[发明专利]转向架主动径向执行系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种转向架主动径向执行系统及控制方法，系统包括径向控制器与液压系统，液压系统包括液压动力单元、多个径向作动器；列车网络或转向架径向系统控制器、以及液压动力单元、各径向作动器分别与径向控制器连接；液压动力单元与各径向作动器连接，液压动力单元用于为径向作动器提供高压液压动力源，径向控制器控制液压动力单元启停和输出压力、径向作动器动作、监测系统故障状态等，径向作动器接收径向控制器发送的控制指令，与转向架车轴保持平行或形成夹角。本发明的径向作动器，可以实现油缸的活塞杆的状态快速改变，使转向架能及时随轨道半径调整，降低轮轨作用力，减小车轮磨耗的目的，提高了径向作动器使用寿命。

技术领域

本发明属于转向架技术领域，尤其涉及一种转向架主动径向执行系统及控制方法。

背景技术

主动径向转向架是在原有转向架结构基础上，在构架和轮对之间安装布置径向作动器，可以实现对轮对施加主动力或者主动力矩。车辆在直线运行时，各个径向作动器锁定在中间位置，在故障状态下，各个径向作动器锁定在极限位置，可以保证车辆在直线和曲线线路上正常行驶，保证轮对轴线平行且具备足够的定位刚度；车辆曲线运行时，径向控制器控制径向作动器动作，使轮对轴线在曲线上趋于径向位置，使轮对冲角几乎为零。由此，主动径向转向架不仅在曲线上具备较好的性能，而且在直线线路上还可以提高车辆的运行品质。

目前，主动径向转向架的研究集中在转向架结构和性能上，对转向架主动径向执行系统或机构并无详细说明和研究。径向作动器通常分为液压驱动的泵控式电静液作动器与机电式的机电作动器两种方式，即由电机、减速齿轮箱、滚珠丝杆螺母副等组成的机电作动器，伺服电机在控制指令作用下带动驱动器正反转动，由行星齿轮箱与滚珠丝杆螺旋副，将电机的旋转运动转变为丝杆螺母副的直线运动，从而控制作动器的伸缩运动使轮对达到曲线的径向位置。另一种为由电机、双向泵、阀组、阀块和油缸等组成的泵控式电静液作动器。

例如，专利CN201610273349公开了一种主副构架弹性铰接的径向转向架、专利CN201610304015公开了一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其虽然都提及了径向作动器，但并未详细说明径向作动器结构及工作原理。CN201610304011公开了一种轨道列车主动径向系统，其径向作动器为容积式作动器，即为泵控式电静液作动器。

机电作动器虽然结构简单、成本较低、无液压油泄露风险、自锁性好，但其存在以下缺点：①传动机构的长期工作磨损；②在需要输出较大载荷时，结构尺寸比较大，而一般转向架空间有限，难以放置；③在突然失电、控制系统失效等故障情况下，故障导向安全的策略较难实现。泵控式电静液作动器虽然集成度高、便于维护和更换、可以输出较大载荷、无外部管路减小泄露风险，但其存在以下缺点：①由于集成了电机、泵、阀组、油缸等组件，体积相对较大；②在系统失电状态或电机、泵等零部件故障状态下，没有有效的安全机制，作动器活塞杆处于自由状态，危害行车安全。

因此，有必要在现有径向作动器基础上进行改进，提供一种新的转向架主动径向执行系统。

发明内容

本发明针对上述现有径向作动器存在的不足，提供了一种转向架主动径向执行系统及控制方法，能够实现油缸的活塞杆的状态快速改变，使转向架能及时随轨道半径调整。

为了实现上述目的，本发明提供了一种转向架主动径向执行系统，包括：径向控制器与液压系统，所述液压系统包括液压动力单元、多个径向作动器；列车网络或转向架径向系统控制器、以及所述液压动力单元、各径向作动器分别与所述径向控制器连接；所述径向控制器用于根据所述列车网络的牵引、制动状态信息，以及所述转向架径向系统控制器的线路状态、各径向作动器的状态信息，计算出各所述径向作动器的行程、速度信息，以驱动所述径向作动器动作；并实时监测所述液压系统的状态，并向所述列车网络或转向架径向系统控制器上报故障信息；所述液压动力单元与各径向作动器连接，所述液压动力单元用于为所述径向作动器提供高压液压动力源，所述径向作动器接收所述径向控制器发送的控制指令，与转向架车轴保持平行或形成夹角。