設置有側傾剛度控制裝置的鐵路交通工具懸架的制作方法
【專利說明】
[0001]發明
技術領域
[0002]本發明涉及用于鐵路交通工具的氣動懸架，特別地然而非排他地涉及副氣動懸架(secondary pneumatic suspens1n)。本發明還涉及行駛系(running gear)，并且特別涉及設置有此類氣動懸架的轉向架。本發明還涉及設置有此類氣動懸架的鐵路交通工具和控制此類氣動懸架的方法。
【背景技術】
[0003]EP0568043中披露了具有主懸架和副懸架的鐵路交通工具。副懸架是包括定位在車廂本體(car body)和轉向架的兩側上的轉向架框架之間的環形空氣波紋管(toroidalair bellow)的氣動懸架。每個空氣波紋管利用氣動管線連接到密閉的輔助容積，以降低空氣懸架的垂直剛度，并增加所感受到的乘坐舒適度。遺憾的是，垂直剛度的該降低還導致了側傾剛度的下降，在鐵路交通工具通過彎道時具有不良影響，例如被乘客所感受到的增加的側向加速度、導電弓(pantograph)的側向位移和車廂本體寬度限制。為應對側傾剛度的該下降，兩個三向閥門被布置在環形空氣波紋管和輔助容積之間，以在交通工具進入彎道時，選擇性地將轉向架的一側上的一個空氣波紋管與關聯的輔助容積隔離，并且同時將該輔助容積連接到轉向架的另外一側上的另外的空氣波紋管并連接到關聯的輔助容積。當交通工具進入彎道時，彎道的內側上的空氣波紋管被隔離，這減小了其有效氣動容積并增加了其剛度，同時彎道外側上的空氣波紋管被連接到兩個空氣輔助容積，這進一步降低了該側上的剛度。取決于空氣波紋管和輔助容積之間的容積比，副懸架的總體側傾剛度可以輕微地增加或甚至減少，這在轉彎時是不利的。
[0004]因此，存在對簡單并可靠的裝置的需求，以在鐵路交通工具通過彎道時充分地增加氣動懸架的側傾剛度。
[0005]發明概述
[0006]根據本發明的一個方面，提供了氣動懸架，該氣動懸架包括待分別在行駛系的中間縱向垂直平面的左側和右側上定位在交通工具本體和行駛系之間以將交通工具本體支撐在行駛系上的至少一個左空氣波紋管和至少一個右空氣波紋管。附加空氣容積裝置利用抗側傾閥門裝置連接到左空氣波紋管和右空氣波紋管。彎道檢測器連接到抗側傾閥門裝置，以便在檢測到彎道時將左空氣波紋管和右空氣波紋管與附加空氣容積裝置隔離。
[0007]空氣波紋管的垂直剛度與空氣波紋管中的空氣體積成反比。側傾剛度的一階近似是行駛系的左側和右側上的懸架的垂直剛度的絕對值之和。當交通工具在直線軌道上行駛時，每個空氣波紋管與一個附加容積相關聯，以提供相對柔軟的懸架，例如，懸架的低垂直和側傾剛度。當檢測到彎道時，左空氣波紋管和右空氣波紋管這二者同時與附加空氣容積裝置隔離，并且行駛系的兩側上的垂直剛度增加，這引起側傾剛度的增加。
[0008]根據實施例，抗側傾閥門裝置包括用于將附加空氣容積裝置連接到左空氣波紋管的左抗側傾閥門和用于將附加空氣容積裝置連接到右空氣波紋管的右抗側傾閥門。根據一個實施例，左抗側傾閥門和右抗側傾閥門中的每一個都是雙位、雙向閥門，是特別簡單的配置。
[0009]附加空氣容積裝置可以包括一個或多個腔。根據優選實施例，附加空氣容積裝置包括經由抗側傾閥門裝置連接到左空氣波紋管的至少一個左附加空氣腔，和經由抗側傾閥門裝置連接到右空氣波紋管的至少一個右附加空氣腔。左附加空氣腔和右附加空氣腔可以完全地相互隔離，或者可以利用含有或者不含噴嘴的壓差式閥門相互連接。如以上所述，抗側傾閥門裝置可包括一個共用閥門或兩個獨立閥門，即，在左附加空氣腔和左空氣波紋管之間的左抗側傾閥門，以及在右附加空氣腔和右空氣波紋管之間的右抗側傾閥門。
[0010]附加空氣容積裝置可以包括經由抗側傾閥門裝置連接到左空氣波紋管和右空氣波紋管二者的一個或多個共用空氣腔。共用空氣腔或多個共用空氣腔可以是附加空氣容積裝置的僅有的腔，或者可以與左附加空氣腔和右附加空氣腔組合。
[0011]根據一個實施例，附加空氣容積裝置可以包括經由抗側傾閥門裝置連接到左空氣波紋管的至少一個左附加空氣容積，和經由抗側傾閥門裝置連接到右空氣波紋管的至少一個右附加空氣容積。抗側傾閥門裝置可以包括單獨的雙位、四向閥門。
[0012]優選地，附加空氣容積裝置具有至少大于左空氣波紋管和右空氣波紋管的總容積的一半的總容積。
[0013]附加空氣容積裝置可被實現為一個或多個密閉的室，該一個或多個密閉的室在行駛系的框架內或在車廂本體的框架內實現。替代性地，附加空氣容積可包括一個或多個氣動罐。
