CN114427175A - 一种齿轨导入减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种齿轨导入减振装置，涉及齿轨轨道技术领域，该减振装置布设于齿轨轨道的驶入端，其包括：配置在齿轨轨道驶入端的齿轮齿条；连接于齿轮齿条的连接组件，其能够通过处于同一平面内的多个受力点使齿轮齿条在沿其长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间移动，其包括金属挡板、第一压缩弹簧和第二压缩弹簧，其中，第一压缩弹簧以限制齿轮齿条的沿自身长度、宽度和/或高度方向上的位移量的方式连接于齿轮齿条沿宽度方向的两侧，第二压缩弹簧以限制齿轮齿条的沿自身长度、宽度和/或高度方向上的位移量的方式连接于齿轮齿条沿长度方向的两端，金属挡板联结固定至地面，并与第二压缩弹簧远离于齿轮齿条的一端连接。

Description

一种齿轨导入减振装置

技术领域

本发明涉及齿轨轨道技术领域，尤其涉及一种齿轨导入减振装置。

背景技术

齿轨轨道交通是一种十分适合于大坡度山地爬行的交通模式，与传统铁路轨道在结构上相比，其增添一条齿条轨道，轨道车辆上配备了可与齿轨相互啮合的齿轮机构。齿轮齿条啮合为机车运动提供了巨大的牵引力，解决了普通轮轨车辆在大坡度线路运行下无法提供足够黏着力的问题。在齿轨机车从轮轨段进入齿轨段的过程中，通常需要借助引导装置以使齿轨机车能够顺利进入齿轨段，而相应引导装置是该领域技术人员亟待解决的技术问题之一，为此，现有技术提供了大量的齿轨引导装置。

但是现有技术的齿轨引导装置大多又存在着结构复杂的缺陷，而复杂的设计结构或连接关系则意味着普遍较高的设计制造成本，在后期维护检修过程中，检修难度较高，也会增加额外的时间和经济成本；此外，在齿轨机车驶入齿条的瞬间，由于装置结构特质常常引起齿轮和齿条之间不能充分且准确地啮合，并且啮合初期常伴随有强烈的震荡冲击。

最重要的是，在齿轨车辆停靠时，会出现因人员上下而引发的短时抖动，这种抖动在很大程度上是由车辆底盘上的减震机构所承受的。这种抖动往往是单向的，例如大量人员同时下车之时，车辆会先向一侧倾斜，进而在减震机构强劲弹簧恢复力作用下，再向另一侧返回。此时，车辆会以齿轨为转动中心发生左右扭动，如果齿轮为多个，则车体整体呈现钟摆式运动。钟摆式运动固然可以被减震机构所补偿，但其对齿顶和齿条所带来的集中负荷之巨是车身重量乘以力矩（长达数米），由此必然带来齿轨断裂的风险。

因此，在出现载荷波动的区域如车站需要设置能够应对钟摆式运动的结构，以避免对线路运行产生危害。此外，本发明的发明人还认识到，钟摆式运动是工程人员设计的理想情况，在车站存在弯道、坡道的情况下，钟摆式运动还会演化成更为复杂的以齿顶为圆心的锥形摇摆运动，更为糟糕的情况是出现不倒翁效应，而且不倒翁效应反而还会受到各向“减震机构”对称布置的强力恢复力的加强，虽然运动幅度受限，但运动自身持续时间长，对齿顶磨损和寿命都有着不可忽视的影响。此外，对于传统轨道车辆而言，由于车轮抵靠轨道而将动态载荷传递至枕木，并由松散道砟来缓冲并最终向多个方向传递；对于齿轨车辆，这些原本由道砟消散的冲击都将集中于更靠近几何中心的齿轨。为此，急需提出一种齿轨导入减振装置来解决目前现有技术存在的至少一个技术问题。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种齿轨导入减振装置，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种齿轨导入减振装置，布设于齿轨轨道的驶入端，该减振装置至少包括：

配置在驶入端的齿轮齿条，

连接于齿轮齿条的连接组件，其能够基于处于同一平面内的多个受力点使齿轮齿条在沿其长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间移动，其中，

连接组件包括金属挡板、第一压缩弹簧和第二压缩弹簧，

其中，

第一压缩弹簧以限制齿轮齿条的沿自身长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间的位移量的方式连接于齿轮齿条沿宽度方向的两侧，

第二压缩弹簧以限制齿轮齿条的沿自身长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间的位移量的方式连接于齿轮齿条沿长度方向的两端，

金属挡板联结固定至地面，并与第二压缩弹簧远离于齿轮齿条的一端连接。

优选地，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧的延伸方向彼此不同，其中，第一压缩弹簧沿齿轮齿条长度方向延伸，第二压缩弹簧沿齿轮齿条高度方向延伸。在本发明中，通过配置在齿轮齿条驶入端和驶出端的第一压缩弹簧和第二压缩弹簧能够协同限制齿轮齿条于其长度方向上的第一窜动量、宽度方向上的第二窜动量以及高度方向上的第三窜动量。由于仅通过单一结构或单一配置方式的弹簧来限制齿轮齿条的窜动时，对相应弹簧的伸缩特性或其强度/刚度的要求极高，故对于该弹簧的设计制造要求及成本极高，并且单一结构或单一配置方式的弹簧由于空间位置及结构的限制其效力通常有限。而通过多个以不同方位或位置进行排布的弹簧来限制齿轮齿条的窜动时，能够降低对于单一弹簧所需的高强度要求，以降低设计制造成本及难度，并且对于弹簧的更换维护而言是相对耗时较少且容易完成的，不会增加过多的维护时间，尤其是减少无效的等待时间，降低对于乘客出行产生的不便。

