CN115503774A - 转向架设计方法及转向架及微型架空齿轨游览列车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向架设计方法及转向架及微型架空齿轨游览列车系统，其中转向架设计方法是将转向架采用架空跨座式设计，所述转向架采用单牵引杆进行传递纵向牵引力和制动力，将单牵引杆设置在转向架一侧位置，使得转向架的牵引点位于转向架侧部，将转向架的驱动齿轮也设置在转向架一侧位置上，使得驱动齿轮与齿轨之间的啮合驱动点也位于转向架侧部，且所述牵引点和驱动点位于同一侧位置；下移牵引点的位置，缩短牵引点与驱动点之间的距离。本发明设计出的转向架既能满足微型架空齿轨游览列车的需求，也能降低轴重转移率，提高轮轴的粘着性能，充分发挥牵引力的效率，避免轮轴发生空转以及车厢发生倾覆。

Description

转向架设计方法及转向架及微型架空齿轨游览列车系统

技术领域

本发明涉及一种微型架空齿轨游览列车的转向架设计方法及利用该设计方法制造的转向架及包含该转向架的微型架空齿轨游览列车系统，涉及架空类齿轨游览列车设备制造技术领域。

背景技术

基于齿传动的齿轨列车是一种登山铁路，在山区陡峭的自然坡度地段代替展线与长隧道的一种方案。世界上普通轨道铁路的实际最陡坡度为70‰，齿轨的最大坡度曾达到480‰。齿轨的主要设计理念齿轨铁路在普通路轨中间的轨枕上，另外放置一条特别的齿轨。行走齿轨铁路的机车，配备了一个或多个齿轮，跟齿轨啮合着行走，这样机车便能克服黏着力不足的问题。齿轨铁路的攀斜能力不及缆索铁路，不过却可以建成更长、或更复杂的路线。

架空跨座式单轨列车，指通过单根轨道来支撑、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路列车。和传统双轨列车相比，架空跨座式列车具备适应性强、噪声低、转弯半径小、爬坡能力非常强等诸多优势。基于齿传动的架空类游览列车是架空跨座式单轨列车之中的一种。

在转向架设计中，存在的问题之一就是轴重转移率比较大。轴重转移是指列车在牵引工况时,所形成的轴荷重的变化，列车在牵引运行工况下都会存在轴重转移现象。如图1所示，设车厢1的长度方向(纵向)为X，设车厢1的宽度方向（横向）为Y，设车厢1的高度方向（垂向）为Z。在某种牵引运行工况下，假设车厢1的底部轮轴一2的部分轴重转移到底部轮轴二3上，当轴重转移率比较大时，会使得转向架在牵引力或制动力的作用下产生较大的围绕Y轴旋转倾覆力矩，从而使得车厢产生倾覆的风险。另外，会使得轮轴二3上的走行轮承载过大。因此，国内外对牵引力作用下的轴重转移都给予了很大的注意。

申请人研发的是一种微型架空齿轨游览列车。这种微型架空齿轨游览列车是一种小型架空跨座式单轨列车，线路最大坡度为500‰，最小平曲线半径为10m，列车最大运行速度为30km/h，属架空游览车类游艺机，其特点是结构简单，重量较轻，成本较低。鉴于微型架空齿轨游览列车是小型登山齿轨列车的特点，其设计的转向架需要既考虑到微型架空齿轨游览列车的特点又要考虑到轴重转移率的问题。

检索到以下相关专利文献：

授权公告号为CN208069658U，授权公告日为2018年11月9日的中国实用新型专利公开了一种可适应极大坡道的跨座式单轨列车双模式驱动转向架，包括机架和安装于其上的两对走行轮及其驱动电机，走行轮以混凝土轨道梁的顶面为走行面，所述机架上固定设置第二驱动电机和由其驱动的齿轨齿轮，混凝土轨道梁上固定设置齿轨，齿轨齿轮与齿轨上部齿槽相啮合。

