CN111137321B - 一种轨道车辆轨距变换装置及变轨距的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆轨距变换装置及变轨距的方法。所述轨距变换装置包括一对第一线路对接轨、两列承载条、两列限位条、两组移轮轨、一根解锁轨以及一对第二线路对接轨；所述第一线路对接轨用于外接第一线路，第二线路对接轨用于外接第二线路，且第一线路与第二线路的轨距不同；所述第一线路对接轨和第二线路对接轨之间各通过一组移轮轨连接；所述移轮轨外侧均设有一列承载条和一列限位条；两组移轮轨之间设有一根所述解锁轨。本发明可以引导左右车轮同时完成变轨。

Description

一种轨道车辆轨距变换装置及变轨距的方法

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆轨距变换装置及变轨距的方法，属于变轨距轨道车辆领域。

背景技术

目前世界上不同国家和地区之间的铁路轨距不尽相同，甚至在某些国家和地区内部，也有多种轨距并存。当同一列车需要在不同轨距的铁路线上跨线运营时，目前有三种处理方式：第一种是转运，即将货箱/乘客从一种轨距的列车转至另一种轨距的列车上；第二种是更换转向架，即将一种轨距的转向架更换为另一种轨距的转向架；第三种是使用变轨距转向架，即改变转向架轮对以适应不同的轨距。前两种方式效率低、作业周期长、成本高；第三种则反之。因此，世界上有些国家（如：西班牙、日本）对变轨距转向架已进行了数十年的研究，并取得了一系列成果。

变轨距转向架的核心要求是车轮可轴向准确移动到预定位置，并且完成移动后能可靠锁紧。与现实需求相适应，目前的技术均仅限于在两种轨距之间变换，即某一种变轨距转向架只能适用于两种轨距。

西班牙Talgo公司首创了变轨技术，并应用在铰接式摆式列车上。该技术使用独立旋转车轮、轮盘制动、制动夹钳四连杆吊挂结构，不适用于高速。锁紧装置位于车轮两侧（每一轮对上设有4套锁紧装置），使用T形杆锁紧轴箱轴承外圈，轴箱轴承与车轮轴向相对固定。在通过地面装置时，地面解锁轨将T形杆抽离，使轴箱轴承解锁，在地面引导轨的作用下，轴箱轴承随车轮一起移动到新的位置，随后地面解锁轨将T形杆推送到锁紧位，轴箱轴承重新被锁定，变轨完成。左右轮同时变轨；车轮轴向移动过程中，轴箱承载，车轮自由。

西班牙CAF公司也随后开发了BrAVA变轨距转向架，使用整体轮对结构，车轴不旋转，轴盘制动。锁紧装置位于车轮外侧（每一轮对上设有2套锁紧装置），车轴与轴箱之间设滑动轴套，车轮通过轴承支承在滑动轴套上，滑动轴套与轴箱通过插销、锥销锁紧，依靠轮轴自重解锁。在通过地面装置时，地面支承轨带动锁紧装置，使轴箱轴承解锁，随后在地面引导轨的作用下，轴箱轴承随车轮一起移动到新的位置，然后轮对脱离支承轨，轴箱轴承重新自动锁紧，变轨完成。左右轮同时变轨；车轮轴向移动过程中，轴箱承载，车轮自由。

日本先后开发了A型、B型变轨距转向架。A型变轨距转向架使用轮毂电机、独立旋转车轮结构，不适用于高速。锁紧装置位于车轮外侧，车轴与轴箱之间设滑动轴套，车轮通过轴承支承在滑动轴套上，滑动轴套与轴箱通过锥销锁紧（与BrAVA变轨距转向架类似）。B型变轨距转向架采用传统轮对结构，通过辊子花键传递扭矩，轮盘制动的夹钳设有随动机构。锁紧装置位于车轮外侧（每一轮对上设有2套锁紧装置），依靠连杆机构与地面装置配合解锁和锁紧。变轨原理与BrAVA变轨距转向架基本相同。

波兰研制了SUW2000变轨距轮对，采用整体轮对结构，轴盘制动，可实现不卸载变轨，但不能带动力。弹簧压紧圆盘式锁紧装置位于车轮内侧（每一轮对上设有2套锁紧装置）。在通过地面装置时，一侧的地面解锁轨带动相应的锁紧装置解锁车轮，随后在地面引导轨的作用下，将车轮移动到新的位置，然后与解锁轨脱离，车轮重新自动锁紧，此侧车轮变轨完成。随后以同样的方式完成另一侧车轮的变轨。左右轮先后变轨；车轮轴向移动过程中，车轮依然承载。

