CN110228496B - 一种变轨距轮对及变轨距转向架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道车辆变轨距领域，公开了一种变轨距轮对及变轨距转向架，包括车轮、车轴、锁紧机构及横向驱动机构，车轮与车轴通过花键连接，车轴位于车轮外的两端分别支撑在轴箱体中；锁紧机构分别设于每个车轮的内侧，锁紧机构包括牵引电磁铁，牵引电磁铁包括牵引线圈和由牵引线圈带动移动的动铁芯，车轮的内侧轮毂上沿轴向间隔设有多个锁紧孔，动铁芯可伸入或离开锁紧孔，实现车轮锁紧或解锁；横向驱动机构分别设于每个车轮的外侧，且固定在轴箱体上，横向驱动机构包括电动缸，电动缸的伸出端用于推动或拉动解锁后的车轮，实现车轮变换轨距。本发明能够降低轮轴间的磨耗，提高变轨距的可靠性，提高变轨效率。

Description

一种变轨距轮对及变轨距转向架

技术领域

本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域，特别是涉及一种变轨距轮对及变轨距转向架。

背景技术

为了满足邻近国家不同轨距轨道间的运输要求，现多在交界处更换不同轮对内侧距的转向架，该方案成本高、耗时长。西班牙和日本先后发明了可变轨距的转向架，能够在不同轨距轨道间连续运行。

但现有的变轨结构均为无源形式，变轨动作需借助外部辅助设施才能完成，效率较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一

本发明的目的是提供一种变轨距轮对，以解决现有的变轨结构均为无源形式，变轨动作需借助外部辅助设施才能完成，效率较低的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种变轨距轮对，包括车轮和车轴，所述车轮设于所述车轴的两端，且与所述车轴通过花键连接，所述车轴位于所述车轮外的两端分别支撑在轴箱体中；其还包括：

锁紧机构，所述锁紧机构分别设于每个所述车轮的内侧，所述锁紧机构包括牵引电磁铁，所述牵引电磁铁包括牵引线圈和由所述牵引线圈带动移动的动铁芯，所述车轮的内侧轮毂上沿轴向间隔设有多个锁紧孔，所述动铁芯可伸入或离开所述锁紧孔，实现所述车轮锁紧或解锁；

横向驱动机构，所述横向驱动机构分别设于每个所述车轮的外侧，且固定在所述轴箱体上，所述横向驱动机构包括电动缸，所述电动缸的伸出端用于推动或拉动解锁后的所述车轮，实现车轮变换轨距。

本发明的一个具体实施例中，所述横向驱动机构还包括移动盘，所述移动盘包括设有中心通孔的盘体和固定安装在所述中心通孔中的轴承，所述轴承的内圈固定套设在所述车轮的外侧轮毂上；所述盘体设有与所述电动缸的伸出端连接的连接孔。

本发明的一个具体实施例中，每个所述横向驱动机构包括平行固定在所述轴箱体上的两个所述电动缸，所述盘体的相对两端分别设有所述连接孔，所述电动缸的伸出端穿过所述连接孔，并利用紧固件将所述电动缸的伸出端与所述连接孔固定连接。

本发明的一个具体实施例中，所述电动缸为行星滚柱丝杠电动缸，所述行星滚柱丝杠电动缸的丝杠伸出端设有定位凸台和外螺纹，所述连接孔中设有橡胶节点；所述丝杠伸出端穿过所述橡胶节点且所述定位凸台抵靠在所述连接孔的一端面，利用螺母拧设在所述外螺纹上并使得所述螺母抵靠在所述连接孔的另一端面。

本发明的一个具体实施例中，所述盘体呈类菱形，所述类菱形的顶角均设置为与相邻侧边过渡连接的弧形，一对所述连接孔分别设于所述盘体上相对的一对顶角处。

本发明的一个具体实施例中，所述锁紧机构还包括套筒和锁紧销，所述套筒包括第一套筒和与所述第一套筒套接的第二套筒；所述第一套筒包括第一端盖和沿所述第一端盖周向朝向所述车轮侧延伸的第一筒体，所述第一端盖设有轴向通孔，所述第一端盖通过所述轴向通孔紧固套接在所述车轴上，所述第二套筒包括与所述第一筒体的周向一体连接的第二端盖和沿所述第二端盖的周向朝向所述车轮侧延伸的第二筒体；

