NL8500942A - Draaistel en spoorwegvoertuig alsmede een werkwijze voor het in geval van nood ondersteunen van de wagon van het voertuig. - Google Patents

Description

« Λ 85.3038/Rey/sme

Korte aanduiding: Draaistel en spoorwegvoertuig alsmede een werkwijze voor het in geval van nood ondersteunen van de wagon van het voertuig.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een draaistel voor het ondersteunen van de wagon van een spoorwegvoertuig door middel van een luchtveersysteem in combinatie met een kantelsteun tussen het draaistel en de wagon alsmede op 5 een spoorwegvoertuig met minstens twee draaistellen en op een werkwijze voor het in geval van nood verend ondersteunen van de wagon.

Het toepassen van luchtveren kan noodzakelijk zijn vanwege de verhouding van de eigen massa van het voertuig en 10 van de belading en biedt naast een optimale vering van de wagon ook een vergaande mate van ontkoppeling tussen de wagon en het draaistel en laat bij geschikte constructie eveneens het optreden toe van gezamenlijke tussen het draaistel en de wagon optredende relatieve bewegingen.

15 Er zijn reeds een aantal toepassingen bekend, waarbij de ondersteuning van de wagon van een spoorwegvoertuig op het draaistel geschiedt door middel van luchtveren, waarvan de luchtkamers met elkaar zijn verbonden door een compensatie-leiding en de met elkaar verbonden luchtveren van een draai-20 stel afhankelijk van de belasting worden gestuurd. Een dergelijke constructie heeft ten opzichte van enkele gestuurde luchtveren het voordeel van een merkbare vermindering van het luchtverbruik. (CH-PS 540 805, CH-PS 564 446).

Daar de beide communicerend met elkaar verbonden lucht-25 veren niet in staat zijn de wagon te stabiliseren tegen zijdelingse kantelbewegingen, wordt een dergelijk systeem bij voorkeur aangevuld door een direct of indirect tussen de wagon en het draaistelframe aangebrachte kantelsteun. (Bijvoorbeeld CH-PS 564 446).

30 Bij alle luchtveersystemen moet rekening worden gehou den met het geval, dat om denkbare redenen een defect aan de luchtveer, of een verlies van medium kan optreden, terwijl het voertuig in bedrijf is binnen een trein. In dit geval 85 0 'j ·j 4 2 « * - 2 - moeten binnen of buiten de luchtveren in de werklijnen hiervan aangebrachte noodveren voldoen aan alle eisen voor de veiligheid tegen het ontsporen.

Er zijn uitvoeringen bekend, waarbij de verende nood-5 ondersteuning paarsgewijs op een bepaalde basisafstand ten opzichte van elkaar in de dwarsas van het draaistel en symmetrisch op de lengteas van de wagon is aangebracht. (DE-AS 21 07 073).

Nadelig is echter bij alle hiervoor genoemde uitvoe-10 ringsvormen gebleken dat de constructie van de noodondersteu-ning hier uitsluitend is terug te leiden tot een vraagstuk van dimensionering, dus hetzij afhankelijk van de basisafstand van de luchtveren ten opzichte van elkaar of van de veerstijf-heid van de noodondersteuning als zodanig in beschouwing zijn 15 genomen. Zodoende zijn aan deze oplossingen concrete grenzen gesteld, die zich in het bijzonder het duidelijkst tonen door de in de laatste tijd ten gevolge van voertuigen met hoger zwaartepunt en grotere kantelstijfheid van de wagon, naar voren gekomen eisen aan een noodondersteuning voor de wagon 20 van een spoorwegvoertuig.

Vervolgens ontstaat bij asymmetrische belasting van het draaistel, zoals dit in het bijzonder het geval is in bochten, bij het paarsgewijs aanbrengen van de noodondersteuning en het uitvallen van de luchtvering, een ten opzichte van het 25 middenlangsvlak van het draaistel extra, ongewenst moment.

Het oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een constructie voor de noodondersteuning van de wagon van een spoorwegvoertuig, die onafhankelijk is van van de basisafstand van de luchtveren alsmede van de nood-30 ondersteuningen van elkaar, of van hun stijfheden, maar veeleer rekening houdend met de bij het door een bocht rijden met noodvering optredende door het systeem bepaalde veranderingen van de wiéLbelasting zodanig kan opvangen, dat de veiligheid tegen ontsporing wordt verhoogd.

