CN102481942A - 铁路转向架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铁路转向架，所述铁路转向架包括第一和第二轮组，每个轮组包括与轮轴的相对端相邻的至少一个左轮和至少一个右轮。每个轮轴由与所述左轮和所述右轮相邻的相应轴承支撑，以围绕轮轴中轴旋转。第一机架组件在与所述第一轮组的所述左轮相邻的轴承支架和与所述第二轮组的所述右轮相邻的轴承支架之间延伸。第二机架组件在与所述第二轮组的所述左轮相邻的轴承支架和与所述第一轮组的所述右轮相邻的轴承支架之间延伸。所述第一机架组件和所述第二机架组件能够自由移动，而不会彼此干扰，从而响应于所述第一轮组与所述第二轮组中任一轮组滚动方向的改变，使所述转向架转向。

Description

铁路转向架
技术领域
本发明大体涉及铁路运输。更确切地说，本发明涉及用于支撑轨道车的铁路转向架(“转向架”)。
背景技术
铁路车辆包括有轨电车和地铁车辆，通常行驶在一对平行轨道上。该轨道与铁路转向架的相应车轮接合。
传统的铁路转向架包括由横向延伸的承梁连接的一对大体平行的侧架。该承梁用于支撑上覆的铁路车辆。
在传统轨道车中，车轮被牢固地固定到轮轴的相对端，该组件称为“轮组”。铁路转向架通常具有一对大体平行的轮组，且铁路转向架会维持轮组处于大体平行的状态。
传统轨道车的第一个缺点在于，需要设置一对必须大体平行且隔开的轨道。这种布置的资本和人力成本都十分高昂。
传统轨道车的另一个缺点在于，无法操纵行驶方向，因为轮组是由大体平行的相应轮轴支撑的。尽管铁路转向架可相对于上覆的轨道车转动，但轮组会保持固定的排列。因此，车轮在转角处通常并未充分与铁路轨道对齐，从而导致车轮与轨道之间出现滑动，从而造成地铁和有轨电车在转弯时会发出特有的尖锐声音，并会使轨道因滑动而产生损坏。
本发明的目标在于，针对上文所述涉及传统轨道车和铁路系统的问题，提供一种克服了其中的至少一部分问题的铁路转向架和轨道系统。
发明内容
一方面，本发明提供一种铁路转向架，所述铁路转向架包括第一和第二轮组，每个轮组包括与轮轴的相对端相邻的至少一个左轮和至少一个右轮，所述第一和第二轮组的相应左轮和右轮可进行调整，以匹配常用轨道。每个轮轴由与所述左轮和所述右轮相邻的相应轴承支撑，以围绕轮轴中轴旋转。每个轴承由相应轴承支架支撑。第一机架组件在与第一轮组的左轮相邻的轴承支架和与第二轮组的右轮相邻的轴承支架之间延伸。第一机架组件以可转动方式耦接到轴承支架，以围绕与轮轴中轴正交的轴旋转。第二机架组件在与第二轮组的左轮相邻的轴承支架和与第一轮组的右轮相邻的轴承支架之间延伸。第二机架组件以可转动方式耦接到轴承支架，以围绕与轮轴中轴正交的轴旋转。第一和第二机架组件能够自由移动，而不会彼此干扰，使所述左轮和所述右轮分别朝彼此移动或远离彼此移动，以响应所述左轮和所述右轮中的剩余一组反向移动；从而响应于所述第一轮组与所述第二轮组中任一轮组滚动方向的改变，使所述转向架转向。
另一方面，本发明提供一种有轨电车，所述有轨电车包括：本文所定义的铁路转向架，其位于所述有轨电车的相对端上；至少一个发动机，其耦接到至少一个轮组，用于驱动所述轮组；发动机控制构件，用于控制发动机对轮组进行的驱动；以及电源接口，其安装到有轨电车上，用于从电源接收电力，所述电源接口通过发动机控制构件电耦接到所述至少一个发动机。
附图说明
下文将参阅附图来详细说明本发明，其中：
图1是根据本发明的铁路转向架的平面图；