所述车轮的内侧轮毂延伸进所述第一筒体内，所述第一筒体设有供所述动铁芯穿过的通孔；

所述牵引电磁铁还包括壳体，所述壳体固定在所述第二端盖的内侧壁上，所述牵引线圈设于所述壳体内，所述动铁芯的一端穿过所述牵引线圈，所述动铁芯的另一端与所述锁紧销固定连接；通过所述动铁芯带动所述锁紧销穿过所述通孔位于对应的所述锁紧孔中实现所述车轮锁紧，通过所述动铁芯带动所述锁紧销离开所在的所述锁紧孔实现所述车轮解锁。

本发明的一个具体实施例中，所述车轮的内侧轮毂的周向设有多排所述锁紧孔，每排所述锁紧孔包括沿其轴向间隔设置的多个所述锁紧孔，相邻的两个所述锁紧孔之间的距离等于所需变轨距的一半；

所述牵引电磁铁还包括分别设于所述动铁芯相对两侧的吸盘线圈，和与每个所述吸盘线圈配合的锁销，所述动铁芯的轴向间隔设有两个环形锁槽，所述锁销用于插入其中一个所述环形锁槽中，以将所述动铁芯固定在解锁位或锁紧位。

本发明的一个具体实施例中，所述吸盘线圈安装所述锁销的位置处设有容纳所述锁销一端的腔体，所述腔体中留有所述锁销活动的间隙，所述锁销位于所述腔体外的一端设有环形凸台，所述锁销上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵靠在所述环形凸台上，所述第一弹簧的另一端抵靠在所述腔体的外侧；

所述动铁芯位于所述壳体外的一端套设有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵靠在所述壳体的外侧，所述第二弹簧的另一端抵靠在所述动铁芯端部的环形凸缘上。

本发明的一个具体实施例中，还包括套设在所述第二筒体外周的防尘盖，所述防尘盖包括环形盖体和设于所述环形盖体轴向两端的挡圈，所述盖体内设有多个电刷，所述第二筒体沿其轴向间隔设有一对环绕其外周的环形安装槽，所述挡圈的内周分别安装在所述环形安装槽中，所述第二筒体的外周位于一对所述环形安装槽之间设有与所述电刷一一对应的芯片，所述芯片安装在绝缘橡胶上，且相邻芯片之间由绝缘橡胶隔开；所述牵引线圈和吸盘线圈分别与对应的所述芯片电连接，所述第二筒体相对所述防尘盖转动使得芯片与电刷摩擦形成电连接，以为所述牵引线圈和吸盘线圈供电。

本发明的一个具体实施例中，所述电刷包括两对，所述芯片包括两对，所述牵引线圈与其中的一对所述芯片电连接，所述吸盘线圈与另一对所述芯片电连接；

两对所述电刷分别连接供电单元，所述供电单元连接控制机构。

本发明实施例还提供了一种变轨距转向架，其包括上述所述的变轨距轮对。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种变轨距轮对，通过横向驱动机构实现车轮的横移，使得车轮横移动作更加平稳，可以降低轮轴间的磨耗，提高了变轨距的可靠性。

同时，采用有源变轨距结构，由牵引电磁铁的通断控制动铁芯伸出或收缩，实现车轮锁紧与解锁，无需借助外部设备即可直接实现锁紧与解锁；使得地面变轨设施变得相对简单，变轨信号由车辆控制系统输出，提高了变轨动作的可靠性和变轨效率。

