładowo tłumiki przechyłów lub cierne opóźniacze obrotów. Mogą one spowodować zaistnienie kompromisu między poruszaniem się po łuku a stabilnością jazdy, i na ogół powodują wzbudzenie drgań strukturalnych w pudle wagonu. Często konieczne są dodatkowe elementy tłumiące w sprzęgu zespołu kół.

W opisie EP 0 785 123 B1 jest ujawniony sposób uzyskiwania i przetwarzania danych do prowadzenia po torze mechanizmów jazdy, składających się z zespołów poszczególnych kół. W ujawnionym tam sposobie ruch zawracania mechanizmu jazdy jest wybierany jako kąt, prędkość kątowa lub przyspieszenie kątowe, bez użycia siły, za pomocą czujników kątowych, zmierzona wielkość lub zmierzone wielkości są rozkładane na ich udziały częstotliwości, ruchy wychodzące poza widmo są rozpoznawane pod względem amplitudy, częstotliwości i położenia toru jako zakłócającej, a zidentyfikowany w ten sposób wektor/wektory po ich obrocie fazowym wynoszą cym 180° i przetworzeniu sterowania albo regulacji są doprowadzane jako informacja w celu zmiany kąta ustawienia mechanizmu jazdy i przez sterowanie lub regulację zakłócające udziały ruchu są wymaskowane z ruchu mechanizmu jazdy. Zaproponowany wynalazek nie uwzględnia siły poprzecznej między parą kół lub zestawem kół a torem.

Z opisu EP 0 374 290 B1 znany jest pojazd szynowy, który po obu stronach wzdłuż osi wzdłużnej pojazdu posiada wstępnie zadaną ilość pojedynczych kół, które są przechylane za pomocą układu kierowniczego. Bezbłędne w odniesieniu do toru kierowanie każdego pojedynczego koła w obszary zakrętu uzyskuje się dzięki temu, że stosuje się urządzenie pomiarowe przebiegu szyn, które mierzy odchylenie osi pojazdu od przebiegu szyn i zależnie od zmierzonego odchylenia wytwarza sygnał kierujący dla poszczególnego koła, niezależny od odpowiednio drugiego koła. Jako urządzenie pomiarowe przebieg szyn zaproponowano układy pracujące bezstykowo na bazie optoelektronicznej lub magnetycznej, względnie elektromagnetycznej. Rozwiązanie to nie nadaje się do stosowania w pojazdach posiadających pary kół lub zestawy kół.

W grupie zgł oszeń japoń skich JP A 06199236, JP A 07081564 i JP A 07081565 ujawnione jest oddziaływanie na bieg wężykowy albo wężykowania, za pomocą hydraulicznych urządzeń uruchamiających między ramą wózka a łożyskiem koła. Polega ono na identyfikacji częstotliwości biegu wężykowego w spektrum przyjmowanych drgań wynikających z ruchu postępowego lub odchylających, do czego konieczne jest zastosowanie co najmniej ośmiu czujników na wózek, jak również dłuższe gromadzenie danych z przeprowadzaną następnie analizą częstotliwości.

Niedogodnością wszystkich znanych dotychczas sposobów i urządzeń do wpływania na warunki jazdy zespołów kół jest to, że służą one jedynie do realizacji odpowiedniego prowadzenia po torze podczas jazdy na zakrętach, przez kierowanie, to znaczy podczas jazdy po łukach toru, i/lub określenia częstotliwości biegu wężykowego i oddziaływania, jednakową częstotliwością, do czego konieczne jest przekształcenie Fourier'a, które oznacza stratę czasu wobec szybko zmieniających się parametrów na styku koło-szyna, lecz nie oddziałują one stabilizująco na zestawy kół lub pary kół w sensie reakcji w czasie rzeczywistym na chwilową sytuację obciążenia i ruchu, które mogą się bardzo szybko zmieniać. Tak więc w każdym razie na prostym odcinku czynniki te przyczyniają się w bardzo ograniczonym zakresie do polepszenia prowadzenia po torze.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie opisanych powyżej niedogodności i opracowanie sposobu i urządzenia do czynnego promieniowego sterowania zespołów kół pojazdów, które zapewniają niezawodne, nie ulegające szybkiemu zużyciu i komfortowe prowadzenie pojazdu, zwłaszcza podczas

PL 208 479 B1 jazdy na wprost, lecz także podczas jazdy na zakręcie. Ponadto, zadaniem wynalazku jest wyeliminowanie niepożądanych, zakłócających ruchów kół bezpośrednio dzięki odpowiednim czynnikom stabilizującym, bez konieczności gromadzenia danych przez dłuższy okres czasu w celu przeprowadzenia analizy częstotliwości, które zniweczyłoby efekt czasu rzeczywistego. Koła toczące się po szynach bez zakłóceń pracują cicho. Ponadto, zredukowane jest również zużycie kół i szyn.

Przedmiotem wynalazku jest sposób czynnego promieniowego sterowania kół co najmniej jednego zespołu kół mechanizmu jazdy, zwłaszcza mechanizmu jazdy pojazdu szynowego, w którym zespołowi kół poprzez co najmniej jedno urządzenie nastawcze nadawane są ruchy nastawcze, a zintegrowane regulowanie za pomocą ruchów nastawczych przeprowadza się w co najmniej dwóch nieidentycznych zakresach częstotliwości, przy czym zespołowi kół nadaje się, w sposób nakładany, pierwsze ruchy nastawcze w pierwszym zakresie częstotliwości i drugie ruchy nastawcze w drugim zakresie częstotliwości, różnym od pierwszego zakresu częstotliwości, charakteryzujący się tym, że regulacja w drugim zakresie częstotliwości przeprowadzana jest w czasie rzeczywistym, przy czym określana jest co najmniej jedna wartość chwilowa stanu wielkości odpowiadająca stanowi chwilowemu pojazdu i/lub zespołu kół, a reprezentacja stanu chwilowego pojazdu i/lub zespołu kół uzyskiwana jest z wartości chwilowej, przy czym ta reprezentacja stanu chwilowego jest analizowana pod kątem stabilności, natomiast w przypadku stwierdzenia, że stan chwilowy jest niestabilny, w celu zapewnienia stanu stabilnego pojazdu i/lub zespołu kół określane są parametry zmienności ruchów nastawczych co najmniej jednego urządzenia nastawczego, oraz to co najmniej jedno urządzenie nastawcze sterowane jest w odniesieniu do określonej wartości odpowiedniego parametru zmienności ruchów nastawczych.

