调平轨道车辆及相关系统和方法
【专利摘要】示出并描述了调平轨道车辆、调平二系悬挂系统、用于悬挂系统的升高系统和其他相关系统和方法。在一个例子中，轨道车辆包括上部结构、转向架和调平二系悬挂系统。该调平悬挂系统包括至少一个定位在上部结构和转向架之间的弹簧，和与螺旋弹簧接合的二系悬挂支承升高系统（SMLS）。该二系悬挂支承升高系统包括弹簧支架（SM）和活塞组件。在运行中，加压的液压流体作用于活塞上并升高上部结构，由此允许上部结构的入口升高到希望的高度，例如站台高度。
【专利说明】调平轨道车辆及相关系统和方法【技术领域】
[0001]本发明通常涉及用于轨道车辆的调平系统，更特别地，涉及用于轨道车辆的调平二系悬挂系统。【背景技术】
[0002]轨道车辆，尤其是用于公共运输的轨道车辆，通常包括用于承载乘客的上部结构。该上部结构骑在转向架(有时候也称为载重车(truck))上，其包括至少一个轮轴，更典型地，包括两个轮轴，以沿着导轨行进。通常，一系悬挂系统设置在轮轴和转向架之间，而二系悬挂系统设置在转向架和上部结构之间。
[0003]上部结构具有至少一个入口，例如门，以允许在轨道车辆到达装载站台时乘客或货物进出上部结构。因为负载可以变化，所以上部结构有时可能需要升高或降低可变的距离，以允许其入口的地面达到与站台相近的高度。
[0004]出于多种原因， 申请人:不满足于已有的用于升高和降低上部结构的方案。
【发明内容】
[0005]特别地，本发明致力于用于调平轨道车辆的上部结构的系统和方法。总之， 申请人:已开发了具有狭窄的几何构型的允许有效调平上部结构的调平二系悬挂系统(这里也称为“调平悬挂(leveling suspensions)”),其容易地集成在多种转向架/上部结构设计中。本发明还包括与调平悬挂相关的多种方法和控制系统。
[0006]在一个例子中，轨道车辆包括上部结构、转向架和调平悬挂，该调平悬挂包括设置在上部结构和转向架之间的至少一个螺旋弹簧。二系悬挂支承升高系统(secondarysuspension-mounting lift system)(SMLS)与螺旋弹簧接合。SMLS包括弹簧支架(SM)和活塞组件。在运行中，轨道车辆在具有站台的车站停止下来。调平传感器(leveling sensor)确定上部结构入口门在站台高度之下。加压的液压流体作用在至少一个活塞上，并升高上部结构，直至车辆入口门相对于站台高度处于预定的高度，例如近似等于站台水平的高度。在乘客或货物装载和卸载之后，例如，流体被释放，活塞将上部结构降低到期望的水平(高度)。
[0007]在许多例子中，轨道车辆将包括多于一个(例如2、3、4、5、6、7、8等等)的调平悬挂。在包括多个调平悬挂的例子中，调平悬挂可以设置用于均匀地升高上部结构，例如至少一个前部和后部活塞加压，以均匀地升高上部结构，且至少两侧加压以均匀地升高上部结构。
[0008]上面的
【发明内容】
旨在简要总结一些本发明。其他实施方式将在下面的图中和【具体实施方式】中更加详细地陈述。然而，显而易见的是，详细说明不旨在限制本发明。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1示出这里公开的具有调平悬挂系统的轨道车辆的一个例子。
[0010]图2是调平悬挂系统的剖视图。[0011]图3示出图2的处于不同位置的调平悬挂。
[0012]图4是描述调平悬挂HPU和E⑶的联系的图。
[0013]图5是描述SMLS、HPU、E⑶、T⑶和调平传感器的示意图。
[0014]图6描述了工艺流程例子。
[0015]图7是调平二系悬挂系统的另一个例子的剖视图。
[0016]图8不出图7的处于不同位置的悬挂系统。
[0017]图9表不调平悬挂系统的另一个例子的透视图。
[0018]图1Oa和IOb表示图9所示的系统的侧剖视图。
[0019]图11是图9所示的系统的特写视图。
[0020]图12表示用于容纳调平悬挂系统的一部分。
[0021]图13表示与转向架接合/对接的调平悬挂系统。
[0022]图14表示调平传感器的例子。
【具体实施方式】
