CN108944956B - 一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置 - Google Patents

Abstract

一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，包括并列设置的行车轨道和补偿轨道，以及同时运行在行车轨道与补偿轨道上的载重行车，载重行车具有在行车轨道上运行的行车轮、在补偿轨道上运行的补偿轮和连接在行车轮与补偿轮之间的桥架，所述桥架上设有用于转动连接运载工具的承重点，所述的行车轨道向下弯曲，补偿轨道向上弯曲，所述载重行车的行车轮在经过弯曲的行车轨道而向下或向上浮动时，补偿轮以相反的方向向上或向下浮动，且浮动的幅度相适应，以便使桥架以其承重点为中心转动，而保持承重点水平高度不变。本发明结构简单、可靠、灵活，可使运载工具在下垂变形的架空轨道上保持水平运行，为架空轨道上高速运输创造了条件。

Description

一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置

技术领域

本发明属于轨道运输领域，具体涉及补偿式架空轨道运载装置。

背景技术

架空轨道运输有很多地面运输无法比拟的优势，但目前实际中应用很少。制约其发展的一个重要原因就是速度慢、效率低。架空轨道在两个支撑点之间，轨道会因重力原因而下垂变形，使在轨道上运行的运载工具，随轨道而上下起伏。如果速度快就表现为剧烈的上下颠簸，严重限制了运输速度和效率。如果为了适应高速运行，提高运输效率，要求轨道严格保持水平，又必然使轨道重型化：体积庞大、支撑点密集，消耗材料多、造价高，对视觉、对地面空间的利用也都带来很大的负面影响。同样限制了架空轨道的广泛使用。

发展的出路在于采用折中方案：在相邻两个支撑点之间，允许轨道有一定程度的下垂。一旦不要求轨道严格保持水平，轨道的重量、造价都会有大幅度降低，支撑点间距也会显著增加。这样在有一定程度的下垂变形的架空轨道上，如何保持快速平稳运行。就成了架空轨道运输发展的一项关键技术。

在专利200920182745.9中公开了一种轨道高度补偿装置，它的目的是在运行过程中保持舱体高度基本恒定。它由补偿凸轮和一系列悬挂齿轮、齿条、架体等组成，凸轮轮廓曲线按照悬空轨道下垂曲线对应设置。当轨道高度变化时，经过机构的传动、补偿使舱体高度基本恒定。不足之处是机构过于复杂庞大，而且也没考虑到轨道下垂程度，会随负荷大小、轨道使用时间的不同而变化。

在专利201110121912.0中公开了一种电梯轿厢保持水平装置及控制方法。它的目的是在运行过程中保持电梯轿厢的水平。它由测量单元、计算机及电机调平系统组成，测量单元将轿厢参数传输给计算机，计算机计算得出轿厢调整状态信息，输出给电机调平系统，电机调平系统根据指令调整轿厢姿态保持水平。虽然该专利是应用于电梯轿厢，但它的控制思想同样适用于架空轨道运载工具的水平控制。按照这种技术设计的伺服系统，在轨道下垂时需要驱动抬起负载使其水平高度不变，在轨道上扬时又要驱动负载相对轮组系统下降，在轨道一跨内就要驱动负载以整个下垂变形高度为幅度，上下调节一次。这种方法造价昂贵、机构复杂、可靠性也不够高，一旦系统出现故障，可能会完全失控。这种调节幅度大、重量重、次数频繁，必然伴随着能量的大量消耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，该装置可使得运载工具在经过下垂变形的架空轨道时，为运载工具在竖直方向上提供补偿，使运载工具基本上可以保持在原有水平高度运行。而且该装置结构简单、可靠、补偿精度高、耗能少，更加适用于高速运行，能够满足架空轨道的使用要求。

