CN109421748A - 一种导轮轨道车辆及轨道 - Google Patents

Abstract

一种导轮轨道车辆及轨道，包括由引导车辆行进方向的导轮行走装置、为车辆提供支撑或承载的非导向行走装置、调控不同轮轨配合方案的导向选择切换装置和为具体功能定位而设置的车体共同构成的导轮轨道车辆，以及与车辆特点相适应的轨道结构和线路切换方法。所述导轮轨道车辆与轨道具有至少2种配合方案，运行过程中通过切换不同的配合方案可实现在所有轨道组件不动作的情况切换车辆的线路；车辆的各行走装置间存在特定的铰接关系，可实现车辆在小区率半径的轨道上转向。本发明解决了现有轨道交通工具转弯半径大且转向依赖轨道道岔的时序动作的问题，应用在物资运送、居民出行等相关的轨道交通领域。

Description

一种导轮轨道车辆及轨道

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种导轮轨道车辆及相应的轨道和线路切换方法。

背景技术

在现代交通物流领域，轨道交通是重要的应用形式，其具有线路固定、驾驶操作简单、能耗低等优点，已在现代社会生产、生活的诸多领域获得了广泛的应用。在城市交通中，轻轨、地铁、有轨电车、导轨电车、单轨列车等轨道交通工具给居民的出行提供了极大的便利；在远距离交通中，运行在铁路网上的火车、动车组等为国民经济生产、生活提供了大量的客、货运力；在工厂生产线上、矿区巷道内，轨道平车和悬挂式单轨运输车是厂矿物流的常见工具。

传统轨道交通适用于空间固定点之间长距离、大运量的运输任务，上述轨道交通运输工具均是沿着规划过的确定路线运行，通常需制定详细的运输时间计划，在运送任务的实施方式上需依托于大型站台、站点、枢纽等大型基础设施，具有明显的公共属性。与其任务特点相适应的是轨道车辆的车体多为坚固宽阔的大型箱体或平板，转弯半径较大。因此，无论在应用方式还是结构形式上，现有的轨道交通均缺少灵活性。

当前，传统轨道车辆的行走装置采用转向架形式，轮轨配合关系及转向架的布置间距、安装形式等均限制了传统轨道车辆的转弯半径向百米级以内缩小；在轻轨和有轨电车领域采用铰接式转向架或单轴转向架后，车辆的转弯半径可以控制到十米级；而在公路交通领域，采用轮转向、桥转向或铰接转向的车辆却可以将转弯半径控制到十米以内。以上对比可以得出：轨道车辆要想减小转弯半径、提高转向灵活性应在车辆结构方面控制车轮轴数和轴间距、增加铰接环节。

在线路切换方面，无论是公共交通中广泛使用的铁路机车、有轨电车、磁悬浮列车，还是工厂生产线上、矿道内普遍存在的单轨运输车辆，都需要其行驶线路具备可高效、准确地实现切换的能力。长久以来，在铁路系统和现代有轨电车领域发展出了多种形式的道岔及转辙机（或名为扳道器的轨道切换装置），单轨式城市轨道交通系统采用了关节式道岔，均能满足线路运行的需求并形成了成熟的应用体系——以轨道的主动动作来适应车辆在线路选择时的空间结构需求。另有老式有轨电车以挤岔方式通过道岔区域，以轨道的被动动作来适应车辆在线路切换时的空间结构需求，这种仅能实现切换而不能实现选择的方式（不计低效繁琐的反向合流方式）已经渐被淘汰。

对于上述道岔，车辆选定运行线路时需要协调轨道所处的状态，无论道岔的运行采用中央调度式控制还是车载无线式控制，都需妥善解决车辆与轨道切换装置配合的时间、速度和动作问题，对车辆运行控制、线路调度等要求较高。道岔区域由于弯轨和有害空间的存在等一种或多种因素以及协调道岔配合的时间要求，需要限制车辆的通过速度（尤其侧向通过速度）；各式道岔，尤其跨座式单轨车辆适用的关节型道岔，由于空间占用多，安全通过速度受限等因素，同一线路车辆的运行间距需严格限制，这都影响了轨道交通系统的运行效率、自动化水平和抗干扰能力等。此外，现有道岔结构复杂，使用寿命明显低于普通的轨道，对养护、维修的要求较高。因此，轨道车辆通过现有的道岔实现线路切换的方式虽由来已久、应用成熟，但仍有诸多不足之处，对轨道车辆的密集应用、灵活调度形成了限制。

