用于轨道车辆的液压机械的轮对控制系统的制作方法

本发明涉及一种用于轨道车辆的液压机械的轮对控制系统。

背景技术：

在现有技术中存在大量用于控制轨道车辆中的轮对的设备，从无源的到完全有源的系统。

为了借助于轨道车辆的轮对控制器实现可持续的使用，轮对必须能够根据轨道的弯道半径主动进入所谓的径向位置中，而与弯道半径和车轮与导轨之间的接触几何形状无关。在完全径向对准的位置中，轮对轴的轴线伸展至由轨道形成的弯道的中心。为了在底盘的一个在另一后面设置的轮对中实现这一点，必须将轮对在底盘中可移动地设置。

从现有技术中已知为了对准轮对的位置的无源的或半无源的系统，所述系统有利地实现然而仅在轨道的弯道半径较大并且在轮轨条件理想的情况下得到良好的结果。

而有源系统与轮轨条件和驶过的弯道半径无关地提供最好的结果，然而在其实施方面是明显更昂贵的。大多数已知的有源系统还相对慢地作出反应，使得所述系统尤其在驶过道岔时不能正确地发挥其作用。此外，实际上并非所有已知的有源系统适合于用在两轴的车辆中。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种液压机械的轮对控制系统，所述轮对控制系统比类似的有源系统明显更便宜，可以更快地作出反应进而也适合于道岔行驶以及适合于两轴的轨道车辆。

这借助于根据本发明的液压机械的轮对控制系统实现。系统的有利的设计方案在下文中得到。

根据本发明，用于轨道车辆的液压机械的轮对控制系统包括导轮轮对和从轮轮对，所述从轮轮对沿前进运动方向设置在导轮轮对后面，其中导轮轮对设计成，用于在与其共同作用的导轨对的弯道中改变其位置，和/或从轮轮对具有如下特性：占据在与其共同作用的底盘框架的和导轨对的弯道中的有利位置。所述系统的特征在于，设有与导轮轮对和从轮轮对连接的轮对控制器，该轮对控制器设计为，用于将导轮轮对根据从轮轮对的偏移液压地偏移，优选以与从轮轮对相同的量值偏移，但方向相反。

控制器在此利用如下情况：通常从轮轮对弹性地且以低强度在底盘中引导，使得所述底盘与轮轨条件无关地总是实际上径向地，或然而超径向地(überradial)设定。根据本发明的控制系统因此理想地适合于具有较低速度的轨道车辆、两轴的车辆并且一般适合于如下轨道车辆，其中出于经济原因需要较低的投资成本并且不考虑有源轮对控制器。

因此，根据本发明提出，从轮轮对的位置经由液压控制器相反地传递到导轮轮对上，使得所述从轮轮对同样占据轨道中的至少一个径向的或甚至超径向的位置。

用于导轮轮对的控制器的能量在此通过液压装置提供并且不必由从轮轮对的摩擦能量承担。

据此，根据本发明的一个改进方案提出，从轮轮对在其所属的底盘中自由地或以一定强度弹性地引导，以便在所有轮轨条件下都占据在导轨对的弯道中的期望的径向的和/或超径向的位置。

如果应当避免过度控制或甚至期望仅有限的控制，那么可以经由提高并联的、寄生的强度(例如主悬架、附加弹簧等)或经由在液压系统中的附加强度来相应地减小设置。

根据本发明的一个可选的变型方案提出，导轮轮对和从轮轮对设置在共同的底盘框架中并且导轮轮对的或从轮轮对在与相应的轮对共同作用的导轨对的弯道中的位置通过底盘框架和相应的轮对轴承之间的纵向运动限定。

轮对在此包括两个轮，这两个轮经由共同的轴彼此连接。在此提出，轮对的这两个轮中的每个轮分别在导轨对的一个导轨上滚动，使得导轨对分别与轮对的轮接触。

优选地，还提出用于提供用于液压地偏移导轮轮对的能量的泵，其中泵以法兰连接在导轮轮对的或从轮轮对的轮对轴的端部上并且与所述轮对轴在驱动侧上耦联。

由此，使偏移导轮轮对所需的泵功率以熟练的方式和方法在不需要电布线的情况下直接达到轮对轴，使得可以取消复杂的布线工作。作为泵在此考虑常见的齿轮泵或轴向柱塞泵，其在驱动侧上直接与轮对轴耦联。替选地，本发明然而也包括，电驱动泵，以提供所需的液压。泵在此可以集成到阀块或液压的动力单元中。