Korzystnie, gdy pojazd z mechanizmem jazdy obejmuje wózek, i że zintegrowana regulacja działa wewnątrz mechanizmu jezdnego, bez mechanicznego połączenia roboczego z pudłem wagonu. Korzystnie, gdy podczas jazdy po łuku koła zespołu kół ustawia się quasi statycznie tak że suma sił poprzecznych działających na koła zespołu kół mechanizmu jazdy wyrównuje się. Dodatkowo korzystnie, gdy podczas jazdy po łuku koła zespołu kół w pierwszym zakresie częstotliwości ustawia się quasi statycznie tak, że siły poprzeczne działające na koła zespołu kół mechanizmu jazdy rozdzielają się, zaś jazdę prowadzi się zgodnie z wstępnie zadanymi warunkami eksploatacji i utrzymania. Korzystnie, gdy przeprowadza się regulację stabilności jazdy pojazdu poprzez ruchy nastawcze w drugim zakresie częstotliwości. Korzystnie, gdy drugi zakres częstotliwości obejmuje częstotliwości, które przynajmniej częściowo są wyższe od częstotliwości z pierwszego zakresu częstotliwości. Ponadto korzystnie, gdy drugi zakres częstotliwości jest wyższy od pierwszego zakresu częstotliwości. Korzystnie, gdy drugi zakres częstotliwości przylega do pierwszego zakresu częstotliwości. Korzystnie, gdy pierwszy zakres częstotliwości leży w granicach 0-3 Hz. Korzystnie także, gdy drugi zakres częstotliwości leży w granicach 0-10 Hz, korzystnie w granicach 3-10 Hz. Ponadto korzystnie, gdy układ regulacji steruje co najmniej jednym szybko reagującym urządzeniem nastawczym, które nastawia położenie kątowe zespołu kół względem ramy podwozia lub pudła wagonu. Również korzystnie, gdy za pomocą ruchów nastawczych reguluje się kąt względny między zespołami kół zewnętrznych pojazdu z co najmniej dwoma zespołami kół. Korzystnie, gdy za pomocą ruchów nastawczych reguluje się kąt bezwzględny co najmniej jednego zespołu kół względem ramy podwozia lub pudła wagonu. Dodatkowo korzystnie, gdy regulację położenia zespołu kół przeprowadza się w zależności od kąta łuku i/lub prędkości jazdy, i/lub niezrównoważonego przyspieszenia poprzecznego i/lub współczynnika tarcia, i/lub parametrów profilu między kołem a szyną. Korzystnie także, gdy do sposobu regulacji wykorzystuje się ustaloną drogę poprzeczną co najmniej jednego zespołu kół względem ramy wózka lub pudła wagonu, ustalony kąt odchylenia co najmniej jednego zespołu kół względem ramy wózka lub pudła wagonu, ustaloną drogę nastawczą lub kąt nastawczy co najmniej jednego urządzenia nastawczego, ustalone siły nastawcze co najmniej jednego urządzenia nastawczego, ustaloną prędkość jazdy, ustaloną prędkość lub przyspieszenie zespołu kół w kierunku poprzecznym, ustaloną prędkość odchylającą lub przyspieszenie odchylające zespołu kół i/lub promień łuku drogi jazdy.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest urządzenie do czynnego promieniowego sterowania co najmniej jednego zespołu kół pojazdu, zawierające co najmniej jedno urządzenie nastawcze połączone z zespołem kół i nadające zespołowi kół ruchy nastawcze, w szczególności nadające ruch obrotowy wokół osi pionowej i/lub ruch postępowy w kierunku poprzecznym, oraz urządzenie regulacyjne połączone z urządzeniem nastawczym i sterujące to urządzenie nastawcze, charakteryzujące się tym, że urządzenie nastawcze połączone jest z urządzeniem regulacyjnym, przy czym urządzenie nastawcze w pierwszym zakresie częstotliwości nadaje pierwsze quasi statyczne wychylenia zespołu kół

PL 208 479 B1 odpowiednie do promienia łuku przejeżdżającego w danej chwili segmentu drogi, a w drugim zakresie częstotliwości, różnym od pierwszego zakresu częstotliwości, nadaje drugie wychylenia zespołu kół stabilizujące bieg pojazdu, przy czym drugie wychylenia nakładane są na pierwsze wychylenia, a urządzenie nastawcze stanowi elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny napęd nastawczy, przy czym jedno koło zespołu kół i/lub łożysko koła zespołu kół i/lub sprzężone koła zespołu kół połączone są z jednym urządzeniem nastawczym.

Korzystnie, gdy sprzężone są ze sobą co najmniej dwa koła. Korzystnie, gdy co najmniej dwa sprzężone koła należą do jednego zespołu kół i/lub dwa sprzężone koła należą do różnych zespołów kół, przy czym sprężone koła są umieszczone na tym samym lub na naprzeciwległym boku pojazdu. Dodatkowo korzystnie, gdy między kołem lub łożyskiem koła zespołu kół a urządzeniem nastawczym jest umieszczona przekładnia. Korzystnie, gdy urządzenie nastawcze stanowi siłownik liniowy. Korzystnie także, gdy urządzenie nastawcze stanowi siłownik obrotowy. Korzystnie, gdy urządzenie nastawcze jest umieszczone między kołami na różnych bokach pojazdu. Dodatkowo korzystnie, gdy urządzenie nastawcze jest umieszczone na jednym boku pojazdu, korzystnie między kołami na jednym boku pojazdu. Korzystnie, gdy urządzenie nastawcze stanowi pierwsze urządzenie nastawcze, a drugie urzą dzenie nastawcze odpowiadają ce pierwszemu urządzeniu nastawczemu jest połączone z zespoł em kół , przy czym pierwsze urzą dzenie nastawcze jest po łączone sterują co z drugim urzą dzeniem nastawczym tak, że drugie urządzenie nastawcze redundantnie nadaje pierwsze i drugie wychylenia zespołu kół.

Inaczej mówiąc, urządzenie nastawcze, które może być ukształtowane jako prosty napęd nastawczy, wytwarza wychylenia i siły odpowiednie do wielkości zadanych urządzenia regulacyjnego, i w ten sposób powoduje obrót zespołu kół, a więc pary kół albo zestawu kół wokół osi pionowej, i dodatkowo lub alternatywnie ruch postę powy zespołu kół w kierunku poprzecznym. Wedł ug wynalazku urządzenie nastawcze, a więc przykładowo napęd nastawczy, jest wykonane w ten sposób, że wytwarza ono quasi statyczne wychylenia i siły odpowiednie do promienia łuku pokonywanego segmentu odcinka, przykładowo łuku toru, i nakłada wychylenia i siły z inną, z reguły wyższą częstotliwością, w celu stabilizacji jazdy pojazdy zarówno podczas przejeżdżania po łuku, jak również podczas jazdy na wprost. Przy tym szczególnie dobre ustawienie sił poprzecznych, jak również szczególnie skuteczną stabilizację, można uzyskać wówczas gdy za pomocą sterowania promieniowego według wynalazku sterowanych jest szereg zespołów kół, korzystnie wszystkie zespoły kół pojazdu.

Jest oczywiste, że w przypadku częstotliwości pierwszych i drugich ruchów nastawczych nie chodzi o częstotliwość trwale zadaną, lecz o częstotliwość zmieniającą się w czasie, która jest wstępnie zadana przez chwilową prędkość pojazdu i aktualnie pokonywany odcinek drogi.

Zaleta wynalazku polega na zapewnieniu dokładnego nastawienia zespołów kół na łukach toru, dzięki czemu suma przenoszonych na styku koło-szyna sił poprzecznych wszystkich zespołów kół wózka jest jednakowa w każdych warunkach eksploatacji. Inaczej mówiąc, każdorazowa wypadkowa sił poprzecznych, które oddziałują na każdorazowy zestaw kół, jest ustawiona w ten sposób, że wypadkowe oddziałujące na poszczególne zespoły kół wózka przynajmniej w pewnych zakresach są zasadniczo równe.

