CN102320311A - 磁浮列车车辆及其转向操纵机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁浮列车车辆的转向操纵机构，包括第一推杆、第二推杆、第三推杆、第四推杆，以及铰接于车体下方的前纵向臂和后纵向臂，第一推杆和第二推杆二者的第一端分别与前转向架的左、右模块铰接，上述二者的第二端，以及前纵向臂的端部铰接；第三推杆和第四推杆二者的第一端分别与后转向架的左、右模块铰接，上述二者的第二端，以及后纵向臂的端部铰接，第一推杆和第二推杆的长度之和大于前转向架的左、右模块之间的垂直距离，且第三推杆和第四推杆的长度之和大于后转向架的左、右模块之间的垂直距离。本发明所提供的转向操纵机构能够有效地补偿转弯时转向架的两模块之间的距离变化。本发明还公开了一种磁浮列车车辆。

Description

磁浮列车车辆及其转向操纵机构

技术领域

本发明涉及运输工具技术领域，特别是涉及一种用于磁浮列车车辆的转向操纵机构。本发明还涉及一种包括上述转向操纵机构的磁浮列车车辆。

背景技术

磁浮列车车辆是一种利用磁极吸引力和排斥力进行运行的高科技交通工具，由于其具有运行速度快，运行平稳舒适、易于控制，噪声小，环保性能高，运行、维护和耗能费用低等优点，越来越受到世界各国的重视。

磁浮列车车辆是利用了电磁力中的“同性相斥，异性相吸”的原理运行的：磁浮列车车辆上安装有电磁体，车辆运行的导轨为铁磁性材料，当电磁体线圈通电后，电磁体产生的磁场吸引铁磁性材料的导轨，列车悬浮起来，并使列车处于所受的吸引力与重力平衡的状态；另外磁浮列车车辆上设置有线圈，作为定子的线圈与作为转子的导轨组成直线电机，在作为定子的线圈内通设交流电，从而使作为定子的线圈的安装主体的车辆在作为转子的轨道上产生运动。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的磁浮列车车辆的转向架及二次悬架的结构示意图。

磁浮列车车辆主要包括两大部分：上部结构和下部结构，上部结构是车体，下部结构是转向架，二者通过二次悬架连接到一起，其中二次悬架主要包括：空气弹簧3、线性导轨4、纵向拉杆2、横向拉杆5和转向操纵机构1；其中，A、B、C、D、O1’、O2’各点是二次悬架与车体的转动连接点。

转向操纵机构1的作用主要有两个：一、列车转向时，使车体与转向架之间保持正确的相对位置关系，从而使转向架带动车体转向，同时也是车体的重量尽可能均匀地分布在几个转向架上；二、在车体和转向架之间传递横向力。

请结合图1参考图2，图2为现有技术中一种典型的磁浮列车车辆的转向架及转向操纵机构的结构示意图。

如图中所示，磁浮列车车辆的转向操纵机构包括横向推杆12、第一T形臂11、钢丝绳19、第二T形臂15，转向架包括第一转向架14和第二转向架18，其中第一T形臂11的纵向臂111的长度与第二T形臂15的纵向臂151的长度之间具有适当的比例关系，且第一T形臂11的纵向臂111的一端与其横向臂112的中间位置固定连接，并通过垂向设置的第一旋转轴O1’与车体连接，第一T形臂11的纵向臂111的另一端与两横向推杆12的第一端可旋转连接，旋转中心为垂向设置的第二旋转轴B 1’，两横向推杆12的第二端分别与第一转向架14的两侧架可旋转连接，第一T形臂11的横向臂112的两端分别通过第一钢丝绳191和第二钢丝绳192与第二T形臂15的横向臂152的两端连接；类似地，第二T形臂15的纵向臂151的一端与其横向臂152的中间位置固定连接，并通过垂向设置的第三旋转轴O2’与车体连接，第二T形臂15的纵向臂151的另一端与两横向推杆16的第一端可旋转连接，旋转中心为垂向设置的第四旋转轴B2’，两横向推杆16的第二端分别与第二转向架18的两侧架可旋转连接。