以多个不同方位或位置进行排布的弹簧能够弥补单一弹簧在限制齿轮齿条于不同方向窜动或摆动时的强度缺失，且更为重要的是，弹簧的可形变范围更大，自由度更高，适应性更强，能够顺应齿轮齿条在水平面和/或竖直平面内的沿多个方向的交替或同时窜动，尤其是在齿轨列车始发路面非平整路面的状态下，齿轮齿条的窜动方向或位移并不会完全符合预期或期望的路径，因此多个弹簧基于自身柔性伸缩特性带来的自适应能力能够协同配合以使齿轮齿条与齿轮间的接触啮合更加顺畅，与此相反的是，现有导轨入齿装置的刚性防窜动构件多是期望齿轮齿条在其限定的空间内进行移动或窜动以减少窜动量确保安全，然而对于一些特殊路况（例如具有坡度的路面、具有拐角的路面及坡度和拐角结合的路面）而言，在限定的空间内按照期望或限制的路径进行移动或窜动很可能导致的是齿轮齿条因路况原因（例如路面基石阻碍）无法顺利窜动及复位，而随着齿轨列车与齿轮齿条间的持续啮合及相对移动，可能会导致齿轮齿条与齿轮之间错位啮合甚至卡死，致使齿轨列车无法继续前行，而在无法前行的情况下，则可能涉及到重启齿轨列车或借助外力使其恢复正常运行，然而这不仅会耗费大量时间和人力，还有可能造成预期外的风险（例如齿轨列车重启瞬间沿坡道发生类似于车辆溜坡的下坠现象），而弹簧则能够基于自身的弹性自适应性而反过来适应齿轨列车在不同路面状况下行驶时，齿轮齿条的各种位移/窜动状况，保证齿轮齿条与齿轮间的顺利啮合，并且不过分限制齿轮齿条的窜动及复位，以使其复位方式更加自由且具备更强的适应性，同时保证齿轨列车行驶的流畅性，以使齿轨列车能够顺利经由齿轮齿条从轮轨段过渡至齿轨段内。

进一步地，弹簧具备较优的形变复原能力，在基于弹性作用力限制齿轮齿条的窜动的同时，能够充分缓慢地随着自身伸缩延展而逐渐蓄积弹性势能，而且对于齿轮齿条的接触限制作用也不会过分生硬强烈，尤其是在齿轨列车进入齿轮齿条驶入端和驶出齿轮齿条的瞬间，不会导致蓄积势能瞬间增加或消失，从而降低强烈明显的震荡冲击感，特别是在列车内部载有乘客时，承载人员也不会产生明显不适。其次，借助于弹簧的柔性伸缩特性及其弹性作用力，在限制齿轮齿条窜动的同时，多个布置方式不同的弹簧能够提供多个角度的外力或合力，使得齿轨列车的齿轮能够与齿轮齿条的轨齿充分接触抵靠，以增加彼此的啮合程度，降低齿轮与齿轮齿条轴线脱离的概率，有助于齿轨列车顺利从从轨段过渡至齿轨段。此外，基于弹簧的柔性伸缩特性，通过多个布置方式不同的弹簧能够从多个方向有效缓解齿轨列车进入齿轮齿条阶段对于齿轨轨道及齿条的强烈冲击，并且能够减小冲击，调节齿轮与轨齿的相对位置，使得齿轮与轨齿间的啮合以及相对位置的调节更加平滑流畅，减少卡顿等现象的产生。

优选地，在齿轮齿条与列车齿轮接触并产生相对运动的状态下，连接组件能够基于相对运动而蓄积与相对运动有关的弹性作用力，以至少在齿轮齿条与列车齿轮分离后，通过弹性作用力将齿轮齿条复位至沿其长度、宽度和/或高度方向上的初始固定点位。

优选地，在齿轮齿条与列车齿轮接触并与之产生沿齿轮齿条长度方向的相对运动时，齿轮齿条在列车齿轮作用下从第一固定点位沿其长度方向位移至第二固定点位，并在列车齿轮脱离齿轮齿条后，齿轮齿条在连接组件作用下从第二固定点位沿其长度方向经由第一位移后复位至第一固定点位。

优选地，在齿轮齿条与列车齿轮接触并与之产生沿齿轮齿条宽度方向的相对运动时，齿轮齿条在列车齿轮作用下从第三固定点位沿其宽度方向位移至第四固定点位，并在列车齿轮脱离齿轮齿条后，齿轮齿条在连接组件作用下从第四固定点位沿其宽度方向经由第二位移后复位至第三固定点位。

优选地，在齿轮齿条的驶入端或驶出端与列车齿轮接触之时，齿轮齿条至少部分在竖直平面内产生部分位移并移动至不同于初始固定点位的至少另一个固定点位处，而在列车齿轮脱离齿轮齿条后，齿轮齿条在连接组件作用下沿其高度方向经由部分位移后复位至初始固定点位。

