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一种抗蛇行运动轨道车辆减振系统

文献发布时间:2023-06-19 16:04:54



技术领域

本发明涉及减振系统技术领域,尤其涉及一种抗蛇行运动轨道车辆减振系统。

背景技术

油压减振器是轨道车辆上的关键零部件,尤其是抗蛇行减振器,具有极高的技术含量,其工作性能的好坏直接关系到轨道车辆的乘坐舒适性与安全性。在列车上安装抗蛇行油压减振器,已成为一种趋势,且铁路总公司规定在速度高于160千米/小时的列车上必须安装抗蛇行减振器。近年来,随着我国高铁技术的飞速发展,轨道车辆的速度也在不断提高,对抗蛇行减振器的技术要求也越来越高,各个科研机构对抗蛇行减振器的研究也不断加深。

目前我国动车组时速已超过300千米/小时,车辆运行稳定性、安全性要求为本技术领域亟待解决的重要技术问题。现有技术中,轨道车辆由于车体及转向架的固有结构,车辆在运行时会不可避免地出现蛇行运动趋势,车辆运行轨迹与轨道吻合度降低,进而降低车辆的稳定性。车辆在不同时速运行时,需要不同的抗蛇行运动阻尼力,而当车辆转向时减振系统仅需提供较小阻尼力。因此要求减振系统提供足够大的阻尼力并实现阻尼可控可调。传统减振系统的各减振器独立工作、结构复杂、价格昂贵且不易维护。

如公开号CN109747365A的对比文件提出了一种液压装置及使用该液压装置的车辆,其包括分别用于对应车辆的四个车轮设置的前、后两对液压缸。前、后两对液压缸中,同一对液压缸的其中一个的有杆腔和无杆腔通过电磁换向阀分别与另一个的有杆腔和无杆腔选择性连通,左右同侧的两个液压缸的有杆腔通过第一输油管路连通,无杆腔通过第二输油管路连通,第一、第二输油管路分别连接有蓄能器,液压互联装置还包括分别与第一、第二输油管路连通的、用于连接油箱和油泵的两条主输油管路,两条主输油管路在沿朝向液压缸的流向上依次串接有用于换向和切断两条主输油管路的第一电磁阀以及分流和并流两条主输油管路的第二电磁阀,液压互联装置还包括控制装置以及与控制装置连接的分别用于测量车辆两侧高度的高度检测装置,所述控制装置控制连接电磁换向阀以及第一、第二电磁阀。然而现有技术在轨道车辆抗蛇形运动方面的应用较少,难以在轨道车辆的抗蛇形运动中起到良好的效果,此外,现有技术中未设置有可调阻尼阀,无法对抗蛇形运动所需要施加的阻尼力进行可调节的阻尼供给。

此外,一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异;另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利,但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容,然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征,相反本发明已经具备现有技术的所有特征,而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足,本发明提供了一种抗蛇行运动轨道车辆减振系统,所述轨道车辆包括车体和连接有轮对的转向架,所述减振系统对称连接于所述车体和所述转向架之间,所述减振系统提供的抵抗相对运动的阻尼力由所述轨道车辆的运行状态和与所述轨道车辆的运行状态相关的所述车体和所述转向架之间的相对运动趋势计算得出。当所述车辆沿左右轮对的行走距离不一致的曲线道路行进时,所述减振系统控制所述车体和所述转向架之间的相对运动在第一阈值范围内,并基于所述曲线道路的曲率半径大小提供不同的抵抗所述车体和所述转向架之间的相对运动的阻尼力。当所述车辆沿左右轮对的行走距离一致的直线道路行进时,所述减振系统控制所述车体和所述转向架之间的相对运动在第二阈值范围内,并基于所述车体和所述转向架之间的相对运动趋势的大小提供不同的抵抗所述车体和所述转向架之间的相对运动的阻尼力。

