調平軌道車輛及相關系統和方法
【專利摘要】示出并描述了調平軌道車輛、調平二系懸掛系統、用于懸掛系統的升高系統和其他相關系統和方法。在一個例子中，軌道車輛包括上部結構、轉向架和調平二系懸掛系統。該調平懸掛系統包括至少一個定位在上部結構和轉向架之間的彈簧，和與螺旋彈簧接合的二系懸掛支承升高系統（SMLS）。該二系懸掛支承升高系統包括彈簧支架（SM）和活塞組件。在運行中，加壓的液壓流體作用于活塞上并升高上部結構，由此允許上部結構的入口升高到希望的高度，例如站臺高度。
【專利說明】調平軌道車輛及相關系統和方法【技術領域】
[0001]本發明通常涉及用于軌道車輛的調平系統，更特別地，涉及用于軌道車輛的調平二系懸掛系統。【背景技術】
[0002]軌道車輛，尤其是用于公共運輸的軌道車輛，通常包括用于承載乘客的上部結構。該上部結構騎在轉向架(有時候也稱為載重車(truck))上，其包括至少一個輪軸，更典型地，包括兩個輪軸，以沿著導軌行進。通常，一系懸掛系統設置在輪軸和轉向架之間，而二系懸掛系統設置在轉向架和上部結構之間。
[0003]上部結構具有至少一個入口，例如門，以允許在軌道車輛到達裝載站臺時乘客或貨物進出上部結構。因為負載可以變化，所以上部結構有時可能需要升高或降低可變的距離，以允許其入口的地面達到與站臺相近的高度。
[0004]出于多種原因， 申請人:不滿足于已有的用于升高和降低上部結構的方案。
【發明內容】
[0005]特別地，本發明致力于用于調平軌道車輛的上部結構的系統和方法。總之， 申請人:已開發了具有狹窄的幾何構型的允許有效調平上部結構的調平二系懸掛系統(這里也稱為“調平懸掛(leveling suspensions)”),其容易地集成在多種轉向架/上部結構設計中。本發明還包括與調平懸掛相關的多種方法和控制系統。
[0006]在一個例子中，軌道車輛包括上部結構、轉向架和調平懸掛，該調平懸掛包括設置在上部結構和轉向架之間的至少一個螺旋彈簧。二系懸掛支承升高系統(secondarysuspension-mounting lift system)(SMLS)與螺旋彈簧接合。SMLS包括彈簧支架(SM)和活塞組件。在運行中，軌道車輛在具有站臺的車站停止下來。調平傳感器(leveling sensor)確定上部結構入口門在站臺高度之下。加壓的液壓流體作用在至少一個活塞上，并升高上部結構，直至車輛入口門相對于站臺高度處于預定的高度，例如近似等于站臺水平的高度。在乘客或貨物裝載和卸載之后，例如，流體被釋放，活塞將上部結構降低到期望的水平(高度)。
[0007]在許多例子中，軌道車輛將包括多于一個(例如2、3、4、5、6、7、8等等)的調平懸掛。在包括多個調平懸掛的例子中，調平懸掛可以設置用于均勻地升高上部結構，例如至少一個前部和后部活塞加壓，以均勻地升高上部結構，且至少兩側加壓以均勻地升高上部結構。
[0008]上面的
【發明內容】
旨在簡要總結一些本發明。其他實施方式將在下面的圖中和【具體實施方式】中更加詳細地陳述。然而，顯而易見的是，詳細說明不旨在限制本發明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1示出這里公開的具有調平懸掛系統的軌道車輛的一個例子。
[0010]圖2是調平懸掛系統的剖視圖。[0011]圖3示出圖2的處于不同位置的調平懸掛。
[0012]圖4是描述調平懸掛HPU和E⑶的聯系的圖。
[0013]圖5是描述SMLS、HPU、E⑶、T⑶和調平傳感器的示意圖。
[0014]圖6描述了工藝流程例子。
[0015]圖7是調平二系懸掛系統的另一個例子的剖視圖。
[0016]圖8不出圖7的處于不同位置的懸掛系統。
[0017]圖9表不調平懸掛系統的另一個例子的透視圖。
[0018]圖1Oa和IOb表示圖9所示的系統的側剖視圖。
[0019]圖11是圖9所示的系統的特寫視圖。
[0020]圖12表示用于容納調平懸掛系統的一部分。
[0021]圖13表示與轉向架接合/對接的調平懸掛系統。
