CN106458232A - 具有可变轨距轮组的多部分铁路车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路货车，所述货车具有转向架(4‑7)，每个转向架至少包括两个车轴。多个货车底盘(1，2，3)均包括装载面以及位于货车两个端部的连接器。根据本发明，每个底盘，铁路货车至少被设计成具有三个部分，所述三个部分由至少三个底盘和装载面(1，2，3)组成，且彼此通过铰接的方式连接成一个连续的组合体，其中在每种情况下，所述组合体由位于列车端部的转向架(4，7)和在装载面(1‑3)之间的铰接位置的转向架(5，6)支承，所述每个转向架(4‑7)包括具有可变轨距轮组的行走装置，用于从一个标准轨距转变到另一个标准轨距时的自动轨距的变化。

Description

具有可变轨距轮组的多部分铁路车辆

本发明涉及一种主要用于货物运输的铁路货车，但所述客车也可以被看作是一种客车。作为一个特点，铁路货车是以三个部分的方式设计或由更多的货车部分组成，从而提供三个或更多个装载面，它包括沿不同轨距的铁路线行驶的可变轨距轮组。

近年来，亚洲和欧洲之间的货运交通大大地增长。大部分货物由船舶运输。在这里，吨位没有真正的意义，因为现在的吨公里是非常便宜的，而且从在货物商品价格的关系上看吨公里微不足道。船舶运输的缺点在于运输时间，例如从上海港口到鹿特丹大约需要40天时间。快速运输是通过空运实现的，然而，这基本上明显比船舶运输更昂贵，也比通过陆路运输要贵得多。

与通过船舶或飞机运输相比，铁路运输具有许多优点，因为它是一个很好的折中方案：比船舶更快但比飞机慢，吨位比船舶运输更贵但明显比空运更经济。瑞士铁路服务机构Interrail AG，从波兰-白俄罗斯边境的布雷斯特到蒙汉-中国边境的二连浩特仅用了9天的创记录时间，对欧洲和中国之间宽轨线路的铁路运输树立了开拓性标准。整体来看，这条线路的测量长度超过8000公里，每天可达到900公里的纪录速度。41个高货柜的40尺(英尺，下文同)集装箱通过列车运输，其装载主要包括重型钢装甲。45个新订购的列车预计于2014年实现成都(CH)-罗兹(PL)线。对比空运更便宜且比海运更快的可靠的运输服务存在明确的需求。

集装箱流(container flows)在两个方向上的平衡被视为实现可持续的欧亚铁路产品和服务的一个决定性因素，因为集装箱列车运输只有保证了集装箱的循环才是可持续和经济有效的，从而在两个方向上平衡运输。到目前为止，朝远东方向的交通，首先被看作是集装箱向东返回。随着中国西部边境铁路枢纽的发展，可以加强东部地区的交通，从而可以保证集装箱和运输货车廉价的来回使用。柏林大贝伦终端和独立国家共同体CIS之间的被提及的集装箱列车对(container train pair)“东风”/“西风”作为东西方交通的一个成功范例。

除其他事项外，为了在欧洲和亚洲，特别是和中国之间较大的距离上能够组织一个高效的铁路运输，会出现以下的技术挑战：

1.在欧洲、俄罗斯和中国的铁路网中具有不同的轨距。中国、德国和波兰的铁路轨道的轨距为1435mm，而俄罗斯、哈萨克斯坦、白俄罗斯和蒙古的轨距为1520mm。

2.到目前为止，因为采用较大轨距的国家存在于出发点和目的地之间，货物会由于在完整的路线中出现不同的轨距而需要重新装载两次。这种货物装卸花费时间和金钱且是一个后勤挑战。

3.海关技术方面的问题亟待解决，因为货物运输经过六个国家，相应地货车在边境上停留数次。未来CIM/SMGS(国际货约运单/国际货协运单)托运单的应用允许欧洲、俄罗斯和亚洲之间凭借一张货运单据进行铁路货物运输，可显著提高运输能力。