优选地，在齿轮齿条因列车齿轮作用力而至少产生沿齿轮齿条长度和/或宽度方向的部分位移之时，连接组件的至少第一压缩弹簧能够基于位移而产生沿齿轮齿条高度方向的推动齿轮齿条向列车齿轮方向靠近的弹性作用力。

优选地，还包括滚筒装置，其配置在齿轮齿条的驶入端，并且按照与齿轮齿条的轨齿平行的方式可转动地连接至该齿轮齿条。

优选地，还包括弹簧固定座，其配置在齿轮齿条的驶入端和/或驶出端两侧，并至少与第一压缩弹簧联结固定。

优选地，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧的弹性模量，和/或滚筒装置的抗冲击强度负相关于齿轮齿条在沿其长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间的位移量。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的齿轨导入减振装置的安装示意图；

图2示出了本发明的一种齿轨导入减振装置在沿齿轨宽度方向观察时的结构示意图；

图3示出了本发明的一种齿轨导入减振装置在沿齿轨长度方向观察时的结构示意图；

图4是根据本发明实施例所述的齿轨车辆在具有一定坡度角的路面上的受力分析示意图。

附图标记列表

10：连接组件；110：铁轨枕木；111：车轮；112：铁轨；113：轨条；114：齿轮齿条；115：弹簧固定座；116：第一压缩弹簧；117：第二压缩弹簧；118：金属挡板；119：底座；120：滚筒装置；121：列车齿轮；122：轴体。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明提供了一种可应用于齿轨轨道的齿轨导入减振装置，其布设在齿轨沿长度方向的其中一端。具体地，如图1-图3所示，该减振装置可以包括：

齿轮齿条114，布设在齿轨的其中一端，具有沿自身长度方向间隔排布的若干轨齿；

连接组件10，连接在齿轮齿条114的两端部处，包括布设在齿轮齿条114两端对侧的金属挡板118和与该金属挡板118或齿轮齿条114相连的多个压缩弹簧。进一步地，金属挡板118可通过螺栓被联结固定至地面。

优选地，在列车齿轮121的作用下，所述连接组件10能够使齿轮齿条114在沿其长度方向、宽度方向和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间移动，并基于所述齿轮齿条114的移动蓄积与所述移动相关的应变势能，以在列车齿轮121与齿轮齿条114分离后，通过所述应变势能将齿轮齿条114恢复至原有位置。

根据一种优选实施方式，如图1-图3所示，压缩弹簧可以包括设置方位彼此不同的第一压缩弹簧116和第二压缩弹簧117。进一步地，至少两个竖向设置的第一压缩弹簧116联结在齿轮齿条114沿宽度方向的两侧。且具体地，第一压缩弹簧116配置在齿轮齿条114驶入端和驶出端两侧。另一方面，至少一个水平设置的第二压缩弹簧117连接于齿轮齿条114端部和金属挡板118之间。

根据一种优选实施方式，如图1-图3所示，连接组件10还可以包括弹簧固定座115，其位于齿轮齿条114端部两侧并联结固定至地面。特别地，该弹簧固定座115用于连接并固定第一压缩弹簧116，并能够基于同地面联结固定的作用力限制第一压缩弹簧116的形变幅度，以及通过第一压缩弹簧116限制齿轮齿条114的窜动。

根据一种优选实施方式，本发明的齿轨导入减振装置的减振约束能力至少与第一压缩弹簧116和第二压缩弹簧117的形变能力相关，因此本发明涉及了一种压缩弹簧的参数设计方法，可参考图4所示的齿轨列车受力分析示意图，具体包括：

建立齿轨车辆的受力平衡方程：

其中，ｍ为齿轨车辆总质量，α为加速度，μ为齿面摩擦系数，ｇ为重力加速度，θ为坡度角，Ｆ为驱动力；

根据受力平衡方程求解各个方向上的分力，其中，

齿轮受沿斜面向上的力为

齿轮受垂直斜面向下的力为

根据受力分析求解各弹簧的设计参数，其中，Ｆ _ｘ 即为水平放置的第二压缩弹簧 117所承受压力，Ｆ _ｙ 即为竖直放置的第一压缩弹簧116所承受压力，而相应弹簧的承载能力 需满足：

其中，ｎ_１为水平放置的第二压缩弹簧117的个数，ｍ_１为水平放置的第二压缩弹簧117的质量，Ｃ_１为水平放置的第二压缩弹簧117的阻尼系数，Ｋ_１为水平放置的第二压缩弹簧117的刚度系数，Δｘ_１为水平放置的第二压缩弹簧117的形变量；ｎ_２为竖直放置的第一压缩弹簧116的个数，ｍ_２为竖直放置的第一压缩弹簧116的质量，Ｃ_２为竖直放置的第一压缩弹簧116的阻尼系数，Ｋ_２为竖直放置的第一压缩弹簧116的刚度系数，Δｘ_２为竖直放置的第一压缩弹簧116的形变量，

