Ходовая часть железнодорожного вагона, оснащенная пассивной системой управления колесными парами
Изобретение относится к области железнодорожных транспортных средств, в частности к тележкам, оборудованным пассивной гидравлической системой управления колесными парами, и вагонам, содержащим такие тележки. Тележка содержит две колесных пары. Каждое колесо колесной пары оборудовано узлами гидромеханического преобразователя, выполненными с возможностью преобразования перемещения каждого колеса по направлению к поперечной плоскости и от нее. Гидравлическая система управления дополнительно содержит клапанный узел регулировки, связанный гидравлически со всеми гидромеханическими преобразователями. Клапанный узел может устанавливаться в два положения. В первом положении передние преобразователи отсоединены от задних преобразователей, а во втором положении передние преобразователи связаны с задними преобразователями. Улучшается управление колесными парами как в кривых малого радиуса, так и на прямолинейных участках пути. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Данное изобретение относится к ходовой части железнодорожного вагона, снабженной пассивной гидравлической системой управления колесными парами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Двухосная тележка железнодорожного вагона, описанная в DE 3123858 С2, снабжена пассивной гидравлической системой управления колесными парами, содержащей: пару гидравлических цилиндров, расположенных спереди слева, выполняющих перемещение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости тележки и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, пару гидравлических цилиндров, расположенных спереди справа, выполняющих перемещение правого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости тележки и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости тележки, пару гидравлических цилиндров, расположенных слева сзади, выполняющих перемещение левого колеса задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости тележки и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости тележки, пару гидравлических цилиндров, расположенных справа сзади, выполняющих перемещение правого колеса задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости тележки и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости тележки. Благодаря наличию гидравлической связи перемещение левого, соответственно правого, колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости приводит к перемещению левого, соответственно правого колеса, передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от нее. Другими словами, управление передней и задней колесными парами скоординировано таким образом, чтобы проходить кривые малого радиуса железнодорожной колеи. Но на кривых большого радиуса или на прямых участках железнодорожной колеи эта система не обеспечивает существенных преимуществ, скорее она обладает недостатками, поскольку способствует увеличению износа колесных пар и усиленному поперечному ускорению.
[0003] В патенте ЕР 2762377 A1 раскрыта ходовая часть для рельсового железнодорожного вагона, содержащая: две колесных пары, содержащие переднюю колесную пару и заднюю колесную пару, которые находятся спереди и сзади от средней поперечной вертикальной плоскости ходовой части, каждая из передней колесной пары и задней колесной пары, имеющие левое колесо и правое колесо, соответственно слева и справа от средней продольной вертикальной плоскости ходовой части, и пассивную гидравлическую систему управления колесными парами, содержащую: расположенный спереди слева узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный спереди справа узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный сзади слева узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный сзади справа узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, и узел регулирующего клапана, гидравлически связанный с расположенными спереди слева, спереди справа, сзади слева и сзади справа узлами гидромеханического преобразователя. Узел регулирующего клапана перемещается между первой, второй и третьей позициями, каждая из которых соответствует отдельному рабочему режиму. В первом рабочем режиме каждый передний преобразователь, находящийся с одной стороны ходовой части, подсоединен к заднему преобразователю, находящемуся с противоположной стороны ходовой части, поэтому две колесных пары поворачиваются в противоположных направлениях относительно соответствующих вертикальных осей. Во втором рабочем режиме каждый передний преобразователь, находящийся с одной стороны ходовой части, подсоединен к преобразователю, находящемуся с той же стороны ходовой части, в результате два колесных пары поворачиваются в одном направлении вокруг соответствующих вертикальных осей. В третьем рабочем режиме каждый преобразователь полностью изолирован, что делает невозможным поворотное движение колесных пар.
[0004] Известны другие, более сложные активные системы управления колесными парами, которые могут поддерживать разные управляющие поведения в зависимости от набора параметров, таких как скорость вагона или степень кривизны пути. Но подобные активные системы, которые включают насосы или двигатели, передающие усилия, требуемые для вращения колесных пар, являются более дорогими, как с точки зрения начальной стоимости, так и в отношении технического обслуживания, в частности, учитывая высокие стандарты надежности и доступности, применимые к подвижному составу железнодорожного транспорта.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Изобретение предназначено для создания ходовой части, обладающей улучшенными возможностями по управлению колесными парами, но сама ходовая часть при этом остается простой и недорогой.
