CN109789884B - 低地板式轨道车辆和有轨电车的门式车桥 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于轻轨车辆如在街道上行驶的电车或轻轨地铁的转向架的门式车桥，轻轨车辆的特征在于相对于轨道降低的地板，即行走表面。门式车桥包括两个台肩，其配备有用于安装车轮的主轴和用于在结构上连接台肩的中心部分。与传统的解决方案不同，中心部分不是通过铸造或锻造制成的，而是有利地仅由在组装期间与其联接的至少两个杆限定。这些杆在市场上易于以低成本购得，相对于传统的锻造/铸造部件具有较低的重量，并且允许获得确定门式车桥的尺寸的模块性和多功能性。

Description

低地板式轨道车辆和有轨电车的门式车桥

技术领域

本发明属于轨道车辆和有轨电车的领域，尤其涉及一种用于轻轨车辆的门式车桥，该轻轨车辆具有相对于路面降低的地板，即行走表面。

背景技术

现代轻轨车辆(LRV)，例如在街面运行的有轨电车和轻型地铁，被建造成相对于路面具有降低的地板，以有利于乘客上下车，即使在车辆停靠处没有合适的行人平台时也是如此。换句话说，铁路车辆的地板(行走表面)必须相对于路面形成尽可能低的台阶，使得每个人都可以容易地使用车辆。

为了实现这一目标，现代轻轨车辆不是建造成具有传统的轨道转向架，例如维基百科在此网页https//en.wikipedia.org/wiki/Bogie上描述的那些。原因在于传统的轨道转向架具有高度尺寸，例如迫使城市交通系统的设计者设想轨道车辆的地板恰好相对于道路提升到转向架上方或者提供相对于路面升高的行人平台。

轻轨车辆制造商普遍采用该解决方案来制造具有与过去不同的结构——即具有减小的高度尺寸——的转向架；特别地，如FR 2826328中的图2所示，用于轻轨车辆LRV的转向架由托架结构制成，托架结构的底部旨在从地面移动几厘米。

从这个意义上来说，转向架也可以定义为降低。

例如，西门子交通系统公司(奥地利格拉茨)的以下目录中提供了低地板轨道转向架的概述：http://www.mobility.siemens.com/mobility/global/sitecollectiondocuments/en/rail-solutions/components-and-systems/bogies-catalog-en.pdf和庞巴迪运输公司(德国柏林)：http://www.bombardier.com/content/dam/Websites/bombardiercom/supporting-documents/BT/Bombardier-Transportation-Bogies-FLEXX-Urban.pdf。

以下文献也描述了本领域已知的低地板转向架：CN 103273938、CN 202764977U、DE 4419362。

在DE 102006044614、US2012/060719和EP1065122中描述了本领域已知的其它解决方案。

通常，低地板转向架包括两个门式车桥，例如在网页http//evolution.skf.com/it/ponti-assali-per-tram-a-pianale-ribassato/中描述的门式车桥。

与传统的轮副不一样——传统的轮副包括键连接至同一车轴上的两个车轮，这两个车轮又通过轴承连接到转向架，门式车桥通常包括托架形状的框架，车轮安装在框架的端部处。

托架形状的框架不像轮副的车轴那样旋转。通常，托架形状的框架的两端包括具有借助于轴承安装在其上的车轮的主轴，以及机械制动系统和运动传动系统。通常，车轮彼此独立。

一般而言，降低的轨道转向架可以是机动的或牵引的，取决于它们是否设有用于驱动具有或不具有摩擦制动系统的车轮的电机，如Josef

的“Design of aWheelset Drive(轮副驱动器的设计)”，Transactions on Electrical Engineering(电气工程学报)，第4卷，第11页(2015)No.1中所述，其可从以下网址获得：http：//www.transoneleng.org/2015/20151c.pdf。

申请人发现，当今可用的解决方案具有与门式车桥结构相关的一些限制。

事实上，集成在LRV车辆的降低转向架中的门式车桥通过铸造、锻造和焊接技术制造，这些技术迫使设计人员始终定制这些部件。特别地，门式车桥的中心部分是具有基本上矩形截面的结构部件，并且通常通过铸造或锻造由钢制成；在稍后阶段，中心部分焊接到所谓的“台肩”——即制造或安装支承车轮的主轴的横向部件——上。中心部分和台肩经过特殊设计，使门式车桥与将使用它的LRV车辆兼容。