附图说明

图1为本发明实施例一种变轨距轮对的立体示意图；

图2为本发明实施例一种动力变轨距轮对的示意图；

图3为本发明实施例一种非动力变轨距轮对的示意图；

图4为本发明实施例一种变轨距轮对中车轮的立体示意图；

图5为本发明实施例一种变轨距轮对显示横向驱动机构的轴向剖视示意图；

图6为本发明实施例一种变轨距轮对中移动盘的示意图；

图7为本发明实施例一种变轨距轮对显示锁紧机构的轴向剖视示意图；

图8为图7中A的局部放大图；

图9为本发明实施例锁紧机构中牵引电磁铁的示意图；

图10为本发明实施例中防尘盖的立体示意图；

图11为本发明实施例中防尘盖的另一角度的立体示意图；

图中：1：横向驱动机构；11：电动缸；12：螺母；2：制动盘；3：锁紧机构；31：套筒；32：牵引电磁铁；32-1：牵引线圈；32-2：动铁芯；33：锁紧销；34：吸盘线圈；35：锁销；4：车轮；41：锁紧孔；5：车轴；6：防尘盖；61：电刷；62：芯片；63：绝缘橡胶；64：吊耳；7：轴箱体；8：移动盘；81：移动盘挡圈；82：连接孔；9：四点角接触球轴承；91：轴承挡圈；10：驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本发明实施例提供了一种变轨距轮对，包括车轮4和车轴5，所述车轮4设于所述车轴5的两端，且与所述车轴5通过花键连接，具体地，车轮4的内周设有内花键，车轴5上设有外花键，车轮4与车轴5通过内花键与外花键配合连接，以将扭矩均匀分布在车轮4的内周，既便于传递扭矩，也便于车轮4沿车轴5滑动实现变轨距；所述车轴5位于所述车轮4外的两端分别支撑在轴箱体7中，由轴箱体7为轮对提供支撑力；本实施例中，车轮4的轮毂分别向车轮4外侧延伸和向车轮4内侧延伸，形成外侧轮毂和内侧轮毂，以方便与其配合的部件安装。

如图5-8所示，本实施例的变轨距轮对还包括：

分别设于每个所述车轮4的内侧的锁紧机构3和分别设于每个所述车轮4的外侧的横向驱动机构1。

具体地，所述锁紧机构3包括牵引电磁铁32，所述牵引电磁铁32包括牵引线圈32-1和由所述牵引线圈32-1带动移动的动铁芯32-2，所述车轮4的内侧轮毂上沿轴向间隔设有多个锁紧孔41，牵引线圈32-1的位置固定，动铁芯32-2指向其中一个锁紧孔41所在位置，进一步，动铁芯32-2的轴线与锁紧孔41的轴线同轴设置，所述动铁芯32-2可伸入或离开对应的锁紧孔41，具体地，车辆正常运行时，动铁芯32-2位于对应轨距的锁紧孔41内，两者锁紧，当需要变轨距时，车轮4需要先解锁，此时牵引线圈32-1通电，动铁芯32-2受到牵引线圈32-1磁场力的作用朝向靠近牵引线圈32-1的方向移动，动铁芯32-2收缩而离开锁紧孔41，实现解锁。

横向驱动机构1固定在所述轴箱体7上，所述横向驱动机构1包括电动缸11，所述电动缸11的伸出端用于推动或拉动解锁后的所述车轮4，实现车轮4变换轨距，变轨距完成后，牵引线圈32-1断电，牵引线圈32-1对动铁芯32-2的磁场力消失，动铁芯32-2在外力作用下朝向远离牵引线圈32-1的方向移动，即朝向靠近锁紧孔41的方向移动，并插入锁紧孔41中再次锁紧。

本实施例通过牵引电磁铁32直接实现车轮4锁紧和解锁，无需在地面变轨设施上额外设置辅助进行锁紧和解锁的结构，简化了地面变轨设施的结构，使得地面变轨设施结构变得相对简单，可靠性更高。通过横向驱动机构1的电动缸11推动或拉动车轮4实现车轮4变换轨距；使得车轮4横移动作更加平稳，可以降低轮轴间的磨耗，提高了变轨距轮对的可靠性。

本发明的一个具体实施例中，如图5所示，为了便于电动缸11与车轮4连接，所述横向驱动机构1还包括移动盘8，所述移动盘8包括设有中心通孔的盘体和固定安装在所述中心通孔中的轴承，优选为四点角接触球轴承9，所述轴承的内圈固定套设在所述车轮4的外侧轮毂上，保证车轴5在转动时盘体保持相对静止；所述盘体设有与所述电动缸11的伸出端连接的连接孔82，电动缸11的伸出端与连接孔82固定连接，从而电动缸11的伸出端移动时，能够带动车轮4同步移动。