Ponadto zapewniona jest stabilizacja jazdy wszystkich zespołów kół zarówno podczas jazdy po torze prostym, jak i na łukach toru. Nastawienie na łuku możliwe jest nawet w przypadku dużych sił pociągowych i niekorzystnych parametrów koło-szyna. W przypadku korzystnych wariantów rozwiązania wynalazku, podczas jazdy po łuku, wskutek ruchów nastawczych w pierwszym zakresie częstotliwości, następuje quasi statyczne nastawienie zespołu kół w ten sposób, że następuje wyrównanie sum sił poprzecznych działających na koła zespołu kół mechanizmu jazdy. Inaczej mówiąc, na każdy zespół kół oddziałuje odpowiednio wypadkowa sił poprzecznych, której wielkość odpowiada przynajmniej zasadniczo wielkości wypadkowej sił poprzecznych, oddziałujących na inne zespoły kół.

Kolejna zaleta rozwiązania według wynalazku polega na tym, że dzięki odpowiednim nastawieniom i algorytmom umożliwia ono uzyskanie szczególnego rozdzielenia sił poprzecznych między zespołami kół, i/lub wywołanie szczególnych warunków zużycia między kołem a szyną na zespołach kół mechanizmu jazdy, względnie pojazdu, w celu optymalnego dopasowania właściwości jazdy, przykładowo do szczególnych warunków eksploatacji i/lub utrzymania. I tak dla pojedynczego koła może być wywołane celowe rozdzielenie zużycia, a więc przykładowo wstępnie zadany obraz zużycia, w celu uzyskania kontroli tworzenia się pary profili koło-szyna. W dalszej, korzystnej postaci wykonania sposobu według wynalazku, wskutek ruchów nastawczych w pierwszym zakresie częstotliwości podczas jazdy po łuku następuje quasi statyczne nastawienie kół zespołu kół w ten sposób, że następuje rozPL 208 479 B1 dzielenie sił poprzecznych, działających na koła zespołu kół mechanizmu jazdy, w których sposób jazdy jest dopasowany do wstępnie zadanych warunków eksploatacji i utrzymania.

Dodatkowo dzięki nadzorowaniu stabilności jazdy i nastawienia odpowiedniego zespołu kół możliwa jest diagnoza prawidłowego działania wszystkich elementów składowych urządzenia, pracującego zgodnie ze sposobem według wynalazku.

Korzystne warianty sposobu według wynalazku charakteryzują się tym, że dzięki drugim ruchom nastawczym w drugim zakresie częstotliwości następuje regulacja stabilności jazdy pojazdu. Korzystnie podczas regulacji, ze zmierzonych wartości chwilowych jednej lub szeregu wielkości termodynamicznych układu ustalony zostaje obraz chwilowego stanu układu mechanicznego, przykładowo w postaci odpowiedniej matrycy stabilnoś ci. Przy tym uwzglę dnione są również róż nice ukształ towania urządzeń nastawczych wytwarzających ruchy nastawcze. Do wielkości termodynamicznych należy między innymi prędkość i przyspieszenie zespołu kół w kierunku poprzecznym, to znaczy poprzecznie do kierunku wzdłużnego pojazdu, jak również prędkość i przyspieszenie zespołu kół wokół pionowej osi.

Ten obraz chwilowego stanu układu mechanicznego jest badany pod względem jego stabilności za pomocą odpowiednich algorytmów matematycznych. W przypadku stwierdzenia niestabilności, zmienne parametry opisu układu, pochodzące od urządzeń nastawczych, zostają w odpowiedni sposób zmienione na tyle, aby uzyskać stabilny układ, lub do momentu uzyskania stabilnego układu. Uzyskane w ten sposób „stabilne wartości chwilowe dla zmiennych parametrów, podchodzących od urządzeń nastawczych, zostają następnie wykorzystane do wytworzenia sygnałów sterujących dla odpowiedniego urządzenia nastawczego, aby poprzez urządzenia nastawcze oddziaływać na stabilny stan układu. Inaczej niż ma to miejsce w przypadku znanych sposobów regulacji stabilności, w przypadku których pobieranie wartości pomiarowych przeprowadza się przez dłuższy okres czasu i konieczna jest analiza tych szeregów pomiarów (przykładowo za pomocą przekształcenia Fouriera), zapewnia się dzięki temu szybką, bezpośrednią i skuteczną stabilizację układu.

Tym samym dzięki rozwiązaniu według wynalazku możliwa jest rezygnacja z mechanicznych urządzeń stabilizujących między mechanizmem jazdy a pudłem wagonu, przykładowo tłumików przechyłu lub ciernych opóźniaczy obrotu. Można również zrezygnować z elementów tłumiących w sprzężeniu zespołów kół, zwłaszcza w drągu sprzęgającym. Ponadto, korzystne jest zminimalizowanie kąta rozruchu a tym samym obciążenie toru, a także zminimalizowanie lub optymalizacja zużycia koła i szyny. Uzyskuje się stabilny bieg pojazdu w całym zakresie prędkości, nawet w przypadku dużych prędkości. Z powodu braku drąga sprzęgającego między zespołami kół i do połączenia z pudłem wagonu, poza uzyskaniem prostszej konstrukcji mechanicznej nie może dochodzić do przenoszenia przez te elementy sprzęgające hałasu korpusu oraz drgań.

Korzystnie, zintegrowana regulacja w przypadku pojazdu z mechanizmem jazdy obejmującym wózek jest ukształtowana w ten sposób, że działa ona wewnątrz mechanizmu jezdnego, bez mechanicznego połączenia roboczego z pudłem wagonu, aby w ten sposób, jak zostało to już wspomniane powyżej, poza prostszą konstrukcją mechaniczną uniknąć przenoszenia dźwięku i wibracji poprzez elementy sprzęgające na pudło wagonu. Jest oczywiste, że urządzenie do przetwarzania sygnału, lub tym podobne urządzenie, może być umieszczone w pudle wagonu lub na nim, lecz może być ono połączone z elementami roboczymi (czynnymi) urządzenia nastawczego jedynie poprzez odpowiednie przewody sterujące, przykładowo kable lub tym podobne przewody.

W korzystnych wariantach sposobu według wynalazku przewidziano, że układy regulacji steruje co najmniej jednym szybko reagującym urządzeniem nastawczym, które nastawia położenie kątowe zespołu kół względem ramy podwozia lub pudła wagonu, aby w ten sposób uzyskać optymalne promieniowe ułożenie zespołu kół względem łuku toru.

Zgodnie z dalszymi korzystnymi wariantami, za pomocą ruchów nastawczych reguluje się kąt względny między zespołami kół zewnętrznych pojazdu z co najmniej dwoma zespołami kół, aby w ten sposób uzyskać optymalne ułożenie zespołu kół, przykładowo w łuku toru.

Zasadniczo do regulacji można stosować dowolne wielkości wejściowe, które pojedynczo lub w kombinacji pozwalają na wyciąganie wniosków co do aktualnego stanu, zwłaszcza aktualnego stanu ruchu pojazdu i/lub zespołu kół. Korzystnie regulację położenia zespołu kół przeprowadza się w zależności od kąta łuku i/lub prędkości jazdy, i/lub niezrównoważonego przyspieszenia poprzecznego i /lub współ czynnika tarcia, i/lub parametrów profilu mię dzy koł em a szyną .