在现代交通物流领域，重要性丝毫不弱于轨道交通的是公路交通，每天在高速公路、城市道路乃至乡野间的四级公路上运行的公路货车、汽车列车、长途客车、公交车、小轿车、自卸车等为居民出行、物资流通提供了便捷的途径。

公路交通更适用于空间随机点之间中小运量的运输任务，由于公路车辆的整车结构及转向结构设计灵活，无论基于经典的阿克曼转向原理，还是铰接转向原理或轴转向原理，均可让公路车辆实现较小的转弯半径，更适应工矿、居民密集区的线路。公路车辆的线路切换由驾驶员或自动驾驶的控制系统根据任务规划、位置信息实时控制，其运输线路和时间计划均可以根据现实因素灵活制定及优化调整，具有较强的专属性。车辆的前行道路除应具备通畅条件外，不需要做任何调整，理论上可满足多密次运输任务中前后紧邻的车辆选择不同的前进方向而不出现车间干扰、任务停顿的要求，有利于提高道路的利用率和通行效率；实际应用过程中，公路车辆因其机动灵活、缺少统一调度导致的交通拥堵、事故频发，导致大量的人力、物力浪费，是当今公路交通领域难以解决的问题。

此外，在人类利用机械实现人员和物资运送的历程中，还有一些经典、重要的交通工具整体结构和转向结构，如摩托车、三轮车、飞机起落架的三点式布局、飞机轮、万向轮等，也可以在轨道交通工具的发展中扬长避短、充分利用。

在长久的社会实践中，虽然轨道交通和公路交通凭借各自的诸多优点各占据了相当广泛的应用领域，彼此难以完全替代，但各自的缺点也限制了它们的发展空间。随着社会的城市化深入发展，城市密集度提高，离散居民点却难以大量消失，PRT系统、BRT系统、无人驾驶等新的交通组织方式和技术快速发展，轨道交通如要适应这一发展趋势，争取高密次、中小运量的任务领域，则应结合公路车辆及其它小众交通运输工具的特点来提高其车身结构及应用方式的灵活性，在轨道车辆的运用方式、转向结构、转向方式以及线路切换选择方式上进行改进，在运送任务的实施方式、组织形式上进行革新。

发明内容

本发明要解决的技术问题是当前的轨道交通工具的转弯半径大且线路切换方法基于道岔的动作（以主动动作为主），而现有道岔的组成及结构复杂，通过此类道岔实现轨道的切换时对车辆和轨道的时序动作配合要求高，不便于轨道车辆密集应用及灵活调整。

为解决上述问题，本发明提出了一种新的轨道切换方法和车辆构型，涉及基于此方法的一类新型轨道车辆和轨道形式。所述轨道车辆在小曲率弯道区域能实现车辆的顺利转向，在面临线路选择时，仅需要通过调整自身的行走装置便可自如地切换至预期的线路，而不需要轨道在组成、结构复杂的道岔区域做出相应的时序调整动作来配合。

所述车辆的构型均为单轴导轮轨道车辆，所述“单轴导轮”指车辆的行走装置的行走轮轴中仅有1轴具有随导轮导向的能力。每车的导轮行走装置总成只1套，包括行走轮、导向轮及车轮安装结构件等；行走轮可为独轮或双边（可为差速车桥，也可为双侧独立轮毂）形式；导向轮以相对各行走轮的几何中心间距及回转轴线夹角分组，每组有2个导向轮；导向轮与行走轮通过车轮安装结构件实现固连。为保证在转弯路段行走轮的轴线指向导向轮确定的转向中心，导向轮和行走轮应具有特定的位置关系，即行走轮的轴线在每组导向轮中心连线的中垂面上。另外，对于运行在有分岔的线路上的车辆，为满足道路选择、切换的需要，导轮行走装置或与之固连的车体上还应集成导向调控装置，用于调整车辆的导向模式、选择行走线路。