需要说明的是，由于此处轴承要能承受较大的双向轴向力，而基本不承受径向力，故选用四点角接触球轴承9。

为达到列车400km/h的运行速度，四点角接触球轴承9的极限转速应不小于

其中D为车轮4直径(单位：mm)。四点角接触球轴承9宽度(轴向)应保持在45mm左右，其厚度(径向)应在满足条件的前提下越小越好。四点角接触球轴承9不设轴向游系，此外，四点角接触球轴承9主要承受双向轴向力，故要对其内侧和外侧采用双向轴承挡圈91；相应地，移动盘8对应轴承的外圈处设置移动盘挡圈81。

本发明的一个具体实施例中，具体地，为了保证车轮4受力平衡，每个所述横向驱动机构1包括平行固定在所述轴箱体7上的两个所述电动缸11，两个电动缸11分设于车轮4轮毂的两侧，所述盘体的相对两端分别设有所述连接孔82，所述电动缸11的伸出端穿过所述连接孔82，并利用紧固件将所述电动缸11的伸出端与所述连接孔82固定连接，两个连接孔82关于盘体的中心通孔中心对称设置，也就是确保施加在车轮4轮盘上的力两侧相等，进而保证车轮4受力平衡。

本发明的一个具体实施例中，所述电动缸11为行星滚柱丝杠电动缸，行星滚柱丝杠副具有滚动体受力截面积大，任何时候都同时受载，无循环交变应力的特点，由于空间的限制此处采用一体式的行星滚柱丝杠电动缸。所述行星滚柱丝杠电动缸的丝杠伸出端设有定位凸台和外螺纹，为防止振动对行星滚柱丝杠电动缸造成影响，所述连接孔82中设有橡胶节点，但橡胶节点不能突出到孔外，以免影响电动缸11在横向的动作精度；所述丝杠伸出端穿过所述橡胶节点且所述定位凸台抵靠在所述连接孔82的一端面，利用螺母12拧设在所述外螺纹上并使得所述螺母12抵靠在所述连接孔82的另一端面，使得两者连接稳固，以确保丝杠伸出端与连接孔82连接后，电动缸11与移动盘8没有相对位移，确保车轮4的移动精度。

当轨距由宽变窄时，电动缸11推动移动盘8向远离轴箱体7的方向移动，移动盘8带动车轮4同时移动；实现宽轨距变窄轨距。

当轨距由窄变宽时，电动缸11拉动移动盘8向轴箱体7的方向移动，移动盘8带动车轮4同时移动；实现窄轨距变宽轨距。

本发明的一个具体实施例中，如图6所示，为降低重量，所述盘体设置呈类菱形，所述类菱形的顶角均设置为与相邻侧边过渡连接的弧形，一对所述连接孔82分别设于所述盘体上相对的一对顶角处；另一对顶角处由于无需设置连接孔82，可以将该对顶角处设置为与盘体的中心通孔的外周相匹配的弧面，以更进一步减轻移动盘8的重量，并节省材料和移动盘8的安装空间。

本发明的一个具体实施例中，如图7和图8所示，所述锁紧机构3还包括套筒31和锁紧销33，套筒31通过与车轴5的过盈配合来传递车轮4的横向力。

具体地，所述套筒31包括第一套筒和与所述第一套筒套接的第二套筒；所述第一套筒包括第一端盖和沿所述第一端盖周向朝向所述车轮4侧延伸的第一筒体，所述第一端盖设有轴向通孔，所述第一端盖通过所述轴向通孔紧固套接在所述车轴5上，也就是说，第一端盖与车轴5过盈配合，所述第二套筒包括与所述第一筒体的周向一体连接的第二端盖和沿所述第二端盖的周向朝向所述车轮4侧延伸的第二筒体；

所述车轮4的内侧轮毂延伸进所述第一筒体内，所述第一筒体设有供所述动铁芯32-2穿过的通孔，车轮4的内侧轮毂上的其中一个锁紧孔41与通孔位置相对，当车轮4横向移动时，车轮4的内侧轮毂相对第一筒体移动，直至移动到另一个锁紧孔41与通孔位置相对，当然，可以理解的是，“一个锁紧孔41”以及“另一个锁紧孔41”均是与所处轨距相对应的；