为第二压缩弹簧117的形变量对时间的一阶导数，

为第一压缩弹簧116的形变量对时间的一阶导数，

为第二压缩弹簧117的形变量对时间的二阶导数，

为第一压缩弹簧116的形变量对时间的二阶导数。

优选地，根据上述方程可求解出沿不同方位放置的形变件的数量及其相应参数。

根据一种优选实施方式，如图1-图3所示，本发明的齿轨导入减振装置还包括滚筒装置120，该滚筒装置120设置于齿轮齿条114远离于齿轨的一端。且具体地，该滚筒装置120可设置于齿轮齿条114端部的底座119之上，该底座119可与齿轮齿条114一体成型或独立设置。优选地，滚筒装置120与齿轮齿条114的轨齿平行，并且其轴向两端可转动地连接至该底座119或齿轮齿条114。优选地，在列车齿轮121与齿轮齿条114接触的瞬间，滚筒装置120能够大幅减轻列车齿轮121与齿轮齿条114的轨齿接触瞬间产生的巨大摩擦。

根据一种优选实施方式，可根据上述受力平衡方程求解滚筒装置120的设计参数，即，

入轨瞬间滚筒装置120所受冲击力可根据动量定理求碰撞瞬间的受力：

其中，Ｆ为滚筒装置120所受合外力，ｍ为滚筒装置120质量，Δν为速度变化量，Δｔ为合外力作用时间。特别地，滚筒装置120的承载能力需满足：Ｆ´＞Ｆ，故可进一步根据滚筒装置120受力情况来计算滚筒装置120的抗冲击强度，从而完成滚筒装置120的参数设计。

根据一种优选实施方式，如图1所示，齿轨轨道可以包括：

沿齿轨轨道宽度方向延伸的多个铁轨枕木110，其沿齿轨轨道长度方向间隙排布；

至少两条彼此平行的铁轨112，布设在铁轨枕木110上方；

以及布设在两条铁轨112之间的齿轨。

根据一种优选实施方式，如图1-图3所示，铁轨112用于承载齿轨车辆的车轮111，而齿轨主要用于承载列车齿轮121。特别地，在例如电机的外力驱动下，车轮111沿铁轨112长度方向行进，使得列车齿轮121进入齿轨轨道以与齿轨接触啮合。

根据一种优选实施方式，如图1-图3所示，齿轨车辆两侧的车轮111通过其间一轴体122相连，该轴体122能够在电机驱动下驱动所述车轮111转动以使齿轨车辆在铁轨112上行进。

根据一种优选实施方式，如图1-图3所示，列车齿轮121套设在轴体122的周向外侧，在齿轨车辆驶入齿轨之时，列车齿轮121的齿顶能够与齿轨的轨齿接触啮合。

根据一种优选实施方式，如图1-图3所示，齿轨轨道还包括布设在铁轨112内侧的轨条113，至少两条轨条113彼此平行并与铁轨112同向延伸。特别地，当车轮111从铁轨112脱离时，轨条113可将车轮111引导并限制在其与铁轨112之间的轮缘槽内，以免齿轨车辆向旁偏离撞击产生安全事故，以及辅助脱离的车轮111重新爬上铁轨112。

根据一种优选实施方式，在列车齿轮121与齿轮齿条114之间产生相对移动之时，第一压缩弹簧116和第二压缩弹簧117会基于所述相对移动而产生沿齿轮齿条114长度和/或宽度方向的至少部分位移形变。且优选地，第一压缩弹簧116和第二压缩弹簧117能够因所述位移形变而蓄积使齿轮齿条114复位至原有位置的弹性作用力，并通过该弹性作用力限制齿轮齿条114的位移窜动。

根据一种优选实施方式，在列车齿轮121进入齿轮齿条114并与齿轮齿条114接触啮合，或是列车齿轮121与齿轮齿条114发生相对移动之前，齿轮齿条114位于沿其长度方向上的第一固定点位。

进一步地，随列车齿轮121沿齿轮齿条114长度方向上的持续移动，因列车齿轮121与齿轮齿条114间的相对移动所产生的机械作用力驱动齿轮齿条114从第一固定点位沿其长度方向经由至少部分位移后移动至远离于所述第一固定点位的第二固定点位。

其次，当列车齿轮121驶出齿轮齿条114之后，列车齿轮121的齿顶与齿轮齿条114的轨齿彼此脱离。特别地，通过第一压缩弹簧116、第二压缩弹簧117及金属挡板118在随齿轮齿条114位移过程中而蓄积的应变势能能够驱动齿轮齿条114从第二固定点位沿其长度方向经由第一位移后复位至第一固定点位。

根据一种优选实施方式，在齿轮齿条114产生沿其长度方向上的第一位移时，至少通过齿轮齿条114端部处的第二压缩弹簧117以及同第二压缩弹簧117联结的金属挡板118能够限制齿轮齿条114沿其长度方向的位移量。此外，金属挡板118能够约束第二压缩弹簧117的拉伸幅值，以通过约束第二压缩弹簧117的伸缩形变来进一步减缓齿轮齿条114的位移窜动。

根据一种优选实施方式，在仅通过金属挡板118限制齿轮齿条114位移窜动时，齿轮齿条114及金属挡板118所具备的刚性特质往往会导致在两者持续接触挤压的过程中，金属挡板118与齿轮齿条114产生类似硬碰硬的撞击现象，致使金属挡板118对于齿轮齿条114的限制效果非常生硬，并同时带有强烈冲击，而这种硬性摩擦碰撞可能对齿轮齿条114或金属挡板118的结构造成不可逆的损伤破坏。

