[发明专利]铁路车辆用主动转向控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆用主动转向控制装置及方法，更详细地，涉及一种列车在曲线区间行驶时，实时推定曲线的曲率半径，并根据推定的曲率半径控制轮轴具有最佳的轮轴转向角，从而顺畅地使行驶中的铁路车辆转向，能够大幅减小曲线区间与轮轴之间存在的迎角（angle of attack）的铁路车辆用主动转向控制装置及方法。

背景技术

以往在铁路车辆曲线部行驶时，如图1所示，在轨道与轮轴之间存在迎角（angle of attack），此迎角对车辆的顺畅的曲线行驶造成坏影响，从而在曲线行驶时不仅因车轮的突缘与轨道侧面之间的摩擦而引发高的噪音，而且由此加快车轮和轨道的磨耗，严重时导致车轮和轨道的破损，从而还存在可能发生列车脱轨的大型事故的问题。

因此，作为用于解决这种问题的方案，公开了用于谋求曲线部行驶时与曲率半径的顺畅的适应的轮轴主动转向（active steering）方法。

作为第一方法，如图2所示，有一种通过使轮轴以Δy程度朝向外轨方向移动而使外轨车轮的滚动半径大于内轨车轮的滚动半径，来谋求顺畅的行驶的轮轴横位移控制方法。

作为第二方法，如图1所示，开发了一种赋予轮轴的侧滑方向旋转扭矩而使其以与曲线垂直的方向（radial position，径向）定位，从而除去迎角的轮轴径向位置（radial position）控制方法。

作为这种控制方法的一例，有一种记载于如图3所示的授权专利第10-0916594号的技术，其技术特征在于，对于借助促动器21来转向的铁路车辆用主动台车10来说，包括：前方转向装置20，其与前方轮轴12的两侧轴箱进行铰链结合来使上述前方轮轴12转向，后方转向装置20A，其与后方轮轴12的两侧轴箱14进行铰链结合来使上述后方轮轴12转向；上述前方转向装置20和后方转向装置20A与促动器21和台车构架11进行铰链结合，并且包括：驱动构件23、23a，用于传达在上述促动器21产生的作用力；从动构件24、24a，与上述驱动构件23、23a进行铰链结合，并用于使轴箱14转向；传达构件25，其用于连接设置在台车10的两侧的上述驱动构件23、23a。

但是，就记载于授权专利第10-0916594号的技术而言，通过向轮轴12的侧滑方向赋予旋转扭矩而检测是否为直线线路还是曲线线路，来调节轮轴12的转向角，并在曲线线路行驶时减小迎角来减少轨道与车轮的突缘的摩擦，从而具有使乘车感变好且减少轨道与车轮的磨耗的效果，但是由于曲线线路的曲率根据位置而都不同，因此应根据曲率设定轮轴的转向角，但以往没有对于按照行驶的曲线以多少的角度设定转向角的结构，因此曲线行驶时仍然存在迎角，从而存在产生车轮的突缘与轨道侧面之间的摩擦且产生由此导致的噪音以及车轮和轨道的磨耗的问题。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种列车在曲线区间行驶时，实时测定曲线的曲率半径，设定据此的轮轴的转向角，从而大幅减小迎角（angle of attack）而能够减少车轮和轨道的磨耗，由此乘车感也能够变好的铁路车辆用主动转向控制装置及方法。

解决问题的手段

就为了解决这种问题的本发明而言，其特征在于，包括：测定部，其用于测定行驶中的铁路车辆的行驶数据；推定部，其利用由上述测定部测定的数据来推定铁路车辆行驶的曲线线路的曲率半径；计算部，其利用由上述推定部推定的曲率半径来设定行驶中的铁路车辆的轮轴转向角的目标值；控制部，其对由上述计算部设定的轮轴转向角的目标值与实际轮轴转向角进行比较，使轮轴产生转向控制信号；以及促动器，其借助上述控制部的转向信号使轮轴转向。

其中，就上述测定部而言，其特征在于，包括：相对位移及相对角测定装置，其设置在台车的一侧面，用于测定车体与前/后部台车之间长度方向相对位移和车体与前/后部台车之间的相对角；或者全球定位系统（GPS，Global Positioning System），其设置在车体的前部台车的中心。

并且，就上述测定部而言，其特征在于，还包括转向角测定装置，上述转向角测定装置通过测定促动器的驱动位移来推定实际转向的轮轴的转向角。

而且，就上述推定部而言，其特征在于，利用由相对位移及相对角测定装置测定的相对位移及相对角，并借助推定曲率半径。

并且，就上述推定部而言，其特征在于，利用由全球定位系统测定的前部台车的中心位置，并借助推定曲率半径。