機車新技術論文

　　機車是牽引或推送鐵路車輛執行，而本身不裝載營業載荷的自推進車輛，俗稱火車頭。下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　機車用空氣彈簧專利技術綜述

　　[摘 要]本文從機車用空氣彈簧技術領域的專利申請趨勢、專利申請國及國內申請分佈進行了統計，並重點對帶附加氣室空氣彈簧技術方向和技術手段的發展脈絡進行分析，利用專利技術綜述幫助專利發明實質審查員快速準確地把握技術要點，以提高檢索和審查效率。

　　[關鍵詞]空氣彈簧 腔 技術綜述

　　中圖分類號：U260.331 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X***2015***06-0101-02

　　前言

　　空氣彈簧是一種由有簾線的橡膠囊和充入其內腔的壓縮空氣所組成的非金屬彈性元件。其具有的非線性特性，可以保證車輛在正常行駛時的平順性，而在急轉彎、加速和制動等行駛工況，空氣彈簧在大幅度拉伸和壓縮時，其剛度逐漸增加，從而能限制車身的運動，提高操縱穩定性，現在社會越來越多的人們對舒適度的要求越來越高，因此對涉及空氣彈簧技術的專利申請進行研究分析具有積極的現實意義。

　　本文主要從機車用空氣彈簧的特性和控制方式兩方面進行技術分解，具體見圖1。

　　一、機車用空氣彈簧專利技術狀況分析

　　1.1 分析樣本的構成

　　1.1.1 檢索策略

　　對空氣彈簧技術的檢索主要依賴於分類號，但雖然該技術有專門對應的分類號：

　　但由於空氣彈簧技術出現較早，在外文庫中對應分類號下含有大量的文獻***103***，且其應用領域很廣，所以各分類體系也會參照方法、裝置或用途中的某個特徵與某個分類號的相通之處，而將該技術歸於其它技術中。因此，本文將該技術限定在機車領域中只使用氣體的空氣彈簧，對該技術的檢索以關鍵詞與分類號結合。最後的檢索完成日期為2014年4月底。

　　1.1.2 檢索過程

　　中文庫檢索：首先採用明確的分類號，以及專門術語空氣彈簧進行檢索獲得91篇;然後進行擴充套件檢索獲得相關申請190篇;最後以申請人和發明人為***對重要的申請人和發明人進行補充檢索，最終在中國專利文獻檢索系統中得到樣本223篇申請。

　　外文庫檢索：利用上述分類號與關鍵詞結合檢索，獲得絕大部分相關申請;為避免樣本的遺漏，進一步分類號和關鍵詞擴充套件檢索得到對應檔案;並通過對早期的重要發明人進行檢索，並將上述檢索結果進行初步篩選最終在sipoabs資料庫中得到分析樣本497篇。

　　1.1.3 分析樣本的不完全性

　　由於專利申請延遲公開的特點，有少量2013年的申請和大量2014年的申請目前還沒有公開。由於目前空氣彈簧的分類號涉及廣泛，不乏有部分相關專利文獻分到其他領域中。因此對該專利技術的分析樣本存在漏檢，由於空氣彈簧技術的發展在近年變化很大，尤其該技術的專利在2000年以後一直高速增長，所以可以認為對於2000年的申請，實際資料要遠高於檢索得到的資料。

　　1.2 機車用空氣彈簧技術專利文獻數量分析

　　1.2.1 按照公開年份進行的統計分析

　　從圖2中專利數量的歷史趨勢可以看出，該技術早在1847年就已經提出，但對它的研究長期處於停滯狀態，直到上世紀50年代才引起人們的注意，才使空氣彈簧得到了真正的應用。但經過幾年的摸索後，又陷於停頓，直到上世紀80年代才再次引起人們的強烈關注。圖2中的專利檔案數量的變化與期刊論文中的論述是一致的，這也從側面反映了該技術在有些方面已走向成熟，具有較高的商業化前景。

　　1.2.2 分類號分析

　　根據對分析樣本的統計，樣本以在外文資料庫中的IC分類號為主，EC，CPC，FI/FT為輔。分析樣本中涉及的大類共21個，小類34個，涉及分類號共199個，在此僅對專利數量超過50件的大類以及其中具體的分類號進行統計。

　　1.2.3 國別分析

　　為了發現各國在空氣彈簧領域的實力對比，分別對專利的公開號、優先權號和申請人進行國別統計，之所以這麼處理是由資料庫提供的著錄資訊的特點決定的。專利公開號的國別所體現是對一項技術進行專利申請的國家，優先權號的國別體現的是對一項技術首次進行專利申請的國家，申請人的國別體現的是對一項技術進行專利申請活動的主體來自哪個國家。空氣彈簧技術是一種處於高速發展階段的減振技術，國際化趨勢在該技術的專利申請活動中表現得非常明顯，不同國家的申請人針對目標國家共同進行科研和專利申請已經相當普遍。

