CN103889811B - 牵引控制组件、单轨转向架组件及转向辅助装置操作方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于连接在单轨转向架框架和单轨车之间的牵引控制组件。所述牵引控制组件包括枢转地连接到第一钟形曲柄机构的第一牵引杆和枢转地连接到第二钟形曲柄机构的第二牵引杆。所述第一牵引杆和所述第二牵引杆能够吸收施加到所述单轨转向架上的牵引力。所述牵引控制组件还包括将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连的横杆和将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连的转向辅助装置。在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置使所述牵引控制组件施加剪力到所述单轨转向架，以促进所述单轨转向架和所述单轨车之间的旋转运动。

Description

牵引控制组件、单轨转向架组件及转向辅助装置操作方法

技术领域

本发明涉及用于支撑单轨车的单轨转向架的领域，更具体地说，涉及包括转向辅助装置的单轨转向架，该转向辅助装置用于当位于单轨轨道的弯道上时使施加到单轨导向轮上的负载更均匀地分布。

背景技术

用于支撑单轨车的单轨转向架在本领域中是已知的，并且用在许多单轨车组件中用于支撑单轨车下方的走行轮和导向轮。

许多单轨转向架支撑在单轨轨道的上表面行驶的承载轮和沿单轨轨道的侧面行驶并且为单轨车提供侧向支撑的导向轮。伴随许多这种单轨转向架的常见问题是当单轨转向架在轨道的弯曲部分上行进时，单轨转向架的某些导向轮上的负载会显著增大。在大多数情况下，单轨转向架具有沿单轨轨道的侧面行驶的四个导向轮；即外侧的内导向轮、外侧的外导向轮、内侧的内导向轮和内侧的外导向轮。如本文所用，术语“内侧”是指单轨转向架14靠近单轨车车体12的中央的侧，而术语“外侧”是指单轨转向架14靠近单轨车车体12的端部的侧。此外，术语“内导向轮”是指在弯道的内侧面上的车轮，而术语“外导向轮”是指在弯道的外侧面上的车轮。

当单轨转向架在轨道的弯曲部分上行进时，外侧的内导向轮上的负载会增大。负载的这种增大通常是由于单轨转向架和单轨车之间的高旋转刚度引起的，高旋转刚度防止单轨转向架在轨道的弯曲部分上行进期间与单轨轨道正确地对准。这种错位导致外侧的内导向轮(以及在某些情况下内侧的外导向轮)被压紧在轨道上。这种压紧在外侧的内导向轮(以及经常内侧的外导向轮)上产生相对较高的负载力，这会令人不期望地导致导向轮过早磨损。

鉴于上述情况，可以看出，该行业需要对现有单轨转向架的整体功能进行改进和特别是当单轨车行驶在单轨轨道的弯曲部分上时使导向轮所经受的负载更佳地分布和减小的改进的单轨转向架。

发明内容

根据第一广义方面，本发明提供了一种用于连接在单轨转向架框架和单轨车之间的牵引控制组件。所述牵引控制组件包括枢转地连接到第一钟形曲柄机构的第一牵引杆和枢转地连接到第二钟形曲柄机构的第二牵引杆。所述第一牵引杆和所述第二牵引杆能够吸收施加到所述单轨转向架上的牵引力。所述牵引控制组件还包括将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连的横杆和将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连的转向辅助装置。在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置使所述牵引控制组件在所述单轨转向架上加入剪力，以促进所述单轨转向架和所述单轨车之间的旋转运动。

根据第二广义方面，本发明提供了一种用于将单轨车支撑在单轨轨道上的单轨转向架组件。所述单轨转向架组件包括单轨转向架体，所述单轨转向架体包括框架、至少一个承载轮、在所述框架的第一侧上的第一导向轮、在所述框架的第二侧上的第二导向轮和在所述框架的第一侧上的第一稳定轮。所述单轨转向架组件还包括枢转地连接到第一钟形曲柄机构的第一牵引杆和枢转地连接到第二钟形曲柄机构的第二牵引杆。所述第一牵引杆和所述第二牵引杆能够吸收施加到所述单轨转向架上的牵引力。所述单轨转向架组件还包括将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连的横杆和将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连的转向辅助装置。在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置使所述牵引控制组件在所述单轨转向架上加入剪力，以促进所述单轨转向架和所述单轨车之间的旋转运动。

根据第三广义方面，本发明提供了一种操作转向辅助装置的方法，所述转向辅助装置是支撑单轨车的单轨转向架的一部分。所述转向辅助装置枢转地连接到第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构，所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构通过第一和第二牵引杆将所述单轨转向架连接到所述单轨车。所述方法包括：在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置在所述第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上施加力矩，以使所述第一和第二牵引杆加入剪力用于抵消由悬挂系统产生的剪力；以及在所述单轨转向架在单轨轨道的直线部分上行进期间，所述转向辅助装置与所述第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构成直线，以便没有力矩施加在所述第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上。

