CN103847758A

CN103847758A - 轮轨耦合器

Info

Publication number: CN103847758A
Application number: CN201210519591.4A
Authority: CN
Inventors: 徐长云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-11

Abstract

本发明涉及一种固定在列车转向架或列车车厢底部上将轮子和钢轨在无道岔段结合一体的机械装置。轮轨耦合器主要由三位四通换向阀9、基座支点7、气缸2、摆杆3、耦合组件4五部分组成。解决了自铁路诞生240多年以来铁路脱轨问题的世界难题。轮轨耦合器为列车的运行速度向特高速、超高速发展扫清了障碍，使轮轨运输工具的脱轨事故成为永远的不可能。轮轨耦合器结构简单、投资少、维修方便，使列车运行的安全性有质的提高，且客运列车和货运列车均可安装。根据现在运行的列车数量，经济效益较大，社会效益巨大，在行业发展和国际市场竞争中潜力巨大。

Description

轮轨耦合器

(一)所属技术领域

本发明专利属于机械制造领域

(二)背景技术

高速铁路是世界铁路发展的趋势，是铁路现代高新技术的综合集成，也是国家综合技术实力和经济实力的体现。列车能够跑得起来，跑得稳，停得准是世界各国主要攻克的综合性难题，是建筑、机械、电子、材料、计算机、控制等现代技术综合集成的集中体现。

随着我国国民经济的发展，铁路运输量高速增长，要求列车多拉快跑来缓解日益增加的运输压力。列车的速度越快，为了保证运行安全，要求列车在任何速度的情况下都不能脱轨。因此，研究和设计新型的防脱系统以提高列车运行速度，成为急需解决的关键技术问题。

16世纪下半叶，在英国和德国的矿山和采石场铺有用木材做成的路轨；1767年，英国人发现车辆走在铺着铁条的路上，既省力，又平稳。后来经过不断改进，将铁条制造成像汉字“工”字型，即稳定又可靠的铁轨一直沿用至今。

1802年-1803年间，机械师特里维西克(Richard Trevthick，1771-1833)在科尔布克达尔钢铁加工厂制成了世界上第一台蒸汽机车。

1830年，斯蒂芬逊新设计成功的蒸汽机车和火车行走的铁路——首次结合成功了。这种车轮和钢轨之间的相互作用原理即支撑、导向和驱动这三大作用一直没变。这种接触关系一直沿用至今。

在轮轨铁路的发展过程中，自第一台蒸汽机车诞生时速5至6公里，至现在世界高铁最高速度是法国人保持的，2007年4月5日，法国TGV系列中的”V150“，创造了574.8Km/h的速度。

尽管试验速度达到特高速400km/h以上，没有一个国家的铁路运营速度按特高速运营。这样就使机车与轨道的最大功效没有发挥出来，其主要原因就是列车的脱轨问题。

世界各国运行的铁路每年都有脱轨翻车事故的发生，给人们的生命财产造成巨大损失。

现在中国运营的铁路，在运行速度方面：设计最高时速350公里的高铁，按时速300公里运行；设计最高时速250公里的高铁，按时速200公里运行；既有线提速到时速200公里的线路按时速160公里开行。主要就是列车的脱轨问题。

列车的脱轨问题主要是：1、列车超速；2、外部条件不良时的紧急制动或完全的常用制动；3、线路故障；4、车辆故障、5地震、6、地质灾害等。

脱轨事故是一个综合性很强的多学科交叉研究领域，它涵盖了气象学、地质学、岩土工程学、结构动力学、运动稳定性理论、结构稳定理论、车辆动力学、轨道动力学、桥梁工程学、轮轨相互作用理论、数值计算方法、现代控制理论等学科，属世界性难题。

轮轨耦合器的诞生，在无道岔段的任何铁路段落巧妙的解决了这一世界性难题。轮轨耦合器通过道岔时轮轨耦合器必须处于分离的安全状态。轮轨耦合器给列车的运行速度向特高速、超高速发展扫清了障碍，使轮轨运输工具的脱轨事故成为永远的不可能。

轮轨耦合器结构简单、投资少、维修方便，使列车运行的安全性有质的提高，且客运列车和货运列车均可安装。根据现在运行的列车数量，经济效益较大，社会效益巨大，在行业发展和国际市场竞争中潜力巨大。

(三)目的

轮轨耦合器使轮轨运输工具在任何速度情况下不脱轨。

(五)技术方案

本发明专利涉及轨道交通运输无道岔段，一种安装于列车转向架或车厢底梁适当位置的轮轨耦合器。轮轨耦合器分为外置式轮轨耦合器及内置式轮轨耦合器两种。轮轨耦合器固定在列车转向架或列车厢底梁适当位置上，是由三位四通换向阀9自动或手动控制气(液)缸2的伸缩动力，由高压气(液)管将各节车厢的轮轨耦合器连接起来，形成轮轨耦合系统。轮轨耦合器由三位四通换向阀9、基座支点7、气缸2、摆杆3、耦合组件4五部分组成；气缸2一端通过气缸支点8与机座铰接，另一端与摆杆3铰接；摆杆3一端通过基座支点7与机座铰接，通过气缸2伸缩带动摆杆3摆动，实现耦合组件4与钢轨的耦合与分离。轮轨耦合器的耦合组件4中，高速轮内部装有滑动轴承46，且高速轮45与钢轨背面保持15——20毫米的距离，即低于轮缘高度5——10毫米。这样保证了列车在正常运行时轮轨耦合器高速轮45不与钢轨背面接触，但是在列车高速运行时由于弹跳或侧向受力过大时轮轨耦合器的高速轮45则与钢轨背面瞬间接触，高速轮45可以在轴上自由转动，即减少了列车前进的阻力，又起到防止脱轨作用。

