CN102712322B - 改进的用于形成列车的联运铁路车辆 - Google Patents

Abstract

该改进的联运车辆具有单件式上框架组件，该上框架组件在用于连接拖车的挂钩端部的下面具有水平的承载表面。每个拖车在其前面和后面具有挂钩进入的车钩钩座组件，并且通过从水平载重表面向上伸出的竖直连接销连接到联运车辆上。连接销通过手动或空气操作促动器而上下操作，并且通过手动安全闩锁所在向上位置中。上框架通过初级空气弹簧由两个可转向下框架支承，从而在弹簧放气时，上框架下降以让拖车能够推压在承载表面上。在空气弹簧充气时，使得拖车提升，从而拖车车轮承载在铁路轨道上方。

Description

改进的用于形成列车的联运铁路车辆

相关申请的交叉参考

本发明的各个部分是在针对专利No.61/015545的美国临时申请中的公开内容的补充，该文献于2007年12月20日提交并且随后根据专利合作条约于2008年12月11日作为国际专利申请No.PCT/US2008/086370提交，该文献在这里其全文被引用作为参考并且也是2009年12月7日提交的针对专利No.61/267226的美国临时申请的公开内容的补充。

背景技术

现有技术披露了用于形成一列拖车的联运车辆，该拖车包括彼此互相连接并且由联运车辆支承的前、后拖车。本发明的联运铁路车辆可以与任何构造的拖车一起使用，包括为拖运“ISO”集装箱设计的拖车。每个拖车都包括位于其前端的钩座组件和位于其后端的钩座组件。每个钩座组件都设有一对用于接收竖直连接销的竖直间隔的对准孔。

联运车辆的特征在于具有：两个下框架组件，每个下框架组件由轨道车轮和轮轴组件支承；以及单件式上提升框架组件，其由两个下框架组件通过弹簧装置支承。弹簧装置包括空气弹簧，该空气弹簧布置成使得当空气从空气弹簧抽空时，上提升框架将朝向下框架组件下降，当空气添加到空气弹簧中时，上提升框架将上升，同时将停靠在其上的任何拖车提升至足够的高度，以便拖车车轮离开铁路轨道。除了该初级弹簧装置，还设置有次级弹簧装置，以便在初级弹簧设备出现故障时在轨道上支承拖车。除了水平拖车支承表面外，上提升框架还包括车钩钩舌或挂钩，其形成为接收在拖车的连接座中。

车钩钩舌的每个端部都设有用于接收竖直连接销的孔，该竖直连接销从上提升框架升起，穿过拖车中的钩座组件，同时穿过连接座内的车钩钩舌，从而实现联运车辆及其上的拖车之间的连接。现有技术的另一个特征是：下框架相对于上框架组件是可转向。现有技术还公开了过渡车辆或其它设备，用于将具有独特连接系统的联运车辆式单元列车连接到传统列车的“接头（knuckle）”连接器上。

在机动有轨车上的标准轮组包括悬挂在弹簧系统上的一对刚性侧框架，并且一对车轴让轮组安装在侧框架之间的轴承组中。该结构实际上不允许除了车轮和车轴在操作期间相对于框架或相对于彼此进行除了最小间隙之外的任何运动。在该结构中，虽然转向架可以枢接在中央轴承上，但是车轮不能跟随着轨道曲线轮廓或偏转（通常，偏转定义为物体绕着竖直旋转轴线的转动）。转向架在侧框架中的固定取向导致在车轮和轮缘上的侧向力和磨损以及随着速度增大而行驶质量降低。在更高速度下行驶质量降低归因于被称为“偏转”的现象，该现象描绘了转向架在操作期间绕着其中央轴承的周期性正弦波偏转运动。

该偏转运动是通过尤其在车轮拐弯时出现的轮轨相互作用引起的，并且可以通过引起车轮组偏转的轨道不规则性引起。在某些情况下，上述相互作用如此严重，从而造成车轮轮缘爬上轨道，从而造成强烈侧向校正，或者在极端情况下造成脱轨。

行驶质量的改进和轮轨磨损的降低已经导致对轨道车辆的车轮组悬挂装置的许多改进。这些改进的目的在于产生出用来约束或允许车轮和转向架的轮轴的转向遵循轨道的曲线。由客车轨道要求所驱使的最近研发成果为铰接转向架，它包括位于两个下框架之间用来让转向架能够转向的铰接接头。

通常，轨道转向架可以根据用来控制在转向架的两个铰接车轮部分之间的铰接接头处的转向的机构的能量源而分成三组。第一组包括在位于轨道和转向架的车轮之间的接触力作用下偏转的车轮组。在第二组中，车轮组通过在转向架框架和车体之间的相对转动而偏转。在该第二组中的转向架会出现偏转或侧倾，并且通常利用联杆或连杆系统来通过前车轮组使得后车轮组转向。这种转向架的一个示例通常被称为Sheffel转向架，该转向架使用了于一个车轴组连接的一系列连杆来使得第二车轴组转动。在转向架的第三组中，转向架的车轮组通过外部能量源例如通过使用电动、液压或气动促动器而主动偏转。

现有技术已经验证了形成具有可转向的联运车辆的一列拖车的构思，该联运车辆允许在不需要起重机或其它提升装置的情况下构成列车；然而，这些现有技术的联运车辆具有不必要的复杂性，因此，提供具有改进设计的简化联运车辆对现有技术来说是非常有益的，其改正了现有技术中的某些缺点和复杂性。

发明内容

在一个实施方案中，根据本发明的转向架与标准转向架类似包括两个车轴和车轮组件，但是采用刚性侧框架例如用在标准转向架上的那些侧框架，每个轮轴组件装在其自身的下框架中。该特征使得车轮与两个连接的框架一起能够跟随轨道的曲线，并且为所披露的实施方案的铰接的基础。上框架通过具有八个气囊每个框架四个的空气悬挂系统单独悬挂在下框架上。这些气囊与安装在每个下框架上的四个弹性材料剪切衬垫一起产生出笔直的运行回复力和缓冲。总共八个弹性材料剪切衬垫设在两个下框架上，并且通过四根杆连接在转向架的上框架上，这些杆刚性安装在上框架上，并且穿过安装在剪切衬垫的上表面上的板。