Dalej, korzystnie do sposobu regulacji wykorzystuje się ustaloną drogę poprzeczną co najmniej jednego zespołu kół względem ramy wózka lub pudła wagonu, i ustalony kąt odchylenia co najmniej

PL 208 479 B1 jednego zespołu kół względem ramy wózka lub pudła wagonu. Dodatkowo lub alternatywnie może być wykorzystana ustalona droga nastawcza, względnie kąt nastawczy co najmniej jednego urządzenia nastawczego, albo ustalone siły nastawcze co najmniej jednego urządzenia nastawczego. Podobnie może być wykorzystana ustalona prędkość jazdy, ustalona prędkość lub przyspieszenie zespołu kół w kierunku poprzecznym, ustalona prędkość odchylająca lub przyspieszenie odchylające zespołu kół. W końcu dodatkowo lub alternatywnie może być wykorzystany promień łuku drogi jazdy.

W celu uzyskania odpowiednich ruchów nastawczych urządzenie nastawcze może być zasadniczo ukształtowane dowolnie. Zasadniczo pierwsze i drugie ruchy nastawcze mogą być wytworzone przez tylko jedno urządzenie nastawcze. W tym przypadku konieczne jest ukształtowanie urządzenia nastawczego jako urządzenia szybko reagującego, w celu wytworzenia drugich ruchów nastawczych w drugim zakresie częstotliwości. Jest oczywiste, że do wytworzenia pierwszych i drugich ruchów nastawczych można stosować różne urządzenia nastawcze. Korzystnie, urządzenie nastawcze jest ukształtowane jako elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny napęd nastawczy.

Ilość i rozmieszczenie urządzeń nastawczych może być zasadniczo dowolne. Należy jedynie zapewnić to, aby odpowiednie ruchy nastawcze mogły być wytwarzane w sposób niezawodny. W korzystnych wariantach urządzenia według wynalazku, na jedno koło zespołu kół i dodatkowo lub alternatywnie lub na łożysko koła zespołu kół, a ponadto dodatkowo lub alternatywnie na sprzężone koła zespołu kół przewidziane jest co najmniej jedno urządzenie nastawcze.

Sprzężenie między urządzeniem nastawczym a zespołem kół może być zasadniczo ukształtowane w dowolny sposób. W korzystnych wariantach urządzenia według wynalazku między urządzeniem nastawczym a kołem lub łożyskiem koła zespołu kół jest umieszczona przekładnia, aby w ten sposób, za pomocą prostych urządzeń nastawczych, wytworzyć ruchy nastawcze względnie siły nastawcze o żądanej wielkości.

Sposób działania, a zwłaszcza ruch roboczy urządzenia nastawczego, może być dopasowany do wymaganego ruchu nastawczego. Jeżeli przykładowo konieczny lub wymagany jest liniowy ruch nastawczy, wówczas korzystnie urządzenie nastawcze posiada liniowy ruch wypadkowy. Natomiast jeśli konieczny jest lub wymagany obrotowy ruch nastawczy, wówczas korzystnie urządzenie nastawcze posiada obrotowy ruch wypadkowy.

Zasadniczo urządzenie nastawcze może być umieszczone w dowolny sposób, w zależności od żądanego sprzężenia między poszczególnymi zespołami kół. I tak urządzenie nastawcze może być umieszczone między kołami na różnych bokach pojazdu, przy czym może być ono umieszczone również na jednym boku pojazdu, zwłaszcza między kołami na jednym boku pojazdu.

Aby również w przypadku wyłączenia poszczególnych urządzeń nastawczych zapewnić niezawodną eksploatację, w korzystnych wariantach urządzenia według wynalazku przewidziano, że w celu utworzenia redundancji w kombinacji połączonych jest szereg urządzeń nastawczych, które wówczas korzystnie służą do wytworzenia tych samych ruchów nastawczych, i przy czym mogą je wytworzyć odpowiednio jedynie dla siebie w przypadku wyłączenia innego urządzenia nastawczego lub innych urządzeń nastawczych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na który fig. 1 przedstawia schematycznie i nie skali kierowany automatycznie, trójosiowy mechanizm jazdy lub pojazd, fig. 2 - schematycznie i nie w skali dwuosiowy mechanizm jazdy lub pojazd, a fig. 3-7 przedstawiają różne postacie wykonania odpowiednio pary kół lub zestawu kół mechanizmu jazdy albo pojazdu, z czynnym sterowaniem kół.

Na fig. 1 jest przedstawiony trójosiowy mechanizm jazdy 1 dla pojazdu szynowego, przykładowo trójosiowy wózek lub trzy sprzężone zespoły kół, umieszczone na pudle wagonu, w postaci trzech zestawów kół lub par kół. Posiada on nie przedstawioną na rysunku ramę wózka lub pudła wagonu, składającą się z dźwigarów podłużnych lub poprzecznych. Na dźwigarach podłużnych są zamocowane obudowy łożysk kół 2-7 trzech zespołów kół 8, 9, 10, za pośrednictwem nie przedstawionych elementów sprężynowych, a mianowicie obudowy łożysk kół 2, 3 dla pierwszego zespołu kół 8 (zespołu kół zewnętrznych), obudowy łożysk kół 4, 5 dla drugiego zespołu kół 9 (zespołu kół wewnętrznych) i obudowy łożysk kół 6, 7 dla trzeciego zespołu kół 10 (zespołu kół zewnętrznych). Zespoły kół 8, 9, 10 posiadają koła 11. Zespoły kół 8, 9, 10 mogą być napędzane przez nie przedstawione silniki napędowe, przykładowo silniki z łożyskiem łapowym lub silniki korpusu.

Obudowy łożysk kół 2, 3, 6, 7 obu zespołów kół zewnętrznych 8, 10 są ruchome między innymi w kierunku jazdy lub w kierunku przeciwnym do kierunku jazdy pojazdu szynowego, co jest zaznaczone przez strzałki kierunkowe x1, x2. Obudowy łożysk kół 4, 5 zespołu kół środkowych 9 są ruchome

PL 208 479 B1 między innymi pionowo do kierunku jazdy pojazdu szynowego, co jest zaznaczone przez strzałki kierunkowe y1, y2. Obudowy łożysk kół 2, 3, 4, 5, 6, 7 są sprzężone odpowiednio tylko na tym samym boku mechanizmu jazdy za pośrednictwem konfiguracji wodzideł wahacza - dźwigni obrotowych. Skośne wodzidło wahacza 12 jest umieszczone między przegubem 13 dźwigni kątowej 14 a obudową łożyska koła 3. Dźwignia kątowa 14 posiada zamocowaną na ramie oś obrotu 16 i za pośrednictwem przegubu 17, poprzez jego drugie ramię, jest połączona z powierzchnią czołową łożyska koła 5 zespołu kół środkowych 9. Do obudowy łożyska koła 7 jest przyporządkowana dźwignia obrotowa 18 z zamocowaną na ramie środkową osią obrotu 19, przy czym wodzidło wahacza 20, prowadzące do obudowy łożyska koła 7, jest zaczepione na pierwszym przegubie 21 tej dźwigni obrotowej 18, a drugi przegub 2 dźwigni obrotowej 18 jest połączony z wodzidłem wahacza 23, który z drugiej strony prowadzi do wspomnianego już przegubu 13 dźwigni kątowej 14.