当列车过弯道时(以沿箭头A方向进行转向为例进行说明)，受运行轨道和转向架之间的作用力的影响，第一转向架14和第二转向架18均顺时针旋转，在旋转过程中，由于转向架所承受的作用力不断地发生变化，转向架会产生横向位移，车体会跟随转向架发生横向的位移，为了提高车体发生横向位移时的平顺性，现有技术中通过具有上述结构的转向操纵机构将第一转向架14和第二转向架18的运动进行控制，由于第一转向架14先经过弯道，因此，当第一转向架14旋转时，带动横向推杆12和第二旋转轴B 1’横向偏离一定的距离，这样，在第一T形臂11的纵向臂111的作用下，第一T形臂11绕第一旋转轴O1’旋转一定的角度，由于纵向臂111与横向臂112固定连接，第一T形臂11的横向臂112也旋转，进而通过第一钢丝绳191带动第二T形臂15绕第三旋转轴02’顺时针旋转，使第四旋转轴B2’向与第二旋转轴B1’偏离方向相反的一侧偏离适当的距离，并将此运动传递至第二转向架18，实现了对两转向架的偏移距离的控制。

请参考图3，图3为现有技术中一种典型的磁浮列车车辆的转向架处于弯道的状态示意图。

如图3所示，上述T型臂钢缆结构为一种平行四边形机构，而在过弯道时，转向架的两模块分别绕各自与车体的连接点(比如图1中所示的A点和C点)旋转，而由于弯道的内外轨的曲率半径不一样(内轨的直径为R2，外轨的直径为R1)，转向架的两模块的旋转角度不同，使得分别处在内外轨上的转向架的两模块之间的夹角改变，使得两模块的端部的距离拉长，这就要求横向推杆12和横向推杆16必须能够适应这一变化，也就是其长度能够随着轨道的曲率半径的变化而变化，但同时还需要保持传力特性不变。

现有技术中，为了解决上述问题，在推杆的铰接处加了橡胶关节以补偿长度的变化，然而橡胶关节非常容易损坏、老化，这就增大了使用成本和维护成本，并且橡胶关节的补偿距离也有限，在小半径弯道处不能完全补偿，从而造成弯道处悬浮电磁铁不能很好地拟合轨道，转向操纵机构的横向传力特性变差等问题。

因此，如何在降低使用成本的基础上，有效地补偿转弯时转向架的两模块之间的距离变化，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于磁浮列车车辆的转向操纵机构，该转向操纵机构不仅能够保证车辆的顺利转向，而且能够有效地补偿转弯时，转向架的两模块之间的距离变化，提高转向架与轨道的拟合性能。本发明的另一目的是提供一种包括上述转向操纵机构的磁浮列车车辆。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁浮列车车辆的转向操纵机构，包括第一推杆、第二推杆、第三推杆、第四推杆，以及铰接于所述磁浮列车车辆的车体下方的前纵向臂和后纵向臂，所述第一推杆和所述第二推杆二者的第一端分别与所述磁浮列车车辆的前转向架的左、右模块铰接，所述第一推杆和所述第二推杆二者的第二端，以及所述前纵向臂的端部铰接；所述第三推杆和所述第四推杆二者的第一端分别与所述磁浮列车车辆的后转向架的左、右模块铰接，所述第三推杆和所述第四推杆二者的第二端，以及后纵向臂的端部铰接，所述第一推杆和所述第二推杆的长度之和大于所述前转向架的左、右模块之间的垂直距离，且所述第三推杆和所述第四推杆的长度之和大于所述后转向架的左、右模块之间的垂直距离。

优选地，所述前纵向臂为前T型臂，所述后纵向臂为后T型臂；所述前T型臂和所述后T型臂均通过设置于垂直交界处的旋转轴连接于车体的下方，所述第一推杆和所述第二推杆二者的第二端，以及所述前T型臂的纵梁的端部铰接，所述第三推杆和所述第四推杆二者的第二端，以及所述后T型臂的纵梁的端部铰接，所述前T型臂的横梁的两端与所述后T型臂的横梁的两端分别通过左连接绳和右连接绳连接。

