SE510294C2

SE510294C2 - Tracked vehicle with wheel axle steering

Info

Publication number: SE510294C2
Application number: SE9703437A
Authority: SE
Inventors: Julius Lindblom
Original assignee: Abb Daimler Benz Transp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-05-10
Also published as: EP0939717A1; SE9703437L; AU9288198A; WO1999015387A1; SE9703437D0

Abstract

A trackbound vehicle comprising a first and a second car (1), the longitudinal axes of which (17, 18) form an angle ( alpha ), interconnected at a joint (4) and being rotable in relation to each other around an axis of rotation (6), which passes through the joint, a number of bogies (5), each of which having a bogie frame (7), at least one wheel axle (10) attached to the bogie frame and at least two wheels (8, 9) with each wheel rigidly connected to a wheel axle, whereby a first bogie is arranged rotatable around said axis of rotation, which is centred between the wheels. The vehicle further comprises a first measuring device (21) for measuring the angle ( alpha ) between the longitudinal axes of the first and second car, an actuator (20) for aligning the first bogie in relation to the cars, and a calculating member (22) which, on the basis of the measured angle, produces a signal to the actuator for aligning the wheel axles in parallel with the bisectrix (19) to the angle between the longitudinal axes of the cars.

Description

lO 15 20 N m 30 35 510 294 za fordon med lägre vikt är att övergä till användning av enaxliga boggier. Ett annat sätt att minska fordonsvikten är att minska antalet boggier. Man kan dock inte överskrida en högsta tillåten last per axel. För en given längd pà ett tág sa minimerar man antalet boggier och därmed ocksa fordonsvikten genom att placera tvàhjuliga boggier mellan Vagnskorgarna. Boggier placerade pà det beskrivna sättet är kända som Jacobsboggier. När man använder sig av Jacobsboggier använder man sig ofta av ramverk som är sammankopplade i ledpunkter, vilka kan vara gemensamma med de ledpunkter i vilka boggierna är vridbara. Vagnskorgarna är placerade avfjädrade pà ramverken. Hjulaxeln i en enaxlig ram màste ges styrmöjlighet genom spàrkurvor, samtidigt som man vill motverka pendlings- och slingrings- tendenser hos boggin vid körning i högre hastigheter. lO 15 20 N m 30 35 510 294 sat vehicles with lower weight are to be converted to the use of uniaxial bogies. Another way to reduce vehicle weight is to reduce the number of bogies. However, one can not exceed a maximum permissible load per axle. For a given length of one train so you minimize the number of bogies and thus also vehicle weight by placing two-wheeled bogies between The wagon baskets. Bogies placed in the manner described are known as Jacobsboggier. When using Jacobs bogies are often used as frameworks interconnected in articulations, which may be common to the pivot points in which the bogies are rotatable. The wagon baskets are placed suspended on the frames. The wheel axle in one uniaxial frame must be given control by saving curves, at the same time as it wants to counteract commuting and tendencies of the bogie when driving at higher speeds.

I spàrkurvor bör hjulaxlarna i ett spàrburet fordon instäl- las radiellt eller nästan radiellt mot spàrkurvan om kurv- tagning ska kunna utföras friktionsfritt och utan större slitage av hjul och räler. Att styra en hjulaxel genom en spàrkurva innebär att hjulaxeln inställs radiellt mot spàr- kurvan, men kan lika väl uttryckas som att hjulen inställes och rullar i rälernas tangentriktning eller i det närmaste tangentiellt med rälernas tangentriktning.In track curves, the wheel axles of a track-driven vehicle should be radially or almost radially towards the track curve if the curve shooting must be able to be performed frictionlessly and without major wear of wheels and rails. To steer a wheel axle through one saving curve means that the wheel axle is set radially towards the the curve, but can just as well be expressed as the wheels being adjusted and rolls in or near the key direction of the rails tangential to the tangential direction of the rails.

Inom tagtekniken har det under lang tid varit önskvärt att styra hjulaxlarna hos ett järnvägsfordon att inställa sig radiellt med spàret både i spàrkurvor och längs rakspàr.In roofing technology, it has long been desirable to steer the wheel axles of a railway vehicle to adjust radially with the track both in track curves and along straight tracks.