该转向架还包括位于两个下轮架之间的铰接接头。该铰接接头包括具有竖直穿过具有球形锥孔的硬套环安装的销的U形环。该布置使得下框架相对于彼此沿着在轮轴中央处的竖直轴线具有旋转能力，并且能够具有在两个下框架之间的纵倾能力。

在第一实施方案中，转向架的上框架是刚性的，并且除了在其气囊悬挂系统上的运动之外没有任何偏转或纵倾能力。已知的是，减震和回复力不够的单轴转向架会造成剧烈的偏转，这些减震和回复力必须用来限制每个单车轴组的不受控制的偏转或“蛇形运动”。在该第一实施方案中，回复和减震力可以由上述悬挂系统来提供。

偏转能力在没有联接或主动促动的情况下在转向架的车轴组之间提供了转向。这种类型的转向通常被称为“自转向”。所披露的实施方案使得行驶特性优异以及从轨道中的不规则性给上框架传递并因此传递给所要输送的负载上的力较低。

而且，下框架通过中央销和套环的铰接降低了在转弯和直线操作期间在车轮和轨道上的横向力。有关该主题的已知信息表明，横向力降低根据车辆速度和车轴负载可以实现大约30-50%的降低。该更低的力降低了轨道和轮缘磨损，并且改善了整体行驶特性。根据第一实施方案的转向架在纵向、竖直方向和横向方向上是刚性的。这以中央连接销和套环磨损的形式对下框架的部件和U形环造成负面影响，并且对将上框架连接到位于下框架上的弹性安装件上的悬挂销具有负面作用。

已知的是，造成车轮和轨道磨损的力归因于几个因素。假设它不是用于第一实施方案的中央联接销和衬套结构，用于中央联接销的孔道将只是在一个位置即在笔直轨道上的固定未装载转向架中相互同心。如果要使得车辆从轨道升起并且使得轴组件绕着在横向上位于每个轴的中部中的竖直中心线转动，则要注意的是，竖直中心线将更加靠近一些。阻碍该运动的力将由弹性衬垫和来自上框架的销提供。

在拐弯或上山期间，下框架的旋转中心可以位于如上所述的车轴中心线处。作为从车轴轴承轴线或竖直轴线穿过车轴中心的任意距离的任何运动使得U形环孔道运动成不同心。这些少量运动通过中央连接销限制在第一实施方案的转向架中，但是由于剪切衬垫的弯曲以及下框架的惯性而导致它们带来相当大的力。这些较小的力如果在小距离上分散则会产生出相当大的冲击负载。

在正在给联运车辆加载时，将底盘沿着中间单元（IU）向上推，该中间单元为设置在两个联运底盘之间的转向架，或者沿着过渡单元（TU）向上推，该过渡单元为在一个端部上容纳底盘并且在其另一个端部上具有标准轨连接器的转向架。在加载过程期间，下框架突然受到较大的不平衡负载。即使上框架是刚性的并且设置在两个下框架上，该不平衡也会造成在加载的拖车侧上围绕着车轴轴承组件的纵倾力矩。对于IU而言，该力在将第二拖车安放在相对侧上时被平衡。在TU上的这些在底盘运动到锁紧销接合位置时在一定程度上被平衡。该位置为中央联接部前面，并且平衡了在下框架上的力。

在第一实施方案中，高度差例如在爬小坡或者越过在铁轨中的竖直不连续部时出现的高度差可以通过前下框架轴的竖直运动和由通过中央联接件与下框架的连接引起的在前框架构件后部处绕着轴的向下纵倾的组合来消除。后车轴组件将随着绕着车轴向上纵倾。根据第一实施方案的中央联接件设计在该运动方面的自由度有限，因为销可能卡在其衬套中。该卡住由于增大了摩擦而导致在中央联接件处的旋转自由度减小以及销和衬套卡死。

这些力的组合足以造成中央联接件销外壳屈服、从上框架到下框架的连接销磨损以及在中央联接件衬套的前面设计中销断裂。一旦损坏，修改该中央销相当困难，因为U形环构件是焊死的。必须将IU或TU拖走，并且将失效的部件切掉。必须通过焊接来实现这些构件的更换，该过程需要近一天的时间。

本发明还提供了第二改进实施方案的转向架，其具有位于两个下框架之间的装有万向接头的连接结构。该改进设计的中央联接件或装有万向接头的设计通过允许在三个旋转维度和一个线性维度中顺从性进行来降低了施加在联接部件上的冲击力。该改进的中央联接件包括两个连杆半部，它们通过同心地设在位于这两个连杆半部之间的螺栓或其它连接装置上的弹簧构件而保持接触。可选的是，可以采用以足够的回复力提供在所期望方向上的纵倾、偏转、侧滚和平移运动自由度的弹性或弹簧元件。该连接结构与下框架的连接是通过与通用或万向接头类似的接头来实现。这使得下框架能够按照独立的方式旋转运动以纵倾、侧滚、偏转和纵向延伸。回复力由将两个联接件半部保持在的弹簧构件以及现有的弹性衬垫提供。一些回复力必须一直存在，否则车轮组件的偏转会增大。还需要足够的轴向力来防止两个下框架在制动作用下分开。

第二实施方案的中央联接件的设计将使得能够在150英尺（大约46米）的弯道中自转向，同时也改善了转向架通过轨道或铁轨底座不规则性的能力。万向接头安装在每个下框架上，因此使得每个框架能够竖直并且横向运动，以及相对于彼此转动。通过纵向设置在两个下框架之间的单个紧固件来实现转动。在中央联接件处的这个灵活性增大消除了部件的磨损，并且引导下框架运动进入衬套和轴，这些衬套和轴设计成适应这些运动以及承受所产生的力。

