CN109664899A - 悬挂式变轨系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂式变轨系统，包括可变轨悬挂式的轨道车和变轨轨道，所述变轨轨道包括主轨和辅轨，主轨和辅轨相对设置，所述轨道车包括车身，在车身两侧设有行走轮，轨道车通过行走轮沿着两侧的主轨和辅轨行走，在车身上还设有至少一组导向机构，导向机构在变轨时可在主轨和辅轨之间进行切换，在车身上还设有至少一个用于防止行走轮与轨道侧壁相碰撞的稳定轮。本发明在变轨时，不需要道岔的机械运动以及结构的变化，只是轨道车行走状态改变，从而使得轨道车在变轨时，可以前车紧跟后车，根据需要，前后车只需要预留数米的安全距离前车即可快速进入转向辅轨道，大大的提高了整个悬挂式轨道变轨系统运行效率。

Description

悬挂式变轨系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其是涉及一种悬挂式变轨系统。

背景技术

传统的轨道交通系统在改变运行轨道时，需要通过轨道道岔的机械运动来调整轨道的状态以达到切换机车运行轨道的目的，这种轨道交通系统不但轨道的施工时间长，而且该方案存在一个弊端，就是非固定道岔变轨需要较长时间来完成操作，基于安全的原则必然会预留足够的变轨安全时间，这必然拉大轨道上运行的前后车的安全距离，严重拉低了轨道交通的运力，降低运行平均速度，浪费乘客通行时间。当轨道上运行的是大运力的火车编组时，这个弊端体现不明显，但当轨道运用于PRT（Personal Rapid Transit个人快速运输系统）时，该弊端立刻明显放大。

在PRT系统中，机车转向时需要道岔的机械运动以及结构的变化，前车无法紧跟后车，机车的状态行走不改变，从而使得机车在变轨时，前后车之间需要预留数很长的安全距离前车才可以安全的转向，大大的影响了整个悬挂式轨道变轨系统运行效率。

发明内容

本发明为了解决目前悬挂式轨道交通系统运行效率低的问题，为此提供了一种悬挂式变轨系统，包括可变轨悬挂式的轨道车和变轨轨道，所述变轨轨道包括主轨10和辅轨20，主轨10和辅轨20相对设置在轨道车两侧，所述轨道车包括车身1，在车身1两侧设有行走轮2，轨道车通过行走轮2沿着两侧的主轨10和辅轨20行走，在车身1上还设有两组用于切换行走方向的导向机构，且两组导向机构可同步切换，导向机构在变轨时可在主轨10和辅轨20之间进行切换，在车身1上还设有至少一个用于防止行走轮2与轨道侧壁相碰撞的稳定轮3。而为了使车身在行驶过程中保持稳定，行走轮一般设有两组，每组两个，一组位于车身前的两侧，另一组位于车身后的两侧，每组的两个行走轮通过一个行走电机驱动。

两组导向机构分别设置在车身的上方和下方，导向机构包括两侧的导向轮4，其中一侧的导向轮4位于主轨10内，另一侧的导向轮4位于辅轨20内。所述导向机构还包括一转向轴5，转向轴5的两端分别设有一导向轮座6，车身每一侧的导向轮4均有两个，对应分别设置在两个导向轮座6上，同一导向轮座6上的两个导向轮4不在同一平面上，当一侧的导向轮4与轨道接触并导向时，另一侧的导向轮4不与轨道接触。