这种结构最明显的限制是模块性差：由于测量仪器中存在的差异，在不同地区或国家运行的轻轨车辆上可能很少使用相同的门式车桥。应该指出的是，该尺寸(两个轨道之间的距离)没有单一的标准。即使在同一个国家内，在不同地区之间以及同一城市交通网络内，测量仪器值也可能存在差异。因此，为其车辆订购门式车桥的客户通常会提供非标准的技术规格。

另一限制是重量。传统门式车桥的中心部分通常非常重：商业上可获得的解决方案具有在从250kg到310kg的范围内的重量，正是由于用于制造它的构造技术。相反，希望使门式车桥的重量尽可能最小化，以便减轻未悬挂质量对车辆惯性的影响。由于轻轨LRV车辆的转向架受到通常不重要的静态和动态应力，因此可以减轻重量并且与门式车桥的最佳尺寸一致。

当前可用的解决方案肯定具有进一步的限制，其表现为组装门式车桥的难度，特别是将中心部分连接到两个台肩的难度。目前，通过焊接三个部件来实现联接。操作并不容易，而是需要时间并且必须由合格的工作人员执行；另外，必须检查每次焊接的质量，从而进一步增加了生产和定期维护的时间和成本。

一个显著的缺点是已知的门式车桥难以通过自动化非破坏性方法检查；通常，检查是通过表面手工方法如渗透液体或偶尔的磁力检查进行的。只有在某些情况下，并且就产品的某些部分而言，可以通过超声波探头手动进行检查。这使得转向架维护变得复杂且昂贵。

最后，目前可用的门式车桥采用双锥轴承来支承相应主轴上的车轮。这些是昂贵的轴承，因为它们通常是非标准的并且难以定位。另外，车轮的拆卸，例如为了维护或零件更换，经常导致轴承卡住。

参考图中使用的数字，EP-A-1270359描述了一种转向架，其具有布置在车轮外侧的两个纵向构件11，纵向构件11通过两个主横向构件12相互连接并且用于支承电机5和悬挂构件4。主横向构件12限定了低中心部分。转向架还包括第二横向构件8，其具有确保纵向构件11的规格和平行度的功能(第16段)。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种门式车桥及其制造方法，其可以解决传统解决方案的缺点，并且允许以低成本并以尽可能多的模块性快速制造用于低地板轻型车辆LRV的铁路转向架。

因此，本发明的第一方面涉及根据权利要求1所述的门式车桥。

特别地，根据本发明的门式车桥包括两个台肩，该术语意味着门式车桥的横向构件设置有用于安装车轮的主轴，以及用于在结构上连接台肩的中心部分。与传统的解决方案不同，中心部分不是通过铸造或锻造制成的，而是有利地仅通过至少两个不同于台肩并在组装期间联接到所述台肩的杆限定。

该解决方案在几个方面是有利的。

首先，杆、优选两个杆容易在市场上以低成本获得。申请人认为使用例如通过拉拔——一种当今使用的组件的铸造/锻造明显更便宜的技术——获得的杆并且最重要的是使用由制造商就尺寸、结构和质量要求进行检查和认证的标准化商用杆是非常有利的。

其次，所提出的解决方案允许生产具有最大通用性和模块性的门式车桥。事实上，通过预先确定系统的尺寸以覆盖各种规格，无论何时客户需要适用于铁路线路的部件，都不需要重新设计和实施门式车桥，这些铁路线的特征是除了其他客户所需的值以外的轨距。简单地说，通过使用长度与轨距相一致的杆来组装门式车桥即可。如有必要，可以在固定到台肩之前根据所需的长度来切割各杆。

显然，这种模块化结构意味着制造商管理订单的极大简化。备件仓库的管理和门式车桥的组装也很简单，这将在后面详细描述。

所提出的解决方案提供的另一个优点是设计者可以对台肩和杆选择不同材料的可能性，所述台肩和杆不必像现有技术那样由相同的材料制成。

另一个优点是，由杆构成的门式车桥的中心部分的重量小于传统门式车桥的铸造/锻造的中心部分的重量。为了量化差异，由两个杆组成的门式车桥平均比相应的传统门式车桥轻50％，其他条件相同。