在中央联接件处的其它适应性期望降低在弹性剪切衬垫处在销上的磨损。在第一实施方案中，需要这些销承受由在刚性上框架和纵向刚性下框架之间的运动产生出的力以及由中央销、衬套和U形环结构产生出的最小弯曲纵倾作用。通过根据第二实施方案允许在中央联接件处进行更大弯曲，所以在剪切安装件处出现更小的弯曲以及因此更小的力。通过弹簧元件来控制总弯曲。为了保证总是可以对施加制动提供足够的阻力，弹簧或弹簧构件其尺寸设定为抵抗全部制动力。只要施加更大的力，则弹簧将到达其实体高度，从而提供了最大行程限制。

在所披露的实施方案中的制动系统利用了四个接触点或制动靴，每个车轮一个。这与以前的轨道制动模式不同，以前采用八个制动靴，并且两个制动靴在每个车轮的相对侧上彼此相对。在所披露的实施方案中的这些制动靴位于车轴之间，并且在相反方向上沿着纵向方向向外压。制动作用在车轮和轨道之间的界面处产生出相当大的力矩，这使得下框架绕着轨道和车轮接触位置纵倾。虽然当前结构的衬套孔道为球形，但是该特征不能让U形环孔道的同心度分开。在U形环中的衬套的球形特征不允许中央销在卡在衬套孔道中之前进行足够的转动。这种卡住将在衬套及其外壳上产生出较大的杠杆力。制动还产生出试图使得两个下框架分开的较大力，但由于本系统的纵向刚性所以这不会出现。

第二实施方案的装有万向接头的中央联接件设计代替了用螺栓结构焊接安装U性环部件，这也显著降低了修理时间。本发明还提供了第三改进实施方案的转向架，其具有在两个下框架之间的弹性连接结构。该弹性设计的中央联接件通过使得能够在三个旋转维度和一个线性方面上进行顺从性而进一步降低了施加在联接件上的冲击力。第三实施方案的弹性中央联接件设计保持在第二实施方案中所述的在两个下框架上的螺栓连接结构。

基于上述情况，本发明的一个目的在于提供一种改进的联运车辆，其中上承载框架为由两个可转向下框架焊件支撑的单件式焊接组件；在上框架组件上的承载表面上设有成固定关系以两个连杆车钩钩舌/挂钩组件形式的车钩钩舌，所述挂钩组件具有前、后竖直延伸孔，它们接收从上框架组件延伸出的竖直可动车钩销以便将联运车辆固定在前、后拖车上。

在现有技术中，美国专利5,291,835和5,890,435示出了四个空气弹簧，每个轨道车轮上具有一个。美国专利6,050,197和6,393,996（称作“996”）示出了八个空气弹簧，两个下框架组件的每个角各有一个。在所有这些专利中，都提供有后备悬挂系统，其在初级空气弹簧故障时支承上框架。在专利835和435中，通过每个空气弹簧内的实心橡胶垫提供后备支承；专利996提供的后备系统包括在两个下框架和上框架组件之间定位的八个钢盘簧。996专利的盘簧要求：当联运车辆提升到轨道行进位置时压力板（“踏板）”）位于盘簧上面的位置，并且将压力板移开，以便允许上框架下降。压力板的这种定位是通过连杆系统和与控制阀箱盖相互连接的操作杆实现的。本发明的目的是：使用安装到下框架组件侧梁上的聚氨酯缓冲器来代替盘簧，并且将可移动的压力梁安装到上提升框架上且定位在这些缓冲器上面。在优选的实施方式中，通过汽缸实现将压力梁移动到缓冲器上面的位置，并且通过手动操作连杆将压力梁移动到远离缓冲器的位置。或者，可以完全通过机械设备或完全通过气缸来操作压力梁。

在专利996的现有技术中，用于将拖车连接到联运车辆上的挂钩的每一端都处于轨道上相同的高度。在拖车上，前端的连接座位于与后端不同的高度；因此，如果挂钩的两个端部距离导轨具有相同的高度，那么一列拖车在导轨上将不能水平运行。本发明的目的是提供一种挂钩，其一端高于另一端；因而拖车可以在轨道上水平运行。

在专利996的现有技术中，通过利用杠杆系统作用的双作用气缸来完成联接销的促动。这样的缺点在于，气缸杆暴露于砂砾和尘垢中，这将缩短气缸的使用寿命并且存在潜在的安全问题。本发明的目的在于通过使用全橡胶空气促动器例如由FirestoneRubber公司制造的空气促动器来操作联接销。这些促动器类似于在联运车辆的主悬挂系统中所使用的空气弹簧，但是更小，并且没有任何会在暴露于有毒条件下而损坏的金属部件。

在专利996的现有技术中，可转向下框架通过竖直导引杆返回中立的中心位置，该竖直导引杆穿过橡胶剪切的“夹层”弹簧的上、下板。这些弹簧在正常的轨道行进期间直接位于从轨道床抛起的泥土、尘垢和油的路径上，这种暴露对橡胶弹簧是极具破坏性的。本发明的目的是：通过使用不受上述有害物质影响的聚氨酯元件的回复组件来代替这些橡胶弹簧，同时，导引杆还用于限制空气弹簧提供的提升高度，并且防止上框架与下框架分离。

专利996的现有技术示出了位于下框架之间的连接处的球形接头，以适应在这些框架之间的摇摆和其它动作。在列车沿轨道行进时，这种球形接头布置会由于球形接头中的纵向冲击而磨损，并且可能过早破坏连接。另外，该布置不允许由于在操作中这些框架的运动而导致的在下框架之间的角度关系变化而出现距离增大。因此，本发明的另一个目的在于允许下框架运动，从而降低在该连接结构和引导杆中的负载。在操作例如拐弯或制动期间，通过由销和沙漏形孔道构成的对中元件来防止框架运动。在本发明的一个实施方案中，中央联接件组件调整了在这些下框架之间的这些运动。该联接件包括通过几个弹簧元件保持接触的两个轭状件。这些元件通过销和轭状件与两个框架连接，从而允许横向、竖直和旋转运动。