本领域普通技术人员在阅读下面对本发明具体实施例的描述以及附图之后可以明白本发明的上述及其它方面和特征。也容易理解的是，本发明可以应用到具有单轴转向架的其它技术，包括但不限于铁路车辆、电车、没有导向轮的轮式车、汽车上的应用，等。

附图说明

在附图中：

图1示出根据本发明的第一非限制性实施例的用于支撑虚线所示的单轨车的两个单轴转向架的侧视图；

图2示出根据本发明的非限制性实施例的具有转向辅助装置的牵引控制组件的前透视图；

图3示出附接到单轴转向架的图2所示牵引控制组件的后透视图；

图4示出附接到单轴转向架的图3所示牵引控制组件的俯视图；

图5示出在以虚线示出单轨车车体的一部分的情况下附接到单轴转向架的图3所示牵引控制组件的俯视图，其中单轨转向架在单轨轨道的直线部分上行进；

图6示出在以虚线示出单轨车车体的一部分的情况下附接到单轴转向架的图3所示牵引控制组件的俯视图，其中单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进；

图7A示出图6所示的其中一个钟形曲柄机构的放大图；和

图7B示出图6所示的另一个钟形曲柄机构的放大图。

本领域普通技术人员在阅读下面结合附图对本发明具体实施例的描述之后可以明白本发明的其它方面和特征。

具体实施方式

参照附图，特别是图1，示出了在单轨轨道16上行驶的单轨车组件10的非限制性实例。单轨车组件10包括单轨车12和可操作用于将单轨车12支撑在单轨轨道16上的两个单轴转向架14。如下面更详细地描述，根据本发明的单轴转向架14的每一个均包括具有转向辅助装置42的牵引控制组件40。牵引控制组件40提供了能够帮助管理纵向牵引力的结构，并且转向助力装置42通过在单轨转向架14上加入剪力来抵消由二次悬挂系统施加在转向架的剪力而帮助管理施加在导向轮32上的负载力。如在下面更详细地说明，转向辅助装置42因而有助于使在单轨转向架14在单轨轨道16的弯曲部分上行进期间施加到导向轮32上的负载力减小和更均匀地分布。

将在本文中描述和说明的牵引控制组件40还包括有助于减少每个单轴转向架14相对于单轨车12的俯仰运动的俯仰控制机构。俯仰控制机构是可选部件，在2009年10月19日提交的共同未决的PCT专利申请PCT/CA2009/001487中对其进行了更详细地说明。

虽然图1所示的单轨车12是客车，然而应该认识到，在可选实施例中，单轨车12也可以是货运车或任何其它类型的单轨车。除了其它可能性之外，本文描述的单轴转向架14可以与如客车或货运车等任何这样的轨道车一起使用。

如在图3中最佳地示出，单轨轨道16包括基本上水平的工作表面18和两个侧面20。单轨轨道16可沿基于地面的导轨被定位，或可以支撑在地面上的高架结构上，例如在高架运输系统的情况下。

牵引控制组件40

图2所示为根据本发明非限制性实例的牵引控制组件40的透视图。为了便于理解，图2所示的牵引控制组件40以不附接到转向架上的状态示出，使得可以清楚地看出牵引控制组件40的每个部件。

如将在下面更详细地描述，本发明的牵引控制组件40包括第一和第二牵引杆62a、62b(上部牵引杆)、横杆72和转向辅助装置42，这些部件经由第一和第二钟形曲柄机构74a和74b连接在一起。在所示实施例中，牵引控制组件40还包括可选的第三和第四牵引杆62c、62d(下部牵引杆)以及俯仰控制连杆构件68和70。下面将对这些可选部件进行更详细地描述。

钟形曲柄机构74a和74b的每一个包括第一臂46、第二臂48和位于第一臂46和第二臂48的交界处的中心枢转点45。如图4中最佳地示出，钟形曲柄机构74a、74b中每一个的第一臂46和第二臂48形成近似“L”形构件。在本实施例中，横杆72枢转地附接至第二臂48的端部，并且转向辅助装置42枢转地附接至第一臂46的端部。此外，牵引杆62a、62b在中心枢转点45和转向辅助装置42之间的位置处枢转地附接至第一臂46。钟形曲柄机构74a、74b的这两个臂46和48始终相对于彼此保持为相同的构造。

牵引杆62a、62b与钟形曲柄机构74a和74b以及横杆72相组合提供了从转向架14向车体12传递牵引力和制动力的牵引组件。横杆72使得能够约束牵引运动，同时允许单轴转向架14相对于单轨车12的自由偏航旋转。因此，牵引控制组件40为乘客室提供了噪声和振动隔离，同时保持稳固的导向轮胎对准和调节。牵引控制组件40允许每个牵引约束的刚度和阻尼特性被单独地选择和限定，使得本领域技术人员能够实现所需的操作参数。

