CN105774833A - 用于轨道车辆的发电装置及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于轨道车辆的发电装置及轨道车辆。其中，用于轨道车辆的发电装置及安装有该发电装置的轨道车辆，包括：主动轮，从动轮、发电机及传动机构；所述主动轮套设在所述轨道车辆的转向架的轮对的轮轴上，且位于轮轴两端的两个车轮之间，并与所述轮轴周向固定；所述从动轮套设在所述发电机的转轴上，所述发电机与车体的底架连接；所述主动轮和从动轮之间通过所述传动机构传动。本发明提供的用于轨道车辆的发电装置及轨道车辆，不需要使用专用转向架。

Description

用于轨道车辆的发电装置及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆的发电装置及轨道车辆。

背景技术

铁路车辆辅助供电系统主要为车载电气设备如照明、旅客信息等提供交流或直流电源，由辅助电源装置、蓄电池、辅助及控制用电设备等几部分组成。辅助供电系统可以采用单车供电、集中供电和混合供电三种方式。其中单车供电方式的每辆车都有一套独立的供电系统，在车辆用电量较小时，可以直接通过发电装置与蓄电池组并联的方式供电。

现有的发电装置包括：主动轮、从动轮、三角皮带、发电机以及张紧装置。其中，主动轮安装在转向架轮轴的轴端，从动轮安装于发电机端部，主动轮和从动轮通过三角皮带进行传动，三角皮带还通过固定在转向架上的张紧装置张紧，避免三角皮带打滑，从而实现主动轮和从动轮的正常传动。

但是，现有的这种发电装置需要安装在专用转向架的特制轮轴的轴端位置。所以，在现有轨道车辆上安装该发电装置时，需要将标准转向架更换为专用转向架。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于轨道车辆的发电装置及轨道车辆，以解决现有技术中在轨道车辆上安装发电装置时需要更换专用转向架的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

第一方面，提供一种用于轨道车辆的发电装置，包括：主动轮、从动轮、发电机及传动机构；所述主动轮套设在所述轨道车辆的转向架的轮对的轮轴上，且位于轮轴两端的两个车轮之间，并与所述轮轴周向固定；所述从动轮套设在所述发电机的转轴上，所述发电机与车体的底架连接；所述主动轮和从动轮之间通过所述传动机构传动。

上述发电装置的进一步改进，还包括调整机构，所述发电机通过调整机构与所述底架连接，所述调整机构用于在轨道车辆过曲线时调整所述主动轮和从动轮之间的距离。

上述发电装置的进一步改进，所述传动机构为皮带，所述调整机构包括：悬挂件和张紧件；所述悬挂件的一端与所述底架固定，所述悬挂件的另一端与所述发电机动联接，且所述发电机可绕所述悬挂件与发电机的连接点旋转；所述张紧件抵顶在所述发电机上，用于调整所述皮带的张紧力。

上述发电装置的进一步改进，所述张紧件包括：杠杆、调整弹簧、安装轴以及调整手轮，所述悬挂件包括：吊轴以及吊架；所述吊架一端与所述底架固定；所述吊轴套设在所述吊架的另一端，所述发电机枢接在所述吊轴上；所述安装轴的一端与所述吊架固定；所述杠杆的一端套设在所述安装轴上，所述杠杆的另一端抵顶在所述发电机上，且所述杠杆还与所述吊架铰接；所述调整弹簧套设在所述安装轴上，且所述调整弹簧的一端与所述杠杆抵触，所述调整弹簧的另一端与所述调整手轮抵触；所述调整手轮用于调整所述调整弹簧的预设弹力。

上述发电装置的进一步改进，所述吊架包括：第一吊架和第二吊架；所述第一吊架的一端与所述底架固定，所述第一吊架的另一端与所述第二吊架的中间部分固定；所述吊轴穿设在所述第二吊架的一端；所述第二吊架的另一端往所述底架方向延伸形成有安装部，所述安装轴的一端固定在所述安装部上；所述杠杆与所述第二吊架的中间部分铰接。

上述发电装置的进一步改进，所述皮带为平皮带，所述主动轮和所述从动轮的横截面的直径由中心向两端逐渐减小。

上述发电装置的进一步改进，所述主动轮和/或所述从动轮的两端设置有轮缘。

上述发电装置的进一步改进，所述传动机构为齿轮系，所述齿轮系的主动齿轮固定在所述主动轮上，所述齿轮系的最后一级从动齿轮固定在所述从动轮上，所述主动齿轮和最后一级从动齿轮之间通过至少一级从动齿轮传动。