为了实现上述目的，解决现有技术中存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，包括并列设置的行车轨道和补偿轨道，以及同时运行在行车轨道与补偿轨道上的载重行车，载重行车具有在行车轨道上运行的行车轮、在补偿轨道上运行的补偿轮和连接在行车轮与补偿轮之间的桥架，所述桥架上设有用于转动连接运载工具的承重点，所述的行车轨道向下弯曲，补偿轨道向上弯曲，所述载重行车的行车轮在经过弯曲的行车轨道而向下或向上浮动时，补偿轮以相反的方向向上或向下浮动，且浮动的幅度相适应，以便使桥架以其承重点为中心转动，而保持承重点水平高度不变。

所述承重点所在水平面为基准平面，在运载工具运行的任一时刻，所述补偿轨道上和补偿轮相接触的点与行车轨道上和行车轮相接触的点之间的水平距离补偿轮圆心O₂到基准平面(15)的距离h'＝CO₂·sinβ，其中L为行车轮圆心和补偿轮圆心O₂之间的直线距离，h为系统预期平均负荷情况下行车轮圆心到基准平面的距离，以承重点为C点，CO₂为承重点到补偿轮圆心O₂的直线距离，β为CO₂连线与基准平面的夹角，补偿轮圆心O₂向下偏移一个补偿轮半径的距离即为此时补偿轨道和补偿轮接触点的位置。

所述行车轨道和补偿轨道分别包括两根导轨。

所述行车轨道和补偿轨道均设置在由钢架或轨道拱梁支撑的轨道悬挂架上，所述的钢架或轨道拱梁支撑在轨道支撑桥墩上。

所述运载工具悬挂在所述承重点上或支撑在前后设置的两套载重行车的承重点上。

在所述桥架上设有用于调整所述承重点与补偿轮或行车轮之间相对距离的调整装置，以调节承重点所获得的补偿幅度的大小，适应行车轨道不同程度的弯曲。

所述调整装置包括沿桥架移动的运动机构和将运动机构锁定在桥架上的锁定机构。

所述的运动机构包括一对同轴设置且分别和设置于桥架上的两根齿条啮合的齿轮，所述的锁定机构包括两套分别阻止齿轮正转和反转的棘轮棘爪机构以及控制棘爪抬起和放下的棘爪控制装置，所述棘爪和棘爪控制装置均安装在一块沿桥架移动的安装板上。

所述运载工具的负荷悬挂杆转动设置在所述齿轮的轴上，齿轮在齿条上的滚动由所述运动机构中的驱动电机完成或利用运载工具加速或减速过程中的惯性实现。

所述补偿轮或行车轮转动设置在所述齿轮的轴上，所述运载工具的负荷悬挂杆转动设置在所述的承重点上，齿轮在齿条上的滚动由所述运动机构中的驱动电机完成或利用行车轮和补偿轮之间的速度差实现。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

要保持运载工具在下垂变形的架空轨道上仍能基本保持原有运动平面运行，本来需要在轨道向下弯曲时抬升运载工具；在轨道上扬时再降低运载工具，这就要以整个运载工具重量为负载，以轨道的每一跨为周期，以轨道偏离原轨道平面最大距离为运动幅度，频繁上下运动。通常这都需要一定的复杂机构和能量消耗来实现；但是，本发明采用的技术方案可以使得运载工具在沿架空轨道运行的过程中，由补偿轨道对运载工具在竖直方向进行位置补偿，以达到运载工具保持水平运行的目的，整个装置结构即简单又节能，还具有高可靠性的特点。

因运载工具数量、重量等因素的影响，轨道实际变形程度会有所不同，本方案通过调整运载工具的承重点在桥架上的相对位置，可以进行更精细地调节对运载工具的补偿幅度，以使运载工具在下垂变形程度不同的轨道上，仍能保持基本的水平运行。而且，这种调节与现有技术的调节也有很大的不同：

1.主动调节的频度很小。通常调节是自动实现的，运载工具运行到某个位置时，装置自动给予该位置合适的调节幅度。只有当实际变形程度与系统预期平均负荷情况下变形程度不同时，才需要主动干预进行进一步的微调。而且这个微调也不是每个轨道跨度周期必须的。只有当轨道这一跨比前一跨变形程度不同时，才需要微调；采用现有技术每个周期必须调节。