所述导向调控装置有两种工作原理，其一，导向调控装置带动的压紧轮（可视为导向轮的特定功能定位）和行走装置的导向轮组可实现与相应导轨面的结合或分离，即导向调控装置通过控制行走装置各导向轮组的生效或失效来执行不同的导向配置方案，并可根据导轨的曲率调节导向调控装置的伸缩、旋转等状态，保证导向轮组、压紧轮与导轨的接触状态；其二，导向调控装置可直接调控行走装置的导向轮组的工作状态，实现导向轮组与不同导轨面的结合或分离，即导向调控装置通过控制导轨的不同导向面的生效或失效，执行不同的导向方案。在具体实现形式上，其可为由液压缸或电动缸带动的连杆机构或伸缩机构，或为由电动机、液压马达等带动的旋转机构，或于一台车上同时存在连杆机构、伸缩机构、旋转机构中的至少两种形式；还可应用车辆整体或部分组件的重心位置调整，甚至行驶中的空气动力调节来使某些导向轮组贴紧导轨。

为保证导轮行走装置的行驶平稳和合理承载，所述车辆还可具有非导向功能的车轴，具体形式可为半挂车桥、万向轮等。为保证所述车辆适应小曲率半径道路的要求，实现车辆的灵活转向，所述非导向车轴的总成安装结构与导向车轴的总成安装结构间应存在至少1处铰接关系。在所述铰接结构的基础上，可于铰接关系所涉及的车体或行走装置间增设铰接调节元件（可以是液压缸、电动缸或其它作动器件）用于保持车辆的行驶稳定性及在无导轨路段操控车辆行进方向。

所属车辆的行走装置无论是否具有导向能力，在任一线路上行驶时均使用同一套行走轮，根据是否提供驱动力，所述行走轮可分为“动端”和“拖端”，正常行驶时，所用行走轮中至少有一轴为动端，驱动力的施加应与铰接调节元件的状态相配合，且不同的行走轮间应存在驱动力控制、协调机制。当车辆进入转弯路段时，整车可利用导轮行走装置的驱动力或自身惯性等通过，若此时应用非导向行走装置驱动，则应对相应的铰接调节元件进行精确的实时控制。

由于所述车辆的线路切换方法避免了车辆对轨道的动作配合要求，所述轨道的道岔区域均为固定轨道，简化了道岔的组成和结构。根据道岔的具体结构形式，对于限定车辆单向行驶的线路，所述道岔可分类定义为择线道岔（经此道岔后，线路及方向出现分支）、并线道岔（经此道岔后，多条线路及方向并为一条）；对于允许车辆往复行驶的线路，道岔同时具有线路选择和合并的功能。根据道岔的结构，可将其大致分为接入段、偏转段、脱离段。接入段与脱离段具有和所连普通线路相似的轨道结构，是道岔与普通线路的过渡。所述轨道根据具体的线路环境和功能定位可建造在地面路基、高架桥梁、地下隧道，具有普适性。

所述导向轮和导向调控装置是实现所述轨道切换方法的关键。在进行线路选择时，其可分成至少两套能够单独支持车辆运动（一定距离）的配置组合或其与车桥结构等可构成至少两种结构形态组合。导向轮的配置组合和结构形态组合统称为导向方案，以两套方案为例，分别称为“导向A”、“导向B”。

两套导向方案可互为主（支持长距离行驶）、辅（在线路切换时使用，正常行驶时空置或随动），每切换一次线路即变换一次主辅关系；也可明确其中一套为主，另一套为辅，并保持不变；还可两套同时为主，仅在择线道岔区域使用其中一套用于线路切换。相应地，所述轨道在道岔区域设有与这两套导向方案对应的通往不同线路方向的两组轨道，以两条线路为例，分别称之为“线路A”、“线路B”。

所述轨道车辆在线路A正常行驶（区段范围内只有一条线路）时使用至少一套导向轮组，以使用导向A为例，另一套导向轮组——导向B处于空闲状态或不成立状态或同导向A一起运行（在线路A）。当行进线路需要从A切换到B时，在进入道岔偏转段前，通过导向调控装置（针对导向A或导向B或二者配合）的动作，确定导向A和导向B所处的空间位置状态，使导向B在车辆进入道岔偏转段前处于能够与线路B配合的待命状态，同时导向A处于能够与线路A脱离的状态，实现轮轨的空间结构协调。当车辆经过道岔偏转段后，车辆沿着线路B继续行驶，导向A处于空闲状态或不成立状态或在脱离段恢复至同导向B一起运行的状态。

