EP0387742A1 - Véhicule guidé d'extrémité de rame ferroviaire, à essieux orientables - Google Patents

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EP0387742A1
EP0387742A1 EP90104615A EP90104615A EP0387742A1 EP 0387742 A1 EP0387742 A1 EP 0387742A1 EP 90104615 A EP90104615 A EP 90104615A EP 90104615 A EP90104615 A EP 90104615A EP 0387742 A1 EP0387742 A1 EP 0387742A1
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axle
bar
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main
rotation
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Alain Résidence du Parc de la Couronne Rodet
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Alstom Holdings SA
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ALSTHOM CREUSOT RAIL
GEC Alsthom SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/48—Trailing or leading bogies for locomotives or motor- driven railcars

Definitions

  • the present invention relates to a guided vehicle at the end of a railway train set, with steerable axles, of the type constituted by a body carried by two main axles each provided with two wheels and comprising, at each main axle, a cross member which pivots around '' an axis relative to the body and which carries the main axle and a bar articulated around a point of the body arranged on the roll axis of the vehicle and in contact at another point with the cross member of which it controls l angle of rotation, and comprising at its free end an additional axle for guiding the main axle disposed outside, the bar being fixed on the additional guide axle perpendicularly to the middle of the latter, and in which the half -wheelbase (L) of the vehicle, the distance (n) between the center of rotation of a main axle relative to the body and the center of rotation of the corresponding bar relative to the body, length of bar (d) and distance (b) between the center of rotation of the main axle with respect to the body of the point of articulation of the bar and the cross
  • main main axles of a train front axle of the vehicle at the head of the train, and rear axle of a vehicle at the tail of the train
  • main main axles of a train front axle of the vehicle at the head of the train, and rear axle of a vehicle at the tail of the train
  • a guided vehicle of this kind was the subject of document FR-A-2584040.
  • the points of articulation of the bar of the additional axle with respect to the body and of articulation of this bar with respect to the axle are placed above the suspension of the main axle, and are therefore subject to transverse displacements which can occur between the body and the main axle, in particular under the effect of inequalities of the track, due to their connection via this suspension.
  • the bar of the additional axle shifts relative to the axis of the track by a certain distance and no longer remains tangent to this axis of the track, which causes the main axle to rotate by a certain angle (yaw movement with respect to this axis), which in turn generates a return of the body in the opposite direction.
  • the dynamic instability thus created can increase and cause unacceptable body sway oscillations.
  • the object of the present invention is, while retaining the orientation system of the main axle using an additional axle, to make the orientation of this main axle insensitive to the transverse deflections between the body and the axle main, thus avoiding any risk of transverse instability of the body and ensuring good comfort for vehicle passengers.
  • the vehicle according to the invention is characterized in that the articulation of the axle bar additional to the body is effected by means of a horizontal rod articulated between its ends on a vertical rod connecting the middle of the main axle in the middle of the upper part of the body suspension on the main axle.
  • the rail vehicle follows the curved track 1 with an axis 2. Its front main axle 3 with midpoint at 4 and cross member 5 is preceded by an additional axle 11 with midpoint 12 which it drives by through the bar 9 articulated at 8 on the end of the cross-member 5 of the axle 3.
  • the wheels of the additional axle may be of smaller diameter than those of the main axle 3.
