一种轨道交通用主动倾摆系统技术方案

本发明专利技术实施例涉及一种轨道交通用主动倾摆系统，对称设置于两侧车体下方，包括：空气弹簧，设置在车体和转向架构架之间；过渡板，安装在车体上；高度阀，安装在过渡板上；高度阀的总风接口接总风管路，出气口通过供风管道接空气弹簧的进气口，排气口用于空气弹簧排气到大气中；垂直调整杆，底端与转向架构架球铰连接，顶端与高度阀的杠杆的末端球铰连接，且顶端还设有缓冲块，中间安装作动器；车辆进入缓和曲线后，作动器接收控制系统根据两侧车体的倾摆高度差h

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通用主动倾摆系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种轨道交通用主动倾摆系统。

技术介绍

[0002]高速化和舒适性是轨道车辆发展的趋势，但是由于线路条件限制，比如曲线段数量大、小半径曲线多等特点，单纯提高车辆运行速度会增大转弯过程中车辆的未平衡离心力，影响乘客的舒适度和车辆的安全性、稳定性。考虑到建设高速铁路成本高、维修费用高、技术要求高等因素，期望现有线路上对车辆进行改造，从而达到提高车辆运行速度的目的。
[0003]摆式列车是在既有线路提速的一种有效技术措施，作用原理如图1所示。其特点是当车辆进入曲线段时,根据检测系统测得线路信息,传输给控制系统计算出车体需要额外产生的倾斜角度,相当于增加了一个额外的超高,因而增大了向心力,使超速离心力大部分得到平衡,保证了列车能高速平稳通过弯道,乘客感觉到的离心力大大减小,乘坐舒适度显著提高。
[0004]空气弹簧是很常见的悬挂装置，摆式列车也可以通过控制左右侧空气弹簧的升降而使车体倾摆。但其车体倾摆角度受空气弹簧升高量影响，最大车体倾摆角为2
°
左右，可以提高车辆运行速度20％～30％，适合于运行速度己经被限制的小半径曲线线路。空气弹簧主动控制倾摆结构相对简单，但是同样具有较好的曲线通过能力。该倾摆方式不必对转向架的构架进行较大改造，从轻量化的观点来看也有较大的优点。
[0005]但是，有些车型抗侧滚扭杆刚度比较大，车体倾摆时产生较大的与车体侧滚角位移的方向相反的反力矩，以约束车体的倾摆动作。空气弹簧如果间距较小，且承担气压有限，则无法提供足够的力矩驱使车体倾摆动作，应用范围有限。因此对于此类车型还需要进一步研究开发倾摆系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种轨道交通用主动倾摆系统，利用空气弹簧和高度阀，提高主动倾摆力矩，满足过曲线车体的倾摆需求。
[0007]为此，本专利技术实施例提供了一种轨道交通用主动倾摆系统，所述主动倾摆系统对称设置于两侧车体下方，包括：
[0008]空气弹簧，设置在车体和转向架构架之间；
[0009]过渡板，安装在车体上；
[0010]高度阀，安装在过渡板上；所述高度阀的总风接口接总风管路，出气口通过供风管道接空气弹簧的进气口，排气口用于空气弹簧排气到大气中，降低空气弹簧高度；
[0011]垂直调整杆，底端与转向架构架球铰连接，顶端与高度阀的杠杆的末端球铰连接；所述垂直调整杆的顶端设有缓冲块，用于缓和垂直调整杆和车体之间的冲击力；所述垂直调整杆中间安装作动器，用于控制调节所述垂直调整杆的长度；车辆进入缓和曲线后，所述作动器接收控制系统根据两侧车体的倾摆高度差h
’
发出的控制信号并根据所述控制信号
进行相应的伸长、缩短动作，控制空气弹簧单独充排气或者通过控制空气弹簧充排气和控制调节所述垂直调整杆对车体支撑的联合作用，提供车体倾摆所需的力矩。
[0012]优选的，所述两侧车体的倾摆高度差通过控制系统计算得到；
[0013]所述两侧车体的倾摆高度差h＇＝(a
‑
a')/g
·
L；
[0014]其中，a为未平衡离心加速度；a'为预设的期望得到的加速度；g为重力加速度；L为两侧的作动器的中心间距；h
’
为两侧车体的倾摆高度差。
[0015]优选的，所述作动器接收控制系统根据两侧车体的倾摆高度差h
’
发出的控制信号并根据所述控制信号进行相应的伸长、缩短动作，控制空气弹簧单独充排气或者通过控制空气弹簧充排气和控制调节所述垂直调整杆对车体支撑的联合作用，提供车体倾摆所需的力矩具体包括：
[0016]当h
’
/2≤h时，弯道外侧的作动器根据所述控制系统生成的控制信号控制弯道外侧的垂直调整杆伸长h
’
/2，将弯道外侧的高度阀的杠杆末端上提，使得弯道外侧的高度阀的充气口打开，对弯道外侧的空气弹簧充气，升高弯道外侧的车体高度直到所述杠杆达到中心位置，充气口关闭；弯道内侧的作动器根据所述控制系统生成的控制信号控制弯道内侧的垂直调整杆缩短h
’
/2，将弯道内侧的高度阀的杠杆末端下拉，使得弯道内侧的高度阀的排气口打开，对弯道内侧的空气弹簧排气，降低弯道内侧的车体高度直到杠杆达到中心位置，排气口关闭；
