一种提高轨道车辆曲线行驶速度的方法及小幅倾摆系统技术方案

本发明专利技术涉及一种提高轨道车辆曲线行驶速度的方法及小幅倾摆系统。轨道车辆在曲线上行驶时，通过控制进入轨道车辆两侧空簧内的压缩空气，使两侧空簧产生高差，使轨道车辆朝曲线内侧实现小幅倾摆，以提高轨道车辆曲线行驶速度。同时通过控制可调扭杆系统提供双向抗侧滚力矩或单向抗侧滚力矩，以满足轨道车辆在不同路轨上的安全行驶要求。在现有轨道车辆结构的基础上，本发明专利技术只需对轨道车辆稍加改造，就能够使轨道车辆车体产生最大3

【技术实现步骤摘要】
一种提高轨道车辆曲线行驶速度的方法及小幅倾摆系统


[0001]本专利技术涉及轨道车辆
，具体涉及一种提高轨道车辆曲线行驶速度的方法及小幅倾摆系统。

技术介绍

[0002]随着车辆运行速度以及乘坐舒适性要求不断提高，现有车辆悬挂系统难以满足列车高速通过曲线时的安全性和舒适性要求。摆式列车能够在车辆到达曲线前让车体主动倾摆，在曲线上依靠自身重力平衡离心力，因此相比传统轨道交通车辆能够更好地解决高速通过曲线时的安全性和舒适性问题。
[0003]摆式列车按照车体倾斜方式的不同,可分为自然摆式和强制摆式两种。自然摆式又称为无源摆，车体由滚轮装置和高位空气弹簧支承,当列车通过曲线时产生离心力,使车体绕其摆心转动,在没有外加动力的情况下，车体自然地向曲线内侧倾斜。无源摆式车体倾斜角度可达到3
°
～5
°
，能提高常规列车曲线运行速度10％～20％。但无源摆式存在结构复杂、成本高、不适合对现有轨道车辆改造的问题。
[0004]强制摆式又称为有源摆，即利用曲线监测装置、车载计算机控制装置和倾摆传动装置倾摆。强制摆式又可分为大幅倾摆和小幅倾摆：大幅倾摆其倾摆角度最高可达到10
°
，提高常规列车曲线运行速度30％～35％，其结构复杂、成本高、不适合对现有轨道车辆改造。
[0005]抗侧滚扭杆的功能是防止轨道车辆因通过曲线、强风和颠簸造成的侧滚、以确保行车安全。当车体在进行主动倾摆时，抗侧滚扭杆会阻碍车体进行倾摆，因此有必要对抗侧滚扭杆系统的连杆进行改进，以适应车体进行主动倾摆：当轨道车辆在直线或大曲率半径线路上行驶时，要求抗侧滚扭杆能够提供双向抗侧滚力矩，阻止车体左右侧翻。当轨道车辆在小曲率半径线路上行驶时，要求抗侧滚扭杆既能够配合空气弹簧系统使车体朝曲线内侧进行倾摆；又能够提供单向抗侧滚力矩，阻止车体朝曲线外侧侧滚。
[0006]因此本专利技术要解决的技术问题是：利用轨道车辆现有的空气弹簧系统和改进后的抗侧滚扭杆来实现轨道车辆的小幅倾摆和单向抗侧滚功能，以提高轨道车辆在曲线上行驶的速度。
[0007]经专利检索，与本申请有一定关系的主要有以下专利：