W niniejszym przykładzie wykonania zrealizowane są sprzężenia obudów łożysk kół 3, 5, 7 jednego boku mechanizmu jazdy, symetrycznie do osi wzdłużnej pojazdu szynowego również w przypadku obudów łożysk kół 2, 4, 6 drugiego boku mechanizmu jazdy.

Skośne wodziło wahacza 24 jest umieszczone między przegubem 25 dźwigni kątowej 26 a przegubem 27 obudowy łożyska koła 2. Dźwignia kątowa 26 posiada zamocowaną na ramie oś obrotu 28 i za pośrednictwem przegubu 26, poprzez jego drugie ramię, jest połączona z powierzchnią czołową łożyska koła 4 zespołu kół środkowych 9. Do obudowy łożyska koła 9 jest przyporządkowana dźwignia obrotowa 30 z zamocowaną na ramie środkową osią obrotu 31, przy czym wodzidło wahacza 32, prowadzące do obudowy łożyska koła 6, jest zaczepione na pierwszym przegubie 33 dźwigni obrotowej 30, a drugi przegub 34 dźwigni obrotowej 30 jest połączony z wodzidłem wahacza 35, który z drugiej strony prowadzi do wymienionego już przegubu 25 dźwigni kątowej 26. W celu wytworzenia pierwszych i drugich ruchów nastawczych zespołów kół 8, 9, 10, umieszczonych jest szereg zespołów nastawczych w postaci prostych napędów nastawczych, których rozmieszczenie i działanie będzie opisane poniżej. Na obudowie łożyska koła 2 jest umieszczony liniowy napęd nastawczy 36, działający w kierunku jazdy lub przeciwnie do kierunku jazdy x1, x2. Na obudowie łożyska koła 4 jest umieszczony liniowy napęd nastawczy 37, działający prostopadle do kierunku jazdy y1, y2. Alternatywnie lub w kombinacji, na fig. 1 jest przedstawiony działający obrotowo napęd nastawczy 38, który powoduje obrót wokół osi obrotu 28. Na obudowie łożyska koła 6 jest umieszczony liniowy napęd nastawczy 39, działający w kierunku jazdy lub przeciwnie do kierunku jazdy x1, x2.

Alternatywnie lub w kombinacji, na fig. 1 jest przedstawiony liniowy napęd nastawczy 40, działający w kierunku jazdy lub przeciwnie do kierunku jazdy x1, x2, umieszczony na przegubie 33 dźwigni obrotowej 30, oraz rotatorowo działający napęd nastawczy 41. Napęd nastawczy 41 powoduje obracanie kół wokół osi obrotu 36. Napędy nastawcze 36-41 mogą być stosowane do wyboru pojedynczo albo w kombinacji. Dzięki temu w przypadku kombinacji wielu napędów nastawczych 36-41 powstaje redundancja, dzięki czemu w przypadku awarii jednego lub więcej napędów nastawczych 36-41 pozostałe, działające napędy przejmują przynajmniej częściowo ich pracę.

Sposób według wynalazku polega na zintegrowanej regulacji, która następuje wewnątrz mechanizmu jazdy, to znaczy bez mechanicznego połączenia roboczego z pudłem wagonu, jednocześnie względnie w sposób zintegrowany, w co najmniej dwóch zakresach częstotliwości.

W pierwszym zakresie częstotliwości następuje quasi statyczne ustawienie zespołów kół 8, 9, 10 w łukach toru, w warunkach wyrównania sił poprzecznych oddziałujących na zespoły kół 8, 9, 10 mechanizmu jazdy lub pojazdu. Inaczej mówiąc, na każdy zespół oddziałuje wypadkowa sił poprzecznych, która przynajmniej w pewnych zakresach odpowiada wypadkowej sił poprzecznych oddziałujących na inne zespoły kół. W drugim zakresie częstotliwości następuje regulacja stabilności jazdy, jak to zostało już opisane powyżej.

Ze zmierzonych wartości chwilowych, jednej lub szeregu wielkości termodynamicznych układu, które będą jeszcze scharakteryzowane poniżej, ustala się obraz chwilowego stanu układu mechanicznego. Ma on postać przykładowo odpowiedniej matrycy stabilności. Na tę matrycę mają wpływ nie ulegające zmianom parametry mechaniczne nie sterowanych czujnikowo elementów układu. Jednak na ustalenie tej matrycy mają wpływ również zmienne parametry napędów nastawczych.

Ta chwilowa matryca stabilności jest badana pod względem stabilności za pomocą odpowiednich algorytmów matematycznych.

W przypadku stwierdzenia niestabilności, podlegające aktywnemu oddziaływaniu zmienne parametry opisu układu, pochodzące od napędów nastawczych, zostają w odpowiedni sposób zmienione na tyle, aby uzyskać trwałą matrycę stabilności, lub do momentu uzyskania trwałej matrycy stabil8

PL 208 479 B1 ności, to znaczy gdy uzyska się stabilny układ. Uzyskane w ten sposób „stabilne wartości chwilowe dla zmiennych parametrów, podchodzących od napędów nastawczych, są wówczas wykorzystywane do wytwarzania sygnałów sterujących dla odpowiedniego napędu nastawczego. W ten sposób, za pośrednictwem napędów nastawczych można szybko, łatwo i skutecznie oddziaływać na stabilny stan układu. Inaczej niż w przypadku znanych sposobów regulacji stabilności, nie ma tutaj pobierania wartości pomiarowych przez dłuższy czas i analizy tych szeregów pomiarów (przykładowo za pomocą przekształcenia Fourier'a), dzięki którym możliwa jest jedynie opóźniona w czasie reakcja na aktualny stan ruchu układu.

Do wyżej wymienionych wielkości termodynamicznych należą między innymi prędkość i przyspieszenie zespołu kół w kierunku poprzecznym, to znaczy poprzecznie do kierunku wzdłużnego jazdy, jak również prędkość i przyspieszenie zespołu kół wokół osi pionowej. W zależności od wybranego rodzaju regulacji, do opisanej powyżej regulacji stabilności wykorzystuje się co najmniej jedną z tych zmierzonych wielkości termodynamicznych, lub też kombinację zmierzonych wielkości termodynamicznych.

Drugi zakres częstotliwości obejmuje częstotliwości, które przynajmniej częściowo są wyższe od częstotliwości z pierwszego zakresu. Regulacją sterują szybko reagujące napędy nastawcze 3641, które ustawiają położenie kątowe zespołów kół 8 i 10 albo przesunięcie poprzeczne zespołu kół 9 względem ramy.

W niniejszym przykładzie wykonania regulowany jest względny odstęp między zespołami kół zewnętrznych 8, 10, jak również przesunięcie poprzeczne zespołu kół środkowych 9.

Alternatywnie lub w kombinacji może być regulowany kąt bezwzględny/kąty bezwzględne jednego, szeregu i/lub wszystkich zespołów kół 8, 9, 10 względem ramy mechanizmu jazdy lub pudła wagonu.

W niniejszym przykładzie wykonania, regulację quasi statycznego ustawienia danego zespołu kół 8, 9, 10 przeprowadza się w zależności jedynie od promienia łuku aktualnie pokonywanego segmentu toru. Promień łuku jest określany za pomocą sygnałów pomiarowych odpowiednich czujników, przykładowo czujników przyspieszenia poprzecznego i/lub przyspieszenia obrotowego, czujników prędkości obrotowej i/lub czujników prędkości poprzecznej.