  • the main front axle 3 and the additional axle 11 remain substantially oriented along the radius of curvature of the track, (at a very small angle ⁇ near) and the bar coupling 9 very substantially perpendicular to this radius of curvature, provided that it exists between the lengths - half-wheelbase of the car (or half-distance between the axes of rotation of the crossbeams of its two main axles):
  • L - bar length d distance from the center of rotation 4 of the main axle relative to the body to the center of rotation 10 of the bar relative to this body:
  • the guiding device of the main axles thus defined is however sensitive to the relative transverse movements which appear between the body of the vehicle and its axles in a straight line, due to the presence of a suspension between these two elements, in particular as a result of unevenness of the track in height or in spacing of the rails.
  • This sensitivity can be expressed in particular for a main axle at the head of the train by a dynamic instability between the rotation of the main axle and the transverse movement between the body and the main axle.
  • FIG. 2 represents the assembly of a front main axle and the associated additional axle, the suspension between the front main axle and the body being represented by the springs 14 and 15 (this suspension being naturally generally more complex).
  • the bar 9 which ensures the orientation of the main axle 3 is connected transversely on one side to the body by the articulation 10 and on the other side to the track via the additional axle 11.
  • FIG. 3 represents the clearance which appears between the body and the main front axle of the vehicle and its influence on the orientation of the axles.
  • the center of the body deviating by a distance t from the middle of the front main axle, the point of rotation 10 of the bar with respect to the body and the point 8 of articulation of this bar with respect to the axle 3 are placed above the suspension of this main axle and participate in this travel.
  • the main front axle and the additional axle then deviate from the perpendicular to the axis of the track with very little different angles.
  • This rotation of the main axles has the effect of bringing the axis of the body towards the axis of the track, but the body then exceeds its position of equilibrium in the opposite direction, generating oscillations which are liable to amplify in certain conditions. These oscillations, detrimental to the comfort of vehicle passengers, are unacceptable.
  • Figure 4 shows the device of the invention.
  • the articulation point of the bar 9 relative to the body is no longer directly on the body, but is located at 17 on a rod essentially horizontal intermediate 16, the opposite end 10 of which is articulated on the body at the end of a short vertical segment.
  • This rod is itself articulated at 18 in its central zone to the central part of a vertical rod 19 whose ends 4 and 20 are linked respectively to the lower and upper planes of the suspension of the main axle in the middle 4 of l main axle and at 20 in the middle of the cross-member 5 of the main axle connecting the upper ends of the suspensions 14 and 15.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Véhicule guidé de rame ferroviaire à essieux orientables, comportant au niveau de chaque essieu principal (3), une traverse (5) qui pivote autour d'un axe (4) par rapport à la caisse et porte cet essieu, et une barre (9) articulée autour d'un point (10) de la caisse sur l'axe de roulis et en contact en un autre point (8) avec la traverse (5), et comportant à son extrémité libre un essieu supplémentaire (11) de guidage de l'essieu principal, la barre (9) étant fixée (12) sur l'essieu supplémentaire perpendiculairement à son milieu, où le demi-empattement L du véhicule, la distance n entre le centre de rotation (4) d'un essieu principal (3) et celui (10) de la barre par rapport à la caisse, la longueur de la barre d et la distance b du centre de rotation de l'essieu principal au point d'articulation de la barre et de la traverse satisfont aux relations b = n + ??? et d² = n (n+2L). L'articulation de la barre (9) à la caisse s'effectue par l'intermédiaire d'une tringle horizontale (16) articulée entre ses extrémités (10, 17) sur une tringle verticale (19) reliant le milieu (4) de l'essieu principal au milieu (20) de la partie supérieure de la suspension (14, 15) de la caisse.