[0022]圖14表示調平傳感器的例子。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出軌道車輛2的前剖視圖，其是本文公開的軌道車輛的一個例子。所示車輛2鄰近站臺4停放。就總體結構而言，車輛2包括上部結構6和具有輪軸12的轉向架10。上部結構6包括入口 6a，例如門，其具有入口地面6b。一系懸掛(不可見)定位在軸12和轉向架10之間。一對調平二系懸掛系統15定位在轉向架10和上部結構6之間。調平二系懸掛系統15包括與懸掛支承升高系統(SMLS) 18接合的彈簧16a。
[0024]就總體功能而言，當行駛時，上部結構可以相對于轉向架處于降低的惰力狀態(coasting configuration,慣性運動狀態,惰力運轉狀態)(He)中。當停在站臺4例如進行裝載或卸載時，SMLS18可以用于升高上部結構6，以減少在站臺水平面4a和入口水平面6b之間的距離D。升高和降低可以通過多種SMLS例子來實現。
[0025]圖2示出調平懸掛(稱為調平懸掛115)的一個例子的剖視側視圖。在該例子中，調平懸掛115包括與SMLSl 18接合的彈簧116a。調平懸掛115的上端，例如彈簧116a的上表面，可以認為與上部結構106接合，或構造用于與上部結構接合。SMLS的下端118a可以認為與轉向架110接合，或構造用于附接到轉向架上。SMLS是這里公開的SMLS的一個例子，可以認為是底部支承的SMLS，因為其安裝到彈簧116a的底部上。
[0026]SMLSl 18包括彈簧支架(SM)120和活塞組件122。SM120包括定位在螺旋彈簧116a內的空心缸筒120a。SM還包括連接到缸筒上的凸緣120b。凸緣120b從螺旋彈簧向外延伸，并靠接螺旋彈簧的一端。在本例中，凸緣120b靠接彈簧116a的底端。在許多例子中，凸緣將摩擦性地附接到彈簧上，從而使得例如彈簧和凸緣之間無需硬連接來保持位置和運行穩定性。SM120還可以包括擴展表面120c，以增加升高力的有效面積。如圖3中更清楚地看到的，液壓流體能夠實現與擴展表面120c的流體流通并能夠作用于擴展表面120c上。
[0027]活塞組件122包括尺寸設計成能裝配在中空缸筒120a內的活塞122a。活塞組件122還包括用于液壓接口的擠壓件122b，該擠壓件與活塞流體連通。
[0028]圖3示出前面所述的調平懸掛115，在此通過擠壓件122b注入的加壓液壓流體作用于活塞122a上并升高彈簧116a，從而升高上部結構。活塞組件還可以包括止擋件，例如止擋件122c，以防止活塞延伸超出預定距離。[0029]這里公開的調平懸掛可以容易地與許多轉向架/上部結構設計集成，以在狹窄的幾何空間中提供一高響應性的和高功能性的系統，這進一步排除了對額外的獨立調平系統的需求。
[0030]大體上，圖4示出升高懸掛215，其包括與SMLS218接合的彈簧216a、液壓動力單元(HPU)240和電子控制單元(ECU)260。在本例中，ECU260將信號發送到HPU，以升高或降低SMLS，由此實現上部結構的調平。
[0031]圖5示例了另一個示意圖，其包括SMLS318、HPU340和E⑶360。如同所示，調平傳感器362和列車控制單元364中的至少一個還可以與E⑶通信。此外，蓄能器366被顯示為一個與HPU連通的分離的部件，但是在一些例子中，蓄能器可以是HPU的內部部件。視圖中的部件簡要地描述在圖例中。
[0032]可以使用多種調平傳感器一其使用這里所包括的教導。就總體結構而言，調平傳感器可以包括任何構造用于確定懸掛由于負載(例如乘客負載)而導致的沉降的設備。例如，調平傳感器可以包括用于安裝到上部結構上的上部結構-部件、用于安裝到轉向架上的轉向架-部件，和定位用于確定一個部件相對于另一個部件的運動的相對定位設備。相對定位設備可以檢測角度位移、線性位移、力等等。
[0033]關于運行，系統可以基于預定義的沉降邏輯確定懸掛沉降。下表1示出沉降邏輯的一個預設例子，其可以用于確定懸掛沉降和合適的調平。在本例中，AWO被預先確定成使得上部結構入口與站臺水平面大致同高。
