CN109826056A - 一种火车轮毂转向自校正组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通技术领域，且公开了一种火车轮毂转向自校正组件，包括预安装在地表的枕木以及常规设置在枕木上表面的基本轨、内导曲轨、外导曲轨和直尖轨，所述内导曲轨与直尖轨的交接处固定设有位于枕木表面的消能垫片。通过在直尖轨与内导曲轨的交汇处安装消能垫片，火车的轮毂在进行转向换轨的时候，其外侧轮缘可以预先搭接在消能垫片上，利用消能垫片的弹性形变来抵消轮毂的纵向压力(消能过程)，使轮毂内侧轮缘抵接在直尖轨锻造端的瞬间，其纵向的载荷相对较小，减小对直尖轨锻造端的磨损，一方面提高了直尖轨锻造端的使用寿命，另一方面可以保证火车轮毂始终不会悬空，不会发生颠簸的现象，改善了乘客的乘车体验。

Description

一种火车轮毂转向自校正组件

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体为一种火车轮毂转向自校正组件。

背景技术

火车道在道岔处的构造请参阅图1，火车变道原理：其中内导曲轨3的端部与转辙器连接，通过转辙器上的藏尖式尖轨对火车的轮毂进行变道，使其驶入内导曲轨3上，再通过内导曲轨3和外导曲轨4的导向将火车轮毂再重新导向至基本轨上的过程。

直尖轨5的构造是将两根直钢轨的端部焊接在一起并加以锻造，其端部的高度是小于内导曲轨3的高度的，目的是让火车的轮毂能够顺利的过渡到直尖轨5上，为保证火车两侧转向正常，直尖轨5的端部与其两侧的内导曲轨3之间在设计上是需要留有一定的间隙(方便火车在两个方向上的换轨转向)。

火车轮毂的内侧轮缘从内导曲轨3过渡到直尖轨5上时，会有很短的一段悬空时间，自上而下的搭接在直尖轨5端部的锻造端上，此种现象会给火车带来颠簸，影响乘车的体验感，同时直尖轨5的端部本身是通过锻造形成，经过长时间的轮毂下压后，表面会形成压痕，随着压痕的深度变深，会进一步加剧火车的颠簸。

同时由于火车转向的时候是具有一定的离心力，火车的轮毂外侧轮缘会对直尖轨5锻造端的侧面形成挤压力，随着直尖轨5锻造端侧面的挤压痕迹变大，一方面会造成压痕，使得锻造端侧面形成台阶面，轮毂的外侧轮缘易通过压痕爬至直尖轨5的顶部，轻则，轮毂会沿着压痕爬至轨道上面，再落下，形成“蛇形”移动，加剧了火车的颠簸，重则，会造成火车的脱轨，严重影响了火车的正常转向行驶。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种火车轮毂转向自校正组件，具备火车轮毂在轨道上自复位功能的优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种火车轮毂转向自校正组件，包括预安装在地表的枕木以及常规设置在枕木上表面的基本轨、内导曲轨、外导曲轨和直尖轨，所述内导曲轨与直尖轨的交接处固定设有位于枕木表面的消能垫片，所述枕木上固定设有位于消能垫片两侧端部处的限位钢架，且限位钢架紧靠直尖轨的外侧壁；

所述内导曲轨与直尖轨的交接端为实心设置，所述内导曲轨靠近直尖轨的一侧端面上开设有矩形的放置槽，且内导曲轨的底部开设有三个与放置槽贯通的限位槽，所述内导曲轨位于放置槽的内部嵌设有与放置槽适配的吸附磁铁；

所述消能垫片的底部中心处焊接有绝缘垫片，所述绝缘垫片的底部设有呈矩形框架形状的线圈，所述线圈的底部位于地面与开设的槽内，且槽的底部固定设有预埋承载块，所述线圈与预埋承载块之间通过限位柱连接，且线圈与限位柱的连接处为活动连接，所述线圈的底部通过位于限位柱上的压簧与预埋承载块的中心处传动连接，地面位于槽的两侧壁处嵌设有位于限位柱两侧的永磁铁；

所述吸附磁铁的底部固定设有位于限位槽内部的铁芯，所述铁芯的另一端通过绝缘板连接在地面上，所述线圈靠近吸附磁铁一侧的两个端面上的连接处设有依次缠绕在三个铁芯上的绝缘导线，所述绝缘导线与线圈之间形成一个闭合的回路，此闭合回路中串接有热敏电阻R。