所述方案中的轨道在整个线路切换环节均为固定不动的，故实现切换的关键在于如何通过导向调控装置实现导向轮在与导轨的不同匹配方案间顺畅切换。实现导向轮组状态或车体结构的调整有多种方式，且需与整车结构布局统一设计。导向轮轨的匹配关键在于对轮轨间接触点的控制，线路切换时必然会导致线路弯曲，根据两切点和一轴（均属于导轮行走装置）确定一个圆弧，应保证在转弯区段内，导轮行走装置的导向轮至少有1组（2个）与导轨接触良好。为保证接触点沿轨道有效附着而不脱离，可采用“导轮抱轨”或“导轨抱轮”（可为导轨内同时载入2个导向轮组，或导轨面具有转动副，或导轨面略宽于导轮直径的近似方案等途径）结构形式。为防止在道岔的偏转段轮轨抱死阻碍车辆运动，可将采取如下措施：将弯曲导轨设置成变截面形式、由导向调控装置调节导轮抱轨力等。

所述导轮行走装置的导向轮可布置在车体外侧（单侧或双侧），也可布置在车体中部。根据导向轮的数量、轮轨匹配方式以及导向调控装置的工作原理可将车辆的导向方案分为两类，即：导向轮组冗余设计方案和导向轮轨变形协调方案（无冗余的导向轮）。当采用冗余设计方案时，导向轮的数量多于车辆正常行驶所需的数量，通过导向调控装置控制部分导向轮与导轨的贴合或分离，可使此导向轮工作或空置从而选择执行车辆的某一导向方案。当采用变形协调方案时，所有的导向轮在车辆行进过程都需运转，通过导向调控装置控制导向轮与导轨的不同导向面贴合或分离，可使不同的导向面作用或失效，进而实现车辆导向方案的变换。

所述轨道车辆的行走装置结构总成可集中布置在车辆顶部。此时，车辆的承载组件——车厢（按功能可分为“客舱”和“货厢”）应与导轮行走装置的主结构通过结构件（吊杆或框架结构等）吊挂连接，结构件的高度和水平截面尺寸应满足其在不同线路的轨道间穿梭的空间结构要求。行走装置结构总成还可以集中布置在车辆底部，车厢安装在车体主结构上，更接近公路车辆。导轮行走装置的不同部分还可分置在车辆的顶部和底部，如行走轮在底部、导向轮在顶部，此时车厢设置在行走轮与导向轮之间。

所述轨道车辆作为功能完整的交通运输工具除具有传统轨道车辆的一些装置和特征外，还可具备一些公路车辆的特征。其动力可来自自备的储能装置，如燃油箱、电池组等，也可来自接触网、第三轨等；其动力装置可以采用内燃机或者电动机以及多种组合形式的混合动力装置；其传动系可以采用机械形式、电传动形式或静液压驱动形式等；其为满足正常运行所需的电气设备，如车灯、空调等不逐项罗列；其为满足特殊用途而加装的专用设备，如起重臂、储运罐、调温设备等不逐项罗列；其还应具有一套与任务定位相适应的控制系统，具备信号收发、运行控制、状态监测、车间通讯、路况探测等功能。

在运用方式上，所述轨道车辆的线路切换方式至少支持人工（随车或远程）控制以及计算机自动控制中的一种，由驾驶员、车载计算机或中央调度系统依据线路指示牌、位置传感器、卫星定位装置、调度系统等提供的信息或信号对车辆的运行状态进行判定并对行驶速度和方向进行调控。所述轨道车辆除可单车运行外，还可视任务需求支持多车编组运行，此时车与车间应存在状态协调控制机制。

附图说明

下面参照附图对本发明进行更加详细的描述，附图中示出了优选的具体实施方式。

图1是本发明第一实施例的车辆运行场景示意图。

图2是本发明第一实施例的车辆结构示意图。

图3是本发明第一实施例的车辆进入道岔区域的示意图。

图4是本发明第一实施例的车辆在变换行进方向后的运行示意图。

图5是本发明第二实施例的车辆运行场景示意图。

图6是本发明第二实施例的车辆整体结构示意图。

图7是本发明第二实施例的导轮行走装置总成的示意图。

图8是本发明第二实施例的车辆沿上层导向槽运行的示意图。

图9是本发明第二实施例的车辆进入过渡导槽区域的示意图。

图10是本发明第二实施例的车辆变换行进方向后的运行示意图。

图11是本发明第三实施例的车辆运行场景示意图。

图12是本发明第三实施例的车辆整体结构示意图。

图13是本发明第三实施例的车辆在过渡导槽区域的运行示意图。

图14是本发明第四实施例的车辆运行场景示意图。

图15是本发明第四实施例的车辆整体结构示意图。

图16是本发明第四实施例的车辆沿A方向的运行示意图。

图17是本发明第四实施例的车辆由A向B方向变换前的运行示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明的几个具体实施例进行详细介绍，对非重点的及共通的设计细节不做过多赘述以突出主要发明内容。

