CZ9801003A3 - Dvoukolové pojezdové ústrojí pro kolejová vozidla - Google Patents

Abstract

Dvoukolové pojezdové ústrojí pro kolejová vozidla je opatřeno trakčním podpůrným rejdovným ústrojím a nosičem (3) kol (4, 4'), přičemž obě kola (4, 4')jsou uložena na společném nosiči (3) na pomyslné spojovací čáře, probíhající kolmo na obvod kola (4, 4') a ležící mezi nápravami jednotlivých kol (4, 4'). Kola (4, 4')jsou uspořádána v podstatě vzájemně rovnoběžně jedno ke druhému a mají od sebe v podstatě konstantní vzdálenost. Nosič (3) je opatřen dvěma svislými otočnými čepy (2, 2'), umístěnými vně stykových bodů kol (4, 4'), které mohou být použity alternativně. Svislé otočné čepy (2, 2') se mohou pohybovat ve vodorovné rovině a mohou být zablokovány v závislosti na zakřivení traťového oblouku. Nosič (3) kol (4, 4') může být rejdován okolo čepu (2, 2'), který se nepohybuje aje zablokován ve střední poloze.

Description

Dvoukolové pojezdové ústrojí pro kolejová vozidla

Oblast techniky

Vynález se týká dvoukolového pojezdového ústrojí pro kolejová vozidla, majícího trakční pomocné prostředky pro rejdování a mající nosič kol.

Dosavadní stav techniky

Od té doby, co byla kolejová vozidla, a zejména kolejová vozidla pro vysoké rychlosti, pro regionální a místní dopravu vybavena vlastně exkluzivně pojezdovými ústrojími podvozkového typu, byla nově vyvinuta i tak zvaná pojezdová ústrojí pro jednotlivá kola. Zatímco podvozky mají zpravidla dvě sady kol, nebo i více, anebo mají čtyři nebo více tak zvaných jednotlivých kol, a jsou tak velmi těžké, tak pojezdová ústrojí s jednotlivými koly mají dvě jednotlivá kola, anebo pojezdová ústrojí se sadou jednotlivých kol mají jednu sadu kol.

V případě traťových oblouků či zakřivení jsou podvozky rej dovány přední sadou kol nebo předními jednotlivými koly. Malé rozteče náprav nebo rozteče kol způsobují, že kola, projíždějící zatáčkami, vydávají pouze malý hluk a dochází pouze k jejich nízkému opotřebení, přičemž dva nebo více podvozků pod tělesem vagonu zajistí stabilní vedení podél přímočaré trati při relativně vysokých rychlostech. Přídavné rejdování souprav kol nebo jednotlivých kol podvozku je dosaženo úhlopříčným stykem mezi dvěma soupravami kol, nebo • 4

4444 444 444

4 4444 4 · · · • · · 44 444444 4444

444 444 ·· využitím úhlového pohybu mezi předním a vlečným vozovým tělesem.

Dvoukolová pojezdová ústrojí s jednotlivými koly se stala široce rozšířená zejména v místní a regionální dopravě. Jednotlivá kola umožňují snadněji utvářet tvarové řešení vagonů, zejména z hlediska jednoduchého vstupu do vozu, neboť podlaha vagonu je níže asi o 300 mm, takže jde v tomto případě o tak zvané nízkopodlažní vozy.

Jsou-li udržovány tak zvané valivé podmínky, které jsou charakterizovány skutečně identickými valivými a obvodovými rychlostmi kol, která jsou vzájemně uvnitř a vně křivky, a tak zvané nastavovací podmínky, které popisují nastavení rovin kol tangenciálně, nebo náprav kol radiálně vzhledem ke kolejím, lze dosáhnout skutečně fyzikálně ideální snížení opotřebení a hlučnosti, a tím i vysokého stupně komfortu. K realizaci tohoto ideálního traťového vedení je používáno různých metod.