转向架是轨道车辆重要的部件之一,它通过心盘或旁承等连接装置与车体连接,连接装置用于对车体和转向架之间的垂向力、纵向力以及横向力进行传递,能够对车体上的轴重进行均匀分配,保证车辆车体的稳定性与安全性。转向架的各种参数也直接决定了车辆的动力性能、稳定性能和车辆的乘坐舒适性。在通过曲线道路时,车体会由于转向架传来的横向作用力而发生侧滚现象,通过在车体和转向架之间提供回转阻尼力矩,能够将车体的倾斜量控制在规定范围内,以保持车体的正常姿态和抑制转向架的蛇形运动,即车体和转向架的相对运动在第一阈值范围内。根据曲线道路的曲率半径和车辆通过该曲线道路的速度的不同,车体发生侧滚的趋势大小不同,保持车体的倾斜量在规定的范围内所需要提供的阻尼力不同,因此需要根据实际的车辆运行数据计算所需要的阻尼力的方向和大小。

在车辆沿平直轨道运行时,车辆受到轨道不平顺、轮轨冲击和侧向风等自然与非自然因素的干扰会发生横摆运动或相对于转向架发生横摆运动,此时需要提供阻尼力将车体和转向架的相对运动控制在第二阈值范围内,以抑制转向架的蛇形运动并且减少轮对传至转向架或车体的高频激励,提高车辆运行稳定性、舒适性和临界速度。

在车辆通过曲线道路时,转向架两侧的轮对的行驶距离不同,此时若给转向架施加过多抑制蛇形运动的阻尼力,反而会使得车辆出现转向困难或在转向后出现蛇形运动的趋势,因此此时需要将转向架与车体的相对运动趋势控制在相对较大的第一阈值范围内,便于转向架顺利沿曲线轨道行驶,并且车体由转向架的牵引正常过弯;而当车辆沿直线轨道行驶时,转向架两侧的轮对的行驶距离相同,需要提供较大的回转阻尼力以抑制转向架或车体的蛇形运动,因此此时需要将转向架与车体的相对运动趋势控制在较小的第二阈值范围内,以抑制车体和转向架的蛇形运动。

由于实际行驶的直线轨道并非完全平直,各曲线轨道的曲率半径也不同,因此第一阈值范围和第二阈值范围是根据实际的行驶路线实时改变的。

车体以不同的速度在相同曲率半径的曲线道路上行驶和以不同的速度在直线道路上行驶时车体和转向架的相对运动趋势大小也不同,根据不同的相对运动趋势大小需要提供不同大小并且方向与车体和转向架的相对运动趋势相反的抗蛇形运动阻尼力以将车体和转向架的相对运动趋势大小控制在第一阈值范围内或第二阈值范围内,协调车体的平稳行进和车辆乘坐的舒适性。

优选地,所述减振系统在所述车体和所述转向架之间存在较大的相对转动趋势时提供较大的阻止相对运动的阻尼力,在所述车体和所述转向架之间存在较小的相对运动趋势时提供较小的阻止相对运动的阻尼力以兼顾轨道车辆运行时的稳定性和安全性。车体和转向架之间的相对运动趋势大小的判断能够是根据车辆行驶的参数:实时速度、加速度、转向架与车体转角及其角速度计算的。

根据一种优选的实施方式,所述减振系统包括彼此互联的第一减振组件和第二减振组件,所述第一减振组件和所述第二减振组件通过液压辅件油路互联,控制系统控制所述液压辅件改变所述第一减振组件和所述第二减振组件的油路互联方式和油路内的油液流动速度和方向,以改变所述第一减振组件和所述第二减振组件提供的阻止所述车体和所述转向架之间相对转动的阻尼力的大小。

根据一种优选的实施方式,所述控制系统基于所述车体沿非直线布设的轨道行进而控制所述液压辅件加快所述第一减振组件和所述第二减振组件互联油路内的油液流动速度使得所述减振系统提供较小的阻尼力。