35 Deze opgave wordt bereikt door een draaistel dat zich onderscheidt doordat een enkele noodsteunplaats voor de wagon is aangebracht, die in de lengterichting excentrisch ten opzichte van het draaipunt draaistel/wagon en in het midden- 8500942 * * - 3 - langsvlak van het draaistel is aangebracht.

Een uitvoeringsvoorbeeld van het onderwerp van de uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 toont een schematische weergave van steeds twee 5 wielparen van twee draaistellen, met de optredende krachten bij het door een bocht rijden met relatief kleine snelheid, zonder invloed van een noodondersteuning; fig. 2 toont de weergave volgens fig. 1 met de invloed van de noodondersteuning volgens de uitvinding; 10 fig. 3 toont een zijaanzicht van een draaigestel in de rijrichting volgens de uitvinding; fig. 4 toont een bovenaanzicht van het draaistel in de rijrichting volgens fig. 3; fig. 5 is een aanzicht van het draaistel volgens de 15 fig. 3 en 4.

In de fig. 3 en 5 is een wagon 1 aangegeven. De luchtvering van de wagon 1 wordt uitgevoerd door middel van twee luchtveren 3, die symmetrisch zijn aangebracht ten opzichte van het middenlangsvlak 12 van het draaistel 5. Deze beide 20 luchtveren 3 zijn via een compensatieleiding 2 met elkaar verbonden. Er is vervolgens een draaistelframe 4 van het draaistel 5 zichtbaar.

Voor het in noodgevallen ondersteunen bij het uitvallen van één of beide luchtveren 3 is een noodsteunplaats 7 aange-25 bracht, die kan bestaan uit elastisch rubbermateriaal en/of staalveren. Elk draaistel 5 heeft slechts een enkele noodsteunplaats 7. Deze plaats is zoals zichtbaar in fig. 4, in het middenlangsvlak 12 van het draaistel 5 aangebracht en is een afstand "e" van het draaipunt 11 tussen het draaistel 30 en de wagon verwijderd. De beide luchtveren 3 van het draaistel 5 worden afhankelijk van de belasting gestuurd door middel van een besturing 8. Voor het stabiliseren van de kantelbewegingen van de wagon 1 is tussen de wagon 1 en het frame 4 van het draaistel een kantelsteun 9 aangebracht.

35 Bij een bepaalde snelheid Vo verdwijnen bij een bepaal de spoorhellingshoek c< en een bepaalde bochtstraal R de wiellastafwijkingen Δθρ, daar in dit geval de resultante van de middelpuntvliedende kracht F en het gewicht G lood- 85 0 0 S -:· 2 # * - 4 - recht en midden op het spoorvlak staat.

Bij snelheden groter dan de evenwichtssnelheid Vo is AQp positief ten gevolge van een surplus van de middelpuntvliedende kracht bij de in de bocht buitenste spoorstaaf.

5 Bij snelheden kleiner dan Vo is de wiellastafwijking AQf bij de in de bocht buitenste spoorstaaf overeenkomstig negatief en er treedt zodoende een ontlasting van het wiel op. De grootste ontlasting van het wiel van het in de bocht buitenste wiel treedt zodoende op bij stilstand en wordt 10 alleen veroorzaakt door de dwars op het (hellende) spoor werkende component van het gewicht G (zogenaamd het in bedrijf zijn op een helling).

De in de bocht met constante straal ten opzichte van het horizontale vlak hellende spoorstaven zijn verbonden met 15 de in rechte lijn horizontaal gelegde spoorstaven via een overgangsboog. In dit gedeelte neemt de kromming en horizontale helling van de spoorstaven successievelijk toe vanaf de rechte lijn tot aan de bocht.

De beide spoorstaven liggen zodoende niet meer in één 20 vlak, maar zijn ten opzichte van elkaar verdraaid (fig. 1).

De veiligheid tegen het ontsporen wordt bepaald door de verhouding van de op de loopkrans werkende horizontale geleidingskracht Y ten opzichte van de wielbelasting Q aan het in de bocht buitenste wiel van het rijdende wielstel.