[0023]图1示出轨道车辆2的前剖视图，其是本文公开的轨道车辆的一个例子。所示车辆2邻近站台4停放。就总体结构而言，车辆2包括上部结构6和具有轮轴12的转向架10。上部结构6包括入口 6a，例如门，其具有入口地面6b。一系悬挂(不可见)定位在轴12和转向架10之间。一对调平二系悬挂系统15定位在转向架10和上部结构6之间。调平二系悬挂系统15包括与悬挂支承升高系统(SMLS) 18接合的弹簧16a。
[0024]就总体功能而言，当行驶时，上部结构可以相对于转向架处于降低的惰力状态(coasting configuration,惯性运动状态,惰力运转状态)(He)中。当停在站台4例如进行装载或卸载时，SMLS18可以用于升高上部结构6，以减少在站台水平面4a和入口水平面6b之间的距离D。升高和降低可以通过多种SMLS例子来实现。
[0025]图2示出调平悬挂(称为调平悬挂115)的一个例子的剖视侧视图。在该例子中，调平悬挂115包括与SMLSl 18接合的弹簧116a。调平悬挂115的上端，例如弹簧116a的上表面，可以认为与上部结构106接合，或构造用于与上部结构接合。SMLS的下端118a可以认为与转向架110接合，或构造用于附接到转向架上。SMLS是这里公开的SMLS的一个例子，可以认为是底部支承的SMLS，因为其安装到弹簧116a的底部上。
[0026]SMLSl 18包括弹簧支架(SM)120和活塞组件122。SM120包括定位在螺旋弹簧116a内的空心缸筒120a。SM还包括连接到缸筒上的凸缘120b。凸缘120b从螺旋弹簧向外延伸，并靠接螺旋弹簧的一端。在本例中，凸缘120b靠接弹簧116a的底端。在许多例子中，凸缘将摩擦性地附接到弹簧上，从而使得例如弹簧和凸缘之间无需硬连接来保持位置和运行稳定性。SM120还可以包括扩展表面120c，以增加升高力的有效面积。如图3中更清楚地看到的，液压流体能够实现与扩展表面120c的流体流通并能够作用于扩展表面120c上。
[0027]活塞组件122包括尺寸设计成能装配在中空缸筒120a内的活塞122a。活塞组件122还包括用于液压接口的挤压件122b，该挤压件与活塞流体连通。
[0028]图3示出前面所述的调平悬挂115，在此通过挤压件122b注入的加压液压流体作用于活塞122a上并升高弹簧116a，从而升高上部结构。活塞组件还可以包括止挡件，例如止挡件122c，以防止活塞延伸超出预定距离。[0029]这里公开的调平悬挂可以容易地与许多转向架/上部结构设计集成，以在狭窄的几何空间中提供一高响应性的和高功能性的系统，这进一步排除了对额外的独立调平系统的需求。
[0030]大体上，图4示出升高悬挂215，其包括与SMLS218接合的弹簧216a、液压动力单元(HPU)240和电子控制单元(ECU)260。在本例中，ECU260将信号发送到HPU，以升高或降低SMLS，由此实现上部结构的调平。
[0031]图5示例了另一个示意图，其包括SMLS318、HPU340和E⑶360。如同所示，调平传感器362和列车控制单元364中的至少一个还可以与E⑶通信。此外，蓄能器366被显示为一个与HPU连通的分离的部件，但是在一些例子中，蓄能器可以是HPU的内部部件。视图中的部件简要地描述在图例中。
[0032]可以使用多种调平传感器一其使用这里所包括的教导。就总体结构而言，调平传感器可以包括任何构造用于确定悬挂由于负载(例如乘客负载)而导致的沉降的设备。例如，调平传感器可以包括用于安装到上部结构上的上部结构-部件、用于安装到转向架上的转向架-部件，和定位用于确定一个部件相对于另一个部件的运动的相对定位设备。相对定位设备可以检测角度位移、线性位移、力等等。
[0033]关于运行，系统可以基于预定义的沉降逻辑确定悬挂沉降。下表1示出沉降逻辑的一个预设例子，其可以用于确定悬挂沉降和合适的调平。在本例中，AWO被预先确定成使得上部结构入口与站台水平面大致同高。
[0034]
【权利要求】