经过阅读发现，上述专利文献中的转向架既不适用于微型架空齿轨游览列车也没有考虑到降低轴重转移率的问题。

综上，如何提出一种微型架空齿轨游览列车的转向架设计方法，使其设计出的转向架既能满足微型架空齿轨游览列车的需求，也能降低轴重转移率是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种微型架空齿轨游览列车的转向架设计方法，其设计出的转向架既能满足微型架空齿轨游览列车的需求，也降低了轴重转移率，避免了车厢产生倾覆的风险且避免了转向架上某一个轮轴上的走行轮承载过大，提高了安全性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种转向架设计方法，所述转向架采用架空跨座式设计，转向架采用单牵引杆进行传递纵向牵引力和制动力，将单牵引杆设置在转向架一侧位置，使得转向架的牵引点位于转向架侧部，将转向架的驱动齿轮也设置在转向架一侧位置上，使得驱动齿轮与齿轨之间的啮合驱动点也位于转向架侧部，且所述牵引点和驱动点位于同一侧位置；下移牵引点的位置，缩短牵引点与驱动点之间的距离。

优选的，转向架放置到轨道上后，将走行轮的轮轴中心轴线设置为B1，将轨道的中心腰线位置设为B2；

所述下移牵引点的位置，缩短牵引点与驱动点之间的距离是指将牵引点和驱动点的位置设置在位于轮轴中心轴线B1和轨道中心腰线B2之间且牵引点位于上方位置，驱动点位于下方位置。

本发明还公开一种根据如上所述的转向架设计方法设计出的转向架，所述转向架包括转向架构架和设置在所述转向架构架上的齿轮驱动装置、走行轮、二系悬挂装置、牵引杆、导向轮组成和稳定轮组成，所述转向架构架包括倒U型的架体，所述齿轮驱动装置包括电机，所述电机设置在所述架体的一侧边上，所述驱动齿轮设置在电机的输出轴上，啮合驱动点为驱动齿轮与齿轨之间的啮合点；

所述牵引杆的一端与倒U型架体的一侧边铰接，牵引点为牵引杆的一端与倒U型架体的一侧的铰接点。

优选的，所述走行轮包括走行轮一和走行轮二，走行轮一和走行轮二转动连接在架体顶面的中部位置且走行轮一和走行轮二沿轨道的长度方向依次布置。

优选的，所述导向轮组成和稳定轮组成均包括轮体支座、转动连接在所述轮体支座上的实心轮和连接在所述轮体支座上的橡胶止挡，轮体支座转动连接在转向架构架的架体上。

优选的，在倒U型架体的一侧上还转动连接有安全轮，安全轮位于齿轨下方位置处，安全轮与齿轨之间留有间隙。

本发明还公开一种微型架空齿轨游览列车系统，包括轨道和运行在所述轨道上的微型架空齿轨游览列车，根据如上所述的转向架设置在所述微型架空齿轨游览列车的车厢底部。

优选的，沿轨道的长度方向在轨道的一侧上设置有多个齿轨连接点，在每个齿轨连接点处均设置有一个轨道外延件，所述轨道外延件的一端与轨道固接，在所述轨道外延件的另外一端上设置有减振件，所述齿轨设置在减振件上，齿轨和轨道外延件之间通过所述减振件相互隔离开来，通过齿轨连接件将所述齿轨、减振件和轨道外延件锁紧连接在一起，从而将齿轨连接在轨道的一侧上。

优选的，所述轨道外延件采用管件，其水平设置，金属管件的一端固接在轨道上；所述减振件包括设置在所述齿轨上的橡胶套，沿齿轨的长度方向在齿轨的侧部开有多个齿轨通孔，每个所述齿轨通孔中均设置有一个橡胶套，所述减振件还包括橡胶垫圈一和橡胶垫圈二；所述齿轨连接件包括螺丝一、螺母一、金属垫片一和金属垫片二；