[0006] В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается ходовая часть для железнодорожного вагона, содержащая:
- по меньшей мере, две колесных пары, состоящие из передней колесной пары и задней колесной пары, которые расположены спереди и сзади от средней поперечной вертикальной плоскости ходовой части, каждая передняя колесная пара и задняя колесная пара имеют левое колесо и правое колесо, расположенные слева и справа от средней продольной вертикальной плоскости ходовой части, и
- пассивную гидравлическую систему управления колесными парами, включающую:
- расположенный спереди слева узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный спереди справа узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный сзади слева узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный сзади справа узел гидромеханического преобразователя, преобразующий движение левого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости в гидравлическую энергию и наоборот, и
- и узел регулирующего клапана, гидравлически связанный с расположенными спереди слева, спереди справа, сзади слева и сзади справа узлами гидромеханического преобразователя, узел регулирующего клапана может перемещаться между, по меньшей мере, первой позицией и второй позицией, пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что в первой позиции узла регулирующего клапана находящиеся спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя отсоединяются от находящихся сзади слева и сзади справа узлов гидромеханического преобразователя, что позволяет перемещаться левому и правому колесу передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, а также перемещаться левому и правому колесу задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, причем эти перемещения независимы от перемещений левого и правого колеса передней колесной пары, и отличаются тем что, во второй позиции узла регулирующего клапана каждый из расположенных спереди слева и спереди справа узлов гидромеханического преобразователя соединен, по меньшей мере, с одним из расположенных сзади слева и сзади справа узлов гидромеханического преобразователя.
[0007] В первой позиции узла регулирующего клапана гидравлическая связь отсутствует, то есть не происходит передача гидравлической жидкости либо давления между передним узлом гидромеханического преобразователя и задним узлом гидромеханического преобразователя. Соответственно, перемещения левого и правого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости не зависят от перемещений левого и правого колес задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости. Этот первый рабочий режим хорошо приспособлен к движению по прямой или прохождению кривых большого радиуса. Во второй позиции узла регулирующего клапана происходит передача давления или гидравлической жидкости между узлами гидромеханического преобразователя передней колесной пары и узлами гидромеханического преобразователя задней колесной пары. Этот второй рабочий режим предназначен для прохождения кривых малого радиуса. Конструкция гидравлической системы управления остается простой, поскольку она пассивная, т.е. отсутствует насос или двигатель, выполняющие перемещение узлов гидромеханического преобразователя. В данном случае узлы приводятся в движение под действием внешних сил, возникающих вследствие взаимодействия рельсов и колес.
[0008] Преимущественно пассивная система управления колесными парами такова, что, по крайней мере в первой позиции узла регулирующего клапана перемещение одного из левых или правых колес передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости является результатом перемещения другого из левых или правых колес передней колесной пары по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, а перемещение одного из левых или правых колес задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости происходит в результате перемещения другого из левых или правых колес задней колесной пары по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости. Предпочтительно пассивная система управления колесными парами такова, что в первой позиции узла регулирующего клапана перемещение одного из передних колес по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости имеет такую же величину, что и перемещение другого переднего колеса по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, а перемещение одного из задних колес по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости имеет ту же величину, что и перемещение другого заднего колеса по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости.
[0009] В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана перемещение одного из левых или правых колес передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости ведет к перемещению другого левого или правого колеса передней колесной пары по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, а перемещение одного из левых или правых колес задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости ведет к перемещению другого левого или правого колеса задней колесной пары по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости. Предпочтительно пассивная система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана перемещение одного из передних колес по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости имеет такую же величину, что и перемещение другого переднего колеса по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, а перемещение одного из задних колес по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости имеет ту же величину, что и перемещение другого заднего колеса по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости.
[0010] Преимущественно пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана перемещения левого, соответственно правого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости, соответственно от средней поперечной вертикальной плоскости приводит к перемещениям левого, соответственно правого колеса задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости, соответственно от средней поперечной вертикальной плоскости. Преимущественно пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана перемещения левого, соответственно правого колеса передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости, соответственно от средней поперечной вертикальной плоскости приводят к перемещениям на ту же самую величину левых, соответственно правых колес передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости, соответственно от средней поперечной вертикальной плоскости.
[0011] В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что в первой позиции узла регулирующего клапана расположенные спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя соединены друг с другом, также соединены друг с другом узлы гидромеханического преобразователя, расположенные сзади слева и сзади справа.
[0012] В соответствии с одним вариантом реализации изобретения пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана находящиеся спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя отсоединены друг от друга, также отсоединены друг от друга узлы гидромеханического преобразователя, находящиеся сзади слева и сзади справа.