钟形曲柄机构74a、74b的中心枢转点45适于将钟形曲柄机构74a和74b枢转地连接到单轨车12或单轨转向架14中的一个上。在图3-6所示的实施例中，钟形曲柄机构74a和74b的中心枢转点45适于经由例如中间枕块连接到单轨车车体(未示出)。枕块可以各种不同方式附接到单轨车12的框架。例如，枕块可以通过回弹性衬套附接在俯仰控制连杆构件68和70的顶部和底部。这些枕块允许钟形曲柄机构74a、74b相对于单轨车12自由地枢转，同时在单轨转向架14和单轨车12之间传递纵向牵引力。由来自横杆72的牵引力所产生的合成侧向力也转移到单轨车12。

在钟形曲柄机构74a、74b连接到单轨车12的框架上的实施例中，牵引杆62a、62b枢转地连接到单轨转向架14，如图3-6所示。定位在牵引杆62a-62b的端部的是用于将牵引控制组件40连接到单轨转向架14的枢转端63。牵引杆62a、62b可以通过允许牵引杆62a、62b相对于转向架14的本体部分22枢转的任何合适的附接机构附接到转向架14的本体部分22上。例如，牵引杆62a和牵引杆62b可以通过球形球窝接头(根据特定应用的期望特性用来建立俯仰刚度、阻尼和纵向牵引刚度和阻尼的期望组合的回弹性或滑动的球窝接头)附接到单轨转向架14。

因此，牵引控制组件40适于互连在单轨车12和单轨转向架14之间，以便在轨道的弯曲部分上行进期间能够提供牵引约束和减小导向轮32受到的负载。

在将不在本文进行描述的替代实施例中，牵引控制组件40可以相反的方式连接在单轨转向架14和单轨车12之间，这时钟形曲柄机构74a、74b枢转地附接到单轨转向架14上，并且牵引杆62a、62b的端部均连接到单轨车12的框架上。

俯仰控制机构50

虽然对于本发明可选，但是图中示出的牵引控制组件40还包括具有两个俯仰控制连杆构件68和70的俯仰控制机构，在图2和图3中最佳地示出。俯仰控制连杆构件68和70枢转地连接到将牵引控制组件40与单轨车相连的枕块。俯仰控制连杆构件68和70沿着它们的纵向轴线分别与第一和第二钟形曲柄机构74a、74b的旋转一起旋转。俯仰控制连杆构件68和70在使用时基本上垂直于第一和第二牵引杆62a、62b并且被定位成平行于单轨轨道的侧面20。在它们的另一端，俯仰控制连杆构件68和70枢转地连接到第三和第四牵引杆62c、62d上，而第三和第四牵引杆62c、62d又连接到单轨转向架14上。

俯仰控制连杆构件68、70可以均被视为与第一和第二牵引杆62a、62b(上部牵引杆)以及第三和第四牵引杆62c、62d(下部牵引杆)相组合来控制单轨转向架14的俯仰运动的扭杆。俯仰控制连杆构件68、70被定位成使得在使用时它们的纵向轴线基本上垂直于单轨轨道16的工作表面18。因此，俯仰控制连杆构件68、70相对于单轨轨道16的工作表面18具有基本竖直的取向。俯仰控制连杆构件68和70与下部牵引杆62c、62d一起提供俯仰稳定力。

更具体地说，牵引杆62c、62d是与俯仰控制连杆构件68、70相组合来提供俯仰稳定性以防止单轨转向架14相对于单轨车12俯仰的俯仰稳定杆。俯仰控制连杆构件68、70与下部牵引杆62c、62d的组合使得转向架俯仰能够被调节和稳定。正是下部俯仰牵引杆62c、62d的调节提供了转向架框架和导向轮胎的俯仰对准。

可以利用俯仰控制连杆构件68或70的其中仅仅一个与其相应的下部牵引杆62c、62d相组合来实现俯仰控制功能。本领域技术人员将认识到，通过包括两个俯仰控制连杆构件68和70使得有冗余的俯仰控制连杆构件，即使在牵引杆62a、62b、62c或62d中的任一个发生单一故障的情况下也将有可能保持牵引和俯仰控制。

俯仰控制机构50的进一步讨论被提供在2009年10月19日提交的共同未决的PCT专利申请PCT/CA2009/001487中，并因此在本文中将不再进一步详细地描述。可以理解的是，可在不需要上述俯仰控制机构的情况下来提供将在下面进一步详细地描述的牵引控制组件40的功能。

单轨转向架14的描述

下文将描述可与本发明的牵引控制组件40相连的单轴单轨转向架14的非限制性实例。形成附图中示出的单轨转向架14的各种部件的形状和比例纯粹用于说明的目的，应视为是非限制性的。本领域技术人员可以作出为使部件更宽、更长或更薄的形式的差异构造，以使转向架执行在系统被设计的操作环境中。在某些地方，由于取向不同，某些附图标记可能在某些附图中无法发现。

参考图3，单轨转向架14包括具有第一侧部24和第二侧部26的本体部分22，第一侧部24和第二侧部26经由前连接部分28(外侧)和后连接部分29(内侧)连接在一起。除了其它可能的材料之外，单轴转向架14的本体部分22可以由钢或钢合金制成。应该认识到，单轴转向架14可以由各种不同的材料制成，只要该材料为预期应用提供期望的强度和刚度特性即可。