为了方便牵引线圈32-1的安装和固定，所述牵引电磁铁32还包括壳体，所述壳体固定在所述第二端盖的内侧壁上，所述牵引线圈32-1设于所述壳体内，所述动铁芯32-2的一端穿过所述牵引线圈32-1，所述动铁芯32-2的另一端与所述锁紧销33固定连接，锁紧销33可以通过螺栓螺钉等连接件与动铁芯32-2的端部固定连接；通过所述动铁芯32-2带动所述锁紧销33穿过所述通孔位于对应轨距的所述锁紧孔41中实现所述车轮4锁紧，通过所述动铁芯32-2带动所述锁紧销33离开所在的所述锁紧孔41实现所述车轮4解锁，锁紧和解锁可靠性高，而且操作方便。

本发明的一个具体实施例中，如图4所示，为了提高可靠性，所述车轮4的内侧轮毂的周向设有多排所述锁紧孔41，每排所述锁紧孔41包括沿其轴向间隔设置的多个所述锁紧孔41，相邻的两个所述锁紧孔41之间的距离等于所需变轨距的一半；在变轨距时，车轴5两端的车轮4同时移动，两个车轮4各移动所需变轨距的一半距离，则总的移动距离便为所需变轨距的距离，例如从标准轨距变为窄轨距或宽轨距；或从窄轨距或宽轨距变为标准轨距，可以根据具体需要选择所变轨距。

为了提高动铁芯32-2处于锁紧状态和解锁状态的可靠性，如图9所示，所述牵引电磁铁32还包括分别设于所述动铁芯32-2相对两侧的吸盘线圈34，和与每个所述吸盘线圈34配合的锁销35，所述动铁芯32-2的轴向间隔设有两个环形锁槽，其中一个环形锁槽与锁销35相对，所述锁销35用于插入其中一个所述环形锁槽中，以将所述动铁芯32-2固定在解锁位或锁紧位，也就是说，当动铁芯32-2插入通孔和锁紧孔41中后，锁销35插入对应的环形锁槽中，将动铁芯32-2固定在锁紧位，提高锁紧的可靠性，当动铁芯32-2离开对应的锁紧孔41后，锁销35插入对应的环形锁槽中，将动铁芯32-2固定在解锁位，提高解锁后的可靠性，避免了动铁芯32-2的误操作。

本发明的一个具体实施例中，锁销35呈T形，所述吸盘线圈34安装所述锁销35的位置处设有容纳所述锁销35大端的腔体，所述腔体中留有所述锁销35沿轴向活动的间隙，所述锁销35位于所述腔体外的一端设有环形凸台，所述锁销35上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵靠在所述环形凸台上，所述第一弹簧的另一端抵靠在所述腔体的外侧，当吸盘线圈34通电时，锁销35受到吸盘线圈34的磁力吸引，克服第一弹簧的弹力，朝向远离动铁芯32-2的方向移动直至离开动铁芯32-2，此时动铁芯32-2可以进行解锁或锁紧动作，当解锁或锁紧完成后，吸盘线圈34断电，锁销35在第一弹簧的弹簧回复力作用下重新插入对应的环形锁槽中，将动铁芯32-2定位在解锁或锁紧状态。

所述动铁芯32-2位于所述壳体外的一端套设有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵靠在所述壳体的外侧，所述第二弹簧的另一端抵靠在所述动铁芯32-2端部的环形凸缘上；通过第二弹簧便于牵引线圈32-1断电后动铁芯32-2快速复位。在轨距变换过程中，牵引电磁铁32的动作过程为：首先，吸盘线圈34通电，吸动锁销35克服弹簧力，使锁销35从动铁芯32-2环形锁槽中伸出。锁销35深入动铁芯32-2环形槽3mm，也即锁销35吸合面距离吸盘3mm，3mm气隙内磁力较大，因而可采用微型吸盘。然后，牵引线圈32-1通电，动铁芯32-2带动锁紧销33向锁紧孔41外运动，车轮4解锁。再者，在车轮4横向移动前，先由吸盘线圈34断电，锁销35卡在动铁芯32-2下端环形锁槽内，使动铁芯32-2保持在车轮4解锁位，再牵引线圈32-1断电，这样可避免线圈通电时间较长而烧毁线圈。最后，车轮4完成轨距变换后，吸盘线圈34通电，动铁芯32-2解锁，在第二弹簧回复力作用下向下运动，并带动车轮4锁紧销33向下运动到车轮4轮毂锁紧孔41内，车轮4再次锁紧，吸盘线圈34断电，锁销35卡住动铁芯32-2，避免其在离心力作用下带动车轮4锁紧销33径向运动，而使车轮4解锁。