[0013] В соответствии с альтернативным вариантом реализации изобретения пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана находящиеся спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя соединены друг с другом, также соединены друг к другу узлы гидромеханического преобразователя, находящиеся сзади слева и сзади справа.
[0014] Предпочтительно, пассивная гидромеханическая система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана узлы гидромеханического преобразователя, находящиеся спереди слева и сзади слева, соединены друг с другом, также соединены друг с другом узлы гидромеханического преобразователя, находящиеся спереди справа и сзади справа.
[0015] В соответствии с одним вариантом реализации изобретения пассивная гидравлическая система управления колесными парами такова, что во второй позиции узла регулирующего клапана узлы гидромеханического преобразователя, находящиеся спереди слева и сзади справа, соединены друг с другом, также соединены друг с другом узлы гидромеханического преобразователя, находящиеся спереди справа и сзади слева.
[0016] Каждый узел гидромеханического преобразователя может преобразовывать механическую энергию, генерируемую в результате перемещения связанного колеса по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости, в гидравлическую энергию, а также способен преобразовывать гидравлическую энергию обратно в перемещение связанного колеса по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости. Каждый узел гидромеханического преобразователя может состоять из одного или нескольких гидромеханических преобразователей двойного действия, например цилиндров и/или одного или нескольких гидромеханических преобразователей однократного действия, например цилиндров. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения каждый узел гидромеханического преобразователя состоит из одного гидравлического цилиндра двойного действия. В соответствии с другим предпочтительным вариантом реализации изобретения каждый узел гидромеханического преобразователя состоит из двух гидравлических цилиндров однократного действия, один из которых предназначен для гидравлического преобразования перемещений связанного колеса по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости, а второй - для гидравлического преобразования перемещений связанного колеса по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости.
[0017] В соответствии с одним вариантом реализации изобретения, узел регулирующего клапана может состоять из одного двухпозиционного регулирующего клапана. Но возможен и альтернативный вариант, предусматривающий несколько клапанов. Узел регулирующего клапана может приводиться в действие любыми известными электрическими, механическими, пневматическими или гидравлическими управляющими средствами, а также являться функцией сигнала, который может быть репрезентативным, например скорость транспортного средства, боковое ускорение, радиус кривой пути, положение ходовой части относительно вагона либо являться функцией одной или нескольких этих параметров.
[0018] В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения левое и правое колеса передней колесной пары закреплены на общей оси передней колесной пары, а левое и правое колеса задней колесной пары закреплены на общей оси задней колесной пары. Колесные оси могут иметь фиксированную вертикальную ось вращения, которая является физической осью либо мнимой вертикальной осью вращения. В качестве альтернативы каждая колесная пара может состоять из отдельного левого и правого колеса без общей оси, как раскрыто в патенте 2010/0294163, выданном в США.
[0019] В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения ходовая часть представляет собой тележку, оборудованную, по меньшей мере, двумя колесными парами, и содержит раму тележки, поддерживаемую двумя колесными парами с помощью основной подвески.
[0020] В соответствии с одним вариантом реализации изобретения, по меньшей мере, одна ось переднего колеса и одна ось заднего колеса шарнирно соединены с рамой ходовой части с помощью механического шарнира, используемого для вращения упомянутой оси переднего колеса и оси заднего колеса вокруг фиксированной вертикальной оси вращения. Альтернативно, оси колес шарнирно соединены с ходовой частью без использования механического шарнира, применяемого для поворота упомянутой одной оси переднего колеса и оси заднего колеса вокруг фиксированной вертикальной оси вращения.
[0021] В соответствии с другим аспектом изобретения, предлагается железнодорожный вагон, содержащий множество ходовых частей, как описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
[0022] Другие преимущества и признаки изобретения станут более очевидными из последующего описания конкретного варианта реализации изобретения, приведенного исключительно в качестве неограничивающих примеров, и представленных на прилагаемых фигурах, на которых:
- Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение ходовой части железнодорожного вагона в соответствии с первым вариантом реализации изобретения, в первом рабочем режиме;
- Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение ходовой части железнодорожного вагона в соответствии с первым вариантом реализации изобретения, во втором рабочем режиме;
- Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение ходовой части железнодорожного вагона в соответствии со вторым вариантом реализации изобретения, в первом рабочем режиме;
- Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение ходовой части железнодорожного вагона в соответствии со вторым вариантом реализации изобретения, во втором рабочем режиме.