根据一种优选的实施方式,所述控制系统基于轨道车辆的运行参数生成用于控制所述第一减振组件和第二减振组件的互联状态的控制信号。

根据一种优选的实施方式,所述轨道车辆的运行参数包括车辆GPS、实时速度、加速度、转向架与车体转角及其角速度等。

根据一种优选的实施方式,所述控制系统基于轨道车辆蛇形运动的频率和幅值调控所述第一减振组件和第二减振组件的油路互联方式,进而调节所述减振系统输出的阻尼力大小。

本发明另一方面还提供一种抗蛇行运动轨道车辆减振系统的控制系统,所述控制系统基于轨道车辆的行进状态参数调节设置于所述车体和所述转向架之间的减振系统的油路互联方式及油路内的油液流动状态以产生适宜的抑制车辆蛇形运动的阻尼力,其中,所述控制系统控制所述油路内的液压阀的开启/关闭的大小以控制所述减振系统提供的阻尼力的大小。

控制系统首先判断车辆沿直线轨道运行还是沿曲线轨道运行,随后根据车辆在相应道路上的行进状态参数调节减振系统为车体和转向架提供的阻尼力大小。控制系统判断车辆直线轨道运行和曲线轨道运行的方式可以是根据卫星定位的地图路径等获取到的路线图。优选地,控制系统还能够接收车辆车载计算控制单位发出的指令,实现远程控制。

优选地,控制系统还能够结合历史车辆在该路段上运行的历史控制数据库修正控制策略。例如,控制系统结合历史数据库中其余车辆在该路段上行驶的速度、车体和转向架产生的相对运动趋势的大小、减振系统提供的阻尼力和提供该阻尼力后车辆与转向架的实际相对运动大小和车体和轮对的振动幅度等适应性调整本次提供的阻尼力的大小和方向。历史数据库是根据各车辆通过该路段时的行进参数进行数据分析和整理后存储形成的,数据库中可以包括该路段上车辆的行驶速度、减振系统的阻尼力和车辆的振动等因素的关联曲线,控制系统能够根据实际的速度大小和该关联曲线修正提供的阻尼力大小;本次车辆在该路段的行进数据也能够保存到该数据库中修正该关联曲线。

本发明另一方面还提供一种抗蛇形运动轨道车辆减振系统的液压阀,所述液压阀被配置为:接收来自于控制系统基于获取到的车辆蛇形运动的频率和幅值生成的“第一开合信号”,将其运算处理得到其自身能够直接识别并执行的控制信号,并基于识别到的控制信号信息调整自身的工作状态到与“第一开合信号”对应的打开程度。

本发明另一方面还提供一种用于轨道车辆的弯道行驶控制方法,所述控制系统基于所述车体沿非直线布设的轨道的行进而控制所述减振系统产生较小阻尼力以便于轨道车辆过弯。

所述方法包括:在轨道车辆沿非直线布设的轨道行进时,控制系统基于车厢的行进方向向所述液压辅件发送“加快”流速的控制信号,所述液压辅件基于接收到的所述“加快”流速的控制信号而改变所述第一减振组件和所述第二减振组件间的连接管路的连接关系和开合程度,以加快所述第一减振组件和所述第二减振组件互联油路内的油液流动速度使得所述减振系统提供较小的阻尼力,

本发明另一方面还提供一种抗蛇行运动轨道车辆减振方法,所述轨道车辆的车体和连接轮对的转向架之间连接有减振系统,所述减振系统提供的抵抗相对运动的阻尼力由所述轨道车辆的运行状态和与轨道车辆的运行状态相关的所述车体和所述转向架之间的相对运动趋势计算得出。

所述方法包括:

当所述车辆沿左右轮对的行走距离不一致的曲线道路运行时,所述减振系统控制所述车体和所述转向架之间的相对运动在第一阈值范围内,并基于所述曲线道路的曲率半径大小提供不同的抵抗所述车体和所述转向架之间的相对运动的阻尼力。

当所述车辆沿左右轮对的行走距离一致的直线道路运行时,所述减振系统控制所述车体和所述转向架之间的相对运动在第二阈值范围内,控制系统控制减振系统适应所述车体和所述转向架之间较大的相对运动趋势提供较大的阻止所述相对转动的阻尼力,控制系统控制减振系统适应所述车体和所述转向架之间较小的相对运动趋势提供较小的阻止相对转动的阻尼力。

附图说明

图1为本发明提供的一种抗蛇行运动轨道车辆减振系统1简化结构示意图;