2.主动调节幅度通常很小。主动调节幅度不是轨道整个下垂变形幅度，而仅仅是与前一跨轨道变形相比的差，而这个差通常并不大，甚至相同就不用干预。而现有技术调节幅度在每个跨度都是轨道的整个下垂距离。

3.水平移动调节更容易实现、更节能。变现有技术的以整个运载工具重量为负载的上下提拉为水平移动调节，做功更少、更节能。如果利用惯性来实现调节，还可以节省专门的动力机构。

4.系统的主动调节次数少、幅度小，能耗低更适应高速、高效的架空轨道运输。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明补偿轨道形状计算原理示意图；

图3是当承重点位置可调时，调整承重点位置方案的侧视图；

图4是图3结构的装配示意图；

图5是当补偿轮位置可调时，调整补偿轮位置方案的侧视图；

图6是本发明控制系统框图；

图7是本发明调整承重点位置方案的立体图；

图中标记：1、行车轨道，2、补偿轨道，3、行车轮，4、补偿轮，5、桥架，6、运载工具，7、负荷悬挂杆，8、齿轮，9、棘轮，10、棘爪，11、棘爪控制装置，12、多圈电位器，13、皮带，14、齿条，15、基准平面，16、轨道支撑桥墩，17、安装板，18、轨道拱梁、19、轨道悬挂架。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，通过具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图所示，一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，包括行车轨道1、补偿轨道2，以及同时运行在行车轨道1与补偿轨道2上的载重行车，载重行车具有在行车轨道1上运行的行车轮3、在补偿轨道2上运行的补偿轮4以及连接在行车轮3和补偿轮4之间的桥架5，所述桥架5上设有用以悬挂运载工具6的承重点，所述的运载工具6为载人的轿厢或载物的容器；行车轨道1为一对平行导轨，补偿轨道2为在行车轨道1之外并列设置的一对平行导轨，且两对平行导轨的中心线在一个垂直平面内；所述的行车轮3和补偿轮4分别为一对同轴设置的轨道轮，行车轮3和补偿轮4分别在桥架5前后两端支撑着桥架5，共同承担着运载工具6的重量；运载工具6上设有负荷悬挂杆7，负荷悬挂杆7和所述的承重点转动连接；行车轨道1在轨道的两个轨道支撑桥墩16之间，因重力等原因呈一定弧度的下垂，在行车轮3沿轨道运行离开轨道支撑点进入向下弯曲的行车轨道1后，必然随行车轨道1向下偏离原有水平高度，补偿轨道2向上弯曲，使补偿轮4向上运动，抬高补偿轮4使其高于原有水平高度，从而使得具有随行车轮3向下偏离趋势的承重点在补偿轮4被抬高的过程中同时具有被抬高的趋势，当补偿轮4向上运动的幅度使得这两种趋势相抵消时，就可以维持承重点在原有高度上，进而使得运载工具6在其原有水平高度不变，避免运载工具的高低剧烈起伏，这就是补偿轨道2对于行车轨道1下垂变形的补偿。在这种情况下，运载工具6继续向前，行车轮3随行车轨道1继续下降，补偿轮4随补偿轨道2继续上抬，经过行车轨道1最低点后，行车轮3高度开始回升，补偿轮4又开始下降，直至下一个轨道支撑点。相对于运载工具6，行车轮3、补偿轮4及桥架5以承重点为中心顺时针、逆时针转动两次，而承重点及运载工具6保持水平高度基本不变。也即行车轮3高度下降时，补偿轮4抬高使运载工具6在竖直方向上得到补偿，而维持水平。

