ES2478279T3 - Rail vehicle with self-driving undercarriage - Google Patents
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Abstract
- Un vehículo ferroviario, en particular para desplazamiento a gran velocidad, que comprende: - una carrocería (103) de vagón soportada por al menos un tren (102) de rodadura - presentando dicha carrocería (103) de vagón una carga nominal y definiendo una dirección longitudinal, una dirección transversal y una dirección en altura, - comprendiendo dicho tren (102) de rodadura una unidad (104) de ruedas y un bastidor (105) de tren de rodadura soportado sobre dicha unidad (104) de ruedas por medio de al menos un dispositivo (106, 107) de resorte, - definiendo dicha unidad (104) de ruedas un eje geométrico de la unidad de ruedas y comprendiendo dos cojinetes (108) de la unidad de ruedas separados en dicha dirección transversal, - estando cada cojinete de la unidad (104) de ruedas conectado a dicho bastidor (105) del tren de rodadura por medio de una palanca (109) conectada de manera pivotante a dicho bastidor (105) del tren de rodadura y dicho cojinete (108) de la unidad de ruedas, - estando dispuestas dichas palancas, bajo dicha carga nominal de dicha carrocería (103) de vagón de forma que un movimiento de balance de dicho bastidor (105) del tren de rodadura que se produce alrededor de dicha dirección longitudinal en el momento de su desplazamiento a través de una sección de vía en curva, genera una alteración de inclinación de dicha palanca (109) con respecto a dicha dirección longitudinal provocando un movimiento direccional de dicha unidad (104) de ruedas alrededor de dicha dirección en altura proporcionando al menos parcialmente un ajuste radial en curva de dicha unidad (104) de ruedas, caracterizado porque - cada una de dichas palancas está formada como un elemento (109) de ala conectado de manera pivotante a dicho bastidor (105) del tren de rodadura y proporcionando un receptáculo que recibe uno de dichos cojinetes (108) de la unidad de ruedas.- A railway vehicle, in particular for high speed travel, comprising: - a wagon body (103) supported by at least one undercarriage (102) - said car body (103) presenting a nominal load and defining a longitudinal direction, a transverse direction and a height direction - said tread train (102) comprising a wheel unit (104) and a tread frame (105) supported on said wheel unit (104) by means of at least one spring device (106, 107), - said wheel unit (104) defining a geometric axis of the wheel unit and comprising two bearings (108) of the wheel unit separated in said transverse direction, - each being bearing of the wheel unit (104) connected to said frame (105) of the undercarriage by means of a lever (109) pivotally connected to said frame (105) of the undercarriage and said bearing (108) of the wheel drive s, - said levers being arranged, under said nominal load of said car body (103) of carriage such that a balance movement of said frame (105) of the undercarriage that occurs around said longitudinal direction at the time of its displacement through a curved track section generates an inclination alteration of said lever (109) with respect to said longitudinal direction causing a directional movement of said wheel unit (104) around said height direction providing at least partially a radial curve adjustment of said wheel unit (104), characterized in that - each of said levers is formed as a wing element (109) pivotally connected to said frame (105) of the undercarriage and providing a receptacle which receives one of said bearings (108) from the wheel unit.
Description
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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Vehículo ferroviario con tren de rodadura autodirector Rail vehicle with self-driving undercarriage
Antecedentes de la invención Background of the invention
La presente invención se refiere a un vehículo ferroviario, en particular para desplazamiento a alta velocidad, que comprende una carrocería de vagón soportada sobre al menos un tren de rodadura, teniendo dicha carrocería de vagón una carga nominal y definiendo una dirección longitudinal, una dirección transversal y una dirección en altura. El tren de rodadura comprende una unidad de ruedas y un bastidor del tren de rodadura soportado sobre la unidad de ruedas por medio de al menos un dispositivo de resorte. La unidad de ruedas define un eje geométrico de la unidad de ruedas y comprende dos cojinetes de la unidad de ruedas separados en la dirección transversal. Cada cojinete de la unidad de ruedas está conectado al bastidor del tren de rodadura por medio de una palanca conectada de manera pivotante al bastidor del tren de rodadura y al cojinete de la unidad de ruedas. Finalmente, las palancas, bajo la carga nominal de la carrocería de vagón, están dispuestas de forma que un movimiento de balance del bastidor del tren de rodadura se produce alrededor de la dirección longitudinal al desplazarse a través de una sección de vía curvada genera una alteración de una inclinación de la palanca con respecto a la dirección longitudinal provocando un movimiento direccional de la unidad de ruedas alrededor de dicha dirección en altura proporcionando al menos parcialmente un ajuste radial en curva de la unidad de ruedas. La presente invención se refiere así mismo a un tren de rodadura para dicho vehículo ferroviario. The present invention relates to a railway vehicle, in particular for high-speed travel, comprising a car body supported on at least one undercarriage, said car body having a nominal load and defining a longitudinal direction, a transverse direction and a height address. The undercarriage comprises a wheel unit and a undercarriage frame supported on the wheel unit by means of at least one spring device. The wheel unit defines a geometric axis of the wheel unit and comprises two wheel unit bearings separated in the transverse direction. Each wheel unit bearing is connected to the undercarriage frame by means of a lever pivotally connected to the undercarriage frame and to the wheel unit bearing. Finally, the levers, under the nominal load of the car body, are arranged so that a balance movement of the undercarriage frame occurs around the longitudinal direction when traveling through a curved track section generates an alteration of an inclination of the lever with respect to the longitudinal direction causing a directional movement of the wheel unit around said height direction providing at least partially a radial adjustment in curve of the wheel unit. The present invention also relates to a undercarriage for said railway vehicle.
