ходовая часть рельсовых транспортных средств

Формула изобретения

1. Ходовая часть рельсовых транспортных средств, прежде всего для пассажирских перевозок, в которой на колеса или колесные пары через рессоры системы первичного рессорного подвешивания опирается ее рама (1), на которую, необязательно через промежуточную люльку (4), опирается кузов (5) вагона, и к которой крепятся маятниковые подвески (3), причем точки крепления к раме (1) маятниковых подвесок (3), в отличие от вертикальных маятниковых подвесок, смещены внутрь к центру рамы, вследствие чего продольные оси маятниковых подвесок (3) расположены наклонно, а с рамой (1) соединены рессоры системы вторичного подрессоривания и по меньшей мере один, ориентированный по меньшей мере частично, предпочтительно преимущественно, в горизонтальном направлении активный исполнительный орган (7), который оказывает вспомогательное воздействие, дополняющее действие центробежной силы, и обеспечивает тем самым наклон кузова вагона на оптимальный угол, отличающаяся тем, что люлька (4) соединена или кузов (4) соединен с рамой (1) гасящими вертикальные колебания и/или боковую качку амортизаторами и опирается относительно рамы (1) через рессоры системы вторичного подрессоривания по меньшей мере на одну подрессорную балку (2), которая подвешена к раме (1) маятниковыми подвесками (30), причем активный исполнительный орган (7) расположен между рамой (1) и подрессорной балкой (2) или между рамой (1) и люлькой (4).

2. Ходовая часть по п.1, отличающаяся тем, что маятниковые подвески (3) расположены таким образом, что их продольные оси пересекаются по меньшей мере примерно на уровне или выше центра тяжести кузова вагона.

3. Ходовая часть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поперечно направлению движения расположено по меньшей мере одно пассивное и/или активное демпфирующее звено.

4. Ходовая часть по п.1, отличающаяся тем, что между рамой (1) и люлькой (4) установлено по меньшей мере одно демпфирующее звено, предпочтительно по меньшей мере один действующий в боковом направлении демпфер, динамически регулируемый в зависимости от поперечной скорости кузова вагона.

5. Ходовая часть по п.1, отличающаяся тем, что по обе стороны от продольной оси рельсового транспортного средства, прежде всего симметрично относительно нее, расположено по меньшей мере по одной маятниковой подвеске (3).

6. Ходовая часть по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один активный исполнительный орган (7) представляет собой электрический, гидравлический и/или пневматический исполнительный привод или сервопривод.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к ходовой части рельсовых транспортных средств. Изобретение может использоваться в рельсовых транспортных средствах для пассажирских перевозок, что однако не исключает возможности его использования и в рельсовых транспортных средствах иного назначения.

В заявке ЕР 0621165 В1 описана ходовая часть рельсовых транспортных средств, в которой на колеса, соответственно на колесные пары через рессоры системы первичного рессорного подвешивания опирается ее рама, непосредственно на которую через рессоры системы вторичного подрессоривания опирается люлька с установленным на ней кузовом вагона или кузов вагона рельсового транспортного средства. Люлька или кузов вагона соединены с рамой ходовой части гасящими вертикальные колебания и боковую качку амортизаторами и по меньшей мере одной гасящей боковую качку опорой. На этой опоре закреплены прочные рычаги, которые через установленные на шарнирных опорах маятниковые подвески соединены с люлькой, соответственно с кузовом вагона. По меньшей мере одна из маятниковых подвесок образована при этом исполнительным органом или звеном, нагружаемым при опускании или подъеме поперечного конца люльки или кузова вагона противоположно направленным усилием. Недостаток такой ходовой части состоит при этом в том, что уже при сравнительно невысокой скорости движения транспортного средства по кривой создается действующее на него нежелательно высокое поперечное ускорение. Во избежание этого эффекта скорость транспортного средства при движении по кривой необходимо снижать, чтобы не ухудшить, например, уровень комфортабельности поездки для пассажиров.

Из уровня техники известен целый ряд других патентных заявок, которые в некоторых деталях схожи с предлагаемым в изобретению решением, но обладают явными недостатками по сравнению с ним. В качестве примера таких патентных документов можно назвать следующие.