在一个方面，本发明的另一个目的在于允许来自相对的下框架的连接元件接触，因而消除了纵向运动。代替球形连接的是，在中心元件中设置“沙漏”形孔，以允许摇摆和滚动运动。通过将连接元件的端部倒圆来提供框架彼此相对的旋转运动。此外，为了进一步缓冲可能的纵向运动，在框架之间设置缓冲器。在另一个实施方案中，下框架通过为在下框架之间的运动提供四个自由度的新型连接器结构相互连接。更具体地说，该新型连接器结构最好提供了在下框架之间的纵倾、偏转和侧滚运动，并且在下框架之间提供了一定程度的延伸，这能够有利地降低在加速、制动期间在连接器结构中的应力以及在维护期间在两个下框架之间出现的轨车缓冲力。

在专利996的现有技术中，为了便于在联运车辆上定位拖车的后部，设置有倾斜滑道，该倾斜滑道用作通过接触拖车框架而用于拖车的导引和对中装置。不提供对拖车前部的对中。在构成列车的过程中，联运车辆定位在轨道上，由场地牵引车推进的拖车背靠在联运车辆上。该场地牵引车连续推动拖车，联运车辆倒退与第二拖车的前端接合。然后，牵引车从拖车脱钩，并且拉开。本发明的目的是在第二拖车起落架的脚部上提供“突耳”，这将接触轨道头的内表面，因此相对于联运车辆对中拖车的端部，该起落架接触导轨头的内表面。

在现有技术以及本发明中，通过附接到联运车辆上的挂钩的端部进入拖车的连接座中，并且由穿过连接座的上、下板以及同时穿过挂钩中的孔的从车辆升起的连接销而固定在该连接座中，来实现联运车辆与拖车的连接。

但是作为替换的方案，在一些情况下可利用自动连接设备；例如，在短的、“疾速（sprint）”列车中，其中列车构成速度可能是一个因素。因此，自动连接设备示出作为现有技术的专利所示的连接设备的一个替换方案，并且在本文中进行描述。

专利6,393,996中示出了过渡车辆，该过渡车辆用于利用标准“接头”连接器连接一列拖车，该标准“接头”连接器用于将本发明的拖车连接到标准轨道车辆或机车上，因此对过渡车辆不再进一步描述。

在考虑了下面的参考附图的详细描述之后，本发明的前述设计特征将被更好地理解，附图中示出了实施本发明的最佳方式。

附图说明

图1和2示出了如何使用引导和牵引拖车以及联运轨道车辆构成列车；图1示出了构成之前的拖车和联运车辆，其中轨道车辆处于下降的位置，图2示出了连接到拖车上的联运车辆，其中联运车辆处于其提升的位置；

图3是下框架的第一实施方案的平面图；

图3A是如图3所示的两个下框架之间的连接结构的放大侧视图；

图3B是用于在图3所示的下框架的第一实施方案的中央连杆中的衬套的剖视图；

图3C为下框架的可选第二实施方案的平面图；

图3D为用于在图3C中所示的下框架的第二实施方案的侧视图；

图3E为在图3C和图3D中所示的两个下框架之间的连接结构的放大侧视图，该连接结构包括根据本发明的装有万向接头的布置；

图3F为设置成连接在图3C-3F中所示的两个下框架的连接器布置的剖视图，它包括根据本发明的可延伸中央销；

图3G和3H分别为从根据本发明在下框架之间的连接结构的第三实施方案的顶部和侧面看的整体视图，并且图3I和3J分别为第三实施方案的细节视图和剖视图；

图3K是为了清楚起见去除了周围部件显示出的装有万向接头连接结构的第三实施方案的整体视图，并且图3L为根据本发明的弹性构件的整体视图；

图4是处于运行位置的上框架的部分平面图；

图4A是处于缩回位置的上框架的部分平面图；

图5是处于提升位置的车辆的侧视图；

图5A是处于缩回位置的车辆的侧视图；

图6是处于提升位置的车辆的纵截面；

图6A是处于缩回位置的车辆的纵截面；

图7是车辆“A”端的视图；

图8是处于提升位置的车辆的部分横截面；

图8A是处于缩回位置的车辆的部分横截面；

图9是连接销操作机构的放大图；

图10是连接销操作机构的横截面；

图11是转向回复弹簧的视图；

图12是通过转向回复弹簧的截面；

图13是通过转向回复弹簧的截面；

图14是装载有ISO集装箱的拖车的侧视图；

图15是拖车起落架的视图；

图15A是拖车起落架基部脚的放大图；

图16是自动连接器的凸形连接器部分的平面图；

图16A是连接操作期间拖车连接座的平面图；

图16B是自动连接器的凸形部的横截面；

图17是处于连接位置的自动连接器的平面图。

具体实施方式

在下面的描述中，左、右侧的基准是通过站立在一个拖车的后面并且面向行进的方向而确定的。最初参照图1和图2，本发明的联运车辆可以连同其它的联运设计以及任何样式的拖车一起使用，以便形成一列拖车。由此形成的列车的前端由例如专利6,393,996中所示的过渡车辆支承，该专利在此合并作为参考，该过渡车辆在一端具有标准的“接头”连接器，用于连接到标准轨道车辆或机车上，在另一端具有车钩钩舌，用于连接到本发明的拖车连接座上。类似地，一列拖车的后端由另一个所述过渡车辆支承。

现在参照图1和图2，联运车辆一般由10表示，拖车一般由12表示，另一个拖车一般由14表示。拖车12和14类似于专利6,393,996中所示和描述的拖车。首先应当观察到，与本发明一起使用的所有拖车都具有相同的构造。因而，拖车12与拖车14相同。

每个拖车都设有主框架16，该主框架16包括一对纵向延伸间隔的、中心定位的轨道，该轨道通过接触联运车辆上的中心导引件而将引导拖车的后端部导引到本发明的联运车辆上。此外，每个拖车都设置有向前的起落架18以及包括车轮20的车轮组件。

如前所述，每个拖车都设置有相同的前、后连接座22。后拖车连接座比前拖车连接座距离地面更高。在专利6,393,996中示出和描述了连接座的详细情况。在任何情况下，每个连接座都可以接收车钩钩舌或挂钩的一端，应当注意到，对于固定到联运车辆的顶部上的挂钩而言，用于拖车前面的挂钩较高，用于拖车后面的挂钩较低。因此，当在轨道上运行时，拖车基本上是水平的。每个钩座组件还设置有竖直地间隔开的对准孔，以便于借助由联运车辆的上框架承载的竖直连接器销而将挂钩组件的一个端部紧固在钩座组件内。