En los modernos vehículos ferroviarios, en particular, en los vehículos ferroviarios modernos de alta velocidad, es necesario disponer de unas características de funcionamiento satisfactorias y estables, en particular a grandes velocidades, manteniendo al tiempo las cargas relacionadas con el desgaste ejercidas sobre los componentes del vehículo ferroviario, en particular, los componentes del tren de rodadura, así como las cargas relacionadas con el desgaste ejercidas sobre los componentes de la infraestructura, como por ejemplo los raíles de la vía, en un nivel lo más bajo posible con el fin de conseguir la máxima vida útil del componente respectivo. In modern rail vehicles, in particular in modern high-speed rail vehicles, it is necessary to have satisfactory and stable operating characteristics, particularly at high speeds, while maintaining the wear-related loads exerted on the components of the railway vehicle, in particular, the components of the undercarriage, as well as the loads related to the wear exerted on the components of the infrastructure, such as the track rails, at a level as low as possible in order to achieve the maximum useful life of the respective component.
En este contexto, se conoce a partir de los documentos DE 100 47 737 A1 y WO-A-02/26542 la provisión de un tren de rodadura autodireccional de acuerdo con lo esbozado en las líneas anteriores que utiliza unas palancas direccionales articuladas tanto con el bastidor del tren de rodadura como con una unidad de cojinetes de eje montante de ruedas que recibe el respectivo cojinete del eje montante. Esta configuración conocida proporciona, al menos hasta cierto punto, un ajuste radial en curva del eje montante (esto es, un efecto autodireccional) y, por tanto, una reducción de la carga de rozamiento ejercida en la rueda sobre el área de contacto del raíl. In this context, it is known from documents DE 100 47 737 A1 and WO-A-02/26542 the provision of a self-directional undercarriage in accordance with that outlined in the previous lines that uses directional levers articulated with both the Undercarriage frame as with a wheel bearing axle bearing unit that receives the respective bearing from the upright axle. This known configuration provides, at least to a certain extent, a radial adjustment in the curve of the upright axis (that is, an autodirectional effect) and, therefore, a reduction in the frictional load exerted on the wheel on the rail contact area .
Sin embargo, esta configuración conocida presenta el inconveniente de que proporciona unas propiedades de estabilidad comparativamente defectuosas en términos de guía global del eje montante respectivo las cuales resultan esenciales para una operación a alta velocidad. En particular, tienen que adoptarse medidas especiales para evitar la vibración de cabeceo de la unidad de cojinete del eje montante (esto es, la vibración rotacional alrededor de la dirección transversal). Dicha configuración no solo incrementa el esfuerzo por conseguir una estabilidad de funcionamiento satisfactoria sino que típicamente presenta también la desventaja de que se requiere una pluralidad de componentes como por ejemplo amortiguadores, etc. para conseguir este objetivo. Esto es particularmente desventajoso teniendo en cuenta el hecho de que en los trenes de rodadura de los vehículos ferroviarios modernos, típicamente, hay comparativamente poco espacio disponible para integrar dichos componentes. However, this known configuration has the disadvantage that it provides comparatively defective stability properties in terms of overall guidance of the respective upright axis which are essential for high speed operation. In particular, special measures have to be taken to avoid the pitching vibration of the bearing unit of the upright shaft (that is, the rotational vibration around the transverse direction). Such configuration not only increases the effort to achieve satisfactory operating stability but typically also has the disadvantage that a plurality of components such as dampers, etc. are required. To achieve this goal. This is particularly disadvantageous in view of the fact that in the undercarriages of modern rail vehicles, typically, there is comparatively little space available to integrate such components.
Sumario de la invención Summary of the invention
Constituye, por tanto, un objeto de la presente invención proporcionar un vehículo ferroviario de acuerdo con lo esbozado en las líneas anteriores que, al menos hasta cierto punto, resuelva los inconvenientes expuestos. Constituye, así mismo, un objetivo de la presente invención proporcionar un vehículo ferroviario con unas propiedades de estabilidad de funcionamiento mejoradas con una reducción de esfuerzo. It is therefore an object of the present invention to provide a railway vehicle in accordance with what is outlined in the previous lines that, at least to a certain extent, resolves the exposed drawbacks. It is also an object of the present invention to provide a railway vehicle with improved operating stability properties with a reduction in effort.
Los objetos expuestos se consiguen a partir de un vehículo ferroviario de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 por las características distintivas de la parte caracterizadora de la reivindicación 1. The exhibits are obtained from a railway vehicle according to the preamble of claim 1 by the distinctive features of the characterizing part of claim 1.
La presente invención se basa en la enseñanza técnica de que se puede conseguir una sencilla mejora de la estabilidad de funcionamiento comparativamente con un esfuerzo comparativamente si las palancas que proporcionan la funcionalidad autodireccional se conforman como alas (por ejemplo elementos en forma de brazos oscilantes o giratorios) que reciben o integran el cojinete de la unidad de ruedas. Esta integración funcional tanto de la funcionalidad audodireccional así como de la funcionalidad de guía de la unidad de ruedas reduce el número de piezas que deben ser utilizadas y, por tanto, el esfuerzo global para conseguir una estabilidad de funcionamiento adecuada. Así mismo, se reduce la ocupación de espacio permitiendo con ello una mayor holgura en los condicionamientos para la integración de todos los componentes necesarios del tren de rodadura. The present invention is based on the technical teaching that a simple improvement of the operating stability can be achieved comparatively with a comparative effort if the levers that provide the self-directional functionality are formed as wings (for example elements in the form of oscillating or rotating arms ) that receive or integrate the wheel unit bearing. This functional integration of both the audodirectional functionality as well as the guidance functionality of the wheel unit reduces the number of parts that must be used and, therefore, the overall effort to achieve adequate operating stability. Likewise, the occupation of space is reduced, thereby allowing greater clearance in the conditions for the integration of all the necessary components of the undercarriage.