图2为本发明提供的减振系统1的油路示意图;

图3为本发明提供的在应用场景中的减振系统1的工作原理图;

图4为本发明提供的减振系统1在一种优选实施方式下的结构示意图;

图5为本发明提供的减振系统1在一种优选实施方式下的结构示意图;

图6为本发明提供的减振系统1在一种优选实施方式下的结构示意图;

图7为本发明提供的减振系统1在一种优选实施方式下的结构示意图;

图8为轨道车辆蛇形运动的示意图。

附图标记列表

1:减振系统;2:减振器阀杆;3:减振器缸体;4:有杆腔室;5:无杆腔室;6:第一油路;7:第二油路;8:液压阀;9:转向架;10:车体;11:蓄能器;12:阻尼阀;1-1:第一减振组件;1-2:第二减振组件;2-1:第一阀杆;2-2:第二阀杆;3-1:第一缸体;3-2:第二缸体;4-1:第一有杆腔室;4-2:第二有杆腔室;5-1:第一无杆腔室;5-2:第二无杆腔室;11-1:第一蓄能器;11-2:第二蓄能器;12-1:第一阻尼阀;12-2:第二阻尼阀。

具体实施方式

下面结合附图1-8进行详细说明。

实施例1

图1所示为一种抗蛇行运动减振系统1,其包括:

用于提供减振阻尼的减振系统1,以及用于控制减振系统1输出的抗蛇形阻尼大小的液压阀8。

本文中规定,靠近第一减振组件1-1的一侧为第一侧,靠近第二减振组件1-2的一侧为第二侧;并规定车辆的行驶方向是由第一有杆腔室4-1指向第一无杆腔室5-1的方向。

轨道车辆的蛇行运动是指轨道车辆在直线上高速运行时可能会出现的一种横向振动。由于车轮踏面呈锥形,且轮缘与钢轨间存在间隙,当轮对中心在行进中偶尔偏离直线轨道的中心时,两车轮便以不同直径的滚动圆在钢轨上滚动,轮对一面作横向摆动,一面绕其质心的垂直轴来回转动,而产生一种类似蛇行的波形运动。机车的蛇形运动又可以分为车轮蛇形运动和转向架蛇形运动,如图8所示,转向架9的蛇形运动会使得转向架9前后两个轮对在横向上向相反的方向来回摆动。本发明所提供的减振系统1面对于转向架9的蛇形运动,目的在于阻止转向架9的横向摆动。

根据一种优选的实施方式,减振系统1包括第一减振组件1-1和第二减振组件1-2。优选地,第一减振组件1-1和第二减振组件1-2均沿车辆的长度方向按照相互并行的方式设置在车辆纵向中心线的两侧。优选地,减振系统1中还包括减振器阀杆2和减振器缸体3。优选地,减振器阀杆2连接于转向架9,减振器缸体3连接于车体10(反之亦可),以使得减振系统1能够基于连接于转向架9的减振器阀杆2和连接于车体10的减振器缸体3,将抵抗车辆进行蛇形运动的阻尼力提供给车体10和转向架9以阻碍二者之间由转向架9蛇形运动引起的相对运动。

如图1所示,优选地,减振系统1被构造为相同的内部结构并使得两个减振器阀杆2向外延伸的方向彼此相反。优选地,减振系统1包括用于形成减振器腔室的减振器缸体3和设置在减振器缸体3所形成的腔室中并滑动连接于减振器缸体3内壁的减振器活塞。优选地,减振器活塞以固定或可拆卸的方式连接于减振器阀杆2,更优选地,减振器阀杆2的至少部分位于减振系统1的腔室内,与之相对的另一部分则能够贯穿减振器缸体3的至少一端并延伸至外部空间中。优选地,减振器阀杆2与减振器缸体3互相接触的两个表面以能够保持气密性的方式滑动连接,以使得减振器阀杆2能够在减振器缸体3的长度方向上做往复运动,优选地,当车辆转弯或者车辆发生蛇形运动时,两个减振器活塞分别带动各自对应的减振器阀杆2以相互背离或者相互靠近的方式运动。