Orsaken till detta är att ett sádant fordons köregenskaper kan förbättras avsevärt om styrning verkställs. Speciellt angeläget är det att kunna styra hjulaxlar om fordonets hastighet är hög, vilket är fallet vid användning av snabbtàg.The reason for this is that the driving characteristics of such a vehicle can be significantly improved if control is implemented. Especially it is important to be able to steer wheel axles about the vehicle speed is high, which is the case when using speed.

När ett järnvägsfordon körs längs ett spár förorsakar den nödvändiga koniciteten pá hjulens löpytor att hjulställ med icke-styrda hjulaxlar vid körning längs rakspár beskriver en slingrande eller vàgformig rörelse. Vid kurvtagning 10 15 20 25 30 35 510 2954' orsakar felställda hjulaxlar att hjulens angreppsvinkel mot rälsen blir större än önskvärt. Dessa förhållanden leder till olägenheter som ökat slitage på fordonets hjul och rälsen på grund av onödigt stora laterala krafter mellan hjul och räls. Rälsen kan komma i kontakt med hjulflänsarna och urspårningsrisker kan uppkomma. Tågkomforten minskar också då rullningsegenskaperna försämras. Störningarna ger också upphov till störande ljud från hjul och räls.When a railway vehicle is driven along a track, it causes necessary conicity on the wheel running surfaces to wheel racks with non-steered wheel axles when driving along straight tracks describe a meandering or wavy motion. When cornering 10 15 20 25 30 35 510 2954 ' causes misaligned wheel axles to the wheels' angle of attack the rails become larger than desired. These conditions lead to inconveniences such as increased wear on the vehicle's wheels and the rails due to unnecessarily large lateral forces between wheels and rails. The rails can come into contact with the wheel flanges and derailment risks may arise. Train comfort decreases also when the rolling properties deteriorate. The disturbances give also gives rise to disturbing noises from wheels and rails.

Slitaget på hjul och räls orsakas av bl a den krypning som uppkommer pà grund av de laterala krafterna, vilka skapar friktionsrörelser mellan hjulen och rälsen vid felställning av hjulaxeln i förhållande till spåret.The wear on wheels and rails is caused by, among other things, the creep that arises due to the lateral forces, which create frictional movements between the wheels and the rails in the event of misalignment of the wheel axle relative to the track.

Olika sätt att lösa de beskrivna problemen har redovisats under åren. De förekommande lösningarna bygger pá olika principer som i huvudsak kan indelas i system med passiv styrning respektive aktiv styrning. Passiv styrning erhålles exempelvis i de fall där hjulens löpytor är koniskt utformade, varvid en hjulaxel med sàdana hjul strävar efter att inta ett läge längs spàrets radie. Detta brukar även benämnas självstyrning och förekommer både vid enaxlade boggier och fleraxlade boggier i en mängd olika varianter. Som ett exempel på självstyrning vid en enaxlig boggi refereras till patentskriften WO 94/07728. En svårighet som kan vara svår att lösa vid självstyrning är att erhålla en dämpning av självstyrningen som är anpassad till fordonets rörelse längs både rakspår och kurvor.Various ways to solve the described problems have been reported over the years. The existing solutions are based on different principles that can mainly be divided into systems with passive control and active control, respectively. Passive control is obtained, for example, in cases where the running surfaces of the wheels are conically shaped, with a wheel axle with such wheels strives to assume a position along the radius of the track. This usually also called self-management and occurs both at single-axle bogies and multi-axle bogies in a variety of different variants. As an example of self-steering at a uniaxial bogie is referred to in patent specification WO 94/07728. One difficulty that can be difficult to solve in self-management is to obtain an attenuation of the self-steering which is adapted to the movement of the vehicle along both straight tracks and curves.

Den teknik som ligger närmast föreliggande uppfinning är den princip för aktiv styrning av hjul vid ett järnvägs- fordon som redovisas i skriften “The tilting talgo”, 5/1985 pp 156-162, 6/1985 pp 82-85.The technique closest to the present invention is the principle of active steering of wheels at a railway vehicles described in the publication “The tilting talgo”, 5/1985 pp 156-162, 6/1985 pp 82-85.