25 Deze ontsporingscoëfficiënt Y/Q moet onder alle bedrijfs omstandigheden kleiner zijn dan een bepaalde kritische waarde: Y/Q i Y/Qkrlt

Deze kritische ontsporingscoëfficiënt is afhankelijk van de flankhoek van de loopkrans en van de wrijvingscoëffi-30 ciënten tussen de loopkrans en de spoorstaaf. De coëfficiënt kenmerkt de toestand waarbij de loopkrans tegen de spoorstaaf omhoog kan klimmen. Bij de voor hoofdspoorbanen gebruikelijke flankhoek van de loopkrans van 70° bedraagt deze waarde Y/Qkrlt ί !’2 35 Zoals berekeningen tonen, treden optimale omstandigheden 85 0 0 9 λ 2 - 5 - op voor de veiligheid tegen het ontsporen wanneer met betrekking tot de in fig. 1 aangegeven constructie = Υ^χ/Q^l wordt.

Hieruit volgt in de zin van een compensatie van de re-5 sulterende wielbelastingen van de wielen 11 en 31 de betrekking: e > 0

Het kenmerkende van deze noodondersteuning met behulp van een noodondersteunplaats 7 per draaistel 5 volgens 10 fig. 2 is daarin gelegen dat deze in het middenlangsvlak 12 verplaatst is aangebracht ten opzichte van het draaipunt 11 tussen het draaistel en de wagon. Dit geeft ten opzichte van de bekende constructies een wezenlijke vereenvoudiging, daar normaliter twee resp. vier van dergelijke noodondersteuningen 15 zijn aangebracht, die niet in, maar symmetrisch ten opzichte van het middenlangsvlak van het draaistel 5 liggen. Bovendien wordt door de vereenvoudigde constructie ook verzekerd, dat tijdens het rijden met noodvering, in het bijzonder bij ongelijkmatige wielbelastingen bij het rijden door bochten met 20 kleinere snelheid geen extra momenten kunnen optreden, die de veiligheid tegen ontsporen beïnvloeden. Veeleer wordt door de getoonde constructie van een noodsteunplaats de veiligheid tegen ontsporen van het steeds voorste, in de bocht buitenste wiel van het voorste draaistel wezenlijk verhoogd.

25 Wordt de asafstand van het draaistel, ook wielstelaf- stand aangegeven met 2a+, dan geeft een optimaliseringsbere-kening voor de waarde "e" de grenzen 0 < e < a+.

In het optimale geval wordt AO* = of in woorden, de verandering van de wielbelasting ten gevolge van het ver-30 draaien van de wagon wordt gecompenseerd door de verandering van de wielbelasting, die optreedt door de noodondersteuning 7. (Fig. 2).

De uitvinding ligt, zoals aangegeven, ten grondslag aan het inzicht dat de verhoudingen het onzekerst zijn bij 35 het uit een bocht met verhoogd spoor rijden met een langzaam rijdend spoorvoertuig met defecte l.uchtvering, daar het voorste, in de bocht buitenste en door het systeem bepaald t 85 ö 0 y 4 2 4 - 6 - en meest gevaar lopende wiel voor ontsporing van het in de rijrichting voorste draaistel volgens fig. 1 de grootste resulterende wielontlasting heeft. Hierbij betekenen in de fig. 1 en 2: 5 = resulterende wielbelasting van het in de rij richting voorste in de bocht buitenste wiel van het voorste draaistel Q^2 = resulterende wielbelasting van het in de rij richting voorste in de bocht binnenste wiel 10 van het voorste draaistel Q22 = resulterende wielbelasting van het in de rij richting achterste in de bocht buitenste wiel van het voorste draaistel Q22 = resulterende wielbelasting van het in de rij- 15 richting achterste in de bocht binnenste wiel van het voorste draaistel = resulterende wielbelasting van het in de rijrichting voorste in de bocht buitenste wiel van het achterste draaistel 20 Q32 = resulterende wielbelasting van het in de rij richting voorste in de bocht binnenste wiel van het achterste draaistel Q^l = resulterende wielbelasting van het in de rijrichting achterste in de bocht buitenste wiel 25 van het achterste draaistel Q^2 = resulterende wielbelasting van het in de rij richting achterste in de bocht binnenste wiel van het achterste draaistel 4Qg* = verandering van de wielbelasting ten gevolge 30 van het zijdelings hellen van de wagon Δγ = verandering van de wielbelasting ten gevolge van het verdraaien van het draaistel ^Qp = verandering van de wielbelasting ten gevolge van de middelpuntvliedende kracht resp. het 35 in bedrijf zijn op een helling

Aq0 = verandering van de wielbelasting ten gevolge 0 * van de in lengterichting excentrische noodon-dersteuning.

8500542 * * - 7 -

Maatregelen voor het verbeteren van de veiligheid tegen ontsporing bij het uitvallen van de normale vering:

Met deze constructie van de noodvering wordt bereikt, dat de grootste resulterende wielontlasting van het voorste 5 in de bocht buitenste wiel van het voorste draaistel volgens fig. 2 wordt verkleind met de waarde Δθ .