4.一旦列车处于停滞状态，运输货物必须立即受到保护。

俄罗斯铁路的运输性能在近几年显著增加，从2011年的900公里/天到2012年的1400公里/天，预计在2015年度达到1500公里/天。从西部边境到伊尔库茨克的运输时间可能从11天缩短到5天。这条路线分支进入中国北部省份。在这些路线上8天运输时间达到6万吨的列车运输能力是可能的。现在的铁路轨道的运输能力可以在欧洲-中国路线上运输多达500000个额外的标准集装箱。事实上，俄罗斯铁路(RZD)计划将宽轨距轨道进一步扩大到432km以穿过斯洛伐克到达维也纳，将有助于上述预期。此外，目前45英尺大型交换箱体的内部尺寸的高度为3m，宽度为2.48m，长度为13.65m，可从3个侧面进入，因此可最佳地进行装载，这样的箱体已经被引入。这些集装箱可堆叠到1.5m的标准高度的集装箱。

为了在考虑到所有方面的情况下提高运输能力，也这是说为了每次在铁路路线上能一次运输更多的集装箱，满足所有标准的改进的铁道车辆是绝对必要的。根据UIC(国际铁路联盟)小册子510-4，货车必须具有1435mm轮组和/或从1435mm到1520mm来回变化的可变轨距轮组。制动装置必须设有KE 483和/或MHZ控制阀，以符合RZD(俄罗斯铁路)标准。根据UIC522-1，连接器(联轴器)必须配备自动中心缓冲连接器(AK)，具体为Transpact AK69e和/或C-AKV结构类型，并连接到根据俄罗斯标准的SA-3(摆动)连接器，因为列车重量高达2500吨以上时使用其它普通螺纹式连接器，造成材料的破坏是不可避免的。在特定的实施例中的铁路货车也应该允许半拖车运输。然而应注意的是，欧洲现有的半拖车只有约5％至10％可以通过起重机搬迁。

另外重要的一点是可以实现的列车的长度，以及需要该长度的铁道车辆。比到目前为止在欧洲-亚洲航线应用的列车更长的列车在技术上是可实现的，且在之前已被证明。在南非，长度达4公里和总重量高达41000吨的用于矿石运输的列车是普遍的。在这里，列车的一部分已经越过了山顶而后半部分尚未拉上来也是可能的。对于这一点，以一种分布的方式应用在整个组合体上的驱动机，部分需要同时拉动或推动，而其他部分需要制动。精细控制是通过中央计算机完成的，其计算包括所有的参数，如列车在路线上的当前位置和当前行驶速度。因此，这种列车的长度和装载是可能的。长度为7353米的运输必和必拓铁矿石(BHP Billiton Iron Ore)的货运列车从纽曼矿山行驶275km于2001年6月21日到达澳大利亚西部的黑德兰港。这辆货运列车由682个货车和8个机车组成，列车总重量为99732吨，因此它不仅是最长的列车，同时也是曾在铁路轨道上走过的最重的列车，由此它证明了什么可以通过铁路完成。

根据这些环境和情况，本发明的目的是提供一种作为铁道车辆的铁路货车，特别是允许更长的列车组合体能够在欧洲-亚洲路线行驶，允许轨距的自动变化，同时具有较轻的固有重量，每个货车能容纳更多的集装箱。在一个特定的变型中，使用起重机使半挂车(半挂车辆的拖车)的快速和可靠的装载成为可能。

这个目的是通过具有下述结构的铁路货车来实现，所述铁路货车包括每个均至少具有两个车轴的转向架、每个均具有装载面的多个货车底盘、以及位于货车两个端部的连接器，其特征在于，铁路货车至少被设计成具有三个部分，所述三个部分由至少三个底盘和装载面组成，并通过铰接的方式连接成一个连续的组合体，其中在每种情况下，所述组合体由位于列车端部的转向架和在装载面之间的铰接位置的转向架支承，所述每个转向架包括具有可变轨距轮组的行走装置(running gear)，用于从一个轨距转变到另一个轨距时的自动轨距的变化。