根据本发明的一个可选的改变形式提出，轮对控制系统还包括至少一个控制阀，有利地每个轮对一个控制阀，优选四位三通阀，其中：

a)通过偏移从轮轮对可机械地或机电地操作所述控制阀，以便使控制阀达到偏移位置中，所述偏移位置造成，所述导轮轮对沿与所述从轮轮对相反的方向液压地偏移，并且

b)通过偏移导轮轮对可机械地或机电地操作所述控制阀，以便使控制阀在达到期望的偏移时达到阻塞位置中，所述阻塞位置阻止导轮轮对的进一步液压偏移。

优选提出，

c)将在所述阻塞位置中的泵切换到空转状态中，使得不产生功率损失。

根据本发明的一个可选的改变形式提出，四位三通阀构成有弹簧加载的阀挺杆，由此已经在没有控制运动的情况下可以实现最大流量。

根据本发明的一个可选的改变形式提出，所有在底盘中存在的阀在中央阀块中的集成构成为整体。

因此，控制阀根据在轨道中的从轮轮对的位置或相对于底盘框架操作并且确保导轮轮对的量值相同但相反的偏移。

根据本发明同样可以提出，轮对的偏移被电传递并且在此所需的阀设置经由相应的电磁阀实现。

根据本发明可以提出，经由压拉线缆进行各个导轮轮对的控制阀的机械操作以移动到偏移位置中。通过将阀安装在轮对本身上，所述阀和轮对在达到预设的向外旋转角度时自动移动到阻塞位置中。

根据本发明的一个可选的变型形式，其中阀设置在底盘框架上，经由第二压拉线缆进行阀到阻塞位置中的移动。

替选地，代替压拉线缆也可以通过两个反向作用的纯牵拉线缆执行阀的操作。

轮对的控制器可以经由底盘的向外旋转角度通过在车厢和底盘框架之间安装压拉线缆实现，其中可以提出相应地减小行程，并可以将向外旋转运动和纵向运动分开。

换言之，将阀移动到偏移位置中，其方式为从轮轮对改变其在轨道中的位置。这例如在驶入轨道曲线时是这种情况，因为现在从轮轮对由于其弹性引导匹配于轨道曲线。从轮轮对的所述匹配造成控制阀的切换位置从阻塞位置变换到偏移位置中，在所述偏移位置中导轮轮对液压地沿与从轮轮对相反的方向偏移。如果导轮轮对达到与从轮轮对量值相同的偏移，那么阀移动到其阻塞位置中。阀的切换位置的变换在此可以经由压拉线缆进行，所述压拉线缆将阀根据从轮轮对的相对于底盘框架的向外旋转角度在相应的轮对上操作。替选地，本发明然而也包括：可以机电地或电磁地根据在底盘中的相应的轮对的检测到的位置进行切换位置的变换。

此外，根据本发明的一个变型形式可以提出，借助于设置在底盘框架和车厢之间的压拉线缆进行控制阀的机械操作，由此将底盘框架相对于车厢的向外旋转角度用作为控制变量。

优选可以提出，存在每个轮对至少一个行驶方向阀，优选六位二通阀或四位二通阀和二位二通阀的组合，以将轮对从前进切换到后退，和从后退切换到前进，这可通过表征旋转方向的、在与轮对轴耦联的泵的吸入侧和压力侧之间的压差切换。然而本发明也包含如下想法，根据该想法行驶方向阀基于不通过泵得到的行驶方向信息来设定，优选电地设定。这样这些信息也可以来自列车控制系统或类似的系统并且造成阀的相应的切换。替选地，对于经由压差的两条控制线路的切换，一条控制线路也可以足够，其中设置阀到基本位置中的弹簧操作。