Tekniken som finns beskriven i den skriften bygger på att Elektrische Bahnen, man har länkarmar kopplade mellan en tvåhjulig Jacobsboggi och vagnskorgarna både bakom och framför boggin, på båda sidor om densamma. I kurvspår kommer länkarmarna mellan vagnskorgarna och boggin att se till att den ställer in sig med hjulaxlarna huvudsakligen vinkelrät mot spåret. 10 15 20 25 30 35 510 294 4 Nackdelen med den beskrivna tekniken är att krängning hos en vagnskorg, till följd av till exempel snedlastning, kommer att ge ett styrutslag hos boggin. Vid sammansättning av fordonet mäste man se till att boggin blir vinkelrät mot spàret vid rakspàr. Det kan också ur servicesynpunkt, kostnadssynpunkt och tillförlitlighetssynpunkt vara en nackdel med helt mekaniska styrsystem. ÄNDAMÅL OCH FÖRDELAR MED UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att anvisa ett järnvägsfordon där hjulaxlarna ställs in radiellt med spàret pà ett enkelt och tillförlitligt sätt.The technique described in that publication is based on that Electric trains, you have link arms connected between a two-wheeled Jacobs bogie and the trolley baskets both behind and in front of the bogie, on both pages about the same. In curve tracks, the link arms come between the trolley baskets and the bogie to make sure it adjusts with the wheel axles substantially perpendicular to the track. 10 15 20 25 30 35 510 294 4 The disadvantage of the described technique is that heeling at a wagon basket, as a result of, for example, skewing, will give a steering angle to the bogie. By composition of the vehicle, make sure that the bogie is perpendicular to it spàret vid rakspàr. It can also from a service point of view, cost point of view and reliability point of view be one disadvantage of fully mechanical control systems. OBJECTS AND BENEFITS OF THE INVENTION The object of the invention is to designate a railway vehicle where the wheel axles are set radially with the groove on a single and reliably.

Det som kännetecknar en anordning enligt uppfinningen framgàr av bifogade patentkrav.What characterizes a device according to the invention appears from the appended claims.

Enligt uppfinningen styrs boggin medelst ställdon så att hjulaxlarna ställs parallellt med bisektrisen till vagnarnas längdaxlar. Hjulaxlarna ställs därmed också vinkelrät mot spåret.According to the invention, the bogie is controlled by means of actuators so that the wheel axles are set parallel to the bisector the longitudinal axes of the carriages. The wheel axles are thus also set perpendicular to the track.

Genom att använda ett ställdon för inställningen av boggin kan den mekaniska konstruktionen göras avsevärt billigare jämfört med befintliga konstruktioner samtidigt som vinkel- ställningen inte pâverkas av snedlastning av vagnskorgen.By using an actuator for setting the bogie the mechanical construction can be made considerably cheaper compared to existing constructions at the same time as the the position is not affected by skew of the trolley.

Konstruktionen kräver inte heller samma precision vid sammansättningen som en helt mekanisk lösning.The construction also does not require the same precision the composition as a completely mechanical solution.

Genom att ha vridningsaxeln för boggiramen centrerad i förhållande till hjulen och hjulaxeln sà minimeras vagnskorgarnas laterala förflyttning vid kurvgàng.By having the axis of rotation of the bogie frame centered in relation to the wheels and the wheel axle is thus minimized lateral movement of the trolleys by cornering.

Genom att använda ett mätorgan för mätning av vridningsvinkeln mellan boggin och vagnen kan man dessutom fà en äterkoppling till styrningen av boggin sä att den ställs in med axlarna vinkelrät mot spáret. 510 294 En aspekt av uppfinningen är att ställa in boggierna i ändarna av det spàrbundna fordonet i samma vinkel i förhållande till vagnen som närmaste boggi i förhållande till samma vagn. Hjulaxlarna i boggierna i ändarna av det spàrbundna fordonet kommer dà att ställas vinkelrät mot spàret. 10 510 294 6 FIGURER Figur 1 visar ett järnvägsfordon bestàende med en tvahjulig boggi i ledpunkten mellan Figur 2 visar ett järnvägsfordon bestående med en tvàhjulig boggi mellan vagnarna.By using a measuring means for measuring the angle of rotation between the bogie and the trolley is also possible get a feedback to the control of the bogie so that it set with the shoulders perpendicular to the track. 510 294 One aspect of the invention is to adjust the bogies in the ends of the tracked vehicle at the same angle in relation to the carriage as the nearest bogie in relation to the same carriage. The wheel axles in the bogies at the ends of it the track-bound vehicle will then be placed perpendicular to it spàret. 10 510 294 6 FIGURES Figure 1 shows a railway vehicle consisting with a two-wheeled bogie at the joint point between Figure 2 shows a railway vehicle consisting with a two-wheeled bogie between the carriages.