[0008]1、申请号为“CN01116606.1”、申请日为“2001.04.13”、公开号为“CN1345673A”、公开日为“2002.04.24”、名称为“铁路车辆”、申请人为“株式会社日立制作所”的专利技术专利，该专利技术专利车身8通过空气弹簧5支承在转向架座4上。沿车身8的横方向将扭力杆11配置在转向架座4上。在扭力杆11的两端部上通过杠杆13、13配置朝着车身8内侧倾斜的连接杆15。由此可约束车身两端的摆动,但不同时约束上部和下部运动。在发生过大的作用于车身8的离心加速度时,车身随连接杆机构而倾斜。该专利是利用车辆在弯道行驶时产生的离心力，使车辆向弯道外侧偏移，使得车辆两侧的连杆角度产生变化，从而改变扭杆作用在车辆两侧的反力，使得车辆向弯道内侧倾斜，利用车辆倾斜后的重力分力来平衡离心力，是一种被动
平衡方式。
[0009]2、申请号为“94104993.4”、申请日为“1994.03.30”、公开号为“ES2101377T3”、公开日为“1997.07.01”、名称为“铁路车辆防平衡装置”、申请人为“WAGGONFABRIK TALBOT GMBH&CO”的专利技术专利，该专利技术专利描述了一种将轨道车辆上的传统机械振动支承与主动横向倾斜控制相结合的方法。其中，根据本专利技术，提供了至少一个可调节的连接件(10)，该连接件(10)通过一个可控制的驱动元件(11)纵向可调，该驱动元件具有一个支撑件(8)，该支撑件可摆动地放置在车辆的车厢外壳中或横向放置在可移动的框架上，支撑在一个可移动的机构(1，1)上，该机构在货车的一个箱体(4)的一个侧面上承受不必要的横向倾斜。通过控制连接件(10)的纵向变化，使其从一个中立的倾斜角位置开始，从而使车厢(4)主动倾斜到可移动的框架(1)上，该框架可用于改善曲线上的离心力偏移。优选地，根据本专利技术的组合适用于在增加舒适性和/或缩短旅行时间的意义上对传统铁路的载人车厢进行附加设备。该专利结构复杂、成本高，不适用现有轨道车辆改造。
[0010]3、申请号为“JP21044292”、申请日为“1992.08.06”、公开号为“JPH0656034A”、公开日为“1994.03.01”、名称为“机车车辆车体倾斜装置”、申请人为“NIPPON SHARYO SEIZO KK”的专利技术专利，该专利技术专利公开了一种用于机车车辆的车体倾斜装置，其中通过从超高平衡速度的大位移以及进一步通过保持安全偏心率来提高运行速度。构成：例如，在弯道行驶时，通过降低左杆47L，提升右杆47R，驱动液压执行器35R，车身1向左倾斜。此处，通过将超高中心C放置在车身1下方，将其重心移动到超高的内侧，内轮重量增加，以抵消离心力增加的外轮重量。因此，通过保持安全偏心率，可提高运行速度。这里，通过移动推拉电缆，当左/右高度调节杆的预设长度在左侧比基准值短预定量，在右/左空气弹簧5L比基准值长预定量增加时，5R在左低右高的情况下保持平衡。因此，由于产生的动作使得车身1倾向于保持超高状态，因此在曲线运行时，车身1的超高不会受到干扰。该专利结构复杂、成本高，不适用现有轨道车辆改造。
[0011]但上述专利与本申请的技术方案不相同，其倾摆系统结构复杂、成本高，不适用现有轨道车辆改造。而且连杆长度不能实现实时单向随动调节，不能提供单向抗侧滚力矩。