在车身1上设有用于控制两导向机构中的导向轮座6同步转动的变轨电机7，变轨电机可以是单输出轴电机，也可以是双输出轴的电机。当变轨电机有一根输出轴时，在输出轴上连有一转柄72；其中一根转向轴5连有一摆臂71，摆臂71内开有一腰孔73，转柄72上设有一可在腰孔73内移动的凸台，随着输出轴的转动，凸台以输出轴为中心作圆形轨迹的运动，摆臂71在凸台运动的过程中被从一侧顶起/降下或从另一侧顶起/降下。而变轨电机7的输出轴与两根转轴5平行，且三根轴在同一平面上，这样使摆臂摆动的角度相同，更有利于变轨的稳定。在两根转向轴5之间连有至少一组连杆51，优选为两组共四根连杆51，转向轴5的每一端均有一组，即两根，分别位于转向轴5的两侧。连杆51还可以连接在上下两导向轮座之间，同一端的上下两导向轮座之间连接一组，一组中的两根连杆分别连接在导向轮座的两侧，而由于导向轮座的底部面积较大，因此连杆在连接在导向轮座上时，稳定性比连接转向轴时更好。连杆51的一端与其中一根转向轴铰接，另一端与另一根转向轴固定连接，这样一端固定一端铰接的连接方式，使与摆臂连接的转向轴的一侧在被顶起时，另一根转向轴的同侧也会同步被顶起，从而使上下两导向机构可以进行同步切换到需要的方向。

在凸台上还套有一轴承74，轴承74的外圈位于腰孔73内，轴承使凸台在腰孔内的移动更加顺畅。当转柄随着变轨电机的输出轴转动时，凸台带着轴承在腰孔内移动，凸台移动的同时，摆臂的一侧被顶起或者降下，当一侧被顶起时，摆臂带动转向轴从被顶起的一侧向另一侧转动。即，当电机输出轴转动，摆臂的右侧被顶起时，转向轴从右向左逆时针转动，从而使右侧的导向轮靠到轨道上，而左侧的导向轮则脱离轨道，轨道车此时沿着右侧的轨道行驶；变轨时，电机输出轴反转，则摆臂的右侧被降下，当电机输出轴继续反转，则摆臂的左侧被顶起，转向轴从左向右顺时针转动，从而使左侧的导向轮靠到左侧的轨道上，右侧导向轮脱离轨道，从而实现变轨，变轨后轨道车沿着左侧的轨道行驶。

当变轨电机为双输出轴时，在每根转向轴5上均设有一转向器8，变轨电机7通过两根输出轴分别与两个转向器8连接，在变轨时，变轨电机通过两转向器同时带动两根转向轴正转/反转，从而带动导向轮座上的两个导向轮脱离/接触轨道，变轨时，原本与轨道接触的导向轮脱离轨道，同时原本脱离轨道的导向轮与轨道接触并开始导向。同时动作的两组导向机构可进一步保证导向时的稳定性。

同一导向轮座6上的两个导向轮4对称设置，使轨道车在变轨时，变轨电机只需要转动相同的角度即可实现两侧导向轮的切换，且为了保持变轨时的同步性，所有导向轮座6的方向和角度均相同。

主轨10和辅轨20均设有与导向轮4和/或稳定轮3配合使用的受力挡板101，受力挡板101分布在主轨10和辅轨20侧面开口处的顶部和底部，且受力挡板101的方向向下。受力挡板101分布在主轨10和辅轨20侧面开口处的顶部和底部，且受力挡板101的方向向下；主轨10上的两受力挡板101在同一平面上，辅轨20上的两受力挡板也在同一平面上，主轨10上的两受力挡板与辅轨20上的两受力挡板对称。当其中一侧的导向轮4与对应受力挡板101的内壁接触并导向时，另一侧的导向轮4不与轨道接触。辅轨20的第二底部平面201与主轨10的第一底部平面103在同一平面上，且受力挡板101均与主轨10的第一底部平面103和辅轨20的第二底部平面201垂直。

在轨道车从主轨变到辅轨的过程中，两侧的行走轮同时在主轨内的第一底部平面103和辅轨内的第二底部平面201上行走，变轨电机带动两根转向轴同时正转/反转，从而带动导向轮座上在主轨一侧的导向轮脱离主轨的受力挡板，同时辅轨一侧的导向轮与辅轨20上的受力挡板接触并开始导向，在轨道车继续行驶并脱离主轨时，变轨完成，轨道车沿着辅轨行驶。整个变轨过程中，当其中一侧的导向轮4与对应受力挡板101的内壁接触并导向时，另一侧的导向轮4不与轨道接触。