Alternatywnie do tego regulację położenia danego zespołu kół 8, 9, 10 można przeprowadzać w zależności od promienia łuku, prędkości jazdy, niezrównoważonego przyspieszenia poprzecznego, współczynnika tarcia i/lub parametrów profilu między kołem bieżnym 11 a szyną. Określenie tych wielkości przeprowadza się za pomocą odpowiedniej sensoryki.

Do sposobu regulacji może być wykorzystana przykładowo droga poprzeczna każdego zespołu kół 8, 9, 10 względem ramy, kąt odchylający każdego zespołu kół 8, 9, 10 względem ramy, droga nastawcza lub kąt nastawczy napędów nastawczych 36-41, siły nastawcze lub momenty nastawcze napędów nastawczych 36-41, (bezwzględna) prędkość jazdy, (bezwzględna) prędkość lub (bezwzględne) przyspieszenie zespołu kół w kierunku poprzecznym, (bezwzględna) prędkość odchylająca albo (bezwzględne) przyspieszenie odchylające zespołu kół i/lub promień łuku, za pomocą odpowiednich czujników, przykładowo czujników przyspieszenia poprzecznego i/lub czujników przyspieszenia obrotowego, czujników prędkości obrotowej i/lub czujników prędkości poprzecznej.

W tym przypadku nie jest konieczna analiza częstotliwości ruchu par kół lub zestawów kołowych i nie jest ona przeprowadzana.

Urządzenie według wynalazku posiada nie przedstawione na fig. 1 urządzenie regulacyjne, połączone z odpowiednimi wejściami sterującymi napędów nastawczych 36-41. Służy ono zarówno do quasi statycznego nastawiania, jak również do regulacji stabilności zespołu kół 8, 9, 10 pojazdu szynowego z co najmniej dwoma, a w niniejszym przykładzie wykonania - trzema zespołami kół 8, 9, 10 lub wózka pojazdu szynowego z co najmniej dwoma zespołami kół. Napędy nastawcze 36-41 wytwarzają pierwsze ruchy nastawcze w postaci quasi statycznych odchyleń i sił, odpowiednio do promienia łuku pokonywanego segmentu toru, przykładowo łuku toru, i nakładają drugie ruchy nastawcze w postaci odchyleń i sił o wyższej częstotliwości, w celu stabilizacji jazdy pojazdu zarówno podczas jazdy po łuku, jak również podczas jazdy na wprost. Napędy nastawcze 36-41 wytwarzają odchylenia i siły odpowiednie do wielkości zadanej urządzenia regulacyjnego. Napędy nastawcze 36-41 wywołują obrót zespołów kół 8, 10 wokół osi pionowej i/lub ruch postępowy zespołu kół 9 w kierunku poprzecznym. Wytwarzanie sił w napędach nastawczych 36-41 realizuje się w sposób elektryczny, hydrauliczny, pneumatyczny lub dzięki kombinacji tych sposobów.

PL 208 479 B1

W niniejszym przykładzie wykonania, na jednym boku mechanizmu jazdy, na jedno koło 11 lub łożysko koła zespołu kół 8, 9, 10 przypada co najmniej jeden napęd nastawczy 36-41. Napęd nastawczy 36-41 działa co najmniej na dwa koła, które są sprzężone ze sobą. Podobnie jak w niniejszym przykładzie wykonania, sprzężenie może być umieszczone między kołem 11 a dalszym kołem 11 tego samego zespołu kół 8, 9, 10, albo z kołem innego zespołu kół na tym samym lub naprzeciwległym boku pojazdu. Przeniesienie siły lub momentu napędów nastawczych 36-41 następuje bezpośrednio lub za pośrednictwem przekładni. W niniejszym przykładzie wykonania ruch wypadkowy napędów nastawczych 36, 37, 39, 40 jest liniowy. Napędy nastawcze 36, 37, 39, 40 mogą jednocześnie przejąć funkcję wodzidła wahacza. Działają one dodatkowo do ewentualnie istniejącego, biernego sprzężenia, i są z nim połączone poprzez dźwignię lub element kierujący.

Alternatywnie do tego napęd nastawczy może działać obrotowo, jak ma to miejsce w przykładzie wykonania dla napędów nastawczych 38, 41. Wówczas może on przejąć jednocześnie funkcję łożyska obrotowego. Działa on dodatkowo do ewentualnie istniejącego, biernego sprzężenia, i jest z nim połączony poprzez dźwignię lub element kierujący, albo sprzężenie obrotowe.

Na fig. 2 przedstawiony jest mechanizm jezdny pojazdu szynowego. Widoczna jest rama wózka lub pudła wagonu 50, dwa zespoły kół 51, 52, z kołami 53 i obudowami łożysk kół 54-57. Zespoły kół

51, 52 są ułożyskowane jako sterowane promieniowo za pomocą wału obrotowego 58, dźwigni obrotowej 59, 60 i wodzideł wahacza 61, i są połączone z ramą 50 za pomocą pierwotnych elementów sprężynowych 62. Napędy nastawcze 63-65 wytwarzają pierwsze ruchy nastawcze w postaci quasi statycznych odchyleń i sił, odpowiednio do promienia łuku pokonywanego segmentu drogi, przykładowo łuku toru, i nakładają drugie ruchy nastawcze w postaci odchyleń i sił o wyższej częstotliwości, w celu stabilizacji jazdy pojazdu zarówno podczas jazdy po łuku, jak również podczas jazdy na wprost. Napędy nastawcze 63-65 wytwarzają odchylenia i siły odpowiednie do wielkości zadanych połączonego z nimi, nie przedstawionego na fig. 2, urządzenia regulacyjnego według wynalazku. Napędy nastawcze 63-65 wywołują obrót zespołów kół 51, 52 wokół osi pionowej. Wytwarzanie sił w napędach nastawczych 63-65 realizuje się w sposób elektryczny, hydrauliczny, pneumatyczny lub dzięki kombinacji tych sposobów.

W niniejszym przykładzie wykonania napędy nastawcze 63-65 działają na oba zespoły kół 51,

52, ponieważ są one sprzężone ze sobą poprzez wał obrotowy 58, dźwignię obrotową 59, 60 i wodzidła wahacza 61. Liniowy napęd nastawczy 63 jest umieszczony w punkcie przegubowym 66 dźwigni obrotowej 59. Liniowy napęd nastawczy 64 jest umieszczony w obudowie łożyska koła 56 zespołu kół 52. Obrotowy napęd nastawczy 65 jest umieszczony na dźwigni obrotowej 59 i powoduje obrót wokół poziomej osi obrotu 67.

Może być umieszczony jeden, szereg lub mogą być umieszczone wszystkie spośród napędów nastawczych 63-65. Jeśli stosuje się wszystkie napędy nastawcze 63-65, wówczas jest możliwe, że określone napędy nastawcze stosuje się do wytworzenia pierwszych ruchów nastawczych, a więc quasi statycznego nastawienia zespołów kół zgodnie z łukiem toru (to znaczy w niskim zakresie częstotliwości), a inne napędy stosuje się do wytworzenia drugich ruchów nastawczych, a więc do regulacji stabilizacji (to znaczy w wyższym zakresie częstotliwości).