第一具体实施例

图1展示了该实施例运行的一个场景。在该实施例中，车辆的行走装置均分布在车辆的下部，为1套同时具有导向、驱动能力并集成有导向调控机构的导轮行走装置总成——车桥140和2组万向轮总成150。车桥140与车厢130固连，两组万向轮总成150与车厢130铰接，另有转向辅助油缸160连接万向轮总成150和车厢130，对整车行进方向加以稳定及在无轨路段予以操纵。

驱动轮141与车桥横梁145固连（不计减震）；导向轮142固定安装在车架横梁145的两侧面。导向轮143安装在支架144上，可在导向调控油缸146的带动下相对车架横梁俯仰动作，从而实现导向轮143与轨道的贴合及分离（即2种行驶状态），目的是调节导向轮142与轨道的贴合程度，故其可称为“压紧轮143”，对应的轨道面也可称为“压紧面”。

由于所示车桥140双侧均具有导向调控装置（即轮组冗余设计方案），故该例所述车辆具有4种导向方案，其中双侧同时升起和双侧同时落下的状态均可适应平直轨道的导向需求；两个“一侧升起、一侧落下”的方案可实现车辆在道岔区域的线路选择及变换，配合相应的轨道在单侧轨道的路段也可长距离行驶。在无导轨路段，通过转向辅助油缸160的锁定或特定操控动作，可实现车辆的正常行驶或进入轨道，此为特殊使用工况，不做赘述。

根据线路的功能要求，本例中的轨道应为车辆提供2~4个导向面（含0~2个压紧面）和1个承载路面，其中轨道内侧导向面间距略大于车桥两侧导向轮142处的最大宽度。本例中展示了普通轨道110（只具有导向面）及换向轨道120（具体分为121和122，具有导向面和压紧面，接入段均与轨道110确定A方向同向）。

正常行驶时，以图1所示场景为例，车辆在普通轨道110内沿A方向行进，此时车桥两侧的压紧轮143均处在升起状态（与轨道110及120均不会发生接触），如图3所示。在方向平直的线路区段，转向辅助油缸160保持锁定保证行驶方向稳定，防止蛇行等不良现象发生；当遇弯道时，转向辅助油缸160解锁，万向轮总成150通过车厢130的带动，相对车桥140做随动。

在车辆行进至择线道岔一定距离前，对于有人驾驶状态，驾驶员根据道路指示牌或地标性物件或导航定位信号等的指引判断车辆在该道岔是否执行换向；对于无人驾驶状态，轨道交通调度系统或车辆自带的任务规划系统根据车辆定位信号判断车辆在该道岔是否执行换向。如图1所示场景，需判断车辆将继续沿轨道121还是122继续前进。

当判定是轨道122（较原方向A出现偏转）后，需在轨道122的接入段，通过油缸146调控与轨道122同侧的压紧轮143落下直至达到与轨道122压紧的状态，同时解锁转向辅助油缸160。在导向轮142及压紧轮143共同抱紧轨道122的状态下（如图3所示），随着车辆前进，车桥140相对车架130出现适应性偏转后又回正，车辆最终驶向了轨道122导向的B方向。在驶出线路切换区域前，在车辆双侧的导向轮都恢复工作状态后，与轨道122同侧的压紧轮恢复升起状态，一个换向过程结束。

当判定是轨道121时，由于轨道121所引线路平直，通过保持转向辅助油缸160锁定即可顺利通过；也可将轨道121同侧的压紧轮143在道岔区域的接入段先落下，待行驶至脱离段再升起实现车辆通过。

本实施例及相关附图未罗列的应用场景均可在所述车辆的4种转向方案及1个特殊工况模式下实现，不再赘述。

本实施例的驱动轮141可使用电动轮毂技术，也可使用轮边电机技术，或在普通卡车的整体式驱动桥基础上加装导向轮等实现。万向轮总成150也可集成驱动装置，就当前的动力、传动、控制的技术水平均可实现，此非发明的重点内容，仅作为实现本发明的基础技术予以介绍，不再赘述。