技术实现思路

[0012]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种提高轨道车辆曲线行驶速度的方法及小幅倾摆系统。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种提高轨道车辆曲线行驶速度的方法：当轨道车辆在曲线行驶时，通过控制组件控制轨道车辆两侧空簧的升降，实现轨道车辆朝曲线内侧形成小幅倾摆，利用轨道车辆小幅倾摆后重力的横向分力平衡部分离心力，减少离心力的影响，从而提高轨道车辆曲线行驶速度；同时控制可调扭杆系统在不阻碍轨道车辆朝曲线内侧进行小幅倾摆的前提下，提供阻止轨道车辆朝曲线外侧翻滚的单向抗侧滚力矩，以确保轨道车辆在曲线上行驶的安全。通过对轨道车辆现有的空簧系统和抗侧滚扭杆进行升级改造，使轨道车辆具有小幅倾摆和单向抗侧滚功能。在现有轨道车辆结构的基础上，只需对轨道车辆稍加改造，就能够使轨道车辆车体产生最大3
°
的倾摆角，提速幅度可达10％～20％，具有结构简单、成本低的优点，具有良好的经济性和实用性，适用于现有轨道车辆的改造和大面积推广。通过提高轨道车辆曲线行驶速度，能够减少轨道车辆
通过曲线时需要减速后再加速所造成的能耗；同时还能节省轨道车辆行驶时间，提升运营效率，具有很好的经济效益。
[0014]进一步地，所述小幅倾摆是采用单边升高倾摆法或一升一降倾摆法来实现的。
[0015]进一步地，所述单边升高倾摆法是指：利用轨道车辆现有的空簧系统，通过向处在曲线外侧的空簧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：当轨道车辆在曲线行驶时，通过控制组件控制轨道车辆两侧空簧的升降，实现轨道车辆朝曲线内侧形成小幅倾摆，利用轨道车辆小幅倾摆后重力的横向分力平衡部分离心力，减少离心力的影响，从而提高轨道车辆曲线行驶速度；同时控制可调扭杆系统在不阻碍轨道车辆朝曲线内侧进行小幅倾摆的前提下，提供阻止轨道车辆朝曲线外侧翻滚的单向抗侧滚力矩，以确保轨道车辆在曲线上行驶的安全。2.根据权利要求1所述的提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：所述小幅倾摆是采用单边升高倾摆法或一升一降倾摆法来实现的。3.根据权利要求2所述的提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：所述单边升高倾摆法是指：利用轨道车辆现有的空簧系统，通过向处在曲线外侧的空簧充气，使轨道车辆车体靠曲线的外侧升高，从而使轨道车辆向曲线内侧形成小幅倾摆。4.根据权利要求2所述的提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：所述一升一降倾摆法是指：利用轨道车辆现有的空簧系统，通过向处在曲线外侧的空簧充气，使轨道车辆车体靠曲线的外侧升高；同时将处在曲线内侧的空簧排气，使轨道车辆车体靠曲线的内侧降低，从而使轨道车辆向曲线内侧形成小幅倾摆。5.根据权利要求1至4任意一项所述的提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：所述单向抗侧滚力矩是：当轨道车辆进入缓和曲线时，控制可调扭杆系统处于单向抗侧滚状态，可调扭杆系统不会阻止轨道车辆向曲线内侧倾斜，一旦轨道车辆具有向曲线外侧翻滚趋势时，可调扭杆系统提供单向抗侧滚力矩，阻止轨道车辆向曲线外侧翻滚。6.根据权利要求5所述的提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：可调扭杆系统包括：扭杆和液压连杆，扭杆固定在转向架/车体上，扭杆两端分别与两根液压连杆一端铰接，两根液压连杆的另一端分别与车体/转向架的两侧铰接，连杆长度能够在：固定不变、仅能单向随动伸长或仅能单向随动缩短的状态之间转换，从而使扭杆系统提供双向抗侧滚力矩或单向抗侧滚力矩。7.根据权利要求6所述的提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：所述单向抗侧滚力矩是指：当轨道车辆进入缓和曲线时，控制处在曲线内侧的液压连杆长度锁定不变或处于单向随动缩短状态；控制处在曲线外侧的液压连杆处于单向随动伸长状态；在轨道车辆向曲线内侧倾斜时，处在曲线内侧的液压连杆长度锁定不变或随同轨道车辆的倾摆而缩短；处在曲线外侧的液压连杆随同轨道车辆的倾摆而伸长；一旦轨道车辆具有向曲线外侧翻滚趋势时，可调扭杆系统提供单向抗侧滚力矩，阻止轨道车辆向曲线外侧翻滚。8.根据权利要求7所述的提高轨道车辆曲线行驶速度的方法，其特征在于：所述液压连杆包括：杆体(3)、活塞(4)及控制部件，活塞(4)活动设置在杆体(3)内，将杆体(3)分隔成液腔一(31)和液腔二(32)，液腔一(31)和液腔二...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，陈灿辉，罗燕，李伟，尹翔，王里达，王小虎，程海涛，刘文松，林胜，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：