由于交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，工作时温升高，当动铁芯32-2卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，寿命较短。直流电磁铁一般使用24V直流电压，一般不会因动铁芯32-2卡住而烧坏，体积小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。此处因为启动力不大，故采用直流供电。

本发明的一个具体实施例中，如图10和图11所示，还包括套设在所述第二筒体外周的防尘盖6，所述防尘盖6包括环形盖体和设于所述环形盖体轴向两端的挡圈，所述盖体内设有多个电刷61，所述第二筒体沿其轴向间隔设有一对环绕其外周的环形安装槽，所述挡圈的内周分别安装在所述环形安装槽中，在具体使用时，防尘盖6固定不动，第二筒体与车轮4一起转动；所述第二筒体的外周位于一对所述环形安装槽之间设有与所述电刷61一一对应的芯片62，为了防止车轮4、车轴5上的回路电流传到芯片62上，使线圈在不需要动作时得电动作，这里采用绝缘橡胶63将每一个芯片62包裹起来，只留出与电刷61配合的一面，即所述芯片62安装在绝缘橡胶63上，且相邻芯片62之间由绝缘橡胶63隔开，以防短路；所述牵引线圈32-1和吸盘线圈34分别与对应的所述芯片62电连接，所述第二筒体相对所述防尘盖6转动使得芯片62与电刷61摩擦形成电连接，以便于为所述牵引线圈32-1和吸盘线圈34供电。为了便于防尘盖6安装，将防尘盖6设置为由两部分配合而成，每部分上有两个电刷61。

本发明的一个具体实施例中，所述电刷61包括两对，所述芯片62包括两对，所述牵引线圈32-1与其中的一对所述芯片62电连接，所述吸盘线圈34与另一对所述芯片62电连接。

两对所述电刷61分别连接供电单元，所述供电单元连接控制机构，由控制机构控制供电单元为牵引线圈32-1和/或吸盘线圈34供电，控制机构可以为列车本身的控制机构。

本发明实施例还提供了一种变轨距转向架，其包括上述所述的变轨距轮对，变轨距轮对分为动力轮对和非动力轮对，如图2所示，动力轮对的横向驱动机构1安装在车轮4外侧，锁紧机构3安装在车轮4内侧，内侧还安装有齿轮箱和两个制动盘2，由于制动盘2安装在车轴5上，为了防止其与驱动电机10在空间上的冲突，该方案采用二级减速，转向架轴距略有加大。此外，动力转向架有端梁，其上安装制动单元和防尘盖拉杆。防尘盖6外圈上还有一吊耳64，与端梁上连接的防尘盖拉杆配合，防止其在套筒槽口的摩擦力下随套筒转动。

如图3所示，非动力轮对是将动力轮对的齿轮箱取掉，制动盘2等距分布即可，其转向架可以采用原有结构。

为避免车轮4移动时车轴5擦伤、降低车轮4移动所需要的力即驱动机构输出功率，这里采用支撑轨在轴箱处支撑的方式使车轮4卸载。因此在地面钢轨两侧需安装一套支撑轨。

变轨线路段，先是支撑轨出现，窄轨线路段钢轨与支撑轨共存一段。然后，钢轨退出，只有支撑轨支撑，在该段完成轨距的变化。接着，宽轨线路段钢轨出现，并与支撑轨共存一段。最后，支撑轨逐渐下降、退出，进入宽轨线路。

支撑轨支撑面距水平面高度与轴箱底部距水平面高度相同，且两端部高度较低，使加载/卸载过程缓慢进行，以避免产生冲击。其外侧有个侧挡结构，防止列车横向运动而滑出支撑面。