1.构造用于将其入口地面升高到站台高度的轨道车辆，该车辆包括: Ca)具有入口地面的上部结构； (b)转向架； (C)定位在所述上部结构和所述转向架之间的螺旋弹簧， 该螺旋弹簧具有内径(Din)和外径(Dex)， 该螺旋弹簧具有顶部和底部，并构造用于将所述上部结构相对于所述转向架至少部分地维持在升高的惰力状态(He);和 Cd) 二系悬挂支承升高系统(SMLS)，包括: Cd.1)弹簧支架(SM)，其包括: (d.1.a)定位在所述螺旋弹簧内的空心缸筒，和 (d.1.b)连接到所述缸筒上的凸缘，该凸缘从所述螺旋弹簧向外延伸并靠接所述螺旋弹簧的一端部，和 (d.l.c)限定在所述空心缸筒的内侧并处于流体连通状态的扩展表面，和 (d.2)活塞组件，其包括: (d.2.a)尺寸设计成能装配在所述空心缸筒内的活塞，和 (d.2.b)用于液压接口的挤压 件，该挤压件与所述活塞和所述扩展表面流体连通，由此加压的液压流体作用在所述活塞和所述扩展表面上并升高所述上部结构。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述弹簧支架安装到所述螺旋弹簧的底部上。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋弹簧的所述底部内，所述凸缘靠接所述螺旋弹簧的所述底部。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中所述螺旋弹簧的所述底部摩擦性地附接到所述凸缘上。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述弹簧支架安装到所述螺旋弹簧的顶部上。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋弹簧的所述顶部内，所述凸缘靠接所述螺旋弹簧的所述顶部。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中所述弹簧的所述顶部摩擦性地附接到所述凸缘上。
8.根据权利要求1所述的车辆，还包括安装到所述转向架上的座，该座构造用于容纳所述活塞组件。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中所述座限定出用于容纳所述挤压件的指状件。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中所述挤压件在角度α=90°±45°处定位。
11.根据权利要求10所述的车辆，还包括柔性的液压管路，由此适应所述上部结构的升高和悬挂的填隙。
12.根据权利要求1所述的车辆，还包括定位在所述螺旋弹簧内侧的缓冲器组件。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中所述缓冲器组件定位成与所述弹簧支架相对。
14.根据权利要求1所述的车辆，还包括与所述活塞组件的挤压件流体连通的液压动力单元(HPU)。
15.根据权利要求14所述的车辆，还包括与所述液压动力单元连通的电子控制单元(ECU)，该电子控制单元与构造用于检测悬挂沉降的调平传感器连通并基于站台高度输出信号。
16.用于轨道车辆的二系悬挂系统,该二系悬挂系统包括: (a)构造用于定位在上部结构和转向架之间的螺旋弹簧， 该螺旋弹簧具有内径(Din)和外径(Drai), 该螺旋弹簧具有顶部和底部，并构造用于将所述上部结构相对于所述转向架至少部分地维持在升高的惰力状态(H。)；和 (b)二系悬挂支承升高系统(SMLS)，包括: (b.1)弹簧支架(SM)，其包括: (b.1.a)定位在所述螺旋弹簧内的空心缸筒，和 (b.1.b)连接到所述缸筒上的凸缘，该凸缘从所述螺旋弹簧向外延伸并靠接所述螺旋弹簧的一端部，和 (b.2)活塞组件，其包括: (b.2.a)尺寸设计成能装配在所述空心缸筒内的活塞，和 (b.2.b)用于液压接口的挤压件，该挤压件与所述活塞流体连通，由此加压的液压流体作用于所述活塞上并升高所述上部结构。
17.根据权利要求16所述的悬挂系统，其中所述弹簧支架安装到所述螺旋弹簧的底部上。
18.根据权利要求17所述的悬挂系统，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋弹簧的所述底部内，所述凸缘靠接所述螺旋弹簧的所述底部。
