CN108162990A - 一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车 - Google Patents

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李艳
张茂帆
王孔明
陈明
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Abstract

一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车，以最合理的方式满足不同坡度对齿轨－轮轨列车动力的需要，有效利用动力与现有装备，降低运营维护成本，同时提高设备利用率。包括依序牵挂成列的前头车厢、中部车厢和后头车厢，前头车厢、中部车厢和后头车厢均配置有前转向架、后转向架。所述前头车厢、后头车厢的前转向架为动力型转向架，或者前头车厢、后头车厢的前转向架和后转向架均为动力型转向架；所述动力型转向架上配置有为列车运行提供动力的动力单元、传动系统，以及使传动系统在空档、齿轨驱动、轮轨驱动三种状态之间进行转换的动力切换装置。

Description

一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车
技术领域
本发明涉及轨道交通，特别涉及一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车。
背景技术
现有登山铁路采用的齿轨车有如下几种类型:
单一齿轨形制，运行全线采用齿轮-齿条啮合作为列车的驱动方案。该驱动方案能够保证列车具有较好的爬坡性能，但存在造价过高，维护困难的问题；
单一轮轨形制，即传统钢轮钢轨模式，全程采用钢轮的黏着力作为列车的驱动动力。该驱动方案非常成熟，系列零件大多实现标准化，造价低，但列车爬坡能力弱；
齿轨-轮轨形制，即齿轨啮合与传统轮轨模式交替作为列车的驱动动力形式。作为结合单一齿轨形制与单一轮轨形制的驱动方案，获得了两者的优点，同时避免了两者的问题，具有较高的工程实践价值。
目前，国内外已经存在齿轨-轮轨形制的混合驱动方案的专利文件。如美国专利US067260中提到一种齿轨-齿轮形制的驱动方案，该方案主要提出以离合器作为动力接入、差速器原理的两类方案，该型列车全程依靠轮轨作为列车动力输入，在必要时启动齿轨啮合模式提供附加爬坡动力。而在中国专利CN105460024A公开的齿轨车驱动装置中提出一种驱动模式，使用该装置的列车依靠离合器作为动力模式切换手段，但存在全程齿轨啮合齿轮空转，造成不必要的能源损耗，提高了列车的使用成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车，以最合理的方式满足不同坡度对齿轨－轮轨列车动力的需要，有效利用动力与现有装备，降低运营维护成本，同时提高设备利用率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车，包括依序牵挂成列的前头车厢、中部车厢和后头车厢，前头车厢、中部车厢和后头车厢均配置有前转向架、后转向架，其特征是：所述前头车厢、后头车厢的前转向架为动力型转向架，或者前头车厢、后头车厢的前转向架和后转向架均为动力型转向架；所述动力型转向架上配置有为列车运行提供动力的动力单元、传动系统，以及使传动系统在空档、齿轨驱动、轮轨驱动三种状态之间进行转换的动力切换装置。
所述中部车厢的前转向架为动力型转向架，或者中部车厢的前转向架和后转向架均为动力型转向架。
本发明的有益效果是，前头车厢、中部车厢和后头车厢均有两种动力配置方式和多种组合配置方式，通过合理的编组，可以最合理的方式编成运行于不同坡度路线，有效利用动力与现有装备，降低运营维护成本，同时提高设备利用率；通过动力切换装置使传动系统在空档、齿轨驱动、轮轨驱动三种状态之间进行转换，可有效避免轮轨驱动和齿轨驱动同时作用在同一车轴上造成车辆卡死现象的发生。
附图说明
本说明书包括如下三幅附图：
图1是本发明一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车的组成方式示意图；
图2是本发明一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车的组成方式示意图；
图3是发明一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车中动力单元和传动系统示意图；
图中示出构件和对应的标记：前头车厢10、中部车厢11、后头车厢12、前转向架21、后转向架22、车轴23、车轮24、齿轨驱动齿轮24、轮轨驱动齿轮26、动力切换装置30、齿轨传动齿轮31、轮轨传动齿轮32、主传动轴33、第一传动齿轮34、第二传动齿轮35、驱动电机36。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车，包括依序牵挂成列的前头车厢10、中部车厢11和后头车厢12，前头车厢10、中部车厢11和后头车厢12均配置有前转向架21、后转向架22。所述前头车厢10、后头车厢12的前转向架21为动力型转向架，或者前头车厢10、后头车厢12的前转向架21和后转向架22均为动力型转向架。所述动力型转向架上配置有为列车运行提供动力的动力单元、传动系统，以及使传动系统在空档、齿轨驱动、轮轨驱动三种状态之间进行转换的动力切换装置30。即前头车厢10、后头车厢12有两种动力配置方式，以动力型转向架为基本动力单元，每组转向架存在三种动力输出状态，即空档、齿轨驱动、轮轨驱动。依据相关需求及安全考虑，前头车厢10和后头车厢12有三种动力配置方式，即：前转向架21齿轨驱动，适合小坡道；前转向架21、后转向架22齿轨驱动，适用于大坡道；前转向架21、后转向架22轮轨驱动，适用于平直道。
参照图1和图2，所述中部车厢11的前转向架21也可以为动力型转向架，或者中部车厢11的前转向架21和后转向架22也可以均为动力型转向架。可以对中部车厢11进行模块化设计，针对不同的运营线路，采用“2+N”的编组形式，即双头车加中部车厢的形式。中部车厢分为：大动力模块，前转向架21和后转向架22均为动力型转向架，为头车提供较大辅助动力，适用于大坡度路线；中动力模块，前转向架21为动力型转向架，为头车提供一定的辅助动力，适用于中、小坡度路线；无动力模块，前转向架21和后转向架22均无动力，仅靠头车实现牵引，适用于平直路段。这样可以通过采用中部车厢对于头车动力进行补充，无需重新设计头车动力单元，最大程度提高现有设备的利用率，同时利于中部车厢的模块化与系列化，降低设计周期同时降低维修成本。
所述动力型转向架上配置有为列车运行提供动力的动力单元、传动系统，以及使传动系统在空档、齿轨驱动、轮轨驱动三种状态之间进行转换的动力切换装置30。
参照图3，所述动力单元为驱动电机36。所述传动系统包括主传动轴33和将驱动电机36输出动力传递至主传动轴33的第一传动齿轮34、第二传动齿轮35，主传动轴33上空套安装齿轨传动齿轮31和轮轨传动齿轮32。所述动力切换装置30通过花键于齿轨传动齿轮31、车轴传动齿轮32之间安装于主传动轴33上，动力切换装置30与齿轨传动齿轮31、轮轨传动齿轮32之间设置有转速同步离合器。与齿轨传动齿轮31、轮轨传动齿轮32啮合的齿轨驱动齿轮24、轮轨驱动齿轮26安装在车轴23上，车轴23的两端安装运行于钢轨上的车轮24。
以上所述只是用图解说明本发明一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (3)