联运车辆

在下面的说明书中，为了清楚起见，在多个附图中出现的与针对前面附图描述的那些相同和类似的元件和结构由与前面所使用的相同附图标记表示。参照图3至8A，本发明的联运车辆包括：在图4和图4A的平面图以及图5和图5A的正视图中一般由26表示的上框架焊件；在图3的平面图以及图5和图5A的正视图中一般由28表示的前下框架焊件；以及在图3的平面图以及图5和图5A的正视图中一般由30表示的后下框架焊件。在图3C至3F中从各个视角显示出用于具有位于它们之间的连接结构100的前、后下框架128和130的可选实施方案。要指出的是，前、后下框架128和130在结构上最好相同，或者可选的是相互成镜像。

下框架焊件28、130、30和130的主要部件是两个侧框架焊件31、两个横向交叉沟槽32、两个纵向弹簧支承梁33、两个横向弹簧支承杆34以及一个弹簧支承板35。这两个下框架焊件除了连接器组件之外基本上相同，该连接器组件用于将下框架焊件彼此连接，并且用于连接下框架焊件上的拖车对中和导引焊件36，以便在列车构成过程期间将拖车在联运车辆上进行对中。

在一个或第一实施方案中，如图3-3B所示，下框架焊件28设置有接收衬套39的单个连接器板38。衬套34的中心部分设计成使得在其中心区域处接收连接销40，如图3A所示。该衬套从上到下分为三个部分而逐渐递减大约5度，使得在过渡期间两个下框架焊件自身侧滚时，连接销能够前、后、左、右侧滚。

在另一个或第二实施方案中，如图3C-3F所示，下框架焊件128和130通过装有万向接头的连接结构100相互连接。在该实施方案中，每个下框架焊件128和130设有一对轴承座102和一对轴承104，它们形成装有万向接头的连接结构100的一部分。每对轴承104设置成为在轴承座102和中央连接销106之间的旋转运动提供自由度。中央连接销106为在其中部上形成台肩部分108的细长销，这将中央连接销106轴向限制在轴承座102之间。每个轴承座102形成连接销孔道110，该孔道同心支撑着相应的轴承104和中央连接销106的端部。

装有万向接头的连接结构100还包括围绕着每个中央连接销106的台肩部分108设置的轭状件或中央连接销固定件112。每个中央连接销固定件112通过穿过孔道115的轴承销114固定在每个中央连接销106上，该孔道形成在每个中央连接销106的中部处并且从中径向穿过。在所示的实施方案中，每个轴承销114通过使用设置在每个轴承销114的两个端部处的扣环116轴向固定在每个中央连接销固定件112内。如所示一样，轴承销114与车轮轴的旋转轴线平行延伸。

在中央连接销固定件112与下框架焊件128和130之间提供的旋转运动的第一轴线与在装有万向接头的连接结构100的任一侧上的中央连接销106的纵向轴线118一致。同样，在中央连接销固定件112与下框架焊接128和130之间提供的旋转运动的第二轴线与在装有万向接头的连接结构100的任一侧上的轴承销114的纵向轴线120一致。分别与纵向轴线118和120已知的第一和第二旋转轴相对于彼此垂直。

在两个轭状件或中央连接销固定件112之间的连接结构中提供了两个另外类型的运动自由度。在所示的实施方案中，两个轭状件112形成相应的凹穴122和紧固件孔道124，如在图3F中最清楚地所示一样，这些相互共轴对准。螺栓126穿过对准的紧固件孔道124以通过使用螺母128连接两个轭状件112，该螺母在所示的实施方案中为布置成利用螺栓126的螺纹部分保持接合力矩的锁紧式螺母。在螺栓126和其中一个轭状件112之间设有垫圈132，并且在螺母128和第二轭状件112之间设有公知为盘形（Belleville）垫圈的一个或多个弹性垫圈134。

在两个轭状件112之间的螺栓连接结构在沿着笔直轨道行进时在下框架焊件128和130之间保持正确的间距或距离，并且在轭状件112之间还提供了两个额外的运动自由度。可以理解的是，弹性垫圈134通过变为压缩状态对趋向于在例如沿着轨道加速期间将两个轭状件拉开的力进行响应，因此提供了使得轭状件112沿着螺栓126的纵向轴线136扩展的有限轴向位移量。由弹性垫圈134提供的轭状件112的非刚性连接还提供了在轭状件112之间绕着螺栓126的纵向轴线136进行相对转动的能力。轭状件112沿着和绕着螺栓126的纵向轴线136的轴向位移和旋转运动（主要由弹性垫圈134提供）构成在两个轭状件112之间的两个额外的运动自由度。

联运车辆的运动如此进行，从而两个框架焊件在转弯或不同高度例如爬坡期间处于不同的角度。而且，在两个下框架焊接之间的相互连接在操作期间会受到各种应力、力和力矩，例如在穿过弯曲轨道、制动、加速、连接轨车等时施加的。由装有万向接头的连接结构100提供的在两个下框架焊件之间的四个运动自由度包括围绕着三个竖直轴的旋转以及沿着结构100的纵向轴线的轴向运动，优点在于与已知设计相比，可靠性提高、耐磨损和操作更好。在一个方面中，装有万向接头的连接结构提供了联接件在两个下框架焊件之间沿着螺栓连接结构的轴线延伸的能力，从而限制了纵倾、偏转或侧滚。

在图3至3F中所示的两个实施方案中，“A”下框架焊件与“B”下框架焊件的不同之处在于：“A”下框架焊件具有上、下间隔的连接板37以及前述导引焊件36。在第一实施例中，当两个下框架焊件彼此连接时，连接销插入连接板37和衬套39上对准的孔中，并且通过销40.1保持就位。应当注意的是，连接板37接触下框架焊件30的交叉通道上的防磨板，连接板32接触下框架焊件28的交叉通道上的防磨板。此外，以及作为上述两个下框架焊件的连接部分，将两个例如S.W.MinerCo.制造的且如图3最佳地示出的聚氨酯“Tekspak”缓冲器41安装在下框架焊件28的交叉沟槽的各个外端部附近。在图3C-3F中所示的第二实施方案中，两个框架焊件在结构上可以相同或基本上类似。

