包括半主动减震系统的铁路载具及其相关循环方法与流程

2021-02-06 20:02:19|

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【技术领域】

本发明涉及一种铁路载具，其包括至少一个车厢(voiture)和承载车厢的至少一个转向架，转向架包括底架和在底架与车厢之间的半主动液压减震系统。

背景技术：

当在轨道上的行驶操作期间，铁路载具经受车厢相对于轨道的振动和运动。当铁路载具运送乘客时，这些振动和运动使乘客感到不适。另外，当铁路载具运送货物时，这些货物可能会由于振动和运动而损坏。为了弥补这些缺点，通常在转向架的底架与车厢之间部署液压减震系统。然而，已知的液压减震系统包括复杂且庞大的液压回路。

技术实现要素：

本发明的目的之一是通过提出一种包括简化的液压减震系统的铁路载具来弥补上述缺点，其生产成本低廉，同时在发生故障时确保载具的安全性。

为此，本发明的主题是一种铁路载具，其包括至少一个车厢和承载车厢的至少一个转向架，转向架包括底架和在所述底架与车厢之间的半主动液压减震系统，半主动液压减震系统包括：

-活塞和活塞杆，其被装配成在圆柱形空心体内部滑动，活塞在圆柱形空心体中限定第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室在活塞的两侧延伸，活塞杆在第一腔室中延伸，

-阀桥，其分别流体连通到第一腔室和第二腔室，阀桥包括四个被动止回阀，以及

-限压装置，半主动液压减震系统被构造成确保流体在单一方向上循环通过减震系统。

止回阀桥使得能够校正在压缩和减压中交替运转的两个腔室的出口处的流体流量。在发生故障的情况下，液压减震系统以被动的方式运转，使得限压装置避免了由于高压对铁路载具的悬挂装置造成的损坏以及由于过高的减震力而对周围的铁路载具构件造成的损坏。

因此，根据本发明的铁路载具包括简单的液压减震系统，其生产成本低廉，同时在发生故障时确保载具的安全性。

按照根据本发明的铁路载具的其他特征，这些特征是单独采用或根据技术上可能的任何组合而采用的：

半主动液压减震系统还包括流体连通到阀桥的流体储存器；

半主动液压减震系统还包括流体连通到阀桥的比例主动阀。

比例主动阀使得能够确保足够的被动特性(在不操控该阀的特性的情况下)，以避免对铁路载具的服役产生任何影响。

按照根据本发明的铁路载具的其他特征，这些特征是单独采用或根据技术上可能的任何组合而采用的：

液压减震系统没有系统外部的动力能源，例如电能源或气动能源；

比例主动阀和限压装置并联地装配；

半主动液压减震系统被布置成使得当第二腔室中包含的流体的第二压力大于第一腔室中包含的流体的第一压力时，第二腔室中包含的流体从第二腔室中向着限压装置和/或比例阀和/或流体储存器的方向排出，然后被引导向第一腔室；

半主动液压减震系统被布置成使得当第一腔室中包含的流体的第一压力大于第二腔室中包含的流体的第二压力时，第一腔室中包含的流体从第一腔室中向着限压装置和/或比例阀和/或流体储存器的方向排出，然后被引导向第二腔室。