利用螺丝一依次穿过金属垫片一、橡胶垫圈一、齿轨上的橡胶套、橡胶垫圈二、金属垫片二和管件的内孔后与所述螺母一相配合锁紧，从而将齿轨连接在轨道的一侧上。

优选的，所述轨道包括上轨和下轨以及设置在所述上轨和下轨之间的支撑杆；金属管件的一端固接在所述支撑杆的一侧上。

本发明的技术效果在于：本发明中的转向架采用单牵引杆结构且通过对牵引点与驱动点在转向架上的布局设计，从而使得本发明设计出的转向架既节省了设计空间，适用于微型架空齿轨游览列车，也降低了轴重转移率，避免了转向架围绕Y轴旋转倾覆，从而避免了车厢产生倾覆的风险且避免了转向架上某一个轮轴上的走行轮承载过大，提高了安全性。另外，将牵引点与驱动点布置转向架的同一侧，有利于降低牵引力或制动力引起的转向架围绕Z轴方向的旋转力矩，从而降低导向轮的受力，进一步提高了安全性。通过设置牵引点和驱动点之间的合理位置，能进一步在满足小型架空跨座式单轨列车的设计需求下，降低轴重转移率。通过设计转向架的部件之间的结构布局位置，简化了整个转向架的结构，使得转向架的部件之间的布局更为紧凑。通过在齿轨和轨道之间还设置有减振件，相当于齿轨和轨道之间是一个弹性连接结构，而在现有技术中，齿轨和轨道之间是一种刚性连接结构，因此，在本发明中，列车运行过程中，当驱动齿轮与齿轨啮合传动产生振动时，由于齿轨和轨道延伸件之间通过所述减振件相互隔离开来，所以通过减振件能对齿轨传递过来的振动进行阻断减振，从而极大的减弱了从齿轨传递到轨道上的振动能量，使得轨道无法与齿轮齿条发生共振现象，最终降低了架空齿轨列车在运行过程中发出的噪音，减小了噪音对人的身体和心理造成的危害以及减小了噪音对环境的影响。

附图说明

图1为列车车厢行驶在轨道上时的结构示意图；

图2为本发明实施例一中微型架空齿轨列车行走于轨道上时的局部主视结构示意图；

图3为本发明实施例一中转向架的立体结构示意图；

图4为本发明实施例一中转向架的主视结构示意图；

图5为本发明实施例一中转向架的转构架构架的立体结构示意图一；

图6为本发明实施例一中转向架的转构架构架的立体结构示意图二；

图7为本发明实施例一中转向架的转构架构架的主视结构示意图；

图8为本发明实施例一的转向架中，位于牵引杆处的局部立体结构示意图；

图9为本发明实施例一中的导向轮组的立体结构示意图；

图10为本发明实施例一中微型架空齿轨列车与轨道系统的总体结构示意图；

图11为图10中位于一节车厢的转向架处的局部结构示意图；

图12为图10中A部的放大结构示意图；

图13为本发明实施例一中轨道的局部主视结构示意图；

图14为图12中位于轨道外延件处的轴向剖视结构示意图；

图15为本发明实施例一中齿轨的局部主视结构示意图；

图16为本发明实施例一中轨道的左视结构示意图；

图17为图2中位于一节车厢处的局部结构示意图；

图18为图17中C部的放大结构示意图；

图19为本发明实施例二中轨道的左视结构示意图；

图中：1.车厢，2. 轮轴一，3. 轮轴二，4. 转向架，411. 转向架构架，4111. 倒U型架体，4112.套筒状连接端一，4113.套筒状连接端二，412. 齿轮驱动装置，4121. 电机，4122.驱动齿轮，413. 走行轮，4131. 走行轮一，4132. 走行轮二，414. 二系悬挂装置，4141. 悬挂弹簧一，4142. 悬挂弹簧二，4143. 液压垂向减振器一，4144. 液压垂向减振器二，4145. 抗侧滚扭杆组成，415. 牵引杆，416. 导向轮组成，4161. 导向轮支座，4162. 实心轮，4163. 橡胶止挡，417. 稳定轮组成，5. 齿轮驱动装置连接板，6. 走行轮安装叉座一，7. 走行轮安装叉座二，8. 弹簧安装筒体一，9. 弹簧安装筒体二，10. 减振器连接叉座一，11. 减振器连接叉座二，12. 横向侧挡一，13. 横向侧挡二，14. 导向轮安装叉座一，15. 导向轮安装叉座二，16. 转轴，17. 稳定轮安装叉座一，18. 稳定轮安装叉座二，19.轮体支座，20. 实心轮，21. 橡胶止挡，22.齿轨，221. 齿轨通孔，23.轨道，231. 上轨，232.下轨，233. 支撑杆，24.销轴，25. 橡胶球铰，26. 立柱基础，27. 轨道外延件，271. 金属管件，28. 减振件，281. 橡胶套，282. 橡胶垫圈一，283. 橡胶垫圈二，29. 齿轨连接件，291.螺丝一，292. 螺母一，293. 金属垫片一，294. 金属垫片二，30. 滑触线，31.车钩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

实施例一：如图2所示，微型架空齿轨游览列车由一节头车、四节中间车和一节尾车固定编组组成，每节车厢1底部设置有两个转向架4，转向架4为动力转向架，每个车厢1可载客10人左右。