本发明还提供了转向架的第三改进实施方案，如图3G至3L所示，它在两个下框架之间具有以改进的中央联接件200形式的弹性连接结构。中央联接件200的弹性设计通过如在第二实施方案中一样能够在三个旋转维度和一个线性维度上的顺从性而进一步降低了施加在连接部件上的冲击力。

参照图3K和3L，改进的中央联接件200包括固定在具有特定弹性系数的橡胶衬套204内部的一个或多个竖直反作用杆202。每个反作用杆202的端部通过具有两个部件208和210的托架用螺栓固定在相应的下框架上，所述部件围绕着反作用杆202并且按照枢转方式通过长紧固件212将反作用杆连接在下框架上。这些紧固件包括用来固定托架部件的螺母214。

改进的中央联接件200使得下框架能够在纵倾、侧滚、偏转和纵向延伸中按照独立的方式进行旋转运动。回复力由橡胶衬套204的弹性回复力抵抗变形提供，这些衬套用作弹簧并且还用作缓冲器。换句话说，如上所述橡胶衬套204将竖直反作用杆202保持就位，并且将现有的弹性衬垫保持设置在两个下框架之间。橡胶衬套204的弹性特性有利地提供了用来使得两个下框架对准的回复力。该回复力与衬套204的减震作用一起降低或消除了车轮组的摆动，还提供了用来阻止两个下框架在制动作用下分开的轴向力。

所披露的第三实施方案的中央联接件的设计将实现在150英尺（大约46米）的弯道中自转向，同时还进一步改善了转向架通过轨道或轨道底座不规则部的能力。反作用杆202和橡胶衬套204每个都安装在相应的下框架上，因此使得每个框架能够横向运动、相对于彼此纵倾和相对于彼此转动。通过橡胶衬套204的弹性来实现转动。与现有设计相比这种在中央联接件200处的灵活性提高降低或消除了部件磨损，并且将下框架的运动引导进衬套和轴中，这些衬套和轴设计成适应这种运动以及承受所产生的力。

在中央联接件处的附加顺从性还降低了在弹性剪切衬垫处的销上的磨损。在第一实施方案中，需要这些销来承受由在刚性上框架和纵向刚性部件之间的运动以及由中央销、衬套和U形环结构产生出的最小弯曲纵倾作用产生出的力。通过根据第二实施方案实现在中央联接件处弯曲更大，从而在剪切安装件处出现的弯曲更小由此力更小。通过弹性元件来控制总弯曲。为了保证总是可以对施加制动提供足够的阻力，弹簧或弹簧构件其尺寸设定为抵抗全部制动力。只要施加更大的力，则弹簧将到达其实体高度，从而提供了最大行程限制。第三实施方案在允许弯曲并且降低在剪切安装件处出现的力方面更加有效。在弹性中央联接件中的橡胶衬套具有规定的弹性系数，这让它们能够承受全部制动力。

第三实施方案的弹性中央联接件设计保持了在第二实施方案中所述的相对于两个下框架的螺栓连接结构。

设置两个空气弹簧90。该弹簧是Firestoneno.148-1，其在80p.s.i（大约552kPa）的空气压力下具有大约56000lbs（大约25400公斤）的负载能力。在本发明中，该弹簧通过钢丝圈固定到上框架的上安装板57上，并且通过中心向下突出的螺栓固定到下板上，该螺栓由下框架的安装板35支承并且相对于该安装板枢转。当空气引入空气弹簧时，上框架组件将上升，并且提升叠置的拖车。当空气从空气弹簧抽出时，上框架将下降，使得可以移除叠置的拖车，并且在该上框架上定位不同的拖车。

“A”端和“B”端下框架焊件中每个都接收轨道车轮组件42，所有的轨道车轮组件都是相同的，每个轨道车轮组件都具有间隔的、由驱动轴44承载的轨道车轮43。驱动轴44绕着与粥44的纵向轴线重合的旋转轴线46相对于下框架焊件可旋转。在传统设计的适当的轴承组件45内接收轴44的端部。轴承组件安装在每个下框架焊件内。可以看到：两个下框架焊件和车轮组件形成可转向轨道货车的一部分。在图3C-3F所示的实施例中，每个下框架焊件能够由于在此所公开的新颖连接器结构100所提供的自由度而枢转、扭转和侧滚/或摇摆。每个侧框架焊件31都包括三个聚氨酯“Tekspak”缓冲器41，此后将描述该缓冲器的功能。参照图7，其示出了联运车辆在“A”端的后视图，其中导引组件36清晰可见。如前所述，导引件通过在拖车“攀爬”到上框架的倾斜端部时对拖车进行对中而帮助拖车背靠在联运车辆上。当联运车辆提升时，拖车框架部件不再接触导引件。