[0023] Соответствующие номера ссылок относятся к одинаковым или соответствующим частям на каждой из фигур.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0024] Ссылаясь на Фиг. 1 и 2, ходовая часть 10, конкретнее тележка железнодорожного вагона содержит раму тележки 12, закрепленную на передней и задней колесных парах 14, 16 с помощью основной подвески (не показана). Передняя колесная пара 14 и задняя колесная пара 16 находятся соответственно спереди и сзади от средней поперечной вертикальной плоскости 100 ходовой части 10. Каждая из передней колесной пары 14 и задней колесной пары 16 состоит из левого колеса 18L, 20L и правого колеса 18R, 20R, соответственно с левой стороны и с правой стороны средней продольной вертикальной плоскости 200 ходовой части 10, и оси 22, соответственно 24, на которых закреплены левое и правое колеса 18L, 18R, соответственно 20L, 20R (или которые могут быть интегрированными с левым и правым колесами). Каждая ось 22, 24 может быть осью привода или неподвижной осью.
[0025] Тележка 10 дополнительно снабжена пассивной гидравлической системой управления колесными парами 26, которая включает в себя: находящийся спереди слева узел гидромеханического преобразователя 28L, состоящий из одного цилиндра двойного действия, предназначенного для преобразования перемещения левого колеса 18L передней колесной пары 14 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100 в гидравлическую энергию и наоборот, находящийся спереди справа узел гидромеханического преобразователя 28R, состоящий из одного цилиндра двойного действия, предназначенного для преобразования перемещения правого колеса 18R передней колесной пары 14 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100 в гидравлическую энергию и наоборот, находящийся сзади слева узел гидромеханического преобразователя 30L, состоящий из одного цилиндра двойного действия, предназначенного для преобразования перемещения левого колеса 20L задней колесной пары 16 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100 в гидравлическую энергию и наоборот, а также находящийся сзади справа узел гидромеханического преобразователя 30R, состоящий из одного цилиндра двойного действия, предназначенного для преобразования перемещения правого колеса 20R задней колесной пары 16 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100 в гидравлическую энергию и наоборот.
[0026] Пассивная гидравлическая система управления колесными парами 26 дополнительно содержит узел регулирующего клапана 32, который обозначен как один 12-портовый двухпозиционный регулирующий клапан 32, который гидравлически связан с находящимися спереди слева, спереди справа, сзади слева и сзади справа гидравлическими цилиндрами с помощью гидравлических линий. Более конкретно, каждый гидравлический цилиндр содержит переднюю и заднюю камеры, а каждая камера соединена прямой гидравлической линией с одним или двумя портами регулирующего клапана 32.
[0027] Регулирующий клапан 32 перемещается между первой позицией, проиллюстрированной на Фиг 1, и второй позицией, проиллюстрированной на фиг 2.
[0028] В первой позиции регулирующего клапана 32, как проиллюстрирован на Фиг 1, расположенные спереди слева и спереди справа гидравлические цилиндры 28L, 28R изолированы от расположенных сзади слева и сзади справа гидравлических цилиндров 30L, 30R, в результате чего формируются два полностью независимых гидравлических контура, а именно передний контур 34F между двумя гидравлическими цилиндрами 28L, 28R передней колесной пары 14 и задний контур 34R между двумя гидравлическими цилиндрами задней колесной пары 16. Более конкретно, передние камеры (т.е. камеры, которые находятся ближе всего к передней части тележки 10, в левой части Фиг. 1) левого и правого гидравлического цилиндра 28L, 28R передней колесной пары 14 соединены друг с другом, задние камеры (т.е. камеры, которые находятся ближе всего к задней части тележки 10, в правой части Фиг 1) левого и правого гидравлических цилиндров 28L, 28R передней колесной пары 14 соединены друг с другом, передние камеры левого и правого гидравлических цилиндров 30L, 30R задней колесной пары 16 соединены друг с другом и задние камеры левого и правого гидравлических цилиндров 30L, 30R задней колесной пары 16 соединены друг с другом. Следовательно, перемещение одного из левых или правых колес 18L, 18R передней колесной пары 14 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100, происходящее в силу сцепления между колесами 18L, 18R и рельсами приводит к координированному перемещению других левых или правых колес 18L, 18R передней колесной пары 14 по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100, а перемещение одного из левых или правых колес 20L, 20R задней колесной пары 16 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 приводит к перемещению другого левого или правого колеса 20L, 20R задней колесной пары 16 по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100.