在具体实施时，行车轨道1和补偿轨道2可以在垂直方向上不重叠，即补偿轨道2的两根导轨之间的宽度大于行车轨道1的导轨宽度，使得补偿轨道2位于行车轨道1的外侧，或者行车轨道1中两根导轨的宽度大于补偿轨道2中两根导轨的宽度，使得行车轨道1位于补偿轨道2的外侧；这样在行车轨道1的支撑位置，行车轨道1没有发生变形，补偿轨道2可以和行车轨道1位于同一水平面，从这里开始调节；行车轨道1和补偿轨道2也可以有所重叠，不从同一水平面开始调节。

所述补偿轨道2的形状由补偿轨道2上所有补偿点的位置确定，所述补偿点是指补偿轨道2上与补偿轮4相接触的点，补偿点的位置包括水平方向的位置和竖直方向的位置，可以通过以下方法确定：设所述行车轮3的圆心O₁和补偿轮4圆心O₂间距为L，桥架5上的承重点为C点，桥架5相对于运载工具6可以C点为中心转动，C点所在水平面为基准平面15，CO₁连线与基准平面15夹角α，CO₂连线与基准平面15夹角β，CO₁与CO₂之间夹角γ，取行车轨道1上任一点设为A点，当行车轮3运行到A点时，补偿轮4运行到补偿轨道2的B点，在系统预期平均负荷情况下，行车轮3的圆心O₁偏离基准平面15的距离为h，则补偿轮4圆心O₂偏离基准平面15距离h’可通过公式h’＝CO₂·sinβ得到，而β在测得h后可以分以下三种情况计算得到：

当O₁、O₂在基准平面15同一侧时，β＝180°-γ-arcsin(h/CO₁)；如果C点不在O₁、O₂连线上，而是在连线上方或下方，当O₁、O₂高度又接近时，就有可能出现O₁、O₂在基准平面15一侧的情况；

当O₁在基准平面15下方，而O₂在基准平面15上方时，β＝180°-γ+arcsin(h/CO₁)；

当O₁在基准平面15上方，而O₂在基准平面15下方时，β＝γ-180°+arcsin(h/CO₁)；这种情况主要有补偿轮4直径小于行车轮3，而C点高度又在两轮圆心高度之间时会出现这种情况，还有就是补偿轨道2最低点低于该处行车轨道1时，也会出现这种情况。

如果C点在O₁、O₂的连线上，则γ＝180°，β＝α，可简单计算h’＝h·CO₂/CO₁。

O₂点向下偏移一个补偿轮4半径的距离即为B点，从而得到B点偏离基准平面15的距离h”，B点和A点水平距离由此得出补偿轨道2各补偿点的位置，也就确定了补偿轨道2的形状。

在现有技术中，架空轨道通过钢架或轨道拱梁18横架在两个轨道支撑桥墩16之上，组成轨道的一跨，各跨相连即成轨道，轨道拱梁18上设有悬挂架空轨道的轨道悬挂架19，在本实施例中，行车轨道和补偿轨道2也采用同样的方式设置在轨道悬挂架19上。对于行车轨道1来说，每一跨轨道，除轨道自重造成的自有变形之外，轨道上运载工具的重量、数量、分布都影响着实际的下垂变形，根据设计目标，取一个平均值，即将来运行过程中，一跨轨道最大概率的负荷情况，作为系统预期平均负荷，在轨道情况：轨道、钢架或拱梁的结构、材质等确定后，在运载工具6情况：轮子、桥架5、运载工具6的结构、材质以及轴的位置等也确定后，CO₁、CO₂、γ也就随之确定了，在系统预期平均负荷下，行车轨道1每个点偏离基准平面15的距离h，也可以确定，从而结合以上分析就可以确定补偿轨道2形状，补偿轨道2同行车轨道1一样与钢架或拱梁固定在一起，这样在系统预期平均负荷情况下，运载工具6运行在行车轨道1上，行车轮3、补偿轮4随轨道周期性上下起伏，而运载工具6能够保持基本的水平运行。