当单轴转向架14被定位在单轨轨道16上时，前连接部分28和后连接部分29在单轨轨道16的工作表面18的上方延伸。此外，第一侧部24和第二侧部26被定位成使得它们与单轨轨道16的两个侧面20的相应一个相邻。在所示实施例中，前连接部分28和后连接部分29都呈矩形形状的梁的形式。然而，应该认识到，前连接部分28和后连接部分29可以具有适于将单轴转向架14的第一侧部24和第二侧部26连接在一起的任意形状、尺寸和构造。此外，当单轴转向架14附接到单轨车12时，前连接部分28和后连接部分29并非必须需要面向前或面向后。相反，前连接部分28和后连接部分29可以被定位在行进的任一方向上。

图3-6中所示的单轴单轨转向架14可操作成用于支撑一个或多个承载轮30和四个导向轮32，导向轮32包括外侧导向轮对和内侧导向轮对。如本文所用，术语“内侧”是指单轨转向架14靠近单轨车车体12的中央的侧，而术语“外侧”是指单轨转向架14靠近单轨车车体12的端部的侧。此外，本体部分22可操作用于支撑两个稳定轮36。在所示实施例中，稳定轮36被定位在单轴转向架14的“内侧”导向轮对32的下方，并与其同轴。然而，应该认识到，稳定轮36也可定位在“外侧”导向轮32的下方，或内侧导向轮和外侧导向轮之间的任何位置处，而不偏离本发明的精神。在未示出的可选实施例中，另外的稳定轮可定位在每个导向轮32的下方，使得单轨转向架14包括四个稳定轮36。

承载轮30、导向轮32和稳定轮36一般由橡胶制成；然而，它们也可以是充气轮胎、半充气轮胎、实心橡胶轮胎、塑料轮胎、金属轮或本领域中已知的其它任何类型的轮胎或车轮。

如图3-6所示，牵引控制组件40的牵引杆62a、62b略高于该对内侧导向轮32地连接到单轨转向架14，并且牵引杆62c、62d略高于稳定轮36地连接到单轨转向架14。必须注意的是，牵引杆并不总是必须位于导向轮和稳定轮的上方。只要上部牵引杆62a、62b被竖直地移置成位于下部牵引杆62c、62d的上方以提供俯仰功能(在包括俯仰控制机构的情况下)，牵引杆与导向轮和/或稳定轮的任何相对定位被允许并且应该被视为是所公开的发明的一部分。

牵引杆62a、62b附接到单轨转向架14，使得它们的纵轴线被定位成基本上平行于单轨轨道16的工作表面18。此外，牵引杆62a、62b被定位成使得它们偏移到单轨轨道16的工作表面18的两侧并且被定位在与单轨轨道16的工作表面18大致相同的平面上。通过使上部牵引杆62a、62b与工作表面18共面，转向架框架的俯仰力矩被最小化。更具体地说，如果被安装在工作表面18的水平面上，则这两个牵引杆62a、62b承受多数牵引力，使得两个下部牵引杆62c、62d(在它们被提供的情况下)简单地协同第一和第二俯仰控制连杆构件68和70提供俯仰稳定性。此外，通过将上部牵引杆62a、62b设置在工作表面18的两侧，上部牵引杆62a、62b不会延伸到单轨车辆的乘客室中。

如上所述，牵引杆62a、62b适合于吸收由单轨车组件10产生的牵引力。该牵引力也由横杆72吸收，这有助于通过钟形曲柄机构74a、74b将这些力传递给牵引杆62a、62b。

钟形曲柄机构74a、74b帮助牵引杆62a、62b吸收牵引负载，并将牵引负载传递到单轨轨道包络线外。更具体地说，通过使牵引力到达单轨轨道16的每侧，牵引杆62a、62b可以被定位在单轨轨道工作表面18的高度处。这减小了由牵引力产生的俯仰力矩，使得多数牵引力被上部牵引杆62a、62b吸收。因此，牵引杆62c、62d(当被包括作为牵引控制组件40的一部分时)不需要吸收任何牵引力，而是用于稳定任何剩余的俯仰力矩。

在上部牵引杆62a、62b未定位在与工作表面18基本上相同的平面内的情况下，一些牵引力被传递给下部牵引杆62c、62d。更具体地说，当牵引杆62a、62b与单轨轨道16的工作表面18未对准时，牵引力和俯仰对准之间存在逐步的相互影响。

在所示实施例中，牵引杆62a、62b是实心的骨头形杆，具有能够处理所产生的牵引力的合适的厚度和材料强度。每个牵引杆62a、62b可以具有任何形状、尺寸和构造，只要它们能满足其预定的功能即可。此外，上部牵引杆62a、62b不同于下部牵引杆62c、62d是可能的，使得下部牵引杆62c、62d可以具有比牵引杆62a和62b更轻型的材料。

