CN107554543B - 一种轨道车辆及其铰接式有轨电车转向架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆及其铰接式有轨电车转向架。所述转向架包括构架，通过二系弹簧安装在构架上的摇枕；所述摇枕的上表面高度高于轮对的顶面；所述摇枕的上部中间位置安装有回转支承，该回转支承用于连接车体和所述摇枕而在车体和转向架之间形成相对回转运动。本发明的转向架适应R15m小半径曲线和反S曲线线路条件，同时具有良好动力学性能。

Description

一种轨道车辆及其铰接式有轨电车转向架

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆及其铰接式有轨电车转向架，属于轨道交通领域。

背景技术

现代有轨电车具有运行可靠、舒适、节能、环保等特点，已成为城市公共交通的主要方式之一。为避免城市较大规模的拆迁，有轨电车线路设计时，尽量考虑选择现有可用空间，因此与地铁线路相比，有轨电车线路条件较为复杂。就有轨电车而言，如何能够适应小曲线多的线路条件，如何提高车辆安全性的同时提高乘客乘坐舒适性等问题，在车辆研制过程中必须进行充分论证，采取有效措施来解决。

中车株洲电力机车有限公司申请的专利名称为“一种铰接式动车组动力转向架”（专利公开号：CN106476841A），其提出一种铰接式动车组动力转向架，该专利针对运行速度为130~180km/h的通勤动车组，主要对牵引和驱动装置进行改进设计，改善动力转向架的动力学性能和牵引制动粘着利用率，与本申请的提出的铰接式有轨电车动力转向架运行线路条件和转向架结构都有较大差异。

中车株洲电力机车有限公司申请的专利名称为“轻轨车辆及其铰接式转向架”（公开号：CN102358317 B），其提出一种适应小半径曲线线路的铰接式轻轨车辆转向架，其动力转向架牵引装置采用改进的橡胶关节结构，利用空气弹簧代替了摇枕和回转支承，可以适应站场最小曲线半径R30m的线路条件，如果线路条件进一步恶化，则需要采用更加优化结构的转向架来适应更小半径曲线的线路条件，无法适应R15m小半径曲线和反S曲线线路条件。

中车四方机车车辆有限公司申请的专利名称为“低地板轨道车辆转向架摇枕结构及转向架”（专利公开号：CN106080642 A），其提出一种低地板轨道车辆转向架摇枕结构及转向架，该转向架虽然带有回转结构，可以提高转向架小曲线通过能力，但是由于其低地板结构限制（例如：车体过道位于两侧车轮之间），其回转能力明显较弱，并不满足在R15m小半径曲线和反S曲线线路上行走的条件；另外，该转向架采用钢弹簧，垂向和横向位移相对较大，对多弯道和小半径曲线线路的运行条件适应性也较差；该转向架的电机布置方式采用构架两侧布置，一方面构架强度减弱，另一方面，电机本身的稳定性也不好，不如本发明的电机相对构架中间中心对称布置方式的稳定。

发明内容

本发明旨在提供一种轨道车辆及其铰接式有轨电车转向架，该转向架可以适应R15m小半径曲线和反S曲线线路条件，同时具有良好动力学性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种铰接式有轨电车转向架，包括构架，通过二系弹簧安装在构架上的摇枕；其结构特点是，所述摇枕的上表面高度高于轮对的顶面；所述摇枕的上部中间位置安装有回转支承，该回转支承用于连接车体和所述摇枕而在车体和转向架之间形成相对回转运动。

本发明的铰接式有轨电车转向架主要特点是转向架和车体之间设置有实现车体相对转向架回转的回转支承，同时，摇枕的上表面高度高于轮对的顶面，保证车体相对构架转动过程中不会被轮对阻挡，从而可以适应R15m小半径曲线和反S曲线线路条件，同时确保实现回转功能的同时保证车辆具有良好的动力学性能。

优选所述回转支承的对称中心与构架的对称中心、摇枕的对称中心重合。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

根据本发明的实施例，所述回转支承包括用于与车体固定相连的外圈、与摇枕固定相连的内圈、以及安装在外圈与内圈组成的滚道之间的滚动体。由此，回转支承外圈承受着车体重量、径向力和倾覆力矩等载荷，通过滚动体的滚动实现外圈和内圈的相对转动，从而实现车体与转向架的相对回转运动，确保车辆安全通过R15m小半径曲线和反S曲线线路。

