CN1077055C - 带轨道夹紧装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

一种轨道(17)及在其上运行的车辆，该轨道(17)包括横向隔开的两组走行面(18、20)，各具有一上走行面(18)和一下走行面(20)，车辆至少有一轴组件(12)，它至少有在其上转动的并与相应的上走行面(18)接合的第1两轮组(6)及在其上转动的且用于与相应的下走行面(20)接合的第2两轮组(19)，其特征在于：借助至少一个致动机构(21、24)使第2轮组(19)与下走行面(20)相接，该致动机构通过指示第1轮组(6)对上走行面(18)的附着力损失或即将发生的附着力损失的传感信号而改变其接合力大小。还公开了一种装置，其中第1轮组(6)向内倾斜并安装在具有由该轴组件(12)支持的并与上走行面(20)接合的一组自由转动有缘导向轮的自导向转向架(7)。

Description

带轨道夹紧装置的车辆
本发明涉及一种铁路或轨道导向的车辆系统。虽然本发明基本是参照自动导向路高速运输系统以一个实施例进行描述的，但应理解为本发明同样适用于客、货运输或材料转运系统的其它形式的铁路或轨道导向的车辆系统。
使用每节车可载例如8至24名乘客的车辆的自动导向路系统基本是运行于与其它车行道与人行道隔离的导向路上。出自于经济方面的考虑，在城郊或中心闹市区的自动导向路高速运输系统须建于高架在街面而不是在地下的导向路轨上，路轨通常敷于以立柱支承的包含有混凝土梁或钢梁的结构物上。为了减少重建的费用，这种路轨必须能在城市的道路交叉口作急转弯。
为了使其能为上述环境条件所接受，导向路应有最小的宽度以减少视觉冲击和阴影，同时该系统还必须以低噪音和低振动运行。为了使用户易于靠近这种系统，高架导向路应能在斜坡上升降，以便在需要时车辆能靠近街面。另外，车辆还应具有适宜的加速与制动性能，若它们高速地运行于短区间中时它们还应有所需的极短的紧急停止距离。
典型的现有的快速运输系统是在悉尼的达林港中运行的TNT港内的运输线，它运行于Von Roll系统，详见1988年二月/三月，卷2，第1期的“澳大利亚铁路”，其车辆设有橡胶轮充气的主驱动轮，它们带与导向路梁(或轨道)侧面相啮合的坚硬橡胶轮用于方向控制。附加的坚硬车轮与梁的上凸缘底侧之间设置间隙以防车辆倾覆。主轮通常是充气的，由于其柔顺性故在窄的导向路上运行时其横向与摆动支承均较差，从而有碍于高速运行。若使用例如钢制的刚性轮，就可以消除上述的充气轮胎车辆的稳定性问题。在这种钢轮上也有凸缘以便给导向路上的车辆提供横向约束。
然而，使用对公知的现有高速运输系统运行不利的带刚性或轮胎被驱动车轮的车辆，都还存在某些问题。问题之一是这种车辆在制动、加速或爬坡时易打滑，特别是在潮湿或冰雪条件下，这一问题在打算使车辆运行在自动导向路系统中而不受天气影响时就变得更加严重了。与刚性被驱动轮特别是钢制轮相关的另一问题是它们易产生噪音，特别是带凸缘车辆在弯道上与导向路侧面接触时更是如此。
在潮湿或冰雪条件下不受打滑问题困扰的现有的自动高速运输系统是M-Bahn系统，在1985年卷19：1，73-84页的“现代运输”杂志中由H.Weinberger的题为“德国M-Bahn系统”的文章中有详细的描述，在1988年春第22卷的“现代运输”杂志中J.Edward Anders-on的题为“出租2000专用高速运输系统”的论文中也有详尽叙述。然而，这些系统是以直线电磁感应电机驱动的而不是用普通电机驱动车轮。尽管这些系统在加速或爬坡期间克服了上面提及的某些打滑问题，但是它们在以较高速度运行时明显地缺乏紧急制动能力，而这是要达到较短的车辆间距所需要的。此外，他们比直接传动系统成本高而效率低。这种直线电机的漏磁通也是个问题。由于在悬挂在车辆上的直线电机的驱动件与支承在导向路上的电机板之间需要紧密的间隙就使得这种系统在导轨具有急剧的水平或垂直弯曲时不再适用。