实现运载工具6沿行车轨道1运行的运行驱动机构属于现有技术，因此在本实施例中不做详述。

在实际运行时，当同时运行在一跨轨道上的运载工具6数量、重量、分布与预期平均负荷情况不同时，会造成轨道下垂变形程度不同，轨道变形程度还会随着轨道使用年数、维修维护的情况而变化。而补偿轨道2的设置却是不能随时调节的，这样运载工具6水平高度就会出现一定程度波动，不符合本技术方案的设计初衷，因此就需要在该情况下对本装置进一步优化，使其具有一定的微调功能，以使承重点获得不同大小的补偿幅度，来适应行车轨道1的不同程度的弯曲。

补偿轨道2对运载工具6在竖直方向上的补偿幅度，除了取决于补偿轨道2向上弯曲的幅度之外，还可取决于桥架5上承重点在行车轮3、补偿轮4之间的位置，补偿轮4抬起高度相同时，承重点距离补偿轮4越近，承重点以及运载工具6得到的补偿越多，相反承重点距离行车轮3越近，承重点和运载工具6得到的补偿越少，所以为了实现上述对补偿幅度的微调，就要求用于连接运载工具6的承重点在行车轮3、补偿轮4之间的桥架5上可以沿桥架5前后移动。当实际负荷大于预期平均负荷时，行车轨道1偏离基准平面15变形程度加大，行车轮3偏离基准平面15的距离也随之变大，这时控制承重点向运行在补偿轨道2上的补偿轮4移动，使其得到更大幅度的补偿，从而使运载工具6仍能保持水平运行，不至于出现较大的起伏。相反情况时，承重点向行车轮3移动，减小补偿幅度，也使运载工具6的保持水平运行。

由于轨道的下垂变形主要以轨道相邻两个支撑点间距(一跨)为一个周期，当后一跨和前一跨下垂变形的情况相同时，采用本发明的技术方案后，运载工具6如果可以在前一跨平稳运行，那么运行到后一跨时，只要保持原状态即可，就不需要对本装置进行主动调整。但是，当后一跨与前一跨情况出现变化时，为了保证运载工具6可以在后一跨上仍保持水平运行，就需要将承重点在桥架5上前后移动进行微调，调节幅度与两跨情况变化的差值相关，而不是整个轨道变形幅度，所以这种调节的频率和幅值都比较小，这种调节还是主要在水平方向克服摩擦力的调节，相比垂直方向对整个运载工具6上下提拉调节，做功少，系统能耗低。