优选地，所述前T型臂的纵梁的长度和所述后T型臂的纵梁的长度之间具有预定的比例关系。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种磁浮列车车辆，包括车体和与所述车体的下方连接的转向操纵机构，所述转向操纵机构为上述任一项所述的转向操纵机构。

本发明所提供的磁浮列车车辆的转向操纵机构，包括第一推杆、第二推杆、第三推杆、第四推杆，以及铰接于磁浮列车车辆的车体下方的前纵向臂和后纵向臂，第一推杆和第二推杆二者的第一端分别与磁浮列车车辆的前转向架的左、右模块铰接，第一推杆和第二推杆二者的第二端，以及前纵向臂的端部铰接；第三推杆和第四推杆二者的第一端分别与磁浮列车车辆的后转向架的左、右模块铰接，第三推杆和第四推杆二者的第二端，以及后纵向臂的端部铰接，第一推杆和第二推杆的长度之和大于前转向架的左、右模块之间的垂直距离，且第三推杆和第四推杆的长度之和大于后转向架的左、右模块之间的垂直距离。

工作过程中，当磁浮列车车辆过弯道时，在电磁力的作用下，前转向架的左右模块和后转向架的左右模块均发生偏转，在由于弯道处的内外轨的曲率半径不同，转向架的两模块的端部的距离变大时，第一推杆和第二推杆之间的夹角变大，二者多余长度部分补偿前转向架的左、右模块之间距离，同样地，第三推杆和第四推杆之间的夹角也变大，此二者的多余长度部分补偿后转向架的左、右模块之间的距离，保持各推杆传力特性不变的情况下，顺利地推动前转向架和后转向架按照所需要的横向位移量比例运动。

可以看出，本发明所提供的磁浮列车车辆的转向操纵机构，由于第一推杆和第二推杆的长度之和大于前转向架的左、右模块之间的垂直距离，且第三推杆和第四推杆的长度之和大于后转向架的左、右模块之间的垂直距离，从而在经过弯道时，可以补偿由于弯道的内外轨的曲率半径的不同而造成的前转向架的左、右模块的端部增加的距离差值，以及后转向架的左、右模块的端部增加的距离差值，避免了各推杆由于距离变大而承受附加拉应力，保证其顺利地传递转向操作力，推动前转向架和后转向架按照所需要的横向位移量比例运动，提高了转向架与轨道的拟合性能。

本发明所提供的磁浮列车车辆的有益效果与转向操纵机构的有益效果类似，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的磁浮列车车辆的转向操纵机构的结构示意图；

图2为现有技术中一种典型的磁浮列车车辆的转向架及转向操纵机构的结构示意图；

图3为现有技术中一种典型的磁浮列车车辆的转向架处于弯道的状态示意图；

图4为本发明一种具体实施方式所提供的与转向架连接的转向操纵机构的结构示意图；

图5为本发明所提供的磁浮列车车辆在弯道上的状态示意图；

图6为本发明所提供的壮乡操纵机构的计算原理示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于磁浮列车车辆的转向操纵机构，该转向操纵机构不仅能够保证车辆的顺利转向，而且能够有效地补偿转弯时，转向架的两模块之间的距离变化，提高转向架与轨道的拟合性能。本发明的另一核心是提供一种包括上述转向操纵机构的磁浮列车车辆。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图4和图5，图4为本发明一种具体实施方式所提供的与转向架连接的转向操纵机构的结构示意图；图5为本发明所提供的磁浮列车车辆在弯道上的状态示意图。

在一种具体实施方式中，如图中所示，本发明所提供的磁浮列车车辆的转向操纵机构，包括第一推杆23、第二推杆22、第三推杆27、第四推杆26，以及铰接于磁浮列车车辆的车体下方的前纵向臂21和后纵向臂25，第一推杆23和第二推杆22二者的第一端分别与磁浮列车车辆的前转向架24的左模块241和右模块242铰接，第一推杆23和第二推杆22二者的第二端，以及前纵向臂21的端部铰接；第三推杆27和第四推杆26二者的第一端分别与磁浮列车车辆的后转向架28的左模块281和右模块282铰接，第三推杆27和第四推杆26二者的第二端，以及后纵向臂25的端部铰接，并且第一推杆23和第二推杆22的长度之和大于前转向架24的左模块241和右模块242之间的垂直距离，同时，第三推杆27和第四推杆26的长度之和大于后转向架28的左模块281和右模块282之间的垂直距离。