本发明的目的是提供一种包括轨道装置和在其上运行的自动车辆的组合，它有在爬坡、制动或紧急停车时能基本消除打滑的驱动轮或非驱动轮，并且能实现车辆的自动控制。
本发明可与在审查中的我们的国际申请No.PCT/AU 94/00046中所公开的自导向转向架结合起来使用。
为实现上述目的，本发明提供一种包括轨道装置和在其上运行的自动车辆的组合，该轨道装置包括绕一纵轴线机横向隔开的两组走行面，每组有一上走行面和一下走行面，该车辆具有：多个可导向的轴组件，各轴组件至少有一在其上转动并与各自的上走行面接合的第2两轮组，其中，第2轮组是由至少一个致动机构迫使其与各自的第1两轮组和一在其上转动适于与上述各自下走行面接合的第2两轮组；适于促使上述轴组件对准所述轨道的导向装置；检测第1轮组对该上走行面的附着力损失或即将发生的附着力损失的装置；产生一表征上述附着力损失的信号的以及至少一个致动机构，其响应该信号而动作；迫使上述第2轮组与各自的下走行面进入走行接合，而其接合力取决于上述信号，致动机构适合于使第2轮组在与相应的下走行面接合的位置及与该下走行面不接触的脱开位置之间运动，并且其中，指示第1轮组附着力损失或即将发生的附着力损失的检测信号是轨道倾斜、轨道状况、车辆载荷、制动压力或作用在第1轮组上力中距中的一个或多个的量度。
现在参照附图以举例方式说明本发明，但本发明并不局限于这些例子。附图中：
图1是上车站及其上通过的车辆的导向路系统的一部分的立体图；
图2描述本发明导向路系统上行驶车辆的一个实施例；
图3是通过图2所示车辆转向架的一轮组的截面图；
图4是本发明夹紧轮的图3中轮组的放大侧视图；
图5是本发明第2实施例车辆转向架的一轮组的正面剖视图；
图6是图5中所示车辆转向架的侧视图；
图7是通过图6所示转向架的驱动轮组的局部剖视图；
图8是通过夹紧轮中心线的车轮/夹紧轮和轨道布置的放大剖视图；
图9是夹紧轮及其致动装置的放大的局部剖视图。
在第1实施例中，图1、2示出车辆1通过包括一车站或上车区3的一高架导向路2区段的情形，为了把车站占用空间减至最小，上车区3两端有很陡的斜坡4，导向路2由立柱5支撑。车辆1有安装在转向架7上的车轮6，其中之一示于图3中，转向架7最好是相同的且铰接在车辆1上以便可以转急弯。转向架7中的一个或两个上装有与导向路2相连的纵向导电体接触的集电刷(未示出)，以通常的方式取得电力。
参见图3，转向架7有一大体为鞍形的支持件8，它用枢轴连接10铰接在车辆1底板结构9的下面。在枢轴连接10的相对两侧有两空气弹簧11也把支持件8连接到底板9上以便在它们之间允许有限的运动，并允许横摇以及作安置高度调节。
一安装在支持件8上的主轴组件12包括有内含用于驱动其两端有驱动轮6的驱动轴14的一驱动齿轮机构15的一壳体13。驱动齿轮机构15由电机(未示出)驱动。为制动驱动轮6，轴14上设有一圆盘制动器16。
驱动轮6行驶在弹性地安装在导向路2上的相互隔开的轨道17上。驱动轮6与相应轨头的上表面18相接。转向架7上还设置两个夹紧轮19，它们可动地与轨道17的相应的下表面配接。
参见图4，各夹紧轮19可转动地安装在一致动杆21的一端上，致动杆在销23处与支持件8的伸出部22铰接，其另一自由端则铰接在一气缸24的活塞杆上。铰接在支持件8上的气缸24动作使致动杆21绕销23转动，从而使夹紧轮19与轨道17的下表面接合与脱开。当夹紧轮19与下表面接合时，通过改变气缸24中的压力就可改变其接合力。
在车辆1沿导向路2行驶期间，若驱动轮6要丧失或瞬时丧失与上表面18的附着力时这种接合就推动夹紧轮19抵在轨道17的下表面20上。
为了对驱动轮6的即将发生的或实际存在的附着力损失作出响应，在每辆车1和导向路2上设置各种传感器以控制夹紧轮19的动作。最好把气缸24与车辆1上的一控制器(未示出)相连，控制器连续地读取并核对各传感器测得的参数，用来可变地控制夹紧轮19抵靠轨道17下表面20上的动作。