Figur 3 visar ett järnvägsfordon bestàende med en fyrhjulig boggi mellan vagnarna. av tvà vagnar vagnarna. av tvà vagnar av tvà vagnar 10 15 20 25 30 35 7 510 294"' BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Ett antal exempel pà utföranden av uppfinningen beskrivs i det följande med stöd av figurerna.Figure 3 shows a railway vehicle consisting with a four-wheeled bogie between the carriages. of two carriages the carriages. of two carriages of two carriages 10 15 20 25 30 35 7 510 294 "' DESCRIPTION OF EMBODIMENTS A number of examples of embodiments of the invention are described in the following with the support of the figures.

Figur 1 visar ett järnvägsfordon bestàende av en första och en andra vagn, där varje vagn 1 är uppbyggd av ett ramverk 2 pà vilken en vagnskorg 3 är upphängd. Fjädring kan vara anordnad mellan vagnskorgen och ramverket. Vagnarna med deras ramverk är sammankopplade i ledpunkten 4 och vridbara i förhallande till varandra runt ledpunkten.Figure 1 shows a railway vehicle consisting of a first and a second carriage, where each carriage 1 is built of a framework 2 on which a trolley basket 3 is suspended. Suspension can be arranged between the trolley and the framework. The carriages with their frameworks are interconnected at hinge point 4 and rotatable in relation to each other around the joint point.

Figur 2 visar en föredragen utföringsform av uppfinningen där en tvàhjulig boggi 5 är upphängd mellan vagnarna vridbar runt en vridningsaxel 6. Boggin har en boggiram 7 och tvà hjul, hjulaxel 10. Hjulaxeln är upphängd i boggiramen. 8 och 9, med hjulen anordnade pá en gemensam Vridningsaxeln 6 är centrerad mellan hjulen, och gär genom vagnarnas ledpunkt 4. I änden av den första vagnen är en andra boggi ll upphängd i vagnens ramverk. Boggin har en boggiram 12 och tvá hjul, 13 och 14 upphängda pà en gemensam andra hjulaxel 15. Boggin är vridbar runt en andra vridningsaxel 16 centrerad mellan hjulen.Figure 2 shows a preferred embodiment of the invention where a two-wheeled bogie 5 is suspended between the carriages rotatable around an axis of rotation 6. The bogie has a bogie frame 7 and two wheels, wheel axle 10. The wheel axle is suspended in the bogie frame. 8 and 9, with the wheels arranged on a common The axis of rotation 6 is centered between the wheels, and runs through the point of the carriages 4. At the end of the first carriage is one other bogie ll suspended in the trolley framework. Boggin has one bogie frame 12 and two wheels, 13 and 14 suspended on one common second wheel axle 15. The bogie is rotatable around a second axis of rotation 16 centered between the wheels.

I kurvspàr kommer första och andra vagnens längdaxlar 17, 18 att fà en viss vinkel a mellan varandra. Denna vinkel bestämmer hur mycket boggin, upphängd mellan vagnarna, mäste vridas för att hjulaxeln skall ställas in parallellt med bisektrisen 19 till vinkeln a mellan vagnarnas längdaxlar. Styrningen av boggin är tillgodosedd genom ställdonet 20. mellan vagnarnas längdaxlar 17, 18.In curve grooves come the longitudinal axes 17 of the first and second carriage, 18 to get a certain angle a between each other. This angle determines how much bogie, suspended between the carriages, must be turned to set the wheel axle in parallel with the bisector 19 to the angle α between the carriages longitudinal axes. The control of the bogie is met by actuator 20. between the longitudinal axes of the carriages 17, 18.