Se debe apreciar que en la presente invención puede ser utilizada de forma particularmente ventajosa en el contexto de vehículos ferroviarios de alta velocidad. Sin embargo, los efectos ventajosos de la presente invención pueden también ser de utilidad en vehículos que tengan velocidades operativas nominales que sean (incluso It should be appreciated that in the present invention it can be used particularly advantageously in the context of high-speed rail vehicles. However, the advantageous effects of the present invention may also be useful in vehicles having nominal operating speeds that are (even
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Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto, la presente invención se refiere a un vehículo ferroviario, en particular para desplazamiento a alta velocidad que comprende una carrocería de vagón soportada sobre al menos un tren de rodadura presentando dicha carrocería de vagón una carga nominal y definiendo una dirección longitudinal, una dirección transversal y una dirección en altura. El tren de rodadura comprende una unidad de ruedas y un bastidor del tren de rodadura soportado sobre la unidad de ruedas por medio de al menos un dispositivo de resorte. La unidad de ruedas define un eje geométrico de la unidad de ruedas y comprende dos cojinetes de la unidad de ruedas separados en la dirección transversal. Cada uno de los cojinetes de la unidad de ruedas está conectado al bastidor del tren de rodadura por medio de una palanca conectada de manera pivotante al bastidor del tren de rodadura y al cojinete de la unidad de ruedas. Finalmente, las palancas, bajo la carga nominal de la carrocería de vagón, están dispuestas de forma que un movimiento de balance del bastidor del tren de rodadura que se produce alrededor de la dirección longitudinal al desplazarse a través de la sección de vía curvada genera una alteración de una inclinación de la palanca con respecto a la dirección longitudinal que provoca un movimiento direccional de la unidad de ruedas alrededor de dicha dirección en altura proporcionando al menos parcialmente un ajuste radial en curva de dicha unidad de ruedas. Cada una de las palancas está formada como un elemento de ala conectado de manera pivotante al bastidor del tren de rodadura y que proporciona un receptáculo que recibe uno de los cojinetes de la unidad de ruedas. Therefore, in accordance with one aspect, the present invention relates to a railway vehicle, in particular for high-speed travel comprising a car body supported on at least one undercarriage, said car body having a nominal load and defining a longitudinal direction, a transverse direction and a height direction. The undercarriage comprises a wheel unit and a undercarriage frame supported on the wheel unit by means of at least one spring device. The wheel unit defines a geometric axis of the wheel unit and comprises two wheel unit bearings separated in the transverse direction. Each of the wheel unit bearings is connected to the undercarriage frame by means of a lever pivotally connected to the undercarriage frame and to the wheel unit bearing. Finally, the levers, under the nominal load of the car body, are arranged so that a balance movement of the undercarriage frame that occurs around the longitudinal direction when traveling through the curved track section generates a alteration of an inclination of the lever with respect to the longitudinal direction caused by a directional movement of the wheel unit around said height direction providing at least partially a radial adjustment in curve of said wheel unit. Each of the levers is formed as a wing element pivotally connected to the undercarriage frame and that provides a receptacle that receives one of the wheel unit bearings.
La funcionalidad autodireccional se puede conseguir mediante cualquier medio apropiado. De modo preferente, cada uno de los elementos de ala está conectado al bastidor del tren de rodadura para que pueda pivotar alrededor de un punto de giro, estando los elementos de ala dispuestos de forma que, bajo la carga nominal de la carrocería de vagón sobre una vía recta horizontal, se defina un plano por el punto de giro y el eje geométrico de la unidad de ruedas se incline con respecto a la dirección longitudinal. Por lo tanto, en este caso, una modificación del ángulo de inclinación proporciona el movimiento direccional deseado. Self-directional functionality can be achieved by any appropriate means. Preferably, each of the wing elements is connected to the undercarriage frame so that it can pivot around a pivot point, the wing elements being arranged so that, under the nominal load of the car body on a straight horizontal track, a plane is defined by the turning point and the geometric axis of the wheel unit is inclined with respect to the longitudinal direction. Therefore, in this case, a modification of the angle of inclination provides the desired directional movement.
El ángulo inicial de inclinación de este plano (esto es, el ángulo existente con arreglo a una situación estática bajo la carga nominal sobre una vía recta horizontal) puede tener cualquier valor apropiado. Este valor inicial, en particular, puede depender de la acción direccional máxima que se debe conseguir. De modo más preferente, el plano definido por el punto de giro y por el eje geométrico de la unidad de ruedas, bajo la carga nominal de la carrocería de vagón sobre una vía recta horizontal, está inclinado con respecto a la dirección longitudinal por un ángulo inicial de inclinación, siendo el ángulo inicial de inclinación inferior a 25º, oscilando, de modo preferente, de 4º a 20º, oscilando, de modo más preferente de 5º a 17º. Por este medio se consiguen unas propiedades autodireccionales particularmente satisfactorias. The initial angle of inclination of this plane (that is, the existing angle according to a static situation under the nominal load on a horizontal straight track) can have any appropriate value. This initial value, in particular, may depend on the maximum directional action to be achieved. More preferably, the plane defined by the turning point and by the geometric axis of the wheel unit, under the nominal load of the car body on a horizontal straight track, is inclined with respect to the longitudinal direction by an angle initial inclination, the initial angle of inclination being less than 25 °, oscillating, preferably, from 4 ° to 20 °, oscillating, more preferably from 5 ° to 17 °. By this means, particularly satisfactory self-directional properties are achieved.
Se debe apreciar que, en un vehículo ferroviario de alta velocidad (que se desplace en particular a velocidades operativas nominales por encima de 250 km/h) el ángulo inicial de inclinación se selecciona, de modo preferente, para que oscile entre 4º y 8º, mientras que en un vehículo ferroviario de velocidad media, en particular que se desplace a velocidades operativas nominales entre 120 km/h y 180 km/h), el ángulo inicial de inclinación, se selecciona, de modo preferente, para que oscile entre 8º y 12º. Finalmente, en un vehículo ferroviario de baja velocidad (en particular que se desplace a velocidades operativas nominales entre 60 km/h y 100 km/h), el ángulo inicial de inclinación se selecciona, de modo preferente, para que oscile entre 12º y 17º. It should be noted that, in a high-speed rail vehicle (which travels in particular at nominal operating speeds above 250 km / h), the initial angle of inclination is preferably selected to oscillate between 4º and 8º, while in a medium-speed rail vehicle, in particular that travels at nominal operating speeds between 120 km / h and 180 km / h), the initial angle of inclination is preferably selected to oscillate between 8º and 12º . Finally, in a low-speed rail vehicle (in particular that travels at nominal operating speeds between 60 km / h and 100 km / h), the initial angle of inclination is preferably selected to oscillate between 12º and 17º.