例如，可以把传感器(未示)与操作圆盘制动器16的装置结合以测出作用在驱动轮6上的制动力或力矩，以在制动或推进车辆1时把夹紧轮19可变地推抵在轨道17的下表面20上。
另外的传感器最好是用于测知各个轨道区域的斜度或梯度。传感器柱26，图3中示出其中的一个，平行于陡斜的导向路2区段上的轨道17布设，一安装在车辆1上的转向架7上的传感器25用于在越过传感器柱26时测量传感器柱26的存在，于是控制器(未示)就可驱动夹紧轮19抵在轨道17的下表面20上。凡是出现陡坡之处，包括上车区3中每一端处的斜坡4都在导向路2上设置传感器柱26。
为了测出车轮6打滑而使用另一种传感器(未示)，用它将车辆速度与车轮6的转动进行比较。通过连续地比较这些参数就能测知车轮打滑并在必要时驱动夹紧轮19，在多数运行状况下，夹紧轮19与轨道17的下表面20间相离开，如图3中所示，只是在需要附加粘着力时才使之进入接合，以此减少机构磨损与可能的振动或噪音。
在图5至9中所示的本发明第2实施例中，如本人的国际申请PCT/AU 94/00046中所揭示的那样，用于驶过高架导向路的车辆上有一自导向转向架。
参见图5至7，车辆31最好有两个相同的转向架32，图中只示出一个。转向架32是由安装在车辆31底部结构34之下的电机33驱动的，在所述的状态下是通过驱动轴35和万向节36、37而驱动主轴组件38的差动齿轮装置的。
主轴组件38用球铰39铰接在绕轴线X枢装在底板结构34之下的悬挂件40上。这样就限制了转向架32相对于车辆上部的横向运动，但是能相对于它作垂直运动、转动或横摇。
绕轴线Y对称的主轴组件38包括横向延伸的壳体41，壳体为其上装有带缘驱动轮43的轴42提供轴颈支承。轴42上有伞齿轮44，它由安装在从差动装置47的每一侧延伸的轴46上的伞齿轮45驱动。带有万向节37的轴在壳体41中可转动地支承着并带有如在汽车中广泛使用的公知的冕形伞齿轮与齿轮装置的齿轮。
伸出驱动轮43的管状件48借助于支承架(未示出)安装在壳体41上，它给充气支柱50的下端提供回转支承，该支柱50在底板结构34下面也设有回转支承件51。这样，充气支柱50就设置一种把车辆31的垂直载荷载置到车轮43上的装置，而允许主轴组件38相对于车辆上部旋转垂直运动与横摇。
此处所示的驱动轮43是成V形状态跨置于轨道52上的。像本人的PCT/AU 94/00046中的国际申请中所描述的那样。
参见放大图8，可见轨道52的头部53相对于腹板54有横向移位，并像车轮43的轮圈那样有大致相同的对水平的倾角α。腹板54也是倾斜的以更好地适应车轮载荷的方向。下表面55与上表面56不平行而是有一倾斜角θ，以便给夹紧轮57的表面提供工作间隙，不然的话它就会在标号58所示的区域中碰到轨道支承件上。虽然夹紧轮是两轮工作的，但为了描述容易起见，下面将就轨道之一52上的一个夹紧轮57的工作加以详述。
参见图5和9，夹紧轮57可绕心轴59的轴线W自由转动，心轴本身绕轴线R安装在壳体68上。心轴59安装在杆60的下端上，杆60用U形夹61铰接在气缸62上，以迫使夹紧轮57压紧在轨头53的下表面55上，这样可以增加轮43与轨道52之间的垂直压力。
再回到图5，它示出车辆31的前视图，包括驱动电机33、主轴组件38以及沿导向路支持梁63的截面。从图中可以看出由于轨道的宽度，若没有夹紧轮57，车辆的稳定性可能是不充分的。
图5至7示明在类似于本人的NO PCT/AU 94/00046的国际申请中所述状态下使主轴组件38转向的构造。
图6中可见，由上球铰65与下球铰(未示)支持着一个叉形管结构64。该球铰销有一个带梢突出的球形头和螺纹端，就像公知的汽车悬挂装置中的那样。球形头的中心位于铰接轴线S上，球铰销的带梢突出部牢固地固定在壳体41上伸出的凸耳上。球窝包容在叉形管结构64中，它向后延伸用来支持两自由转动的导向轮67的两根轴。图5只示出其中的一个。
如上面所述，这种配置具有上述的自导向特性，用夹紧轮57来保证驱动轮43的附着力。