1.一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车，包括依序牵挂成列的前头车厢(10)、中部车厢(11)和后头车厢(12)，前头车厢(10)、中部车厢(11)和后头车厢(12)均配置有前转向架(21)、后转向架(22)，其特征是：所述前头车厢(10)、后头车厢(12)的前转向架(21)为动力型转向架，或者前头车厢(10)、后头车厢(12)的前转向架(21)和后转向架(22)均为动力型转向架；所述动力型转向架上配置有为列车运行提供动力的动力单元、传动系统，以及使传动系统在空档、齿轨驱动、轮轨驱动三种状态之间进行转换的动力切换装置(30)。
2.如权利要求1所述的一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车，其特征是：所述中部车厢(11)的前转向架(21)为动力型转向架，或者中部车厢(11)的前转向架(21)和后转向架(22)均为动力型转向架。
3.如权利要求1至5任意一项所述的一种可实现多级齿轨－轮轨动力切换的列车，其特征是：所述动力单元为驱动电机36；所述传动系统包括主传动轴(33)和将驱动电机(36)输出动力传递至主传动轴(33)的第一传动齿轮(34)、第二传动齿轮(35)，主传动轴(33)上空套安装齿轨传动齿轮(31)和轮轨传动齿轮(32)；所述动力切换装置(30)通过花键于齿轨传动齿轮(31)、轮轨传动齿轮(32)之间安装于主传动轴(33)上，动力切换装置(30)与齿轨传动齿轮(31)、轮轨传动齿轮(32)之间设置转速同步离合器；与齿轨传动齿轮(31)、轮轨传动齿轮(32)啮合的齿轨驱动齿轮(24)、轮轨驱动齿轮(26)安装在车轴(23)上，车轴(23)的两端安装运行于钢轨上的车轮(24)。
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