优选的，所述消能垫片为高强度弹性钢板，且消能垫片呈现为人字行波浪状并与直尖轨的锻造端适配铸造，在消能垫片与火车轮毂的外侧轮缘接触的一瞬间，所述消能垫片的内外侧壁与直尖轨和内导曲轨之间均留有小于火车轮毂宽度的移动间隙，。

优选的，所述吸附磁铁与内导曲轨的间隙中增设有呈蛇形装的密闭装的缓冲弹片，且缓冲弹片的内外弧面上均固定设有连续的海绵薄片。

优选的，所述绝缘垫片由弹性绝缘材料制成，且绝缘垫片的底面与线圈的顶面抵接，所述预埋承载块和限位柱均由刚性绝缘材料制成，所述预埋承载块的两侧开设有与地基连通的渗水孔。

优选的，所述永磁铁由两块对应分布在线圈两侧且形状适配的强磁铁组成，两块永磁铁磁极相反形成均匀磁场，所述永磁铁与地基之间填设有隔温层。

优选的，所述线圈的材质可为铁质环形圈，且线圈的有效切割磁场的长度值为每块永磁铁长度值的一半。

优选的，所述线圈的材质还可以为铜质环形圈，且线圈的有效切割磁场的长度值等于永磁铁的长度值。

本发明具备以下有益效果：

1、该火车轮毂转向自校正组件，通过在直尖轨与内导曲轨的交汇处安装消能垫片，火车的轮毂在进行转向换轨的时候，其外侧轮缘可以预先搭接在消能垫片上，利用消能垫片的弹性形变来抵消轮毂的纵向压力(消能过程)，使轮毂内侧轮缘抵接在直尖轨锻造端的瞬间，其纵向的载荷相对较小，减小对直尖轨锻造端的磨损，一方面提高了直尖轨锻造端的使用寿命，另一方面可以保证火车轮毂始终不会悬空，不会发生颠簸的现象，改善了乘客的乘车体验。

2、该火车轮毂转向自校正组件，通过轮毂的外侧轮缘作用在消能垫片上，从而驱动线圈向下切割磁感线，产生感应电流，并利用电生磁的原理，使得吸附磁铁释放强磁场，作用在轮毂上，利用磁力来抵消轮毂转向时产生的离心力，使轮毂的内侧轮缘与直尖轨锻造端之间的作用力相对减小，极大的改善了直尖轨锻造端的挤压效应，缓解了直尖轨上压痕的效果，一方面延长了直尖轨的维护周期，另一方面火车轮毂也不会沿着压痕“爬”上直尖轨的轨道上面，火车在换向时更加的稳定，改善了乘客的乘车体验，同时由于始终有个回复力(磁力)作用在轮毂上，使其不会产生脱轨现象。

附图说明

图1为现有铁路三开道岔示意图；

图2为现有火车轮毂在右转换向简易原理示意图；

图3为现有火车轮毂在左转换向简易原理示意图；

图4为本发明示意图；

图5为本发明线圈切割磁感线示意图；

图6为本发明吸附磁铁的内部安装示意图；

图7为本发明实施例一的线圈示意图；

图8为本发明实施例一的线圈切割磁感线产生的感应电流闭合回路示意图；

图9为本发明实施例二的线圈示意图；

图10为本发明实施例二的线圈切割磁感线产生的感应电流闭合回路示意图。

图中：1、枕木；2、基本轨；3、内导曲轨；301、放置槽；302、限位槽；4、外导曲轨；5、直尖轨；6、消能垫片；7、限位钢架；8、吸附磁铁；9、绝缘垫片；10、线圈；11、预埋承载块；12、限位柱；13、压簧；14、永磁铁；15、铁芯；16、绝缘导线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

实施例一：

请参阅图4-8，一种火车轮毂转向自校正组件，包括预安装在地表的枕木1以及常规设置在枕木1上表面的基本轨2、内导曲轨3、外导曲轨4和直尖轨5，内导曲轨3与直尖轨5的交接处固定设有位于枕木1表面的消能垫片6，枕木1上固定设有位于消能垫片6两侧端部处的限位钢架7，且限位钢架7紧靠直尖轨5的外侧壁；

内导曲轨3与直尖轨5的交接端为实心设置，内导曲轨3靠近直尖轨5的一侧端面上开设有矩形的放置槽301，且内导曲轨3的底部开设有三个与放置槽301贯通的限位槽302，内导曲轨3位于放置槽301的内部嵌设有与放置槽301适配的吸附磁铁8；