申请人首先公开一种微型架空齿轨游览列车的转向架设计方法。在现有的架空跨座式单轨列车转向架设计中，如在背景技术中提到的专利文献（授权公告号为CN208069658U）中，请参见其附图2，一般的架空跨座式单轨列车转向架设计是将转向架的构架设计成倒U型状，轨道位于倒U型状的转向架构架开口中，将转向架上的走行轮设置在转向架构架的中间位置，使得走行轮与轨道的顶面滚动接触用于车体的支撑行走，在倒U型状的转向架构架两侧边上均设置有导向轮和稳定轮，其中导向轮位于上方位置，稳定轮位于下方位置。转向架构架两侧边上的导向轮和稳定轮分别位于轨道两侧面处，导向轮和稳定轮与轨道配合对车体进行导向和防倾覆。在转向架中设计有两条齿轨，分别位于轨道的两侧位置，对应的，转向架的驱动齿轮也设置有两个。转向架通过设置在转向架顶面中部位置的芯盘芯轴结构与车体连接传递纵向牵引力和制动力，因此，牵引点位于转向架顶面的中部位置。转向架通过设置在转向架顶面两侧位置的二系悬挂部件与车体连接进行承重和减振。

而由于本申请研发的是一种微型架空齿轨游览列车的转向架，鉴于微型架空齿轨游览列车是小型登山齿轨列车的特点，其设计空间十分有限，需要保证转向架整体结构简单紧凑，因此，本申请中的转向架采用单牵引杆进行传递纵向牵引力和制动力，并且将单牵引杆设置在转向架一侧位置，使得转向架的牵引点位于转向架侧部，将转向架的驱动齿轮也设置在转向架一侧位置上，使得驱动齿轮与齿轨之间的啮合驱动点也位于转向架侧部，且牵引点和驱动点位于同一侧位置。具体的请参见图3、图10和图11所示，单牵引杆415的一端与转向架4铰接，单牵引杆的另外一端与车厢铰接，设牵引点为A1，牵引点为A1为单牵引杆415的一端与转向架的铰接点，设驱动点为A2，驱动点A2为驱动齿轮4122与齿轨22之间的啮合驱动点。牵引点A1和驱动点A2都设置在转向架侧部且位于同一侧位置。

关于“牵引点A1和驱动点A2都设置在转向架侧部且位于同一侧位置”这一个技术点，是因为在现有技术中，牵引点位于转向架顶面的中部位置，而驱动齿轮与齿轨之间的啮合驱动点位于转向架侧部位置，牵引点和驱动点不在同一侧位置处，在列车运行过程中，由于牵引力是从驱动点传递到转向架的牵引点，再从转向架的牵引点传递到车体上，这样不在同一侧位置，就会使得产生的力矩比较大，而且不同在一侧位置还会产生一个偏心的作用，从而对转向架的设计十分不利。因此，本实施例将牵引点和驱动点都设置在转向架侧部且位于同一侧位置。

另外，本实施例降低了牵引点的位置，使得牵引点尽量靠近驱动点，牵引点和驱动点之间的距离越小越好，理论上，当牵引点与驱动点处于同一直线上是最理想的，但是由于空间设计的要求，牵引点不可能无限降低，驱动点也不可能无限上升，因此，如何将牵引点和驱动点之间的距离设置在合适的位置是一个需要研究的问题，关于这个问题，申请人在后续会进行阐述。

关于“降低牵引点”这个技术点，这是因为在现有技术中，牵引点位于转向架顶面的中部位置，这样使得牵引点的位置过高，当牵引点的位置过高时，会造成几个问题，一个问题是造成空间在垂向方向上比较高，不适用于小型登山齿轨列车；第二个问题是牵引点高度是轴重转移的主要影响因素之一，随着牵引点高度的不断增大，轴重转移率不断增加，整车的黏着利用率不断降低。因此，本实施例中将牵引点位置降低，既节省了设计空间，也降低了轴重转移率，避免了转向架围绕Y轴旋转倾覆，从而避免了车厢产生倾覆的风险且避免了转向架上某一个轮轴上的走行轮承载过大，提高了安全性。另外，将牵引点与驱动点布置转向架的同一侧，有利于降低牵引力或制动力引起的转向架围绕Z轴方向的旋转力矩，从而降低导向轮的受力，进一步提高了安全性。

关于“牵引点尽量靠近驱动点”这个技术点，这是因为当牵引点和驱动点之间的间距越大时，使其之间的力矩越大，从而使得车体越容易会产生一个围绕Y轴方向的倾覆的风险，因此，在本实施例中，使得牵引点尽量靠近驱动点，从另外一个方面避免了一个倾覆风险的发生。