　　在sipoabs資料庫中利用公開號進行的國別統計，可以看出該技術主要集中在德國***DE/21%***和美國***US/20%***;除此之外，在本領域持有專利數量比較多的國家還有日本***JP/12%***、英國***GB/8%***、法國***FR/5%***、澳大利亞***AU/4%***中國***CN/3%***和加拿大***CA/3%***。

　　二、中國在機車用空氣彈簧領域的專利活動分析

　　2.1 年份分析

　　中國涉及空氣彈簧領域的專利申請是在1996才出現的，整體上在中國專利資料庫得到的空氣彈簧技術的專利申請有185篇。

　　2.2 數量分析

　　在185篇公開的專利申請中，前三位申請人為我國申請人提出的，本國申請人佔到中國申請的70%以上，這說明中國已經開始在空氣彈簧領域引起重視。

　　從專利申請的內容上來看，中國的專利申請有三個特點：一是申請人比較集中，前三位申請人申請專利量佔58%;二是國內申請人種進行專利申請的主體以科研人員和高校為主。從總體上來看，我國的空氣彈簧在設計和製造上與發達國家相比還有相當大的差距。

　　2.3 內容分析

　　通過對中國專利申請分類號的大類進行統計來看，空氣彈簧除應用在車輛上， 還應用在各類機車的座椅減振，航空航天中精密儀器、儀表的減振，精密和超精密加工裝置的隔振系統、超精密試驗平臺的振動控制上。為了具體分析下面將對目前國內專利的研究進展程度進行簡單評述。 　　1、結構方面：主要集中在通過改變氣室的容積控制剛度特性，節流孔控制阻尼特性等，從而有效地降低彈簧的動剛度，提高車輛的平順性和舒適性;

　　2、控制方面：其專利申請的特點主要是通過對空氣彈簧的控制系統進一步的改進，以提高空氣彈簧應用系統的效能及安全性。

　　3、其他：一些科研單位和高校雖然目前的專利申請量還比較小，但近年的發展速度很快，專利的具體內容也是追隨當前的熱點技術或科技前沿，在此一併做簡單介紹。空氣彈簧的壽命主要取決於氣囊的壽命， 因此高強度高耐磨性的空氣彈簧氣囊材料的研製在今後一段時間內有著廣闊的前景，如針對空氣彈簧的材料/工藝提高空氣彈簧的使用壽命;將磁流變應用在了彈性體橡膠空氣彈簧，打破了傳統的空氣作為氣源的常規;從空氣彈簧的高度控制閥與限位裝置出發，對高度和剛性進行調節，以延長使用壽命。

　　其它的專利申請內容還涉及剛度、頻率、阻尼特性，製造工藝、控制系統等方面的研究，限於篇幅此處不再一一羅列。

　　三、機車用空氣彈簧技術發展線路

　　3.1 主副氣室體積比技術發展路線

　　當空氣彈簧發生變形時，空氣彈簧主氣室和附加氣室之間就會產生壓力差， 空氣就會經節流孔或管路在兩者之間流動， 於是就會產生阻尼， 從而吸收一部分振動能量， 起到減振的作用。

　　3.2 非線性技術發展路線

　　空氣彈簧的接觸非線性問題則是由上下蓋板與膠囊相接觸引起的，它們的接觸問題屬於剛體柔體的非線性接觸問題。

　　3.3 控制系統技術發展路線

　　空氣彈簧的控制系統隨著其它相關科技的進步發生了兩次變革，經歷了三個發展階段：機械控制，電子控制和智慧控制，其發展路線如圖5。

　　在20世紀中期，採用的是機械控制系統，它的控制元器件主要是高度控制閥， 利用其自動地對空氣彈簧進行充氣和排氣， 實現空氣彈簧高度的控制***如US2977134A***;而在20世紀末到本世紀，採用的電子控制系統較機械控制系統前進了一大步，是一個質的飛躍， 它是利用電子控制器***ECU***採集各類感測器傳來的訊號，對訊號進行分析後將控制訊號傳送給執行器***主要是各種電磁閥***，從而實現對空氣彈簧的控制***如JP7-238969A***;在本世紀初開始，逐漸發展起來的智慧控制系統是在電子控制系統的基礎之上藉助當今自動控制理論發展起來的，它主要是對ECU的軟體部分進行了改進，不但可以控制空氣彈簧的高度和剛度，而且可以利用模糊神經網路等控制技術可以實現空氣彈簧非線性特性的控制***如RU2378131C2***。

　　3.4 氣囊材料技術發展路線

　　影響空氣彈簧使用壽命的主要是氣囊的壽命，雖然隨著科技的進步，氣囊材料的改變，氣囊的使用壽命得到了大幅提高。

　　參考文獻

　　[1] Malin Presthus. Derivation of Air Spring Model Parameters for Train Simulation [J].Master of Science Programme， 2002.

　　[2] “汽車空氣彈簧的理論分析與試驗研究”，孫為群等，《設計?研究》，第2期，1999年2月28號.

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