图2是对应于图1的侧视图；
图3是对应于图1的端视图；
图4是根据本发明的铁路转向架的一项示例性实施例的平面图；
图5是根据本发明的铁路转向架的一项示例性实施例的平面图；
图6是根据本发明的两个外壳的透视图；
图7是根据本发明的铁路转向架的端视图；
图8是根据本发明的安装在铁路转向架的有轨电车的端视图；
图9是根据本发明的安装在铁路转向架上的一项替代实施例上的有轨电车的端视图；
图10是根据本发明的安装在铁路转向架的另一项替代实施例上的有轨电车的端视图；
图11是根据本发明的安装在两个铁路转向架上的有轨电车的轮廓平面图；
图12是本发明中的导轮的分解图；以及
图13是组装后的导轮的端视图。
具体实施方式
本发明所公开的铁路转向架在附图中一般用参考标号20表示。铁路转向架20具有第一轮组30和第二轮组50。由于第一轮组30和第二轮组50几乎相同，因此在本文中，所述轮组的部件会使用共同的参考标号。第一轮组30和第二轮组50分别具有相应的左轮70和右轮72，所述左轮70和右轮72与轮轴74的相对端相邻。左轮70和右轮72可进行调整以匹配常用轨道，所述常用轨道是一对隔开的传统平行铁路轨道(未图示)或单根单轨轨道90，具体调整方式将在下文详细说明。
每个轮轴74由分别与左轮70和右轮72相邻的相应轴承78支撑，以围绕轮轴中轴82旋转。每个轴承78由相应轴承支架80支撑。
第一机架组件100在与第一轮组30的左轮70相邻的轴承支架80和与第二轮组50的右轮72相邻的轴承支架80之间延伸。轴承支架80以可转动方式耦接到第一机架组件100，以围绕轴102旋转(如图3中的虚线所示)，所述轴102与作为左轮70和右轮72的旋转轴的轮轴中轴82正交。左轮70和右轮72均可以是装有橡胶轮胎或其他合适材料的轮胎的轮辋，以接合公路表面94。
同样地，第二机架组件120在与第二轮组50的左轮70相邻的轴承支架80和与第一轮组30的右轮72相邻的轴承支架80之间延伸。第二机架组件120以可转动方式耦接到轴承支架80，以围绕与轮轴中轴82正交的轴102旋转。轮轴82如图1中的虚线所示。这两个机架组件均具有波状外形，从而允许第一和第二机架组件交叠，而不会相互干扰。
第一机架组件100和第二机架组件120中的一者或两者可支撑上覆的轨道车的一部分。通常，第一机架组件100和第二机架组件120与轨道车之间可散置有某些形式的轴承，以使铁路转向架20能够相对于轨道车转动。
左轮70和右轮72是公路接合轮，用于置于道路表面94上，而导轮104是轨道接合轮，其配置成跨置于单轨轨道90上，以引导轮组30、50，并由此而引导铁路转向架20。导轮104沿着单轨移动，且左轮70和右轮72向铁路转向架20的左侧和右侧提供额外支撑。
导轮104具有轨道接合表面108，所述轨道接合表面108在相对的凸缘106之间围绕导轮104周向延伸。凸缘106彼此隔开，并从轨道接合表面108径向向外延伸，从而与轨道接合表面103共同形成用于容纳轨道的槽。槽108容纳单轨轨道90并跨置于单轨轨道90上，其中凸缘106与单轨轨道90的各相对侧接合，以维持轨道接合表面108位于单轨轨道90上。轨道配合表面108最好是平坦表面。
导轮104的直径等于或大于左轮70和右轮72的直径，这样在单轨轨道90嵌入公路表面94中时，导轮104可与单轨轨道90接合。在此实施例中，导轮104(包括凸缘108)的直径大于左轮和右轮70的直径。因此，如图2和3所示，导轮延伸到公路表面下方，以接合单轨90。轨道接合表面108的大小经过设置以接合单轨90的上表面92，且凸缘106维持导轮104位于单轨轨道90上。