La presente invención puede ser utilizada en el contexto de cualquier tren de rodadura. Se pueden obtener resultados particularmente satisfactorios en trenes de rodadura que presenten dos o más unidades de ruedas. Se debe apreciar que, una unidad de ruedas en el sentido dela presente invención puede ser, en el conjunto de ruedas The present invention can be used in the context of any undercarriage. Particularly satisfactory results can be obtained on raceways that have two or more wheel units. It should be appreciated that a wheel unit in the sense of the present invention may be, in the wheel assembly
o un par de ruedas así como unidades formadas por dos ruedas individuales no acopladas. or a pair of wheels as well as units formed by two individual wheels not coupled.
De modo preferente, la unidad de ruedas es una primera unidad de ruedas y el tren de rodadura comprende una segunda unidad de ruedas, estando cada uno de los elementos de ala conectados al bastidor del tren de rodadura para que puedan pivotar alrededor de un punto de giro. Así mismo, los elementos de ala están dispuestos de forma que el movimiento de balance del bastidor del tren de rodadura, en un lado radialmente exterior de la sección de vía curvada, incremente una distancia longitudinal entre la primera unidad de ruedas y la segunda unidad de ruedas. De forma adicional o como alternativa, los elementos de ala están dispuestos de forma que el movimiento de balance del bastidor del tren de rodadura, en un lado radialmente exterior de la sección de vía en curva reduzca una distancia longitudinal entre la primera unidad de ruedas y la segunda unidad de ruedas. En cualquier caso, por este medio, se consiguen propiedades direccionales satisfactorias. Preferably, the wheel unit is a first wheel unit and the undercarriage comprises a second wheel unit, each of the wing elements being connected to the tread frame so that they can pivot around a point of turn. Likewise, the wing elements are arranged so that the balance movement of the undercarriage frame, on a radially outer side of the curved track section, increases a longitudinal distance between the first wheel unit and the second drive unit. wheels. Additionally or alternatively, the wing elements are arranged so that the balance movement of the undercarriage frame, on a radially outer side of the curved track section reduces a longitudinal distance between the first wheel unit and The second unit of wheels. In any case, by this means, satisfactory directional properties are achieved.
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La extensión del desplazamiento longitudinal respectivo entre las dos unidades de ruedas se puede seleccionar como una función del ángulo direccional que debe conseguirse para el respectivo vehículo. De modo preferente, sobre un lado del tren de rodadura, la primera unidad de ruedas, en un centro del cojinete de la unidad de ruedas, define un primer punto de eje geométrico dispuesto sobre el primer eje geométrico de la unidad de ruedas y la segunda unidad de ruedas, y un centro de un cojinete de la unidad de ruedas, define un segundo punto de eje geométrico dispuesto sobre un segundo eje de la unidad de ruedas, el primer punto del eje geométrico y el segundo punto del eje geométrico, en un estado estático bajo la carga nominal de la carrocería de vagón sobre una vía recta horizontal, presentan una distancia longitudinal inicial a lo largo de la dirección longitudinal. En este caso, los elementos de ala están, de modo preferente, dispuestos de forma que el movimiento de balance del bastidor del tren de rodadura, en el lado radialmente exterior de la sección de vía en curva, como mucho genera un incremento máximo de la distancia longitudinal entre el primer punto de eje geométrico y el segundo punto de eje geométrico, oscilando el incremento máximo entre un 0,05% y un 2%, de modo preferente, entre un 0,1% y 1%, oscilando de modo más preferente, entre un 0,2% y un 0,5% de la distancia longitudinal inicial. The extent of the respective longitudinal displacement between the two wheel units can be selected as a function of the directional angle to be achieved for the respective vehicle. Preferably, on one side of the undercarriage, the first wheel unit, in a center of the wheel unit bearing, defines a first geometric axis point disposed on the first geometric axis of the wheel unit and the second wheel unit, and a center of a wheel unit bearing, defines a second geometric axis point disposed on a second axis of the wheel unit, the first point of the geometric axis and the second point of the geometric axis, in a static state under the nominal load of the car body on a horizontal straight track, they have an initial longitudinal distance along the longitudinal direction. In this case, the wing elements are preferably arranged so that the balance movement of the undercarriage frame, on the radially outer side of the curved track section, at most generates a maximum increase in the longitudinal distance between the first geometric axis point and the second geometric axis point, the maximum increase ranging between 0.05% and 2%, preferably between 0.1% and 1%, oscillating more preferably, between 0.2% and 0.5% of the initial longitudinal distance.
Se debe apreciar que, también aquí, dependiendo del tipo de vehículo (en particular de la velocidad operativa nominal) en el que se utilice la presente invención, el incremento máximo se adapta para que se ajuste al respectivo radio de curvatura de las curvas donde se debe conseguir un ajuste radial en curva óptimo. En otras palabras, en vehículos de alta velocidad dispuestos para conseguir un ajuste óptimo en las curvas con un gran radio de curvatura, se requiere un incremento máximo menor que en vehículos de baja velocidad dispuestos para conseguir un ajuste radial en curva óptimo con un radio de curvatura bajo. It should be appreciated that, also here, depending on the type of vehicle (in particular the nominal operating speed) in which the present invention is used, the maximum increase is adapted to fit the respective radius of curvature of the curves where You should get an optimal radial curve fit. In other words, in high-speed vehicles arranged to achieve an optimal fit in curves with a large radius of curvature, a smaller maximum increase is required than in low-speed vehicles arranged to achieve a radial adjustment in optimum curve with a radius of low curvature
El elemento de ala puede presentar cualquier diseño apropiado. En particular, puede estar fabricado a partir de la pluralidad de componentes separados ensamblados para prevenir el elemento de ala. Sin embargo, con una forma de realización especialmente consistente de la presente invención, el elemento de ala es un componente monolítico. The wing element may present any appropriate design. In particular, it can be manufactured from the plurality of separate components assembled to prevent the wing element. However, with a particularly consistent embodiment of the present invention, the wing element is a monolithic component.