申请人继续研究了“牵引点和驱动点之间的合适距离”这个技术点，如图11所示，在本实施例中，将走行轮413的轮轴中心轴线设置为B1，将轨道233的中心腰线位置设为B2，则牵引点A1和驱动点A2位于轮轴中心轴线B1和轨道中心腰线B2之间且牵引点A1位于上方位置，驱动点A2位于下方位置。申请人通过反复试验研究发现，当将牵引点A1和驱动点A2之间的位置设置到上述区间中时，能进一步在满足小型架空跨座式单轨列车的设计需求下，降低轴重转移率。

其次，申请人还公开一种根据如上设计方法设计的微型架空齿轨游览列车的转向架，如图3和图4所示，转向架4包括转向架构架41、齿轮驱动装置412、走行轮413、二系悬挂装置414、牵引杆415、导向轮组成416和稳定轮组成417等部件。

如图5至图7所示，转向架构架411包括倒U型的架体4111，所述架体4111由材质为Q355的钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度。在架体4111的一侧边上焊接有齿轮驱动装置连接板5，通过所述齿轮驱动装置连接板5安装齿轮驱动装置。如图3和图4所示，齿轮驱动装置412包括一台三合一减速电机4121和设置在所述电机4121输出轴上的驱动齿轮4122，所述电机4121螺丝连接在齿轮驱动装置连接板5上，电机4121和驱动齿轮4122布置于转向架构架单侧，与轨道上的齿轨布置匹配。电机4121的纵向牵引与制动力通过电机4121的减速箱箱体直径传递至转向架构架上，再通过牵引杆415传递至车厢1。本实施例中的驱动齿轮4122采用渐开线齿轮。在电机4121和齿轮驱动装置连接板5之间还设置有多层调整垫片（图中未示出），在工作过程中，当因走行轮磨损而使驱动齿轮相对齿轨中心距加大时，可通过减少调整垫片的数量来调整齿轮齿轨的中心距,以保证驱动齿轮与齿轨之间的啮合程度达到设计要求。

如图5和图6所示，在所述倒U型的架体4111的顶面中部位置焊接有走行轮安装叉座一6和走行轮安装叉座二7，走行轮安装叉座一6和走行轮安装叉座二7沿车厢的长度方向X焊接在倒U型架体4111中部的两侧位置，如图3所示，走行轮413包括走行轮一4131和走行轮二4132，走行轮一4131通过轴承转动连接在走行轮安装叉座一6上，走行轮二4132通过轴承转动连接在走行轮安装叉座二7上。

如图3和图4所示，二系悬挂装置414包括悬挂弹簧一4141、悬挂弹簧二4142、液压垂向减振器一4143、液压垂向减振器二4144，和抗侧滚扭杆组成4145。如图5和图6所示，在架体4111的两侧边上分别焊接有弹簧安装筒体一8和弹簧安装筒体二9，悬挂弹簧一4141的一端设置在所述弹簧安装筒体一8中，悬挂弹簧一4141的另外一端与车厢连接；悬挂弹簧二4142的一端设置在所述弹簧安装筒体二9中，悬挂弹簧二4142的另外一端与车厢连接，转向架通过悬挂弹簧对车体进行承重。在所述弹簧安装筒体一8和弹簧安装筒体二9的外周面上还分别焊接有减振器连接叉座一10和减振器连接叉座二11，液压垂向减振器一4143的一端与减振器连接叉座一10铰接，液压垂向减振器一4143的另外一端与车厢铰接，液压垂向减振器二4144的一端与减振器连接叉座二11铰接，液压垂向减振器二4144的另外一端与车厢铰接，转向架通过液压垂向减振器对车体进行减振。如图3和图4所示，倒U型架体4111中部通过所述抗侧滚扭杆组成4145与车厢连接，转向架通过抗侧滚扭杆组成给车体提供抗侧滚功能。

如图3和图8所示，在倒U型架体4111一侧上设置有套筒状连接端一4112，牵引杆415的一端设置为叉座结构，所述牵引杆415的一端通过销轴24与倒U型架体4111一侧的套筒状连接端一4112铰接，牵引杆415的另一端通过橡胶球铰25与转臂连接，转臂通过牵引销安装于车厢底架上（图中未示出），两转臂通过拉杆采用销连接。在倒U型架体4111的顶面中部两侧还分别设置有横向侧挡一12和横向侧挡二13。通过牵引杆传递纵向牵引力和制动力以及通过横向侧挡传递横向载荷，并实现车厢相对于转向架灵活转动。