优选将单轨轨道90嵌入下垫面中，以便汽车等其他车辆共用该下垫面。除上述情况外，如图7到10所示，单轨轨道90可置于下垫面之上，以在所述下垫面的上方延伸。
在另一项实施例中，如图4所示，第一外壳402沿着左轮70与右轮72之间的轴连接到第一轮组30。类似地，第二外壳404沿着左轮70与右轮72之间的轴连接到第二轮组50。实质上平直的第一剪叉杆406从第一外壳402的上表面422中靠近第一轮组30的右轮72的那部分延伸到第二外壳404的上表面420中靠近第二轮组50的左轮70的那部分。第一剪叉杆406和第二剪叉杆408分别与图1到3所示实施例中的第一机架组件100和第二机架组件120类似。外壳402、404与轴承支架80类似，但每个外壳支撑两个轴承，且由此而作为一对轴承支架。
类似地，实质上平直的第二剪叉杆408从第二外壳404的上表面422中靠近第二轮组50的左轮70的那部分延伸到第一外壳404的上表面420中靠近第一轮组30的右轮72的那部分。
第一剪叉杆406具有第一端410，其以枢轴方式连接到第一外壳402的上表面422中靠近第一轮组30的右轮72的那部分。第一剪叉杆406具有第二端412，其以枢轴方式连接到第二外壳404的上表面420中靠近第二轮组50的左轮70的那部分。
类似地，第二剪叉杆408具有第一端414，其以枢轴方式连接到第一外壳402的上表面422中靠近第一轮组30的左轮70的那部分。第二剪叉杆408还具有第二端416，其以枢轴方式连接到第二外壳404的上表面420中靠近第二轮组50的右轮72的那部分。
如图5所示，在一项替代实施例中，剪叉杆408、406可按照上述实施例以枢轴方式连接，但在该实施例中，剪叉杆408、406是以枢轴方式连接到与上表面422、420相对的第一外壳402和第二外壳404的下表面
在图5所示的实施例中，左延伸组件502和右延伸组件504从第一外壳402的前缘506伸出。左延伸组件502和右延伸组件504具有在两者之间凸出的轮轴(未图示)。前导轮104以旋转方式安装到在左延伸组件502与右延伸组件504之间凸出的轮轴上。前导轮104与第一外壳402下方的导轮104对齐，从而跨置于单轨轨道90上。
通过将第一剪叉组件406和第二剪叉组件408进行枢轴连接，第一轮组30和第二轮组50可相对于彼此独立地枢转。例如，当第一轮组30相对于第二轮组50沿着表面平面枢转时，剪叉组件406、408分别在第一外壳402和第二外壳404上枢转。因此，第一外壳402和第一轮组30可在图5所示的完全转动位置与图4所示的平直位置之间进行枢转。
图6所示为第一外壳402和第二外壳404的近视图。第一外壳402和第二外壳404均具有主体部分，所述主体部分包括顶板610，其具有平坦上表面420、422和侧凸缘612，所述侧凸缘612从顶板610的两个相对端朝垂直于顶板610的同一方向延伸。每个侧凸缘612具有孔602，用于供轮轴74在连接到左轮70和右轮72时穿过其中。单孔604穿过第一外壳402的平坦表面，用于容纳来自承重装置(例如有轨电车或载重汽车)的连接机制。第二外壳404的平坦表面具有延长的孔606，用于以可滑动方式与承重装置的连接元件接合。
图7所示为连接到第二轮组50的轮轴74的第二外壳404。如图所示，剪叉杆408、406通过螺母和螺栓以枢轴方式连接到外壳40的下侧。