这些在欧洲-亚洲之间运输的铁路货车在图中被示出并通过这些附图进行描述，并且对其设计和功能进行说明。

铁路货车显示的附图如下:

图1显示了用于半挂车运输和集装箱运输中的三部分货车的侧视图；

图2显示了三部分货车的平面图；

图3显示了三部分货车端侧的自动连接器。

图1显示了三部分铁路货车及其独特设计。它包括三个装载面1，2和3，以及四个转向架4至7，每个转向架具有两个车轴，每个车轴上有两个车轮。在每种情况下，两个装载面通过内转向架5和6彼此枢转连接。因此，第一装载面1以铰接的方式通过第一转向架5与第二、即中间装载面2连接，中间装载面2的另一端通过第二、即内转向架6与第三装载面3连接。这些铰接允许连接的装载面1至3绕竖直走向的枢轴枢转，具体地，枢转的水平角度达到15度。水平走向的枢轴允许连接在一起的装载面1至3绕该水平轴枢转，水平走向的枢轴在垂直运动枢轴的两侧同时实现，因此这样的铁路货车也可以通过丘陵和洼地。由此，这样的三部分货车在编组中可通过最小曲线半径为150m的曲线，作为单个的货车可以通过最小的最小曲线半径为85米，且可通过遇到的所有丘陵和洼地。考虑到这一点，三部分货车提供三个45英尺标准的可回收集装箱的装载容量，通过放在装载面1上的集装箱8的例子来表示。这种集装箱的设计在欧洲专利EP 829408A1中已公开。根据这个标准，这些45英尺标准的可回收集装箱的标准化内部尺寸的高度为3m，宽度为2.48m，长度为13.65m。它们可以从三个侧面进行装载，并且可打开至顶部。装载载体可堆叠1.5m的标准高度的集装箱。作为一种变型，在每种情况下，在每个装载面1，2和3上可放置两个20英尺标准的集装箱，而不是三个45英尺标准的集装箱。与传统的只有两部分且基本上以相同的方式建造货车相比，这种货车作为一个整体增加了50％的容量。

转向架4至7都提供有具有可变轨距轮组的行走装置，每个转向架有四个车轮。事实上，配备有这样的可变轨距轮组的四车厢货车已经成功实现了超过400000km的总的运行性能、共580次变轨、轨距从1435mm变到1535mm且反之亦然，这种可变轨距轮组在几年前已被证明。因此这些具有可变轨距轮组的转向架已被尝试和测试，在操作上是可行的，是现有技术已知的，并且能从欧洲专利EP0873930A1或德国专利DE4405861A1中推导出实例。在这里显示的三部分货车提供了1100mm的装载高度，并具有从缓冲器到缓冲器的长度为50460mm的总长度。三个装载面1，2，3的测量长度为15765mm。

图2显示了三部分货车的俯视图。可看见形成三个装载面1，2，3的内连接的铰链9和10。后者被设计成具有非常高的强度和强固的方式，并由此形成几乎不可释放(脱开)的连接。这样，可确保从货车部分到货车部分之间的牵引力足够大，因此也能保证连接在一起的货车部分的在所有方向上的枢转。整个货车结构以高强度、片状、细晶粒结构钢通过轻质结构的方式被设计成45吨皮重(tare)。相比应用到已知的两部分货车的常规结构钢，实现了单个的货车部分的45吨有效载荷，因此每三部分货车总有效载荷为135吨。应当理解，根据基本设计原则，不仅可以实现三部分货车，而且还可以实现四部分甚至五部分货车。有利地，货车由奇数个装载面构成。这关系到制动装置。通常情况下，最多4个轮组需要一个控制阀，其中，每个轮组具有2个车轮。一定的成本节约导致货车具有奇数个装载面，根据装载面或货车部分的数量，需要如下指定的多个控制阀：