如图8所示，在在倒U型架体4111的一侧上且位于套筒状连接端一4112处还设置有套筒状连接端二4113，套筒状连接端二4113的朝向与套筒状连接端一4112的朝向相反，如图2所示，当相邻的两节车厢1进行编组连接时，是将一节车厢1转向架上的套筒状连接端二4113和另外一节车厢1转向架上的套筒状连接端二4113之间通过车钩连接起来，从而将相邻的两节车厢1连接在一起的，即车钩31的两端分别通过车钩球铰与两个转向架上的套筒状连接端二4113连接起来。这样设计，将相邻两节车厢之间的相互作用力通过车钩直接传递至转向架，以减少车厢底架的载荷，有利于车体结构的轻量化，同时还可以减小列车通过曲线时的车钩角度，从而降低了通过曲线时车钩纵向力引起的附加横向力，有利于提高列车的曲线通过性能。

如图5和图6所示，在靠近走行轮安装叉座一6的倒U型架体4111一侧上焊接有导向轮安装叉座一14，在靠近走行轮安装叉座二7的倒U型架体4111一侧上焊接有导向轮安装叉座二15，导向轮安装叉座一14和导向轮安装叉座二15均设置有两个，两个导向轮安装叉座一14和两个导向轮安装叉座二15分别设置在倒U型架体4111的两侧上。导向轮组成416共设置有四个，每个导向轮安装叉座均安装一个导向轮组成416。如图9所示，导向轮组成416水平设置，工作时，通过两个导向轮安装叉座一14上的实心轮20分别与轨道的两侧面滚动接触以及通过两个导向轮安装叉座二15上的实心轮20分别与轨道的两侧面滚动接触进行车体导向，在过弯道，轮体支座19转动时，通过橡胶止挡21与转向架的架体相接触进行减振。

如图5和图6所示，在位于倒U型架体4111开口处的架体4111一侧上焊接有稳定轮安装叉座一17，在位于倒U型架体4111开口处的架体4111另外一侧上焊接有稳定轮安装叉座二18，导稳定轮安装叉座一17和稳定轮安装叉座二18均设置有两个，两个稳定轮安装叉座一17和两个稳定轮安装叉座二18分别设置在倒U型架体4111的两侧上。稳定轮组成417共设置有四个，每个稳定轮安装叉座均安装一个稳定轮组成417。稳定轮组成417和导向轮组成416的结构是一样的，也是水平设置。工作时，通过两个稳定轮安装叉座一17上的实心轮20分别与轨道的两侧面滚动接触以及通过两个稳定轮安装叉座二18上的实心轮20分别与轨道的两侧面滚动接触进行车体稳定，在过弯道，轮体支座19转动时，通过橡胶止挡21与转向架的架体相接触进行减振。因此，一个转向架上共设计有8套水平轮组，主要起到导向与防倾覆作用，确保列车沿轨道运行且不会发生侧翻。

如图1和图6所示，在倒U型架体的一侧上还转动连接有安全轮22，安全轮22位于齿轨（图中未示出）下方位置处，在正常工作状态下，安全轮22与齿轨之间留有间隙。当车厢发生围绕Y轴方向的倾覆时，通过安全轮22与齿轨接触对车厢进行限位，防止车厢发生倾覆。

再次，申请人还公开一种包含如上所述的转向架的微型架空齿轨游览列车系统，微型架空齿轨游览列车系统由轨道、线路供电系统、线路监控系统、通讯信号系统、微型架空齿轨游览列车、站台和车辆基地等组成。

在基于齿传动的架空类游览列车中，齿轨轨条是齿轨车辆的动力基础，列车的驱动齿轮通过与齿轨的啮合提供运行动力，克服车辆重力和线路阻力。在现有技术中，齿轨是安装在轨道梁上的，如授权公告号为CN208069658U，授权公告日为2018年11月9日的中国实用新型专利公开了一种可适应极大坡道的跨座式单轨列车双模式驱动转向架，包括机架和安装于其上的两对走行轮及其驱动电机，走行轮以混凝土轨道梁的顶面为走行面，所述机架上固定设置第二驱动电机和由其驱动的齿轨齿轮，混凝土轨道梁上固定设置齿轨，齿轨齿轮与齿轨上部齿槽相啮合。从该专利文献及该专利文献中的附图2中可以看出，在混凝土轨道梁的左、右两侧各设置有一条齿轨。