根据另一种优选的实施方式,如图4所示,第一减振组件1-1和第二减振组件1-2按照相互并行并按照两个减振器阀杆2向外延伸的方向相同的方式设置在车辆的两侧。

根据一种优选的实施方式,减振系统1的腔室被减振器活塞分割为至少部分包含减振器阀杆2的有杆腔室4和不包含减振器阀杆2的无杆腔室5,优选地,减振系统1形成的四个腔室之间通过受液压阀8控制的液压油路相互连通以使得位于一个腔室内的液压介质能够在液压阀8的控制下以变阻尼的方式流入另一个腔室。优选地,液压阀8包括至少四个进/出液口,其内部设置有具有换向功能的换向阀以及以改变流量大小的方式改变油路阻尼力的阻尼阀12。优选地,液压阀8能够接收外部信号的控制以调控换向阀以及阻尼阀12达到改变油路互联方式以及改变油路的阻尼力的效果。

根据一种优选的实施方式,减振系统1的各个腔室能够通过油路相互连通,油路上设置有用于调节阻尼力的液压阀8。优选地,液压阀8可以接收外部控制信号,实现远程控制。优选地,第一减振组件1-1包括第一有杆腔室4-1和第一无杆腔室5-1,二者通过互不干涉的两条油管连通至液压阀8;第二减振组件1-2包括也通过互不干涉的两条油管连通至液压阀8的第二有杆腔室4-2和第二无杆腔室5-2,上述连接方式形成以液压阀8为中心向外延伸的至少四条液压支路。优选地,在设置于液压阀8中的换向阀的作用下,四条液压支路之间能够按照不同的方式相互连通以形成供液压介质在至少两个腔室之间流通的至少三种构型的油路。可选地,如图5所示,第一有杆腔室4-1连接于第二无杆腔室5-2以构成第二油路7,第一无杆腔室5-1连通于第二有杆腔室4-2以构成第一油路6;或如图6所示第一有杆腔室4-1连通于第一无杆腔室5-1以构成第一油路6,第二有杆腔室4-2连通于第二无杆腔室5-2以构成第二油路7;又或者如图7所示第一无杆腔室5-1连通于第二无杆腔室5-2以构成第一油路6,第一有杆腔室4-1连通于第二有杆腔室4-2以构成第二油路7。

根据一种优选的实施方式,设置在液压阀8中的至少两个阻尼阀12能够以变阻尼的方式连接在第一油路6以及第二油路7上,使得在压力差作用下两个油路上流经阻尼阀12的液压介质的流量大小由于阻尼阀12的调控而改变,进一步地,液压介质流经阻尼阀12的时候所受到的阻尼力因此而改变,由于液压介质的不可压缩性质以及力的相互作用性质,使得液压介质受到的阻尼力能够通过油路传递到减振组件1的腔室内并作用于减振器活塞以及减振器缸体3,最终反馈回连接在减振系统1上的车体10和转向架9,起到抗蛇形运动的作用。

根据一种优选的实施方式,位于车辆第一侧的第一减振组件1-1和位于车辆第二侧的第二减振组件1-2的各个部件(缸体、阀杆)连接于车辆的转向架9/车体10,以使得车辆在进行蛇形运动或具有蛇形运动趋势的时候分别对车辆的两侧施加方向相反的阻尼力以对抗车辆的蛇形运动或蛇形运动趋势。可选地,减振器缸体3以固定或可拆卸的方式连接于转向架9/车体10,减振器阀杆2以固定或可拆卸的方式连接于车体10/转向架9,即当一个减振器缸体3连接于转向架9时,其减振器阀杆2连接于车体10;或者减振器缸体3和减振器阀杆2二者之间互换位置,即当减振器缸体3连接于车体10时,相应的减振器阀杆2连接于转向架9。优选地,第一减振组件1-1和第二减振组件1-2的减振器缸体3均连接于车体10,减振器阀杆2均连接于转向架9。