德国DB AG/RafilⅤ变轨距轮对，结构原理与SUW2000基本一致，仅锁紧装置内部结构有异。

近年来，国内研究制造机构也开始涉及变轨技术，但未脱胎于上述国外技术，如国内某变轨距转向架。该变轨距转向架包括车轴组件、滑动锁匙组件和轴箱组件，车轮、轴箱轴承固定安装在一体安装座上，一体安装座可相对于车轴轴向滑动。其结构及工作原理类似于日本B型变轨距转向架。轮对两端的轴箱体内均设有滑动锁匙组件，通过地面装置触发滑动锁匙组件的动作，实现一体安装座的解锁/锁定，从而控制车轮的移动和锁紧。

变轨距转向架的变轨动作需要在特制的地面轨距变换装置上完成。如图27所示，地面轨距变换装置安装在两种不同轨距的线路交接处，其两端分别与运营线路非接触式（间隙）对接。地面轨距变换装置一般包括支撑轨、解锁轨、导向轨、对接轨。转向架通过对接轨进入/驶出地面轨距变换装置；支撑轨设于轴箱处，用于通过轴箱支撑转向架重量，使车轮卸载；解锁轨触动锁紧装置使其解锁/锁紧；导向轨用于使车轮轴向移动到指定位置，实现轨距的变换。

中国专利申请“带转轴的可变轨距转向架及固定轨距变换设备（CN200980124898.0）”描述了一种具有转轴的可变轨距转向架及固定轨距变化设备，该转向架包括铁路货车承台和至少一个转轴，转轴在其外部区域包括承台的悬挂弹簧的轴承部分，轴承部分在内部包括轴承，在轴承上通过连接装置装配两个车轮，连接装置允许车轮横向移动，并连接有锁定导向件，横向移动通过锁定导向件被控制成位于与两个轨距相应的位置处；容纳在轴承部分内的轨距变换装置，该轨距变换装置是基于所述锁定导向件和锁定器的配合而工作，该锁定器在被用于执行轨距变换的固定设备中所设置的锁定 / 解锁导向器制动时能竖直移动。

中国专利申请“用于轨距转换装置的轮平移控制系统（CN99100668.2）”描述了一种用于轨距转换装置的轮平移控制系统，主包括固定于弹性传感装置上的负载单元,封装在开启导向器中并连接到横向平移导向器,总接线盒连接负载单元以接收负载单元产生的信号,信号调节单元连接到接线盒以调节由接线盒变送的模拟信号,以及用于处理和保存由负载单元接收的信号及其它关于车辆和轮副的数据的数字装置。

中国专利申请“铁路货车变轨距转向架及与其配套的地面变轨距轨道装置（CN200602173311.9）”描述了一种变轨距转向架及与其配套的地面变换装置，变轨距转向架的车轮内侧设置有变轨机构，该变轨机构包括锁紧销、锁紧套筒、锁紧弹簧、滑动衬套、缓解盘、支撑衬套、固定套；地面变换装置包括两条外轨、两条限定轨。

中国专利申请“一种轨距转换装置（CN201710780904.4）”描述了一种轨距转换装置，其包括支撑轨、解锁轨和导向轨，支撑轨包括支撑预备轨和支撑持续轨，解锁轨包括解锁预备轨和解锁持续轨；支撑预备轨形成支撑段；支撑持续轨和解锁预备轨形成解锁段；支撑持续轨、解锁持续轨和导向轨形成导向段。其支撑轨的具体结构、解锁轨的布置与本专利明显不同。

中国专利申请“一种变轨距轮对用地面变轨设施（CN201810730989.X）”描述了一种变轨距轮对用地面变轨设施，其包括平行设置的一对支撑轨和沿一对所述支撑轨的内侧依次设置的一对第一导轨、一对变轨距导向轨和一对第二导轨，所述第一导轨朝向所述变轨距导向轨的一端设置为倾斜向下的卸载段，所述第二导轨朝向所述变轨距导向轨的一端设置为倾斜向上的加载段；一对所述支撑轨的外侧还分别设有解锁轨，所述解锁轨对应于所述第一导轨与变轨距导向轨之间的位置处，所述解锁轨的上表面设有沿其长度方向延伸的解锁槽。

中国专利申请“举升承载式轮对卸载变轨距转向架地面配套装置（CN201810446894.5）”描述了一种变轨距转向架地面配套装置，其包括内定位梁、垂向承载装置、横向对中装置、解锁锁止梁、内外导向轨和三角桁架；内定位梁分为喇叭口段和直线定位段，垂向承载装置包括垂向承载座和承载滚轮组，横向对中装置包括横向承载座和横向对中滚轮组，解锁锁止梁分为两侧喇叭口段、解锁段、水平保持段和锁止段，内外导向轨分为引入段和变轨段。其结构与本专利明显不同（解锁轨的设置、滚轮结构）。