本发明的主题还有一种如上所述的铁路载具的循环方法，阀桥包括活塞杆侧的近端止回阀、活塞侧的近端止回阀、活塞杆侧的远端止回阀以及活塞侧的远端止回阀，

其中，在压缩阶段期间，

活塞侧的远端止回阀关闭，而活塞侧的近端止回阀活动，从而使从第二腔室排出的流体体积得以循环，

-馈入限压装置和被部署在活塞杆侧的近端止回阀，

-被部署在活塞杆侧的近端止回阀关闭，

-限压装置在正常运转条件下保持关闭，但是一旦第二压力超过排放压力设定值就释放流体的循环，

-流体然后馈入远端止回阀，并且，

-活塞侧的远端止回阀由于第二压力与在远端止回阀之间的液压回路的远端分支中支配的流体的压力之间的不均衡而保持关闭，并且第二压力大于在远端分支中支配的流体的压力，

-活塞杆侧的远端止回阀由于第一腔室的第一压力与在远端分支中支配的流体的压力之间的不均衡而被打开，在远端分支中支配的流体的压力大于第一压力，从而馈入第一腔室，

有利地，在循环方法中，

在减压阶段期间，活塞杆侧的远端止回阀关闭，而活塞杆侧的近端止回阀活动，从而使从第一腔室排出的流体体积得以循环，

-馈入限压装置和被部署在活塞侧的近端止回阀，

-被部署在活塞侧的近端止回阀关闭，

-限压装置在正常运转条件下保持关闭，但是一旦第一压力超过排放压力设定值就释放流体的循环，

-流体然后馈入远端止回阀，并且，

-活塞杆侧的远端止回阀由于第一压力与在远端分支中支配的流体的压力之间的不均衡而保持关闭，第二压力大于在远端分支中支配的流体的压力，

-活塞侧的远端止回阀由于第二压力与在远端分支中支配的流体的压力之间的不均衡而被打开，在远端分支中支配的流体的压力大于第二压力，从而馈入第二腔室；

半主动减震系统还包括与阀桥流体连通的包含具有一定压力的流体的流体储存器和比例主动阀，通过比例主动阀的流体循环产生可变的压降，并且其中，从第二压力下的第二腔室排出的流体体积通过具有一定压力的流体储存器而补充到在第一压力下的第一腔室中，或者是从第一压力下的第一腔室排出的流体体积通过具有一定压力的流体储存器而补充到在第二压力下的第二腔室中。

【附图说明】

通过阅读以下描述将会更好地理解本发明，以下描述是仅作为示例给出的，并且是参考附图进行的，在附图中：

图1示出了根据本发明的铁路载具的横截面的简化示意图；

图2示出了处于压缩阶段的根据本发明的铁路载具的半主动液压减震系统；以及

图3示出了处于减压阶段的图2的半主动液压减震系统。

【具体实施方式】

在图1中示出了铁路载具。铁路载具10包括至少一个车厢12。优选地，铁路载具10包括多个车厢12。

车厢12包括界定车厢12的外部16和车厢12的内部18的车身14，其能够容纳乘客或货物。优选地，车厢12包括使得乘客和/或货物能够进出的至少一个门19以及地板21。

铁路载具10还包括至少一个转向架20，其承载车厢12并且至少部分地在地板21下方延伸。转向架20包括底架22、车轮23，车轮23被装配成可绕着转向架20在车轴24上旋转运动，并且能够在轨道26上滚动以使铁路载具10行进。

在轨道26、转向架20和车厢12之间，垂直于铁路载具10的正常行驶方向l限定了立面方向v。

转向架20优选地在转向架20的底架22与车厢12的车身14之间、更具体地在转向架20的底架22与车厢12的地板21之间包括至少一个悬挂装置28。

悬挂装置28使得能够提供刚度和减震，并且支撑由转向架20承载的负载。

在图1的示例中，悬挂装置28包括四个螺旋弹簧29，可看到其中的两个。作为变型，悬挂装置28包括不同的弹簧数量，或者以其他已知的形式呈现。

载具10还在转向架20的底架22与车厢12的车身14之间、更具体地在转向架20的底架22与车厢12的地板21之间包括半主动液压减震系统30。在图1的示例中，半主动液压减震系统30被包括在悬挂装置28中。