可以基于牵引控制组件40的所需特性来选择牵引杆62a、62b中的每一个的设计和材料特性。例如，选择牵引杆62a-62b、钟形曲柄机构74a、74b和横杆72的刚度(其可以基于材料特性或设计)提供了独立地选择转向架牵引(纵向)刚度和俯仰刚度的能力。

可以分别选择牵引杆62a-62b、横杆72和钟形曲柄机构74a、74b中单独每个的材料和设计，以定制牵引控制组件40的处理。更具体地说，可以独立地选择牵引杆62a、62b、钟形曲柄机构74a、74b的刚度和横杆72的刚度，以定制牵引控制组件40的功能。横杆72可以是在每个连接端具有回弹性钟形曲柄机构74a、74b以减小噪音和振动并防止单轨转向架14和单轨车12的框架之间动态相互影响的刚性横杆72。

通过定制转向架14相对于单轨车车体12的俯仰刚度和纵向刚度，传递到单轨车车体12的共振和振动以及不期望的噪声，和/或不期望的导向轮胎磨损可以被最小化。

如图1所示，牵引控制组件40通常设置在单轨转向架14的内侧。然而，牵引控制组件40可同样安装到单轨转向架14的“外侧”，而不损害它的功能。

转向辅助装置42

下面将参考图5至图7B更详细地描述在许多附图中示出的转向辅助装置42。如上所述，转向辅助装置42可操作用于促进单轨转向架14和单轨车12之间的旋转运动，使得当单轨转向架14在轨道的弯曲部分上行进时单轨转向架14能够更好地维持其与单轨轨道16的对准。通过保持与单轨轨道16良好对准，避免了导向轮32中单个导向轮上的负载增大。

虽然在所有的图中未示出，但是单轨转向架14和单轨车12之间包含有二次悬挂装置(除其它可能性之外，它可以是一组安全气囊)。虽然这种二次悬挂装置使得有价值地悬挂单轨车12，但是当单轨转向架14在单轨轨道16的弯曲部分上行进时这种二次悬挂装置还将剪切载荷施加到单轨转向架14上，这在单轨转向架14和单轨车12之间产生了增大的旋转刚度。这种增大的旋转刚度可防止单轨转向架14将自身与单轨轨道16完全对准。因此，为了减小这种旋转刚度，本发明的转向辅助装置42可操作用于将与二次悬挂装置所施加的剪力抵消的剪力施加到单轨转向架。这有助于减小旋转刚度和促进转向架14和单轨车12之间的旋转运动，从而使单轨转向架14保持与单轨轨道16更好地对准。

根据非限制性实施例，根据本发明的转向辅助装置42是不需要输入能量或指令而起作用的一种被动装置。转向辅助装置42不被主动驱动，而是由于施加到转向辅助装置42所附接的钟形曲柄机构74a、74b上的不同力而起作用。在可选的非限制性实施例中，转向辅助装置42可以是主动部件。

实际情况的下列非限制性实例有助于说明这一动态。让我们假设，单轨转向架14在单轨轨道16的具有46m弯曲半径的弯曲部分上行进。为了使单轨转向架14将自身与单轨轨道16正确地对准，需要转向架关于车体旋转约100mrads。然而，当转向辅助装置42不存在时，由二次悬挂装置施加到单轨转向架14的剪力增大了单轨转向架14和单轨车12之间的旋转刚度，使得转向架关于车体的旋转只有约80mrads。这导致单轨转向架14和单轨轨道16之间约20mrads的错位，这使单轨转向架14的外侧的内导向轮32被压紧在单轨轨道16的侧面上，从而导致不希望的额外负载被施加到外侧的内导向轮32上。更具体地说，该旋转刚度意味着额外的力被施加到转向架14的斜对角车轮上，即施加到外侧的内导向轮32和内侧的外导向轮32上。同样，该旋转刚度导致负载从其它两个导向轮移除。当在弯道中对法向加速度起作用的横向力被叠加时，另外的努力导致每个转向架的一个负载轮32即外侧的内导向轮32特别超载。

因此，为了帮助减小一些外侧导向轮上的这种额外负载，本发明的牵引控制组件40包括转向辅助装置42。转向辅助装置42将与二次悬挂装置所施加的剪力抵消的剪力施加到单轨转向架14，从而减小了单轨转向架14和单轨车12之间的旋转刚度并促进这两个部件之间的旋转运动。这使得当在单轨轨道16的弯曲部分上行进时单轨转向架14能够与单轨轨道16保持更好的对准，这继而减小了一些外侧导向轮32上的负载。

现在将更详细地说明转向辅助装置42将这些剪力施加到单轨转向架14上的方式。图5所示为连接在单轨转向架14和单轨车12之间的牵引控制组件40，其中单轨车12以虚线示出。转向辅助装置42被显示为将钟形曲柄机构74a、74b的两个臂46互连。在单轨转向架14在单轨轨道16的直线部分上行进的情况下，如图5所示，转向辅助装置42的纵轴线大致平行于横杆72。

