SE510294C2 - Spårbundet fordon med stryrning av hjulaxlar - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Det som kännetecknar en anordning enligt uppfinningen framgàr av bifogade patentkrav.

Enligt uppfinningen styrs boggin medelst ställdon så att hjulaxlarna ställs parallellt med bisektrisen till vagnarnas längdaxlar. Hjulaxlarna ställs därmed också vinkelrät mot spåret.

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.

Konstruktionen kräver inte heller samma precision vid sammansättningen som en helt mekanisk lösning.

Genom att ha vridningsaxeln för boggiramen centrerad i förhållande till hjulen och hjulaxeln sà minimeras vagnskorgarnas laterala förflyttning vid kurvgàng.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Alternativt kan hjulen i exemplet ovan vara individuellt upphängda i boggin, med hjulen stelt anordnade pà parallella axlar.

Ett fordon i enlighet med uppfinningen kan bestà av fler än tvà vagnar.

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.

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.

Alternativt kan hjulen i exemplet ovan vara individuellt upphängda i boggin.

En fyrhjulig boggi enligt exemplet kan också placeras i änden av fordonet.

Hjulaxlarna i boggierna ligger parvis pà gemensamma linjer.

Att vridningsaxeln är centrerad mellan hjulen i den fyrhjuliga boggin innebär att vridningsaxeln gàr genom symmetrilinjen för hjulaxlarna samt pä lika avstånd frän hjulen.

Claims (7)

510 294 10

1. Spárbundet fordon innefattande en första och en andra vagn (1), vilkas längdaxlar (17,18) bildar en vinkel (a), sammankopplade med varandra i en ledpunkt (4) och vridbara i förhållande till varandra runt en vridningsaxel (6), vilken gàr genom ledpunkten, ett antal boggier (5) vilka har vardera en boggiram (7), minst en hjulaxel (10) infäst i boggiramen och minst tva hjul (8, 9) med vardera hjulet stelt förbundet med en hjulaxel, varvid en första boggi är anordnad vridbar runt nämnda vridningsaxel, vilken är centrerad mellan hjulen kânnetecknat av att det vidare innefattar ett första mätorgan (21) för mätning av vinkeln (u) mellan den första och den andra vagnens längdaxlar, ett ställdon (20) för inställning av den första boggin i förhållande till vagnarna och ett beräkningsorgan (22) som utifrân den uppmätta vinkeln ger signal till ställdonet för inställning av hjulaxlarna parallellt med bisektrisen (19) till vinkeln mellan vagnarnas längdaxlar en andra boggi, i änden av första vagnen, vilken styrs av beräkningsorganet medelst àtminstone ett andra ställdon (24) verkande mellan första vagnen och den andra boggin vilket andra ställdon vrider den andra boggin i lika stor vinkel i förhållande till första vagnen som den första boggin vrids i förhållande till första vagnen. 510 294 11

2. Spàrbundet fordon enligt patentkrav l, kännetecknat av att fordonet även innefattar ett andra mätorgan (23), för mätning av en andra vinkel mellan den första boggin och en av vagnarna, och att det andra mätorganet ger en signal till beräkningsorganet.

3. Spàrbundet fordon enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att hjulen i boggin är anordnade pà en gemensam axel.

4. Spàrbundet fordon enligt patentkrav l, 2 eller 3 kännetecknat av att fordonet även innefattar ett tredje mätorgan (25), för mätning av vinkeln mellan den andra boggin och den första vagnen, och att det tredje mätorganet ger en signal till beräkningsorganet.

5. Spàrbundet fordon enligt något av ovanstående patentkrav kännetecknat av att boggin har tvà hjul.

6. Spàrbundet fordon enligt patentkrav 1, 2 eller 4 kännetecknat av att boggierna har fyra hjul.

7. Spàrbundet fordon enligt patentkrav l, 2 eller 4 kännetecknat av att boggierna har fyra hjul där hjulaxlarna, som kan vridas i förhållande till boggiramen, styrs av beräkningsorganet medelst átminstone ett tredje och ett fjärde ställdon (37, 38) med resultatet att hjulaxlarna ställs vinkelrätt mot spáret.