轨距变换过程分为车轮4卸载、解锁、横移、锁紧、加载5个过程，这里以从准轨1435mm到宽轨1520mm的轨距变换为例，来说明该有源变轨方案的轨距变换过程。

第一步，车轮4卸载：列车从1435mm轨距运行到变轨线路段时速度降低到15m/s，然后随着列车前进，支撑轨逐渐上升，在支撑轨与轴箱体7接触且运行一小段距离后，准轨钢轨退出，车轮4完全卸载。

第二步，车轮4解锁：安装在地面支撑轨内的设备发出车轮4卸载信号。控制机构给锁紧机构3供电，牵引电磁铁32内部由吸盘线圈34、牵引线圈32-1依次通电，动铁芯32-2解锁并带动车轮4锁紧销33收缩，车轮4解锁。牵引电磁铁32检查到动铁芯32-2处于缩进位时，发出车轮4解锁的信号，控制机构使吸盘线圈34、牵引线圈32-1依次断电，以防线圈长时间通电而烧毁。此时，由锁销35将动铁芯32-2卡在车轮4解锁位。

第三步，轨距变换：控制机构接受到车轮4解锁的信号后，在使吸盘线圈34、牵引线圈32-1依次断电的同时，给行星滚柱丝杠电动缸通电(行星滚柱丝杠电动缸本次通电方向与上次相反，即上次通反向电本次通正向电)。电动缸11推/拉动移动盘8使车轮4到达新的轨距位置。

第四步，车轮4锁紧：电动缸11到达行程位置后发出轨距变化完成信号，接着牵引电磁铁32的吸盘线圈34通电，动铁芯32-2解锁，并在弹簧回复力作用下带动车轮4锁紧销33伸出。当检测设备检测到动铁芯32-2处于伸出位时，发出车轮4锁紧信号，吸盘线圈34断电，锁销35将动铁芯32-2及车轮4锁紧销33锁在车轮4锁紧位，防止其在离心力作用下运动。

第五步，车轮4加载：1520mm轨距钢轨出现，支撑轨逐渐下降，车轮4重新加载；整个变轨过程结束。

由以上实施例可以看出，本发明通过横向驱动机构实现车轮的横移，使得车轮横移动作更加平稳，可以降低轮轴间的磨耗，提高了变轨距的可靠性。同时，采用有源变轨距结构，由牵引电磁铁的通断控制动铁芯伸出或收缩，实现车轮锁紧与解锁，无需借助外部设备即可直接实现锁紧与解锁；使得地面变轨设施变得相对简单，变轨信号由车辆控制系统输出，提高了变轨动作的可靠性和变轨效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变轨距轮对，包括车轮和车轴，所述车轮设于所述车轴的两端，且与所述车轴通过花键连接，所述车轴位于所述车轮外的两端分别支撑在轴箱体中；其特征在于，还包括：

锁紧机构，所述锁紧机构分别设于每个所述车轮的内侧，所述锁紧机构包括牵引电磁铁，所述牵引电磁铁包括牵引线圈和由所述牵引线圈带动移动的动铁芯，所述车轮的内侧轮毂上沿轴向间隔设有多个锁紧孔，所述牵引线圈的位置固定，所述动铁芯指向其中一个所述锁紧孔所在位置，所述动铁芯可伸入或离开所述锁紧孔，实现所述车轮锁紧或解锁；

横向驱动机构，所述横向驱动机构分别设于每个所述车轮的外侧，且固定在所述轴箱体上，所述横向驱动机构包括电动缸，所述电动缸的伸出端用于推动或拉动解锁后的所述车轮，实现车轮变换轨距；

所述锁紧机构还包括套筒和锁紧销，所述套筒包括第一套筒和与所述第一套筒套接的第二套筒；所述第一套筒包括第一端盖和沿所述第一端盖周向朝向所述车轮侧延伸的第一筒体，所述第一端盖设有轴向通孔，所述第一端盖通过所述轴向通孔紧固套接在所述车轴上，所述第二套筒包括与所述第一筒体的周向一体连接的第二端盖和沿所述第二端盖的周向朝向所述车轮侧延伸的第二筒体；