Ett mätorgan 21 används för att mäta vinkeln Signalen fràn mätorganet behandlas i ett beräkningsorgan 22 och används för att styra utslaget pá det ställdon 20 som används för att ställa in boggin i förhållande till vagnarna.A measuring means 21 is used to measure the angle Signals from the measuring means is processed in a calculating means 22 and used to control the deflection of the actuator 20 used for to set the bogie in relation to the carriages.

Ställdonet är placerat mellan ramverket, för atminstone en av vagnarna kopplade till den gemensamma vridningsaxeln, och boggin. 10 15 20 25 30 35 snp 294 8 Alternativt kan hjulen i exemplet ovan vara individuellt upphängda i boggin, med hjulen stelt anordnade pà tvà parallella hjulaxlar.The actuator is placed between the frame, for at least one of the carriages coupled to the common axis of rotation, and the bogie. 10 15 20 25 30 35 snp 294 8 Alternatively, the wheels in the example above may be individual suspended in the bogie, with the wheels rigidly arranged on two parallel wheel axles.

Ett fordon i enlighet med uppfinningen kan även innefatta ett andra mätorgan 23 som mäter vinkeln mellan boggin 5 och en av vagnarna. Det andra mätorganet ger en signal, vilken utgör ett màtt pà vinkeln som boggin har vridits fràn neutralläget, till beräkningsorganet 22. En signal fràn det andra mätorganet ger en àterkoppling av ställdonets utslag och kan användas för att tillgodose att vridningen av boggin är rätt.A vehicle in accordance with the invention may also include a second measuring means 23 which measures the angle between the bogie 5 and one of the carriages. The second measuring means gives a signal, which is a measure of the angle from which the bogie has been rotated neutral position, to the calculator 22. A signal from it the second measuring means provides a feedback of the actuation of the actuator and can be used to accommodate the rotation of the bogie is right.

I enlighet med uppfinningen kan en andra boggi ll i änden av den första vagnen ställas in genom att ett andra ställdon 24, mellan vagnen och den andra boggin ll, används för att vrida den andra boggin samma vinkel i förhållande till första vagnen som den första boggin 5 vrids i förhållande till första vagnen. Ett tredje mätorgan 25 mäter vinkeln mellan första vagnen och den andra boggin ll.In accordance with the invention, a second bogie may at the end of the first carriage is set by a second actuator 24, between the carriage and the other bogie ll, is used to turn the other bogie the same angle in relation to the first carriage in which the first bogie 5 is turned relation to the first carriage. A third measuring means 25 measures the angle between the first carriage and the second bogie ll.

En signal fràn det tredje mätorganet ger en àterkoppling av ställdonets utslag och kan användas för att tillgodose att vridningen av den andra boggin är rätt.A signal from the third measuring means provides a feedback of actuator rash and can be used to meet that the rotation of the other bogie is correct.

Alternativt kan hjulen i exemplet ovan vara individuellt upphängda i boggin, med hjulen stelt anordnade pà parallella axlar.Alternatively, the wheels in the example above may be individual suspended in the bogie, with the wheels rigidly arranged on parallel axes.

Ett fordon i enlighet med uppfinningen kan bestà av fler än tvà vagnar.A vehicle in accordance with the invention may consist of more than two carriages.

Figur 3 visar ett fordon i enlighet med uppfinningen, där boggin 26 har fyra hjul med hjulen 27, 28, 29, stelt anordnade pà hjulaxlar 31, 32. 30 parvis Hjulaxlarna är upphängda i boggin vridbara runt varsin axel 33, 34. Boggin är upphängd sàtillvida att den är vridbar runt en axel 35, centrerad mellan hjulen och hjulaxlarna, med sagda axel 10 15 20 25 510 294 ' gemensam med en vridningsaxel för vagnarnas ledpunkt 6. Ett mätorgan 21 används för att mäta vinkeln mellan tvá vagnars längdaxlar 17, 18. Signalen fràn givaren behandlas i ett beräkningsorgan och används för att styra utslaget pà det ställdon 20 som används för att ställa in boggin i för- hàllande till vagnarna. Ställdonet är placerat mellan àtminstone en av vagnarna kopplade till den gemensamma vridningsaxeln, och boggin. Boggin ställs in sa att en symmetriaxel 36 mellan de bàda hjulaxlarna sammanfaller med bisektrisen 19 till vinkeln mellan vagnarnas längdaxlar.Figure 3 shows a vehicle in accordance with the invention, there bogie 26 has four wheels with wheels 27, 28, 29, rigidly mounted on wheel axles 31, 32. 30 parvis The wheel axles are suspended in the bogie rotatable around each axis 33, 34. Boggin is suspended to the extent that it is rotatable about a shaft 35, centered between the wheels and the wheel axles, with said axle 10 15 20 25 510 294 ' common with an axis of rotation of the articulation point of the wagons 6. A measuring means 21 is used to measure the angle between two carriages longitudinal axes 17, 18. The signal from the sensor is processed in one calculation means and is used to control the result on it actuator 20 used to adjust the bogie in advance holding to the carriages. The actuator is located between at least one of the carriages connected to the common the axis of rotation, and the bogie. The bogie is set so that one axis of symmetry 36 between the two wheel axles coincides with the bisector 19 to the angle between the longitudinal axes of the carriages.