„Nahverkehrs-Praxis, č. 11/1992, str. 402 ff popisuje tříčlánkové kloubové vozidlo, které má v každém případě pro každé těleso vozidla dvě pojezdová ústrojí s jednotlivými koly. Dvě jednotlivá kola jsou uspořádána v jednom nosiči kol a pro každý vůz jsou v rámu tělesa vagonu pro pojezdové ústrojí upraveny dva nosiče kol tak, aby byly v každém případě otočné okolo svislého čepu. Svislý hlavní čep pro otočný čep je umístěn ve středu mezi koly nosiče kol v rovině symetrie vagonu. Otáčení nebo rejdování nosiče kol, které je závislé na zakřivení tratě, je zefektivněno pomocí přídavného rejdovného spojení s ohledem na bezčepové kloubové spojení. V tomto případě se rejdovné spojení pohybuje v závislosti na

-»3»

• ·

úhlu kloubového spojení mezi jednotlivými tělesy vozidla, přičemž tento úhel se nastavuje v závislosti na zaoblení křivky, s tím výsledkem, že nosiče kol mohou být nastaveny přibližně radiálně vzhledem k této křivce. Obdobné pozitivní ovládání rejdování pojezdových ústrojí s jednotlivými koly, kde jsou v každém případě dvě jednotlivá kola pro jedno pojezdové ústrojí, a kde je portálová kloubová struktura, bylo vyvinuto v Rakousku (ZEV + DET Glas. Annalen 116 (1992) č. 8/9, str. 333 ff).

Pojezdové ústrojí s jednotlivými koly a se samoregulací pro jednotlivá kola je popsáno v německých patentových spisech DE 34 09 103 AI a DE 37 44 983 C2. Každé z jednotlivých kol může být rejdováno okolo svislého otočného čepu. Nosiče jednotlivých kol, které jsou vůči sobě umístěny vzájemně na opačných stranách, a to uvnitř a vně křivky, jsou spojeny železniční sponou. Prostřednictvím svislých otočných čepů, které jsou umístěny vně styčných bodů kol, jsou síly, vyvozované během styku kola a kolejnice, využívány na účelem vedení rovin kol zpět tangenciálně vzhledem ke kolejnici, což způsobuje, že opotřebení mezí kolem a kolejnicí je výrazně zredukováno.

Evropský patentový spis EP 02 95 462 B1 popisuje strukturu pojezdového ústrojí s jednotlivými koly, která je opatřena ovládacími ústrojími. Dvě jednotlivá kola jsou uspořádána na nosiči kol a dva nosiče kol jsou upraveny na rámu pojezdového ústrojí tak, aby byly v každém případě otočné kolem svislé osy. Hlavní čep, který ve skutečností vytváří svislý otočný čep, je umístěn ve středu mezi koly a nosičem kol, v rovině souměrnosti rámu pojezdového ústrojí. Otáčení nosičů kol, které je závislé na zaoblení traťové • · · ···· · · · ···· ·· · · · · · · · ·· • · · · · ·········· · ··· ··♦ ··· gH 4 ggh ·· ···· ·· · ·· ·· křivky, je zefektivněno jedním ovládacím ústrojím pro každý nosič kol, přičemž toto ovládací ústrojí je uspořádáno na rámu pojezdového ústrojí, a v závislosti na sousedním tělese vagonu, které je k danému tělesu vagonu připojeno kloubovým způsobem, otáčí každým nosičem kol okolo pevného čepu, umístěného ve středu nosiče kol.

Při ovládání jednotlivých kol v zatáčkách, které je prováděno v závislosti na úhlu kloubového spojení vozových těles, se zvyšuje chyba v nastavení, která je příslušná pro danou křivku, společně s tím, jak se zvyšuje úhel kloubového spojení. A co více, není možné dosáhnout precizního tangenciálního nastavení polohy rovin jednotlivých kol v přechodové křivce. Počet kloubových spojů a spojů rejdovného spojení rovněž vyžaduje nikoli nevýznamné částky na náklady pro údržbu a seřízení.

V případě pojezdových ústrojí s jednotlivými koly, která jsou opatřena samoregulací, to jest jednotlivým ovládáním jednotlivých kol, může vliv trakčních sil na rejdovné chování mít za následek nežádoucí pojezdové pohyby. Za provozních podmínek a vysokého tepla nelze zcela odstranit diferenciální kroutící momenty mezi trakčními motory, takže tyto kroutící momenty a diferenciální trakční síly mohou vést k nežádoucímu rejdování. Tyto diferenciální trakční síly mohou rovněž vést ke změnám v poloměru pojezdového oblouku jednotlivých ovládaných kol, závisejícím na toleranci a nebo na příčném posunu. A navíc při velmi malých poloměrech traťové křivky a při velkých roztečích náprav dochází k redukci rozchodu těchto jednotlivých kol, rejdovaných takovýmto způsobem.