当车体10与转向架9之间发生一定角度的相对运动的时候,车体10的两侧和转向架9的两侧能够发生一定程度的位置变化,例如,车体10的一侧相对于转向架9的一侧向相同于车辆行驶的方向发生相对位移,则车体10的另一侧相对于转向架9的另一侧向相反于车辆行驶的方向发生相对位移,车体10与转向架9的相对位置变化会带来相应的力学作用,并将该作用传递至两侧的减振系统1,所表现出来的现象则是一侧的减振器阀杆2向减振器缸体3内压缩,另一侧的减振器阀杆2则向减振器缸体3外拉伸,进而带动两侧的减振器活塞运动,以使得位于两侧减振系统1各个腔室内的液压介质之间产生压强差,从而沿已经设定的第一油路6以及第二油路7流动,此时,设置在两个油路上的液压阀8通过对阻尼阀12施加控制信号使其能够以改变流量大小的方式改变液压介质所受的阻尼力大小,而该阻尼能够直接反馈给车体10以及转向架9,最终达到改变减振系统1所输出阻尼力的大小的目的。在上述的连接方式下,优选地,如图5所示,液压阀8接收外部的控制信号使换向阀工作,进而连通第一有杆腔室4-1和第二无杆腔室5-2形成供液压介质流通的第一油路6,第一无杆腔室5-1和第二有杆腔室4-2连通形成供液压介质流通的第二油路7。

根据一种优选的实施方式,油路上设置有能够为油路提供缓冲以及补充液压油作用的蓄能器11,优选地,如图5所示,至少两个蓄能器11分别设置在第一油路6和第二油路7上以使得二者能够各自独立地作用于第一油路6和第二油路7,优选地,第一蓄能器11-1设置在第一油路6上,第二蓄能器11-2构造与第一蓄能器11-1相同并设置在第二油路7上。在减振系统1工作时,位于油路中的压力会以极快的速度传导至回路上液压介质所能够抵达的每一处,不可避免地会给油路连接的各个部件产生较大的液压冲击力,不利于减振系统1的持续稳定运行,使得减振系统1的寿命因此缩减,蓄能器11的设置使得油路中的瞬时液压冲击力能够有至少部分转换为机械能和内能储存在蓄能器11中,即至少部分的液压介质能够进入蓄能器11储存起来并使蓄能器11本身获得一部分的弹性势能/重力势能以及部分内能,优选地,蓄能器11在该液压冲击完成以后按照将储存的液压介质送回油路的方式逐渐释放其储存的机械能和内能,以此将瞬时的液压冲击力转化为峰值更小,时间更长的能量吸收和释放,达到缓冲整个油路的作用。

根据一种优选的实施方式,减振系统1的设置方式如图3所示,当轨道车辆发生蛇形运动的时候,至少能够分为以下几种状态:

车辆沿直线行驶时,C1:车辆直线行驶并且车体10相对于转向架9逆时针转动,则位于车辆第一侧的第一减振组件1-1以压缩的方式工作,位于车辆第二侧的第二减振组件1-2同样以压缩的方式工作,即第一阀杆2-1向第一缸体3-1内压缩,第二阀杆2-2也向第二缸体3-2内压缩;第一减振组件1-1的第一有杆腔室4-1内的压力减小,第二减振组件1-2的第二无杆腔室5-2内的压力增大,使得位于第二无杆腔室5-2内的液压介质在压力差的作用下通过第一油路6流向第一有杆腔室4-1,液压阀8在外部控制信号的作用下控制第一油路6上设置的第一阻尼阀12-1对流经第一油路6的液压介质施加阻尼力,从而改变第一油路6上的阻尼力;同时,第一减振组件1-1的第一无杆腔室5-1内的压力增大,第二减振组件1-2的第二有杆腔室4-2内的压力减小,使得位于第一无杆腔室5-1内的液压介质在压力差的作用下通过第二油路7流向第二有杆腔室4-2,液压阀8在外部控制信号的作用下控制第二油路7上设置的阻尼阀12对流经第二油路7的液压介质施加阻尼力;优选地,液压阀8能够基于同一信号同时对两个阻尼阀12实施控制以使得两个阻尼阀12能够按照相同的运作方式对油路施加相同大小的阻尼力,第一减振组件1-1和第二减振组件1-2在相同的阻尼力的作用下分别对车辆的两侧施加等效抗蛇形阻尼。