Dzięki temu, w przypadku kombinacji wielu napędów nastawczych 63-65 utworzona zostaje redundancja, dzięki czemu w przypadku wyłączenia jednego lub wielu napędów nastawczych 63-65 pozostałe, nie wyłączone napędy przejmują przynajmniej częściowo jego lub ich funkcję. Wał obrotowy 58 jest zbędny, natomiast w tym przypadku na każdym boku jest umieszczony co najmniej jeden napęd nastawczy w rodzaju napędu 63-65. W pierwszym zakresie częstotliwości następuje quasi statyczne nastawienie zespołów kół 51, 52 na łukach toru, w warunkach wyrównania sum sił poprzecznych działających na pary kół lub zestawy kołowe 51, 52 mechanizmu jazdy lub pojazdu. Inaczej mówiąc, uzyskuje się to, że na każdorazowy zespół kół oddziałuje wypadkowa sił poprzecznych, która przynajmniej pod względem wielkości odpowiada wypadkowym sił poprzecznych oddziałujących na inne zespoły kół. W drugim zakresie częstotliwości następuje wyżej wymieniona regulacja stabilności jazdy. Przy tym drugi zakres częstotliwości obejmuje częstotliwości, które przynajmniej częściowo są wyższe od częstotliwości z pierwszego zakresu. Urządzenie regulacyjne, za pomocą którego przeprowadza się tę regulację, steruje szybko reagujące napędy nastawcze 63-65, które nastawiają położenie kątowe zespołów kół 51, 52 względem ramy. Również w tym przykładzie wykonania regulowany jest kąt względny między zespołami kół 51, 52. Także w tym przykładzie wykonania regulację quasi statycznego nastawienia danego zespołu kół 51, 52 przeprowadza się jedynie w zależności od promienia łuku pokonywanego segmentu drogi.

PL 208 479 B1

Na fig. 3 i 4 przedstawione są poszczególne zespoły kół mechanizmów jazdy lub pojazdów, z aktywnym sterowaniem promieniowym i różnymi możliwościami usytuowania jednego lub wielu napędów nastawczych 68-76.

Zgodnie z fig. 3 liniowy napęd nastawczy 68 jest umieszczony na obudowie łożyska koła 77. Liniowy napęd nastawczy 69 jest umieszczony na przegubie 78 na końcu belki kierującej 79. Jednocześnie przegub 78 za pośrednictwem wodzidła wahacza 80 jest połączony z obudową łożyska koła 77. Wodzidło wahacza 80 jest ułożyskowane obrotowo wokół pionowej osi obrotu 81, która przecina linię środkową pojazdu. Na przegubie 82, umieszczonym również na belce kierującej 79, poza osią obrotu 81, umieszczony jest liniowy napęd nastawczy 70. Obrotowy napęd nastawczy 71 jest umieszczony w punkcie obrotu 81 i belki kierującej 79. Obrotowy napęd nastawczy 72 jest połączony za pośrednictwem dźwigni obrotowej 83 i wodzidła wahacza 84 z przegubem 85 belki kierującej 79, poza osią obrotu 81. Belka kierująca 79 jest połączona z obudową łożyska koła 88 poprzez umieszczony na jej końcu przegub 86 i zamocowane na nim wodzidło wahacza 87.

Liniowy napęd nastawczy 73 (fig. 4), działający w kierunku jazdy, oddziałuje poprzez przegub 89 z ramieniem dźwigni kątowej 90 i wodzidło wahacza 91 na obudowę łożyska koła 92. Dźwignia kątowa 90 jest ułożyskowana obrotowo wokół poziomej osi obrotu 93, o którą jest zaczepiony obrotowy napęd nastawczy 76. Liniowe napędy nastawcze 74, 75 oddziałują równolegle na belkę kierującą 94 poprzez przegub 95 na belce kierującej 94 lub poprzez przegub 96 ramienia dźwigni kątowej 97. Dźwignia kątowa 97 jest ułożyskowana obrotowo wokół pionowej osi obrotu 98 i na drugim końcu, za pośrednictwem przegubu wodzidła wahacza 99, jest połączona z obudową łożyska koła 100. Również te napędy nastawcze 73-76 są stosowane pojedynczo lub w kombinacji w celu zwiększenia redundancji.

Na fig. 5-7 są przedstawione poszczególne zespoły kół mechanizmu jazdy lub pojazdu, z odpowiednio jednym napędem nastawczym 101, 102.

Na fig. 5 obrotowy napęd nastawczy 101 przejmuje jednocześnie funkcję sprzęgania obu kół 103 poprzez odpowiednie przeguby 104, wały obrotowe 105 ze wzniosem kątowym o 90° na obu końcach ułożyskowane obrotowo wokół swojej osi wzdłużnej, wodzidła wahaczy 106 i obudowy łożysk koła 107. Tym samym napęd nastawczy 101 ustawia jednocześnie oba koła 103 odpowiednio do regulacji stabilności i powoduje obrót kół 103 wokół osi pionowej. Inaczej mówiąc, wytwarza on jednocześnie pierwsze i drugie ruchy nastawcze.

Na fig. 6 dwa koła 108 z przynależnymi obudowami łożysk koła 109 są sprzężone poprzez wodzidła wahacza 110, przeguby 111 i wały obrotowe 112 ze wzniosem kątowym 90° na obu końcach ułożyskowane obrotowo wokół swojej osi wzdłużnej. Pomiędzy końcami wału obrotowego 112 ze wzniosem kątowym, za pośrednictwem przegubu 113 i wodzidła wahacza 114 jest usytuowany obrotowy napęd nastawczy 102, który umożliwia obracanie się wału obrotowego 112 wokół swojej osi wzdłużnej, a tym samym pozwala na obracanie się kół 108 wokół osi pionowej.

Zarówno w odmianie według fig. 5, jak i w odmianie według fig. 6 napędy nastawcze 101, 102 mogą być umieszczone pośrodku, między kołami 103, 108. Optymalne miejsce zabudowy jest uzależnione od zapotrzebowania na miejsce i na rozłożenie obciążenia poszczególnych części składowych.

Na fig. 7 przedstawiona jest dalsza odmiana pojedynczego zespołu kół ze sprzężonymi kołami 115. Sprzężenie realizuje się za pomocą obudów łożysk kół 116, umieszczonych na nich wodzideł wahacza 117, 118, 119, przegubów 120 i wału obrotowego 121. Wał obrotowy 121 za pomocą łożyska 122, zamocowanego na ramie, jest ułożyskowany obrotowo wokół swojej osi wzdłużnej. Na końcach wału obrotowego 121 są umieszczone przeguby 120 i dźwignie 123, w celu połączenia z wodzidłami wahacza 118, 119. Oba wodzidła wahacza 117, 119 są połączone z obrotowym napędem nastawczym 124, który wywołuje obrót koła 115 wokół osi pionowej. Tym samym obrotowy napęd nastawczy 124 może być umieszczony z boku ramy.