Согласно заявке DE 2145738 механизм наклона кузова вагона расположен над рессорами системы вторичного подрессоривания, которая вследствие этого должна при движении по кривой воспринимать полное поперечное ускорение. Помимо этого в данном случае не предусмотрено средств, которые способствовали бы наклону кузова вагона за счет оказываемого ими вспомогательного воздействия, дополняющего действие возникающей при движении по кривой центробежной силы, стремящейся наклонить кузов вагона.

Согласно заявке ЕР 0287821 маятниковые подвески расположены параллельно рессорам системы вторичного подрессоривания, чем обусловлено отсутствие вертикальных связей между перемещением (прогибом или ходом) рессор и наклоном кузова вагона под действием центробежной силы. Поэтому все движение наклона кузова должны обеспечивать расположенные, как и обычно, с боков пневматические рессоры, которые занимают соответствующий объем и поэтому требуют для их размещения определенное монтажное пространство и которые требуют также применения уравнителя давления.

Согласно патенту US 3717104 предусмотрены стоячие маятниковые звенья, которые в принципе образуют неустойчивую конструкцию, которая требует применения дополнительных упругих, соответственно активных исполнительных элементов. Помимо этого в данном случае не имеется средств, которые способствуют наклону кузова вагона за счет оказываемого ими вспомогательного воздействия, дополняющего действие возникающей при движении по кривой центробежной силы, стремящейся наклонить кузов вагона, а вместо этого исполнительные элементы, соответственно исполнительные приводы, наоборот, должны противодействовать центробежной силе, а также дополнительно усилию центрирующих рессор. Кроме того, расположением оси или центра наклона кузова вагона под его полом обусловлена большая амплитуда поперечных перемещений на уровне рядов сидений, что в целом вызывает у пассажиров чувство дискомфорта, а также обусловлена необходимость значительно ограничивать у кузова вагона его габарит приближения строений.

В основу настоящего изобретения была положена задача устранить описанные выше недостатки, присущие известным из уровня техники решениям, и прежде всего разработать ходовую часть рельсовых транспортных средств, которая позволяла бы проходить кривые на более высоких скоростях. Еще одна задача изобретения состояла в повышении уровня комфорта для пассажиров и обеспечении возможности модернизации уже существующих ходовых частей.

Указанная задача решается с помощью ходовой части рельсовых транспортных средств, отличительные признаки которой представлены в п.1 формулы изобретения.

Преимущество предлагаемого в изобретении решения состоит в том, что при наклоне кузова вагона при движении по кривой пассажир несмотря на более высокую скорость движения рельсового транспортного средства не испытывает воздействия повышенного поперечного ускорения. Этот фактор позволяет повысить уровень комфорта для пассажиров. Согласно предлагаемому в изобретении решению центробежная сила вызывает наклон кузова вагона. Поэтому для того чтобы "доотклонить" кузов вагона на оптимальный угол, необходимы лишь небольшие дополнительные перестановочные усилия. Еще одно преимущество предлагаемого в изобретении решения состоит в возможности модернизации уже существующих ходовых частей при малых затратах.

В отличие от вертикально расположенных маятниковых подвесок в предлагаемой в изобретении ходовой части точки крепления к ее раме маятниковых подвесок смещены внутрь к ее центру, продольные оси которых тем самым у не наклоненного кузова вагона проходят снизу вверх наклонно по направлению внутрь к центру ходовой части, соответственно ее рамы. Помимо этого между рамой ходовой части и подрессорной балкой либо между рамой ходовой части и люлькой расположен по меньшей мере один активный исполнительный орган. Такой активный исполнительный орган ориентирован при этом по меньшей мере частично, а предпочтительно преимущественно, в горизонтальном направлении и оказывает вспомогательное воздействие, дополняющее действие центробежной силы, и обеспечивает тем самым наклон кузова вагона на оптимальный угол.

Маятниковые подвески предпочтительно располагать таким образом, чтобы их продольные оси прежде всего у не наклоненного кузова вагона пересекались по меньшей мере примерно на уровне или выше центра тяжести кузова вагона. В этом случае обеспечивается оптимальная характеристика наклона кузова вагона.

Предпочтительно далее предусматривать по меньшей мере одно расположенное поперечно направлению движения пассивное и/или активное демпфирующее звено. Предпочтительно также устанавливать между рамой ходовой части и люлькой по меньшей мере одно демпфирующее звено, которое в предпочтительном варианте представляет собой действующий в боковом направлении демпфер, динамически регулируемый в зависимости от поперечной скорости кузова вагона.