在车身1下方设有稳定轮3，稳定轮3位于下方的两受力挡板101之间；稳定轮3与两侧的受力挡板101之间的距离始终小于两侧的行走轮2与对应轨道侧壁之间的距离。即，当稳定轮靠近主轨并与主轨的受力挡板接触时，主轨内的行走轮不可能与主轨的侧壁接触；当稳定轮靠近辅轨并与辅轨的受力挡板接触时，辅轨内的行走轮也不可能与辅轨的侧壁接触，这样可以有效防止行走轮与轨道侧壁相碰撞。而且当不需要变轨，轨道车在单轨行驶时，由于受到偏心力的影响，上方变轨导向轮与上方的受力挡板接触点为主要受力点，底部稳定轮到受力点的距离较长，力矩较大，稳定轮辅助行驶轮只需要较小的力就能对轨道车的平衡产生较大的影响，还能起到防止脱轨的作用，所以上方导向轮和下方稳定轮的设计对于辅助轨道车行驶的稳定有极大的帮助。

在车身1上方也设有稳定轮3，且位于上方的两受力挡板101的之间；上方的稳定轮3与其两侧的受力挡板101之间的距离也始终小于两侧的行走轮2与对应轨道侧壁之间的距离。在车身的上、下均设置稳定轮可以在轨道带有弧度的情况下，保证轨道车的稳定。

考虑到车身长度的情况，车身1下方的稳定轮3有两个，分别位于下方导向机构的前方和后方，且靠近下方导向机构；上方的稳定轮也有两个，分别位于上方导向机构的前方和后方，且靠近上方导向机构。稳定轮3的轴线与行走轮2的轴线垂直，导向轮4在导向时，其轴线与稳定轮3平行。导向时，行走轮在与其配合的轨道内行走，导向轮在该轨道内导向，由于两者的轴线垂直，因此稳定性更好，而稳定轮与导向的导向轮平行，则可将受力挡板夹在稳定轮和导向轮之间，因此在单轨行驶时，能进一步辅助行驶轮稳定行走。

本发明的有益效果是：

本发明在变轨时，不需要道岔的机械运动以及结构的变化，只是轨道车行走状态改变，从而使得轨道车在变轨时，可以前车紧跟后车，根据需要，前后车只需要预留数米的安全距离前车即可快速进入转向辅轨道，大大的提高了整个悬挂式轨道变轨系统运行效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是轨道车变轨时的示意图；

图2是实施例1中轨道车的示意图；

图3是可变轨悬挂式的轨道车单轨行驶时的示意图；

图4是实施例2中轨道车示意图；

图5是图4中的局部放大图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示的悬挂式变轨系统，包括可变轨悬挂式的轨道车和变轨轨道，所述变轨轨道包括主轨10和辅轨20，主轨10和辅轨20相对设置在轨道车两侧，所述轨道车包括车身1，在车身1两侧设有行走轮2，轨道车通过行走轮2沿着两侧的主轨10和辅轨20行走，在车身1上还设有至少一组导向机构，导向机构在变轨时可在主轨10和辅轨20之间进行切换，导向机构包括两侧的导向轮4，其中一侧的导向轮4位于主轨10内，另一侧的导向轮4位于辅轨20内。在车身1上还设有至少一个用于防止行走轮2与轨道侧壁相碰撞的稳定轮3。所述主轨10和辅轨20均设有与导向轮4和/或稳定轮3配合使用的受力挡板101，受力挡板101分布在主轨10和辅轨20侧面开口处的顶部和底部，且受力挡板101的方向向下。受力挡板101分布在主轨10和辅轨20侧面开口处的顶部和底部，且受力挡板101的方向向下；主轨10上的两受力挡板101在同一平面上，辅轨20上的两受力挡板也在同一平面上，主轨10上的两受力挡板与辅轨20上的两受力挡板对称。当其中一侧的导向轮4与对应受力挡板101的内壁接触并导向时，另一侧的导向轮4不与轨道接触。辅轨20的第二底部平面201与主轨10的第一底部平面103在同一平面上，且受力挡板101均与主轨10的第一底部平面103和辅轨20的第二底部平面201垂直。