C2:车辆直线行驶并相对于转向架9顺时针转动,则位于车辆第一侧的第一减振组件1-1以拉伸的方式工作,位于车辆第二侧的第二减振组件1-2同样以拉伸的方式工作,即第一阀杆2-1向第一缸体3-1外拉伸,第二阀杆2-2向第二缸体3-2外拉伸。第一有杆腔室4-1内的压力增大,第二无杆腔室5-2内的压力减小,促使第一有杆腔室4-1内的液压介质在压力差的作用下经过第一油路6流入第二无杆腔室5-2;第一无杆腔室5-1内的压力减小,第二有杆腔室4-2内的压力增大,促使第二有杆腔室4-2内的液压介质在压力差的作用下经过第二油路7流入第一无杆腔室5-1。优选地,液压阀8按照C1情况下的调节方式调节减振系统1的输出阻尼。

优选地,车辆在转弯的时候,液压阀8可以控制断开阻尼阀12,以卸载第一阻尼阀12-1和第二阻尼阀12-2在抗蛇形运动时施加在第一油路6和第二油路7上的阻尼力,以使得抗蛇形减振系统1不会显著地对车辆的转向产生影响。

车辆在行驶方向上左转时,车体10已经与转向架9之间产生了一个由其相对于转向架9逆时针转动形成的夹角。C3:车辆同时发生车体10相对于转向架9顺时针转动的蛇形运动,并且由于蛇形运动而产生的车体10与转向架9之间夹角的改变小于车辆转弯的时候已经形成的夹角,此时,位于车辆两侧的减振系统1在已经压缩的基础上以拉伸方式运作;C4:车辆同时发生车体10相对于转向架9逆时针的蛇形运动,则位于车辆两侧的减振系统1在已经压缩的基础上继续以压缩的方式运作。

当车辆在行驶方向上右转时,车体10与转向架9之间已经产生了一个由其相对于转向架9顺时针转动形成的夹角。与左转时的情况相似,对应的状态为:C5:位于车辆两侧的减振系统1在已经拉伸的基础上以压缩方式运作;C6:车辆两侧的减振系统1在已经拉伸的基础上继续以拉伸的方式运作。

根据一种优选的实施方式,抗蛇行运动减振系统1的输出阻尼力大小可由液压阀8调节,既满足车辆不同运行状态对抗蛇行运动阻尼力的需求,又可在车辆转向时卸载阻尼力,实现车辆平稳转向。减振系统1阻尼力调节由液压阀8实现,液压阀8调控可依据编程逻辑以车速、加速度、车体10与转向架9相对转角及其角加速度等信号作为判定输入,自动调整。也可通过车辆车载计算控制单位发出指令,实现远程控制。

根据一种优选的实施方式,液压阀8能够被设置在车体10/转向架9上,其能够以设置在车体10或者转向架9上监测车辆运行状态的传感器信号作为自身的判定依据,调整阻尼阀12在油路上产生的阻尼大小。优选地,传感器包括:用于监测车辆行驶速度大小的速度传感器;用于监测车辆速度变化率大小的加速度传感器;用于监测车辆与转向架9之间的相对转速的转速传感器和相对夹角的角度传感器;以及用于监测车辆和转向架9之间的角加速度的角加速度传感器。优选地,液压阀8内还设置有调节模块,调节模块能够读取速度传感器所监测到的速度信号,加速度传感器监测到的加速度信号,转速传感器监测到的转速信号,角度传感器监测到的角度信号,以及角加速度传感器监测到的角加速度信号,并能够对这些信号进行分析处理,以判断出车辆的运行状态以及根据该状态对两个阻尼阀12分别施加控制,该控制包括调节阻尼阀12输出阻尼的大小和改变调节阻尼时的变化率。

实施例2

本实施例是对前述实施例的补充说明,重复的内容不再赘述。

液压阀8根据车辆的行驶状态可以有多种调节方式:

当车辆大致沿直线行驶时:

S1:获取车辆的行驶速度,根据速度的变化实时调节阻尼阀12输出阻尼的大小,获取速度的同时亦获取车辆在直线上的加速度以使得液压阀8能够根据速度和加速度进行运算并以本时刻为基准对车辆的下一时刻的运动状态进行实时推算,以提前针对下一个时刻的车辆速度所需要的阻尼力的大小而对阻尼阀12进行提前调节,便于补偿因系统信号响应延迟以及系统力学响应延迟所带来的阻尼作用滞后的影响。例如,系统的延迟响应时间为0.1S,本时刻车辆以30m/S的速度行驶,则液压阀8可以基于0.1S的时间间隔计算出车辆0.1S以后的运动速度,并根据0.1S后的运动速度所需要的阻尼大小对阻尼阀12施加控制,则阻尼阀12的力学作用会在0.1S后传达并作用至车辆,优选地,速度与所需阻尼力的关系可以预先通过有限次的实验得到并存入液压阀8中以便于液压阀8对数据的调取和对比。

S2:在S1的基础上,液压阀8从角度传感器获取本时刻的车体10和转向架9之间的夹角,优选地,由于蛇形运动时车体10和转向架9之间的夹角是实时变化的,则液压阀8可以根据每一个时刻的夹角变化在自身的数据库中绘制出夹角变化曲线,该曲线被配置为时间-角度曲线,因此能够反映蛇形运动的频率和振动幅度,优选地,液压阀8能够根据蛇形运动的振幅和频率大小施加适当的控制信号给阻尼阀12。例如,在蛇形运动的振幅较大的情况下,液压阀8控制阻尼阀12输出更大的阻尼以应对较强的蛇形运动,在振幅较小的情况下控制阻尼阀12输出较小的阻尼以降低系统负荷和给转向架9提供更大的自由度。同时液压阀8也可以根据振动的每一个阶段分步施加阻尼力,例如,在曲线的零点(车体10与转向架9的长度方向处于同一直线)时,根据谐振子的运动规律,此处的振子能量最大,可以通过液压阀8控制阻尼阀12输出瞬时的较大的阻尼力以在此处最大程度地减少蛇形运动的既有能量。由于曲线能够反映蛇形运动自身获取能量的位置和时刻,则可以根据曲线选取蛇形运动获取能量的时刻并在该时刻控制阻尼阀12输出更强烈的控制信号,例如,在曲线的极值点,蛇形运动本身能够获取能量,则在该极值点(蛇形运动幅度最大的位置)控制阻尼阀12输出更大的阻尼力,以抵消蛇形运动获得的能量。此外,液压阀8也可以根据角速度传感器和角加速度传感器的数据直接判断蛇形运动的状态以省去曲线拟合方面的计算。通过上述方式配置的液压阀8能够按照车辆运动的不同状态适当地调节阻尼阀12的输出阻尼以使得减振系统1能够更精准、更容易地为抗蛇形运动提供阻尼力,同时,还能够减轻系统的压力负荷以延长使用寿命。

当车辆沿弯道行驶时:

S3:车辆可以根据加速度传感器监测出车辆此刻的加速度方向是否为车体10的长度方向,若判定结果为否,则可以认为车辆当前处于在弯道上行驶的状态,此时,液压阀8获取加速度数值以及角速度数值从而获得车辆的转向曲率,由于车辆转向时,转向架9和车体10之间会产生一个不同于蛇形运动的夹角,该夹角的产生会导致有至少部分的转向力矩通过减振系统1传递至阻尼阀12。优选地,液压阀8还能够结合车辆的行驶速度和加速度对车辆转向时施加给减振系统1(尤其为阻尼阀12)的转向力矩大小进行判断,若转向力矩过大,则可能会对阻尼阀12造成较大的压力。优选地,液压阀8可以直接卸载阻尼阀12上的阻尼力,以避免对减振系统1造成损伤,同时也避免造成转向阻碍。

需要注意的是,上述具体实施例是示例性的,本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案,而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白,本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思,诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思,申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中,“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式,不应理解为必须设置,故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

相关技术
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