另一方面，当齿轮齿条114产生沿其长度方向上的位移窜动之时，位于齿轮齿条114端部两侧的第一压缩弹簧116也能够跟随齿轮齿条114的位移窜动而同步产生一定伸缩形变，并通过基于该伸缩形变而蓄积的应变势能来约束齿轮齿条114沿其长度方向上的位移窜动量。在列车齿轮121与齿轮齿条114分离之后，第一压缩弹簧116能够通过所述应变势能协同第二压缩弹簧117将齿轮齿条114复位至原有固定点位。且优选地，第一压缩弹簧116和/或第二压缩弹簧117能够缓冲齿轨列车从黏着路段（从轨段）驶入齿轨路段时的冲击压力。

优选地，在通过第一压缩弹簧116和/或第二压缩弹簧117限制齿轮齿条114的位移窜动并辅助其复位的过程中，借助于压缩弹簧的柔性伸缩特性，其能够缓慢蓄积并释放齿轮齿条114与列车齿轮121相对运动过程中所蓄积的应变势能，尤其是相比于仅通过类似于金属挡板118一类的刚性构件而言。

根据一种优选实施方式，基于第一压缩弹簧116和/或第二压缩弹簧117的柔性伸缩特性，使得在齿轮齿条114持续移动过程中所蓄积的势能能够充分在第一压缩弹簧116和/或第二压缩弹簧117结构内部以平缓柔和的方式蓄积并释放，以减少明显强烈的冲击感。

特别地，金属挡板118能够限制其联结的第二压缩弹簧117在沿齿轮齿条114长度和/或宽度方向上的形变拉伸幅度，以保证第二压缩弹簧117不产生过分形变拉伸从而维持对于齿轮齿条114的限制及复位作用。

根据一种优选实施方式，在列车齿轮121进入齿轮齿条114并与齿轮齿条114接触啮合，或是列车齿轮121与齿轮齿条114发生相对移动之前，齿轮齿条114位于沿其宽度方向上的第三固定点位。

进一步地，随列车齿轮121沿齿轮齿条114长度方向的持续移动，当所述相对移动产生驱使齿轮齿条114沿其宽度方向发生位移窜动的机械作用力时，所述机械作用力将驱动齿轮齿条114从第三固定点位沿其宽度方向经由至少部分位移后移动至远离于所述第三固定点位的第四固定点位。

其次，当列车齿轮121驶出齿轮齿条114之后，列车齿轮121的齿顶与齿轮齿条114的轨齿彼此脱离。此时，通过第一压缩弹簧116、第二压缩弹簧117以及金属挡板118在随齿轮齿条114持续移动过程中所蓄积的应变势能能够驱动齿轮齿条114从第四固定点位沿其宽度方向经由第二位移后复位至第三固定点位。

特别地，齿轮齿条114于其长度方向上的第一固定点位和于其宽度方向上的第三固定点位可以是相同或不相同的，仅是为了便于说明齿轮齿条114在与列车齿轮121接触并产生相对移动过程中，在不同方向上的位置变化。

根据一种优选实施方式，齿轮齿条114于其长度和/或宽度方向上的位移窜动量主要与第一压缩弹簧116、第二压缩弹簧117的弹性模量以及滚筒装置120的抗冲击强度有关。

优选地，压缩弹簧的弹性模量和/或滚筒装置120的抗冲击强度越大，则意味着其刚度越大，故能使其产生形变的应力就越大。特别地，在外界作用力一定的情况下，第一压缩弹簧116、第二压缩弹簧117的弹性模量和/或滚筒装置120的抗冲击强度越大，则能够产生的形变幅度也越小。即，第一压缩弹簧116、第二压缩弹簧117的弹性模量和/或滚筒装置120的抗冲击强度与齿轮齿条114的沿其长度和/或宽度方向上的位移量呈负相关关系。

根据一种优选实施方式，在齿轮齿条114的布置路段非平整路面时（例如由于地形海拔或是路面积石等多种因素致使基准面倾斜），随着齿轨列车在齿轮齿条114上的持续移动，齿轮齿条114在沿其宽度方向上的位移量可能会因所述移动而逐渐增大，使得齿轮齿条114的至少部分轨齿与列车齿轮121的齿顶未完全接触及啮合，从而导致列车齿轮121与齿轮齿条114有产生脱离的可能。

进一步地，在列车齿轮121与齿轮齿条114未完全接触及啮合的情况下，将无法顺利引导齿轨列车从轮轨段过渡至齿轨段内，并且若列车齿轮121与齿轮齿条114进一步脱离则极有可能导致列车齿轮121脱轨而偏离原有路径最终造成安全事故。再者，列车齿轮121与齿轮齿条114间的脱离将至少造成齿轮齿条114在沿其宽度方向上的两侧受力不均，尤其对于齿轮齿条114与列车齿轮121的接触部分而言需承受更大的竖向载荷，将会对齿轮齿条114的结构及其强度产生损害。