[0017]当h
’
/2＞h时，弯道外侧的作动器根据所述控制系统生成的控制信号控制弯道外侧的垂直调整杆伸长将弯道外侧的高度阀的杠杆末端上提，打开弯道外侧高度阀的充气口对弯道外侧的空气弹簧充气，并且控制弯道外侧的垂直调整杆伸长至缓冲块接触车体，对所述外侧的车体形成向上的支撑力，直至垂直调整杆伸长h
’
/2+h，外侧车体升高h
’
/2+h
‑
Δh；h为平衡状态下垂直调整杆的顶端至车体的间距，Δh为缓冲块压缩变形量；弯道内侧的作动器根据所述控制系统生成的控制信号控制弯道内侧的垂直调整杆缩短h
’
/2，将弯道内侧的高度阀的杠杆末端下拉，打开弯道内侧高度阀的排气口对弯道内侧的空气弹簧放气直到杠杆达到中心位置，充气口关闭。
[0018]优选的，所述作动器具体包括：滚珠丝杠、滚柱丝杠或液压缸中的任一种。
[0019]优选的，所述缓冲块由弹性材料制成。
[0020]进一步优选的，所述弹性材料包括橡胶或塑料。
[0021]优选的，所述高度阀包括：阀体和所述杠杆；
[0022]所述阀体包括：驱动轴、所述总风接口、所述出气口和所述排气口；
[0023]所述杠杆的首端连接在所述驱动轴上。
[0024]本专利技术实施例提供的轨道交通用主动倾摆系统，车辆通过弯道曲线时，根据控制系统计算出所需车体倾摆角度确定作动器的动作，通过空气弹簧单独充排气或者通过空气弹簧充排气和作动器控制调节垂直调整杆抵顶车体提供支撑力的联合作用对车体提供倾摆力矩。特别是在倾摆角度较大时，通过空气弹簧充排气和作动器支撑力共同提供对车体的倾摆力距，实现车体的主动倾摆。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提供的现有技术应用得摆式列车原理示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例提供的轨道交通用主动倾摆系统的应用场景示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例提供的主动倾摆系统结构示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例提供的高度阀结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0030]本专利技术实施例提供了一种轨道交通用主动倾摆系统，该系统可以根据线路曲线和车辆运行情况，接收控制系统计算并下发的指令执行动作，以实现车体的主动倾摆。
[0031]本专利技术提供的轨道交通用主动倾摆系统的应用场景如图2所示，主动倾摆系统对称设置于车体100的两侧下方和转向架构架200两侧上方，抗侧滚装置400横跨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通用主动倾摆系统，其特征在于，所述主动倾摆系统对称设置于两侧车体下方，包括：空气弹簧，设置在车体和转向架构架之间；过渡板，安装在车体上；高度阀，安装在过渡板上；所述高度阀的总风接口接总风管路，出气口通过供风管道接空气弹簧的进气口，排气口用于空气弹簧排气到大气中，降低空气弹簧高度；垂直调整杆，底端与转向架构架球铰连接，顶端与高度阀的杠杆的末端球铰连接；所述垂直调整杆的顶端设有缓冲块，用于缓和垂直调整杆和车体之间的冲击力；所述垂直调整杆中间安装作动器，用于控制调节所述垂直调整杆的长度；车辆进入缓和曲线后，所述作动器接收控制系统根据两侧车体的倾摆高度差h
’
发出的控制信号并根据所述控制信号进行相应的伸长、缩短动作，控制空气弹簧单独充排气或者通过控制空气弹簧充排气和控制调节所述垂直调整杆对车体支撑的联合作用，提供车体倾摆所需的力矩。2.根据权利要求1所述的轨道交通用主动倾摆系统，其特征在于，所述两侧车体的倾摆高度差通过控制系统计算得到；所述两侧车体的倾摆高度差h＇＝(a
‑
a')/g
·
L；其中，a为未平衡离心加速度；a'为预设的期望达到的加速度；g为重力加速度；L为两侧的作动器的中心间距；h
’
为两侧车体的倾摆高度差。3.根据权利要求1所述的轨道交通用主动倾摆系统，其特征在于，所述作动器接收控制系统根据两侧车体的倾摆高度差h
’
发出的控制信号并根据所述控制信号进行相应的伸长、缩短动作，控制空气弹簧单独充排气或者通过控制空气弹簧充排气和控制调节所述垂直调整杆对车体支撑的联合作用，提供车体倾摆所需的力矩具体包括：当h
’
/2≤h时，弯道外侧的作动器根据所述控制系统生成的控制信号控制弯道外侧的垂直调整杆伸长h
’
/2，将弯道外侧的高度阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：林佳志，宋红光，高志桦，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：