图8所示为连接到第二外壳404的有轨电车804。连接元件810从有轨电车804的底面806延伸，并以可滑动方式与延长的孔606接合。第二外壳404的两侧设有两个悬吊线圈802，用以邻接并接合有轨电车804的底面806。悬吊线圈802支撑有轨电车804。
发动机(未图示)可有效地连接到导轮104，以沿着单轨90驱动有轨电车804。
在进一步实施例中，如图9所示，第一轮组30可能不具有从左轮70延伸到右轮72的轮轴74。左轮70可通过可旋转组件904连接到外壳404的凸缘612。类似地，右轮72可通过可旋转组件904连接到外壳404的另一个凸缘612。可旋转组件904连接到外壳404以及左轮70和右轮72，从而使左轮70和右轮72能够围绕各自的中心轴旋转。类似地，发动机902可从外壳404的中间部分延伸出来，并以可旋转方式与导轮104接合，从而使导轮104能够围绕其中心轴旋转。
图10所示为有轨电车804连接到外壳404并由外壳404的顶面420支撑的进一步实施例。支架突出部分912从每个可旋转组件904穿过凸缘612向内延伸。在此构形中，可旋转组件904及其配套凸缘可相对于外壳404的凸缘612垂直滑动。从有轨电车804的下侧806向下延伸的是两个悬吊块910。两个支架突出部分912上均设有螺旋弹簧802，其向上延伸以接合悬吊块910。螺旋弹簧802作用于支架突出部分912与悬吊块910之间。
尽管未图示，有轨电车或其他轨道车结构可安装到图1到3中的铁路转向架装置，方法是，例如在第一组件100的中间安装轴承组件，以支撑轨道车结构或主体，并使铁路转向架20能够围绕与轮轴74的中轴大体正交的轴转动。
如图11所示，一对轮组(即第一轮组30和第二轮组50)可连接到有轨电车804的尾部的下方，且第二对轮组可连接到有轨电车804的前部的下方。图11中的有轨电车804仅用略图表示。
延长的孔606可让从有轨电车804的下侧806延伸的连接元件810相对于外壳404(且由此而相对于第二轮组50)滑动，从而使第二轮组50能够独立于第一轮组30进行枢转。因此，导轮104可在单轨弯曲时保持跨置于单轨90上(如图11中的尾部处所示)。
参考图12，导轮104包括第一铁路轮126和第二铁路轮128。第一铁路轮126和第二铁路轮128中的至少一个铁路轮具有在凸缘面140和非凸缘面142之间围绕铁路轮周向延伸的轨道接合表面。第一铁路轮126和第二火车轮128在非凸缘面142上结合，从而形成用于容纳单轨轨道90和跨置于所述单轨轨道90上的槽，其中凸缘106与单轨轨道90的各相对侧接合，以维持轨道接合表面位于单轨轨道90上。
在图12所示的实施例中，第二铁路轮128具有围绕外螺纹部分122的环形凸缘106。第一铁路轮126部分具有围绕内螺纹部分124的类似环形凸缘106。第二铁路轮128的外螺纹部分122嵌入第一铁路轮126部分的内螺纹部分中，从而形成导轮104。两个螺钉130以及对应的螺栓132和垫圈134将第二铁路轮128部分固定到第一火车轮126。
应了解，上述构形维持轮组的中轴82与单轨轨道90大体正交(从上方看呈直角)。
在存在可供轮胎行驶的平滑表面的情况下，单轨系统非常易于安装。在使用铁路轨枕作为轨道支架的情况下，可将合适的衬垫固定到单轨轨道每侧上的轨枕的上表面，从而提供左轮和右轮的行驶表面。