参照图4和图4A，其以平面图示出了上框架焊件26，此外，在图6和图6A中以剖面图示出了上框架焊件26。上框架焊件的主要部件是两个纵向“I剖面”梁50、四个为结构管的横向构件51以及十六个导引板52，该导引板附接到横向构件顶部和底部处的外端部上。在梁50的外端部处设置有端部通道53和54。四个用于安装工作汽缸的托架55附接到梁50上。在纵向梁之间设置有用于安装连接销操作器以及支承空气弹簧安装板57的内部横向构件。设置有用于引导导引杆59的管58。支承板60固定到用于支承拖车前端部的上框架的“B”端，而在上框架的“A”端处，纵向梁50倾斜以导引和支承拖车的后面。用于安装连接器组件的板61跨过纵向梁，如图6最佳地示出。连接器组件26.1是包括两个车钩钩舌62、两个垫片63和角撑板64的焊件。在组件焊件的顶部，角托架65通过安装螺栓66相对于上车钩钩舌转动。在角托架的外端部处安装有“Tekspak”缓冲器41。这种结构在轨道运行期间对拖车的端部提供压力，以便缓和连接中出现的任何松动。在各个横向管的中心处设置有螺纹块67，竖直操纵返回杆通过螺纹连接到该螺纹块中。该结构如图11、图12和图13最佳地示出。如图4和图4A的平面图和图5和图5A的正视图所示，四个压力杆68在导引板52之间滑入和滑出。当压力杆处于向外的位置，即在轨道上运转的运行位置时，压力杆防止上框架组件下降。当压力杆处于向内位置，即列车接通和分离的位置时，压力杆允许上框架下降。如前所述，在图8中，压力杆68位于聚氨酯缓冲器41的正上方，从而防止联运车辆的上框架下降，在图8A中，示出了压力杆68处于向内的位置，从而允许联运车辆的上框架如图所示地下降。压力杆向外的操作由例如FirestoneIndustrialProducts制造的空气促动器69执行，而向内的操作由70表示的缆线结构执行，其中空气促动器69对托架68.1进行操作，该托架68.1附接到压力杆上。附接到压力杆托架68.1上的导引杆59在前述导引管58内操作。可选地，可以使用双动作缸来代替空气促动器和缆线结构。参照图8和图8A，示出了压力杆68处于内、外位置。

参照图11、图12和图13，其表示操纵返回机构。螺纹块67固定到上框架中心处的横向构件51上。在下框架的横向通道32中设置有侧滚停止杆72。具有竖直孔的块74放置在两个固定到该块上的管状聚氨酯弹簧部件73之间。竖直转向杆71向上穿过通道32和块74，并且通过螺纹连接到螺纹块67中。竖直转向杆71在其下端部上具有凸缘71.1，该凸缘用作限制件，以便防止上框架提升的过高而与下框架分离。当竖直转向杆由此附接到上框架上时，侧滚停止杆72侧滚到其正确的位置上，并且对管状弹簧部件73施加压力。

现在参照图9和图10，其示出了图6和图6A中示出的连接销操作机构的放大图。因此，连接销80通过间隔的双臂曲柄连杆81支承、提升和下降，该双臂曲柄连杆81由例如FirestoneIndustrialProductsCompany制造的橡胶促动器82和83启动，该橡胶促动器固定到与联运车辆的上框架部件横向的横向构件56上，使得当将空气引入一个促动器，而从另一个促动器抽空时，双臂曲柄连杆会使连接销80提升或下降。空气通过中空安装螺栓87引入促动器，该中空安装螺栓在其外表面上具有用于将橡胶促动器拧入框架横向构件56的螺纹，并且该中空安装螺栓还具有内螺纹，以便提供用于附接适当配件的构件，该配件用于空气进入。连杆81通过转动销89相对于托架88和缸连接器块87转动。安全闩84附接到手柄85上并且通过弹簧86保持就位，安全闩84与一个连杆81接合，以便防止连接销下降，直到手动释放安全闩为止。

现在参照图14和图15，其示出了用于运输ISO集装箱的典型拖车。图14中的拖车包括由多个横向构件（未示出）加固的（两个）纵向梁16，在纵向梁的前端部16.1处具有鹅颈形部件（gooseneck），在用于连接到联运轨道车辆上的各个端部处具有连接座22。在拖车的后端附近，串列轮轴与车轮20附接，在拖车的前端附近固定有起落架组件。图15示出了固定到拖车框架部件16上的起落架组件。腿部15通过齿轮布置（未示出）缩进到管18中。如图15A所示，腿部15在其底端具有底板17，在该底板的下端部处是突耳19。这些突耳以这样的方式定位，即这些突耳在其内边缘附近跨在轨道上，从而将拖车对中到联运车辆上。

列车形成过程

现在参照图1和图2，本发明的联运列车如下构成。最初，拖车定位在铁路导轨上，其前端面向操作；拖车可以通过起落架腿部15上的突耳19对准轨道。联运车辆放置在导轨上，“B”端面向拖车的前面。然后，设定拖车上的制动器，起落架腿部根据需要提升或下降，使得联运车辆可以在其前端下方推动，并且联运车辆上的连接钩舌62进入拖车上的连接座22。将第二拖车的后端推向联运车辆的“A”端；拖车的连接座的底部攀到联运车辆的上框架的纵向梁50的倾斜端部上，并且通过接触拖车框架轨道16的内凸缘表面而对中到联运车辆的下框架上的导引件36上，直到联运车辆的车钩钩舌62进入拖车的后端上的连接座22。当拖车位于联运车辆顶部上的位置时，可以将空气引入连接器销促动器，以便提升该连接器销，以及将空气引入空气弹簧，以便提升用于铁路操作的拖车。上述步骤可以通过其它联运轨道车辆和拖车完成，直到形成合适的列车。

自动连接器

作为上述连接方法的替换方案，优选提供特别是与短的、所谓的“疾速列车”一起使用的自动连接系统。现在参照图16、图16A、图16B和图17，其示出了自动连接器。图17示出了位于拖车后面的独特的凹形连接座201以及相应的附接到联运车辆的顶部上的凸形端部200。图16示出了凸形连接器端部的细节，其包括具有上、下盖板203.1的外轮廓元件203，该上、下盖板的组合通过销204在车钩钩舌202上转动。钩舌202上装配有销的孔是“沙漏形”的。也就是说，开口的上、下三分之一是锥形的，使得钩舌可以左右“侧滚”；此外，车钩钩舌在其侧面具有类似的锥形，并且在其接触元件203的内表面的地方具有倒圆边缘。凸形连接器端部装配到拖车连接座201中，并且具体是抵靠内表面211。连接座具有两个突耳205，通过弹簧206向凹形钩座组件内推压这两个突耳205。两个突耳通过由销215钉在一起的连杆209和210系统互相连接，并且连杆209和210系统通过连接到吊环螺栓207的手柄208进行向外操作。所有上面列出的元件都封闭在“箱形件”中，该箱形件包括侧面部件213.1、端部部件213、压力块215以及顶部和底部板214，所有这些部件制成一个安装在拖车前面和后面的框架元件16之间的、4英寸厚、35.5英寸宽的箱形件。