这种配置在轨道车辆改变其行驶方向时证实为有利的。自动地进行行驶方向阀的切换位置变换，使得之前前进的轮对现在作为从轮轮对工作，并且反之亦然。在泵牢固地与轮对轴耦联时，根据吸入侧和压力侧的压差进行切换位置变换。

因为从轮轮对在其位置中对轨道不进行液压地影响，所以行驶方向阀确保从轮轮对的弹性悬挂，例如其方式为将轮对的操作缸的两个腔经由节流件短接，使得从轮轮对本身可以匹配于导轨对的弯道。

根据本发明还可以提出，轮对控制器设有无效行程，以便在直道和大的弯道中在速度较高时避免不期望的控制效果。因此，优选地，从轮轮对的偏移不造成导轮轮对的操控，其中所述偏移大致对应于通过具有大约1000m的半径的弯道的行驶的设定。

此外，根据本发明提出，从轮轮对以及导轮轮对分别经由至少一个操作缸可偏移，其中各个操作缸的两个腔经由小的节流孔板连接，使得所属的轮对在直道中可以自动地运动到中间位置中进而可以补偿公差，优选其中节流孔板的直径在导轮轮对中和在从轮轮对中不同地构成，优选使得，导轮轮对具有比从轮轮对更高的阻尼，节流件也具有更小的开口。

在此，节流孔板构成为，使得能够不产生不稳定的状态并且尽管如此在弯道和道岔中行驶时发生实际上不被阻碍的运动。

此外，根据本发明可以提出，从轮轮对的操作缸的腔经由行驶方向阀短接，所述行驶方向阀具有集成的节流孔板。在此，集成的节流孔板具有开口，所述开口比与操作缸的两个腔固定连接的那个节流件更大。

此外可以提出，行驶方向阀可通过对相应的阀挺杆或阀销的不同着色表示将其所占据的位置，所述阀挺杆或阀销优选通过透明玻璃也从外部可见。这能够实现行驶方向阀的位置的视觉上的控制。如果应当阻塞这些阀中的一个阀，那么在这两个阀中能识别不同的位置。替选地也可考虑显示销，所述显示销经由阀挺杆升高或降低。

此外，在计算单元中控制原理的模拟可以经由促动器的电子控制进行，使得可识别不期望的和不利的控制。

此外，根据本发明可以存在每个轮对两个操作缸，所述操作缸在垂直于行驶方向的宽度方向上接合到轮对的不同侧上。

此外，根据本发明提出，轮对控制器设计为用于，调整并联的、寄生的强度(例如主悬架、附加弹簧等)以减少在具有不利的接触几何形状或特殊的磨损条件的轨道条件下的轮对的可能的、超径向的或仅受限制的控制。这也可以经由在液压系统本身中的附加的强度产生。

本发明还包括具有根据上文提出的变型形式之一的液压机械的轮对控制系统的轨道车辆的底盘。

此外，本发明包括具有如同上文所介绍的底盘的轨道车辆。

附图说明

其他特征、细节和优点根据下述附图说明可见。在此示出：

图1示出本发明的示意图；

图2示出本发明的液压线路图的示意图，其与行驶方向无关地实现根据本发明的优点；以及

图3示出具有根据本发明的轮对控制系统的底盘框架的示意俯视图。

具体实施方式

图1借助于大程度简化的示意图示出根据本发明的基本原理。

液压机械的轮对控制系统1具有导轮轮对2和从轮轮对3(未详细示出)，其在轨道中的位置可通过属于轮对2、3的操作缸12改变。可识别，两个操作缸12相对大幅度地相对于彼此反向地偏移，这代表具有相对小的半径的轨道曲线。操作缸12的改变在此总是还造成与其连接的轮对2、3的改变。

本发明的想法现在是，依据从轮轮对3的自动进行的偏移而液压地调整导轮轮对2。

为了得到自由的或弹性的或可调整的从轮轮对3，属于从轮轮对的操作缸12的两个腔经由节流件16短接。据此可实现，将从轮轮对基于外部的力作用在轨道中调节，使得在轨道曲线处之前刚刚对齐的从轮轮对占据期望的径向位置或甚至超径向的位置。