根据一种优选实施方式，当齿轮齿条114的布置路段非完全平整的路段时，布设在齿轮齿条114端部两侧的第一压缩弹簧116能够与同其联结的弹簧固定座115限制齿轮齿条114于其宽度方向上的位移量，以增加两者在水平方向上的重合度，从而保持齿轮齿条114的轨齿与列车齿轮121的齿顶间的充分接触及啮合。

根据一种优选实施方式，在通过第一压缩弹簧116限制齿轮齿条114于其宽度方向上的位移窜动时，第二压缩弹簧117至少部分会随着所述位移窜动而产生沿齿轮齿条114宽度方向延伸的形变，并通过因所述形变而蓄积的弹性势能来限制齿轮齿条114沿其宽度方向上的位移量。

根据一种优选实施方式，在仅通过单一配置方式的压缩弹簧来限制齿轮齿条114沿其长度和/或宽度方向的位移窜动时，由于相应压缩弹簧承担着防止齿轮齿条114与列车齿轮121脱离，甚至是脱轨的作用，故相应压缩弹簧需要具备非常高的耐受力及抗拉强度，因此相应的设计制造要求及其成本极高。

另一方面，在通过单一配置方式的压缩弹簧来限制齿轮齿条114沿其长度和/或宽度方向的位移窜动时，由于相应压缩弹簧的空间位置及配置结构的局限性，在限制齿轮齿条114位移窜动时的限制效力是十分有限的。

在本实施例中，第一压缩弹簧116和第二压缩弹簧117各自的空间位置和/或设置方位不同，并且可基于自身伸缩形变而蓄积的弹性势能以及同地面联结固定的机械作用力从多个角度或方向来限制齿轮齿条114于其长度和/或宽度方向上的位移窜动。

根据一种优选实施方式，在齿轮齿条114产生沿其长度方向上的第一位移之时，第一压缩弹簧116和第二压缩弹簧117能够通过自身伸缩形变而蓄积的弹性势能来限制齿轮齿条114在沿其长度方向上的位移。同时，第一压缩弹簧116将随所述伸缩形变而产生一沿齿轮齿条114高度方向的弹性作用力，并基于该弹性作用力推动齿轮齿条114向列车齿轮121所在方向靠近以增加齿轮齿条114与列车齿轮121间的接触啮合程度。

根据一种优选实施方式，在齿轮齿条114产生沿其宽度方向上的第二位移时，第一压缩弹簧116也能够基于自身伸缩形变而蓄积的弹性势能协同第二压缩弹簧117来限制齿轮齿条114于其宽度方向上的位移窜动量。并且，第一压缩弹簧116将随自身的伸缩形变而产生一沿齿轮齿条114高度方向的弹性作用力，并通过该弹性作用力推动齿轮齿条114向列车齿轮121所在方向靠近以增强齿轮齿条114与列车齿轮121间的接触啮合程度。

换而言之，各压缩弹簧，尤其是第一压缩弹簧116在限制齿轮齿条114沿其长度和/或宽度方向的位移量的同时，能够使齿轮齿条114沿齿轮齿条114高度方向产生部分位移从而增强其与列车齿轮121间的接触啮合程度。

根据一种优选实施方式，在列车齿轮121与齿轮齿条114接触的瞬间，尤其是与齿轮齿条114驶入端接触的瞬间，齿轮齿条114的至少部分，特别是相较远离于驶入端的至少部分可能会由于因齿轨车辆的自重而产生的受力不平衡，绕自身轴向一端于竖直方向内发生转动/摆动，此时，第一压缩弹簧116、第二压缩弹簧117及金属挡板118能够基于自身伸缩形变而蓄积的弹性势能以及彼此之间联结固定的机械作用力来限制齿轮齿条114于竖直方向上的转动/摆动幅度，尤其是第一压缩弹簧116能够基于同地面联结固定的作用力来限制齿轮齿条114的上下窜动。

根据一种优选实施方式，现有齿轨引导装置所具备的弹簧多为辅助减振作用，对于防窜动的能力十分有限，而相应防窜动能力则主要依赖于位置固定的刚性构件，当过渡段齿轨在齿轨列车作用下交替或同时产生沿各个方向的窜动（例如沿齿轨长度方向的第一窜动、沿齿轨宽度方向的第二窜动以及沿齿轨高度方向的第三窜动）时，由于过渡段齿轨两侧的刚性防窜动构件的限制作用，加之各压缩弹簧结构和方位限制，各压缩弹簧至少在前后及左右方向上的形变量是极其有限的，由于刚性构件往往不具备自行复原的能力，当过渡段齿轨使用周期过长导致结构老旧或是遭受剧烈冲击致使过渡段齿轨两侧的刚性防窜动构件产生不可逆转的损伤形变之时，刚性防窜动构件很可能脱离原有的固定点位或是原有的防窜动作用大幅削弱，这将导致其在限制过渡段齿轨前后、左右窜动方面的效力显著减弱，而此时仅依靠过渡段齿轨周侧的单个压缩弹簧很难维持过渡段齿轨的原有位置，即无法有效限制过渡段齿轨的窜动，且由于刚性防窜动构件的结构特性，也限制了相应压缩弹簧的自由形变幅度，致使其无法在刚性防窜动构件受损之时，弥补其在防过渡段齿轨窜动方面的强度缺失。