如图2所示的可变轨悬挂式的轨道车，行走轮设有两组，每组两个，一组位于车身前的两侧，另一组位于车身后的两侧，每组的两个行走轮通过一个行走电机30驱动。优选的，在车身1上方有一组导向机构，所述导向机构还包括一转向轴5，转向轴5的两端分别设有一导向轮座6，车身每一侧的导向轮4均有两个，对应分别设置在两个导向轮座6上，同一导向轮座6上的两个导向轮4不在同一平面上。在车身1的下方还设有另一组导向机构，两组导向机构可同步在主轨和辅轨之间切换，而且能够使轨道车在运行过程中更加稳定。在车身1上还设有一变轨电机7，在每根转向轴5上均设有一转向器8，变轨电机7通过两根输出轴分别与两个转向器8连接。同一导向轮座6上的两个导向轮4对称设置，使轨道车在变轨时，变轨电机只需要转动相同的角度即可实现两侧导向轮的切换，且为了保持变轨时的同步性，所有导向轮座6的方向和角度均相同。

在轨道车从主轨变到辅轨的过程中，两侧的行走轮同时在主轨内的第一底部平面103和辅轨内的第二底部平面201上行走，变轨电机带动两根转向轴同时正转/反转，从而带动导向轮座上在主轨一侧的导向轮脱离主轨的受力挡板，同时辅轨一侧的导向轮与辅轨20上的受力挡板接触并开始导向，在轨道车继续行驶并脱离主轨时，变轨完成，轨道车沿着辅轨行驶。整个变轨过程中，当其中一侧的导向轮4与对应受力挡板101的内壁接触并导向时，另一侧的导向轮4不与轨道接触。

在车身1下方设有稳定轮3，稳定轮3位于下方的两受力挡板101之间；稳定轮3与两侧的受力挡板101之间的距离始终小于两侧的行走轮2与对应轨道侧壁之间的距离。即，当稳定轮靠近主轨并与主轨的受力挡板接触时，主轨内的行走轮不可能与主轨的侧壁接触；当稳定轮靠近辅轨并与辅轨的受力挡板接触时，辅轨内的行走轮也不可能与辅轨的侧壁接触，这样可以有效防止行走轮与轨道侧壁相碰撞。而且当不需要变轨，如图3所示，轨道车在单轨行驶时，由于受到偏心力的影响，上方变轨导向轮与上方的受力挡板接触点为主要受力点，底部稳定轮到受力点的距离较长，力矩较大，稳定轮辅助行驶轮只需要较小的力就能对轨道车的平衡产生较大的影响，还能起到防止脱轨的作用，所以上方导向轮和下方稳定轮的设计对于辅助轨道车行驶的稳定有极大的帮助。

而为了确保防撞，在车身1上方也可以设置稳定轮，上方的稳定轮位于上方的两受力挡板101的之间；上方的稳定轮3与其两侧的受力挡板101之间的距离也始终小于两侧的行走轮2与对应轨道侧壁之间的距离。在车身的上、下均设置稳定轮可以在轨道带有弧度的情况下，保证轨道车的稳定。