·« ·· • · · · • · ·· t· · ···· · • · » · • · · · · ·· ·· • · · · • · · • · · • · · • · · · · ·

Jsou-li nosiče kol, které jsou otočné okolo svislého čepu, uzpůsobeny k tomu, aby byly otáčeny pomoci hydraulických ovládacích členů, vznikne zde potřeba nikoli nevýznamných nároků na prostor, přičemž je nutno očekávat rovněž vysoké energetické náklady, a to za tím účelem, aby byly pomocí ovládacích členů překonány stykové síly kola a kolejnice, které působí proti rejdovnému pohybu. Projíždí-li vozidlo zatáčkou, znamená nebezpečí poruchy hydraulického ovládacího členu velké riziko pro bezpečnost provozu. Pokud nemůže být eliminován vliv trakčních sil na traťové vedení, pak musejí hydraulické ovládací členy přídavně kompenzovat rozdíly trakčních sil.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je dvoukolové pojezdové ústrojí pro kolejová vozidla, které má ovládání jednotlivých kol s řízeným rejdováním, s minimálním opotřebením, vysokou bezpečnosti a nízkými náklady, přičemž může projíždět ostré traťové zatáčky a dosahovat přitom rovněž relativně vysokých rychlostí na rovné trati.

Předmět vynálezu je specifikován znaky, uvedenými v nároku 1. Výhodná provedení předmětu tohoto vynálezu jsou obsažena v závislých nárocích. Tento vynález tak odstraňuje shora uvedené nedostatky známých zařízení.

Na rozdíl od pojezdových ústrojí podvozkového typu, která, byla popsána jako známá ze stavu techniky, nemá pojezdové ústrojí podle tohoto vynálezu střední svislý otočný čep pro nosič kol se dvěma jednotlivými koly, avšak má dokonce dva svislé otočné čepy, které jsou v každém případě

φφ

ΦΦ φ* ·· φφφ· * φ φ · · φ φ φφφ φφφ * «φ ·)»· ·· *6 umístěny vně dotykových bodů kol, což je případ, kdy zatímco poloha jednoho otočného čepu, který je umístěn vně křivky, je v určitém okamžiku zablokována, pak je nosič kol otáčen střídavě přesně okolo tohoto čepu. Nosič kol se specifickým uplatněním diferenciálních trakčních sil je nastaven tangenciálně vzhledem ke kolejnici a je udržován v požadovaném rejdovném úhlu samostatným aretačním ústrojím. Požadovaný rejdovný úhel je určen například trakčním polohovým měřením, a diferenciální trakční síly jsou předem určeny nastavovacím nebo regulačním algoritmem.

Otočné čepy jsou ve skutečnosti vytvořeny jako hlavní čepy. Na příslušných stranách je nosič kol rejdován v závislosti na poloměru traťového oblouku a se současným aretováním prostředků pro vodorovný posun vnějšího otočného čepu kolem uvedeného otočného čepu. Pohyb čepu může být rovněž prováděn aktivně, například pneumatickým nebo hydraulickým otočným zařízením, nebo specifickým uplatněním diferenciálních trakčních sil, přičemž může být současně doplňován styčnými silami mezi kolem a kolejnicí.

V případě trati, která má pouze mírné zaoblení, nebo je zcela přímá, jsou oba otočné Čepy zaaretovány, v důsledku čehož lze dosáhnout dobré stability při relativně vysokých rychlostech, přičemž vliv rozdílů trakčních sil, vyplývajících z tolerancí, je malý, nebo je srovnatelný s nerejdovnými pojezdovými ústrojími. Rejdovné a aretovací operace jsou podporovány vhodnými zařízeními, jako je kombinace pružiny a tlumiče, což má za následek odstraněni nebezpečí rizika v případě poruchy trakčních motorů.

99

9 9 9

9 99 n 99 9 · • · *

99 ·· *» • · · 9

9 9

Λ t I

9 9

9999 ·

+ · · • 9 9 9

99999

9 9

9

Výhody, kterých může být dosaženo pomocí předmětu tohoto vynálezu, spočívají například v tom, že rejdovné operace nevyžadují žádná ovládací ústrojí, která by spotřebovávala dodatečnou energii; naopak diferenciální trakční síly jednotlivých ovládaných kol pojezdového ústrojí s jednotlivými koly ovládají rejdovné operace s nízkou spotřebou energie jako skutečné ovládací zařízení, a jsou v provozu podporovány stykovými silami mezi kolem a kolejnicí.