其次，多数现有齿轨导入装置对于过渡段齿轨的窜动限制作用基本依赖于过渡段齿轨横向两侧的刚性防窜动构件，尤其是在齿轨列车齿轮与过渡段齿轨接触瞬间，刚性防窜动构件往往会与过渡段齿轨产生较为生硬强烈的冲击，再加之若车速较快，则该冲击将更为明显，使得列车内部乘客有强烈的冲击震荡感。特别地，冲击震荡不仅容易导致乘客的身心不适，且尤其是当齿轨列车的始发路段具有一定坡度时，此冲击震荡的效果可能会被进一步放大，可能产生预期外的人身风险（例如致使车厢内部站立或正在行进的乘客因强烈的震荡冲击而站立不稳，导致其意外触碰其它车内硬质结构物）。再者，随着齿轨列车沿过渡段齿轨长度方向的持续移动，防窜动构件蓄积的应变势能持续累积并至少在齿轨列车齿轮位移至过渡段齿轨驶出端之时达到阶段性峰值，而当齿轨列车驶出后，与压缩弹簧不同，其内部应变势能的释放是瞬间的，不具有明显的缓释效果，此时将产生类似猛拉过渡段齿轨的现象，致使齿轨列车在脱离过渡段齿轨进入齿条导轨的阶段中，可能会再次产生相应的拉扯感，阻碍齿轨列车从从轨段过渡至齿轨段，并且使得车内乘客再次产生一定的身心不适，而且随着齿轨列车的持续移动，一旦刚性防窜动构件产生一定幅度的形变受损，该受损将随所述齿轨列车的持续移动而持续扩大，且往往无法逆转，其对应的防窜动能力将随所述无法逆转的形变受损的持续扩大而减弱甚至消失，而其余的弹性件也无法起到或充分发挥其限制作用。

在本发明中，第一压缩弹簧116和第二压缩弹簧117能够从多个方位和角度来限制齿轮齿条114沿其长度、宽度甚至是高度方向上的位移窜动。并且，通过多个以不同方位和角度进行配置的压缩弹簧能够降低对于借助单一压缩弹簧限制齿轮齿条114位移窜动时所需的高耐受力或高抗拉强度要求，以降低设计制造成本及难度。以不同方位和角度联结固定多个刚度或强度相对较低的压缩弹簧在齿轮齿条114的端部及侧面，能够降低对于单一压缩弹簧的整体强度要求，以及相应的设计制造难度。更为重要的是，通过多个以不同方位和角度进行配置的压缩弹簧能够克服单个压缩弹簧在限制齿轮齿条114沿其长度、宽度以及高度方向位移窜动或摆动时的强度缺失。

除此之外，本发明中，在齿轮齿条114长度方向两端布置由多个压缩弹簧构成的连接组件10，各压缩弹簧附接至齿轮齿条114以形成多个受力点。且优选地，通过仅位于同一个平面之内的至少三个受力点来限制齿轮齿条114在承受载荷、尤其是短时冲击之时，针对齿轮齿条114的一端的三个独立受力点能够在齿轮齿条114的长度和/或宽度方向上分别各自应对齿轮齿条的位移窜动。特别是，连接组件10可以设置三个独立但彼此构型和性能完全相同的压缩弹簧，借以形成三个独立受力点的三角形互为约束的连接组件10。

根据一种优选实施方式，分别位于齿轮齿条114两端的各自位于各自平面之内的至少三个受力点可以分别位于各自的平面之内，用以适应车站存在弯道、坡道的情况。且优选地，所述各自的平面可以为处于非同一基准面的两个平面，例如上坡路面时，处于驶入端的三个受力点所形成的平面可略低于处于驶出端的三个受力点所形成的平面，由此，在齿轨车辆上坡时，至少能够凭借驶入端的三个受力点所提供的垂直于齿轮齿条114向上的弹性作用力，来辅助齿轨车辆沿齿轮齿条114长度方向行进。

优选地，分别位于两端的各自位于各自平面之内的至少三个受力点能够在三个自由度上以如下的程度发生运动，即，所述运动幅度由连接组件10的压缩弹簧的伸长缩短性能所规定。由此，可以针对车站存在弯道、坡道的情况，分别设置构型相同，但伸长缩短性能彼此不同的压缩弹簧，以适应不同弯道、坡道的情况。

优选地，位于同一个平面之内的若干受力点中的至少一个受力点是针对垂直于齿顶面方向上的载荷的，该受力点不仅承受压载荷，也能够承受拉伸载荷。特别优选地，为同时应对横向于齿顶面方向和横向于宽度方向的复杂载荷，在齿轨宽度方向两侧分别设置的两个受力点是以彼此对称的方式布置的，由此构成垂直于齿轮齿条的长度方向且垂直于齿顶面的一对相互补偿的弹簧复位件。