当载具在其在轨道26上行驶时受到振动时，半主动液压减震系统30使得能够确保铁路载具10的减震。

如图2和图3所示，液压减震系统30包括减震器，该减震器包括活塞杆32和活塞34，其滑动装配在圆柱形空心体36内。

活塞杆32和活塞34在圆柱形空心体36内部界定了第一腔室38和第二腔室40。活塞杆32在第一腔室38一侧延伸。

第一腔室38包含第一压力p1下的流体41，并且活塞34一侧的腔室包含第二压力p2下的流体41。

每个腔室38、40内的压力p1、p2根据活塞34在圆柱形空心体36内的移位而演变，该活塞34能够在压缩和减压中交替运转。

流体41通常是适用于液压系统的油。

液压减震系统30还包括止回阀42、44、46、48的桥，止回阀通过液压回路49一方面与第一腔室38流体连接，并且另一方面与第二腔室40流体连接。

液压回路49由液压软管或刚性管道形成。

液压软管或刚性管道能使得流体能够在液压减震系统30的各个元件之间循环。在下面的描述中，液压回路49的分支因此由液压软管或刚性管道形成。

止回阀42、44、46、48例如是弹簧止回阀门。

优选地，止回阀42、44、46、48具有被动机能。

优选地，止回阀42、44、46、48的数量为四个。

止回阀42、44、46、48成对部署在液压回路49的与腔室38、40平行的两个分支50、52上。两个止回阀42、44(称为近端止回阀42、44)被串联部署在靠近圆柱形空心体36的一个分支50(称为近端分支50)上。

两个近端止回阀42、44以相反的方向部署，并且使得当它们打开时，来自腔室38、40的流体41能够通过它们。

近端止回阀中的一个42部署在活塞杆32侧，并且近端止回阀中的另一个44部署在活塞34侧。

另外两个止回阀46、48(称为远端止回阀46、48)被串联部署在远离圆柱形空心体36的另一分支52(称为远端分支52)上。

两个远端止回阀46、48以相反的方向部署，并且使得当它们打开时，来自腔室38、40的流体41不能通过它们。

远端止回阀中的一个46部署在活塞杆32侧，并且远端止回阀中的另一个48部署在活塞34侧。

优选地，液压减震系统30还包括流体储存器60和比例主动阀62。流体储存器60包括储存压力p3下的流体41。

流体储存器60流体连通到远端止回阀46、48、主动比例阀62和限压装置64。

流体储存器60连接到远端止回阀46、48，使得来自流体储存器60的流体41在远端止回阀打开时能够通过它们。

流体储存器60能够补充从主动腔室38、40排出的流体41的体积，将其带入非主动腔室38、40中。

当流体41由于活塞32在中空体36中的运动而从一个腔室38、40排出时，该腔室称为主动的，运动趋向于减小腔室38、40中的一个的体积同时增大腔室38、40中的另一个的体积。相反，另一腔室38、40是不主动的。

比例主动阀62能够控制半主动液压减震系统30的压缩阶段和减压阶段之间的流体41的流量差异，如下所述。

比例主动阀62被部署在回路49连接近端分支50和远端分支52的分支65上。

回路49的分支65(主动比例阀62被部署于其上)再次联接了近端止回阀42、44之间的近端分支50和止回阀46、48之间的远端分支52。

比例主动阀62包括成对部署在阀62两侧的流体41的四个入口a、b、p和t。

口a和b位于阀62的近端分支50侧的一侧，并且口p和t位于阀62的远端分支52侧的另一侧。口p面向口a，并且口t面向口b。

优选地，比例主动阀62的口a、b、p和t具有可变的截面，从而使得能够控制流体41的流量的差异。

液压回路49和止回阀42、44、46、48的桥被构造成使得流体41始终在比例主动阀62内沿相同的方向循环。

因此，在图2的示意图中，流体41始终从p向a并且从b向t循环。

比例主动阀62具有主动运转。换言之，可驱动比例主动阀62的开度，使得根据各种流体流量来调节其开度程度。

比例主动阀62例如是电磁阀，伺服阀或伺服分配阀。

优选地，在断开供电的情况下，比例主动阀62具有整体的安全位置。

液压减震系统30还包括限压装置64。

限压装置64被部署在回路49连接近端分支50和远端分支52的分支66上。回路49的分支66与回路49的比例主动阀62部署于其上的分支65平行。

另外，限压装置64被部署于其上的回路49的分支66再次联接了近端止回阀42、44之间的近端分支50和止回阀46、48之间的远端分支52。

限压装置64在限压装置64的两侧具有流体41的两个入口67、68。

软管或刚性管道的回路49和止回阀42、44、46、48的桥被布置成使得流体41始终在限压装置64内沿相同的方向循环，此处是从近端分支50向远端分支52。

优选地，限压装置64在正常运转条件下关闭，并且一旦圆柱形空心体36的主动腔室38、40内的压力p1、p2超过排放压力设定值prv，就能够释放流体41的循环。例如，排放压力设定值prv在100巴至150巴之间。优选地，限压装置64具有被动机能。