尽管本文描述了本发明的具体实施例，但所属领域的一般技术人员应理解，在不偏离本发明的精神和所附权利要求书的范围的前提下，可对实施例做各种变化。例如，尽管所描述的目前优选的实施例是针对单轨系统而言的，但在去除中间导轮并利用传统铁路轮来接合轨道后，预期该构形可适用于平行轨道系统。

Claims (8)

1.一种铁路转向架，包括：
第一和第二轮组，每个轮组包括与轮轴的相对端相邻的至少一个左轮和至少一个右轮，所述第一和第二轮组各自的所述左轮和所述右轮可进行调整，以匹配常用轨道；
每个所述轮轴由与每个所述左轮和所述右轮相邻的相应轴承支撑，以围绕轮轴中轴旋转，每个所述轴承由相应轴承支架支撑；
第一机架组件，其在与所述第一轮组的所述左轮相邻的所述轴承支架和与所述第二轮组的所述右轮相邻的所述轴承支架之间延伸，所述第一机架组件以可转动方式耦接到所述轴承支架，以围绕与所述轮轴中轴正交的轴旋转；
第二机架组件，其在与所述第二轮组的所述左轮相邻的所述轴承支架和与所述第一轮组的所述右轮相邻的所述轴承支架之间延伸，所述第二机架组件以可转动方式耦接到所述轴承支架，以围绕与所述轮轴中轴正交的轴旋转；
所述第一机架组件和所述第二机架组件能够自由移动，而不会彼此干扰，使所述左轮和所述右轮分别朝彼此移动或远离彼此移动，以响应所述左轮和所述右轮中的剩余一组反向移动；从而响应于所述第一轮组与所述第二轮组中任一轮组滚动方向的改变，使所述转向架转向；以及
所述铁路转向架中未设置在所述左轮与所述右轮之间延伸的相应左侧架和右侧架。
2.根据权利要求1所述的铁路转向架，进一步包括轴承，其由所述第一机架组件和所述第二机架组件中的一个机架组件支撑，用于支撑上覆的轨道车的一部分。
3.根据权利要求2所述的铁路转向架，其中所述第一和第二轮组均具有中间轮，其安装到所述左轮与所述右轮中间的所述轮轴，所述中间轮是轨道接合轮，所述左轮和所述右轮是公路接合轮；
所述轨道接合轮配置成跨置于单轨轨道上，以引导所述轮组，并由此而引导所述铁路转向架。
4.根据权利要求3所述的铁路转向架，其中所述轨道接合轮的直径等于或大于所述左轮和所述右轮的直径，从而在所述单轨轨道至少部分嵌入公路表面中时，与所述轨道接合。
5.根据权利要求3或4所述的铁路转向架，其中所述第一机架组件和所述第二机架组件中的至少一个机架组件具有波状外形，以使所述第一机架组件和所述第二机架组件能够交叠，而不会相互干扰。
6.根据权利要求3到5中任一权利要求所述的铁路转向架，其中所述左轮和所述右轮包括装有橡胶轮胎的轮辋。
7.根据权利要求3到6中任一权利要求所述的铁路转向架，其中所述轨道接合轮包括一对铁路轮，每个铁路轮具有在凸缘表面与非凸缘表面之间围绕所述铁路轮周向延伸的轨道接合表面，所述铁路轮在所述非凸缘表面结合，从而形成用于容纳所述单轨轨道并跨置于所述单轨轨道上的槽，其中所述凸缘与所述单轨轨道的各相对侧接合，以保持所述轨道接合表面位于所述单轨轨道上。
8.一种有轨电车，包括：
根据权利要求3到7中任一权利要求所述的铁路转向架，其位于所述有轨电车的相对端；
至少一个发动机，其耦接到所述轮组中的至少一个轮组，用于驱动所述轮组；
发动机控制构件，其与所述发动机进行通信，以控制所述发动机对所述轮组进行的所述驱动；以及
电源接口，其安装到所述有轨电车上，用于从电源接收电力，所述电源接口通过所述发动机控制构件电耦接到所述至少一个发动机。
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