本实用新型涉及轨道交通的技术领域,更具体地说涉及所有高速列车、城际列车、区间列车以及其他轨道交通车辆中摆式列车上的集成液压控制系统。
背景技术:
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轨道交通,包括高铁,城际列车,区间列车,大铁路列车,以及其他轨道交通车辆,其轨道交通车辆运载量大,绿色环保无污染的优势,近年来得到了大力的发展。但是新修线路,投资成本高,时间长,尤其在山区非常困难;而相比新修线路,改造现有的旧线路,能大程度的节省建设成本和缩短工程时间。改造旧线路,比如改造现有旧的多弯道线路,引进摆式列车技术,其投资成本低,能够提高列车在弯道运行速度30%,是降低列车运行时间和提高列车运行舒适度的有效办法。
而目前市场上主动摆式列车技术中使用的主动控制系统可以分为两类。一类为分散的液压控制系统,如图1所示;另一类则为伺服电机-机械丝杠控制系统,如图2所示;
分散的液压控制系统由油缸a、蓄能器b、控制阀c、滤油器d、冷却器e、主泵站f、循环泵g和油箱h组成,其优点在于系统压力高,油缸作用力大,系统安全可靠,液压油缸体积小容易安装在转向架内。但分散的液压控制系统的问题在于液压系统及管路复杂,本身自重大,出现故障后在线诊断时间长,维修时需在线打开液压系统,容易污染液压油,同时对环境造成污染;在出现故障时可以实现故障保护的安全功能,但是成本很高。
伺服电机-机械丝杠控制系统由减速电机l、伺服电机k、行星滚珠丝杠j、传感器i等组成,其优点在于系统集成,没有分散元器件,维修时可更换整个系统,可以离线诊断故障,维修方便。但伺服电机-机械丝杠控制系统的缺点在于丝杠系统在润滑不良或者受侧向力情况下可能出现卡死现象,对系统安全性产生不良影响。在出现故障时难以实现故障保护的安全功能。
技术实现要素:
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本实用新型的目的就是针对现有技术之不足,而提供了一种应用于摆式列车的集成液压控制系统,其控制系统集成性高,本身自重小,故障诊断快且可以离线维修,操作便捷,同时可靠性和安全性高。
一种应用于摆式列车的集成液压控制系统,包括集成作动器,集成作动器内固定有液压油箱和液压油缸,液压油缸上固定有第一铰接支座,液压油缸的活塞杆上固定有第二铰接支座,第一铰接支座和第二铰接支座分布于液压油缸的两端并露出集成作动器外,所述的液压油缸内固定连接有位移传感器和若干压力传感器,位移传感器和压力传感器电连接在控制器上,控制器内设有控制板,控制器固定于集成作动器内并通过电缆和通讯线缆分别连接电源和列车控制器;集成作动器内固定有液压比例控制阀,液压比例控制阀通过线缆电连接控制器,液压比例控制阀通过液压油管分别与液压油缸和液压油箱连接,液压比例控制阀和液压油箱之间的液压油管上连接有定量泵,定量泵和电动马达机械连接,定量泵和液压比例控制阀之间的液压油管上连接有连通液压油箱的分支油管,分支油管上连接有溢流阀,所述的溢流阀、电动马达和定量泵均固定于集成作动器内。
所述的压力传感器设有两个,压力传感器和位移传感器均位于液压油缸的缸体内,位移传感器位于液压油缸缸体的一端,压力传感器分设于液压油缸内活塞的两侧。
所述的液压比例控制阀设有四个进出口并连接有四根液压油管,两根液压油管连接在液压油缸上,两根液压油管连接在液压油箱上,定量泵连接于液压比例控制阀和液压油箱之间的一根液压油管上。
所述的集成作动器上固定连接有电源插座,和通讯接口,控制器分别与电源插座和通讯接口电连接;集成作动器内的电动马达电通过电控箱连接电源插座;电源插座通过线缆连接电源,电源采用220V或380V的交流电。
本实用新型的有益效果在于:
1、它综合了现有主动摆式列车技术中主流的两种控制系统的优点,弥补了其两种控制系统的缺点,实现摆式列车的控制系统具备高安全性、高可靠性和高集成性,能减轻摆式列车的重量,提高车速,同时故障诊断快可以离线维修,操作便捷。
2、它采用的集成液压控制系统能根据列车的控制信号实现列车在过曲线时做实时要求的各角度的倾摆。
附图说明:
图1为现有摆式列车上分散的液压控制系统的示意图;
图2为现有摆式列车上伺服电机-机械丝杠控制系统的示意图;
图3为本实用新型集成液压系统的结构示意图;
图4为本实用新型单个集成作动器设于摆式列车上的结构示意图;
图5为本实用新型一对集成作动器设于摆式列车上的结构示意图。
图6为本实用新型集成液压系统采用变量泵的结构示意图。
图中:1、集成作动器;2、液压油箱;3、液压油缸;31、第一铰接支座;32、第二铰接支座;4、位移传感器;5、压力传感器;6、控制器;7、电源;8、液压比例控制阀;9、定量泵;10、电动马达;11、溢流阀;12、控制板;13、列车控制器;14、比例变量泵;15、转向架;16、连杆;17、摇枕;18、二系悬挂;19、车厢。
具体实施方式:
实施例:见图3所示,一种应用于摆式列车的集成液压控制系统,包括集成作动器1,集成作动器1内固定有液压油箱2和液压油缸3,液压油缸3上固定有第一铰接支座31,液压油缸3的活塞杆上固定有第二铰接支座32,第一铰接支座31和第二铰接支座32分布于液压油缸3的两端并露出集成作动器1外,所述的液压油缸3内固定连接有位移传感器4和若干压力传感器5,位移传感器4和压力传感器5电连接在控制器6上,控制器6内设有控制板12,控制器6固定于集成作动器1内并通过电缆和通讯线缆分别连接电源7和列车控制器13;集成作动器1内固定有液压比例控制阀8,液压比例控制阀8通过线缆电连接控制器6,液压比例控制阀8通过液压油管分别与液压油缸3和液压油箱2连接,液压比例控制阀8和液压油箱2之间的液压油管上连接有定量泵9,定量泵9和电动马达10机械连接,定量泵9和液压比例控制阀8之间的液压油管上连接有连通液压油箱2的分支油管,分支油管上连接有溢流阀11,所述的溢流阀11、电动马达10和定量泵9均固定于集成作动器1内。
所述的压力传感器5设有两个,压力传感器5和位移传感器4均位于液压油缸3的缸体内,位移传感器4位于液压油缸3缸体的一端,压力传感器5分设于液压油缸3内活塞的两侧。
所述的液压比例控制阀8设有四个进出口并连接有四根液压油管,两根液压油管连接在液压油缸3上,两根液压油管连接在液压油箱2上,定量泵9连接于液压比例控制阀8和液压油箱2之间的一根液压油管上。
所述的集成作动器1上固定连接有电源插座,和通讯接口,控制器6分别与电源插座和通讯接口电连接;集成作动器1内的电动马达10电通过电控箱连接电源插座;电源插座通过线缆连接电源7,电源7采用380V或220V的交流电;控制信号通过通讯总线传递给控制器,控制器内部按照控制逻辑转换成比例控制阀的控制信号,集成作动器根据这个控制信号实现列车的摆动。
工作原理:本实用新型为摆式列车上的集成液压控制系统;其原理结合图3进行阐述图3中虚线为电路或控制油路,实线为主油路;
其摆式列车上电时,电动马达10通电,定量泵9启动,同时其液压控制系统通过溢流阀11建立所需要工作压力,系统从而自动进入摆式列车模态。当列车过弯道曲线时,列车上的计算机通过采集的信息计算出列车通过曲线时所需要摆动的角度,通过列车通讯总线把这个角度信息传递给集成作动器1里的控制器6。控制器接收到这个信息后进行处理,通过控制律把此信号转换成液压比例控制阀8的控制信号发送给液压比例控制阀8,通过液压比例控制阀8的换向以及流量控制来控制液压油缸3的运动,实现列车在弯道曲线上各位置的最佳倾摆;倾摆状态的结构如图4、5所示;
同时液压油缸3上内置的位移传感器4把液压油缸3实时运动反馈给控制器6,构成位置的控制闭环,由此保证液压油缸3的运动与列车传输的信号同步;另外还可采用不同的控制率,如液压油缸3上内置的压力传感器4可以把液压油缸3实时压力反馈给控制器6,构成力的控制闭环,由此保证液压油缸3的运动与列车传输的信号同步;
还有如图6所示,该系统也可以将定量泵9更换为比例变量泵14。此时把轨道信号存储在列车计算机内,列车通过GPS定位系统或者路边预设传感器提前确认列车将进入曲线和列车需要倾摆的角度。该信号通过列车通讯总线传递给集成作动器的控制器。控制器根据该信号计算变量泵所需要流量,并提前调节变量泵流量,以满足液压系统工作要求,这样系统更加节能环保。