对本实施例所做的简化和布局调整，如取消车辆某一侧的导向轮142及导向调控装置（即压紧轮143、支架144及导向调控油缸146等），又如将车厢130通过吊杆悬置于车桥横梁145下方，均不违背本实施例的原理及应用方法，不再赘述。

第二具体实施例

图5展示了该实施例运用的一个场景。在该实施例中，车辆行走装置的各组成部分均分布在车辆底部，整车结构由铰接在一起的前、后两部分组成。如图5所示，本例中车辆的导轮行走装置240固定安装在前车架260上，非导向行走装置250固定安装在后车架270上，车架之间通过销轴261实现铰接，另有一对转向辅助油缸271辅助连接，以控制车辆的行驶稳定性及在非导轨路段用于车辆转向。所述车辆的功能性上装组件——乘员舱280和货厢290分别固定安装在前后两个车架上，可根据不同的任务设定更改上装组件的具体形式。

导向驱动装置的结构形式如图7所示，车辆行驶时以行走轮242承载和驱动；两个导向轮245设置在整体式车桥241的中部下方，作用为沿道路上的导向槽控制车辆的行进方向。在道路平面上，导轮245具有相对于车桥轴线的对称性，以此保证在车辆通过圆弧路段时，车桥轴线可以通过车辆的转向中心。导向轮245通过两个导向调控油缸244和纵梁246实现工作状态（高度）切换。油缸244为多级缸，可实现3种不同的伸缩状态，对应2种轨道行驶状态和1个公路行驶状态（导向轮收缩于道路平面以上，用于短途机动及线路调整等）。

该例车辆的轨道与公路形式接近，主要特点是道路中部设置有导向槽（可视为导轨的变型）。按具体的结构形式，导向槽可分为上层导槽210、过渡导槽220及下层导槽230，导槽宽度略大于导向轮直径，在保证导向轮正常转动的条件下，缩小其宽度可提高导槽的导向精度。

正常行驶时，以图8所示为例，车辆沿上层导槽210确定的A方向运行，此时油缸244的行程被锁止。当车辆行进到至过渡导槽220（择线道岔的变型）一定距离前，并经驾驶员或调度系统判定需要切换行进方向时，油缸244解除锁止。当导向轮进入过渡导槽220后，通过油缸244的伸出，导向轮在过渡导槽220内由上层导槽转移到下层导槽。油缸244在伸出到位后被锁止，随着车辆驶离过渡导槽220并进入下层导槽230，一次线路切换过程完成，全过程如图8~图10所示。

第三具体实施例

图11展示了该实施例运用的一个场景。本实施例的车辆采用了主要结构及工作机理与第三实施例相同的导轮行走装置总成340，仅在车架形式上与第二实施例存在较大差别。如图12所示，该实施例应用了桥转向原理，车辆的两套行走装置同样都分布在车辆底部，导轮行走装置总成340（集成有导向调控装置）与车架360铰接，另有2条转向辅助油缸370安装在车架360与导轮行走装置总成340之间，功能同上述实施例；非导向行走装置总成350和车厢总成390均与车架360固连，前翼板380与导轮行走装置总成340的车桥341固连；通过车架360可实现整车主要部分的结构集成，所集成的整体可视为导轮行走装置总成340的半挂车。

如图13所示，车辆运行在同第二实施例一样的道路上，沿着过渡导槽220的下层运行，此时尚处于沿方向A的状态，但即将被导引至沿方向B的状态，其换向过程和工作机理同第二实施例，故不赘述。

对本实施例及第二实施例的简化或调整，如取消转向辅助油缸、调整导向调控油缸伸出长度的档位数，又如将沿车辆行进方向设置的一纵列两个导向轮改为两纵列四个导向轮，均不违背本实施例的原理及应用方法，不再赘述。

第四具体实施例

图14展示了该实施例运用的一个场景。在该实施例中，车辆的行走装置分布在车辆的顶部和底部，包括1套导轮行走装置总成440、1套导向调控装置450、1套大梁式车架430、非导向行走轮461和两套转向辅助油缸470以及车厢480，除导向调控装置450集成在导轮行走装置总成440上之外，其余所有主要组成部分都通过车架430实现结构集成，整车机构及运动特点与普通两轮摩托车相近。