中国专利申请“一种用于变轨距转向架的地面变轨设施（CN201810333718.0）”描述了一种用于变轨距转向架的地面变轨设施，其包括平行设置的一对支撑轨和沿一对支撑轨的内侧依次设置的一对第一导轨、一对变轨距导向轨和一对第二导轨；第一导轨与变轨距导向轨之间设有解锁段，变轨距导向轨与第二导轨之间设有锁紧段，解锁段的内/外侧和锁紧段的内/外侧分别设有推紧定位装置，推紧定位装置用于向经过解锁段和锁紧段的变轨距转向架的变轨距轮对施加横向推力，且在解锁段之后设有解锁紧急制动区段，在所述锁紧段之后设有锁紧紧急制动区段。其结构与本专利明显不同（解锁轨的设置、滚轮结构）。

中国专利申请“一种适用于变轨距铁路货运列车1435/1520mm轨距轨道过渡连接段（CN201811228987.7）”描述了一种变轨距轨道过渡连接段，主要特征在于：设置了钢轨过渡连接段和护轨过渡连接段，适用于货物列车的变轨，变轨过程中车轮不卸载。

发明内容

地面轨距变换装置是引导变轨距转向架变轨的固定装置，必须满足变轨距转向架的变轨动作需要，因此其结构决定于变轨距转向架的结构。上述变轨距技术中，轮对上均设置有2或4套锁紧装置，有的还需要左右车轮分2次完成变轨，本发明旨在提供一种轨道车辆轨距变换装置及变轨距的方法，专门针对新型的变轨距转向架的需要，通过中部解锁，引导左右车轮同时完成变轨。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轨道车辆轨距变换装置，其用于安装在两种不同轨距线路的中间，并连接两种不同轨距线路；其结构特点是：

所述轨距变换装置包括一对第一线路对接轨、两列承载条、两列限位条、两组移轮轨、一根解锁轨以及一对第二线路对接轨；

所述第一线路对接轨用于外接第一线路，第二线路对接轨用于外接第二线路，且第一线路与第二线路的轨距不同；

所述第一线路对接轨和第二线路对接轨之间各通过一组移轮轨连接，用于引导车轮横向移动变换轮距；

所述移轮轨外侧均设有一列用于承受车辆的重量的承载条和一列用于限制轮对的横向位置的限位条；

两组移轮轨之间设有一根所述解锁轨，用于引导锁紧装置解锁和锁紧。

由此，通过对接轨、承载条、限位条、移轮轨和解锁轨的配合，从解锁、变轨距到锁紧，从而方便实现变轨距轨道车辆顺利变轨距。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

为了在解锁后更好地轴向移动车轮，每一组所述移轮轨由两根距离大于车轮轮辋宽度的轨条构成，两根轨条之间形成车轮轮辋的容纳间隙。

优选地，所述移轮轨分为中间的移轮轨倾斜段和两端部的移轮轨水平段；所述移轮轨水平段用于在解锁或锁紧过程中保持车轮横向位置不变；所述移轮轨倾斜段用于引导车轮横向移动。这样可以保证车轮在移轮轨水平段保持横向（车轴轴向）位置不变，只在移轮轨倾斜使得车轮横向（车轴轴向）位置发生变化，完成变轨距。

为了保证变轨距前解锁，变轨距后锁紧，所述轨距变换装置可以分为a、b、c三段，其中a、c两段中一段为锁紧段，另一段为解锁段， b段为移轮段；所述移轮轨水平段位于a、c段；所述移轮轨倾斜段位于b段。

为了更好地进行解锁，为变轨距做准备，所述解锁轨为两端尖中间粗的轨条，分为位于两端的解锁轨变宽段和位于中间的解锁轨恒宽段；所述解锁轨变宽段用于引导锁紧装置解锁或锁紧，所述解锁轨恒宽段用于保证车轮移动过程中锁紧装置保持解锁状态。

为了保证变轨距前解锁，变轨距后锁紧，所述轨距变换装置可以分为a、b、c三段，其中a、c两段中一段为锁紧段，另一段为解锁段，b段为移轮段；所述解锁轨变宽段位于a、c段；所述解锁轨恒宽段位于b段。

优选地，所述承载条和限位条均由排成一列的滚动导轨块组成。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用上述轨道车辆轨距变换装置进行轨道车辆变轨距的方法，其包括如下步骤：

S1、解锁；变轨距转向架的轮对通过第一线路对接轨或第二线路对接轨驶入轨距变换装置的解锁段中，限位条限制了轮对的横向位置；同时承载条承受车辆的重量；此时，车轮落入移轮轨的槽内，车轮轮辋侧面被移轮轨限制，车轮与第一线路对接轨或第二线路对接轨脱离接触；此时轴箱承载、车轮卸载，轨距变换开始，解锁轨带动锁紧装置解锁；

S2、移轮；轮对进入轨距变换装置的移轮段中，移轮轨夹持着车轮横向移动，完成轨距的变换；此时限位条限制轮对的横向位置，承载条承受车辆的重量，解锁轨使锁紧装置保持解锁状态；