特别地，分别位于齿轮齿条114两端的各自位于各自平面之内的至少三个受力点能够在平面内形成一等腰或等边三角形，借助于等腰或等边三角形的稳定性，在齿轮齿条114无论发生水平面内的窜动、竖直面内的窜动还是水平和竖直面内的交替或同时窜动时，三个彼此构型和性能完全相同的弹性势能件附接于齿轮齿条114上的至少三个受力点始终能够在与齿轮齿条114彼此平行或被齿轮齿条114所包含的平面内保持原有的等腰或等边三角形状态，从而能够更好地适应于齿轮齿条114在水平面和/或竖直面内的复杂窜动，并且不会因为所述复杂窜动而改变原有至少三个受力点间的构型，从而明显削弱通过所述等腰或等边三角形构型来限制齿轮齿条114窜动时的稳固作用。此外，当齿轮齿条114在水平面和竖直面内产生前后、左右和/或上下窜动之时，所述三个受力点各自对应的至少一个弹簧复位件能够弥补其余至少一个弹簧复位件在限制齿轮齿条114产生前后、左右或上下窜动中的至少任一窜动时，相应窜动限制能力的缺失，即，通过增加所述三个受力点中的至少一个受力点的弹性作用力而弥补其余至少另一个受力点所能提供的弹性作用力的不足，从而增强或维持原有等腰或等边三角形构型的稳固性。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种齿轨导入减振装置，布设于齿轨轨道的驶入端，其特征在于，所述齿轨导入减振装置包括：

配置在所述驶入端的齿轮齿条（114），

连接于所述齿轮齿条（114）的连接组件（10），其能够通过处于同一平面内的多个受力点使所述齿轮齿条（114）在沿其长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间移动，其中，

所述连接组件（10）包括金属挡板（118）、第一压缩弹簧（116）和第二压缩弹簧（117），

其中，

所述第一压缩弹簧（116）以限制所述齿轮齿条（114）的沿自身长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间的位移量的方式连接于所述齿轮齿条（114）沿宽度方向的两侧，

所述第二压缩弹簧（117）以限制所述齿轮齿条（114）的沿自身长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间的位移量的方式连接于所述齿轮齿条（114）沿长度方向的两端，

所述金属挡板（118）联结固定至地面并与所述第二压缩弹簧（117）一端相连。

2.根据权利要求1所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，所述第一压缩弹簧（116）和第二压缩弹簧（117）的延伸方向彼此不同，其中，所述第一压缩弹簧（116）沿所述齿轮齿条（114）高度方向延伸，所述第二压缩弹簧（117）沿所述齿轮齿条（114）长度方向延伸。

3.根据权利要求2所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，在所述齿轮齿条（114）与列车齿轮（121）接触并产生相对运动的状态下，所述连接组件（10）能够基于所述相对运动而蓄积与所述相对运动有关的弹性作用力，以至少在所述齿轮齿条（114）与列车齿轮（121）分离后，通过所述弹性作用力将所述齿轮齿条（114）复位至沿其长度、宽度和/或高度方向上的初始固定点位。

4.根据权利要求3所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，在所述齿轮齿条（114）与列车齿轮（121）接触并与之产生沿所述齿轮齿条（114）长度方向的相对运动时，所述齿轮齿条（114）在所述列车齿轮（121）作用下从第一固定点位沿其长度方向位移至第二固定点位，并在所述列车齿轮（121）脱离所述齿轮齿条（114）后，所述齿轮齿条（114）在所述连接组件（10）作用下从第二固定点位沿其长度方向经由第一位移后复位至第一固定点位。

5.根据权利要求4所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，在所述齿轮齿条（114）与列车齿轮（121）接触并与之产生沿所述齿轮齿条（114）宽度方向的相对运动时，所述齿轮齿条（114）在所述列车齿轮（121）作用下从第三固定点位沿其宽度方向位移至第四固定点位，并在所述列车齿轮（121）脱离所述齿轮齿条（114）后，所述齿轮齿条（114）在所述连接组件（10）作用下从第四固定点位沿其宽度方向经由第二位移后复位至第三固定点位。

6.根据权利要求5所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，在所述齿轮齿条（114）的驶入端或驶出端与列车齿轮（121）接触之时，所述齿轮齿条（114）至少部分在竖直平面内产生部分位移并移动至不同于初始固定点位的至少另一个固定点位处，而在所述列车齿轮（121）脱离所述齿轮齿条（114）后，所述齿轮齿条（114）在所述连接组件（10）作用下沿其高度方向经由部分位移后复位至所述初始固定点位。

7.根据权利要求6所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，在所述齿轮齿条（114）因列车齿轮（121）作用力而至少产生沿齿轮齿条（114）长度和/或宽度方向的部分位移之时，所述连接组件（10）的至少所述第一压缩弹簧（116）能够基于所述位移而产生沿齿轮齿条（114）高度方向的推动所述齿轮齿条（114）向列车齿轮（121）方向靠近的弹性作用力。

8.根据权利要求7所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，还包括滚筒装置（120），其配置在所述齿轮齿条（114）的驶入端，并且按照与所述齿轮齿条（114）的轨齿平行的方式可转动地连接至该齿轮齿条（114）。

9.根据权利要求8所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，还包括弹簧固定座（115），其配置在所述齿轮齿条（114）的驶入端和/或驶出端两侧，并至少与所述第一压缩弹簧（116）联结固定。

10.根据权利要求9所述的齿轨导入减振装置，其特征在于，所述第一压缩弹簧（116）和第二压缩弹簧（117）的弹性模量，和/或所述滚筒装置（120）的抗冲击强度负相关于所述齿轮齿条（114）在沿其长度、宽度和/或高度方向上的至少两个彼此不同的位置之间的位移量。

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