具有3个货车部分：2个控制阀是必要的

具有4个货车部分：3个控制阀是必要的

具有5个货车部分：3个控制阀是必要的

具有6个货车部分：4个控制阀是必要的

具有7个货车部分：4个控制阀是必要的

等等。

根据UIC标准和RZD标准，三部分货车需配备具有控制阀(例如KE 483)的制动装置。端侧连接器为C-AKv连接器(Compact Automatische Kupplung、紧凑型自动连接器的缩写)，端侧连接器具有俄罗斯SA3连接器的Willison外形(Willison profile)，并可以不用适配器连接到欧洲的螺纹连接器、SA-3连接器以及前UIC中心连接器。因此，这些端侧连接器允许货车快速连接和脱开，从而货车可迅速整合到列车组合体上，不论原产地，无论其原产地是欧洲、俄罗斯或中国。

图3示出了多部分货车端侧的自动连接器，特别是这样的TRANSPACT C-AKv连接器。它的牵引缓冲装置(draw and buffing gear)11安装在货车底盘的安装空间12中。压缩缓冲器15和回弹缓冲器16附着在所述安装空间12的侧壁13，14上，其中牵引缓冲装置11可以在这些缓冲器的止动件之间来回移动。支承装置17位于安装空间的端侧开口之后。然后整个连接器18通过减摇接头19(stabilisation jiont)铰接到牵引缓冲装置11上。连接元件包括对准角状部(alignment horn)20，具有杆22的大齿21，小齿23，以及承接座(ridification pocket)27。混合型列车连接器24和常规货车进行连接，连接器24由位于这些元件下方的杆驱动器28操作以进行自动连接，所述自动连接功能使得杆22撞击小齿23时自动移出和连接。主刹车管25也属于连接器。通过该连接器，缓冲器头部的前边缘到连接面的距离D为60mm。

如果通过列车运输温度控制集装箱，应考虑以下内容。目前，这样的集装箱都配备有加热或冷却组件，800升的柴油罐属于其中。例如列车运输102个这样的集装箱，然后102x800升＝81600升柴油一起被运输，仅仅用于冷却或加热。然而，应用电能来操作加热和冷却组件将更为有利，因为货车行驶的线路是带电的。为了这个目的，货车可以从前到后提供柔软的电气列车线路(母线)，以连接到用于运输温度敏感货物的温度控制集装箱的电冷却/加热组件。为了从一个位置供应货车的所有用电，单个货车的列车线路可以连接到电缆上，电缆以连续的方式引导到机车上。铁路轨道形成了对这一单相列车线路的回路导线。

由三部分或多部分货车组成的列车，从欧洲到亚洲来回运输，其运输能力的关键数据如下。装有168个20英尺标准的集装箱或84个40英尺的集装箱的28辆货车，在俄罗斯铁路(RZD)的铁路网中由单一的列车运输。吨位限制为14辆货车，然后用84个20英尺的集装箱，从欧洲到白俄罗斯边境(德意志联邦共和国和波兰)。两个这样的列车组合体可以在白俄罗斯边境连接在一起，因此两个14辆货车可以连接到在一起成为长度为28辆货车的列车。如果以每14辆货车为一辆列车的两辆列车运输到白俄罗斯边境，然后再连接到一起成为有28辆货车的单个列车穿越白俄罗斯和俄罗斯，用最佳的时间利用率，以下吨位可以被运输，也就是说可以实现以下运输能力：每天从欧洲到中国发3趟列车，每趟列车的28辆货车上装有168个20英尺标准的集装箱，最终每天可运输504个20英尺标准的集装箱，每个星期可运输3528个集装箱，加起来在35天内运输17640个20英尺标准的集装箱。运输时间为8天，在这种情况下，需要1344个这样的三部分货车，以维持连续的列车行程和每天3趟列车的周转。相比于8天作为一个整体的上述列车的运力，船舶运输则需要35天，其中集装箱必须仍然是重新装载的并带到指定的内陆位置。与此相反，基本上列车可以将集装箱带到更靠近其指定的目的地。

Claims (9)