另一个优点是门式车桥的非侵入式检查很简单。例如，可以通过超声波探头拆卸和检查杆；在空心杆的情况下，探头可以插入杆中。

优选地，台肩与中心部分——即杆——一起限定托架结构，其中心部分相对于主轴在较低高度处连接到台肩，如在低地板轨道车辆中提供的那样。

优选地，中心部分仅由杆限定。

优选地，杆是平行的。目前，虽然不应排除杆的不同布置(例如，在非水平面上或歪斜地)，但申请人认为该解决方案并不是特别有用。

优选地，杆是通过拉拔获得的，例如已经由相应制造商在机械、结构、尺寸和质量特性方面认证的杆可在市场上获得。

例如，台肩可以通过铸造或锻造获得。

杆可以联接到台肩，例如，通过将杆的端部焊接到台肩上或通过将杆键接和/或旋拧到台肩上。可以在热或冷条件下实现键接，也就是说在键接之前使台肩和杆的材料具有不同的温度。

优选地，当组装门式车桥时，将螺钉穿过在台肩中获得的相应孔至少部分地插入杆的每个端部，以使联接稳定并支承当轨道车辆运行时施加至门式车桥的载荷。

优选地，杆具有圆形截面，更优选地，它们的外径在60-120mm的范围内。对于特殊应用(例如超轻型车辆)，还提供了具有优选圆形横截面的管的使用。

主轴可以与台肩一体制造或与台肩分开制造并随后联接到台肩。该第二解决方案可以使转动主轴更容易。

优选地，主轴以及因此车轮从相应的台肩向外，即，车轮相对于门式车桥在外部。

门式车桥可以是电动的或牵引的，其中使用或不使用机械制动。

本发明的第二方面涉及根据权利要求17所述的用于制造门式车桥的方法。

特别地，该方法包括：

a)提供两个配有用于支承轴承和车轮的主轴的台肩；

b)提供至少两个杆，优选市售的已经认证了尺寸和质量的拉拔杆，和

c)将杆的端部联接到台肩，使得杆限定门式车桥的下部中心部分。

该方法提供与前面关于门式车桥所述的优点相同的优点。

附图说明

通过查阅以下借助于附图对优选但非排他的实施例的说明，本发明的其它特征和优点将更加明显，所述实施例仅出于说明的目的描述而不是加限制，在附图中：

图1是根据本发明的门式车桥的第一实施例和相应车轮的透视图；

图2是不带车轮的图1中所示的仅门式车桥的透视图；

图3是根据本发明的门式车桥的第二实施例的图示；

图4是图1所示的门式车桥的竖向剖视图；

图5是图1所示的门式车桥的底部平面(水平)剖视图；

图6是根据本发明的门式车桥的第三实施例的细节的透视图；

图7是图6中所示的门式车桥的透视图和局部剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例的门式车桥1。门式车桥1设置有联接到两个台肩5和6的中心部分4，台肩5和6上安装有相应的车轮2和3。

图2示出了不带车轮的门式车桥1。

与已知的解决方案不同，门式车桥1的中心部分4不是通过铸造或锻造而获得的单个整体部件，而是简单地由联接到台肩5和6的也称为“车轴”的两个平行杆7和8组成。优选地，中心部分4仅由与图中所示相同的杆制成。

在图中所示的示例中，门式车桥1包括两个杆7和8，但一般而言杆杆的数量可以根据需要而更多。

如上所述，使用杆7、8代替单个锻造或铸造的整体元件提供了许多优点。与传统门式车桥的中心部分的生产成本相比，可以以非常低的成本在市场上购买杆7和8；考虑例如通过拉制获得的杆。

可以购买已经由相应制造商认证、即已经进行了检查以检测可能的缺陷的杆7、8。

设计者可以根据需要每次例如基于车辆重量和轨距来选择杆7、8的直径和长度，从而获得上述模块化。在实践中，不再需要定制中心部分4，而是仅使用具有合适长度的杆7和8，或者仍然以简单、快捷和低成本的方式从仓库中可用的杆开始将杆7和8切割成适当尺寸。

杆7和8可以是空心的或实心的，特别是完全空心的或实心的，或者其中一个是空心的而另一个是实心的等。如果杆7和8是空心的，则每个杆的截面的最小厚度优选为2cm。

设计者还可根据需要选择杆7和8的材料。例如，如果轻轨车辆要在特别潮湿或含盐的气候下运行，则设计者可以自由选择由防潮钢或耐碱钢制成的杆7和8，以便还进一步简化维护计划，从而降低其成本并提高部件的安全性。除其它事项外，杆7和8可以很容易地涂上保护涂料，就像轨道轮副的车轴一样。