S3、锁紧；轮对进入轨距变换装置的锁紧段中，锁紧装置在其弹簧的回复力作用下完成锁紧，然后轴箱卸载、车轮卸载，轨距变换结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的轨距变换装置可以实现变轨距转向架轮对中部解锁、并引导左右车轮同时完成变轨，适用于仅在变轨距轮对中部设置1套锁紧装置，需要左右车轮同时变轨的变轨距转向架。

附图说明

图1是本发明的变轨距轮对示意图；

图2是本发明的轴箱示意图；

图3是本发明的轮轴组装示意图；

图4是本发明的主动车轮组成示意图；

图5是本发明的主动车轮示意图；

图6是本发明的主动轴套示意图；

图7是本发明的车轴示意图；

图8是本发明的从动车轮组成示意图；

图9是本发明的从动轴套示意图；

图10是本发明的从动车轮示意图；

图11是本发明的齿轮毂示意图；

图12是本发明的锁紧装置示意图；

图13是本发明的锁紧单元示意图；

图14是本发明的控制块示意图；

图15是本发明的锁紧块示意图；其中a）为正视图，b）为另一侧面图；

图16是本发明的定位块示意图；

图17是本发明的定位块对锁紧单元的限定原理示意图；

图18是本发明的支承筒示意图；

图19是本发明的滚环示意图；

图20是本发明的锁紧装置的解锁示意图；

图21是本发明的锁紧装置的锁紧示意图；

图22是本发明的轮轴的锁紧示意图；

图23是本发明的地面轨距变换装置示意图；

图24是本发明的承载条/限位条示意图；

图25是本发明的地面轨距变换装置功能分区图；

图26是本发明的变轨距轮对进入地面轨距变换装置截面图；

图27是现有一种地面轨距变换装置示意图。

在图中

A-轴箱；B-轮轴组装；C-齿轮毂；D-锁紧装置；G-轨距变换装置；A1-轴箱横向限位面；A2-轴箱垂向承载面；B1-主动车轮组成；B2-车轴；B3-从动车轮组成；B11-主动车轮；B12-主动轴套；B111-主动车轮凸块；B112-主动车轮花键；B121-主动轴套凸块；122-主动轴套花键；B123-主动轴套缺口；B124-主动轴套锁紧凸台；B21-轴伸；B22-车轴花键；B23-车轴锁紧凸台；B31-从动轴套；B32-从动车轮；B311-从动轴套锁紧凸台；B 312-从动轴套缺口；B321-从动车轮花键；C1-齿轮毂花键；C2-齿轮箱轴承安装面；C3-齿圈安装面；C4-齿轮毂支承面；C5-齿轮毂锁紧凸台；D1-锁紧单元；D2-定位块；D3-支承筒；D4-滚环；D11-支撑杆；D12-弹簧；D13-控制块；D14-销轴；D15-锁紧块；D131-滚环安装部；D132-弹簧安装孔；D133-控制块斜面；D134-Z形槽；D135-控制块定位台；D136-控制块侧定位面；D151-销孔；D152-锁紧块外侧定位面；D153-锁紧块锁紧凹口；D154-锁紧块端面；D155-锁紧块内侧定位面；D156-锁紧块斜面；D21-定位块侧定位面；D22-定位块圆弧面；D23-定位块槽定位面；D24-底边定位面；D31-支承筒前盖；D32-支承筒筒体；D33-支承筒后盖；D311-前盖安装孔；D312-前盖支撑杆孔；D321-筒体内孔；D322-筒体槽口；D331-后盖支撑杆孔；D41-滚环挤压面；D42-滚环安装槽；G1-第一线路对接轨；G2-承载条；G3-限位条；G4-移轮轨；G5-解锁轨；G6-第二线路对接轨；G21-滚动导轨块；G41-移轮轨水平段；G42-移轮轨倾斜段；G51-解锁轨变宽段；G52-解锁轨恒宽段；a/c-解锁/锁紧段；b-移轮段。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种轨道车辆轨距变换装置，设置在两条轨距不同的线路的对接处，用于引导变轨距转向架自动完成轨距变换。地面轨距变换装置由一对第一线路对接轨、两列垂向导轨块、两列横向导轨块、两组移轮轨、一根解锁轨、一对第二线路对接轨组成。第一线路对接轨和第二线路对接轨分别外接轨距不同的第一线路和第二线路；垂向导轨块用于承受车辆的重量；横向导轨块用于限制轮对的横向位置；移轮轨用于引导车轮横向移动；解锁轨用于引导锁紧装置解锁和锁紧。

如图1所示，本发明的变轨距轮对包括两个轴箱A、一套轮轴组装B、一个齿轮毂C、一套位于车轴中部的锁紧装置D。轴箱A安装在轮轴组装B的两端，齿轮毂C安装在轮轴组装B的中部，锁紧装置D则安装在齿轮毂C一端。

与常规转向架相比，本发明的变轨距转向架最主要的特点是装有变轨距轮对，变轨距轮对的车轮可轴向移动到两个不同的位置以适应两种不同的轨距，而转向架除轮对以外的构架、悬挂系统、牵引装置等部件不需做出改变或者仅需做出局部适应性改变。