基于以上考虑，为了能够对承重点在桥架5上的位置进行前后调整，本发明根据可采用的不同调整方式，对结构进行优化设计，具体方案如下：

第一种优化：利用运载工具6的惯性实现承重点在桥架5上行车轮3、补偿轮4之间前后移动。在本优化方案中，所述的桥架5上并排附有两根齿条14，齿条14和所述基准平面15的夹角小于60°，过大的夹角会导致意外滑动，齿条14宽度小于桥架5的宽度，一对同轴设置的齿轮8分别和两根齿条14啮合，两根齿条14之间留有间隙，用于悬挂运载工具6的负荷悬挂杆7穿过两根齿条14之间的间隙悬挂在两齿轮8的轴上，此时齿轮8的轴就为所述的承重点，负荷悬挂杆7和齿轮8的轴之间为转动连接，桥架5与运载工具6能以轴为中心自由转动，与齿轮8同轴设置两个棘轮9，且同步转动，棘轮9外侧各设一个安装板17，安装板17可沿桥架5平行移动，而不随齿轮8转动，棘爪10和控制棘爪10抬起和放下的棘爪控制装置11以及多圈电位器12设在安装板17上；所设置的两套棘轮棘爪机构分别用于阻止齿轮8顺时针转动和逆时针转动，多圈电位器12通过皮带13与齿轮轴连接，多圈电位器12的阻值反映了承重点在桥架5上的位置。为了及时获知轨道上的负荷情况，并以此确定所述承重点在桥架5上的移动方向，在桥架5上还设有一个负荷重量传感器、一个读取运行在轨道实际位置的轨道位置读取装置、一个加速度传感器，一个与整个轨道运输系统服务器通讯的无线通讯模块，它们以及所述的棘爪控制装置11和多圈电位器12均由一台控制计算机管理，所述轨道位置读取装置可以通过读取轨道上RFID来实现，也可以通过GPS定位得到，控制计算机将自重及轨道位置通过无线通讯模块发给服务器，同时也从服务器得到该时刻运行在同一跨轨道上的其它运载工具6的数量、重量，与预期平均负荷比较，如果比预期平均负荷要大，意味着轨道变形会更严重，这时需要更多的补偿，承重点在行车轮3和补偿轮4之间的位置应该更加靠近补偿轮4；如果比预期平均负荷要小，意味着轨道变形会更小，这时需要更少的补偿，承重点在行车轮3和补偿轮4之间的位置应该更加靠近行车轮3。承重点的最佳位置可以通过查表法得到，与当前位置比较即可决定是否需要调整以及调整的方向和距离。在实际调整中，如果承重点需要向行车轮3方向移动，那么就需要使齿轮8向行车轮3方向滚动，在本实施例附图3中，为向前滚动，这时控制计算机通过棘爪控制装置11首先抬起相应棘轮9的棘爪10，解除对齿轮8向前滚动的约束，然后控制计算机控制运行驱动机构减速或刹车，运载工具6因惯性拉动齿轮8在齿条14上向前滚动，当控制计算机通过多圈电位器12读取到齿轮8达到相应位置后，通过棘爪控制装置11放下棘爪10固定住齿轮8；如果需要向后移动齿轮8，控制计算机通过棘爪控制装置11抬起相应棘轮9的棘爪10，然后控制运行驱动机构突然加速，运载工具6因惯性拉动齿轮8在齿条14上向后滚动，当控制计算机通过多圈电位器12读取到齿轮8达到相应的位置后，放下棘爪10固定住齿轮8；直到下一次调节。本方案利用系统自有惯性进行调节，省去了一套专门的机械和动力装置，简单实用，降低造价。

确定承重点最佳位置的查表法的经验表格，可以这样得到：在将本装置投入使用之前，预先针对运载工具6负荷重量从空载到最大负荷取多种情况，以及同时运行于一跨的其它运载工具6重量也从最少到最多取多种情况，通过组合实验测得每种情况下承重点的最佳位置，并由各最佳位置对应的多圈电位器的阻值建立经验表格；在运载工具6运行进入下一跨时，查表得到与当前实际情况最接近的情况所对应的承重点最佳位置，并以此为目标，通过控制计算机自动进行相应调整。

作为优化，在这一跨区间内运行过程中，还可根据实际测量的运载工具6水平高度偏移值，随时调节承重点位置，实现一个闭环控制以取得更好的效果。运载工具6水平高度的偏移可以利用加速度传感器通过垂直方向的加速度测量获得，也可以通过激光等方法测得。

第二种优化：与第一种优化方案不同之处在于对齿轮8专门配一个驱动电机，而不是利用惯性调节。这种方案驱动齿轮转动力矩更稳定，对不同的润滑程度适应性更好，但造价更高。

补偿轨道2对运载工具6在竖直方向上的补偿程度，还可通过以下方式调节，承重点和行车轮3在桥架5上位置是固定的，而补偿轮4与桥架5连接是活动的，通过调整补偿轮4在桥架5上的位置，就可以改变补偿轮4与承重点的距离，当补偿轮4抬起高度相同时，补偿轮4距离承重点越近，承重点和运载工具6得到的补偿越多，相反补偿轮4距离承重点越远，承重点和运载工具6得到的补偿越少，以适应轨道因实际负荷与系统预期平均负荷不同等原因，造成的更大或更小的变形程度，从而使运载工具6保持水平运动。