Así mismo, el elemento de ala puede ser fabricado utilizando cualquier técnica de fabricación apropiada. También en este caso,, puede ser ensamblado utilizando cualquier técnica de ensamblaje apropiada. Por ejemplo, puede ser un componente soldado. De modo preferente, el elemento de ala es un componente fundido y / o un componente forjado, que proporcione también una disposición muy consistente. Likewise, the wing element can be manufactured using any appropriate manufacturing technique. Also in this case, it can be assembled using any appropriate assembly technique. For example, it can be a welded component. Preferably, the wing element is a molten component and / or a forged component, which also provides a very consistent arrangement.
En formas de realización preferentes de la invención, el elemento de ala integra funciones adicionales para incrementar el grado de integración funcional y para reducir en mayor medida el espacio ocupacional requerido dentro del tren de rodadura. Por lo tanto, de modo preferente, el elemento de ala forma una sección de interconexión de resorte para un dispositivo de resorte, en particular, un dispositivo de resorte primario que soporta el bastidor del tren de rodadura. La interconexión de resorte puede ser situada en cualquier emplazamiento apropiado. De modo preferente, la sección de interconexión de resorte es situada entre el cojinete de la unidad de ruedas y el bastidor del tren de rodadura en la dirección en altura. La sección de interconexión de resorte puede presentar cualquier configuración apropiada. De modo preferente, la sección de interconexión de resorte es una superficie sustancialmente plana del elemento de ala de forma que se consigue una configuración muy sencilla. In preferred embodiments of the invention, the wing element integrates additional functions to increase the degree of functional integration and to further reduce the occupational space required within the tread. Therefore, preferably, the wing member forms a spring interconnection section for a spring device, in particular, a primary spring device that supports the undercarriage frame. The spring interconnection can be located at any appropriate location. Preferably, the spring interconnection section is located between the wheel unit bearing and the undercarriage frame in the height direction. The spring interconnection section may have any appropriate configuration. Preferably, the spring interconnection section is a substantially flat surface of the wing member so that a very simple configuration is achieved.
Un incremento adicional del grado de integración funcional se puede conseguir si el elemento de ala, de forma adicional o como alternativa, forma una sección de interconexión de amortiguador para un dispositivo amortiguador que actúa entre el bastidor del tren de rodadura y la unidad de ruedas. La sección de interconexión de amortiguador puede ser situada en cualquier emplazamiento apropiado. De modo preferente, la sección de interconexión de amortiguador es situada en una sección terminal del elemento de ala opuesto a una articulación del elemento de ala con respecto al bastidor del tren de rodadura. A further increase in the degree of functional integration can be achieved if the wing element, additionally or alternatively, forms a buffer interconnection section for a damping device that acts between the undercarriage frame and the wheel unit. The buffer interconnection section may be located at any appropriate location. Preferably, the shock absorber interconnection section is located in a terminal section of the wing element opposite to an articulation of the wing element with respect to the undercarriage frame.
Se debe apreciar que el receptáculo para el cojinete de la unidad de ruedas puede solo parcialmente recibir este último. Sin embargo, de modo preferente, el elemento de ala comprende un receptáculo que recibe sustancialmente de forma completa el cojinete de la unidad de ruedas. Así mismo, la conexión entre elemento de ala y el cojinete de la unidad de ruedas se puede conseguir mediante cualquier medio apropiado. De modo preferente, el cojinete de la unidad de ruedas está conectado de manera liberable al elemento de ala. It should be appreciated that the wheel unit bearing receptacle can only partially receive the latter. However, preferably, the wing element comprises a receptacle that substantially receives the wheel unit bearing substantially. Likewise, the connection between wing element and the wheel unit bearing can be achieved by any appropriate means. Preferably, the wheel unit bearing is releasably connected to the wing member.
Se debe apreciar también que la presente invención puede ser utilizada en el contexto de cualquier tipo de unidad de ruedas como ejes montantes, pares de ruedas o incluso de unidades formadas por dos ruedas individuales no acopladas. Se consiguen configuraciones particularmente sencillas con resultados direccionales y propiedades de rodadura satisfactorias si la unidad de ruedas es un eje montante. It should also be appreciated that the present invention can be used in the context of any type of wheel unit such as uprights, pairs of wheels or even units formed by two individual uncoupled wheels. Particularly simple configurations are achieved with directional results and satisfactory rolling properties if the wheel unit is an upright axle.
De modo preferente, el vehículo ferroviario está adaptado para ser utilizado para una operación a gran velocidad a velocidades operativas nominales por encima de 250 km/h, de modo preferente por encima de 300 km/h, de modo más preferente por encima de 350 km/h. Preferably, the rail vehicle is adapted to be used for high speed operation at nominal operating speeds above 250 km / h, preferably above 300 km / h, more preferably above 350 km / h.
Como se indicó con anterioridad, la implantación de la presente invención es particularmente ventajosa en vehículos ferroviarios de alta velocidad. Por lo tanto, de modo preferente, el vehículo ferroviario de acuerdo con la presente invención está adaptado para ser utilizado para su operación a gran velocidad a velocidades operativas nominales por encima de 250 km/h, de modo preferente por encima de 300 km/h, de modo más preferente por encima de 350 km/h As indicated above, the implementation of the present invention is particularly advantageous in high-speed rail vehicles. Therefore, preferably, the railway vehicle according to the present invention is adapted to be used for high speed operation at nominal operating speeds above 250 km / h, preferably above 300 km / h , more preferably above 350 km / h
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En otras formas de realización de la invención, el vehículo ferroviario está adaptado para ser utilizado para su operación a baja velocidad a velocidades operativas nominales por debajo de 120 km/h, de modo preferente entre 60 km/h y 100 km/h. En formas de realización adicionales de la invención, el vehículo ferroviario está adaptado para ser utilizado para su operación a velocidad media a velocidades operativas nominales por encima de 120 km/h, de modo preferente entre 120 km/h y 200 km/h. In other embodiments of the invention, the railway vehicle is adapted for use at low speed operation at nominal operating speeds below 120 km / h, preferably between 60 km / h and 100 km / h. In further embodiments of the invention, the rail vehicle is adapted to be used for medium speed operation at nominal operating speeds above 120 km / h, preferably between 120 km / h and 200 km / h.