所述构架整体呈工字型，其包括横梁和对应固定在横梁两端的两个侧梁；优选所述侧梁为中间下凹的箱型结构，侧梁的高度由对称中心向两端逐渐递减；优选所述横梁采用日字型结构。由此，本发明在保证构架中间结构承载强度的同时减小构架的扭转刚度，实现构架的柔性化设计，有利于转向架通过小半径曲线线路。所述侧梁为中间下凹的箱型结构，梁体高度由前后对称中心向两头逐渐递减，保证构架中间结构承载强度的同时减小构架总体的扭转刚度，合理布置构架的柔度分布位置，实现构架结构柔性化设计，减少线路不平顺及通过缓和曲线时产生的斜对称载荷；

所述横梁为主要由横梁上盖板、横梁下盖板和横梁立板形成的箱形结构；所述横梁上装有制动器安装座，该制动器安装座的内端部伸入到横梁内部，并与所述横梁立板、横梁上盖板、横梁下盖板融合成一体结构。由此，制动器安装座伸入到横梁内部，与横梁立板、横梁上盖板、横梁下盖板融合成一体结构，对制动器安装座和横梁的结构强度起到互相促进的作用。

根据本发明的实施例，所述横梁有两根，所述两根横梁之间连接有至少一根中间梁，该中间梁与两根横梁连接形成一体结构；优选两根横梁之间连接有三根中间梁，三根中间梁间隔并列设置。由此，三根中间梁间隔并列设置，保证横梁首尾和中部均被连接在一起，在减重的同时，保证了横梁的结构强度。

所述二系弹簧安装在构架和摇枕之间的前后对称中心；优选所述二系弹簧采用腰带式空气弹簧。本发明的腰带式空气弹簧相对于相同工作条件的其它空气弹簧具有垂向和横向位移小，适应多弯道和小半径曲线线路的运行条件。

为了实现构架和摇枕之间纵向力的传递，减少车辆过小半径曲线时牵引拉杆对转向架横向刚度的影响，所述构架和摇枕之间通过牵引拉杆相连；优选所述牵引拉杆有两根，两根牵引拉杆斜对称布置在构架的两侧。

为了限制车体相对转向架超出范围的回转运动，避免车辆运行时超出限界，所述摇枕上部外侧设置有摇头止挡座；所述摇枕的底部中间位置安装有抗侧滚扭杆装置；所述构架和摇枕之间安装有横向减震器；优选所述横向减震器的安装角度与垂直于轨道方向的方向之间呈20°—40°。由此提升了车辆垂向和横向平稳性指标。

抗侧滚扭杆装置提高了车辆的抗侧滚刚度，限制了车辆的侧滚角，提高了车辆的倾覆稳定性。更优选地，所述抗侧滚扭杆装置通过扭杆安装座安装在构架的横梁底部，且该抗侧滚扭杆装置通过扭杆臂与摇枕连接。

优选地，所述构架上安装有两台电机，两台电机相对构架中心对称方式布置，显著提高了其稳定性。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆，其适应在R15m小半径曲线和反S曲线线路上行走，所述轨道车辆具有所述的铰接式有轨电车转向架。

本发明的所述侧梁上盖板、下盖板采用钢板折弯成型，减少侧梁焊缝接口，加强侧梁结构强度；所述侧梁外侧设置有牵引拉杆安装座，牵引拉杆安装座采用锻件结构，与侧梁上盖板对应位置的预留外凸结构通过对接焊缝实现焊接连接，提高牵引拉杆安装座的结构强度；所述侧梁设置有垂向减震器安装座，垂向减震器安装座由侧梁下盖板对应位置预留凸出结构加工生成，减少焊缝焊接，且设有加强筋增强垂向减震器安装座的结构强度。

所述构架设置有电机下安装座，电机下安装座采用铸造结构，减少焊缝联接的同时增强电机下安装座的结构强度，所述电机下安装座设置在构架横梁的下部，与电机上安装座配合作为电机的安装基础。

所述构架设置有磁轨制动器限位座，磁轨制动器限位座设置在侧梁的内侧和横梁的外侧，磁轨制动器限位座采用横梁下盖板对应位置预留凸出结构，减少焊缝焊接的同时增强结构强度，同时设有加强筋增强磁轨制动器限位座的结构强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、可以适应R15m小半径曲线和反S曲线线路条件；

