NO139854B - DEVICE ON THE RAILWAY VEHICLE FOR DETECTING A TRACK CURVE - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning på sporbundet kjøre- This invention relates to a device on track-bound driving

tøy for detektering au en sporkurve, hvor kjøretøyet omfatter en vognkasse som er avfjæret på et antall boggier. cloth for detecting au a track curve, where the vehicle comprises a wagon body which is suspended on a number of bogies.

For å senke reisetiden for jernbanetog har man begynt å utvikle kjøretøyer med høy hastighet. For at passasjerenes kom- In order to reduce the travel time for railway trains, high-speed vehicles have begun to be developed. In order for the passengers to

fort ikke skal påvirkes under passasje gjennom kurver, er der ennvidere blitt utviklet forskjellige typer av systemer som bringer vognkassen i skråstilling i forhold til boggiene, så- speed should not be affected during passage through curves, various types of systems have also been developed which bring the carriage body into an inclined position in relation to the bogies, so-

ledes at den oppstående sideakselerasjon ikke skal påvirke pas-sasjerene i nevneverdig grad. Idag finnes der i hovedsaken tre typer av den slags systemer, nemlig et passivt pendelsystem, et pneumatisk og et hydraulisk system. is guided that the resulting lateral acceleration should not affect the passengers to a significant extent. Today there are mainly three types of such systems, namely a passive pendulum system, a pneumatic and a hydraulic system.

Ved pendelutførelsen henges vognkassen opp på en sådan In the case of the pendulum version, the wagon box is hung on such

måte at svingesentret kommer betydelig over tyngdepunktet. Vogn- way that the center of rotation comes significantly above the center of gravity. Wagon-

en eller kassen svinges da automatisk ut på grunn av sentrifugal-kraften i kurvene. For ikke å reagere på sporets ujevnheter må bevegelsen dempes, og det kan bli vanskelig å få vognkassen til å følge med i overgangskurvene. one or the box is then automatically swung out due to the centrifugal force in the baskets. In order not to react to the unevenness of the track, the movement must be dampened, and it can be difficult to get the carriage body to follow the transition curves.

Det pneumatiske system kobles vanligvis sammen med vognens sekundærfjæring ved at skrufjærene er skiftet ut med luftfjærer. The pneumatic system is usually connected to the carriage's secondary suspension by replacing the coil springs with air springs.

Ved å pumpe luft inn på den ene side og slippe den ut på den By pumping air into one side and releasing it out the other

annen side får vognkassen en skråstilling. on the other hand, the wagon body gets an inclined position.

Den største utslagsvinkel gir det hydrauliske system som The hydraulic system provides the largest opening angle

gjør det mulig å kunne velge svingesentret friere. Man kan så- makes it possible to choose the pivot center more freely. One can so-

ledes utføre skråstillingsinnretningen på en sådan måte at vognkassens tyngdepunkt forskyves mot midten av sporet under helnings-forløpet, hvilket nedsetter faren for velting. is guided to carry out the tilting device in such a way that the center of gravity of the wagon body is shifted towards the center of the track during the inclined course, which reduces the risk of overturning.

Et automatisk skråstillingssystem må være utstyrt med et følende organ, og man.arbeider med akselerometre, gyroskop og pendler. Problemet er komplisert fordi forstyrrelser (støy) fra spor og kjøretøy gjør det vanskelig å detektere overgangskurven tilstrekkelig hurtig. An automatic tilting system must be equipped with a sensing organ, and you work with accelerometers, gyroscopes and pendulums. The problem is complicated because disturbances (noise) from tracks and vehicles make it difficult to detect the transition curve sufficiently quickly.

Ved hjelp av sidefølende akselerometre alene er det vanskelig i tide å få frem en godtagbar informasjon til skråsti11ings-systemet hvis der inntreffer en kurve som vil kreve at systemet trer i virksomhet. I et representativt tilfelle vokser den ide-elle sideakselerasjon fra 0 til 1,5 m/s 9 i løpet av tre sekunder. Støynivået i et sådant signal er dog av størrelsesordenen 0,5 m/s i frekvensområdet 0,5 - 2 Hz, hvilket innebærer at det er realistisk å regne med en tid på et sekund for å avgjøre om kjøretøyet har truffet en sporkurve eller en sporfeil, som på sin side medfører en langsom reaksjon av helningssystemet. By means of side-sensing accelerometers alone, it is difficult to obtain acceptable information in time for the inclined steering system if a curve occurs that will require the system to start operating. In a representative case, the ideal lateral acceleration grows from 0 to 1.5 m/s 9 within three seconds. The noise level in such a signal is, however, of the order of 0.5 m/s in the frequency range 0.5 - 2 Hz, which means that it is realistic to count on a time of one second to determine whether the vehicle has hit a track curve or a track fault, which in turn causes a slow reaction of the tilting system.

