專利名稱：具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛。
背景技術(shù)：
用于軌跡導(dǎo)引所需的力產(chǎn)生在車輪與軌道的接觸區(qū)域中，即在輪軌接觸中。所述力自然也引起在軌道和車輪上的負(fù)面影響。于是，總是與滑動效應(yīng)相關(guān)并因此與摩擦功率相關(guān)的切向力由于材料移除而引起型面磨損。此外在足夠高的力的水平的情況下作用在輪和軌道上的力會使材料疲勞，從而導(dǎo)致滾動接觸疲勞(Rolling Contact Fatigue, RCF)。由此例如在軌道中和/或在車輪中形成細(xì)小的裂紋。典型的由此導(dǎo)致的在軌道表面上的損壞形式是軌頭裂紋。在車輪中裂紋可能會在表面下形成、向外擴(kuò)大并導(dǎo)致更大的崩缺。但所述裂紋也有可能在表面形成、向深處擴(kuò)大并同樣地導(dǎo)致材料斷裂，正如在人字形花紋的熟知的現(xiàn)象時出現(xiàn)所述材料斷裂。表面形成的裂紋存在這種效應(yīng)，即通過提到的型面磨損 再次去除部分裂縫，由此使得有時可能期望一定程度的型面磨損。除了所提到的滾動面損傷還會出現(xiàn)一系列其它的損壞形式，如扁疤、材料積聚、滾動面橫向裂紋等。在此所述輪軌接觸，也例如在高速列車中，具有特別的與安全相關(guān)的意義。輪軌接觸的不均勻性，例如由于車輪的嚴(yán)重的損傷，可能會導(dǎo)致巨大的后續(xù)損傷甚至脫軌。但是輕微的損傷如細(xì)小裂紋也可能導(dǎo)致大的麻煩，因?yàn)檫@使得維護(hù)工作必不可少且因此會導(dǎo)致軌道交通上高額的花費(fèi)和延遲。因此已知一系列用于軌道車輛的軌跡導(dǎo)引的機(jī)械裝置。已知系統(tǒng)中的許多系統(tǒng)假定，在曲線行駛時車輪的徑向位置在鐵軌中是最佳的，以減小作用在行駛機(jī)構(gòu)或者車輛的獨(dú)立輪組或者輪組上的力。由此有爭議地降低了輪軌接觸中的摩擦功率并因此也降低了的型面磨損。EP O 600 172 Al示例地說明了一種軌道車輛的行駛機(jī)構(gòu)，其中輪組在曲線行駛時借助于力控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對于轉(zhuǎn)向架框架轉(zhuǎn)出。在此并沒有實(shí)現(xiàn)輪組相對于鐵軌的徑向位置，而是相應(yīng)于所述徑向位置只調(diào)整了輪組和行駛機(jī)構(gòu)框架之間的角度。盡管由此在很多運(yùn)行狀態(tài)下調(diào)整到有利的磨損特性，但這卻不符合最優(yōu)方案。DE 44 13 805 Al公開了用于軌道車輛的自導(dǎo)向的三輪軸的走行機(jī)構(gòu)，在此兩個外側(cè)的輪組設(shè)有徑向控制裝置且內(nèi)部的輪組可以通過激活的執(zhí)行機(jī)構(gòu)橫向于行駛方向運(yùn)動。由此減小作用在外部輪組上的側(cè)向力(在激活的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的適當(dāng)負(fù)載時離心力的三分之一會作用在每個輪組上)。為使所有三個輪組在彎道行駛時用于控制，改善輪組相對弧心的方位。另一個這種類型的方法在申請人的EP I 609 691 Al中可找到。所有這些方法共同地致力于使輪軌接觸中的摩擦功率和由此使型面磨損最小化。在所述這些方法中車輪相對于鐵軌的位置產(chǎn)生影響，使得避免或者說最小化了在接觸點(diǎn)上的滑動效應(yīng)。由于滾動接觸疲勞自然也會損傷軌道和車輪。為了消除所述損傷，完全可以期望一定的摩擦功率，因?yàn)樵诓牧现挟a(chǎn)生的裂紋由此可以在表面上移除。因此，摩擦功率的最小值并不總是相當(dāng)于在輪-軌中的最優(yōu)負(fù)載特性。在奧地利專利局的申請人的未先公開的申請A942/2007 “ Verfahren zurMinimierung von Laufflaechenschaeden und Profilverschleiss von Raedern einesSchienenfahrzeugs (最小化軌道車輛的車輪的滾動面損傷和型面磨損的方法)”中用于優(yōu)化軌道車輛的車輪的磨損特性的基于模型的方法是已知的。在所述方法中，借助于致動器控制的位移(獨(dú)立輪組輪軸或者輪組輪軸的橫向位移或者軸之間的角滑移)基于確定的測量參量優(yōu)化滾動面磨損。 在此設(shè)置不同的行駛機(jī)構(gòu)幾何結(jié)構(gòu)，所述行駛機(jī)構(gòu)幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了輪軸的角位移和橫向位移。為此所需的所謂的橫向致動器顯著加重了行駛機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛，它能夠在軌道車輛行駛期間設(shè)置任意的借助于基于模型的方法確定的位置，即輪軸相互間的角位置和橫向位移，并且能使為此所需的致動器花費(fèi)降至最低。