如图2所示，轴箱A底部设有一个轴箱横向限位面A1和一个轴箱垂向承载面A2。在变轨阶段，轴箱横向限位面A1与地面轨距变换装置G中的限位条G3的滚动面接触，以限制轮对的横向位置，使其处于变轨理想位置；轴箱垂向承载面A2与地面轨距变换装置G中的承载条G2的滚动面接触，以承受车辆的重量。此时，车轮与地面轨距变换装置G中的钢轨G1或G6脱离接触，车轮卸载，为其横向移动或解锁或锁紧做准备。

如图3所示，轮轴组装B由一个主动车轮组成B1、一根车轴B2和一个从动车轮组成B3组成。

如图4所示，主动车轮组成B1由一个主动车轮B11和一个主动轴套B12组成。

如图5所示，主动车轮B11孔内设有主动车轮花键B112，内侧端面设有一圈主动车轮凸块B111。主动车轮花键B112与车轴B2上的车轴花键B22配合。当锁紧装置D解锁时，花键配合可以使主动车轮B11轴向滑动；当锁紧装置D锁紧时，花键配合又可以使主动车轮B11与车轴B2之间传递驱动转矩。主动车轮凸块B111与主动轴套B12端部设置的主动轴套凸块B121配合，使主动车轮B11与主动轴套B12之间可以传递驱动转矩。

如图6所示，主动轴套B12端部设有一圈主动轴套凸块B121，中部外径上设有主动轴套花键B122，另一端周向均匀开有4处主动轴套缺口B123、外表面设有两个V形的主动轴套锁紧凸台B124。主动轴套凸块B121与主动车轮B11内侧端面设有的主动车轮凸块B111配合，可以传递驱动转矩。主动轴套花键B122与齿轮毂C内部的齿轮毂花键C1配合，可以传递驱动转矩。主动轴套缺口B123便于主动轴套B12与从动轴套B31交叉。主动轴套锁紧凸台B124用于将主动车轮组成B1固定在车轴B2上。

如图7所示，车轴B2两端各设有轴伸B21和车轴花键B22，中部设有周向均匀布置的4个V形的车轴锁紧凸台B23。轴伸B21用于安装轴箱轴承以支承轴箱。车轴花键B22用于与主动车轮花键B112和从动车轮花键B321配合。当锁紧装置D解锁时，花键配合可以使主动车轮B11和从动车轮B32轴向滑动；当锁紧装置D锁紧时，花键配合又可以使主动车轮B11和从动车轮B32与车轴B2之间传递驱动转矩。车轴锁紧凸台B23用于通过锁紧装置D固定主动车轮组成B1和从动车轮组成B3。

如图8所示，从动车轮组成B3由一个从动轴套B31和一个从动车轮B32组成。

如图9所示，从动轴套B31一端周向均匀开有4处从动轴套缺口B312、外表面设有两个V形的从动轴套锁紧凸台B311。从动轴套缺口B312便于从动轴套B31与主动轴套B12交叉。从动轴套锁紧凸台B311用于将从动车轮组成B3固定在车轴B2上。

如图10所示，从动车轮B32孔内设有从动车轮花键B321。从动车轮花键B321与车轴B2上的车轴花键B22配合。当锁紧装置D解锁时，花键配合可以使从动车轮B32轴向滑动；当锁紧装置D锁紧时，花键配合又可以使从动车轮B32与车轴B2之间传递驱动转矩。

如图11所示，齿轮毂C内孔设有齿轮毂花键C1，中部设有齿圈安装面C3，齿圈安装面C3两侧外表面各设有一个齿轮箱轴承安装面C2，一端外表面设有齿轮毂支承面C4和齿轮毂锁紧凸台C5。齿轮毂花键C1与主动轴套花键B122配合，既使得齿轮毂C可以向轮轴组装B传递驱动转矩，也使得主动车轮组成B1可以相对齿轮毂C轴向滑动。齿圈安装面C3用于安装外套齿圈，以组成一个完整的齿轮。齿轮箱轴承安装面C2用于安装滚动轴承，以支承齿轮箱体。齿轮毂支承面C4与前盖安装孔D311配合，用于支承锁紧装置D。齿轮毂锁紧凸台C5用于固定锁紧块D15。

如图12所示，锁紧装置D由6个锁紧单元D1、6个定位块D2、一个支承筒D3、两个滚环D4组成。锁紧单元D1和定位块D2均呈圆周形均布于支承筒D3内。锁紧单元D1和定位块D2相互隔开。定位块D2固定在支承筒D3内。两个滚环D4与锁紧单元连接，设于支承筒D3外。锁紧装置D用于将主动车轮组成B1和从动车轮组成B3锁紧到车轴B2上或者将主动车轮组成B1和从动车轮组成B3从车轴B2上解锁。