第二方面，提供一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆上安装有如上所述的发电装置。

本发明提供的用于轨道车辆的发电装置及轨道车辆，通过将发电装置的主动轮固定在两个车轮中间的轮轴上，并将转轴上安装有从动轮的发电机与车体底架连接，因而无需将发电装置安装在轴端，也就无需使用专用转向架直接将其安装在标准转向架上即可。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的用于轨道车辆的发电装置的结构示意图；

图2为轨道车辆直线运动时图1的发电装置各部件的相对位置状态示意图；

图3为轨道车辆过曲线时图1的发电装置各部件的相对位置状态示意图；

图4为图1中的发电装置的受力状态示意图；

图5为图1中主动轮的左视图；

图6为图1中主动轮的正视图；

图7为图1中从动轮的轴测图；

图8为图7中从动轮的左视图；

图9为图8的A-A向剖视图。

图中：

1、发电装置；11、主动轮；

111、主动轮轮缘；12、从动轮；

121、从动轮轮缘；13、发电机；

14、皮带；15、调整机构；

151、杠杆；152、调整弹簧；

153、调整手轮；154、吊轴；

1551、第一吊架；1553、第二吊架；

2、轮对；21、车轮；

22、轮轴；3、轨道；

4、底架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例一

本实施例提供一种轨道车辆以及用于该轨道车辆的发电装置，该发电装置可以避免在轨道车辆上安装发电装置时需要将标准转向架更换为专用转向架的问题，缩短了安装周期，降低了安装成本，并且维护方便。

本实施例提供的轨道车辆，包括：车体、走形部，车钩缓冲装置、制动装置和辅助装置。

其中，车体是轨道车辆的主体部分，用于容纳所装载的旅客或货物。车体一般由钢结构或轻金属结构构成，包括：底架、侧墙、端墙和车顶。轨道车辆车体的底架主要用于承受车辆的牵引缓冲纵向力和车辆车体上的载重，一般由中梁、端梁和侧梁等部分构成，中梁两端安装车钩缓冲装置，在侧梁上安装侧墙，在端梁上安装端墙，从而构成一个完整坚固的车体。此外，需要说明的是，车体的车顶、侧墙和端墙并不是轨道车辆的必备部分，比如，敞篷车辆不包括车顶，平车不包括车顶、侧墙和端墙。

走行部设置在车体和轨道之间，用于承载车体并带动车体在轨道上行走。现代的走行部还同时承担着保证车辆灵活、安全平顺地通过曲线，传递车辆作用力以及缓冲车辆与钢轨之间的冲击力和保证列车制动的功能。现在的走行部一般是指转向架，其包括：轮对、轴箱、悬挂装置、基础制动装置和构架。具体来说，现代的转向架构架一般为H形构架；两个轮对设置在构架的两端；轴箱则设置在轮对的端部；悬挂装置连接在构架和车体之间，用来提供缓冲作用；基础制动装置则安装在轮对上用于进行制动。

辅助装置用来为旅客提供必要的乘车条件或为运输货物和货运人员提供必须的条件。其包括：通风冷却系统，用于为旅客提供通风和制冷制热能力；辅助供电系统，用于为车辆提供车载电气设备提供电源；以及其他系统。具体来说，辅助供电系统一般由辅助电源装置(即发电装置)、蓄电池、辅助及控制用电设备等几部分组成。在实际使用中，当采用单车供电时，也即，当车辆用电量较小时，直接通过发电装置和蓄电池组并联的方式对车载电气设备进行供电。

图1为本实施例提供的发电装置的结构示意图；图2为轨道车辆直线运动时图1的发电装置各部件的相对位置状态示意图；图3为轨道车辆过曲线时图1的发电装置各部件的相对位置状态示意图。

如图1-3所示，发电装置1包括：主动轮11，从动轮12、发电机13及传动机构。其中，主动轮11套设在轮对2的轮轴22上，且位于轮轴22两端的两个车轮21之间，并与轮轴22周向固定。从动轮12套设在发电机13的转轴上，且发电机13与车体的底架4连接。主动轮11和从动轮12之间通过传动机构传动连接。从而当主动轮11带动从动轮12旋转时，可以带动发电机13的转轴转动切割磁力线来发电。

在本实施例中，对于主动轮11和从动轮12的具体形状、结构、材质均不做具体的限定，本领域技术人员可以根据实际需要选择现有技术中合适的轮型结构。同时，在本实施例中对于传动机构的具体形式、结构也不作限定，技术人员可以选择现有技术中任意合适的传动形式所需要的传动结构作为本申请主动轮11和从动轮12之间的传动机构，比如，使用带传动形式的皮带14，使用链传动形式的链条，或者使用齿轮传动形式的齿轮。另外，在本实施例中，主动轮11和轮轴22之间的固定连接形式不作具体限制，其可以是焊接、键连接或者螺栓连接、铆接等现有技术中任意紧固连接方式。当然，在本实施例中，技术人员可以使用任意结构的标准转向架。