整车及导轮行走装置的详细结构及组成如图15所示，导轮行走装置总成440上部的4个导向轮443通过转轴442以整体固连的形式实现对行走轮441的转向控制；导向调控装置450包含压紧轮451（可视为导向轮的特定功能定位）、轮轴架452、导向调控电机453等组成，轮轴架铰接在导轮行走装置440的顶端，通过导向调控电机453的小角度扭转实现压紧轮451与对应轨道压紧面的贴合与分离，轮轴架452的支点横梁结构保证了同一时刻只能有1个压紧轮451起作用，实现不同状态间的互锁。

在图16所示场景中，正常行驶时，车辆沿着轨道421和422（此时两轨道同向）确定方向A行驶，此时导向调控电机可停止在任意角度，在直行区段可将转向辅助油缸470锁止以保证车辆的行驶稳定性。

当车辆行进到道路切换区域前，需判断车辆将继续沿轨道421还是422继续前进。判定方法如第一实施例所述，当判定是轨道421（较原方向A出现偏转）后，通过导向调控电机453的扭转，使轨道421同侧的压紧轮453落下，同时将转向辅助油缸470解锁。当车辆进入线路切换区域后，随着车辆前进，导轨421先出现弯曲后恢复平直（沿B方向），转弯过程行走轮441的轴线始终指向转弯中心，非导向行走轮461做适应性随动。随着轨道222恢复平直，车辆完成了一次方向切换，沿着方向B继续行进，一次换向完成。

本实施例仍采用了导轮冗余设计方案，但将导向轮443的数量减少到1组，通过压紧轮451带动整车车身的小角度变动来实现与不同的导轨面接触，即变形协调方案也可实现本例所述车辆的正常行驶和方向选择、切换。对本实施例所做的其他简化和布局调整，如将非导向行走轮461的固定安装形式换成万向轮形式等，均不违背本实施例的基本原理及应用方法，不再赘述。

在某些任务简单的应用场合，对本发明的技术方案进行简化，依然具有实际应用价值和新颖性，如在不存在方向变换需求的环形线路或往复线路，取消车辆的导向调控装置，不再赘述。

通过对上面具体实施方式的阅读理解，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明不限于这几种具体实施方式。在所公开实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。因此，本发明的保护范围仅由所附权利要求的范围来限定。

Claims (21)

1.一种导轮轨道车辆，包括：

一套导轮行走装置，其由行走轮、导向轮、行走主构件等构成，导向轮除引导车辆前进方向外，还可起辅助支撑车辆的作用，按导向轮相对各行走轮的几何中心间距和回转轴线夹角对各导向轮及各导向轮的不同工作状态进行分组，每组导向轮的数量为2个，组数至少为1，行走轮按与行走主构件的转动副数量进行计数，数量至少为1，导向轮和行走轮具有特定的安装位置关系，即行走轮的轴线在每组导向轮中心连线的中垂面上；

若干套非导向行走装置，由行走轮和相关安装结构件等构成，为整车平衡和承载提供必要的支撑，结构形式可为车桥、万向轮、飞机轮、固定轮中的一种或多种；

至少一套导向调控装置，在有线路切换需求的车型上，其通过操控某一个或某几个导向轮组处于工作状态或使导向轮组的不同的工作状态作用或失效来来执行车辆的某一导向方案，使车辆进入预期的轨道线路；

一套车体，采用骨架或板壳结构形式，用于集成安装车辆的各主要组成部分，并承载人员或货物或工具；

其特征在于从导轮行走装置到非导向行走装置的结构连接关系中至少存在一处铰接关系，导向调控装置集成安装在导轮行走装置上。

2.如权利要求1所述导轮轨道车辆，其特征在于导轮行走装置的行走轮布置在车桥形式的行走主构件的两端或横梁形式的行走主构件的中部，导向轮组布置在行走主构件的端部或与行走主构件固连的车体外侧。

3.如权利要求1所述导轮轨道车辆，其特征在于导轮行走装置的行走轮布置在车桥形式的行走主构件两端，导向轮组布置在车桥形式的行走主构件的下方，与行走主构件或与行走主构件固连的车体连接，且导向轮与导轨的接触面位于行走轮的下边沿之下。

4.如权利要求1所述导轮轨道车辆，其特征在于导轮行走装置的行走轮布置在车桥形式的行走主构件两端，导向轮组布置在车桥形式的行走主构件的上方，与行走主构件或与行走主构件固连的车体连接，且导向轮与导轨的接触面位于行走轮的上边沿之上。