然而如果改变从轮轮对3的位置或所属的操作缸12的位置，那么这借助于第一压拉线缆9影响控制阀。

所述控制阀在图1中通过四位三通阀实现，当所述两个操作缸量值相同地然而反向地偏移时，所述控制阀占据其中间位置。

而如果经由压拉线缆9确定在从轮轮对的位置中的改变时，那么所述从轮轮对移动到其两个偏移位置之一中。在该偏移位置中，导轮轮对2的操作缸12与处于压力下的液压液体连接，使得前进操作缸沿与后退缸12相反的方向运动。

如果例如后退缸的活塞向右运动，那么第一压拉线缆造成，液压泵6的高压侧与前进操作缸的右腔连接，这带来导轮轮对的位置改变。如果操作缸位于相对置的底盘侧上，那么按照逻辑地液压泵6的高压侧与前进操作缸的左腔连接。

只有当偏移量值相同，然而方向相反时，第二压拉线缆10才造成：控制阀8的偏移位置朝向控制阀8的阻塞位置或重点位置滑移。在控制阀8的所述中间位置中，高压侧和低压侧短接，使得泵6在空转中工作。

为了前进操作缸12也可以在控制阀8的中间位置中执行较小的修正，操作缸12的两个腔可以经由节流件15(在图1中未示出)连接，所述节流件允许比节流件16小非常多的流量。

图2现在示出液压机械的轮对控制器1的液压方案，所述液压方案在其基本想法方面对应于图1的方案，针对与行驶方向无关的结构，每个操作缸12具有控制阀和行驶方向阀。

在此，为了检测从轮轮对或导轮轮对现在存在行驶方向阀，所述行驶方向阀将根据行驶方向沿不同方向运行的泵6的高压提供给导轮轮对2或所属的前进操作缸12。此外，针对每个操作缸12也存在自身的控制阀8，其中从轮轮对3的控制阀借助于行驶方向阀11与泵6的高压侧断开，使得后退控制阀8的可能的切换位置变换不发挥作用。

图2的示图适用于具有每个轮对2、3各一个操作缸12的底盘5。所述功能在此基本上对应于已经针对图1所阐述的方式。分别在从轮轮对3上，压拉线缆10固定在轮对引导机构上，所述压拉线缆将底盘框架5和轮对支架之间的纵向运动传递到导轮轮对2处的控制阀8、在此四位三通阀上。在操作控制阀8时，为导轮轮对2的操作缸12加载压力，使得所述操作缸沿相反方向朝向从轮轮对3运动，直至所述操作缸达到与从轮轮对2相同的位置。随后使控制阀8再自动地达到其中间位置中，在所述中间位置中缸8实际上被液压地阻塞并且压力和回流线路与泵6短接，使得泵6不必再产生压力并且近似不产生功率损耗。

用于设置的能量或压力通过可能是齿轮泵的泵6产生，所述泵以法兰连接在轮对轴端部上并且通过轮对2、3的旋转运动驱动。体积流随后根据行驶方向经由四个止回阀19相同地定向并且继续传导至缸12的阀8、11。过压阀26以及液压储能器21完成压力供应。通过使用液压储能器21实现封闭的系统并且所述液压储能器在空转中实际上不产生无功功率，其中所述液压储能器在回流中并且以低压运行。止回阀19以及液压储能器21可以直接集成在泵6上或者也集成在可选地存在的阀块23中。替选地，也可考虑不具有蓄压器然而具有油底壳的开放系统。

此外，提出将附加的蓄压器安装在压力侧上以短时间地提高功率，使得优选也可以在利用本发明的优点的情况下驶过突然出现的窄的轨道曲线，如其通常在道岔中由于额外加速的促动而出现，所述促动由于附加的蓄压器可实现。不言而喻然而也可实现，将已经存在的蓄压器确定为功率足够强的。