Přehled obrázků na výkresech

Dále bude popsáno příkladné provedení předmětu tohoto vynálezu, a to se zřetelem k přiloženým výkresům, kde:

obr. 1 znázorňuje půdorys základního řešení pojezdového ústrojí;

obr. 2 znázorňuje půdorys nosiče kol v jeho celkové sestavě;

obr. 3 znázorňuje čelní pohled na nosič kol;

obr. 4 znázorňuje uspořádání kombinace pružiny a tlumiče;

obr. 5 znázorňuje detail nosiče kol s vřetenovým pohonem;

obr. 6 znázorňuje hydraulické ovládací zařízení; a obr. 7 znázorňuje ovládací zařízení s ozubeným kolem.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je zobrazen půdorys zařízení, znázorňující hlavní princip pojezdového ústrojí. Směr pohybu rámu 1 pojezdového ústrojí, který je zde zobrazen bez své vodicí částí, je označen šipkou. Otočné čepy (hlavní nebo též svislé čepy) 2 a 2' nosiče 3 kol, které se mohou otáčet kolem svislé » · · · » · · • · • · · osy, ukazují, že ve znázorněné poloze vozidla přichází v úvahu otáčení kolem hlavního čepu na vnější straně oblouku. Skutečný rejdovný pojezdový poloměr je dán roztečí otočných čepů.

V ideálním případě jsou jednotlivá kola 4 umístěna na koleji, to znamená, že osa kol 4_ je radiální vzhledem k okamžitému poloměru zakřivení, a že roviny kol jsou zde umístěny tangenciálně. Změny vedení nosiče 3 kol kolem hlavních čepů 2 je dosaženo pomocí opěrného prstencového segmentu, jehož pojezdové na rámu uspořádané části 5 a 5' jsou vyobrazeny na obr. 1.

Obr. 2 znázorňuje půdorys zařízení, kde jsou vyobrazeny další podrobné detaily principu pojezdového ústrojí. Pružiny 6 řeší úkol zavěšení rámu pojezdového ústrojí vůči tělesu vozidla. Na příslušných stranách je na nosiči 3 kol uspořádán opěrný prstencový segment 7, který tvoří vedení pro hlavní čepy 2 vzhledem k rámu vozidla. Jedno příkladné provedení aretačního ústrojí je na příslušných stranách vytvořeno ve formě kombinace 8. pružiny a tlumiče s nastavitelnými charakteristickými křivkami.

Obr. 3 znázorňuje čelní pohled na princip pojezdového ústrojí. V tomto případě je rám pojezdového ústrojí vytvořen jako tak zvaný korýtkový neboli žlabový rám, a to za tím účelem, aby bylo možno využít struktury nízkopodlažních vozů. Zavěšení tělesa 9 vozidla je z tohoto čelního pohledu také rovněž jasné. Opěrný prstencový segment, uspořádaný na rámu pojezdového ústrojí (část 5 a 5^Z), je znázorněn v řezu, a je tvořen opěrným prstencovým segmentem 7, uspořádaným na nosiči ···· · · · · · · • 0 · 00·· 0000 00 0000 0000 0 000 0 Λ 0 0 000 00 kol, a příslušným vedením hlavního čepu 2. Zachycovací ústrojí 8 je na příslušných stranách označeno kroužkem.

Na obr. 4, obr. 5, obr. 6 a obr. 7 jsou znázorněna různá aretační a ovládací ústrojí, zobrazená v půdorysu.

Obr. 4 znázorňuje kombinaci 8_ pružiny a tlumiče ve čtyřnásobném nadbytečném uspořádání, které ovlivňuje rejdování nosiče kol. Otočný čep je aretován regulátorem s nastavitelným účinným průřezem.

Obr. 5 znázorňuje pojezdové ústrojí v polovičním řezu s příkladným provedením struktury matice a vřetene. Vřeteno 19 je uloženo na hlavním čepu 2, a jeho matice 10 je uspořádána na rámu 1 pojezdového ústrojí, a je poháněna elektromotorem

11.

Příkladné provedení pneumatického nebo hydraulického ovládacího ústrojí 12 je znázorněno na obr. 6. Toto ovládací ústrojí 12 je uspořádáno na hlavním čepu 2 a na rámu 1_ pojezdového ústrojí.