La presente invención se refiere también a un tren de rodadura para un vehículo ferroviario que presenta las propiedades y características distintivas según lo definido en la reivindicación 15, esto es, entre otras, que comprende elementos de ala según lo definido en las líneas anteriores. The present invention also relates to a undercarriage for a railway vehicle having the distinctive properties and characteristics as defined in claim 15, that is, among others, comprising wing elements as defined in the preceding lines.
Formas de realización adicionales de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de las reivindicaciones dependientes y de la descripción subsecuente de formas de realización preferentes a las que se refiere las figuras adjuntas. Additional embodiments of the present invention will become apparent from the dependent claims and the subsequent description of preferred embodiments to which the attached figures refer.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
La Figura 1 es una vista lateral esquemática de una parte de una forma de realización preferente de un tren de Figure 1 is a schematic side view of a part of a preferred embodiment of a train of
rodadura de acuerdo con la presente invención utilizado en una forma de realización preferente del rolling according to the present invention used in a preferred embodiment of the
vehículo ferroviario de acuerdo con la presente invención. railway vehicle according to the present invention.
Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention
Con referencia a la Figura 1, a continuación se describirá con mayor detalle, una forma de realización preferente de un vehículo 101 ferroviario de acuerdo con la presente invención que comprende una forma de realización preferente de un tren 102 de rodadura. Con el fin de simplificar los análisis ofrecidos en las líneas que siguen, se ha introducido en la Figura un sistema de coordenadas xyz, en el que (sobre una vía recta horizontal), el eje x designa la dirección longitudinal del vehículo 101 ferroviario, el eje y designa la dirección transversal del vehículo 101 ferroviario y el eje z designa la dirección en altura del vehículo 101 ferroviario. With reference to Figure 1, a preferred embodiment of a railway vehicle 101 according to the present invention comprising a preferred embodiment of a running train 102 will be described in greater detail below. In order to simplify the analyzes offered in the following lines, an xyz coordinate system has been introduced in the Figure, in which (on a straight horizontal track), the x-axis designates the longitudinal direction of the rail vehicle 101, the axis and designates the transverse direction of the rail vehicle 101 and the z axis designates the height direction of the rail vehicle 101.
El vehículo 101 ferroviario es un vehículo ferroviario de alta velocidad con una velocidad operativa nominal por encima de 250 km/h, de modo más preciso por encima de 300 km/h a 380 km/h. El vehículo 101 comprende una carrocería 103 de vagón soportada por un sistema de suspensión dispuesto sobre el tren 102 de rodadura. El tren 102 de rodadura comprende dos unidades de ruedas bajo la forma de dos ejes montantes 104 que soportan un bastidor 105 del tren de rodadura por medio de una unidad 106 de resorte primaria. El bastidor 105 del tren de rodadura soporta la carrocería 103 de vagón por medio de una unidad 107 de resorte secundaria. The rail vehicle 101 is a high-speed rail vehicle with a nominal operating speed above 250 km / h, more precisely above 300 km / h at 380 km / h. The vehicle 101 comprises a car body 103 supported by a suspension system arranged on the undercarriage 102. The undercarriage 102 comprises two wheel units in the form of two upright shafts 104 that support a undercarriage frame 105 by means of a primary spring unit 106. The chassis 105 of the undercarriage supports the car body 103 by means of a secondary spring unit 107.
El bastidor 105 de tren de rodadura presenta un diseño con forma genérica de H con una sección 105.1 intermedia situada entre los ejes montantes 104. Por lo que se refiere al diseño global del bastidor 105 de tren de rodadura y a la disposición de soporte de los ejes montantes 104, el tren 102 de rodadura presenta una configuración sustancialmente simétrica, un plano de simetría (paralelo al plano yz) que se indica en la Figura 1 mediante el contorno 102.1. The undercarriage frame 105 has a generic H-shaped design with an intermediate section 105.1 located between the uprights 104. As regards the overall design of the undercarriage frame 105 and the axle support arrangement uprights 104, the tread 102 has a substantially symmetrical configuration, a plane of symmetry (parallel to plane yz) indicated in Figure 1 by contour 102.1.
Cada eje montante 104 define un eje geométrico de la unidad de ruedas que, en situación estática bajo una carga nominal de la carrocería 103 de vagón, discurre sustancialmente en paralelo con respecto al eje y. Así mismo, los extremos de cada eje montante 104 son recibidos de manera que puedan rotar dentro de un cojinete 108 del conjunto de ruedas. Cada cojinete del conjunto de ruedas, a su vez, es recibido de forma liberable y sustancialmente de modo completo dentro de un receptáculo formado en un elemento 109 de ala, cuyo primer extremo está articulado de manera pivotante con el bastidor 105 del tren de rodadura en un punto 109.1 de giro. Each upright axis 104 defines a geometric axis of the wheel unit which, in a static situation under a nominal load of the car body 103, runs substantially in parallel with respect to the y axis. Likewise, the ends of each upright axis 104 are received so that they can rotate within a bearing 108 of the wheel assembly. Each bearing of the wheel assembly, in turn, is releasably and substantially completely received within a receptacle formed in a wing element 109, whose first end is pivotally articulated with the frame 105 of the undercarriage in a 109.1 turning point.