Description

  • La présente invention concerne un véhicule guidé d'extrémité de rame ferroviaire, à essieux orientables, du type constitué par une caisse portée par deux essieux principaux munis chacun de deux roues et comportant, au niveau de chaque essieu principal, une traverse qui pivote autour d'un axe par rapport à la caisse et qui porte l'essieu principal et une barre articulée autour d'un point de la caisse disposé sur l'axe de roulis du véhicule et en contact en un autre point avec la traverse dont elle commande l'angle de rotation, et comportant à son extrémité libre un essieu supplémentaire de guidage de l'essieu principal disposé à l'extérieur, la barre étant fixée sur l'essieu supplémentaire de guidage perpendiculairement au milieu de ce dernier, et dans lequel le demi-empattement (L) du véhicule, la distance (n) entre le centre de rotation d'un essieu principal par rapport à la caisse et le centre de rotation de la barre correspondante par rapport à la caisse, la longueur de barre (d) et la distance (b) séparant le centre de rotation de l'essieu principal par rapport à la caisse du point d'articulation de la barre et de la traverse sont liés par les relations

    b = n +
    Figure imgb0001

    et d² = n (n+2L).
  • Elle s'applique plus particulièrement aux essieux principaux extrêmes d'une rame (essieu avant du véhicule en tête de rame, et essieu arrière d'un véhicule en queue de rame) et permet de maintenir en courbe la radialité de chaque essieu.
  • Un véhicule guidé de ce genre a fait l'objet du document FR-A-2584040.
  • Dans un véhicule d'extrémité selon ce document, les points d'articulation de la barre de l'essieu supplémentaire par rapport à la caisse et d'articulation de cette barre par rapport à l'essieu se trouvent placés au-dessus de la suspension de l'essieu principal, et sont donc soumis aux déplacements transversaux pouvant intervenir entre la caisse et l'essieu principal, notamment sous l'effet d'inégalités de la voie, du fait de leur liaison par l'intermédiaire de cette suspension. Lors de débattements transversaux entre la caisse et l'essieu principal, la barre de l'essieu supplémentaire se décale par rapport à l'axe de la voie d'une certaine distance et ne reste plus tangente à cet axe de la voie, ce qui entraîne une rotation de l'essieu principal d'un certain angle (mouvement de lacet par rapport à cet axe), qui à son tour engendre un rappel de la caisse en sens inverse. Dans certaines conditions, l'instabilité dynamique ainsi créée peut s'amplifier et entraîner des oscillations inaccep­tables de ballant de caisse.
  • La présente invention a pour but, tout en conservant le système d'orientation de l'essieu principal à l'aide d'un essieu supplémentaire, de rendre l'orientation de cet essieu principal insensible aux débattements transversaux entre la caisse et l'essieu principal, en évitant ainsi tout risque d'instabilité transversale de la caisse et en assurant un bon confort aux passagers du véhicule.
  • Le véhicule selon l'invention est caractérisé en ce que l'articu­lation de la barre de l'essieu supplémentaire à la caisse s'effectue par l'intermédiaire d'une tringle horizontale articulée entre ses extrémités sur une tringle verticale reliant le milieu de l'essieu principal au milieu de la partie supérieure de la suspension de la caisse sur l'essieu principal.
  • Il est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux figures schématiques du dessin annexé, des dispositifs d'orienta­tion de l'essieu principal avant d'un véhicule en tête de rame du genre connu et selon l'invention.
  • Dans ces figures, les angles et le débattement transversal entre caisse et essieu ont été exagérés pour plus de clarté, ces angles étant en fait de l'ordre de quelques degrés et le débattement au plus de quelques centimètres.
    • La figure 1 représente en plan le dispositif connu.
    • La figure 2 représente sa disposition par rapport à la suspension de l'essieu principal.
    • La figure 3 représente l'angle que prend l'essieu principal avant par rapport à la perpendiculaire à l'axe de la voie et l'angle entre l'axe de la caisse et l'alignement de la voie, lors d'un débattement transversal de la caisse par rapport à l'essieu principal sur une portion de voie droite.
    • La figure 4 représente le dispositif d'orientation de l'inven­tion.
  • Dans la figure 1, le véhicule ferroviaire suit la voie en courbe 1 d'axe 2. Son essieu principal avant 3 de point milieu en 4 et à traverse 5 est précédé d'un essieu supplémentaire 11 de point milieu 12 qu'il entraîne par l'intermédiaire de la barre 9 articulée en 8 sur l'extrémité de la traverse 5 de l'essieu 3.
  • Les roues de l'essieu supplémentaire peuvent être de plus faible diamètre que celles de l'essieu principal 3.
  • Comme il a été démontré dans le document FR-A-2584040, l'essieu principal avant 3 et l'essieu supplémentaire 11 restent sensiblement orientés suivant le rayon de courbure de la voie, (à un très petit angle ε près) et la barre d'attelage 9 très sensiblement perpendicu­laires à ce rayon de courbure, pourvu qu'il existe entre les longueurs
    - demi-empattement de la voiture (ou demi-distance entre les axes de rotation des traverses de ses deux essieux principaux) : L
    - longueur de la barre : d
    - distance du centre de rotation 4 de l'essieu principal par rapport à la caisse au centre de rotation 10 de la barre par rapport à cette caisse : n
    - distance du centre de rotation 4 de l'essieu principal par rapport à la caisse à l'articulation 8 entre l'essieu principal et la barre : b
    les relations :