19.根据权利要求17所述的悬挂系统，其中所述弹簧摩擦性地附接到所述凸缘上。
20.根据权利要求16所述的悬挂系统，其中所述弹簧支架安装到所述螺旋弹簧的顶部上。
21.根据权利要求20所述的悬挂系统，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋弹簧的所述顶部内，所述凸缘靠接所述螺旋弹簧的所述顶部。
22.根据权利要求20所述的悬挂系统，其中所述弹簧的底部摩擦性地附接到所述凸缘上。
23.根据权利要求16所述的悬挂系统，其中所述二系悬挂支承升高系统还包括安装到所述转向架上的座，该座构造用于容纳所述活塞组件。
24.根据权利要求23所述的悬挂系统，其中所述座限定出用于容纳所述挤压件的指状件。
25.根据权利要求24所述的悬挂系统，其中所述挤压件在角度α=90° ±45°处定位。
26.根据权利要求25所述的悬挂系统，还包括柔性的液压管路，由此适应所述上部结构的升高和悬挂的填隙。
27.根据权利要求16所述的悬挂系统，还包括定位在所述螺旋弹簧内侧的缓冲器组件。
28.根据权利要求27所述的悬挂系统，其中所述缓冲器组件定位成与所述弹簧支架相对。
29.根据权利要求19所述的悬挂系统，还包括与所述活塞组件的所述挤压件流体连通的液压动力单元(HPU)。
30.根据权利要求29所述的悬挂系统，还包括与所述液压动力单元连通的电子控制单元(ECU)，该电子控制单元与构造用于检测悬挂沉降的调平传感器连通并基于站台高度输出信号。
31.用于与二系悬挂的弹簧接合的二系悬挂支承升高系统(SMLS)，该二系悬挂支承升闻系统包括: (a)弹簧支架(SM)，包括: (a.1)定位在螺旋弹簧内的空心缸筒，和 (a.2)连接到所述缸筒上的凸缘，该凸缘从所述螺旋弹簧向外延伸并靠接所述螺旋弹簧的一端部，和 (b)活塞组件,包括 (b.1)尺寸设计成能装配在所述空心缸筒内的活塞，和 (b.2)用于液压接口的挤压件，该挤压件与所述活塞流体连通，由此加压的液压流体作用于所述活塞上并升高上部结构。
32.根据权利要求31所述的二系悬挂支承升高系统，其中该弹簧支架构造用于安装到所述螺旋弹簧的底部上。
33.根据权利要求32所述的二系悬挂支承升高系统，其中所述空心缸筒构造用于延伸到所述螺旋弹簧的底部内，所述凸缘构造用于靠接所述螺旋弹簧的底部。
34.根据权利要求31`所述的二系悬挂支承升高系统，其中所述弹簧摩擦性地附接到所述凸缘上。
35.根据权利要求31所述的二系悬挂支承升高系统，其中所述弹簧支架构造用于安装到所述螺旋弹簧的顶部上。
36.根据权利要求35所述的二系悬挂支承升高系统，其中所述空心缸筒构造用于延伸到所述螺旋弹簧的顶部内，所述凸缘构造用于靠接所述螺旋弹簧的顶部。
37.根据权利要求36所述的二系悬挂支承升高系统，其中所述弹簧的底部摩擦性地附接到所述凸缘上。
38.根据权利要求31所述的二系悬挂支承升高系统，还包括座，该座构造用于安装到所述转向架上并接收所述活塞组件。
39.根据权利要求38所述的二系悬挂支承升高系统，其中所述座限定用于接收所述挤压件的指状件。
40.根据权利要求39所述的二系悬挂支承升高系统，其中所述挤压件在角度α=90° ±45° 处定位。
41.根据权利要求40所述的二系悬挂支承升高系统，还包括构造用于适应所述上部结构的升高和所述悬挂的填隙的柔性的液压管路。
42.根据权利要求31所述的二系悬挂支承升高系统，还包括与所述活塞组件的所述挤压件流体连通的液压动力单元(HPU)。
43.根据权利要求42所述的二系悬挂支承升高系统，还包括与所述液压动力单元连通的电子控制单元(ECU)，该电子控制单元与构造用于检测悬挂沉降的调平传感器连通并基于站台高度输出信号。
【文档编号】B61F5/14GK103534161SQ201280019518
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年2月21日 优先权日:2011年2月22日
【发明者】J·弗兰克斯, A·W·科勒 申请人:韦柏科技控股公司