В наиболее предпочтительных вариантах выполнения предлагаемой в изобретении ходовой части, в которых обеспечивается особая простота ее конструкции и высокая ее надежность в работе, по меньшей мере по одной маятниковой подвеске предлагается располагать по обе стороны от продольной оси рельсового транспортного средства. При этом маятниковые подвески предпочтительно располагать симметрично относительно продольной оси рельсового транспортного средства.

В других предпочтительных вариантах выполнения предлагаемой в изобретении ходовой части в качестве по меньшей мере одного активного исполнительного органа используется электрический, гидравлический и/или пневматический исполнительный привод или сервопривод.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения, соответственно рассмотрены в последующем описании со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых без соблюдения масштаба показано:

на фиг.1 - схематичный вид сбоку предлагаемой в изобретении ходовой части рельсового транспортного средства, выполненной по одному из предпочтительных вариантов,

на фиг.2 - схематичное изображение ходовой части в сечении плоскостью А-А по фиг.1 и

на фиг.3 - схематичное изображение ходовой части в сечении плоскостью В-В по фиг.1.

На фиг.1-3 в различных видах показана ходовая часть рельсового транспортного средства. Ходовая часть имеет раму 1, которая через рессоры системы первичного рессорного подвешивания опирается на колесные пары. На раме 1 ходовой части на маятниковых подвесках 3 закреплена подрессорная балка 2. На подрессорную балку 2 через винтовые рессоры 6 системы вторичного подрессоривания опирается люлька 4 с установленным на ней кузовом 5 вагона.

При движении по кривой центробежная сила вызывает поперечное смещение кузова 5 вагона, люльки 4, а также подрессорной балки 2 из-за поперечной жесткости винтовых рессор 6 системы вторичного подрессоривания.

Повышение скорости движения в кривой приводит к увеличению поперечного ускорения, действующего на пассажира. Однако это поперечное ускорение не должно превышать некоторого предельного значения, равного, например, 1,2 м/с ². С целью не допустить превышение действующим на пассажира поперечным ускорением этого предельного значения несмотря на возрастание скорости движения кузов вагона должен наклоняться в соответствующую сторону на такую величину, при которой поперечное ускорение снижается до величины, меньшей предельного значения.

С этой целью в отличие от вертикальных маятниковых подвесок верхние точки крепления каждой маятниковой подвески 3 к раме 1 ходовой части смещены внутрь к ее центру. В результате маятниковые подвески 3 занимают наклонное положение. Благодаря этому обеспечивается возможность наклона системы подрессорной балки 2, включая опирающиеся на нее сверху компоненты, которыми являются люлька 4 и кузов 5 вагона. Благодаря подвешиванию на наклонных маятниковых подвесках 3 подрессорная балка 2 и вместе с ней люлька 4 и кузов 5 вагона поворачиваются при движении по кривой вокруг своих продольных осей. В результате несмотря на увеличение скорости движения по кривой действующее на пассажира поперечное ускорение не возрастает.

Для оказания вспомогательного воздействия, дополняющего стремящееся отклонить кузов вагона действие центробежной силы, предусмотрен один или несколько активных исполнительных органов 7, обеспечивающих наклон кузова вагона на оптимальный угол. Эти активные исполнительные органы 7 ориентированы преимущественно в горизонтальном направлении и размещены либо между рамой 1 ходовой части и подрессорной балкой 2, либо между рамой 1 ходовой части и люлькой 4. В рассматриваемом примере для наклона кузова 5 вагона, обусловленного главным образом его поперечным ускорением, на оптимальный угол используется два установленных между рамой 1 ходовой части и подрессорной балкой 2 действующих в боковом направлении активных исполнительных органа 7, создаваемое которыми усилие стремится увеличить, соответственно уменьшить угол наклона кузова 5 вагона по сравнению с углом, на который кузов вагона наклонился бы в результате его поперечного ускорения от действия центробежной силы в отсутствие таких исполнительных органов, соответственно дополнительно создаваемого ими вспомогательного усилия.

Для повышения уровня комфорта для пассажиров в дополнение к активным исполнительным органам 7 можно установить пассивные или активные демпфирующие звенья. Так, например, установка между рамой 1 ходовой части и люлькой 4 действующего в боковом направлении демпфера, динамически регулируемого в зависимости от поперечной скорости или поперечного ускорения кузова вагона, позволяет дополнительно к повышению уровню комфорта гасить динамическую составляющую поперечного перемещения кузова вагона.