如图13所示，锁紧单元D1由一根支撑杆D11、一根弹簧D12、一个控制块D13、两个销轴D14、一个锁紧块D15组成。锁紧单元D1用于将控制块D13的轴向运动转换为锁紧块D15的径向运动，从而实现锁紧装置D的锁紧和解锁。转向架正常运行时，锁紧单元D1处于锁紧状态；当变换轨距时，锁紧单元D1处于解锁状态。

支撑杆D11固定安装在支承筒D3上的前盖支撑杆孔D312或后盖支撑杆孔D331里，用于支承弹簧D12。

弹簧D12为圆柱螺旋压缩钢弹簧，安装在支撑杆D11上，并处于控制块D13的弹簧安装孔D132内，用于为锁紧装置D提供回复力及锁紧力。

如图14所示，控制块D13上设有一个滚环安装部D131、一个弹簧安装孔D132、两个控制块斜面D133、两个Z形槽D134、两个控制块定位台D135、两个控制块侧定位面D136。滚环安装部D131用于与滚环D4连接。弹簧安装孔D132用于容纳弹簧D12。控制块斜面D133与锁紧块斜面D156配合，用于使锁紧块D15保持或解除锁紧状态。Z形槽D134限制销轴D14的移动路径。控制块定位台D135下部为圆弧面，与支承筒筒体D32的筒体内孔D321接触，对控制块D13进行径向定位；上部为平面，与定位块D2的底边定位面D24接触，限制控制块D13只能轴向滑动。控制块侧定位面D136与锁紧块D15的锁紧块内侧定位面D155接触，用于限制锁紧块D15的转动。

销轴D14固定安装在锁紧块D15的销孔D151内，并伸出至控制块D13的Z形槽D134内，以控制锁紧块D15与控制块D13的相对运动。

如图15的a）和b）所示，锁紧块D15上设有两个销孔D151、两个锁紧块外侧定位面D152、两个锁紧块锁紧凹口D153、两个锁紧块端面D154、两个锁紧块内侧定位面D155、两个锁紧块斜面D156。销孔D151用于固定安装销轴D14 。一个锁紧块锁紧凹口D153用于将锁紧块D15固定在齿轮毂锁紧凸台C5上，另一个锁紧块锁紧凹口D153用于将车轴锁紧凸台B23、主动轴套锁紧凸台B124、从动轴套锁紧凸台B311锁紧为一体。锁紧块外侧定位面D152与定位块D2的定位块侧定位面D21接触，锁紧块内侧定位面D155与控制块D13的控制块侧定位面D136接触，锁紧块端面D154与定位块D2的定位块槽定位面D23接触，三者一起限制锁紧块D15的安装位置及运动方向。锁紧块斜面D156与控制块斜面D133配合，用于使锁紧块D15保持或解除锁紧状态。

如图16所示，定位块D2上设有两个定位块侧定位面D21、一个定位块圆弧面D22、四个定位块槽定位面D23、两个底边定位面D24。定位块圆弧面D22固定安装在支承筒D3的筒体内孔D321上。

如图17所示，定位块对锁紧单元的限定原理是：定位块侧定位面D21、定位块槽定位面D23形成的槽口用于放置锁紧块D15并限制其只能径向运动；底边定位面D24与控制块定位台D135的上部平面接触，限制控制块D13只能轴向滑动。

如图18所示，支承筒D3由一个支承筒前盖D31、一个支承筒筒体D32、一个支承筒后盖D33组成。三者连接形成为一个中空的腔体，用于安装锁紧单元D1和定位块D2。

支承筒前盖D31上设有一个前盖安装孔D311、三个前盖支撑杆孔D312。前盖安装孔D311与齿轮毂支承面C4配合，用于将锁紧装置D支承在齿轮毂C上。前盖支撑杆孔D312用于固定安装支撑杆D11。

支承筒筒体D32上设有一个筒体内孔D321和六个筒体槽口D322。筒体内孔D321用于固定定位块D2和对控制块D13进行径向定位。筒体槽口D322用于为控制块D13的滚环安装部D131提供安装和轴向运动空间。

支承筒后盖D33上设有三个后盖支撑杆孔D331。后盖支撑杆孔D331用于固定安装支撑杆D11。

如图19所示，滚环D4上设有一个滚环挤压面D41和三个滚环安装槽D42。滚环挤压面D41经耐磨强化处理以适应解锁轨G5的侧向挤压和摩擦，两个滚环D4的滚环挤压面D41的距离自动适应解锁轨G5的宽度，从而带动控制块D13轴向移动，以实现锁紧装置D的锁紧或解锁。滚环安装槽D42用于安装控制块D13上的滚环安装部D131。