[0034]
【權利要求】
1.構造用于將其入口地面升高到站臺高度的軌道車輛，該車輛包括: Ca)具有入口地面的上部結構； (b)轉向架； (C)定位在所述上部結構和所述轉向架之間的螺旋彈簧， 該螺旋彈簧具有內徑(Din)和外徑(Dex)， 該螺旋彈簧具有頂部和底部，并構造用于將所述上部結構相對于所述轉向架至少部分地維持在升高的惰力狀態(He);和 Cd) 二系懸掛支承升高系統(SMLS)，包括: Cd.1)彈簧支架(SM)，其包括: (d.1.a)定位在所述螺旋彈簧內的空心缸筒，和 (d.1.b)連接到所述缸筒上的凸緣，該凸緣從所述螺旋彈簧向外延伸并靠接所述螺旋彈簧的一端部，和 (d.l.c)限定在所述空心缸筒的內側并處于流體連通狀態的擴展表面，和 (d.2)活塞組件，其包括: (d.2.a)尺寸設計成能裝配在所述空心缸筒內的活塞，和 (d.2.b)用于液壓接口的擠壓 件，該擠壓件與所述活塞和所述擴展表面流體連通，由此加壓的液壓流體作用在所述活塞和所述擴展表面上并升高所述上部結構。
2.根據權利要求1所述的車輛，其中所述彈簧支架安裝到所述螺旋彈簧的底部上。
3.根據權利要求2所述的車輛，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋彈簧的所述底部內，所述凸緣靠接所述螺旋彈簧的所述底部。
4.根據權利要求3所述的車輛，其中所述螺旋彈簧的所述底部摩擦性地附接到所述凸緣上。
5.根據權利要求1所述的車輛，其中所述彈簧支架安裝到所述螺旋彈簧的頂部上。
6.根據權利要求5所述的車輛，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋彈簧的所述頂部內，所述凸緣靠接所述螺旋彈簧的所述頂部。
7.根據權利要求6所述的車輛，其中所述彈簧的所述頂部摩擦性地附接到所述凸緣上。
8.根據權利要求1所述的車輛，還包括安裝到所述轉向架上的座，該座構造用于容納所述活塞組件。
9.根據權利要求8所述的車輛，其中所述座限定出用于容納所述擠壓件的指狀件。
10.根據權利要求9所述的車輛，其中所述擠壓件在角度α=90°±45°處定位。
11.根據權利要求10所述的車輛，還包括柔性的液壓管路，由此適應所述上部結構的升高和懸掛的填隙。
12.根據權利要求1所述的車輛，還包括定位在所述螺旋彈簧內側的緩沖器組件。
13.根據權利要求12所述的車輛，其中所述緩沖器組件定位成與所述彈簧支架相對。
14.根據權利要求1所述的車輛，還包括與所述活塞組件的擠壓件流體連通的液壓動力單元(HPU)。
15.根據權利要求14所述的車輛，還包括與所述液壓動力單元連通的電子控制單元(ECU)，該電子控制單元與構造用于檢測懸掛沉降的調平傳感器連通并基于站臺高度輸出信號。
16.用于軌道車輛的二系懸掛系統,該二系懸掛系統包括: (a)構造用于定位在上部結構和轉向架之間的螺旋彈簧， 該螺旋彈簧具有內徑(Din)和外徑(Drai), 該螺旋彈簧具有頂部和底部，并構造用于將所述上部結構相對于所述轉向架至少部分地維持在升高的惰力狀態(H。)；和 (b)二系懸掛支承升高系統(SMLS)，包括: (b.1)彈簧支架(SM)，其包括: (b.1.a)定位在所述螺旋彈簧內的空心缸筒，和 (b.1.b)連接到所述缸筒上的凸緣，該凸緣從所述螺旋彈簧向外延伸并靠接所述螺旋彈簧的一端部，和 (b.2)活塞組件，其包括: (b.2.a)尺寸設計成能裝配在所述空心缸筒內的活塞，和 (b.2.b)用于液壓接口的擠壓件，該擠壓件與所述活塞流體連通，由此加壓的液壓流體作用于所述活塞上并升高所述上部結構。
17.根據權利要求16所述的懸掛系統，其中所述彈簧支架安裝到所述螺旋彈簧的底部上。
18.根據權利要求17所述的懸掛系統，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋彈簧的所述底部內，所述凸緣靠接所述螺旋彈簧的所述底部。