考虑到车身长度的情况，车身1下方的稳定轮3有两个，分别位于下方导向机构的前方和后方，且靠近下方导向机构；上方的稳定轮也有两个，分别位于上方导向机构的前方和后方，且靠近上方导向机构。稳定轮3的轴线与行走轮2的轴线垂直，导向轮4在导向时，其轴线与稳定轮3平行。导向时，行走轮在与其配合的轨道内行走，导向轮在该轨道内导向，由于两者的轴线垂直，因此稳定性更好，而稳定轮与导向的导向轮平行，则可将受力挡板夹在稳定轮和导向轮之间，因此在单轨行驶时，能进一步辅助行驶轮稳定行走。

本发明在变轨时，不需要道岔的机械运动以及结构的变化，只是轨道车行走状态改变，从而使得轨道车在变轨时，可以前车紧跟后车，根据需要，前后车只需要预留数米的安全距离前车即可快速进入转向辅轨道，大大的提高了整个悬挂式轨道变轨系统运行效率。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，改变了轨道车中导向轮切换时的传动方式，如图4和图5所示，本实施例中，变轨电机只有一根输出轴，在输出轴上连有一转柄72。其中一根转向轴5连有一摆臂71，摆臂71内开有一腰孔73，转柄72上设有一可在腰孔73内移动的凸台，随着输出轴的转动，凸台以输出轴为中心作圆形轨迹的运动，摆臂71在凸台运动的过程中被从一侧顶起/降下或从另一侧顶起/降下。而变轨电机7的输出轴与两根转轴5平行，且三根轴在同一平面上，这样使摆臂摆动的角度相同，更有利于变轨的稳定。在两根转向轴5之间连有至少一组连杆51，优选为两组共四根连杆51，转向轴5的每一端均有一组，即两根，分别位于转向轴5的两侧。连杆51还可以连接在上下两导向轮座之间，同一端的上下两导向轮座之间连接一组，一组中的两根连杆分别连接在导向轮座的两侧，而由于导向轮座的底部面积较大，因此连杆在连接在导向轮座上时，稳定性比连接转向轴时更好。连杆51的一端与其中一根转向轴铰接，另一端与另一根转向轴固定连接，这样一端固定一端铰接的连接方式，使与摆臂连接的转向轴的一侧在被顶起时，另一根转向轴的同侧也会同步被顶起。

在凸台上还套有一轴承74，轴承74的外圈位于腰孔73内，轴承使凸台在腰孔内的移动更加顺畅。当转柄随着变轨电机的输出轴转动时，凸台带着轴承在腰孔内移动，凸台移动的同时，摆臂的一侧被顶起或者降下，当一侧被顶起时，摆臂带动转向轴从被顶起的一侧向另一侧转动。即，当电机输出轴转动，摆臂的右侧被顶起时，转向轴从右向左逆时针转动，从而使右侧的导向轮靠到轨道上，而左侧的导向轮则脱离轨道，轨道车此时沿着右侧的轨道行驶；变轨时，电机输出轴反转，则摆臂的右侧被降下，当电机输出轴继续反转，则摆臂的左侧被顶起，转向轴从左向右顺时针转动，从而使左侧的导向轮靠到左侧的轨道上，右侧导向轮脱离轨道，从而实现变轨，变轨后轨道车沿着左侧的轨道行驶。

上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (20)

1.一种可变轨悬挂式轨道车，包括车身（1），在车身（1）两侧设有行走轮（2），轨道车通过行走轮（2）沿着轨道行走，其特征是：在车身（1）上还设有两组用于切换行走方向的导向机构，且两组导向机构可同步切换；在车身（1）上还设有至少一个用于防止行走轮（2）与轨道侧壁相碰撞的稳定轮（3）。

2.根据权利要求1所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：两组导向机构分别设置在车身（1）的上方和下方，导向机构包括一转向轴（5），转向轴（5）的两端分别设有一导向轮座（6），每个导向轮座（6）上均设有两个导向轮（4），且同一导向轮座（6）上的两个导向轮（4）不在同一平面上。

3.根据权利要求2所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：在车身（1）上设有用于控制两导向机构中的导向轮座（6）同步转动的变轨电机（7）。