Cada elemento 109 de ala, en la situación estática bajo la carga nominal de la carrocería 103 de vagón, está dispuesto de forma que un plano 111 definido por el punto 109.1 de giro y el eje geométrico de la unidad de ruedas (esto es, el eje geométrico de rotación de la unidad 104 de ruedas cuando rueda sobre la vía) está inclinado con respecto a la dirección longitudinal en un ángulo inicial α = α0. Each wing element 109, in the static situation under the nominal load of the car body 103, is arranged such that a plane 111 defined by the turning point 109.1 and the geometric axis of the wheel unit (that is, the geometric axis of rotation of the wheel unit 104 when rolling on the track) is inclined with respect to the longitudinal direction at an initial angle α = α0.
Como consecuencia de esta disposición, un movimiento de balance del bastidor 105 del tren de rodadura que se produce alrededor de la dirección longitudinal (eje x) cuando se desplaza a lo largo de una sección en curva de la vía 110 genera una alteración del ángulo de inclinación α del elemento 109 de ala con respecto a la dirección longitudinal provocando un movimiento direccional de la unidad 104 de ruedas alrededor de la dirección en altura (eje z) que proporciona un al menos parcial ajuste radial en curva de la unidad 104 de ruedas. As a consequence of this arrangement, a balance movement of the chassis 105 of the undercarriage that occurs around the longitudinal direction (x-axis) when it travels along a curved section of the track 110 causes an alteration of the angle of inclination α of the wing element 109 with respect to the longitudinal direction causing a directional movement of the wheel unit 104 around the height direction (z axis) that provides at least partial radial curve adjustment of the wheel unit 104.
Con este fin, los elementos 109 de ala están dispuestos de manera que el movimiento de balance del bastidor 105 del tren de rodadura, en un lado radialmente exterior de la sección en curva de la vía 110, incrementa una distancia D longitudinal entre un primero y un segundo punto 104.1 de eje geométrico sobre los ejes geométricos del conjunto de ruedas de las primera y segunda unidades 104 de ruedas, estando el punto 104.1 de eje geométrico respectivo situado en el centro del respectivo cojinete 108 del eje montante. La distancia longitudinal en la presente memoria designa la distancia en la dirección longitudinal (eje x) entre estos puntos 104.1 de eje (mostrándose solo en la Figura 1 la mitad de ellos, esto es, D / 2). Así mismo, los elementos 109 de ala están dispuestos de forma que el movimiento de balance del bastidor del tren de rodadura, en el lado radialmente interior de la sección en curva de la To this end, the wing elements 109 are arranged such that the balance movement of the chassis 105 of the undercarriage, on a radially outer side of the curved section of the track 110, increases a longitudinal distance D between a first and a second point 104.1 of the geometric axis on the geometric axes of the wheel assembly of the first and second wheel units 104, the point 104.1 of the respective geometric axis being located in the center of the respective bearing 108 of the upright axis. The longitudinal distance herein designates the distance in the longitudinal direction (x axis) between these axis points 104.1 (half of them being shown only in Figure 1, that is, D / 2). Likewise, the wing elements 109 are arranged so that the balance movement of the undercarriage frame, on the radially inner side of the curved section of the
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vía 110, reduce la distancia D longitudinal entre las primera y segunda unidades 104 de ruedas. En cualquier caso, por este medio, se consiguen unas propiedades direccionales satisfactorias. track 110, reduces the longitudinal distance D between the first and second wheel units 104. In any case, by this means, satisfactory directional properties are achieved.
La extensión del respectivo desplazamiento longitudinal máximo, ∆Dmax (mostrándose solo la mitad de éste, o sea ∆Dmax / 2 en la Figura 1) obtenible entre los primero y segundo puntos 104.1 de eje de las dos unidades 104 de ruedas (empezando desde la distancia longitudinal inicial D = Do, como se muestra en la Figura 1) puede ser seleccionada en función del ángulo direccional que debe conseguirse para el respectivo vehículo 101. De modo preferente, el incremento máximo, ∆Dmax en la distancia longitudinal D oscila entre un 0,05% y un 2%, de modo preferente entre un 0,1% y un 1%, de modo más preferente entre un 0,2% y un 0,5%, de la distancia longitudinal inicial. The extension of the respective maximum longitudinal displacement, ∆Dmax (showing only half of it, that is ∆Dmax / 2 in Figure 1) obtainable between the first and second axle points 104.1 of the two wheel units 104 (starting from the Initial longitudinal distance D = Do, as shown in Figure 1) can be selected based on the directional angle to be achieved for the respective vehicle 101. Preferably, the maximum increase, ∆Dmax in the longitudinal distance D ranges between a 0.05% and 2%, preferably between 0.1% and 1%, more preferably between 0.2% and 0.5%, of the initial longitudinal distance.
Valores comparables se aplican al ángulo de inclinación α. El ángulo inicial de inclinación α0 del plano 111 (esto es, el ángulo existente en la situación estática bajo una carga nominal sobre una vía recta horizontal) puede tener cualquier valor apropiado. Este valor inicial, en particular, puede depender de la acción direccional máxima que debe ser conseguida. En el ejemplo presente, el ángulo inicial de inclinación α0 es de aproximadamente 6º. Por este medio se pueden obtener propiedades autodireccionales particularmente satisfactorias. Se debe destacar que la Figura 1, en este sentido, se utiliza solo con fines ilustrativos teniendo en cuenta el hecho de que el ángulo de inclinación α0 como se muestra en la Figura 1 es inferior a 6º. Comparable values apply to the angle of inclination α. The initial angle of inclination α0 of the plane 111 (that is, the angle existing in the static situation under a nominal load on a horizontal straight track) can have any appropriate value. This initial value, in particular, may depend on the maximum directional action that must be achieved. In the present example, the initial angle of inclination α0 is approximately 6 °. By this means, particularly satisfactory self-directional properties can be obtained. It should be noted that Figure 1, in this sense, is used for illustrative purposes only, taking into account the fact that the angle of inclination α0 as shown in Figure 1 is less than 6 °.
