[发明专利]铁路机车车辆的倾斜度控制装置

说明书

本发明涉及一种按第一项权利要求前序部分所述的倾斜度控制装置。

在已知的这种类型的倾斜度控制装置(DE3727768C1)中，为了产生取决于铁路弯道地倾斜铁路机车车辆车体的控制信号，除横向加速度传感器外还设有测量车体旋转速度的陀螺仪和速度传感器。横向加速度传感器和转角传感器的输出信号输入同类的低截止频率的电的低通滤波器，以便从这些输出信号滤出被寄生振荡覆盖着的基本信号。经滤波的取决于转角的陀螺仪输出信号与取决于车速和重力加速度的信号相乘，并接着与已滤波的横向加速度传感器信号一起作为合成信号输入倾斜度控制设备，它根据输入量实施车体绕其纵轴线相对于支承车体的走行装置或转向架装置的倾斜。在这里，低通滤波器有为2Hz的截止频率。此低的截止频率导致输出信号有不希望的电的时延。为了补偿这一缺点，因这种缺点会造成车体的一种有害地影响乘车舒适性的有延迟地倾斜，向经低通滤波器过滤的决定车体倾斜度的输出信号输入一个经多次倍增和相加获得的校正信号，它由车体绕其竖轴的旋转速度和它的行驶速度算出。为此所需的技术耗费并因而还有产生误差的可能性都比较大。此外低通滤波器有一个与横向加速度的变化速度相比为高的截止频率。

本发明的目的是在按第一项权利要求前序部分所述的倾斜度控制装置中采取措施，借助于这些措施采用简单的电路结构获得倾斜度控制设备时延很小的控制。此目的按本发明通过特征部分所述特征达到。

在按本发明的倾斜度控制装置的结构中，为了控制倾斜度控制设备中促使车体倾斜的执行机构，仅引入横向加速度传感器的输出信号，它以其由于寄生振荡而有噪声的原始形式未滤波地输入一特性曲线元件。在特性曲线元件中至少确定一条特性曲线，根据该曲线对一定的输入信号值输出一个相关的输出信号值。在这种情况下以这样的方式进行输入信号的计算评估，即只有一个中间区才利用来控制车体倾斜度。此特性曲线元件尤其可设计为数字式的，其中，在一存储器内根据横向加速度传感器输出信号存放相关的输出信号值。特性曲线元件的特性曲线有不予评估的起始区，在该区内输入信号未产生输出信号，也就是说，在车体内的横向加速度如在轨道平面内的横向加速度那样改变。在紧接着被计算评估的中间区内，此特征曲线元件定义为任意单调递增的函数。尤其选择为若干分段线性递增的曲线部分。其中至少一个曲线部分必须如此之陡，使在此曲线区车体内的横向加速度保持常数。由此至少可以部分补偿下游的低通滤波器的时延。从一预定的上限加速度值起，特性曲线元件重新提供一个不予评估的与输入信号无关的恒定输出信号值，所以在行驶中的车体内的横向加速度由于车体没有进一步倾斜而重新如在轨道平面内的横向加速度那样变化。在轨道平面内测得的起始区最好一直达到约0.4m/s²，被求值评估的中间区约为0.4至1.6m/s²。特性曲线元件的输出信号可按选择是一个经变换的横向加速度值，或是一个确定车体额定倾斜角的值。在这种情况下此低通滤波器可以有小于1Hz的截止频率。此截止频率最好调整到约0.2Hz。尽管由此增加了滤波器的时延，但鉴于特性曲线元件的计值功能，仍能达到快速反应地控制执行机构，因为至少部分补偿了低通滤波器的时延。低通滤波器的这种低的截止频率，导致在车体上柔和的斜度改变，以及使得被评估的特性曲线区起点和终点处分别有一种圆滑的特性曲线过渡。由于省去了其他一些传感器和相关的滤波和计算部件，所以获得了一种简单、不易受干扰以及用小量技术性费用支出可经济地实现的倾斜度控制装置。

在轨道平面内允许的横向加速度当前限制在0和2m/s²之间的值。在这种情况下，在车体内的横向加速度如在轨道平面内那样同步地在直至约0.4m/s²的范围内变化，而在中间区段通过相应地启动倾斜度控制装置的执行机构它保持大体上为约0.4m/s²的常数，在超过1.6m/s²的区域内重新同步上升至当前的约0.8m/s²。

控制特性与不同的铁路机车车辆类型相匹配还可以这样来达到，即，在特性曲线元件内存放多个特性曲线族，它们可以在铁路机车车辆上安装时或在希望改变倾斜特性时有选择地调用。在数字式的特性曲线族中，可为每根特性曲线的输入信号变化曲线配设具有固定数据的存储单元组，或在一个存储器单元组内的数据值根据所要求的特征曲线变化来改变。

下面借助于实施例的附图进一步说明本发明。其中：

图1铁路机车车辆的车体倾斜度控制装置方块图；

图2a特性曲线元件的求值评估函数；