5.如权利要求 1、3、4 中任一项所述导轮轨道车辆，其特征在于导轮行走装置的行走轮与行走主构件的转动副数量为1，行走主构件所含的导向轮组和行走轮的安装结构通过转轴实现上下固连。

6.如权利要求1~5中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于在行走装置的结构连接关系中存在铰接关系的两部分之间还连接有转向辅助液压缸或电动缸等，用来调节或稳定或锁止部件间铰接角度。

7.如权利要求6中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征是车辆在非导轨存在区段通过转向辅助液压缸或电动缸也能实现车辆的方向控制和正常行驶。

8.如权利要求1~7中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于其导向调控装置为由液压缸或电动缸等带动的连杆机构或伸缩机构，或为由电动机或液压马达等带动的旋转机构，或于一台车上同时存在连杆机构、伸缩机构、旋转机构中的至少两种形式。

9.如权利要求1~8中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于在导向调控装置动作后，导向调控装置带动的压紧轮和行走装置的导向轮组可实现与相应导轨面的结合或分离，即导向调控装置通过控制行走装置各导向轮组的生效或失效来执行不同的导向配置方案，并可根据导轨的曲率调节导向调控的伸缩状态，保证导向轮组、压紧轮与导轨的接触状态。

10.如权利要求1~8中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于在导向调控装置动作时，导向调控装置可直接调控行走装置的导向轮组的工作状态，实现导向轮组与不同导轨面的结合或分离，即导向调控装置通过控制导轨的不同导向面的生效或失效，执行不同的导向方案。

11.如权利要求1、5~7中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于其导向调控装置应用了重心位置调节或空气动力调节的方式使某一导向轮组贴紧导轨。

12.如权利要求1~11中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征是车辆的行走轮中至少有1个具有驱动能力。

13.如权利要求1~12中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征是车辆的导向轮中至少有1个兼具驱动能力。

14.如权利要求1~3、6~10、12、13中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征是车辆的客舱或货厢布置于行走装置和导向调控装置的上方。

15.如权利要求1~13中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征是车辆的行走轮和导向轮分置于客舱或货厢的下部和上部。

16.如权利要求1~4、6~13中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征是车辆的客舱或货厢布置于行走轮的下方。

17.一种导轮轨道交通系统的轨道，根据其功能分为普通区段和道岔区段，各区段的轨道包含至少一个承载路面和至少两个导向轨面，其特征在于其组成部分不需根据所承载的轨道车辆的方向选择切换需求做出调整动作或产生被动变形。

18.如权利要求17所述的导轮轨道交通系统的轨道，其特征在于当行走装置的行走轮为单轮或轮距较窄的时候，通过道路截面和行走轮截面的凹凸匹配来防止车辆倾倒或脱轨。

19.如权利要求17、18所述的导轮轨道交通系统的轨道，其特征在于在其道岔区段，按道岔和所连线路的结构特点可细分为接入段、偏转段、脱离段，其中仅偏转段为必备区段，接入段和脱离段视所连线路的特点设置；接入段允许运行于期内的车辆同时使用至少两种导向配置方案或在至少两种导向轮组的工作状态间自由切换，但在即将驶出接入段时必须选定一种导向配置方案或工作状态，接入段前序的普通区段若支持至少两种导向配置方案或导向轮组的工作状态间，接入段可视为普通区段的延续，无明显分界；偏转段具有通往不同方向的线路分支，经过偏转段后的车辆已完成线路切换；脱离段作为偏离段与后序普通区段的过渡，仅在偏离度的分支支持的导向配置方案或工作状态与后续普通区段不一致时设立，同样允许车辆使用至少两种导向配置方案或导向轮组的工作状态；当车辆反向行驶时，脱离段与接入段角色对调。

20.如权利要求17~19中任一项所述的导轮轨道交通系统的轨道，其特征在于轨道可建设在地面路基上或高架桥梁上或隧道内。

21.一种导轮轨道车辆的线路切换操控方法，其特征在于导轮轨道车辆在线路切换之前通过自身的导向调控装置将预期道岔分支线路所需的导向配置方案或导向轮组的工作状态调整到位，随着车辆前进，所选定的配置方案或工作状态进入施行状态，车辆进入预期的道岔分支，进而完成线路切换。