19.根據權利要求17所述的懸掛系統，其中所述彈簧摩擦性地附接到所述凸緣上。
20.根據權利要求16所述的懸掛系統，其中所述彈簧支架安裝到所述螺旋彈簧的頂部上。
21.根據權利要求20所述的懸掛系統，其中所述空心缸筒延伸到所述螺旋彈簧的所述頂部內，所述凸緣靠接所述螺旋彈簧的所述頂部。
22.根據權利要求20所述的懸掛系統，其中所述彈簧的底部摩擦性地附接到所述凸緣上。
23.根據權利要求16所述的懸掛系統，其中所述二系懸掛支承升高系統還包括安裝到所述轉向架上的座，該座構造用于容納所述活塞組件。
24.根據權利要求23所述的懸掛系統，其中所述座限定出用于容納所述擠壓件的指狀件。
25.根據權利要求24所述的懸掛系統，其中所述擠壓件在角度α=90° ±45°處定位。
26.根據權利要求25所述的懸掛系統，還包括柔性的液壓管路，由此適應所述上部結構的升高和懸掛的填隙。
27.根據權利要求16所述的懸掛系統，還包括定位在所述螺旋彈簧內側的緩沖器組件。
28.根據權利要求27所述的懸掛系統，其中所述緩沖器組件定位成與所述彈簧支架相對。
29.根據權利要求19所述的懸掛系統，還包括與所述活塞組件的所述擠壓件流體連通的液壓動力單元(HPU)。
30.根據權利要求29所述的懸掛系統，還包括與所述液壓動力單元連通的電子控制單元(ECU)，該電子控制單元與構造用于檢測懸掛沉降的調平傳感器連通并基于站臺高度輸出信號。
31.用于與二系懸掛的彈簧接合的二系懸掛支承升高系統(SMLS)，該二系懸掛支承升聞系統包括: (a)彈簧支架(SM)，包括: (a.1)定位在螺旋彈簧內的空心缸筒，和 (a.2)連接到所述缸筒上的凸緣，該凸緣從所述螺旋彈簧向外延伸并靠接所述螺旋彈簧的一端部，和 (b)活塞組件,包括 (b.1)尺寸設計成能裝配在所述空心缸筒內的活塞，和 (b.2)用于液壓接口的擠壓件，該擠壓件與所述活塞流體連通，由此加壓的液壓流體作用于所述活塞上并升高上部結構。
32.根據權利要求31所述的二系懸掛支承升高系統，其中該彈簧支架構造用于安裝到所述螺旋彈簧的底部上。
33.根據權利要求32所述的二系懸掛支承升高系統，其中所述空心缸筒構造用于延伸到所述螺旋彈簧的底部內，所述凸緣構造用于靠接所述螺旋彈簧的底部。
34.根據權利要求31`所述的二系懸掛支承升高系統，其中所述彈簧摩擦性地附接到所述凸緣上。
35.根據權利要求31所述的二系懸掛支承升高系統，其中所述彈簧支架構造用于安裝到所述螺旋彈簧的頂部上。
36.根據權利要求35所述的二系懸掛支承升高系統，其中所述空心缸筒構造用于延伸到所述螺旋彈簧的頂部內，所述凸緣構造用于靠接所述螺旋彈簧的頂部。
37.根據權利要求36所述的二系懸掛支承升高系統，其中所述彈簧的底部摩擦性地附接到所述凸緣上。
38.根據權利要求31所述的二系懸掛支承升高系統，還包括座，該座構造用于安裝到所述轉向架上并接收所述活塞組件。
39.根據權利要求38所述的二系懸掛支承升高系統，其中所述座限定用于接收所述擠壓件的指狀件。
40.根據權利要求39所述的二系懸掛支承升高系統，其中所述擠壓件在角度α=90° ±45° 處定位。
41.根據權利要求40所述的二系懸掛支承升高系統，還包括構造用于適應所述上部結構的升高和所述懸掛的填隙的柔性的液壓管路。
42.根據權利要求31所述的二系懸掛支承升高系統，還包括與所述活塞組件的所述擠壓件流體連通的液壓動力單元(HPU)。
43.根據權利要求42所述的二系懸掛支承升高系統，還包括與所述液壓動力單元連通的電子控制單元(ECU)，該電子控制單元與構造用于檢測懸掛沉降的調平傳感器連通并基于站臺高度輸出信號。
【文檔編號】B61F5/14GK103534161SQ201280019518
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年2月21日 優先權日:2011年2月22日
【發明者】J·弗蘭克斯, A·W·科勒 申請人:韋柏科技控股公司