所述牵引电磁铁还包括分别设于所述动铁芯相对两侧的吸盘线圈；

变轨距轮对还包括套设在所述第二筒体外周的防尘盖，所述防尘盖包括环形盖体和设于所述环形盖体轴向两端的挡圈，所述盖体内设有多个电刷，所述第二筒体沿其轴向间隔设有一对环绕其外周的环形安装槽，所述挡圈的内周分别安装在所述环形安装槽中，所述第二筒体的外周位于一对所述环形安装槽之间设有与所述电刷一一对应的芯片，所述芯片安装在绝缘橡胶上，且相邻芯片之间由绝缘橡胶隔开；所述牵引线圈和吸盘线圈分别与对应的所述芯片电连接，所述第二筒体相对所述防尘盖转动使得芯片与电刷摩擦形成电连接，以为所述牵引线圈和吸盘线圈供电。

2.根据权利要求1所述的变轨距轮对，其特征在于，所述横向驱动机构还包括移动盘，所述移动盘包括设有中心通孔的盘体和固定安装在所述中心通孔中的轴承，所述轴承的内圈固定套设在所述车轮的外侧轮毂上；所述盘体设有与所述电动缸的伸出端连接的连接孔。

3.根据权利要求2所述的变轨距轮对，其特征在于，每个所述横向驱动机构包括平行固定在所述轴箱体上的两个所述电动缸，所述盘体的相对两端分别设有所述连接孔，所述电动缸的伸出端穿过所述连接孔，并利用紧固件将所述电动缸的伸出端与所述连接孔固定连接。

4.根据权利要求3所述的变轨距轮对，其特征在于，所述电动缸为行星滚柱丝杠电动缸，所述行星滚柱丝杠电动缸的丝杠伸出端设有定位凸台和外螺纹，所述连接孔中设有橡胶节点；所述丝杠伸出端穿过所述橡胶节点且所述定位凸台抵靠在所述连接孔的一端面，利用螺母拧设在所述外螺纹上并使得所述螺母抵靠在所述连接孔的另一端面。

5.根据权利要求4所述的变轨距轮对，其特征在于，所述盘体呈类菱形，所述类菱形的顶角均设置为与相邻侧边过渡连接的弧形，一对所述连接孔分别设于所述盘体上相对的一对顶角处。

6.根据权利要求1所述的变轨距轮对，其特征在于，

所述车轮的内侧轮毂延伸进所述第一筒体内，所述第一筒体设有供所述动铁芯穿过的通孔；

所述牵引电磁铁还包括壳体，所述壳体固定在所述第二端盖的内侧壁上，所述牵引线圈设于所述壳体内，所述动铁芯的一端穿过所述牵引线圈，所述动铁芯的另一端与所述锁紧销固定连接；通过所述动铁芯带动所述锁紧销穿过所述通孔位于对应的所述锁紧孔中实现所述车轮锁紧，通过所述动铁芯带动所述锁紧销离开所在的所述锁紧孔实现所述车轮解锁。

7.根据权利要求6所述的变轨距轮对，其特征在于，所述车轮的内侧轮毂的周向设有多排所述锁紧孔，每排所述锁紧孔包括沿其轴向间隔设置的多个所述锁紧孔，相邻的两个所述锁紧孔之间的距离等于所需变轨距的一半；

所述牵引电磁铁还包括与每个所述吸盘线圈配合的锁销，所述动铁芯的轴向间隔设有两个环形锁槽，所述锁销用于插入其中一个所述环形锁槽中，以将所述动铁芯固定在解锁位或锁紧位。

8.根据权利要求7所述的变轨距轮对，其特征在于，所述吸盘线圈安装所述锁销的位置处设有容纳所述锁销一端的腔体，所述腔体中留有所述锁销活动的间隙，所述锁销位于所述腔体外的一端设有环形凸台，所述锁销上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵靠在所述环形凸台上，所述第一弹簧的另一端抵靠在所述腔体的外侧；

所述动铁芯位于所述壳体外的一端套设有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵靠在所述壳体的外侧，所述第二弹簧的另一端抵靠在所述动铁芯端部的环形凸缘上。

9.根据权利要求1所述的变轨距轮对，其特征在于，所述电刷包括两对，所述芯片包括两对，所述牵引线圈与其中的一对所述芯片电连接，所述吸盘线圈与另一对所述芯片电连接；

两对所述电刷分别连接供电单元，所述供电单元连接控制机构。

10.一种变轨距转向架，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的变轨距轮对。

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