当被定位在两个臂46之间时，转向辅助装置42处于压缩下，使得其施加向外的力到钟形曲柄机构74a、74b上。这些向外的力与转向辅助装置42的纵轴线对准。在图5所示的非限制性实例中，转向辅助装置42为液压缸的形式。然而，转向辅助装置42可以是能够处于压缩地安装在两个钟形曲柄机构74a、74b之间的任何其它装置。例如，除了其它可能装置之外，转向辅助装置42还可以是机械式螺旋弹簧汽缸或气压缸。

根据非限制性实例，转向辅助装置42的液压缸可包括缸活塞、活塞杆和作为行业中标准部件的密封件。至少缸体部分可以由具有ST52.3的钢牌号的钢材料制成，并且液压流体可以是符合MIL-PRF-83282的任何液压油。此外，该液压缸可被设计为在-30至75℃的温度范围和高达2500PSI的压力范围内操作。通常，根据本发明的转向辅助装置42的液压缸包括气阀和排放适配器。将液压缸连接到钟形曲柄机构的连接器端可以是适于将液压缸枢转地连接到钟形曲柄机构的任何类型的连接器端。应该理解的是，用于转向辅助装置42的液压缸的上述值和实例是为了说明的目的而被严格地给出，并且不应该用来限制本发明的范围。转向辅助装置42的其它实施例和规格可能取决于其特定的应用，并且本领域技术人员将理解如何选择适当的转向辅助装置42来实现本文所述的功能。

根据非限制性的实例，转向辅助装置42在压缩前可具有约1100mm的自由长度。在40N/mm的压缩下，自由长度被压缩约400mm，以便连接在钟形曲柄机构74a、74b的两个臂46之间。因此，当转向辅助装置42位于两个钟形曲柄机构74a、74b的臂48之间时，它具有约700mm的压缩长度。在这种压缩下，转向辅助装置42提供16KN的向外负载。应该理解的是，这些值是为了说明的目的而被严格地给出，根据本发明的转向辅助装置42不限于这些值。

因为当转向辅助装置42安装在两个钟形曲柄机构74a、74b之间时处于压缩下，所以转向辅助装置42施加与其纵轴线平行和对准的向外负载。当在单轨轨道16的直线部分上行进时，转向辅助装置42的纵轴线基本上与两个钟形曲柄机构74a、74b的中心枢转点45对准。由于这种对准，由转向辅助装置42施加到钟形曲柄机构74a、74b的负载不在钟形曲柄机构74a、74b上产生任何力矩。因此，当单轨转向架14在单轨轨道16的直线部分上行进时，由于转向辅助装置42使得没有剪力施加到单轨转向架14上。

现在让我们考虑当单轨转向架14在单轨轨道16的弯曲部分上行进时作用于单轨转向架14上的力，如图6所示。再一次，牵引控制组件40连同转向辅助装置42被显示为连接在单轨转向架14和单轨车12之间，其中单轨车12以虚线示出。在该非限制性实例中，单轨车12和单轨转向架14在单轨轨道16的向左侧弯曲θ曲率半径的部分上行进。为了举例，让我们假定所显示的转向架14是在朝向页面的右侧的方向上行进的后转向架。因此，单轨轨道16的弯曲部分是左手弯道。

如上所述，当在单轨轨道16的弯曲部分上行进时，对于单轨车12和单轨转向架14而言理想的是它们之间具有相对低的旋转刚度，使得单轨转向架14可容易地相对于单轨车12枢转。采用这种方式，单轨车12可以相对于单轨转向架14处于一角度处(使得它可以跨越在位于弯曲轨道的不同位置处的两个单轨转向架14之间)，而支撑单轨车12的单轨转向架14可与单轨轨道16保持基本上对准。这显示在图6中，其中单轨车12相对于单轨转向架14以θ的角度枢转。

当单轨转向架14在单轨轨道的向左侧弯曲的部分上行进时，如图6所示，二次悬挂装置施加由箭头90表示的剪力到单轨转向架14，这往往使单轨转向架围绕其重心(CoG)在逆时针方向上旋转。该剪力90增大了单轨车12和单轨转向架14之间的旋转刚度，这将导致单轨转向架14跟随单轨车12进行旋转运动。这阻碍了单轨转向架的与单轨轨道保持对准的能力。

因此，根据本发明的转向辅助装置42产生由箭头92表示的剪力来施加到单轨转向架14上，以抵消由二次悬挂装置施加的剪力90。该抵消剪力92减小了单轨车12和单轨转向架14之间的旋转刚度，从而有利于单轨车12和单轨转向架14之间的旋转运动，使得单轨转向架14能够与单轨轨道16保持更好的对准。

导向轮32将单轨转向架14定位在弯道中。如果单轨转向架14和单轨车12之间的旋转可以忽略不计，则外侧的内导向轮不会过载。然而，二次悬挂装置导致单轨转向架14的旋转刚度增大，这减少了单轨转向架14在弯道中时相对于单轨车12的旋转。单轨转向架14从而必须抵抗由导向轮32所产生的旋转力矩。转向辅助装置42抵消来自二次悬挂装置的剪力矩，从而提高了单轨转向架相对于单轨车12旋转的能力。