Na obr. 7 je znázorněno příkladné provedení ovládacího ústrojí, sestávajícího z ozubeného kola a ozubeného prstence. Ozubený prstenec 15 je upevněn na rámu 1 pojezdového ústrojí, a motor 14 je upevněn na nosiči 3_ kol. Ovládání nosiče 3 kol je iniciováno v rámu 1 pojezdového ústrojí prostřednictvím ozubeného kola 13. Kombinace 8 pružiny a tlumiče může při ovládací operaci přídavně napomáhat.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY •10A

   P/-f99«-yo©3 • · · · · 4 4 • · · 4 · · • 4 4 4 4 4 4

   44444 4 4444 4

   1. Dvoukolové pojezdové ústrojí pro kolejová vozidla, mající trakční pomocné prostředky pro rejdování a mající nosič kol, vyznačující se tím, že dvě kola (4 a 4') na společném nosiči (3) kol jsou uspořádána vzájemně rovnoběžně na spojovací čáře mezi osami jednotlivých kol, přičemž uvedená spojovací čára je kolmá vzhledem k obvodu kola, a jsou dále uspořádána v jednotné vzdálenosti jedno od druhého, přičemž nosič (3) kol má dva alternativně použitelné svislé otočné čepy (hlavní čepy 2 a 2'), které jsou umístěny vně styčných bodů kol a kolejnic a mohou být vodorovně nastaveny a zaaretovány v závislosti na zakřivení traťové křivky, což umožňuje, aby nosič (3) kol byl rejdován okolo příslušného nenastaveného zaaretovaného čepu, který je umístěn v centrální poloze.
2. 2. Pojezdové ústrojí podle nároku 1 vyznačující se tím, že otočné čepy (hlavní čepy 2 a 2') nosiče (3) kol mohou být umístěny na úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku (část 5 a 5'), přičemž tato sekce je v každém případě uspořádána na boční straně rámu (1) pojezdového ústrojí.
3. 3. Pojezdové ústrojí podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že svislé otočné čepy jsou tvořeny hlavními čepy (2 a 2).
4. 4. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 1 až 3 vyznačující se tím, že svislé otočné čepy jsou uspořádány s využitím tažných pružících prvků a/nebo • · · · v·· ·· • · « · ··· ··· • · · ···· · · · · • · · · · ·····« ···· · vodicích spojů tak, že rejdování se provádí okolo skutečného svislého otočného čepu.
5. 5. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 2 až 4 vyznačující se tím, že jeden otočný čep může být zaaretován jednotlivě v jakékoliv požadované poloze úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku (části 5 a 5'), zatímco odpovídající druhý otočný čep je v nulové poloze.
6. 6. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 1 až 5 vyznačující se tím, že rejdování nosiče (3) kol se provádí tak, že kola (jednotlivá kola 4 nebo 4') jsou vždy rejdována a/nebo vedena radiálně vzhledem k traťovému oblouku, po němž kolejové vozidlo jede.
7. 7. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 2 až 6 vyznačující se tím, že otočný čep (hlavní čep 2 nebo 2') nosiče (3) kol je aretován v úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku prostřednictvím proměnného škrticího průřezu kombinace (8) pružiny a tlumiče, který je uzavřen.
8. 8. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 2 až 7 vyznačující se tím, že otočný čep (hlavní čep 2 nebo 2) nosiče (3) kol je aretován v úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku (část 5 nebo 5') elektromagnetickým a/nebo mechanickým zádržným ústrojím.
9. 9. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 2 až 7 vyznačující se tím, že otočný čep nosiče (3) kol je aretován v úseku pojezdového ústrojí ve tvaru • · ·· kruhového oblouku pomocí struktury matice a vřetene, která je poháněna elektromotorem.
10. 10. Pojezdového ústrojí podle některého z nároků 2 až 9 vyznačující se tím, že otočný čep nosiče (3) kol je posunován na úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku diferenciálními trakčními silami samostatně poháněných kol (4 a 4')·
11. 11. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 2 až 10 vyznačující se tím, že otočný čep nosiče (3) kol je posunován na úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku pneumatickými a/nebo hydraulickými poháněcími ústrojími.
12. 12. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 2 až 10 vyznačující se tím, že otočný čep nosiče (3) kol je posunován na úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku pomocí struktury matice a vřetene, která je poháněna elektromotorem.
13. 13. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 2 až 12 vyznačující se tím, že otočný čep nosiče (3) kol je posunován na úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku elektricky poháněným a/nebo motorem poháněným ozubeným kolem, které pohání ozubený prstenec podél úseku pojezdového ústrojí ve tvaru kruhového oblouku.
14. 14. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 1 až 13 vyznačující se tím, že nosič (3) kol může být rejdován okolo čepu, který je příslušně vně křivky.
15. 15. Pojezdové ústrojí podle některého z nároků 1 až 13 vyznačující se tím, že nosič (3) kol může být rejdován okolo čepu, který je příslušně uvnitř křivky.