具体地，本文所述的前转向架24和后转向架28是针对同一转向操纵机构而言的，距离车头部位较近的转向架为前转向架24，较远的为后转向架28；对于二转向架和三转向架的结构，则位于车体最前面的转向架为前转向架24，位于车体最后面的转向架为后转向架28；对于四转向架和五转向架的结构，则前两个转向架和后两个转向架中距离车头部位较近的转向架为前转向架24，较远的为后转向架28；也就是说，四转向架和五转向架均包含两个前转向架24和两个后转向架28。

另一方面，本文所述的第一推杆23和第二推杆22二者的第二端，以及前纵向臂21的端部铰接，可以指上述三者铰接于一点，也可以指第一推杆23的第二端与前纵向臂21的端部铰接于一点，而第二推杆22的第二端与前纵向臂21铰接于另一点，但为了保证传力的平衡性，二者需对称设置。

工作过程中，当磁浮列车车辆过弯道时，在电磁力的作用下，前转向架24的左模块241和右模块242，以及后转向架28的左模块281和右模块282均发生偏转，在由于弯道处的内外轨的曲率半径不同，而导致转向架的两模块的端部的距离变大时，第一推杆23和第二推杆22之间的夹角变大，二者多余长度部分补偿前转向架24的左模块241和右模块242之间距离，同样地，第三推杆27和第四推杆26之间的夹角也变大，此二者的多余长度部分补偿后转向架28的左模块281和右模块282之间的距离，保持各推杆传力特性不变的情况下，顺利地推动前转向架24和后转向架28按照所需要的横向位移量的比例运动。

可以看出，本发明所提供的磁浮列车车辆的转向操纵机构，由于第一推杆23和第二推杆22的长度之和大于前转向架24的左模块241和右模块242之间的垂直距离，且第三推杆27和第四推杆26的长度之和大于后转向架28的左模块281和右模块282之间的垂直距离，从而在经过弯道时，可以补偿由于弯道的内外轨的曲率半径的不同而造成的前转向架24的左、右模块的端部增加的距离差值，以及后转向架28的左、右模块的端部增加的距离差值，避免了各推杆由于距离变大而承受附加拉应力，保证其顺利地传递转向操作力，推动前转向架24和后转向架28按照所需要的横向位移量比例运动，提高了转向架与轨道的拟合性能。

请参考图6，图6为本发明所提供的转向操纵机构的计算原理示意图。

如图中所示，在磁浮列车的运行过程中，第一推杆23绕着P2摆动，其另一端的运动轨迹是以P2为圆心，以第一推杆23为半径的圆弧，第二推杆22绕着P1摆动，其另一端的运动轨迹是以P1为圆心，以第二推杆22为半径的圆弧，而前纵向臂21的运动轨迹则是以C点为圆心，以前纵向臂21的长度为半径的圆弧，上述三圆弧交于点P，若得到三点的坐标为：P1(x1，y1)、P2(x2，y2)和P(x，y)，且假设第一推杆23和第二推杆22的长度为t，前纵向臂21的长度为l，则根据下列方程组求解具体的长度值：

$\left\{\begin{array}{c}{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2=t^2\\ {(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2=t^2\\ {(x-d)}^2+y^2=l^2\end{array}\right.$

具体地，如图4所示，本发明所提供的转向操纵机构的前纵向臂可以为前T型臂，后纵向臂也可以为后T型臂；前T型臂和后T型臂均通过设置于垂直交界处的旋转轴连接于车体的下方，第一推杆23和第二推杆22二者的第二端，以及前T型臂的纵梁的端部铰接，第三推杆27和第四推杆26二者的第二端，以及后T型臂的纵梁的端部铰接，前T型臂的横梁的两端与后T型臂的横梁的两端分别通过左连接绳291和右连接绳292连接。