由于由转向辅助装置42施加到钟形曲柄机构74a、74b的力矩使得剪力92被施加到单轨转向架14。更具体地说，随着单轨车12相对于单轨转向架14枢转，钟形曲柄机构74a、74b绕它们的中心枢转点45枢转。在单轨车12相对于单轨转向架14逆时针枢转的情况下，如图6所示，这导致钟形曲柄机构74a、74b也在逆时针方向上枢转。由于钟形曲柄机构74a、74b的这一逆时针旋转，由转向辅助装置42施加到钟形曲柄机构74a、74b上的力不再与中心枢转点45对准。因此，由箭头F1、F1'表示的这些力在钟形曲柄机构74a、74b上产生趋于进一步在逆时针方向上推动钟形曲柄机构74a、74b的力矩。

随着钟形曲柄机构74a、74b在逆时针方向上旋转，钟形曲柄机构74a、74b的臂46的端部之间的直线距离扩大，从而使转向辅助装置42扩张。由于转向辅助装置42扩张，其压缩水平降低并且其施加在臂46上的力也减小。在单轨转向架14在具有θ曲率半径的左侧弯道上行进的情况下，转向辅助装置扩张，其中它提供了与在其压缩形式下施加的力相比减小的向外的力。该力现在偏离钟形曲柄机构74a、74b的中心枢转点45的事实产生施加到钟形曲柄机构74a、74b上的力矩。

图7A、7B所示为钟形曲柄机构74a、74b的放大图，示出了由转向辅助装置42施加到这些钟形曲柄机构74a、74b上的力。施加到钟形曲柄机构74a、74b上的力矩可以通过力(F₁或F₁')乘以杠杆臂(r1)来计算，杠杆臂是力矢量与中心枢转点45之间的垂直距离。因此，可以使用公式：M＝F₁*r₁来计算力矩。

再参考图6，可以看出，被施加到钟形曲柄机构74a、74b中每一个上的这一逆时针力矩产生施加到牵引杆62a、62b中每一个上的力。更具体地说，钟形曲柄机构74b在逆时针方向上的旋转使牵引杆62b被拉动，同时钟形曲柄机构74a在逆时针方向上的旋转使牵引杆62a被推动。牵引杆62a、62b的这一拉和推产生剪力92施加到单轨转向架14上，这使单轨转向架14在顺时针方向上围绕其重心(CoG)旋转。该剪力92抵消由二次悬挂装置施加在单轨转向架14上的剪力90，从而促进单轨转向架14和单轨车12之间的旋转运动，并且使单轨转向架14与单轨轨道16保持更好地对准。单轨转向架14与单轨轨道16对准得更好，导向轮32之间的负载分布就更好。此外，如果单轨转向架14与单轨轨道16很好地对准，则避免过多的额外负载施加在外侧的内导向轮上。

通过调整转向辅助装置42的不同参数，可调节施加到单轨转向架14上的剪力92。例如，通过改变钟形曲柄机构74a、74b的臂46的长度，或者通过调节由转向辅助装置42所施加的刚性或负载，可以改变施加到单轨转向架14上的剪力92的大小。因此，本领域技术人员已知的是，调节转向辅助装置42以便达到足以与二次悬挂装置施加的任何剪力90抵消的所需剪力92。

应该理解的是，本发明的转向辅助装置42的功能是被动的，这意味着它在没有主动控制系统的情况下工作。转向辅助装置42通过响应作用在单轨转向架14上的力的变化而工作。由于转向辅助装置42而施加到单轨转向架14上的剪力取决于单轨轨道16的曲率半径发生改变。此外，本发明的转向辅助装置42与转向辅助装置42相对于单轨转向架14的内侧或外侧的位置无关地工作。转向辅助装置42也与单轨转向架14向前或向后的运动无关地工作。这使得本发明的转向辅助装置42既简单又通用。

尽管已经参考某些优选实施例非常具体地描述了本发明，但是在不脱离本发明精神的情况下可以进行改变和改进。因此，本发明的范围只受所附权利要求书及其等同物的限制。

Claims (23)

1.一种牵引控制组件，用于连接在单轨转向架框架和单轨车之间，所述牵引控制组件包括：

a)第一牵引杆，其枢转地连接到第一钟形曲柄机构；

b)第二牵引杆，其枢转地连接到第二钟形曲柄机构，所述第一牵引杆和所述第二牵引杆能够吸收施加到所述单轨转向架上的牵引力；

c)横杆，其将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连；和

d)转向辅助装置，其将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连，在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置使所述牵引控制组件施加剪力到所述单轨转向架，以促进所述单轨转向架和所述单轨车之间的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的牵引控制组件，其中，所述转向辅助装置是被动转向辅助装置。