在实际工作时，轮对2的车轮21在轨道3上行走从而带动设置在转向架上的车体跟随车轮21行走。在这个过程中，固定在轮对2轮轴22上的主动轮11跟随车轮21一起转动，从而通过传动机构带动从动轮12转动，然后，从动轮12的转动又带动发电机13的转轴转动从而切割发电机13中磁场的磁力线最终在发电机13的线圈绕组中产生感应电流，最后通过导线将发电机13将产生的上述感应电流输出到蓄电池中。

本实施例用于轨道车辆的发电装置及轨道车辆，通过将发电装置1的主动轮11固定在两个车轮21中间的轮轴22上，并将转轴上安装有从动轮12的发电机13与车体底架4连接，使得发电装置1整体位于车轨的内部，从而无需将发电装置1安装在轮轴22的轴端。这样，在安装该发电装置1时也就无需将标准转向架更换成专用转向架，简化了装配操作、节省了时间、降低了成本。也就是说，本实施例的发电装置1位于两个车轮21之间，所以不再需要特意将轮轴22加长来安装发电装置1，使得发电装置1可以安装在标准转向架上，比如RE型标准车轴转向架。并且，本申请将发电装置1的主动轮11安装在转向架上，而将转轴上套设有从动轮12的发电机13安装在车体的底架4上，也不会改变转向架的整体结构，可以避免改变转向架结构需要由铁路管理部门对转向架结构的可靠性进行重新评审的问题，降低了轨道车辆发电装置1的改装时间和成本。

并且，本实施例的发电装置1在安装时可以不受转向架组装进度的影响，在转向架组装后期或者整车组装后期均可进行安装，从而可以优化生产工序。

实施例二

请参阅图1-3，本实施例在实施例一提供的技术方案的基础上，设置一调整机构15，该调整机构15用于在轨道车辆过曲线时调整主动轮11和从动轮12之间距离的调整机构15，并将发电机13和车体底架4通过该调整机构15连接在一起。

在本实施例中，调整机构15可以是能够在轨道车辆过曲线时调整主动轮11和从动轮12之间距离的任意机构，比如柔性连接件，可滑动套筒等。举例来说，可以在车体底架4上固定两个滑动支架，每个滑动支架上均设置有一个滑槽，将发电机13滑设在这两个滑槽内。当轨道车辆过曲线时，发电机13在滑槽内滑动从而调节主动轮11和从动轮12之间的距离以使传动机构能够正常传动。当然，也可以通过一个或者一个以上可压缩元件，比如弹簧，将发电机13悬吊在车体底架4上。具体的，通过图2和图3可知，当轨道车辆过曲线时，通过可压缩元件的可压缩性即可改变发电机13与主动轮11之间的距离，进而改变主动轮11和从动轮12之间的距离，实现主动轮11和从动轮12之间的正常高效传动。

本实施例的发电装置1，通过设置调整机构15，可以在轨道车辆过曲线时实时调节主动轮11和从动轮12之间的距离，从而完美解决了将主动轮11和从动轮12分别设置在轮轴22和底架4上以后，在轨道车辆过曲线时，由于转向架的转动，主动轮和从动轮之间会出现夹角θ的问题，保证了主动轮11和从动轮12之间的正常高效传动，也即，在轨道车辆过曲线时也能保证发电装置1正常高效的输出电流。

实施例三

请参阅图1-3，本实施例是在实施例二的技术方案的基础上，将传动机构设置为皮带14。同时，本实施例的调整机构15包括：悬挂件和张紧件。其中，悬挂件的一端与底架4固定，悬挂件的另一端与发电机13动联接，且发电机13可绕悬挂件与发电机13的连接点旋转。同时，张紧件抵顶在发电机13上，该张紧件用于调整皮带14的张紧力，当然，其实质就是调整主动轮11和从动轮12之间的距离。

在本实施例中，悬挂件可以是任意形状、结构和大小的悬挂件，比如：连接板，或者连接杆。张紧件也可以是任意结构的可以推动发电机13绕其与悬挂件之间的连接点旋转的工件，比如弹簧或者拉绳、拉杆等。另外，悬挂件和发电机13可以是铰接或者枢接等现有技术中任意可以使发电机13旋转的动联接方式。