从而当磁浮列车车辆经过弯道时，前转向架24偏转，带动第一推杆23和第二推杆22产生横向位移，推动前T型臂的纵梁绕旋转轴旋转，前T型臂的横梁随着纵梁的旋转而绕旋转轴旋转，使左连接绳291和右连接绳292中的一者承受拉力，拉动后T型臂的横梁绕旋转轴旋转，并带动后T型臂的纵梁发生偏转，进而带动第三推杆27和第四推杆26产生横向位移，使与其连接的后转向架28的左右模块也发生偏移，实现对于前转向架24和后转向架28的偏移量的控制。

这样，在本发明所提供的转向操纵机构的作用下，实现了对于两转向架的偏移距离的控制，保证了车辆的顺利通过曲线，以及通过曲线过程中的稳定性。

而车厢力也可以通过转向架与车厢的连接点传输至空气弹簧和横向拉杆，进而传输至转向架，并可以通过T型臂(包括前T型臂和后T型臂)与车厢的连接点传输至T型臂，经过连接绳(包括左连接绳291和右连接绳292)，推杆(包括第一推杆23、第二推杆22、第三推杆27和第四推杆26)，空气弹簧和横向拉杆，最终传输至转向架。

另一方面，根据磁浮列车车辆的结构的不同，为保证车体和转向架均具有较好的轨道跟随性能，前转向架24和后转向架的位移量有所不同，五转向架车相邻两转向架两端部的横向位移比应为n＝2，四转向架车相邻两转向架两端部的横向位移比应为n＝3，三转向架车相邻两转向架两端部的横向位移比应为n＝1。

为获得不同的位移比，在一种具体实施方式中，可以通过调整前T型臂的纵梁的长度和后T型臂的纵梁的长度之间的比例关系得到，以满足不同车型的需要。

转向操纵机构转向操纵机构转向操纵机构转向操纵机构另外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种磁浮列车车辆，包括车体和安装于车体的下方的转向操纵机构，其中，转向操纵机构为上述的转向操纵机构，磁浮列车车辆的其他结构与现有技术相同，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的磁浮列车车辆及其转向操纵机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种磁浮列车车辆的转向操纵机构，包括第一推杆、第二推杆、第三推杆、第四推杆，以及铰接于所述磁浮列车车辆的车体下方的前纵向臂和后纵向臂，所述第一推杆和所述第二推杆二者的第一端分别与所述磁浮列车车辆的前转向架的左、右模块铰接，所述第一推杆和所述第二推杆二者的第二端，以及所述前纵向臂的端部铰接；所述第三推杆和所述第四推杆二者的第一端分别与所述磁浮列车车辆的后转向架的左、右模块铰接，所述第三推杆和所述第四推杆二者的第二端，以及后纵向臂的端部铰接，其特征在于，所述第一推杆和所述第二推杆的长度之和大于所述前转向架的左、右模块之间的垂直距离，且所述第三推杆和所述第四推杆的长度之和大于所述后转向架的左、右模块之间的垂直距离。

2.根据权利要求1所述的磁浮列车车辆的转向操纵机构，其特征在于，所述前纵向臂为前T型臂，所述后纵向臂为后T型臂；所述前T型臂和所述后T型臂均通过设置于垂直交界处的旋转轴连接于车体的下方，所述第一推杆和所述第二推杆二者的第二端，以及所述前T型臂的纵梁的端部铰接，所述第三推杆和所述第四推杆二者的第二端，以及所述后T型臂的纵梁的端部铰接，所述前T型臂的横梁的两端与所述后T型臂的横梁的两端分别通过左连接绳和右连接绳连接。

3.根据权利要求2所述的磁浮列车车辆的转向操纵机构，其特征在于，所述前T型臂的纵梁的长度和所述后T型臂的纵梁的长度之间具有预定的比例关系。

4.一种磁浮列车车辆，包括车体和与所述车体的下方连接的转向操纵机构，其特征在于，所述转向操纵机构为权利要求1至3任一项所述的转向操纵机构。

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