所述任務(wù)通過具有權(quán)利要求I的特征的軌道車輛和具有權(quán)利要求6的特征的轉(zhuǎn)向架解決。本發(fā)明的有利的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的基本思想，軌道車輛的每個輪軸相對于車輛車架可水平調(diào)整角度地得到支承，并且可以借助于所屬的致動器在軌道車輛運(yùn)行時連續(xù)地且與其他輪軸無關(guān)地改變輪軸的水平角位置，其中所述每個輪軸的角位置由優(yōu)化方法預(yù)先規(guī)定。根據(jù)本發(fā)明的軌道車輛，或者根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向架尤其有利地適用于轉(zhuǎn)變在未先公開的申請A942/2007中說明的方法以用于優(yōu)化磨損特性，因?yàn)橥ㄟ^本發(fā)明可以顯著簡化結(jié)構(gòu)上的花費(fèi)。尤其重要的是省掉了結(jié)構(gòu)上花費(fèi)極大的所謂的“橫向致動器”。本發(fā)明同樣也能實(shí)現(xiàn)使用結(jié)構(gòu)簡單的致動器(例如液壓缸或者氣動缸或者電動致動器)。A942/2007中說明的方法提供了作為輸出參數(shù)的在兩個輪軸之間的角位置da和所謂的橫向位移?？梢酝ㄟ^軌道車輛根據(jù)本發(fā)明僅僅通過調(diào)整輪軸相對于車輛車架的確定的水平角來調(diào)整所述兩個參量，由此得到所述軌道車輛的安靜行駛和車輪的最優(yōu)磨損特性。通過本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)，即可以分別調(diào)整到角位置da和橫向位移的最優(yōu)值，其中僅每個輪軸相對于車架的水平角規(guī)定為可變的。尤其本發(fā)明能夠省掉結(jié)構(gòu)上花費(fèi)很大的橫向致動器。根據(jù)本發(fā)明的所謂的不對稱的控制能夠?qū)崿F(xiàn)，借助于在兩個輪軸之間的角da不對稱地分布在兩個不同的角a I和a2上有針對性地調(diào)整橫向位移，無需為橫向位移設(shè)置致動器。一個本發(fā)明的實(shí)施方式規(guī)定，每個輪軸的固定點(diǎn)(垂直旋轉(zhuǎn)點(diǎn))設(shè)在輪軸的一端，且致動器作用在輪軸的另一端。所述致動器根據(jù)本發(fā)明在一側(cè)固定支承在車輛車架的固定點(diǎn)上，且在另一側(cè)固定在所述軌道車輛的所屬的輪軸的可水平調(diào)整角度的支承部位上。因此，實(shí)現(xiàn)借助于調(diào)整致動器的長度得到每個輪軸的任意水平角位置。另一個本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式規(guī)定，在相繼的輪軸上其所屬的致動器交替地作用在輪軸的對置端上，從而例如一個輪軸(其致動器布置在軌道車輛的一側(cè)上)緊接著另一個輪軸(其致動器布置在軌道車輛的對置側(cè)上)。由此可以得到優(yōu)點(diǎn)，即可以在軌道車輛的行駛機(jī)構(gòu)中最優(yōu)地利用現(xiàn)有的空間。
同樣可以考慮其他的實(shí)施方式，例如所有輪軸的致動器都設(shè)在軌道車輛的一側(cè)。一個本發(fā)明的特殊的實(shí)施方式規(guī)定，軌道車輛的輪軸構(gòu)造為所謂的“獨(dú)立輪組”，在所述獨(dú)立輪組中，車輪支承在軸(輪軸)上且可以彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。另一個本發(fā)明的實(shí)施方式規(guī)定使用所謂的“輪組”，在所述輪組中車輪與輪軸固定連接。 本發(fā)明很好地適用于軌道車輛的轉(zhuǎn)向架。


附圖示例性地示出
圖I示出了具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛。
圖2示出了用于最小化滾動面損傷和型面磨損的基于模型的方法的輸出參量。圖3示出了每個輪軸的水平角的確定。圖4示出了致動器的偏移的確定。
具體實(shí)施例方式圖I示例地并且示意地示出了具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛的原理性的結(jié)構(gòu)。軌道車輛S包括兩個輪軸Al、Al，所述輪軸分別繞著一個旋轉(zhuǎn)點(diǎn)可水平旋轉(zhuǎn)地在每個輪軸A1、A2的一端上得到支承。在每個輪軸Al、A2的分別與旋轉(zhuǎn)點(diǎn)相對的一側(cè)，各一個致動器AKT1、AKT2作用在每個輪軸A1、A2的端部上，所述致動器在其另一端與軌道車輛S的車架連接。因此借助于調(diào)整致動器AKT1、AKT2的長度可以對于每個輪軸Al、A2調(diào)整到本身的確定的水平角α I、α 2。