[0014]彎道檢測器可以包括一個或多個側向加速度檢測器，特別是一個傳輸電信號的加速度計，或者位于行駛系的前端和后端處的一對側向加速度計，或者利用聯動件(linkage)聯接到閥門或多個閥門的擺動質量塊。彎道檢測器還可以包括聯接到軌道地圖的GPS系統以預測進入彎道。其還可以包括檢測車廂本體圍繞垂直軸線相對于行駛系的旋轉運動的旋轉傳感器。其還可以包括側傾傳感器，例如檢測車廂本體圍繞水平、縱向軸線相對于行駛系的旋轉的旋轉傳感器。其還可以包括位移傳感器，用于檢測車廂本體相對于行駛系的側向運動。旋轉傳感器和/或位移傳感器可以包括聯動件，例如連接在車廂本體和行駛系之間并機械地聯接到閥門的一個或多個連接桿或連接杠。
[0015]根據優選實施例，在沒有來自彎道檢測器的信號的情況下，抗側傾閥門裝置被向著關閉位置偏置以將左空氣波紋管和右空氣波紋管與附加空氣容積裝置隔離。這提供了檢測器故障情況下的故障保護運行模式。
[0016]根據本發明的另一個方面，提供了用于鐵路交通工具的行駛系，該行駛系包括輪組、框架和與行駛系相關聯的以上所描述的氣動懸架。行駛系可以是單軸行駛系、具有超過兩個輪組的雙軸轉向架或行駛系。其可以是常規的枕梁(bolster)轉向架或無枕梁轉向架。
[0017]懸架優選地是副懸架，S卩，用于將鐵路交通工具的交通工具本體(例如車廂本體或車艙本體)支撐在行駛系的框架之上的懸架平臺(suspens1n stage)。該副懸架可以與在輪子和行駛系的框架之間的主懸架平臺互補或可以不與輪子和行駛系的框架之間的主懸架平臺互補。根據一個實施例，氣動懸架優選地與行駛系的框架連接。氣動懸架還可以連接到行駛系的枕梁，在該情況下其可以在枕梁和框架之間延伸，或者在枕梁和車廂本體之間延伸。
[0018]行駛系還可以包括用于將框架支撐在輪組上的主懸架。
[0019]行駛系可以包括設置有用于引導行駛系相對于交通工具本體的旋轉運動的樞軸的枕梁，在該情況下，副空氣懸架在枕梁和交通工具本體之間、枕梁和行駛系框架之間或者交通工具本體和行駛系框架之間可以是有效的。
[0020]根據本發明的另一方面，提供了鐵路交通工具，其包括支撐在至少一個、優選地至少兩個如以上所描述的行駛系上的交通工具本體。行駛系可定位在車廂本體的兩個端部之間。替代性地，行駛系還可以是位于兩節鄰接的車廂之間的所謂的Jacob類型或鉸接的行駛系，支撐前車廂的后端部和鄰接的后車廂的前端部。
[0021]根據本發明的另一方面，提供了控制在軌道上行駛的鐵路交通工具的側傾運動的方法，該鐵路交通工具設置有氣動懸架，該氣動懸架包括左垂直空氣波紋管和右垂直空氣波紋管以及附加空氣容積裝置，該方法包括:
[0022]-檢測軌道的彎道；
[0023]-當檢測到彎道時，將左空氣波紋管和右空氣波紋管與附加空氣容積裝置隔離，以使氣動懸架變硬；
[0024]-當未檢測到彎道時，將左空氣波紋管和右空氣波紋管連接到附加空氣容積裝置，以使氣動懸架變軟。
[0025]左垂直空氣波紋管和右垂直空氣波紋管的變硬引起了側傾剛度的增加。
【附圖說明】
[0026]現在將僅通過示例且以不限制權利要求范圍的方式，并參照附圖來描述本發明的闡釋性實施例，在附圖中:
[0027]圖1是根據本發明的第一實施例的鐵路交通工具的示意圖；
[0028]圖2是根據本發明的第二實施例的鐵路交通工具的示意圖；
[0029]圖3是根據本發明的第三實施例的鐵路交通工具的示意圖；
[0030]圖4是根據本發明的第四實施例的鐵路交通工具的示意圖；
[0031]圖5是根據本發明的第五實施例的鐵路交通工具的示意圖；
[0032]圖6是根據本發明的第六實施例的鐵路交通工具的示意圖。
[0033]在每幅圖中，對應的參考編號指代相同或對應的部件。
[0034]優選實施例詳細描述
[0035]參照圖1，鐵路交通工具10包括支撐在一個或多個行駛系(在本實例中為轉向架14)上的車廂本體12。每個轉向架14包括在鐵路軌道18上行駛并且軸頸容納在一對軸箱20L、20R中的至少一個輪組16，利用主懸架24聯接到軸箱20的轉向架框架22，主懸架24可以是氣動式或機械式的例如具有螺旋狀和/或橡膠彈簧或者不同彈簧的任何組合的懸架。
[0036]轉向架框架22支撐可利用中心樞軸28相對于轉向架框架22圍繞垂直軸線100自由地旋轉的枕梁26。側托架(bearer) 30限制兩個部件之間的其它自由度。枕梁26由包括分別定位在車廂本體的垂直縱向平面102的左側和右側的至少一個左波紋管34L和一個右波紋管34R的副懸架32聯接到車廂本體12。左波紋管和右波紋管34L、34R沿著垂直方向支撐車廂本體