Het aandeel van Δθ heeft bij een tweerichtingsvoertuig 6 naar gelang de rijrichting op het steeds voorste in de bocht buitenste wiel van het steeds voorste draaigestel een posi-10 tieve werking onafhankelijk van de basisafstand van de luchtveren ten opzichte van elkaar, door het in de lengterichting excentrisch aanbrengen van de verende noodondersteuning, die in het middenlangsvlak van het draaistel over een afstand "e" van het draaipunt draaistel/wagon, steeds naar het uiteinde 15 van de wagon toe is aangebracht.

Bij een éénrichtingsvoertuig geschiedt het in de lengterichting excentrisch aanbrengen van de verende noodondersteuning in dezelfde zin in het middenlangsvlak van het draaistel bij beide draaistellen over een afstand "e” van het draaipunt 20 draaistel/wagon verplaatst naar het einde van de bestuurders-cabine.

De uitvoering van de noodondersteuning kan bij voorkeur geschieden als voorgespannen, meerlagige rubberelement 7, waarbij een dergelijk veerelement in staat moet zijn, door 25 deformatie naast de verticale invering, de optredende zijdelingse bewegingen van het draaistel ten opzichte van de wagon elastisch op te nemen en naar gelang de veerstijfheid van de bevestigingselementen draaistel/wagon een bepaalde verschuiving van het draaipunt van het draaistel in de lengte-30 richting van het voertuig te waarborgen in de zin van een in de lengterichting elastisch meenemen.

Tevens is de mogelijkheid aanwezig een noodondersteuning te gebruiken uit één of meerdere, voorgespannen staalveren resp. een gecombineerde staal-/rubberveerconstructie.

cS3öS42

Claims (8)

1. Draaistel voor het ondersteunen van de wagon van een spoorwegvoertuig door middel van een luchtveersysteem in combinatie met een kantelsteun tussen het draaistel en de wagon, met het kenmerk, dat een enkele noodsteun- 5 plaats (7) voor de wagon (1) is aangebracht, die in de lengterichting excentrisch (e) ten opzichte van het draaipunt (11) van het draaistel met de wagon en in het middenlangsvlak (12) van het draaistel (5) is aangebracht.

2. Draaistel volgens conclusie 1, met het ken-10 merk, dat de afstand "e" van de excentriciteit in de lengterichting van de noodondersteuning 0 < e < a+ bedraagt, waarbij 2a+ overeenkomt met de afstand tussen de assen van het draaistel.

3. Draaistel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de noodvering (7) bestaat uit een voorgespannen, meerlagig rubberelement.

4. Draaistel volgens één van de voorafgaande conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de noodvering (7) 20 bestaat uit één of meerdere voorgespannen staalveren.

5. Draaistel volgens één of meer van de voorafgaande conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de noodvering (7) bestaat uit een combinatie van staal- en rubber vee rel enten ten.

6. Spoorvoertuig met tenminste twee draaistellen, volgens één van de voorafgaande conclusies, methetken-m e r k, dat tenminste de beide nabij de uiteinden van de wagon.gelegen draaistellen noodsteunplaatsen (7) hebben, die bij tweerichtingsvoertuigen telkens dichter bij het wagonuit-30 einde en bij éénrichtingsvoertuigen telkens dichter bij het 8500942 - 9 - einde van de bestuurderscabine liggen.

7. Werkwijze voor het in geval van nood verend ondersteunen van de wagon van een spoorvoertuig, met het kenmerk, dat men door middel van het in de lengterichting 5 excentrisch aanbrengen van de noodvering (7) in het midden-langsvlak (12) van het draaistel (5) bij het uitvallen van tenminste één gedeelte van de luchtvering de resulterende wielbelasting (Q^) van ^et voorste, in de bocht buitenste wiel (wiel 11) van het telkens voorste draaistel (5) vergroot. 10 (Fig. 2).

8. Werkwijze voor het in geval van nood verend ondersteunen van de wagon van een spoorwegtuig, met het kenmerk, dat men de door de noodondersteuning (7) bepaalde verandereing van de wielbelasting (Δθβ) compenseert, in het 15 bijzonder even groot maakt als de verandering van de wielbelasting (Aq*) ten gevolge van het zijdelings hellen van de wagon. 8 5 0 G 9 4 2