应该注意的是，杆7和8可以具有非圆形横截面，例如正方形或矩形横截面，尽管图中所示的横截面–具体而言为圆形-对于杆7和8与台肩5和6的联接而言是最方便的，如下所述。例如，杆7、8的截面除了在端部之外可以呈正方形，而在端部处它可以呈圆形。

优选地，杆7、8的直径在60mm与120mm之间。

图1-2和4-5示出了门式车桥1的第一实施例，其中杆7和8彼此靠近。图3示出了第二实施例1'，其中杆7和8间隔开。杆7和8之间的距离是设计者可以改变的参数之一。显然，杆7和8的中心距离与门式车桥在使用过程中受到的扭转变形程度成反比。

从前面的描述中显而易见的是，通过使用市售的杆7和8，可以容易且快速地配置根据本发明的门式车桥1。换句话说，这是一个极其模块化的解决方案，为设计人员提供了极大的自由。

台肩5和6以及杆7和8可以由相同材料或不同材料制成。在传统的门式车桥中不能发现这种第一眼看上去似乎次要的特性，因为通常不同的金属不易焊接，或者无论如何焊接必须考虑到材料的不同性质。

在门式车桥1中不会出现这个问题，因为杆7和8甚至可以在没有焊接的情况下机械地联接到台肩5和6，例如通过将它们键接和/或旋拧到台肩5和6上。

在图1-2和4-5所示的第一实施例1中，杆7和8的端部插入穿过台肩5和6获得的特殊孔中。它们优选地通过可以在热或冷条件下通过使用例如液氮冷却杆7、8的端部获得的过盈配合来联接。

优选地，为了使联接稳定且安全，在相对侧插入安全螺钉11，如图4和5中最佳所示的那样。事实上，设计者可以将螺钉11的尺寸确定为在轨道车辆运行时支承门式车桥1上的载荷；即使在杆7和8以错误或无效的方式键接至台肩5和6的情况下，这也使得系统安全。

作为上述联接的替代或补充，杆7和8的端部可以是有螺纹的，以便旋拧到台肩5和6上。

作为刚刚描述的系统的替代方案，杆7和8可以焊接到台肩5和6上。

图3和6-7示出了解决方案1和1”，其中杆7和8在不使用销11的情况下键接到台肩5和6上。特别地，图6和7所示的第三实施例1”类似于第一实施例1，但杆7和8在不使用螺钉11的情况下键接到台肩5和6上。

当然，现场技术人员将理解门架轴1、1’和1”可以非常容易地组装。

所需要的是找到具有合适长度的杆7和8或将它们切割成适当尺寸，然后如上所述将它们联接到台肩5和6。

反过来，台肩5和6可以通过铸造或锻造技术由与杆7和8相同的材料或不同的材料制成。

有利的是，如果必须更换其中一个部件，则可以在不必丢弃整个门式车桥1、1’或1”的情况下进行更换。可以更换唯一损坏或磨损的部件，从而与传统解决方案相比产生显而易见的节省。

因此，同样有关于该原因，与传统解决方案相比，备件仓库的管理也非常简单。

主轴9和10可以与台肩5和6成一体，例如它们可以通过机加工(例如，车削和/或磨削)台肩5和6来获得；或者，主轴9和10也可以是单独获得然后固定到台肩5和6上的部件(图中未示出的解决方案)。通过分别制造主轴9和10获得的优点在于，可以更容易地进行精加工(例如通过车削和/或磨削)，结果，一旦该单元被组装好，随后可能难以获得该单元的尺寸公差，一旦后者组装完毕。

优选地，主轴9和10相对于相应的台肩5和6面向外。

优选地，根据本发明的门式车桥1、1’、1”设计成通过盒式轴承——即与车轮2、3一起像盒一样插入到相应的主轴9或10上的轴承(图中未示出)——支承车轮2和3

通过安装盒式轴承(每个筒包括两个轴承，每个门式车桥共四个)，轮组件大大简化，因为在本领域已知的解决方案中，台肩必须经过适当的加工以便制造键接的轴承的圆形座，其通常具有不同的直径。从这个意义上讲，盒式轴承比传统轴承更便宜，并且更易于安装。

优选地，主轴9和10具有围绕每个主轴9、10的对称轴线均匀间隔开的多个减重孔12。这些孔12提供许多益处：不仅它们使主轴9、10变轻，而且还允许精确地插入润滑剂供给喷嘴，以便在铁路转向架被完全组装好时润滑轴承(必须提供这种功能)，并且它们还提供足够的空间用于电连接件的通过以使列车接地。