1.一种具有转向架、多个货车底盘、以及位于货车两个端部的连接器的铁路货车，其中，每个转向架至少包括两个车轴，每个底盘包括装载面，其特征在于，铁路货车至少被设计成具有三个部分，所述三个部分由至少三个底盘和装载面(1，2，3)组成，且彼此通过铰接的方式连接成一个连续的组合体，其中在每种情况下，所述组合体由位于列车端部的转向架(4，7)和在装载面(1-3)之间的铰接位置的转向架(5，6)支承，所述每个转向架(4，5，6，7)包括具有可变轨距轮组的行走装置，用于从一个标准轨距转变到另一个标准轨距时的自动轨距的变化。

2.如权利要求1所述的铁路货车，其特征在于，铁路货车以三个部分的方式设计，所述三个部分由三个底盘和装载面(1，2，3)组成，通过铰接的方式连接成一个连续的组合体，其中在每种情况下，所述组合体由位于列车端部的转向架(4，7)和在装载面(1-3)之间的铰接位置的转向架(5，6)支承，所述每个转向架(4，5，6，7)包括具有可变轨距轮组的行走装置，用于从一个标准轨距转变到另一个标准轨距时的自动轨距的变化，尤其从欧洲标准轨距1435mm转变到俄罗斯标准轨距1520mm和中国标准轨距1435mm，反之亦然，端侧连接器(18)为C-AKv连接器，根据UIC标准和RZD标准，制动装置配备有控制阀，如KE 483。

3.如权利要求1所述的铁路货车，其特征在于，铁路货车以三个部分和/或更多个部分的方式设计，所述的多个部分由三个底盘和装载面(1，2，3)组成，通过铰接的方式连接成一个连续的组合体，其中在每种情况下，所述组合体由位于列车端部的转向架(4，7)和在装载面(1-3)之间的铰接位置的转向架(5，6)支承，所述每个转向架(4，5，6，7)包括具有可变轨距轮组的行走装置，用于从一个标准轨距转变到另一个标准轨距时的自动轨距的变化，尤其从欧洲标准轨距1435mm转变到俄罗斯标准轨距1520mm和中国标准轨距1435mm，反之亦然，端侧连接器(18)为具有侧面缓冲器的自动AK69er连接器，所述连接器(18)和侧面缓冲器与欧洲连接器、俄罗斯SA3连接器以及根据美国标准的中国连接器兼容，货车部分(1，2，3)具有用于内连接的俄罗斯中间缓冲器SA3，使列车长度达到被连接在一起时的1500m长度。

4.如权利要求1所述的铁路货车，其特征在于，铁路货车以四个部分的方式设计，即具有四个底盘和四个装载面(1，2，3...)，被连接到五个转向架(4，5，6，7，...)上连接成一个连续的组合体。

5.如权利要求1所述的铁路货车，其特征在于，铁路货车以五个部分的方式设计，即具有五个底盘和装载面(1，2，3...)，被连接到六个转向架(4，5，6，7，...)上连接成一个连续的组合体。

6.如权利要求1至5任一项所述的铁路货车，其特征在于，单个货车部分(1，2，3)的固有重量通过轻质结构的方式由高强度、细晶粒结构钢减重到使得每个货车部分的有效载荷达到45吨的程度。

7.如权利要求1至6任一项所述的铁路货车，其特征在于，每个货车部分的装载面(1，2，3)以细长的方式设计，使得它可以装载45英尺标准的集装箱或一个接一个的放置两个20英尺标准的集装箱。

8.如权利要求1至7任一项所述的铁路货车，其特征在于，至少一个货车部分的装载面(1，2，3)在其转向架(4，5，6，7)上至少水平枢转15°，在转出位置可以垂直降低到货车旁边的地面上，以便它可通过拖车以向后的方式进入。

9.如权利要求1至8任一项所述的铁路货车，其特征在于，铁路货车从前到后提供柔软的电气列车线路，以连接到用于运输温度敏感货物的温度控制集装箱的电冷却/加热组件。