现有技术中存在的问题是，当列车的驱动齿轮与上述齿轨啮合传动，带动列车运行过程中，会发出很大的噪音。而噪音会对人的身体和心理都造成危害，另外噪音对环境也会造成很大的影响。

因此，申请人针对这个技术问题也进行了研究，申请人发现列车运行时会产生振动，振动主要来源于带有驱动齿轮的驱动电机的高频振动和驱动齿轮与齿条啮合时的高频振动，特别是驱动齿轮与齿条啮合时的高频振动，经过计算，在列车时速为15公里/小时的时候，振动频率能达到100多Hz。影响驱动齿轮齿条啮合时产生噪音的因素有很多，比如一、齿轮齿条的精度，低精度的齿轮齿条会增加齿轮噪声和传动误差；二、负荷，对于负载产生的噪音主要是由于齿轮齿条承受的重量，齿轮齿条在过载的情况下会产生明显的噪音。三、波动频率，有些齿轮齿条摩擦力大，转速高，容易造成振动速度过大，产生相应的噪音。

而齿条是与轨道连接在一起的，当振动通过齿条传递到轨道上与轨道产生共振后，就会产生很大的噪音。因此，申请人通过设计一种齿轨减振降噪结构，使其能阻断或减轻齿条振动传递到轨道上的过程，从而达到减振降噪的目的。

如图10所示，在立柱基础26上设置有两条轨道23，在每条轨道23的一侧上均设置有齿轨22，齿轨22和轨道23之间的具体连接结构如图12和图13所示，沿轨道23的长度方向在轨道23的一侧上设置有多个齿轨连接点B，在每个齿轨连接点B处均设置有一个轨道外延件27，所述轨道外延件27的一端与轨道23固接，在所述轨道外延件27的另外一端上设置有减振件28，所述齿轨22设置在减振件28上，齿轨22和轨道外延件27之间通过所述减振件28相互隔离开来，通过齿轨连接件29将所述齿轨22、减振件28和轨道外延件27锁紧连接在一起，从而将齿轨22连接在轨道23的一侧上。本实施例中的齿轨和轨道之间还设置有减振件，相当于齿轨和轨道之间是一个弹性连接结构，而在现有技术中，齿轨和轨道之间是一种刚性连接结构，因此，在本实施例中，列车运行过程中，当驱动齿轮与齿轨啮合传动产生振动时，由于齿轨和轨道延伸件之间通过所述减振件相互隔离开来，所以通过减振件能对齿轨传递过来的振动进行阻断减振，从而极大的减弱了从齿轨传递到轨道上的振动能量，使得轨道无法与齿轮齿条发生共振现象，最终降低了架空齿轨列车在运行过程中发出的噪音，减小了噪音对人的身体和心理造成的危害以及减小了噪音对环境的影响。

如图14和图15所示，所述轨道外延件27采用金属管件271，其水平设置，金属管件的一端焊接在轨道23上。所述减振件28包括设置在所述齿轨22上的橡胶套281，沿齿轨22的长度方向在齿轨22的侧部开有多个齿轨通孔221，每个所述齿轨通孔221中均设置有一个橡胶套281，齿轨22的齿口朝下设置，所述减振件28还包括橡胶垫圈一282和橡胶垫圈二283，橡胶垫圈一282和橡胶垫圈二283垂直设置。所述齿轨连接件29包括螺丝一291、螺母一292、金属垫片一293和金属垫片二294。安装时，利用螺丝一291依次穿过金属垫片一293、橡胶垫圈一282、齿轨上的橡胶套281、橡胶垫圈二283、金属垫片二294和金属管件271的内孔后与所述螺母一292相配合锁紧，从而将齿轨22连接在轨道23的一侧上。这样利用橡胶套和橡胶垫圈组成弹性减振结构将齿轨和轨道延伸件之间相互隔离开来，从而能更好的进行减振降噪。

如图13和图16所示，微型架空齿轨列车的轨道23采用桁架型钢结构梁，包括上轨231和下轨232以及设置在所述上轨231和下轨232之间的支撑杆233，轨道23的下轨通过安装座连接在立柱基础26上，轨道外延件27的一端连接在支撑杆233上。在本实施例中，上轨231和下轨232采用圆形管，材料为无缝钢管。上、下轨采用圆形管，能便于转弯处，上、下轨的布置。这样设计的轨道结构简单，成本较低，适用于微型架空齿轨列车。