消能垫片6的底部中心处焊接有绝缘垫片9，绝缘垫片9的底部设有呈矩形框架形状的线圈10，线圈10的底部位于地面与开设的槽内，且槽的底部固定设有预埋承载块11，线圈10与预埋承载块11之间通过限位柱12连接，且线圈10与限位柱12的连接处为活动连接，线圈10的底部通过位于限位柱12上的压簧13与预埋承载块11的中心处传动连接，地面位于槽的两侧壁处嵌设有位于限位柱12两侧的永磁铁14；

吸附磁铁8的底部固定设有位于限位槽302内部的铁芯15，铁芯15的另一端通过绝缘板连接在地面上，线圈10靠近吸附磁铁8一侧的两个端面上的连接处设有依次缠绕在三个铁芯15上的绝缘导线16，绝缘导线16与线圈10之间形成一个闭合的回路，此闭合回路中串接有热敏电阻R，通过串接的热敏电阻一方面可以对闭合电路进行过载保护，另一方面针对冬季或是下雨天温度较低时，其电阻值下降，闭合回路中的感应电流增大，从而增强吸附磁铁8的磁力吸附效果，有效的解决了火车轮毂在铁轨上打滑(尤其在道岔处)，而降低火车运行速度的问题。

其中，消能垫片6为高强度弹性钢板，且消能垫片6呈现为人字行波浪状并与直尖轨5的锻造端适配铸造，在消能垫片6与火车轮毂的外侧轮缘接触的一瞬间，依附消能垫片6自身发生弹性形变对火车轮毂纵向载荷进行消能，使得火车轮毂可以从内导曲轨3上逐渐的过渡到直尖轨5上，又不会因为轮毂纵向载荷过大对直尖轨5的端部造成压损，消能垫片6的内外侧壁与直尖轨5和内导曲轨3之间均留有小于火车轮毂宽度的移动间隙，为消能垫片6提供预留的形变空间。

其中，吸附磁铁8与内导曲轨3的间隙中增设有呈蛇形装的密闭装的缓冲弹片，且缓冲弹片的内外弧面上均固定设有连续的海绵薄片，缓冲弹片可以有效的将火车轮毂对内导曲轨3造成的震动产生的能量进行消除，保证吸附磁铁8处于一个相对稳定的状态，使得吸附磁铁8产生的磁场相对稳定，从而提高吸附磁铁8对轮毂的吸附效果，海绵薄片的设置进一步对内导曲轨3的震动能量进行消除，使得吸附磁铁8处于一个相对稳定的状态，使得吸附磁铁8的吸附效果始终处于一个较佳的状态(磁力的影响因素与机械震动有关，属于现有技术，在此不做赘述)。

其中，绝缘垫片9由弹性绝缘材料制成，且绝缘垫片9的底面与线圈10的顶面抵接，预埋承载块11和限位柱12均由刚性绝缘材料制成，使得整个磁生电过程在一个绝缘环境下进行，预埋承载块11的两侧开设有与地基连通的渗水孔，在雨天的环境下，通过渗水孔能够有效的将蓄积在槽内的水进行排出。

其中，永磁铁14由两块对应分布在线圈10两侧且形状适配的强磁铁组成，两块永磁铁14磁极相反形成均匀磁场,通过形成均匀的磁场，在线圈10上下移动的时候对磁场进行切割，从而在线圈10的内部产生较强的感应电流，永磁铁14与地基之间填设有隔温层，使得永磁铁14始终处于一个温度相对稳定的环境，保证永磁铁14产生的磁场强度不变(磁铁的磁场影响因素与所处的温度环境有关，属于现有技术，在此不做赘述)。

其中，线圈10的材质可为铁质环形圈，且线圈10的有效切割磁场的长度值为每块永磁铁14长度值的一半，利用线圈切割磁感线，从而在线圈10的内部产生感应电流。

实施例二：

请参阅图9和图10，与实施例一不同的是，线圈10的材质还可以为铜质环形圈，且线圈10的有效切割磁场的长度值等于永磁铁14的长度值，可以根据火车的速度和质量选择性的使用此种设置，减少回路的整体阻抗，同时增强回路产生的感应电流，(铜的导电性能较铁来说相对更强，并且感应电流的大小随着切割磁感线条数增多而加大，此为现有技术)。

实施例一和实施例二的工作原理：

火车在进行转向的时候，外侧轮毂先通过外导曲轨4进行轨道的矫正，内侧轮毂从内导曲轨3上脱离，脱离后内侧轮毂的外侧轮缘沿着消能垫片6逐渐爬升(爬升的同时，消能垫片6向下移动)，与消能垫片6连接的线圈10随着消能垫片6的移动向下切割磁场(由永磁铁14产生的磁场)，从而在线圈10的内部产生感应电流，感应电流通过绝缘导线16形成闭合回路，缠绕线圈的吸附磁铁8通过线圈内流过的电流产生磁场(电生磁原理)，对火车内侧轮毂进行吸附，在内侧轮毂内侧轮缘搭接至直尖轨5上时，外侧轮缘脱离消能垫片6，完成轮毂的转向(外侧轮缘在离开消能垫片6的时候，通过压簧13的恢复力带动压缩的绝缘导线16回复初始位置，从而再次切割磁感线产生感应电流)。