Claims (22)

1.一种用于低地板轻轨车辆(LRV)的门式车桥(1，1’，1”)，该门式车桥包括两个台肩(5，6)和在结构上连接所述台肩(5，6)的中心部分(4)，每个台肩设有用于安装车轮(2，3)的主轴(9，10)，其特征在于，所述中心部分(4)由不同于所述台肩(5，6)并联接到所述台肩的至少两个杆(7、8)限定，所述杆(7，8)被键接和/或旋拧到所述台肩(5，6)上，其中，所述杆(7，8)的端部插入所述台肩(5，6)的相应座中，并且螺钉(11)穿过在所述台肩(7、8)中获得的相应孔至少部分地插入所述杆(7，8)的每个端部，以使联接稳定并支承施加到正在工作的门式车桥(1，1’，1”)的载荷。

2.根据权利要求1所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述台肩(5，6)和所述中心部分(4)限定了托架形结构，其中所述中心部分相对于所述主轴(9，10)在较低高度处连接到所述台肩。

3.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述杆(7，8)是平行的。

4.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述杆(7，8)通过拉拔获得。

5.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述台肩(5，6)通过铸造或锻造获得。

6.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述杆(7，8)是圆形的。

7.根据权利要求6所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述杆(7，8)的直径在60-120mm的范围内。

8.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述主轴(9，10)具有多个纵向孔(12)，所述纵向孔具有给所述主轴(9，10)减重的功能，允许安装在所述主轴上的轴承被润滑，并允许电气连接件通过以使车辆接地。

9.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述主轴(9，10)与所述台肩(5，6)是整体的，或者所述主轴(9，10)与所述台肩(5，6)分开制造并且在组装步骤期间联接到所述台肩(5，6)并且在这种情况下所述主轴能由与所述台肩(5，6)不同的材料制成。

10.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述杆(7，8)、所述台肩(5，6)和所述主轴(9，10)由相同材料或不同材料制成。

11.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，包括安装在所述主轴(9，10)上的车轮(2，3)并且包括能装配在所述主轴(9，10)上的相应轴承。

12.根据权利要求11所述的门式车桥(1，1’，1”)，所述轴承为盒式轴承。

13.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，用于安装所述车轮(2，3)的主轴(9，10)从相应的台肩(5，6)向外。

14.根据权利要求1或2所述的门式车桥(1，1’，1”)，其中，所述中心部分(4)仅由与所述台肩(5，6)不同并联接到所述台肩的杆(7，8)限定。

15.一种用于制造用于低地板轻轨车辆(LRV)的门式车桥(1，1’，1”)的方法，包括：

a)提供两个台肩(5，6)，其配备有用于支承车轮(2，3)的主轴(9，10)；

b)提供至少两个杆(7，8)，以及

c)将所述杆(7，8)的端部联接到所述台肩(5，6)，使得所述杆限定所述门式车桥(1，1’，1”)的下中心部分；以及

d)步骤c)是通过将所述杆(7，8)键接和/或旋拧到所述台肩(5，6)上获得，其中，所述杆(7，8)的端部插入所述台肩(5，6)的相应座中，并且螺钉(11)穿过在所述台肩(7、8)中获得的相应孔至少部分地插入所述杆(7，8)的每个端部，以使联接稳定并支承施加到正在工作的门式车桥(1，1’，1”)的载荷。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少两个杆(7，8)是市售的具有已经认证的尺寸和质量的拉拔杆。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述杆(7，8)被紧固到所述台肩(5，6)上以保持彼此平行。

18.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述杆(7，8)在所述主轴(9，10)下方紧固到所述台肩(5，6)上。

19.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述主轴(9，10)与所述台肩(5，6)是整体的，或者所述主轴(9，10)与所述台肩(5，6)分别制造并与所述台肩(5，6)组装在一起并且在这种情况下所述主轴能由不同于所述台肩(5，6)的材料制成。

20.根据权利要求15或16所述的方法，包括以下步骤：

d)在所述主轴(9，10)中平行于要安装在所述主轴自身上的所述车轮(2，3)的旋转轴线形成孔(12)，以给所述主轴(9，10)减重、允许润滑安装在所述主轴上的轴承并且允许电气连接件通过以使所述车辆接地。

21.根据权利要求15或16所述的方法，包括以下步骤：

e)通过使用轴承将所述车轮(2，3)安装在所述主轴(9，10)上。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述轴承为盒式轴承。

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