进一步，悬挂件包括：吊轴154以及吊架。其中吊架一端与车体底架4固定，吊架的另一端则穿设所述吊轴154，发电机13枢接在该吊轴154上。张紧件与发电机13连接，并可以提供作用力带动发电机13绕吊轴154旋转，从而使发电机13远离或者靠近主动轮11，进而带动从动轮12远离或者靠近主动轮11，达到调整主动轮11和从动轮12之间用于传动的皮带14的张紧力的目的。

具体的，吊架包括：第一吊架1551和第二吊架1553。其中，第二吊架1553与第一吊架1551固定连接且呈一定角度。该第一吊架1551的上端与车体底架4固定，第一吊架1551的下端与第二吊架1553固定。第二吊架1553的右端穿设吊轴154，吊轴154上枢接转轴上套设有从动轮12的发电机13。在本实施例中，第一吊架1551与车底架4可以通过焊接、铆接、螺栓连接等任意现有技术中的固定方式进行固定。第一吊架1551和第二吊架1553的夹角可以是任意夹角，并且第二吊架1553与第一吊架1551的固定点可以在第一吊架1551的任意位置，当然，第二吊架1553也可以使用任意位置与第一吊架1551固定。优选地，第一吊架1551的下端与第二吊架1553大致靠近中间位置的地方固定，且第一吊架1551和第二吊架1553之间的夹角为90度。

张紧件包括：杠杆151、调整弹簧152、安装轴以及调整手轮153。其中，安装轴的左端与第二吊架1553固定。具体的，可以从第二吊架1553的左端往上形成一个安装部，安装轴的左端固定在该安装部上。杠杆151的上端套设在该安装轴的左端并与穿设在该安装轴上的调整弹簧152的左端抵触，杠杆151的中间部分与第二吊架1553铰接，杠杆151的下端抵顶在发电机13上。调整手轮153安装在安装轴的右端，且与调整弹簧152的右端抵触，用于调整弹簧152的预设弹力。需要说明的是，在本申请中抵顶应做广义理解，其可以是相互连接；也可以仅仅是相互接触，提供相互作用力。优选地，在本实施例中，杠杆151的下端与发电机13仅仅是可以提供相互作用力的相互接触。另外，第一吊架1551和第二吊架1553可以是一体成形件，或者也可以直接将第二吊架1553的安装部往上端延伸后与车体底架4直接固定，从而可以省略第一吊架1551，也就是说，第一吊架1551并不是必须的。

在本实施例中，在安装该发电装置1时，首先通过调整手轮153为调整弹簧152施加一个合适的预设弹力。调整弹簧152的预设弹力通过杠杆151的上端传递到杠杆151的下端并将发电机13推离主动轮11，从而使主动轮11和从动轮12之间用于传动的皮带14张紧。当轨道车辆由直线运动变为曲线运动时，主动轮11和从动轮12之间的距离增大，在皮带14的拉力下，从动轮12带动发电机13往主动轮11方向运动，进而推动杠杆151转动，使得杠杆151的上端压缩调整弹簧152，从而产生一个反作用力作用在杠杆151上推动杠杆151往远离主动轮11的方向运动，最终使得皮带14的拉力与调整弹簧152的弹力平衡。

图4为图1中的发电装置的受力状态示意图。由图4可知，在轨道车辆在过曲线时，调整弹簧152受压产生的力F1被杠杆151传递于发电机13上，从而产生推离发电机13的力F2并使皮带14张紧，F2与皮带14张紧产生的拉力F3同时作用于发电机13，两个力使发电机13产生绕吊轴154与第二吊架1553的连接点旋转的趋势，从而远离或靠近转向架轮轴22上的主动轮11，如此适应因转向架转角而产生的距离变化。

当轨道车辆由曲线运动转为直线运动时，主动轮11往靠近从动轮12的方向运动，从动轮12受到皮带14的拉力减小，此时，压缩弹簧复位，从而推动杠杆151转动并推动从动轮12往远离主动轮11的方向运动以提供合适的主动轮11和从动轮12之间的距离，保证皮带14具有合适的摩擦力。

本实施例的发电装置1，通过压缩弹簧和杠杆151原理非常方便的解决了发电装置1在轨道车辆通过曲线线路或转向架蛇形运动时，转向架与车体出现转角，主动轮11和从动轮12的距离不断变化时皮带14手的拉力变化问题，有效保证了车辆动力学性能，而且结构简单。