为了能够对补偿轮4在桥架5上的位置进行前后调整，具体方案如下：行车轮3在桥架5一端连接位置不变，运载工具6悬挂在桥架5的承重点，且相对于桥架位置不变，但两者能以承重点为中心相对转动，桥架5下表面设置齿条14，齿条14延伸至桥架5的另一端，齿条14的宽度小于桥架5的宽度，补偿轮4上设有同轴的齿轮8，补偿轮4和齿轮8之间可自由转动，该齿轮8与齿条14啮合，当齿轮8在齿条14上转动时，即可调节补偿轮4在桥架5上的位置；相应的在齿轮8上设有锁定机构，以固定齿轮8在齿条14上的位置；所述锁定机构包括齿轮8两侧各设置的一个棘轮棘爪机构，一个棘轮棘爪机构用以阻止齿轮8顺时针转动、另一个棘轮棘爪机构阻止齿轮8逆时针转动，棘轮棘爪机构中的棘轮9和齿轮8同轴设置且同步转动，而棘轮棘爪机构中棘爪10的抬起、放下由相应的棘爪控制装置11实现，一个多圈电位器12通过皮带13与齿轮8连接，多圈电位器12的阻值反映了齿轮8转动情况，也即反映了补偿轮4在桥架5上的位置，棘爪10、棘爪控制装置11和多圈电位器12设置在棘轮9两侧的安装板17上，安装板17可沿桥架5平行移动，而不随齿轮8转动。

同样的，为了及时获知轨道上的负荷情况，并以此确定所述承重点在桥架5上的移动方向，桥架5上还设有一个重量传感器、一个读取运载工具6运行在轨道实际位置的读取装置、一个加速度传感器，一个与整个轨道运输系统服务器通讯的无线模块，它们由一台控制计算机管理，其使用方法在通过齿轮8调整承重点位置的描述中已做过说明，因此不做过多赘述。

在本方案中，以行车轮3在前、补偿轮4在后为例，如果是要加大补偿幅度，齿轮8需要向承重点方向滚动，控制计算机通过棘爪控制装置11抬起相应棘轮9的棘爪10，解除齿轮8在该方向的约束，然后控制计算机控制运行驱动机构使补偿轮4加速、行车轮3减速或刹车，此时会推动齿轮8沿齿条14向前滚动，当控制计算机通过多圈电位器12读取到补偿轮4到达最佳位置后，通过棘爪控制装置11放下棘爪10固定住齿轮8；如果是减小补偿幅度，齿轮8需要向远离承重点的方向滚动，控制计算机通过棘爪控制装置11抬起相应棘轮9的棘爪10，解除齿轮8在该方向上的约束，然后控制计算机控制运行驱动机构使行车轮3突然加速、补偿轮4减速或刹车，拖动齿轮8沿齿条14向后滚动，当控制计算机通过多圈电位器12读取到补偿轮4到达最佳位置后，控制计算机通过棘爪控制装置11放下棘爪10固定住齿轮8，直到下一次调节。

调节补偿轮4位置的方案同样可以对齿轮8专门配一个驱动电机，由驱动电机实现齿轮8在齿条14上的滚动，因此就不需要依赖行车轮3和补偿轮4的加速或减速、刹车。这种方案齿轮转动力矩更稳定，对不同的润滑程度适应性更好，但造价更高。