(在此需说明，由于火车的速度相对较快，因此轮毂每次作用在消能垫片(6)上的时候都会切割磁感线对轮毂进行位置的矫正)。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种火车轮毂转向自校正组件，包括预安装在地表的枕木(1)以及常规设置在枕木(1)上表面的基本轨(2)、内导曲轨(3)、外导曲轨(4)和直尖轨(5)，其特征在于：所述内导曲轨(3)与直尖轨(5)的交接处固定设有位于枕木(1)表面的消能垫片(6)，所述枕木(1)上固定设有位于消能垫片(6)两侧端部处的限位钢架(7)，且限位钢架(7)紧靠直尖轨(5)的外侧壁；

所述内导曲轨(3)与直尖轨(5)的交接端为实心设置，所述内导曲轨(3)靠近直尖轨(5)的一侧端面上开设有矩形的放置槽(301)，且内导曲轨(3)的底部开设有三个与放置槽(301)贯通的限位槽(302)，所述内导曲轨(3)位于放置槽(301)的内部嵌设有与放置槽(301)适配的吸附磁铁(8)；

所述消能垫片(6)的底部中心处焊接有绝缘垫片(9)，所述绝缘垫片(9)的底部设有呈矩形框架形状的线圈(10)，所述线圈(10)的底部位于地面与开设的槽内，且槽的底部固定设有预埋承载块(11)，所述线圈(10)与预埋承载块(11)之间通过限位柱(12)连接，且线圈(10)与限位柱(12)的连接处为活动连接，所述线圈(10)的底部通过位于限位柱(12)上的压簧(13)与预埋承载块(11)的中心处传动连接，地面位于槽的两侧壁处嵌设有位于限位柱(12)两侧的永磁铁(14)；

所述吸附磁铁(8)的底部固定设有位于限位槽(302)内部的铁芯(15)，所述铁芯(15)的另一端通过绝缘板连接在地面上，所述线圈(10)靠近吸附磁铁(8)一侧的两个端面上的连接处设有依次缠绕在三个铁芯(15)上的绝缘导线(16)，所述绝缘导线(16)与线圈(10)之间形成一个闭合的回路，此闭合回路中串接有热敏电阻R。

2.根据权利要求1所述的一种火车轮毂转向自校正组件，其特征在于：所述消能垫片(6)为高强度弹性钢板，且消能垫片(6)呈现为人字行波浪状并与直尖轨(5)的锻造端适配铸造，在消能垫片(6)与火车轮毂的外侧轮缘接触的一瞬间，所述消能垫片(6)的内外侧壁与直尖轨(5)和内导曲轨(3)之间均留有小于火车轮毂宽度的移动间隙，。

3.根据权利要求1所述的一种火车轮毂转向自校正组件，其特征在于：所述吸附磁铁(8)与内导曲轨(3)的间隙中增设有呈蛇形装的密闭装的缓冲弹片，且缓冲弹片的内外弧面上均固定设有连续的海绵薄片。

4.根据权利要求1所述的一种火车轮毂转向自校正组件，其特征在于：所述绝缘垫片(9)由弹性绝缘材料制成，且绝缘垫片(9)的底面与线圈(10)的顶面抵接，所述预埋承载块(11)和限位柱(12)均由刚性绝缘材料制成，所述预埋承载块(11)的两侧开设有与地基连通的渗水孔。

5.根据权利要求1所述的一种火车轮毂转向自校正组件，其特征在于：所述永磁铁(14)由两块对应分布在线圈(10)两侧且形状适配的强磁铁组成，两块永磁铁(14)磁极相反形成均匀磁场，所述永磁铁(14)与地基之间填设有隔温层。

6.根据权利要求1所述的一种火车轮毂转向自校正组件，其特征在于：所述线圈(10)的材质可为铁质环形圈，且线圈(10)的有效切割磁场的长度值为每块永磁铁(14)长度值的一半。

7.根据权利要求1所述的一种火车轮毂转向自校正组件，其特征在于：所述线圈(10)的材质还可以为铜质环形圈，且线圈(10)的有效切割磁场的长度值等于永磁铁(14)的长度值。