Se debe apreciar, sin embargo, que, en otras formas de realización de la invención, el ángulo inicial de inclinación α0 puede presentar cualquier otro valor apropiado como se ha apuntado con anterioridad. En particular, el ángulo inicial de inclinación α0 depende del movimiento direccional que debe ser conseguido para el respectivo vehículo. It should be appreciated, however, that, in other embodiments of the invention, the initial angle of inclination α0 may have any other appropriate value as noted above. In particular, the initial angle of inclination α0 depends on the directional movement that must be achieved for the respective vehicle.
El elemento 109 de ala es un componente forjado monolítico, obteniéndose con ello una configuración muy consistente. Se debe apreciar, sin embargo, que en otras formas de realización de la invención, se puede escoger cualquier otro diseño deseado como se apuntó con anterioridad. The wing element 109 is a monolithic forged component, thereby obtaining a very consistent configuration. It should be appreciated, however, that in other embodiments of the invention, any other desired design can be chosen as noted above.
En la forma de realización mostrada, el elemento 109 de ala integra funciones adicionales para incrementar el grado de integración funcional y para reducir en mayor medida el espacio de construcción requerido dentro del tren 102 de rodadura. Más concretamente, el elemento 109 de ala presenta una superficie plana situada por encima del receptáculo del cojinete 108 del eje montante que forma una sección 109.2 de interconexión de resorte para el dispositivo 106 de resorte primario situado entre el cojinete 108 del eje montante y el bastidor 105 del tren de rodadura en la dirección de la altura (eje z). In the embodiment shown, the wing element 109 integrates additional functions to increase the degree of functional integration and to further reduce the required construction space within the undercarriage 102. More specifically, the wing member 109 has a flat surface located above the bearing receptacle 108 of the upright shaft that forms a spring interconnection section 109.2 for the primary spring device 106 located between the bearing 108 of the upright shaft and the frame 105 of the undercarriage in the direction of height (z axis).
Un incremento adicional en el grado de integración funcional se consigue en la forma de realización mostrada por el hecho de que el elemento 109 de ala además forma una sección 109.3 de interconexión de amortiguador para un dispositivo 112 amortiguador que actúa entre el bastidor 105 del tren de rodadura y el eje montante 104. Como se puede apreciar en la Figura 1, la sección 109.3 de interconexión de amortiguador está situada en una sección terminal del elemento 109 de ala opuesto a su punto 109.1 de giro en el bastidor 105 del tren de rodadura. A further increase in the degree of functional integration is achieved in the embodiment shown by the fact that the wing element 109 also forms a buffer interconnection section 109.3 for a buffer device 112 acting between the frame 105 of the train of Tread and the upright shaft 104. As can be seen in Figure 1, the shock absorber interconnection section 109.3 is located in a terminal section of the wing member 109 opposite its turning point 109.1 in the chassis 105 of the undercarriage.
Se debe apreciar que en el presente ejemplo, en la situación estática bajo la carga nominal de la carrocería 103 de vagón, la distancia en altura inicial entre el punto 109.1 de giro y el eje geométrico de la unidad de ruedas (esto es el eje geométrico de rotación de la unidad 104 de ruedas cuando está rodando sobre la vía (en la dirección en la altura (eje z) es de aproximadamente 50 mm. Sin embargo, dependiendo de las condiciones límites geométricas del tren de rodadura y del ángulo direccional óptimo que debe conseguirse en un estado de rodamiento determinado (típicamente seleccionado en función del tipo de vehículo según lo apuntado con anterioridad), pueden escogerse otras distancias en altura iniciales. It should be noted that in the present example, in the static situation under the nominal load of the car body 103, the initial height distance between the point 109.1 of rotation and the geometric axis of the wheel unit (that is the geometric axis of rotation of the wheel unit 104 when it is rolling on the track (in the direction in the height (z axis) it is approximately 50 mm. However, depending on the geometric boundary gear conditions and the optimum directional angle that must be achieved in a certain bearing state (typically selected depending on the type of vehicle as noted above), other initial height distances can be chosen.
Típicamente, en un vehículo de baja velocidad (como por ejemplo un vehículo ferroviario ligero), las distancias en altura iniciales oscilan entre 100 mm y 140 mm, de modo preferente entre 110 mm y 130 mm, de modo más preferente entre 115 mm y 125 mm. En un vehículo de velocidad media las distancias en alturas iniciales típicamente oscilan entre 60 mm y 100 mm, de modo preferente, entre 70 mm y 90 mm, de modo más preferente entre 75 mm y 85 mm. En un vehículo de alta velocidad las distancias en altura iniciales típicamente oscila entre 30 mm y 70 mm, de modo preferente entre 40 mm y 60 mm, de modo más preferente entre 45 mm y 55 mm. Typically, in a low speed vehicle (such as a light rail vehicle), the initial height distances range from 100 mm to 140 mm, preferably between 110 mm and 130 mm, more preferably between 115 mm and 125 mm In a medium speed vehicle, distances at initial heights typically range from 60 mm to 100 mm, preferably between 70 mm and 90 mm, more preferably between 75 mm and 85 mm. In a high-speed vehicle the initial height distances typically range from 30 mm to 70 mm, preferably between 40 mm and 60 mm, more preferably between 45 mm and 55 mm.
Aunque la presente invención en los párrafos anteriores ha sido solo descrita en el contexto de vehículos ferroviarios de alta velocidad, se debe apreciar que también se puede aplicar a cualquier otro tipo de vehículo ferroviario con el fin de superar problemas similares con respecto a una solución sencilla para obtener unas propiedades de dirección óptimas y una estabilidad de desplazamiento en los respectivos estados de funcionamiento. Although the present invention in the preceding paragraphs has only been described in the context of high-speed rail vehicles, it should be appreciated that it can also be applied to any other type of rail vehicle in order to overcome similar problems with respect to a simple solution. to obtain optimum steering properties and stability of travel in the respective operating states.
Claims (15)
- (109) (109)
- de ala es un componente monolítico. of wing is a monolithic component.
- (109) (109)
- de ala es un componente fundido y / o un componente forjado. Wing is a molten component and / or a forged component.
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