(六)有益效果

轮轨耦合器，使传统的复杂脱轨系数降低为零，在提高列车运行速度的同时，轮轨耦合器也提高了列车的安全性。轮轨耦合器结构简单，投资少，使列车运行的安全性有质的提高，且客运列车和货运列车均可安装。根据现在运行的列车数量，经济效益较大，社会效益巨大，在行业发展和国际市场竞争中潜力巨大。

在不改变现有车体结构或在安装部位稍加加强的情况下，将发明装置安装在列车转向架或列车车厢底梁适当位置上即可。结构简单，易损件易更换，维修方便。

(七)附图说明

图1外置式轮轨耦合器的主视图；

图2外置式轮轨耦合器的右视图；

图3内置式轮轨耦合器的主视图；

图4内置式轮轨耦合器的右视图；

图5轮轨耦合器的耦合组件部分的结构示意图；

图6轮轨耦合器气动原理图

图中1：转向架；2：气缸；3：摆杆；4：耦合组件；5：钢轨；6：列车轮子；7：基座支点；8：气缸支点；9：三位四通换向阀

41：轴；42：轴端挡圈；43：螺栓；44：键；45：高速轮；

46：滑动轴承；47：骑缝螺钉；48：螺栓；49：轴端挡圈

(八)最佳实施方式

本实施例披露了一种用于防止列车脱轨的轮轨耦合器，如图1所示轮轨耦合器主要包括转向架1、气缸2、摆杆3、耦合组件4、基座支点7组成。轮轨耦合器通过基座支点7固定在列车转向架上；气缸2一端通过气缸支点8与机座铰接，另一端与摆杆3铰接；摆杆3一端通过基座支点7与机架铰接，摆杆3下端固接耦合组件4。三位四通换向阀9安装于转向架靠近气缸2的位置，其可以控制气缸2的伸缩，摆杆3随之摆动，从而带动耦合组件4实现与钢轨的耦合与分离。

如图5所示，防止脱轨轮轨耦合器的耦合组件4由紧定螺钉轴41、轴端挡圈42、螺栓43、键44、高速轮45、滑动轴承46、骑缝螺钉47、螺栓48、轴端挡圈49组成。其中，耦合组件4通过紧定螺钉轴41固定在摆杆3上，保证了轴41在摆杆3上的定位；骑缝螺钉47将高速轮45及滑动轴承46固定在一起，这样，高速轮45便可在轴41上自由转动；螺栓48将轴端挡圈49固定在轴41上，轴端挡圈49保证了高速轮45的轴向定位。

轮轨耦合器的操作可以在道岔外一定距离进行无线控制或可在列车操作室由驾驶员进行控制使列车运行更加安全；列车通过道岔时，轮轨耦合器必须与钢轨脱开；轮轨耦合器的工作根据列车的运行速度及路况选择使用或不使用。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.轮轨耦合器分为外置式轮轨耦合器及内置式轮轨耦合器两种，适用于无道岔段的轨道交通运输工具。轮轨耦合器固定在列车转向架或列车厢底梁适当位置上，是由三位四通换向阀9自动或手动控制气(液)缸2的伸缩动力，由高压气(液)管将各节车厢的轮轨耦合器连接起来，形成轮轨耦合系统。轮轨耦合器由三位四通换向阀9、基座支点7、气缸2、摆杆3、耦合组件4五部分组成；气缸2一端通过气缸支点8与机座铰接，另一端与摆杆3铰接；摆杆3一端通过基座支点7与机座铰接，通过气缸2伸缩带动摆杆3摆动，实现耦合组件4与钢轨的耦合与分离。轮轨耦合器的耦合组件4中，高速轮内部装有滑动轴承46，且高速轮45与钢轨背面保持15——20毫米的距离，即低于轮缘高度5——10毫米。这样保证了列车在正常运行时轮轨耦合器高速轮45不与钢轨背面接触，但是在列车高速运行时由于弹跳或侧向受力过大时轮轨耦合器的高速轮45则与钢轨背面瞬间接触，高速轮45可以在轴上自由转动，即减少了列车前进的阻力，又起到防止脱轨作用。

2.按照权利要求1所述轮轨耦合器，其特征是所述轮轨耦合器由三位四通换向阀9、基座支点7、气缸2、摆杆3、耦合组件4五部分组成。

3.按照权利要求1所述轮轨耦合器，其特征是所述气缸2一端通过气缸支点8与机座铰接，另一端与摆杆3铰接；摆杆3一端通过基座支点7与机座铰接，通过气缸2伸缩带动摆杆3摆动，实现耦合组件4与钢轨的耦合与分离。

4.按照权利要求1所述轮轨耦合器，其特征是所述轮轨耦合器的耦合组件4中，高速轮内部装有滑动轴承46，且高速轮45与钢轨背面保持15——20毫米的距离，即低于轮缘高度5——10毫米。这样保证了列车在正常运行时轮轨耦合器高速轮45不与钢轨背面接触，但是在列车高速运行时由于弹跳或侧向受力过大时轮轨耦合器的高速轮45则与钢轨背面瞬间接触，高速轮45可以在轴上自由转动，即减少了列车前进的阻力，又起到防止脱轨作用。

5.按照权利要求1所述轮轨耦合器，其特征是所述轮轨耦合器固定在列车转向架或列车厢底梁适当位置上，是由三位四通换向阀9自动或手动控制气(液)缸2的伸缩动力，由高压气(液)管将各节车厢的轮轨耦合器连接起来，形成轮轨耦合系统。

6.按照权利要求1所述轮轨耦合器，其特征是所述轮轨耦合器分为外置式轮轨耦合器及内置式轮轨耦合器两种，适用于无道岔段的轨道交通运输工具。