如图20所示，锁紧装置D的解锁过程为：转向架驶入地面轨距变换装置G中，解锁轨G5进入锁紧装置D的两个滚环D4之间，随着转向架的前进，逐渐变宽的解锁轨G5将两个滚环D4向两边挤开，滚环D4带动连接在一起的控制块D13轴向向外移动，弹簧D12被压缩，同时使销轴D14沿Z形槽D134移动，由于Z形槽D134的限制，销轴D14轴向向外移动的同时产生径向向外移动，带动连接在一起的锁紧块D15也径向向外移动，从而使锁紧块锁紧凹口D153脱离锁紧位置，锁紧装置D解锁，主动车轮组成B1和从动车轮组成B3处于可轴向移动状态。

如图21所示，锁紧装置D的锁紧过程为：当主动车轮组成B1和从动车轮组成B3轴向移动到位后，随着转向架的继续前进，解锁轨G5逐渐变窄，在弹簧D12的回复力作用下，两个滚环D4向中间合拢，滚环D4带动连接在一起的控制块D13轴向向中间移动，同时使销轴D14沿Z形槽D134移动，由于Z形槽D134的限制，销轴D14轴向向中间移动的同时产生径向向内移动，带动连接在一起的锁紧块D15也径向向内移动，从而使锁紧块锁紧凹口D153进入锁紧位置，锁紧装置D锁紧，主动车轮组成B1和从动车轮组成B3处于锁紧状态。

如图22所示，轮轴组装的锁紧方式为：当主动车轮组成B1和从动车轮组成B3移动到位时，车轴锁紧凸台B23、主动轴套锁紧凸台B124、从动轴套锁紧凸台B311在周向重合为完整的一圈（各凸台的V形侧面重合），被锁紧块锁紧凹口D153同时覆盖住，使之不能相互移动，此即锁紧状态，主动车轮组成B1和从动车轮组成B3就被轴向锁紧在车轴B2上。当径向移开锁紧块锁紧凹口D153后，车轴锁紧凸台B23、主动轴套锁紧凸台B124、从动轴套锁紧凸台B311轴向失去限制，可以相互轴向移动，此即解锁状态。

变轨距转向架的变轨动作通过地面轨距变换装置G的引导完成。地面轨距变换装置G安装在两种不同轨距线路的中间。变轨距转向架通过地面轨距变换装置G的过程中，地面轨距变换装置G中的特定结构会自动顺次触发变轨距轮对的解锁-移动车轮-锁紧动作，使转向架完成轨距变换。

如图23所示，地面轨距变换装置G由一对第一线路对接轨G1、两列承载条G2、两列限位条G3、两组移轮轨G4、一根解锁轨G5、一对第二线路对接轨G6组成。第一线路对接轨G1外接第一线路，第二线路对接轨G6外接第二线路，第一线路与第二线路的轨距不同。两侧各设一列承载条G2，用于承受车辆的重量；两侧各设一列限位条G3，用于限制轮对的横向位置。两侧各设一组移轮轨G4，连接第一线路对接轨G1和第二线路对接轨G6，用于引导车轮横向移动。中间设一根解锁轨G5，用于引导锁紧装置D解锁和锁紧。

如图23所示，移轮轨G4由两根距离略大于车轮轮辋宽度的轨条组成，分为两端的移轮轨水平段G41和中间的移轮轨倾斜段G42。移轮轨水平段G41用于在解锁或锁紧过程中保持车轮横向位置不变。移轮轨倾斜段G42用于引导车轮横向移动。

如图23所示，解锁轨G5为两端尖中间粗的轨条，分为两端的解锁轨变宽段G51和中间的解锁轨恒宽段G52。解锁轨变宽段G51用于引导锁紧装置D解锁或锁紧，解锁轨恒宽段G52用于保证车轮移动过程中锁紧装置D保持解锁状态。

如图24所示，承载条G2、限位条G3均由排成一列的滚动导轨块G21组成。滚动导轨块G21为通用的独立结构部件，承载能力高，滚动性好，便于维持变轨距转向架的变轨过程稳定性。

如图25所示，按功能，地面轨距变换装置G可以分为a、b、c三段，a、c段互为锁紧/解锁段， b段为移轮段。移轮轨水平段G41、解锁轨变宽段G51位于a、c段，移轮轨倾斜段G42、解锁轨恒宽段G52位于b段。

如图26所示，当需要从第一线路变换到第二线路时，利用上述轨距变换装置G进行轨距变换的过程具体如下：

Ⅰ、解锁。轮对通过第一线路对接轨G1驶入地面轨距变换装置G的解锁段a中。轴箱A底部的轴箱横向限位面A1与限位条G3的滚动面接触，限制了轮对的横向位置；同时轴箱A底部的轴箱垂向承载面A2与承载条G2的滚动面接触，承受了车辆的重量；车轮落入移轮轨G4的槽内，车轮轮辋侧面被移轮轨G4限制，车轮与第一线路对接轨G1则脱离接触。此时轴箱承载、车轮卸载，轨距变换开始。解锁轨变宽段G51逐渐变宽，滚环D4被外移，带动锁紧装置D解锁。