这使得能够避免在故障情况下由于高压造成的损坏，并且这使得能够将由半主动液压减震系统30产生的力限制为半主动减震器附接于转向架20的底架22和车厢12的车身14上的附接结构处可接受的水平。

止回阀42、44、46、48的桥使得能够校正在压缩和减压中交替运转的两个腔室38、40的出口处的流体41的流量。

根据半主动液压减震系统30的变型，颠倒近端分支50和远端分支52，从而颠倒近端阀42、44和远端阀46、48的部署。

根据该变型，比例主动阀62和限压装置64的取向也被颠倒，使得流体41的入口p、b和67在压缩或减压阶段时始终面向流体41的流动。

优选地，半主动液压减震系统30至少部分地集成到车厢12的内部18。

这使得能够使半主动液压系统30的除活塞杆32、活塞34和圆柱形空心体36之外的部件从转向架20偏移至车厢12的内部18，并减小了转向架20所需的空间。迁移至内部18的半主动液压减震系统的部件感受到的振动水平要比其处于转向架20上的振动水平更低。

包括在根据本发明的铁路载具中的半主动液压减震系统30具有简单的液压方案，需要很少的部件并且不需要外部动力能源。通过止回阀42、44、46、48的桥来校正来自减震器的流体41的交替流量。

现在将更详细地解释铁路载具10的循环方法。

当铁路载具10在轨道26上行驶时，其经受沿着立面方向v和/或沿着垂直于竖直方向v和行驶方向l的横向方向t的振动和水平变化。通过被组装成在转向架20的底架22与车厢的车身14之间的竖直位置(平行于竖直方向v)和/或被组装成在转向架20的底架22与车厢12的车身14之间的横向位置(平行于横向方向t)，半主动液压减震系统30使得能够通过交替压缩阶段和减压阶段来减轻这些变化。

还可以设想半主动液压减震系统的装配变型，其被装配成相对于横向方向t或相对于行驶方向l而限定的水平位置。

这种变型使得能够减轻在车体14下方的转向架20的摆动的相对运动。

还可以设想半主动液压减震系统的装配变型，其被装配成竖直位置(平行于竖直方向v)。这样的变型使得能够减轻配备有其车轮23的车轴24相对于转向架20的底架22的相对运动。

在压缩阶段期间，分隔腔室38和40的活塞杆32和活塞34沿压缩方向移位。

由活塞34从第二腔室40排出的流体41的体积离开第二腔室40而馈入活塞34侧的近端止回阀44和活塞34侧的远端止回阀48。

活塞34侧的远端止回阀48关闭，而活塞34侧的近端止回阀44活动，从而使所考虑的流体41的体积得以循环。

馈入限压装置64、部署在活塞杆32侧的近端止回阀42以及比例主动阀62的口p和b。

部署在活塞杆32侧的近端止回阀42关闭。流体41在主动比例阀62中从p向a以及从b向t循环。

流体41通过比例主动阀62的具有可变截面的开口p、a、b、t的循环产生对应于第二压力p2的可变压降，第二压力p2限定了第二腔室40的工作压力。

限压装置64在正常运转条件下保持关闭，但是一旦第二压力p2超过排放压力设定值prv就释放流体41的循环。

流体41然后馈入远端止回阀46和48以及在储存压力p3下的流体储存器60。

活塞34侧的远端止回阀48由于第二压力p2与储存压力p3之间的不均衡而保持关闭，第二压力p2大于储存压力p3。