2、具有良好的动力学性能。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是图1去除摇枕和回转支承后的结构示意图；

图3是本发明的构架示意图；

图4是本发明的回转支承示意图；

图5是图4的纵剖面图；

图6是本发明的摇枕和回转支承后的结构示意图；

图7是本发明所述的横梁及中间梁的结构示意图；

图8是图7中横梁的结构示意图；

图9是图7中横梁去顶盖后的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1、2所示，本发明的转向架由构架1、回转支承2、摇枕3、二系弹簧4、牵引拉杆5、横向减震器6、抗侧滚扭杆装置7等组成。

如图3所示，所述构架1由两个侧梁11和横梁12焊接组成，侧梁11高度由对称中心向两端逐渐递减，横梁12采用“目”字型结构，保证构架1中间结构承载强度的同时减小构架1的扭转刚度，实现构架1的柔性化设计，有利于转向架通过小半径曲线。

如图2所示，每个转向架配备两台电机8，电机8相对构架中心对称方式布置，从而显著提高了其稳定性。

如图4-6所示，回转支承2安装在摇枕3上部的中间位置，由外圈21、内圈22、滚动体23等组成，其中外圈21通过螺栓与车体连接，内圈22通过螺栓与摇枕3连接，滚动体23安装在外圈21与内圈22组成的滚道之间，回转支承外圈21承受着车体重量、 径向力和倾覆力矩等载荷，通过滚动体23的滚动实现外圈21和内圈22的相对转动，从而实现车体与转向架的相对回转运动，确保车辆安全通过R15m小半径曲线和反S曲线线路。

如图6所示，摇枕3上部外侧设置有摇头止挡座31，限制车体相对转向架超出范围的回转运动，避免车辆运行时超出限界。

二系弹簧4采用腰带式空气弹簧，安装在构架1和摇枕3之间的前后对称中心，腰带式空气弹簧相对于相同工作条件的其它空气弹簧具有垂向和横向位移小，适应多弯道和小半径曲线线路的运行条件。

牵引拉杆5安装在构架1两侧斜对称位置，通过安装座连接构架1和摇枕2，实现构架1和摇枕3之间纵向力的传递，减少车辆过小半径曲线时牵引拉杆5对转向架横向刚度的影响。

横向减震器6安装在构架1和摇枕3之间，在垂直于轨道方向方向呈30°安装角度，可以同时提升车辆垂向和横向平稳性指标。

抗侧滚扭杆装置7通过扭杆安装座72安装在构架横梁12的底部，通过扭杆臂71与摇枕3连接，提高车辆的抗侧滚刚度，限制车辆的侧滚角，提高车辆的倾覆稳定性。

如图3所示，侧梁11为中间下凹的箱型结构，梁体高度由前后对称中心向两头逐渐递减，保证构架中间结构承载强度的同时减小构架总体的扭转刚度，合理布置构架的柔度分布位置，实现构架结构柔性化设计，减少线路不平顺及通过缓和曲线时产生的斜对称载荷；所述侧梁上盖板、下盖板采用钢板折弯成型，减少侧梁11焊缝接口，加强侧梁11结构强度；所述侧梁11外侧设置有牵引拉杆安装座，牵引拉杆安装座采用锻件结构，与侧梁上盖板对应位置的预留外凸结构通过对接焊缝实现焊接连接，提高牵引拉杆安装座的结构强度；所述侧梁11设置有垂向减震器安装座，垂向减震器安装座由侧梁下盖板对应位置预留凸出结构加工生成，减少焊缝焊接，且设有加强筋增强垂向减震器安装座的结构强度。

如图7所示，构架设置有三个中间梁13，中间梁13将两个单独横梁12联接成一体结构，消除横梁12布置相隔距离近造成构架中间结构强度不足的弊端，同时作为转向架横向止挡座、抗侧滚扭杆安装座的安装基础。所述横向止挡座7设置在中间梁13的上部，位于构架对称中心，限制车体超出范围的横向偏移。