实施例四

图5为图1中主动轮的左视图；图6为图1中主动轮的正视图；图7为图1中从动轮的轴测图；图8为图7中从动轮的左视图；图9为图8的A-A向剖视图。

如图5-9所示，本实施例是在上述实施例的技术方案的基础上，将皮带14设置为平皮带，并将本实施例的主动轮11和从动轮12的横截面的直径由中心向两端逐渐减小。

进一步，在主动轮11的两端可以设置主动轮轮缘11。优选地，在从动轮12的两端设置从动轮轮缘12。

本实施例的发电装置1，通过将皮带14设置成中间厚两边薄的鼓形轮，可以使得轨道车辆在通过曲线线路时，即使由于转向架与车辆纵向中心线形成夹角θ使得皮带14因受力不均而产生偏心，也可以使皮带14与主动轮11和从动轮12的轮面之间有效接触，保证主动轮11和从动轮12与皮带14在车辆运行过程中的摩擦力，并在轮缘的限制下，有效的传递动能。

经过实际测试，本实施例的轨道车辆在恒速通过线路激励为美国5级谱(AAR5)的线路时，分别在100m、145m曲线上以5km/h的速度通过，300m、500m曲线以105km/h的速度通过，在平直轨道上则以140km/h的速度通过，发电装置1均能够正常运行，不会对车辆整体动力学性能构成负面影响。

在本实施例中，优选地，将发电机13连接在底架4的中梁附近，从而使得皮带14、主动轮11、从动轮12等相对运动部件之间的极限偏离角度、距离等参数在车辆通过正反曲线时基本一致，从而减少故障的发生率。

实施例五

本实施例是在实施例一的技术方案的基础上，可以将传动机构设置为齿轮系，并将该齿轮系的主动齿轮固定在主动轮11上，将该齿轮系的最后一级从动齿轮固定在从动轮12上，在主动齿轮和最后一级从动齿轮之间通过至少一级从动齿轮传动。

在本实施例中，技术人员可以根据实际需要设置齿轮的级数，以及齿轮之间的力传递过程和齿轮的固定方式。这些都属于现有技术的内容，因此，在此不再赘述。当然，上述齿轮系可以设置在齿轮箱中，然后将该齿轮箱固定在车体底架4上。

本实施例的发电装置1，通过齿轮系进行传动，可以提高传动比，从而提高发电装置1的工作效率。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于轨道车辆的发电装置，其特征在于，包括：主动轮、从动轮、发电机及传动机构；

所述主动轮套设在所述轨道车辆的转向架的轮对的轮轴上，且位于轮轴两端的两个车轮之间，并与所述轮轴周向固定；

所述从动轮套设在所述发电机的转轴上，所述发电机与车体的底架连接；

所述主动轮和从动轮之间通过所述传动机构传动。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，还包括调整机构，所述发电机通过调整机构与所述底架连接，所述调整机构用于在轨道车辆过曲线时调整所述主动轮和从动轮之间的距离。

3.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述传动机构为皮带，所述调整机构包括：悬挂件和张紧件；

所述悬挂件的一端与所述底架固定，所述悬挂件的另一端与所述发电机动联接，且所述发电机可绕所述悬挂件与发电机的连接点旋转；

所述张紧件抵顶在所述发电机上，用于调整所述皮带的张紧力。

4.根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于，所述张紧件包括：杠杆、调整弹簧、安装轴以及调整手轮，所述悬挂件包括：吊轴以及吊架；

所述吊架一端与所述底架固定；

所述吊轴套设在所述吊架的另一端，所述发电机枢接在所述吊轴上；

所述安装轴的一端与所述吊架固定；

所述杠杆的一端套设在所述安装轴上，所述杠杆的另一端抵顶在所述发电机上，且所述杠杆还与所述吊架铰接；

所述调整弹簧套设在所述安装轴上，且所述调整弹簧的一端与所述杠杆抵触，所述调整弹簧的另一端与所述调整手轮抵触；

所述调整手轮用于调整所述调整弹簧的预设弹力。

5.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，所述吊架包括：第一吊架和第二吊架；

所述第一吊架的一端与所述底架固定，所述第一吊架的另一端与所述第二吊架的中间部分固定；

所述吊轴穿设在所述第二吊架的一端；

所述第二吊架的另一端往所述底架方向延伸形成有安装部，所述安装轴的一端固定在所述安装部上；

所述杠杆与所述第二吊架的中间部分铰接。

6.根据权利要求3-5任一项所述的发电装置，其特征在于，所述皮带为平皮带，所述主动轮和所述从动轮的横截面的直径由中心向两端逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，所述主动轮和/或所述从动轮的两端设置有轮缘。

8.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮系，所述齿轮系的主动齿轮固定在所述主动轮上，所述齿轮系的最后一级从动齿轮固定在所述从动轮上，所述主动齿轮和最后一级从动齿轮之间通过至少一级从动齿轮传动。

9.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆上安装有如权利要求1-8任一项所述的发电装置。