Claims (24)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób czynnego promieniowego sterowania kół co najmniej jednego zespołu kół mechanizmu jazdy, zwłaszcza mechanizmu jazdy pojazdu szynowego, w którym zespołowi kół poprzez co najmniej jedno urządzenie nastawcze nadawane są ruchy nastawcze, a zintegrowane regulowanie za pomocą ruchów nastawczych przeprowadza się w co najmniej dwóch nieidentycznych zakresach częstotliwości, przy czym zespołowi kół nadaje się, w sposób nakładany, pierwsze ruchy nastawcze w pierwszym zakresie częstotliwości i drugie ruchy nastawcze w drugim zakresie częstotliwości, różnym od pierwszego zakresu częstotliwości, znamienny tym, że regulacja w drugim zakresie częstotliwości przeprowadzana jest w czasie rzeczywistym, przy czym określana jest co najmniej jedna wartość chwilowa stanu wielkości odpowiadająca stanowi chwilowemu pojazdu i/lub zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52), a reprezentacja stanu chwilowego pojazdu i/lub zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) uzyskiwana jest z wartości chwilowej, przy czym ta reprezentacja stanu chwilowego jest analizowana pod kątem stabilności, natomiast w przypadku stwierdzenia, że stan chwilowy jest niestabilny, w celu zapewnienia stanu stabilnego pojazdu i/lub zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) określane są parametry zmienności ruchów nastawczych co najmniej jednego urządzenia nastawczego (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124) oraz to co najmniej jedno urządzenie nastawcze (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124) sterowane jest w odniesieniu do określonej wartości odpowiedniego parametru zmienności ruchów nastawczych.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pojazd z mechanizmem jazdy obejmuje wózek, i że zintegrowana regulacja działa wewnątrz mechanizmu jezdnego, bez mechanicznego połączenia roboczego z pudłem wagonu.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że podczas jazdy po łuku koła (11, 53, 103, 108, 115) zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) ustawia się quasi statycznie tak, że suma sił poprzecznych działających na koła (11, 53, 103, 108, 115) zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) mechanizmu jazdy wyrównuje się.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że podczas jazdy po łuku koła (11, 53, 103, 108, 115) zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) w pierwszym zakresie częstotliwości ustawia się quasi statycznie tak, że siły poprzeczne działające na koła (11, 53, 103, 108, 115) zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) mechanizmu jazdy rozdzielają się, zaś jazdę prowadzi się zgodnie z wstępnie zadanymi warunkami eksploatacji i utrzymania.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przeprowadza się regulację stabilności jazdy pojazdu poprzez ruchy nastawcze w drugim zakresie częstotliwości.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że drugi zakres częstotliwości obejmuje częstotliwości, które przynajmniej częściowo są wyższe od częstotliwości z pierwszego zakresu częstotliwości.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi zakres częstotliwości jest wyższy od pierwszego zakresu częstotliwości.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi zakres częstotliwości przylega do pierwszego zakresu częstotliwości.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy zakres częstotliwości leży w granicach 0-3 Hz.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi zakres częstotliwości leży w granicach 0-10 Hz, korzystnie w granicach 3-10 Hz.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że układ regulacji steruje co najmniej jednym szybko reagującym urządzeniem nastawczym (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124), które nastawia położenie kątowe zespołu kół (8, 10, 51, 52) względem ramy podwozia lub pudła wagonu.
12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za pomocą ruchów nastawczych reguluje się kąt względny między zespołami kół zewnętrznych (8, 10, 51, 52) pojazdu z co najmniej dwoma zespołami kół (8, 9, 10, 51, 52).
13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za pomocą ruchów nastawczych reguluje się kąt bezwzględny co najmniej jednego zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) względem ramy podwozia lub pudła wagonu.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że regulację położenia zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) przeprowadza się w zależności od kąta łuku i/lub prędkości jazdy, i/lub niezrównoważone12

    PL 208 479 B1 go przyspieszenia poprzecznego i/lub współczynnika tarcia, i/lub parametrów profilu między kołem (11, 53, 103, 108, 115) a szyną.
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do sposobu regulacji wykorzystuje się ustaloną drogę poprzeczną co najmniej jednego zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) względem ramy wózka lub pudła wagonu, ustalony kąt odchylenia co najmniej jednego zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) względem ramy wózka lub pudła wagonu, ustaloną drogę nastawczą lub kąt nastawczy co najmniej jednego urządzenia nastawczego (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124), ustalone siły nastawcze co najmniej jednego urządzenia nastawczego (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124), ustaloną prędkość jazdy, ustaloną prędkość lub przyspieszenie zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) w kierunku poprzecznym, ustaloną prędkość odchylającą lub przyspieszenie odchylające zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) i/lub promień łuku drogi jazdy.
16. 16. Urządzenie do czynnego promieniowego sterowania co najmniej jednego zespołu kół pojazdu, zawierające co najmniej jedno urządzenie nastawcze połączone z zespołem kół i nadające zespołowi kół ruchy nastawcze, w szczególności nadające ruch obrotowy wokół osi pionowej i/lub ruch postępowy w kierunku poprzecznym, oraz urządzenie regulacyjne połączone z urządzeniem nastawczym i sterujące to urządzenie nastawcze, znamienne tym, że urządzenie nastawcze (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124) połączone jest z urządzeniem regulacyjnym, przy czym urządzenie nastawcze (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124) w pierwszym zakresie częstotliwości nadaje pierwsze quasi statyczne wychylenia zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) odpowiednie do promienia łuku przejeżdżającego w danej chwili segmentu drogi, a w drugim zakresie częstotliwości, różnym od pierwszego zakresu częstotliwości, nadaje drugie wychylenia zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) stabilizujące bieg pojazdu, przy czym drugie wychylenia nakładane są na pierwsze wychylenia, a urządzenie nastawcze (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124) stanowi elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny napęd nastawczy, przy czym jedno koło (11, 53, 103, 108, 115) zespołu kół i/lub łożysko koła zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) i/lub sprzężone koła (11, 53, 103, 108, 115) zespołu kół połączone są z jednym urządzeniem nastawczym (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124).
17. 17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że sprzężone są ze sobą co najmniej dwa koła (11, 53, 103, 108, 115).
18. 18. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że co najmniej dwa sprzężone koła (11, 53, 103, 108, 115) należą do jednego zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) i/lub dwa sprzężone koła należą do różnych zespołów kół, przy czym sprężone koła są umieszczone na tym samym lub na naprzeciwległym boku pojazdu.
19. 19. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że między kołem (11, 53, 103, 108, 115) lub łożyskiem koła zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52) a urządzeniem nastawczym (36-41, 63-65, 68-76, 101, 102, 124) jest umieszczona przekładnia.
20. 20. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że urządzenie nastawcze (36, 37, 39, 40, 63, 64, 68-70) stanowi siłownik liniowy.
21. 21. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że urządzenie nastawcze (36, 37, 39, 40, 63, 64, 68-70) stanowi siłownik obrotowy.
22. 22. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że urządzenie nastawcze (71, 101, 102) jest umieszczone między kołami (11, 53, 103, 108, 115) na różnych bokach pojazdu.
23. 23. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że urządzenie nastawcze (36-41, 6365, 68-76, 101, 102, 124) jest umieszczone na jednym boku pojazdu, korzystnie między kołami (11,53, 103, 108, 115) na jednym boku pojazdu.
24. 24. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że urządzenie nastawcze (36-41, 6365, 68-76, 101, 102, 124) stanowi pierwsze urządzenie nastawcze, a drugie urządzenie nastawcze odpowiadające pierwszemu urządzeniu nastawczemu jest połączone z zespołem kół (8, 9, 10, 51, 52), przy czym pierwsze urządzenie nastawcze jest połączone sterująco z drugim urządzeniem nastawczym tak, że drugie urządzenie nastawcze redundantnie nadaje pierwsze i drugie wychylenia zespołu kół (8, 9, 10, 51, 52).