如图8和9所示，构架横梁12设置有制动器安装座122，所述制动器安装122座采用铸造结构，制动器安装座122伸入到横梁内部，与横梁立板123、横梁上盖板121、横梁下盖板124融合成一体结构，对制动器安装座122和横梁12的结构强度起到互相促进的作用。构架横梁12上还设有齿轮箱吊挂座，用于吊挂齿轮箱。

总之，本实施例的侧梁为中间下凹的箱型结构，梁体高度由前后对称中心向两头逐渐递减，保证构架中间结构承载强度的同时减小构架总体的扭转刚度，合理布置构架的柔度分布位置，实现构架结构柔性化设计。

本实施例的侧梁外侧设置有牵引拉杆安装座，牵引拉杆安装座采用锻件结构，与侧梁上盖板对应位置的预留外凸结构通过对接焊缝实现焊接连接，提高牵引拉杆安装座的结构强度。

本实施例的构架横梁设置有制动器安装座，所述制动器安装座采用铸造结构，制动器安装座伸入到横梁内部，与横梁立板、横梁上盖板、横梁下盖板融合成一体结构，对制动器安装座和横梁的结构强度起到互相促进的作用。

本实施例的构架设置有三个中间梁，中间梁将两个单独横梁联接成一体结构，消除横梁布置相隔距离近造成构架中间结构强度不足的弊端。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种铰接式有轨电车转向架，包括构架（1），通过二系弹簧（4）安装在构架（1）上的摇枕（3）；其特征在于，所述摇枕（3）的上表面为一个平面，且摇枕（3）的上表面高度高于轮对的顶面；所述摇枕（3）的上部中间位置安装有回转支承（2），该回转支承（2）用于连接车体和所述摇枕（3）而在车体和转向架之间形成相对回转运动；

所述构架（1）上安装有两台电机（8），两台电机（8）相对构架（1）中心对称方式布置；

所述回转支承（2）包括用于与车体固定相连的外圈（21）、与摇枕（3）固定相连的内圈（22）、以及安装在外圈（21）与内圈（22）组成的滚道之间的滚动体（23）；

构架的横梁（12）有两根，所述两根横梁（12）之间连接有至少一根中间梁（13），该中间梁（13）与两根横梁（12）连接形成一体结构；

构架的侧梁为中间下凹的箱型结构，侧梁的高度由对称中心向两端逐渐递减；

两根横梁（12）之间连接有三根中间梁（13），三根中间梁（13）间隔并列设置；

所述二系弹簧采用腰带式空气弹簧；

所述摇枕（3）上部外侧设置有摇头止挡座；所述摇枕的底部中间位置安装有抗侧滚扭杆装置；所述构架和摇枕之间安装有横向减震器（6）；所述横向减震器（6）的安装角度与垂直于轨道方向的方向之间呈20°—40°。

2.根据权利要求1所述的铰接式有轨电车转向架，其特征在于，所述构架（1）整体呈工字型，其包括横梁（12）和对应固定在横梁两端的两个侧梁（11）。

3.根据权利要求2所述的铰接式有轨电车转向架，其特征在于，所述横梁采用日字型结构。

4.根据权利要求2所述的铰接式有轨电车转向架，其特征在于，所述横梁（12）为主要由横梁上盖板（121）、横梁下盖板（124）和横梁立板（123）形成的箱形结构；所述横梁（12）上装有制动器安装座（122），该制动器安装座（122）的内端部伸入到横梁内部，并与所述横梁立板（123）、横梁上盖板（121）、横梁下盖板（124）融合成一体结构。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的铰接式有轨电车转向架，其特征在于，所述二系弹簧安装在构架和摇枕之间的前后对称中心。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的铰接式有轨电车转向架，其特征在于，所述构架和摇枕之间通过牵引拉杆相连。

7.根据权利要求6所述的铰接式有轨电车转向架，其特征在于，所述牵引拉杆有两根，两根牵引拉杆斜对称布置在构架的两侧。

8.根据权利要求1所述的铰接式有轨电车转向架，其特征在于，所述抗侧滚扭杆装置（7）通过扭杆安装座（72）安装在构架的横梁（12）底部，且该抗侧滚扭杆装置（7）通过扭杆臂（71）与摇枕（3）连接。

9.一种轨道车辆，其适应在R15m小半径曲线和反S曲线线路上行走，其特征在于，所述轨道车辆具有如权利要求1-8中任一项所述的铰接式有轨电车转向架。