[0029] Во второй позиции регулирующего клапана, проиллюстрированной на Фиг. 2, расположенные спереди слева и сзади слева гидравлические цилиндры 28L, 30L соединены друг с другом и отсоединены от расположенных спереди справа и сзади справа гидравлических цилиндров 28R, 30R, которые соединены друг с другом. В результате образуются два независимых гидравлических контура, а именно левый контур 36L, включающий гидравлические цилиндры 28L, 30L, которые находятся слева от средней продольной вертикальной плоскости 200, и правый контур 36R, включающий гидравлические цилиндры 28R, 30R, находящиеся справа от средней продольной вертикальной плоскости 200. Более конкретно, передние камеры гидравлических цилиндров 28L, 30L передней колесной пары 14 и задняя колесная пара 16, находящаяся слева от средней продольной вертикальной плоскости 200, соединены между собой, как и задние камеры гидравлических цилиндров 28L, 30L передней колесной пары 14 и задняя колесная пара 16, находящаяся слева от средней продольной вертикальной плоскости 200. То же самое можно сказать и о правой стороне. Благодаря подобным соединениям движение на повороте передней колесной пары 14 скоординировано с движением на повороте задней колесной пары 16. Следовательно, перемещение колеса 18L передней колесной пары 14 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно, по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100) поперечной вертикальной плоскости 100, происходящее из-за силы сцепления между колесами 18L, 18R и рельсами, приводит к координированному перемещению левого колеса 20L задней колесной пары 16 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100), а перемещение правого колеса 18R передней колесной пары 14 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100) приводит к перемещению правого колеса 20R задней колесной пары 16 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100).
[0030] Регулирующий клапан 32 представляет собой электрически управляемый клапан, подключенный к блоку управления 38, который может принимать сигналы от разных датчиков 40, например от модуля GPS, бокового акселерометра, датчика скорости транспортного средства, чтобы переключать регулирующий клапан 32 в рабочий режим «прямая», соответствующему положению регулирующего клапана 32, которое проиллюстрировано на Фиг 1, либо в рабочий режим «кривая малого радиуса», соответствующий положению регулирующего клапана 32, которое проиллюстрировано на Фиг 2.
[0031] Пассивная гидравлическая система управления колесными парами 26 работает следующим образом. В рабочем режиме «прямая», проиллюстрированному на Фиг 1, передняя и задняя колесные пары 14, 16 не зависят друг от друга. Передний гидравлический контур 34F обеспечивает скоординированное перемещение левого и правого колес 18L, 18R передней колесной пары 14 вокруг передней мнимой вертикальной оси вращения, находящейся в области средней продольной вертикальной плоскости 200. Аналогично, задний гидравлический контур 34R обеспечивает скоординированное перемещение левого и правого колес 20L, 20R задней колесной пары 16 вокруг задней мнимой вертикальной оси поворота, находящейся в области средней продольной вертикальной плоскости 200 и отстоящей от передней мнимой оси поворота. Поскольку вращательное движение передней колесной пары 14 вокруг передней мнимой вертикальной оси вращения не зависит от вращения задней колесной пары 16 вокруг задней мнимой вертикальной оси вращения, каждая колесная пара может найти свое оптимальное (слегка превышающее радиус кривой) положение на кривой большого радиуса.
[0032] В рабочем режиме «кривая малого радиуса» левый контур 36L обеспечивает скоординированное перемещение левых колес 18L, 20L передней и задней колесных пар 14, 16 так, что перемещение переднего колеса 18L по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно, по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100 приводит к скоординированному перемещению на одну и ту же величину задней колесной пары 20L по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно, по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100. Аналогично, правый контур 36R обеспечивает скоординированное перемещение правых колес 18R, 20R передней и задней колесных пар 14, 16 так, что перемещение передней колесной пары 18R по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100 приводит скоординированному перемещению на ту же величину задней колесной пары 20R по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно, по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100. Левый и правый контуры 36L, 36F остаются независимыми, это означает, что мгновенное перемещение каждой колесной пары 14, 16 может быть комбинацией вращения вокруг мнимой вертикальной оси вращения (эта ось необязательно находится в области средней продольной вертикальной плоскости 200) и смещения в продольном направлении к средней поперечной вертикальной плоскости 100 или от нее. Хотя количество степеней свободы одинаково в двух режимах, рабочий режим «кривая малого радиуса» обеспечивает координирование между передней и задней колесными парами 14, 16, что приводит к вращению передней колесной пары 14 в одном направлении вокруг вертикальной оси, вызванное силой сцепления между колесами и рельсами, а это приводит к вращению задней колесной пары 16 в противоположном направлении, что дает преимущества при движении по кривым малого радиуса.