在列车的构成操作中，将联运车辆的“B”端推入拖车前端的连接座中，并且推入第二拖车的后端，如上面拖车构成过程所述。当凸形端进入凹形连接座时，该凸形端使突耳205移动，该突耳卡扣装配到凸形端组件的轮廓元件203上的凹部中，从而实现联运轨道车辆到拖车的连接。为了使连接器从拖车脱离，需要通过拉动放松杆208来释放突耳，该放松杆通过互连连杆松开两个突耳。

Claims (10)

1.一种形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，该列拖车包括前拖车(12)和后拖车(14)，该前拖车和该后拖车相互连接并且通过联运轨道车辆(10)支撑以便在铁路轨道上行进，拖车中的每个包括位于一个端部处的前车厢连接座组件和位于另一个端部处的后车厢连接座组件，每个联运轨道车辆具有两个列车车轮组件(42)、两个列车车轮组件(42)中的每一个安装于其中的两个下框架焊件(128，130)和通过一体式空气弹簧(96)支撑在所述下框架焊件(128，130)上的上框架焊件(26)，所述上框架焊件(26)包括前、后承载结构，其特征在于，设有：

一体式挂钩组件(70)，其安装在所述上框架焊件(26)上并且在所述前、后承载结构上方延伸，相关的拖车的组件的每个端部支撑在相关的承载结构上，以将相关拖车连接在联运轨道车辆上；

其中所述挂钩组件具有上、下端部；

其中所述上端部用于进入到所述后拖车(14)的前车厢连接座组件中；以及

其中所述下端部用于进入到所述前拖车(12)的所述后车厢连接座组件中；

使得所述拖车在与所述联运轨道车辆连接时将与所述轨道平行运行；

还设有装有万向接头的连接装置(100)，包括：

与所述两个下框架焊件(128，130)中的一个连接的轴承座(102)；

中央连接销(106)，其可转动地连接在所述轴承座(102)上并且与相应的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)垂直地延伸；

轴承销(114)，其延伸穿过所述中央连接销(106)的中部并且具有与相应的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)基本上平行地延伸的纵向轴线(120)；

轭状件(112)，其可转动地连接在所述轴承销(114)上并且形成与所述轴承销(114)的纵向轴线(120)垂直延伸的紧固件开口(124)；

紧固件(126)，其穿过所述紧固件开口(124)设置并且将所述轭状件(112)连接在所述两个下框架焊件(128，130)中的另一个上；

设置在所述紧固件(126)和所述轭状件(112)之间的弹性元件(134)，所述轭状件(112)在所述弹性元件(134)处于第一压缩状态中时与所述两个下框架焊件(128，130)中的另一个的一部分接触，并且在所述弹性元件(134)处于第二压缩状态中时与之间隔预定距离。

2.如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其特征在于，所述装有万向接头的连接装置(100)包括：

与所述两个下框架焊件(128，130)中的另一个连接的另一个轴承座(102)；

另一个中央连接销(106)，其可转动地连接在所述另一个轴承座(102)上并且与相应的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)垂直地延伸；

另一个轴承销(114)，其延伸穿过所述另一个中央连接销(106)的中部，并且具有与相应的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)基本上平行的纵向轴线(120)；

另一个轭状件(112)，其可转动地连接在所述另一个轴承销(114)上并且形成与所述另一个轴承销(114)的纵向轴线(120)垂直延伸的另一个紧固件开口(124)；

其中所述紧固件(126)设置穿过所述另一个紧固件开口(124)并且使得所述轭状件(112)与所述另一个轭状件(112)连接。

3.如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其中所述中央连接销(106)提供了在操作期间在所述两个下框架焊件(128，130)之间绕着与相应可旋转轴(44)的旋转轴线(46)垂直的轴线进行偏转运动的能力。

4.如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其中所述轴承销(114)提供了在操作期间在所述两个下框架焊件(128，130)之间绕着与相应的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)平行的轴线纵倾运动的能力。

5.如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其中所述紧固件(126)提供了在操作期间在所述两个下框架焊件(128，130)之间绕着与相应的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)垂直的轴线进行侧滚运动的能力。

6.如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其中所述弹性元件(134)在所述两个下框架焊件(128，130)之间提供了位移运动能力。

7.如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其中所述弹性元件(134)包括围绕着所述紧固件(126)的轴设置的并且在所述轭状件(112)的表面和可螺纹接合所述紧固件(126)的螺母(128)之间的至少一个盘形垫圈。

8.如权利要求6所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其中所述中央连接销(106)在其中部处形成有沿着相对于相应的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)平行的方向径向从中延伸穿过的轴承销开口(115)，并且所述轴承销(114)布置在所述轴承销开口(115)中。

9.如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆，其中所述装有万向接头的连接装置(100)能够在最小曲率半径为45.72米的铁路转弯上在所述两个下框架焊件之间提供转向。

10.一种使用如权利要求1所述的形成一列拖车的改进型联运轨道车辆的方法，其特征在于，在操作期间：

通过在连接装置(100)中设置至少一个中央连接销(106)，能够实现在两个下框架焊件(128，130)之间的偏转转动，该中央连接销沿着与所述两个下框架焊件(128，130)中的至少一个的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)垂直的轴线可转动；

通过在连接装置(100)中设置至少一个轴承销(114)，能够实现在所述两个下框架焊件(128，130)之间的纵倾运动，该轴承销提供了沿着大体水平的、与所述两个下框架焊件(128，130)中的至少一个的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)大体上平行的旋转轴线在连接装置(100)的各个部分之间的旋转能力；

通过设置至少一个紧固件(126)来实现在所述两个下框架焊件(128，130)之间的侧滚运动，所述紧固件轴向连接所述连接装置(100)的各个部分，并且在这些部分之间提供沿着大体上水平的、与所述两个下框架焊件(128，130)中的至少一个的可旋转轴(44)的旋转轴线(46)大体上垂直的旋转轴线的旋转能力；以及

通过在所述紧固件(126)的端部和所述连接装置(100)的部件(112)之间设置弹性元件(134)，能够实现在所述两个下框架焊件(128，130)之间沿着所述紧固件(126)的轴向位移。