I en sporkurve ligger det ytre spor normalt høyere enn det indre, dvs. såkalt sporforhøyning eller dosering. Ved innkjør-ing i og utkjøring fra en kurve økes hhv. reduseres sporforhøyn-ingen suksessivt, hvilket betegnes som skinneforhøyningsrampe. Når et kjøretøy passerer en sådan rampe oppstår der en skjevhet mellom kjøretøyets forskjellige aksler eller boggier. In a track curve, the outer track is normally higher than the inner track, i.e. so-called track elevation or dosage. When entering and exiting a curve, the the track elevation is successively reduced, which is referred to as a rail elevation ramp. When a vehicle passes such a ramp, a misalignment occurs between the vehicle's different axles or bogies.

Ved hjelp av en anordning ifølge oppfinnelsen oppnås en hurtig innvirkning av kjøretøyets inngang i og utgang fra kurver, som kan utnyttes som styresignaler for kjøretøyets helningssystem ved måling og vurdering av den nevnte skjevhet. With the aid of a device according to the invention, a rapid impact of the vehicle's entry into and exit from curves is achieved, which can be used as control signals for the vehicle's tilting system when measuring and assessing the aforementioned bias.

Det særegne ved anordningen ifølge oppfinnelsen fremgår av nedenstående patentkrav og vil bli beskrevet nærmere i tilslut-ning til tegningene, hvis fig. 1 viser en forenklet prinsipp-skisse av en vognkasse med to boggier, fig. 2 viser et eksempel på hvorledes et måleapparat for skjevhetsmåling kan anbringes mellom vognkassen og boggien, fig. 3 viser et blokkdiagram for vurdering av skjevhet mellom vognkasse og boggier, fig. 4 viser et anvendbart måleapparat, fig. 5 og 6 viser to forskjellige tilfelle av skjevhet mellom vognkasse og boggier, fig. 7 viser den ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen beregnede skjevhet som funksjon av tiden, og fig. 8 viser den i det tilsvarende tidsavsnitt foreliggende sideakselerasjon. The peculiarity of the device according to the invention appears from the patent claims below and will be described in more detail in connection with the drawings, if fig. 1 shows a simplified principle sketch of a carriage box with two bogies, fig. 2 shows an example of how a measuring device for measuring bias can be placed between the carriage body and the bogie, fig. 3 shows a block diagram for assessing bias between the wagon body and bogies, fig. 4 shows a usable measuring device, fig. 5 and 6 show two different cases of bias between the wagon body and bogies, fig. 7 shows the bias calculated using the device according to the invention as a function of time, and fig. 8 shows the lateral acceleration present in the corresponding time period.

På fig. 1 er symbolisert en vognkasse ved et til denne fast liggende horisontalplan 10. På samme måte symboliseres to boggier som er koblet til vognkassen ved til boggiene fast an-bragte horisontalplan 11 og 12. Mellom boggiene og vognkassen er de» anordnet fire måleapparater som registrerer .nålestrek-ningene Z^, Z2>OQ Z^. eller forandringer hhv.AZ^, AZ£, A z3, A z4. In fig. 1, a wagon body is symbolized by a horizontal plane 10 fixed to it. In the same way, two bogies connected to the wagon body are symbolized by horizontal planes 11 and 12 fixed to the bogies. Between the bogies and the wagon body, four measuring devices are arranged which register . the needle lines Z^, Z2>OQ Z^. or changes respectively AZ^, AZ£, A z3, A z4.

Måleapparatene består hensiktsmessig au differensialtrans-formatorer 15 som er anordnet mellom vognkassen 13 og en boggi 14, som vist på fig. 2, hvilke transformatorers bevegelige kjerne er utsatt for en mekanisk bevegelse mellom enhetene. The measuring devices suitably consist of differential transformers 15 which are arranged between the wagon body 13 and a bogie 14, as shown in fig. 2, which transformers' moving core is subject to a mechanical movement between the units.