4.根据权利要求3所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：变轨电机（7）有一根输出轴，在输出轴上连有一转柄（72）； 其中一根转向轴（5）连有一摆臂（71），摆臂（71）内开有一腰孔（73），转柄（72）上设有一可在腰孔（73）内移动的凸台，随着输出轴的转动，凸台以输出轴为中心作圆形轨迹的运动，摆臂（71）在凸台运动的过程中被从一侧顶起/降下或从另一侧顶起/降下。

5.根据权利要求3所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：在凸台上套有一轴承（74），轴承（74）的外圈位于腰孔（73）内。

6.根据权利要求3所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：在两根转向轴（5）之间至少连有一组连杆（51），一组连杆（51）有两根，分别位于转向轴（5）的两侧，连杆（51）的一端与其中一根转向轴铰接，另一端与另一根转向轴固定连接。

7.根据权利要求6所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：在两根转向轴（5）之间连有两组连杆（51），转向轴（5）的每一端均有两根。

8.根据权利要求3所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：同一端的上下两个导向轮座（6）之间连有两根连杆（51），两根连杆（51）分别位于导向轮座（6）的两侧，连杆（51）的一端与导向轮座（6）固定连接，另一端与另一个导向轮座铰接。

9.根据权利要求2所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：变轨电机（7）的输出轴与两根转轴（5）平行，且三根轴在同一平面上。

10.根据权利要求3所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：变轨电机（7）有两根输出轴，在每根转向轴（5）上均设有一转向器（8），变轨电机（7）通过两根输出轴分别与两个转向器（8）连接。

11.根据权利要求2所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：同一导向轮座（6）上的两个导向轮（4）对称设置，所有导向轮座（6）的方向和角度均相同。

12.根据权利要求2所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：车身（1）下方有稳定轮（3），且在稳定轮（3）与轨道接触时，行走轮（4）不与轨道侧壁接触。

13.根据权利要求12所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：车身（1）下方的稳定轮（3）有两个，分别位于导向机构的前方和后方。

14.根据权利要求12所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：在车身（1）的上方也有两个稳定轮（3），分别位于导向机构的前方和后方。

15.根据权利要求1所述的可变轨悬挂式轨道车，其特征是：稳定轮（3）的轴线与行走轮（2）的轴线垂直，导向轮（4）在导向时，其轴线与稳定轮（3）平行。

16.一种与权利要求1所述的变轨悬挂式轨道车配合使用的悬挂式轨道，其特征是：包括主轨（10）和辅轨（20），主轨（10）侧面开口处的顶部向下设有上受力挡板（101），开口处的底部向下设有下受力挡板（102），辅轨（20）在变轨处与主轨（10）的侧面开口相对设置，初始时，轨道车的导向机构在主轨（10）内导向，轨道车通过行走轮（2）沿着主轨（10）行走；变轨时，两导向机构同步切换到辅轨（20）内导向，轨道车通过两侧的行走轮（2）同时沿着主轨（10）和辅轨（20）行走；变轨后，轨道车继续行走并脱离主轨（10），仅沿着辅轨（20）行走。

17.根据权利要求16所述的悬挂式轨道，其特征是：上受力挡板（101）和下受力挡板（102）在同一平面上，且上、下受力挡板均与主轨（10）的第一底部平面（103）垂直。

18.根据权利要求16所述的悬挂式轨道，其特征是：所述辅轨（20）侧面开口处的顶部也向下设有上受力挡板（101），开口处的底部也向下设有下受力挡板（102），且辅轨（20）上的上、下受力挡板分别与主轨（10）上的上、下受力挡板对称。

19.根据权利要求18所述的悬挂式轨道，其特征是：辅轨（20）的第二底部平面（201）与主轨（10）的第一底部平面（103）在同一平面上。

20.一种悬挂式变轨系统，其特征是：包括权利要求1-15中任一项所述的变轨悬挂式轨道车和权利要求16-19中任一项所述的悬挂式轨道。