如果對于相繼的輪軸調(diào)整不同的水平角α I、α 2，于是產(chǎn)生橫向位移dy和在所述輪軸之間的為al+ci2的輪軸角da。這表明，除了所述輪軸角d a，所述橫向位移dy對車輛的磨損特性或者損壞特性也有決定性的影響。所述橫向位移dy是通過以下方式在幾何上定義的，即在輪輪軸的中點(diǎn)處的法線NU N2并不在轉(zhuǎn)向架的對稱平面S中相交，而是在所述對稱平面S中有距離。根據(jù)本發(fā)明，通過有針對性地調(diào)整所述輪軸的輪軸角a I、a 2可以一起達(dá)到所述橫向位移dy與所述輪軸的徑向位置。由此提供了一種在致動器上少量花費(fèi)的情況下簡單并且可靠的橫向位移dy的調(diào)整措施。圖2示例地且示意地示出了用于最小化滾動面損傷和型面磨損的基于模型的方法的輸出參量。圖中示出了具有兩個輪軸Al和A2的軌道車輛，所述輪軸能夠占據(jù)相對彼此任意的水平角位置(輪軸角da )并且所述輪軸相對彼此具有橫向位移dy。輪軸Al和A2的中點(diǎn)之間的距離相當(dāng)于輪軸距L。因?yàn)橥ǔＶ粫霈F(xiàn)非常小的輪軸角da，所述有效的輪軸距可以近似看作與輪軸距L等同。此外，輪軸角da和橫向位移dy兩個參量通過基于模型的方法來確定以尤其達(dá)到滾輪和輪軌型面的最優(yōu)的磨損特性。圖3示例地且示意地示出了每個輪軸的水平角的確定，其中由預(yù)先規(guī)定的參量輪軸角da和橫向位移dy確定第一輪軸的水平角a I和第二輪軸的水平角a 2的組合。由關(guān)系式
ι Ι + 2 = tifi和
權(quán)利要求
1.一種具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)且具有至少兩個輪軸(A1、A2)的軌道車輛(S)，其中每個輪軸的水平角位置(α)相對于車輛車架是可變的，其特征在于，每個輪軸的角位置(α)在軌道車輛運(yùn)行時連續(xù)調(diào)整，以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的橫向位移(dy)和預(yù)先規(guī)定的輪軸角(da)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛(S)，其特征在于，所述橫向位移(dy)和所述輪軸角(da)借助于基于模型的方法來確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛(S)，其特征在于，所述輪軸構(gòu)造為獨(dú)立輪組。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛(S)，其特征在于，所述輪軸構(gòu)造為輪組。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的軌道車輛(S)，其特征在于，兩個相繼的輪軸(A1、A2)的致動器(AKT)安裝在所述輪軸的分別對置的側(cè)面上。
6.一種用于具有至少兩個輪軸(A1、A2)的軌道車輛(S)的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架，其特征在于，每個輪軸的角位置在軌道車輛運(yùn)行時連續(xù)調(diào)整，以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的橫向位移(dy)和預(yù)先規(guī)定的輪軸角(da)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述橫向位移(dy)和所述輪軸角(da)借助于基于模型的方法來確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述輪軸構(gòu)造為獨(dú)立輪組。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述輪軸構(gòu)造為輪組。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向架，其特征在于，兩個相繼的輪軸(A1、A2)的致動器(AKT)安裝在所述輪軸的分別對置的側(cè)面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有可變輪軸幾何結(jié)構(gòu)且具有至少兩個輪軸(A1、A2)的軌道車輛(S)，其中每個輪軸的水平角位置(α)相對于車輛車架是可變的，且所述每個輪軸的水平角位置(α)在軌道車輛運(yùn)行時連續(xù)調(diào)整，以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的橫向位移(dy)和預(yù)先規(guī)定的輪軸角(dα)。
文檔編號B61F5/38GK102947162SQ201180016942
公開日2013年2月27日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者K.西克斯, M.泰希曼 申請人:奧地利西門子公司