Signalen frän givaren används av beräkningsorganet ocksa för att pàverka ställdon 37, och hjulaxlarna. Dessa ställdon ställer in hjulaxlarna 38 verkande mellan boggiramen vinkelrät mot rälsen säväl pà rakspàr som i kurvspàr.The signal from the sensor is also used by the calculation means to actuate actuators 37, and the wheel axles. These actuators adjust the wheel axles 38 acting between the bogie frame perpendicular to the rails both on straight tracks and in curved tracks.

Alternativt kan hjulen i exemplet ovan vara individuellt upphängda i boggin.Alternatively, the wheels in the example above may be individual suspended in the bogie.

En fyrhjulig boggi enligt exemplet kan också placeras i änden av fordonet.A four-wheeled bogie according to the example can also be placed in end of the vehicle.

Hjulaxlarna i boggierna ligger parvis pà gemensamma linjer.The wheel axles in the bogies lie in pairs on common lines.

Att vridningsaxeln är centrerad mellan hjulen i den fyrhjuliga boggin innebär att vridningsaxeln gàr genom symmetrilinjen för hjulaxlarna samt pä lika avstånd frän hjulen.That the axis of rotation is centered between the wheels in it four-wheeled bogie means that the axis of rotation passes through the line of symmetry of the wheel axles and at equal distances from the wheels.

Claims

510 294 10

A track-bound vehicle comprising a first and a second carriage (1), the longitudinal axes (17, 18) of which form an angle (a), interconnected with each other in a hinge point (4) and rotatable relative to each other about an axis of rotation (6) , which passes through the articulation point, a number of bogies (5) each having a bogie frame (7), at least one wheel axle (10) attached to the bogie frame and at least two wheels (8, 9) with each wheel rigidly connected to a wheel axle, a first bogie is arranged rotatable about said axis of rotation, which is centered between the wheels, characterized in that it further comprises a first measuring means (21) for measuring the angle (u) between the longitudinal axes of the first and the second carriage, an actuator (20) for adjusting the first bogie in relation to the carriages and a calculation means (22) which from the measured angle gives a signal to the actuator for adjusting the wheel axles parallel to the bisector (19) to the angle between the longitudinal axes of the carriages a second bogie, at the end of the first carriage one, which is controlled by the calculating means by means of at least one second actuator (24) acting between the first carriage and the second bogie, which second actuator rotates the second bogie at an equal angle to the first carriage as the first bogie is rotated relative to the first carriage. 510 294 11

Tracked vehicle according to claim 1, characterized in that the vehicle also comprises a second measuring means (23), for measuring a second angle between the first bogie and one of the carriages, and that the second measuring means gives a signal to the calculating means.

Track-bound vehicle according to Claim 1 or 2, characterized in that the wheels in the bogie are arranged on a common axle.

Tracked vehicle according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the vehicle also comprises a third measuring means (25), for measuring the angle between the second bogie and the first carriage, and that the third measuring means gives a signal to the calculation means.

Track-bound vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the bogie has two wheels.

Tracked vehicle according to Claim 1, 2 or 4, characterized in that the bogies have four wheels.

Tracked vehicle according to claim 1, 2 or 4, characterized in that the bogies have four wheels where the wheel axles, which can be rotated relative to the bogie frame, are controlled by the calculation means by means of at least a third and a fourth actuator (37, 38) with the result that the wheel axles are set perpendicular to the track.