Utgangssignalene A Z^, AZ^, ^"^3 °^ ^^4 ^ra ^e resPe,<tive differensialtransformatorene DT^, Dl^, DT^ og DT^ blir, som det fremgår av fig. 3, over differansesonene 15, 17 og 18 stilt sam- The output signals A Z^, AZ^, ^"^3 °^ ^^4 ^ra ^e resPe,<tive differential transformers DT^, Dl^, DT^ and DT^ become, as can be seen from Fig. 3, across the difference zones 15, 17 and 18 put together

men til et utgangssignal 19 som beskriver skjevheten 5 som følg- but to an output signal 19 which describes the bias 5 as follows

er : is :

Differensialtransformatorene DT^, DTp^ DT^ og DT^ kan f.eks. være utført som vist på fig. 4, hvilken utforming er egnet for detektering av små stillingsforandringer. The differential transformers DT^, DTp^ DT^ and DT^ can e.g. be carried out as shown in fig. 4, which design is suitable for detecting small changes in position.

Prinsippet for anordningen ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet under henvisning til fig. 1, 4 eller 6. The principle of the device according to the invention will be described with reference to fig. 1, 4 or 6.

Fig. 1 viser det tilfelle at Z, = - Z^ = Z^, dvs. når kjøretøyet passerer over et horisontalt sporavsnitt. Pilen 20 viser kjøretøyets antatte kjøreretning. Fig. 1 shows the case that Z, = - Z^ = Z^, i.e. when the vehicle passes over a horizontal track section. Arrow 20 shows the vehicle's assumed direction of travel.

Når kjøretøyet løper inn på en skinneforhøyningsrampe, skjer det som er vist på fig. 5, nemlig at den første boggi represent-ert ved boggiplanet 11 svinges i forhold til vognkasseplanet 10, således at strekningene Z^ og Z^ forandres med AZ^ hhv. ^-Z^ samtidig som der ikke finner sted noen svingning av boggiplanet 12, da dette plan i dette øyeblikk ennå ikke har nådd inn på rampen. When the vehicle runs onto a rail elevation ramp, what is shown in fig. 5, namely that the first bogie represented by the bogie plane 11 is swung in relation to the carriage plane 10, so that the sections Z^ and Z^ are changed by AZ^ respectively. ^-Z^ at the same time that no oscillation of the bogie plane 12 takes place, as this plane at this moment has not yet reached the ramp.

Det utgangssignal S som fås fra signalbehandlingsenheten ifølge fig. 3, beskriver derved et forløp som fremgår av den første steilt stigende del av funksjonen S = f(t) ifølge fig. 7. Når også den annen boggi løper inn på rampen, har funksjonen The output signal S obtained from the signal processing unit according to fig. 3, thereby describes a course which appears from the first steeply rising part of the function S = f(t) according to fig. 7. When the other bogie also runs onto the ramp, the function has

S = f(t) nådd sin maksimale verdi i henhold til fig. 7. Den i hovedsaken plane del av funksjonen S = f(t) mellom de ovennevnte partier beskriver den konstante skjevhet som er tilstede mellom den første og annen boggi så lenge begge befinner seg på rampen. S = f(t) reached its maximum value according to fig. 7. The essentially planar part of the function S = f(t) between the above-mentioned parts describes the constant bias that is present between the first and second bogie as long as both are on the ramp.

Når første boggi har nådd den kurvdel som har konstant skinne-forhøyning, avtar skjevheten mellom boggiene, og funksjonen S When the first bogie has reached the curve part that has a constant rail elevation, the bias between the bogies decreases, and the function S

= f(t) har da nådd sin senere steile del. Når begge boggier er kommet inn på den del av kurven som har konstant skinnefor-høyning, foreligger der ikke noen skjevhet mellom dem. = f(t) has then reached its later steep part. When both bogies have entered the part of the curve that has constant rail elevation, there is no bias between them.

Fig. 8 viser sideakselerasjonen a = f(t) i samme tids-målestokk som fig. 6, hvorav det vil sees at det ved hjelp av akselerometermålinger alene er meget vanskelig på hurtig måte å bestemme inngangen til hhv. utgangen fra en sporkurve, mens man ved å bestemme skjevheten S i henhold til ovenstående, opp-når en lett detekterbar størrelse i henhold til fig. 7 både angående inngangen til og utgangen fra en sporkurve. Fig. 8 shows the lateral acceleration a = f(t) in the same time scale as fig. 6, from which it will be seen that by means of accelerometer measurements alone it is very difficult to quickly determine the entrance to the respective the output from a track curve, while by determining the bias S according to the above, an easily detectable quantity is reached according to fig. 7 regarding both the entrance to and the exit from a track curve.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan også som antydet ovenfor, utnyttes til å påvise skjevheten mellom to hjulaksler i én og samme boggi, i hvilket tilfelle et analogt resonnement til det ovenstående kan foretas, hvor horisontalplanene 11 og 12 da beskriver hjulakslenes bevegelse i forhold til boggien som da representeres av horisontalplanet 10. The device according to the invention can also, as indicated above, be used to detect the misalignment between two wheel axles in one and the same bogie, in which case an analogous reasoning to the above can be made, where the horizontal planes 11 and 12 then describe the movement of the wheel axles in relation to the bogie as then is represented by the horizontal plane 10.