旋转方向所属的液压预先控制通过行驶方向阀11，在此六位二通阀体现，经由所述预先控制，从轮轮对3的操作缸12的腔经由节流孔板16短接，从而从轮轮对3实际上可以自由地且没有延迟地然而衰减地占据其在轨道中的径向的或超径向的位置。此外，从轮轮对3经由行驶方向阀11从压力侧和吸入侧(或加油侧)脱离。导轮轮对2处的操作缸12的腔通过行驶方向阀11对于控制阀8释放，由此能够实现经由与导轮轮对2连接的控制阀8的操控。行驶方向阀11经由液压控制线路17例如通过在前进行驶或后退行驶(旋转方向反向)时在双重作用的齿轮泵6处的变换的压差操作。此外，行驶方向阀11经由弹簧达到基本位置中，使得不会出现未被定义的位置。特别是在轨道车辆的静止状态中，当在泵6上不存在有效的压差时，这是有利的。

轮对控制器4还可以具有无效行程，使得在速度较大时和在轨道的大弯道中不造成前进操作缸12的动态操控，所述动态操控会不利地影响车辆的行驶性能。所述无效行程经由阀8的正面覆盖实现。此外，每个操作缸12的两个腔经由小的节流孔板15彼此连接，使得产生运动的非常高的阻尼。所述阻尼能够实现将轮对2、3在直道中自动地在中间方位中定向，进而补偿该设定的公差和误差。

如在图3中所示出，优选由控制阀8和行驶方向阀11构成的每个阀块23固定在轮对引导机构(例如摆臂、轮对轴承壳体、车轮悬挂臂等)并且经由两个压拉线缆9、10与相对置的轮对引导机构连接。线缆9、10分别变换地固定在阀体或固定在阀操纵杆上。这两个线缆9、10可以与三个或四个液压线路17、18((多条)压力线路、回流线路和控制线路)一起在保护软管22或保护管道中组合并且在转向架中相应地铺设。控制系统4由两个阀块23、两条压拉线缆9、10、三条或四条液压线路17、18以及泵6构成，在所述形式下在制造中可以进行预组装，使得在安装在底盘5上时不再需要耗费的设定工作。系统4由此变得易于组装和维护。

泵6和从其离开的液压线路18通常尺寸确定为，使得实现大的行程速度，以便在通过道岔的行驶中实现在临界点，例如岔心之前的全偏移。

在此可以提出，阀8的横截面开口具有渐进形状，从而改善了在开口小的情况下的定位准确性。

图3还示出，泵6优选可以直接安装在轮对轴端部上。由此在底盘5之内不产生附加的空间需求，因为在大多数情况下空间本来就是非常紧张的。止回阀19以及液压储能器21优选直接集成在阀块23中。

通过将从轮轮对3用作为开环控制变量或闭环控制变量可以例如经由底盘或弯道识别传感装置的向外旋转角度(回转、加速度等)实现传统弯道识别系统的大约6至8倍快的反应时间，使得根据本发明的控制即使在道岔行驶的情况下也可以带来所需的高功率。泵6的功率或输送体积大小可以确定为，使得调节速度在40km/h时足以在到达道岔岔心之前达到总行程。

此外，根据本发明提出呈压力监控形式的状态显示，所述压力监控纯机械地生成显示，或者电地经由led显示器实现。所述监控的电流供应例如经由电容器实现，所述电容器由系统本身经由从压力变化到电压的转换来充电。

此外，在阀块处可以安装观察玻璃，所述观察玻璃能够实现对行驶方向阀11的位置的视觉控制以进行行驶方向变换。如果应当阻塞这些阀中的一个阀，那么在这两个阀中可识别不同的位置。对此替选地，也可考虑指示销，所述指示销经由阀挺杆升高或降低。

附图标记列表

1液压机械的轮对控制系统

2导轮轮对

3从轮轮对

4轮对控制器

5底盘/底盘框架

6泵

7轮对轴

8控制阀

9第一压拉线缆

10第二压拉线缆

11行驶方向阀

12操作缸

13操作缸的腔

14操作缸的腔

15节流孔板

16集成到行驶方向阀中的节流孔板

17压差控制线路

18液压线路

19止回阀

21液压储能器

22保护软管

23阀块

24固定机构

25用于压拉线缆的固定点

26过压阀