[0033] Переключение клапана из одного рабочего режима в другой не приводит к ухудшению характеристик системы управления. При переходе от движения по прямой или по кривой большого радиуса к движению по кривой малого радиуса система управления сначала находится в рабочем режиме «прямая» и колесная пара может свободно вращаться в положении, слегка превышающем радиус кривой, прежде, чем регулирующий клапан 32 переключится в рабочий режим «кривая малого радиуса». Как только регулирующий клапан 32 переключится в режим «кривая малого радиуса», все последующие вращения передней и задней колесной пар будут скоординированными. При переходе от движения по кривой малого радиуса обратно к движению по прямой две колесных пары 14, 16 возвращаются в положение, соответствующее движению по прямой, прежде, чем система управления переключится из рабочего режима «кривая малого радиуса» обратно в рабочий режим «прямая».
[0034] Ходовая часть 10, проиллюстрированная на Фиг. 3 и 4, подобна ходовой части, проиллюстрированной на Фиг. 1 и 2, поэтому во избежание дублирования приводится ссылка на описание конструкции ходовой части, проиллюстрированной на Фиг. 1 и 2. Единственное отличие между ними заключается в узле регулирующего клапана 32 и в гидравлических линиях, которые соединяют расположенные спереди слева, спереди справа, сзади слева и сзади справа гидравлические цилиндры 28L, 28R, 30L, 30R. Узел регулирующего клапана 32 состоит из одного четырехпортового двухпозиционного или трехпозиционного регулирующего клапана, который соединен с задними камерами двух гидравлических цилиндров 28L, 28R передней колесной пары 14 и с передними камерами двух гидравлических цилиндров 30L, 30R задней колесной пары 16. Передние камеры левого и правого гидравлических цилиндров 28L, 28R передней колесной пары 14 постоянно соединены друг с другом. Аналогично, задние камеры левого и правого гидравлических цилиндров 30L, 30R задней колесной пары 16 постоянно соединены друг с другом.
[0035] Регулирующий клапан 32 перемещается между первой позицией, проиллюстрированной на Фиг. 3, и второй позицией, проиллюстрированной на Фиг. 4.
[0036] В первой позиции регулирующего клапана 32, проиллюстрированной на Фиг. 3, находящиеся спереди слева и спереди справа гидравлические цилиндры 28L, 28R изолированы от находящихся сзади слева и сзади справа гидравлических цилиндров 30L, 30R, что приводит к формированию двух полностью изолированных гидравлических контуров, которые функционально идентичны контурам, проиллюстрированных на Фиг. 1, а именно передний контур 34F, находящийся между двумя гидравлическими контурами 28L, 28R передней колесной пары 14, и задний контур 34R, находящийся между двумя гидравлическими цилиндрами задней колесной пары 16.
[0037] Во второй позиции регулирующего клапана, проиллюстрированного на Фиг. 4, формируется перекрестный гидравлический контур 42. Задняя камера левого гидравлического цилиндра 28L передней колесной пары 14 подсоединена к передней камере правого гидравлического цилиндра 30R задней колесной пары 16, в то время, как задняя камера правого гидравлического цилиндра 28R передней колесной пары 14 подсоединена к передней камере левого гидравлического цилиндра 30L задней колесной пары 16. В то время, как передние камеры левого и правого гидравлических цилиндров 28L, 28R передней колесной пары 14 остаются подсоединенными друг к другу и задние камеры левого и правого гидравлических цилиндров 30L, 30R задней колесной пары 16 также подсоединены друг к другу, гидравлическая система имеет только одну степень свободы, т.е. передняя и задняя колесные пары 14, 16 могут вращаться только вокруг соответствующей мнимой вертикальной оси в противоположных направлениях.
[0038] Регулирующий клапан 32 может работать в рабочем режиме «прямая», который соответствует положению регулирующего клапана 32, проиллюстрированному на Фиг. 3, и идентично рабочего режиму «прямая», проиллюстрированному на Фиг 1, и в рабочем режиме «кривая малого радиуса», соответствующему положению регулирующего клапана 32, проиллюстрированному на Фиг. 4.