Den ovenfor beskrevne målemetode er dessuten ufølsom for boggiene og vognkassens vertikale bevegelser og nikke-bevegelser samt for vognkassens vuggebevegelser. The measurement method described above is also insensitive to the vertical movements and nodding movements of the bogies and the wagon body as well as to the rocking movements of the wagon body.

Claims (3)

1. Anordning på sporbundet kjøretøy for detektering au en sporkurve, hvor kjøretøyet omfatter en vognkasse som er avfjæret på et antall boggier og to i hver boggi opphengte hjul-aksltr, idet vognkassen, boggiene og hjulakslene utgjør innbyrdes bevegelige elementer, karakterisert ved at anordningen omfatter et første måleapparat (DT-^) anordnet mellom et første bevegelig element (li) og et annet bevegelig element (10) på en første side av det annet bevegelige element (10), et annet måleapparat (DT^) anordnet mellom det første bevegelige element (11), og det annet bevegelige element (10) på en annen side av det annet bevegelige element (10), som er motsatt den første side, et tredje måleapparat (DT^) anordnet mellom et tredje bevegelig element (12) og det annet bevegelige element (10) på den første side av det annet bevegelige element (10), et fjerde måleapparat (DT^) anordnet mellom det tredje bevegelige element (12) og det annet bevegelige element (10) på den annen side av det annet bevegelige element,hvilke måleapparater er innrettet til å måle avstanden (Z^, Z^, Z^, 1^) eller forandringer (A Z^,A Z^, A Z^, A Z^ ) i avstanden mellom det første henholdsvis tredje bevegelige element (li hhv. 12) og det annet bevegelige element (10) på vedkommende side av denne, samt et organ (16, 17, 18) som kombinerer mål ever di ene fra måleapparatene og er innrettet til å avgi en utgangsstørrelse (S) som er et mål på forskjellen mellom det første og det tredje bevegelige elements (11 hhv. 12) vridning i forhold til det annet element (10).1. Device on a track-bound vehicle for detecting au a track curve, where the vehicle comprises a carriage body which is suspended on a number of bogies and two wheel axles suspended in each bogie, the carriage body, the bogies and the wheel axles constituting mutually movable elements, characterized in that the device comprises a first measuring device (DT-^) arranged between a first movable element (li) and a second movable element (10) on a first side of the second movable element (10), a second measuring device (DT^) arranged between the first movable element (11) and the second movable element (10) on another side of the second movable element (10), which is opposite to the first side, a third measuring device (DT ^) arranged between a third movable element (12) and the second movable element (10) on the first side of the second movable element (10), a fourth measuring device (DT^) arranged between the third moving element (12) and the second moving element (10) on the other side of the second moving element, which measuring devices are arranged to measure the distance (Z^, Z^, Z ^, 1^) or changes (A Z^,A Z^, A Z^, A Z^ ) in the distance between the first and third movable element (li and 12 respectively) and the second movable element (10) on the relevant side thereof, as well as a device (16, 17, 18) which combines measurements from the measuring devices and is arranged to give an output quantity (S) which is a measure the difference between the first and third movable element (11 and 12) twist in relation to the second element (10). 2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det annet bevegelige element (10) utgjøres av vognkassen og de første og tredje bevegelige elementer (11 og 12) utgjøres av to til vognkassen avfjærede boggier.2. Device according to claim 1, characterized in that the second movable element (10) is constituted by the carriage body and the first and third movable elements (11 and 12) are constituted by two bogies suspended to the carriage body. 3. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det annet bevegelige element (10) utgjøres av en boggi og de første og tredje bevegelige elementer (li og 12) utgjøres av to på boggien opphengte hjulaksler.3. Device according to claim 1, characterized in that the second movable element (10) is constituted by a bogie and the first and third movable elements (li and 12) are constituted by two wheel axles suspended on the bogie.