参见图6，可见充气支柱50是在纵向位于比主轴组件38(或驱动轮43的中心)稍后的主轮和导向轮67之间距离的1/5处的。这样，车辆的重量趋于保持导向轮67与轨道52有足够紧密的接触以实现其导向任务。由于球铰39和驱动轮43那样纵向地位于同一平面上，作用在车辆上的侧向力就不把所不希望的导向的力施加在主轴件38上，故可使所需的导向力很小。
夹紧轮57位于纵向地靠近充气支柱50的同一平面上，故因夹紧轮57的接合而增加的垂直力就同时作用在两驱动轮43上而仅以小部分施加在导向轮67上，这样当气缸62动作时就能防止导向轮67在制动期间受提升而离开轨道52的倾向。
气缸62的动作是由气阀控制的，气阀与车辆31上的压缩空气储罐和泵(未示出)相连接。如第1实施例中所详述，在沿导向路上需要额外制动与附着力以避免打滑的选定位置上，借助于传感器确定驱动轮43上的附着力损失或即将发生的附着力损失而动作。
常规制动可借助电机33的再生制动或如第1实施例中的圆盘制动(未示出)来实现。
在上述两实施例中，夹紧轮基本是钢制的，它们有一带钢制外衬的中心钢毂，其间衬层为诸如聚合材料的合成弹性材料。而在其它未示出的最佳实施例中，夹紧轮可由适宜的单一材料或适宜材料组合制成。
虽然在上述两实施例中，夹紧轮是由通过致动杆而铰链连接到夹紧轮上的气缸驱动的，但是在另外的未示出的实施例中夹紧轮致动机构也可以包括某些其它如液压或机电系统之类适宜的致动装置。
在上述两实施例中，夹紧轮是用于确保各驱动轮的附着力的，而在另外的未示出的实施例中，夹紧轮也可以用于保证非驱动轮的附着力。例如，夹紧轮可用于无驱动轮而是用直线感应系统驱动的车辆中。
控制上述实施例和另外的未示的实施例的夹紧轮动作的控制器可以同时驱动一辆车上的各夹紧轮或单独驱动一个。进而，该控制器还可以是一个大控制单元的一部分，该大控制单元控制着车辆的各种参数，其亦可用于传递和接收来自监测着整个导向路系统的大的控制系统的各种信号。
在另外的未示出的实施例中，本发明的车辆可行驶在与上述形式不同的铁路或轨道上。例如，轨道截面可包括混凝土板，在板的两侧相对地埋置行走构件，其上下走行面分别与车辆的轮子和夹紧轮接合。术语轨道的意义包含了这些铁路和轨道截面的各种形式。
按照本发明，使用夹紧轮以保证车辆附着力可用于获得车辆较高的车速与制动效能，同时减小在系统中运行车辆间的安全间距。
本发明同样适用于使用导向路系统车辆的物料转运与其它输送系统。
本发明的上述各实施例仅是以构成本发明的最佳形式的实施例方式给出的，但其界限可在许多方面更广地限定。
本领域的熟续技术人员当能理解到：在不脱离本发明广义描述的精神实质与范畴的情况下，可以对所示出的本发明的特定实施例作出种种变形和/或修正。

Claims (3)

1、一种包括轨道装置和在其上运行的自动车辆的组合，其特征在于，
该轨道装置包括绕一纵轴线横向隔开的两组走行面，每组有一上走行面和一下走行面，
该车辆具有：多个可导向的轴组件，各轴组件至少有一在其上转动并与各自的上走行面接合的第l轮组和一在其上转动适于与上述各自下走行面接合的第2轮组：适于促使上述轴组件对准所述轨道的导向装置；检测第1轮组对该上走行面的附着力损失或即将发生的附着力损失的装置：产生一表征上述附着力损失的信号的装置；以及至少一个致动机构，其响应该信号而动作，迫使上述第2轮组与各自的下走行面进入走行接合，而其接合力取决于上述信号，致动机构适合于使第2轮组在与相应的下走行面接合的位置及与该下走行面不接触的脱开位置之间运动，并且其中，指示第1轮组附着力损失或即将发生的附着力损失的检测信号是轨道倾斜、轨道状况、车辆载荷、制动压力或作用在第1轮组上力距中的一个或多个的量度。
2、如权利要求1中所述的组合，其特征在于，轨道装置包括两个各有一组走行面的隔开的导轨。
3、如权利要求1中所述的组合，其特征在于，第1轮组是受驱动的轮。
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