在本方案中，对于补偿轮4最佳位置的确定可以参照上述查表法以及经验表格的建立方法，所不同的是在建立经验表格时，得到的是不同情况下补偿轮4的位置。

调节补偿轮4位置的方案改成调节行车轮3也同样有效，具体的实施方式与调节补偿轮4位置的方案原理相同。

本发明的装置可以保持运载工具6在架空轨道上基本保持原高度水平运行，而不受轨道下垂变形的影响。除了适用于轨道下方悬挂的运输方式，对于在轨道上运载小车也同样适用，行车轨道1、补偿轨道2的设置原理相同，只是为了给小车腾出运行空间，轨道的支撑钢架、拱梁的悬索只能从下方或侧方固定轨道，行车轨道1、补偿轨道2都需要加宽，在承重点处可以转动的轴也相应加长，使小车左侧和右侧都能在轴上设一个支撑点，保持小车左右的平衡。为了保持小车前后方向的平衡，至少需要前后两套上述包括桥架5、行车轮3、补偿轮4组成的承重点水平维持装置，通过本装置维持小车前后左右的支撑点的水平高度，从而保证小车在下垂变形的轨道上保持水平运行。具体实现方式与前述类似，不再赘述。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：包括并列设置的行车轨道(1)和补偿轨道(2)，以及同时运行在行车轨道(1)与补偿轨道(2)上的载重行车，载重行车具有在行车轨道(1)上运行的行车轮(3)、在补偿轨道(2)上运行的补偿轮(4)和连接在行车轮(3)与补偿轮(4)之间的桥架(5)，所述桥架(5)上设有用于转动连接运载工具(6)的承重点，所述的行车轨道(1)向下弯曲，补偿轨道(2)向上弯曲，所述载重行车的行车轮(3)在经过弯曲的行车轨道(1)而向下或向上浮动时，补偿轮(4)以相反的方向向上或向下浮动，且浮动的幅度相适应，以便使桥架(5)以其承重点为中心转动，而保持承重点水平高度不变。

2.根据权利要求1所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述承重点所在水平面为基准平面(15)，在运载工具(6)运行的任一时刻，所述补偿轨道(2)上和补偿轮(4)相接触的点与行车轨道(1)上和行车轮(3)相接触的点之间的水平距离且补偿轮(4)圆心O₂到基准平面(15)的距离h'＝CO₂·sinβ，其中L为行车轮(3)圆心和补偿轮(4)圆心O₂之间的直线距离，h为系统预期平均负荷情况下行车轮(3)圆心到基准平面(15)的距离，以承重点为C点，CO₂为承重点到补偿轮(4)圆心O₂的直线距离，β为CO₂连线与基准平面(15)的夹角，补偿轮(4)圆心O₂向下偏移一个补偿轮(4)半径的距离即为此时补偿轨道(2)和补偿轮(4)接触点的位置。

3.根据权利要求1所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述行车轨道(1)和补偿轨道(2)分别由两根导轨组成。

4.根据权利要求1所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述行车轨道(1)和补偿轨道(2)均设置在由钢架或轨道拱梁(18)支撑的轨道悬挂架(19)上，所述的钢架或轨道拱梁(18)支撑在轨道支撑桥墩(16)上。

5.根据权利要求1所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述运载工具(6)悬挂在所述承重点上或支撑在前后设置的两套载重行车的承重点上。

6.根据权利要求1所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：在所述桥架(5)上设有用于调整所述承重点与补偿轮(4)或行车轮(3)之间相对距离的调整装置，以调节承重点所获得的补偿幅度的大小，适应行车轨道(1)不同程度的弯曲。

7.根据权利要求6所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述调整装置包括沿桥架(5)移动的运动机构和将运动机构锁定在桥架(5)上的锁定机构。

8.根据权利要求7所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述的运动机构包括一对同轴设置且分别和设置于桥架(5)上的两根齿条(14)啮合的齿轮(8)，所述的锁定机构包括两套分别阻止齿轮(8)正转和反转的棘轮棘爪机构以及控制棘爪(10)抬起和放下的棘爪控制装置(11)，所述棘爪(10)和棘爪控制装置(11)均安装在一块沿桥架(5)移动的安装板(17)上。

9.根据权利要求8所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述运载工具(6)的负荷悬挂杆(7)转动设置在所述齿轮(8)的轴上，齿轮(8)在齿条(14)上的滚动由所述运动机构中的驱动电机完成或利用运载工具(6)加速或减速过程中的惯性实现。

10.根据权利要求8所述的一种保持运载工具水平运行的补偿式架空轨道运载装置，其特征在于：所述补偿轮(4)或行车轮(3)转动设置在所述齿轮(8)的轴上，所述运载工具(6)的负荷悬挂杆(7)转动设置在所述的承重点上，齿轮(8)在齿条(14)上的滚动由所述运动机构中的驱动电机完成或利用行车轮(3)和补偿轮(4)之间的速度差实现。