Ⅱ、移轮。轮对进入地面轨距变换装置G的移轮段b中。移轮轨倾斜段G42夹持着车轮横向移动，完成轨距的变换。此过程中，限位条G3限制轮对的横向位置，承载条G2承受车辆的重量，解锁轨恒宽段G52使锁紧装置D保持解锁状态。

Ⅲ、锁紧。轮对进入地面轨距变换装置G的锁紧段c中。解锁轨变宽段G51逐渐变窄，滚环D4被逐渐放松限制，锁紧装置D在其弹簧D12的回复力作用下完成锁紧。然后轴箱横向限位面A1与限位条G3脱离接触，轴箱垂向承载面A2与承载条G2也同时脱离接触，车轮脱离移轮轨G4并与第二线路对接轨G6接触。此时轴箱卸载，车轮承载，轨距变换结束。

当需要从第二线路变换到第一线路时，轮对通过第二线路对接轨G6驶入地面轨距变换装置G，从第一线路对接轨G1驶出，c为解锁段，a为锁紧段，轨距变换过程则完全相同。因此地面轨距变换装置G和变轨距转向架是可以双向可逆变换的。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种轨道车辆轨距变换装置，其用于安装在两种不同轨距线路的中间，并连接两种不同轨距线路；其特征在于：

所述轨距变换装置包括一对第一线路对接轨（G1）、两列承载条（G2）、两列限位条（G3）、两组移轮轨（G4）、一根解锁轨（G5）以及一对第二线路对接轨（G6）；

所述第一线路对接轨（G1）用于外接第一线路，第二线路对接轨（G6）用于外接第二线路，且第一线路与第二线路的轨距不同；

所述第一线路对接轨（G1）和第二线路对接轨（G6）之间各通过一组移轮轨（G4）连接，用于引导车轮横向移动变换轮距；

所述移轮轨（G4）外侧均设有一列用于承受车辆的重量的承载条（G2）和一列用于限制轮对的横向位置的限位条（G3）；

两组移轮轨（G4）之间设有一根所述解锁轨（G5），用于引导锁紧装置（D）解锁和锁紧；

所述解锁轨（G5）为两端尖中间粗的轨条，分为位于两端的解锁轨变宽段（G51）和位于中间的解锁轨恒宽段（G52）；

所述解锁轨变宽段（G51）用于引导锁紧装置（D）解锁或锁紧，所述解锁轨恒宽段（G52）用于保证车轮移动过程中锁紧装置（D）保持解锁状态。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆轨距变换装置，其特征在于：每一组所述移轮轨（G4）由两根距离大于车轮轮辋宽度的轨条构成，两根轨条之间形成车轮轮辋的容纳间隙。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆轨距变换装置，其特征在于：所述移轮轨（G4）分为中间的移轮轨倾斜段（G42）和两端部的移轮轨水平段（G41）；所述移轮轨水平段（G41）用于在解锁或锁紧过程中保持车轮横向位置不变；所述移轮轨倾斜段（G42）用于引导车轮横向移动。

4. 根据权利要求3所述的轨道车辆轨距变换装置，其特征在于：所述轨距变换装置（G）分为a、b、c三段，其中a、c两段中一段为锁紧段，另一段为解锁段， b段为移轮段；

所述移轮轨水平段（G41）位于a、c段；所述移轮轨倾斜段（G42）位于b段。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆轨距变换装置，其特征在于：所述轨距变换装置（G）分为a、b、c三段，其中a、c两段中一段为锁紧段，另一段为解锁段，b段为移轮段；

所述解锁轨变宽段（G51）位于a、c段；所述解锁轨恒宽段（G52）位于b段。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的轨道车辆轨距变换装置，其特征在于：所述承载条（G2）和限位条（G3）均由排成一列的滚动导轨块（G21）组成。

7.一种利用权利要求1-6中任一项的轨道车辆轨距变换装置进行轨道车辆变轨距的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、解锁；变轨距转向架的轮对通过第一线路对接轨（G1）或第二线路对接轨（G6）驶入轨距变换装置（G）的解锁段中，限位条（G3）限制了轮对的横向位置；同时承载条（G2）承受车辆的重量；此时，车轮落入移轮轨（G4）的槽内，车轮轮辋侧面被移轮轨（G4）限制，车轮与第一线路对接轨（G1）或第二线路对接轨（G6）脱离接触；此时轴箱承载、车轮卸载，轨距变换开始，解锁轨带动锁紧装置（D）解锁；

S2、移轮；轮对进入轨距变换装置（G）的移轮段中，移轮轨夹持着车轮横向移动，完成轨距的变换；此时限位条（G3）限制轮对的横向位置，承载条（G2）承受车辆的重量，解锁轨使锁紧装置（D）保持解锁状态；

S3、锁紧；轮对进入轨距变换装置（G）的锁紧段中，锁紧装置（D）在其弹簧（D12）的回复力作用下完成锁紧，然后轴箱卸载、车轮卸载，轨距变换结束。

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