[發明專利]轉向架主動徑向執行系統及控制方法

在審

• 申請號: 201911148456.1
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110836205A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 苗峰;馬飛;胡洪濤;牛玉國;李海龍;尹國瑞
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: F15B11/16
• 分類號: F15B11/16;F15B13/06;F15B19/00;F15B20/00;F15B21/041;B61F5/38
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

本發明涉及一種轉向架主動徑向執行系統及控制方法，系統包括徑向控制器與液壓系統，液壓系統包括液壓動力單元、多個徑向作動器；列車網絡或轉向架徑向系統控制器、以及液壓動力單元、各徑向作動器分別與徑向控制器連接；液壓動力單元與各徑向作動器連接，液壓動力單元用于為徑向作動器提供高壓液壓動力源，徑向控制器控制液壓動力單元啟停和輸出壓力、徑向作動器動作、監測系統故障狀態等，徑向作動器接收徑向控制器發送的控制指令，與轉向架車軸保持平行或形成夾角。本發明的徑向作動器，可以實現油缸的活塞桿的狀態快速改變，使轉向架能及時隨軌道半徑調整，降低輪軌作用力，減小車輪磨耗的目的，提高了徑向作動器使用壽命。

技術領域

本發明屬于轉向架技術領域，尤其涉及一種轉向架主動徑向執行系統及控制方法。

背景技術

主動徑向轉向架是在原有轉向架結構基礎上，在構架和輪對之間安裝布置徑向作動器，可以實現對輪對施加主動力或者主動力矩。車輛在直線運行時，各個徑向作動器鎖定在中間位置，在故障狀態下，各個徑向作動器鎖定在極限位置，可以保證車輛在直線和曲線線路上正常行駛，保證輪對軸線平行且具備足夠的定位剛度；車輛曲線運行時，徑向控制器控制徑向作動器動作，使輪對軸線在曲線上趨于徑向位置，使輪對沖角幾乎為零。由此，主動徑向轉向架不僅在曲線上具備較好的性能，而且在直線線路上還可以提高車輛的運行品質。

目前，主動徑向轉向架的研究集中在轉向架結構和性能上，對轉向架主動徑向執行系統或機構并無詳細說明和研究。徑向作動器通常分為液壓驅動的泵控式電靜液作動器與機電式的機電作動器兩種方式，即由電機、減速齒輪箱、滾珠絲桿螺母副等組成的機電作動器，伺服電機在控制指令作用下帶動驅動器正反轉動，由行星齒輪箱與滾珠絲桿螺旋副，將電機的旋轉運動轉變為絲桿螺母副的直線運動，從而控制作動器的伸縮運動使輪對達到曲線的徑向位置。另一種為由電機、雙向泵、閥組、閥塊和油缸等組成的泵控式電靜液作動器。

例如，專利CN201610273349公開了一種主副構架彈性鉸接的徑向轉向架、專利CN201610304015公開了一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其雖然都提及了徑向作動器，但并未詳細說明徑向作動器結構及工作原理。CN201610304011公開了一種軌道列車主動徑向系統，其徑向作動器為容積式作動器，即為泵控式電靜液作動器。

機電作動器雖然結構簡單、成本較低、無液壓油泄露風險、自鎖性好，但其存在以下缺點：①傳動機構的長期工作磨損；②在需要輸出較大載荷時，結構尺寸比較大，而一般轉向架空間有限，難以放置；③在突然失電、控制系統失效等故障情況下，故障導向安全的策略較難實現。泵控式電靜液作動器雖然集成度高、便于維護和更換、可以輸出較大載荷、無外部管路減小泄露風險，但其存在以下缺點：①由于集成了電機、泵、閥組、油缸等組件，體積相對較大；②在系統失電狀態或電機、泵等零部件故障狀態下，沒有有效的安全機制，作動器活塞桿處于自由狀態，危害行車安全。

因此，有必要在現有徑向作動器基礎上進行改進，提供一種新的轉向架主動徑向執行系統。

發明內容

本發明針對上述現有徑向作動器存在的不足，提供了一種轉向架主動徑向執行系統及控制方法，能夠實現油缸的活塞桿的狀態快速改變，使轉向架能及時隨軌道半徑調整。

為了實現上述目的，本發明提供了一種轉向架主動徑向執行系統，包括：徑向控制器與液壓系統，所述液壓系統包括液壓動力單元、多個徑向作動器；列車網絡或轉向架徑向系統控制器、以及所述液壓動力單元、各徑向作動器分別與所述徑向控制器連接；所述徑向控制器用于根據所述列車網絡的牽引、制動狀態信息，以及所述轉向架徑向系統控制器的線路狀態、各徑向作動器的狀態信息，計算出各所述徑向作動器的行程、速度信息，以驅動所述徑向作動器動作；并實時監測所述液壓系統的狀態，并向所述列車網絡或轉向架徑向系統控制器上報故障信息；所述液壓動力單元與各徑向作動器連接，所述液壓動力單元用于為所述徑向作動器提供高壓液壓動力源，所述徑向作動器接收所述徑向控制器發送的控制指令，與轉向架車軸保持平行或形成夾角。