    b = n +
    Figure imgb0002

    et d² = n (n+2L)
    cette dernière relation traduisant l'aplomb de l'extrémité 12 de la barre avec l'axe longitudinal de la voie.
  • Le dispositif de guidage des essieux principaux ainsi défini est cependant sensible aux mouvements transversaux relatifs qui apparaissent entre la caisse du véhicule et ses essieux en ligne droite, du fait de la présence d'une suspension entre ces deux éléments, à la suite notamment d'inégalités de la voie en hauteur ou en écartement des rails. Cette sensibilité peut se traduire en particulier pour un essieu principal en tête de rame par une instabilité dynamique entre la rotation de l'essieu principal et le mouvement transversal entre caisse et essieu principal.
  • La figure 2 représente l'ensemble d'un essieu principal avant et de l'essieu supplémentaire associé, la suspension entre l'essieu principal avant et la caisse étant représentée par les ressorts 14 et 15 (cette suspension étant naturellement généralement plus complexe).
  • La barre 9 qui assure l'orientation de l'essieu principal 3 est liée transversalement d'un côté à la caisse par l'articulation 10 et de l'autre côté à la voie par l'intermédiaire de l'essieu supplémen­taire 11.
  • La figure 3 représente le débattement qui apparaît entre la caisse et l'essieu principal avant du véhicule et son influence sur l'orientation des essieux. Le milieu de la caisse s'écartant d'une distance t du milieu de l'essieu principal avant, le point de rotation 10 de la barre par rapport à la caisse et le point 8 d'articulation de cette barre par rapport à l'essieu 3 se trouvent placés au-dessus de la suspension de cet essieu principal et partici­pent à ce débattement. L'essieu principal avant et l'essieu supplémen­taire s'écartent alors de la perpendiculaire à l'axe de la voie d'angles très peu différents
    Figure imgb0003
  • Cette rotation des essieux principaux a pour effet de ramener l'axe de la caisse vers l'axe de la voie, mais la caisse dépasse alors sa position d'équilibre en sens contraire, engendrant des oscillations qui sont susceptibles de s'amplifier dans certaines conditions. Ces oscillations, nuisibles au confort des passagers du véhicule, sont inacceptables.
  • La figure 4 représente le dispositif de l'invention. Le point d'articulation de la barre 9 par rapport à la caisse n'est plus directement sur la caisse, mais se trouve en 17 sur une tringle intermédiaire essentiellement horizontale 16 dont l'extrémité opposée 10 est, elle, articulée sur la caisse à l'extrémité d'un court segment vertical. Cette tringle est elle-même articulée en 18 dans sa zone centrale à la partie centrale d'une tringle verticale 19 dont les extrémités 4 et 20 sont liées respectivement aux plans inférieur et supérieur de la suspension de l'essieu principal au milieu 4 de l'essieu principal et en 20 au milieu de la traverse 5 de l'essieu principal reliant les extrémités supérieures des suspensions 14 et 15.
  • De ce fait, lors d'un débattement transversal t de la caisse par rapport à l'essieu principal avant du véhicule, on observe que
    - le point de rotation 10 de la tringle intermédiaire 16 par rapport à la caisse se déplace lui aussi de la distance t par rapport à l'essieu principal.
    - en admettant que le point d'articulation 18 de la tringle intermé­diaire 16 autour de la tringle verticale 19 soit au milieu de cette tringle intermédiaire, ce point d'articulation se déplace de t/2 par rapport à l'essieu (et plus généralement de t/n si sa distance au point d'articulation 17 est la fraction 1/n de la longueur ramenée à un plan horizontal de cette tringle horizontale)
    - le point 17 de rotation de la barre 9 par rapport à la tringle intermédiaire 16 ne se déplace pas par rapport à l'essieu principal 3.
  • Dès lors, ni le point de rotation 4 de l'essieu principal avant par rapport à la caisse, ni le point de rotation fictif 17 de la barre par rapport à la caisse, ni le point d'articulation 8 de la barre par rapport à l'essieu principal avant ne subissent plus les déplacements transversaux entre caisse et essieu principal, et l'orientation de l'essieu principal avant est devenue insensible à ces déplacements transversaux. La caisse ne subit plus d'oscillations entraînées par les corrections angulaires des essieux résultant de tels déplacements.

Claims (1)

  1. Véhicule guidé d'extrémité de rame ferroviaire, à essieux orientables, du type constitué par une caisse portée par des essieux principaux munis chacun de deux roues et comportant, au niveau de chaque essieu principal, une traverse (5) qui pivote autour d'un axe par rapport à la caisse et qui porte l'essieu principal (3), et une barre (9) articulée autour d'un point (10) de la caisse disposé sur l'axe de roulis du véhicule et en contact en un autre point (8) avec la traverse (5) dont elle commande l'angle de rotation, et comportant à son extrémité libre un essieu supplémentaire (11) de guidage de l'essieu principal (3) disposé à l'extérieur, la barre (9) étant fixée sur l'essieu supplémentaire de guidage perpendiculairement au milieu de ce dernier, et dans lequel le demi-empattement (L) du véhicule, la distance (n) entre le centre de rotation (4) de l'essieu principal par rapport à la caisse et le centre de rotation fictif de la barre correspondante (17) par rapport à la caisse, la longueur de la barre (d) et la distance (b) séparant le centre de rotation de l'essieu principal par rapport à la caisse du point d'articulation de la barre et de la traverse (5) sont liés par les relations

    b = n +
    Figure imgb0004

    et d² = n (n+2L),
    caractérisé en ce que l'articulation de la barre (9) à la caisse s'effectue par l'intermédiaire d'une tringle horizontale (16) articulée entre ses extrémités (10, 17) sur une tringle verticale (19) reliant le milieu (4) de l'essieu principal au milieu (20) de la partie supérieure de la suspension (14, 15) de la caisse sur l'essieu.
EP19900104615 1989-03-13 1990-03-12 Véhicule guidé d'extrémité de rame ferroviaire, à essieux orientables Expired - Lifetime EP0387742B1 (fr)

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FR8903246A FR2644125B1 (fr) 1989-03-13 1989-03-13 Vehicule guide d'extremite de rame ferroviaire, a essieux orientables

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