[0039] В рабочем режиме «кривая малого радиуса» благодаря непосредственному соединению между передними камерами левого и правого гидравлических цилиндров 28L, 28R передней колесной пары 14 гарантируется, что перемещение левого колеса 18L передней колесной пары 14 по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100 (от) средней поперечной вертикальной плоскости 100 приведет к точно такому же перемещению правого колеса 18R передней колесной пары 14 по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости 100 (соответственно, по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости 100. Соответственно, перемещение передней колесной пары 14 обязательно является поворотным движением вокруг передней мнимой вертикальной оси, находящейся в средней продольной вертикальной плоскости 200. Аналогично, перемещение задней колесной пары 16 является обязательно поворотным движением вокруг задней мнимой вертикальной оси, находящейся в области средней продольной вертикальной плоскости 200. Перемещения передней и задней колесных пар 14, 16 скоординированы и выполняются в противоположных направлениях, т.е. поворот передней колесной пары 14 в одном направлении приведет к повороту задней колесной пары 16 в противоположном направлении.
[0040] Хотя приведенные выше примеры иллюстрируют предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, следует отметить, что могут также быть рассмотрены другие реализации.
[0041] В качестве варианта первой реализации изобретения одна из колесных пар может быть механически соединена с рамой тележки с помощью механического шарнирного соединения, которое определяет фиксированную вертикальную ось поворота. Эта фиксированная ось поворота не изменяет поведение системы управления в рабочем режиме «прямая», не предотвращает перемещение движений колесных пар в рабочий режим «кривая малого радиуса». Нет необходимости предусматривать одно механическое шарнирное соединение для каждой колесной пары, поскольку перемещение передней и задней колесных пар 14, 16 в рабочем режиме «кривая малого радиуса» гидравлически скоординированы.
[0042] Регулирующий клапан 32 может быть механическим или гидравлическим, например, работать на основе массы инерции, которая может перемещаться в поперечном направлении относительно тележки 12.
[0043] Каждый узел гидромеханического преобразователя 28L, 28R, 30L, 30R может состоять из двух цилиндров одинарного действия, с возвратной пружиной или без нее. Они могут также включать поршневые преобразователи, как раскрыто в WO 2007/090825.
[0044] Узел регулирующего клапана 32 может состоять из нескольких клапанов. Пассивная гидравлическая система управления колесными парами 26 может включать гидравлические средства демпфирования, например, ограничители, позволяющие стабилизировать рысканье колесных пар.
[0045] Пассивная гидравлическая система управления колесными парами 26 представляет собой пассивную систему, поскольку она не включает в себя насос для управления колесными парами 14, 16. Однако это не означает, что гидравлическая система должна быть гидравлически изолирована. Для компенсации утечек в гидравлических контурах может понадобиться соединение с насосом и резервуаром.
[0046] Ходовая часть не обязательно реализована в виде тележки. Узел гидромеханического преобразователя 28L, 28R, 30L, 30R может, например, непосредственно прикрепляться к несущей раме железнодорожного вагона, без промежуточной рамы тележки.
[0047] В то время, как пассивная гидравлическая система управления 26 может применяться в двухосной тележке, преимущества из этого могут получить другие виды ходовых частей, в частности трехосные тележки с дополнительной серединной неуправляемой осью.
1. Ходовая часть (10) для железнодорожного вагона, содержащая:
- по меньшей мере две колесные пары (14, 16), содержащие переднюю колесную пару (14) и заднюю колесную пару (16) соответственно спереди и сзади средней поперечной вертикальной плоскости (100) ходовой части (10), причем каждая передняя колесная пара (14) и задняя колесная пара (16) имеют левое колесо (18L, 20L) и правое колесо (18R, 20R) с левой стороны и правой стороны, соответственно, от средней продольной вертикальной плоскости (200) ходовой части (10), и
- пассивную гидравлическую систему управления (26), содержащую: расположенный спереди слева узел гидромеханического преобразователя (28L), выполненный с возможностью преобразования перемещения левого колеса (18L) передней колесной пары (14) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100) в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный спереди справа узел гидромеханического преобразователя (28R), выполненный с возможностью преобразования перемещения правого колеса (18R) передней колесной пары (14) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100) в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный сзади слева узел гидромеханического преобразователя (30L), выполненный с возможностью преобразования перемещения левого колеса (20L) задней колесной пары (16) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100) в гидравлическую энергию и наоборот, расположенный сзади справа узел гидромеханического преобразователя (30R), выполненный с возможностью преобразования перемещения правого колеса (20R) задней колесной пары (16) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) и от средней поперечной вертикальной плоскости (100) в гидравлическую энергию и наоборот,
при этом пассивная гидравлическая система управления (26) дополнительно содержит узел регулирующего клапана (32), гидравлически связанный с расположенными спереди слева, спереди справа, сзади слева и сзади справа узлами гидромеханического преобразователя, причем узел регулирующего клапана (32) выполнен с возможностью перемещения по меньшей мере между первой и второй позициями, причем в первой позиции узла регулирующего клапана (32) расположенные спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя отсоединены от расположенных сзади слева и сзади справа узлов гидромеханического преобразователя, чтобы обеспечить возможность перемещений левого и правого колес передней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100) и перемещений левого и правого колес задней колесной пары по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) и по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100), которые независимы от перемещений левого и правого колес передней колесной пары, и во второй позиции узла регулирующего клапана (32) каждый из расположенных спереди слева и спереди справа узлов гидромеханического преобразователя соединен по меньшей мере с соответствующим одним из расположенных сзади слева и сзади справа узлов гидромеханического преобразователя.