3.根据权利要求2所述的牵引控制组件，其中，所述转向辅助装置是主动转向辅助装置。

4.根据权利要求1所述的牵引控制组件，其中，所述第一牵引杆和所述第二牵引杆还枢转地连接到所述单轨转向架和所述单轨车中的一个上。

5.根据权利要求1所述的牵引控制组件，其中，在所述单轨转向架在单轨轨道的直线部分上行进期间，所述转向辅助装置被定位成基本上平行于所述横杆。

6.根据权利要求4所述的牵引控制组件，其中，在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置产生施加在第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上的力矩。

7.根据权利要求5所述的牵引控制组件，其中，所述转向辅助装置沿长度扩张以产生所述施加在第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上的力矩。

8.根据权利要求5所述的牵引控制组件，其中，所述施加在第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上的力矩使所述第一牵引杆和所述第二牵引杆在所述单轨转向架上加入剪力，以抵消由设置在所述单轨转向架和所述单轨车之间的二次悬挂系统施加的剪力。

9.根据权利要求1所述的牵引控制组件，其中，所述转向辅助装置包括螺旋弹簧、液压缸和气压缸中的一种。

10.根据权利要求1所述的牵引控制组件，还包括俯仰控制机构，所述俯仰控制机构包括：

a)第三牵引杆；和

b)连杆构件，其包括第一端和第二端；

其中，所述连杆构件的第一端枢转地连接到所述第一钟形曲柄机构，并且所述连杆构件的第二端枢转地连接到所述第三牵引杆。

11.根据权利要求10所述的牵引控制组件，其中，所述连杆构件被定位成基本上垂直于所述第一牵引杆和所述第三牵引杆。

12.一种单轨转向架组件，用于将单轨车支撑在单轨轨道上，所述单轨转向架组件包括：

a)单轨转向架体，其包括框架、至少一个承载轮、在所述框架的第一侧上的第一导向轮、在所述框架的第二侧上的第二导向轮和在所述框架的第一侧上的第一稳定轮；

b)第一牵引杆，其枢转地连接到第一钟形曲柄机构；

c)第二牵引杆，其枢转地连接到第二钟形曲柄机构，所述第一牵引杆和所述第二牵引杆能够吸收施加到所述单轨转向架上的牵引力；

d)横杆，其将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连；和

e)转向辅助装置，其将所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构互连，在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置使所述牵引控制组件在所述单轨转向架上加入剪力，以促进所述单轨转向架和所述单轨车之间的旋转运动。

13.根据权利要求12所述的单轨转向架组件，其中，所述转向辅助装置是被动转向辅助装置。

14.根据权利要求12所述的单轨转向架组件，其中，所述转向辅助装置是主动转向辅助装置。

15.根据权利要求12所述的单轨转向架组件，其中，所述第一牵引杆和所述第二牵引杆还枢转地连接到所述单轨转向架和所述单轨车中的一个上。

16.根据权利要求12所述的单轨转向架组件，其中，在所述单轨转向架在单轨轨道的直线部分上行进期间，所述转向辅助装置被定位成基本上平行于所述横杆。

17.根据权利要求15所述的单轨转向架组件，其中，在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置产生施加在第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上的力矩。

18.根据权利要求17所述的单轨转向架组件，其中，所述转向辅助装置沿长度扩张以产生所述施加在第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上的力矩。

19.根据权利要求18所述的单轨转向架组件，其中，所述施加在第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上的力矩使所述第一牵引杆和所述第二牵引杆在所述单轨转向架上加入剪力，所述剪力抵消由设置在所述单轨转向架和所述单轨车之间的二次悬挂系统施加的剪力。

20.根据权利要求12所述的单轨转向架组件，其中，所述转向辅助装置包括螺旋弹簧、液压缸和气压缸中的一种。

21.根据权利要求12所述的单轨转向架组件，还包括俯仰控制机构，所述俯仰控制机构包括：

a)第三牵引杆；和

b)连杆构件，其包括第一端和第二端；

其中，所述连杆构件的第一端枢转地连接到所述第一钟形曲柄机构，并且所述连杆构件的第二端枢转地连接到所述第三牵引杆。

22.根据权利要求21所述的单轨转向架组件，其中，所述连杆构件被定位成基本上垂直于所述第一牵引杆和所述第三牵引杆。

23.一种操作转向辅助装置的方法，所述转向辅助装置是支撑单轨车的单轨转向架的一部分，所述转向辅助装置枢转地连接到第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构，所述第一钟形曲柄机构和所述第二钟形曲柄机构通过第一和第二牵引杆将所述单轨转向架连接到所述单轨车，所述方法包括：

i)在所述单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，所述转向辅助装置在所述第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上施加力矩，以使所述第一和第二牵引杆加入剪力用于抵消由悬挂系统产生的剪力；

ⅱ)在所述单轨转向架在单轨轨道的直线部分上行进期间，所述转向辅助装置与所述第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构成直线，以便没有力矩施加在所述第一钟形曲柄机构和第二钟形曲柄机构上。