2. Ходовая часть (10) по п. 1, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что по меньшей мере в первой позиции узла регулирующего клапана (32) перемещение левого или правого колес (18L, 18R) передней колесной пары (14) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) приводит к перемещению другого из левых и правых колес (18L, 18R) передней колесной пары (14) по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100), а перемещение одного из левых или правых колес (20L, 20R) задней колесной пары (16) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) приводит к перемещению другого из левых и правых колес (20L, 20R) задней колесной пары (16) по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100).
3. Ходовая часть (10) по п. 2, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что во второй позиции узла регулирующего клапана (32) перемещение одного из левых и правых колес (18L, 18R) передней колесной пары (14) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) приводит к перемещению другого из левого и правого колес (18L, 18R) передней колесной пары (14) по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100), а перемещение одного из левого и правого колес (20L, 20R) задней колесной пары (16) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100) приводит к перемещению другого из левых и правых колес (20L, 20R) задней колесной пары (16) по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100).
4. Ходовая часть (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что во второй позиции узла регулирующего клапана (32) перемещение левого, соответственно правого, колеса (14) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100), соответственно по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100) приводит к перемещениям левого, соответственно правого, колеса задней колесной пары (16) по направлению к средней поперечной вертикальной плоскости (100), соответственно по направлению от средней поперечной вертикальной плоскости (100).
5. Ходовая часть (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что в первой позиции узла регулирующего клапана (32) расположенные спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя соединены друг с другом.
6. Ходовая часть (10) по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что во второй позиции регулирующего клапана (32) расположенные спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя отсоединены друг от друга и отсоединены друг от друга узлы гидромеханического преобразователя, расположенные сзади слева и сзади справа.
7. Ходовая часть (10) по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что во второй позиции регулирующего клапана (32) расположенные спереди слева и спереди справа узлы гидромеханического преобразователя соединены друг с другом и соединены друг с другом узлы гидромеханического преобразователя, расположенные сзади слева и сзади справа.
8. Ходовая часть (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что во второй позиции узла регулирующего клапана (32) расположенные спереди слева и сзади слева узлы гидромеханического преобразователя соединены друг с другом и соединены друг с другом узлы гидромеханического преобразователя, расположенные спереди справа и сзади справа.
9. Ходовая часть (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что пассивная гидравлическая система управления колесными парами (26) является такой, что во второй позиции узла регулирующего клапана (32) расположенные спереди слева и сзади справа узлы гидромеханического преобразователя соединены друг с другом и соединены друг с другом узлы гидромеханического преобразователя, расположенные спереди справа и сзади слева.
10. Ходовая часть (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что левое и правое колеса (18L, 18R) передней колесной пары (14) закреплены на общей передней оси колеса (22), а левое и правое колеса (20L, 20R) задней колесной пары (16) закреплены на общей задней оси колеса (24).
11. Ходовая часть (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит раму тележки (12), закрепленную на колесной паре (14, 16) с помощью основной подвески.
12. Ходовая часть (10) по пп. 10 или 11, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна ось переднего колеса (22) и ось заднего колеса (24) шарнирно соединена с рамой (12) ходовой части (10) с помощью механического шарнира, выполненного с возможностью поворота указанной оси переднего колеса (22) и оси заднего колеса (24) вокруг неподвижной вертикальной оси вращения.
13. Ходовая часть (10) по пп. 10 или 11, отличающаяся тем, что рама (12) ходовой части (10) шарнирно соединена с рамой (12) ходовой части (10) без механического шарнира, выполненного с возможностью поворота упомянутой одной оси переднего колеса (22) и оси заднего колеса (24) вокруг неподвижной вертикальной оси вращения.
14. Железнодорожный вагон, содержащий множество ходовых частей (10) по любому из предшествующих пунктов.