如图17所示，转向架4底部的走行轮413行走在上轨231上与上轨231的顶部相配合滚动接触，转向架4底部两侧的导向轮组成416分别与上轨231的两侧面相配合滚动接触，转向架4底部两侧的稳定轮组成417分别与下轨232的两侧面相配合滚动接触，用于防止车厢倾覆。转向架上驱动电机输出轴上的驱动齿轮4122与齿轨22啮合传动。

在本实施例中，走行轮413采用聚氨酯橡胶实心轮，车轮踏面形状设计为凹面圆弧状，以适应圆形上轨。现有技术中的走行轮一般采用充气橡胶轮胎，但是在运行振动过程中，由于充气橡胶轮胎的弹性比较大，从而使得转向架的振动幅度会增大，最终会影响到驱动齿轮与齿轨之间的啮合关系，而本实施例采用实心轮，这样就能减小转向架的振动幅度，从而使得驱动齿轮与齿轨更好的啮合在一起进行传动。

如图16所示，在轨道的支撑杆233的一侧上还设置有多个供电与信号滑触线30，其沿垂向设置，这样便于节省安装空间。

在本实施例中，如图18所示，将齿轨22的齿口朝下设置，这样，与其配合的驱动齿轮4122就位于齿轨22的下方位置，而驱动齿轮4122又是与驱动电机和转向架连接在一起的，因此，当车厢发生围绕Y方向上的倾覆趋势时，通过驱动齿轮4122与齿轨22构成限位结构，能够避免车厢产生倾覆风险的发生。

实施例二：如图19所示，与实施例一相比，不同之处在于：本实施例中的轨道的上轨231和下轨232均采用方管，因此，走行轮的车轮踏面形状设计为凹面直线状，以适应方形上轨。

综上，本发明中的转向架采用单牵引杆结构且通过对牵引点与驱动点在转向架上的布局设计，从而使得本发明设计出的转向架既节省了设计空间，适用于微型架空齿轨游览列车，也降低了轴重转移率，避免了转向架围绕Y轴旋转倾覆，从而避免了车厢产生倾覆的风险且避免了转向架上某一个轮轴上的走行轮承载过大，提高了安全性。另外，将牵引点与驱动点布置转向架的同一侧，有利于降低牵引力或制动力引起的转向架围绕Z轴方向的旋转力矩，从而降低导向轮的受力，进一步提高了安全性。通过设置牵引点和驱动点之间的合理位置，能进一步在满足小型架空跨座式单轨列车的设计需求下，降低轴重转移率。通过设计转向架的部件之间的结构布局位置，简化了整个转向架的结构，使得转向架的部件之间的布局更为紧凑。通过在齿轨和轨道之间还设置有减振件，相当于齿轨和轨道之间是一个弹性连接结构，而在现有技术中，齿轨和轨道之间是一种刚性连接结构，因此，在本发明中，列车运行过程中，当驱动齿轮与齿轨啮合传动产生振动时，由于齿轨和轨道延伸件之间通过所述减振件相互隔离开来，所以通过减振件能对齿轨传递过来的振动进行阻断减振，从而极大的减弱了从齿轨传递到轨道上的振动能量，使得轨道无法与齿轮齿条发生共振现象，最终降低了架空齿轨列车在运行过程中发出的噪音，减小了噪音对人的身体和心理造成的危害以及减小了噪音对环境的影响。

本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种转向架设计方法，其是将转向架采用架空跨座式设计，其特征在于：所述转向架采用单牵引杆进行传递纵向牵引力和制动力，将单牵引杆设置在转向架一侧位置，使得转向架的牵引点位于转向架侧部，将转向架的驱动齿轮也设置在转向架一侧位置上，使得驱动齿轮与齿轨之间的啮合驱动点也位于转向架侧部，且所述牵引点和驱动点位于同一侧位置；下移牵引点的位置，缩短牵引点与驱动点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的转向架设计方法，其特征在于：转向架放置到轨道上后，将走行轮的轮轴中心轴线设置为B1，将轨道的中心腰线位置设为B2；

所述下移牵引点的位置，缩短牵引点与驱动点之间的距离是指将牵引点和驱动点的位置设置在位于轮轴中心轴线B1和轨道中心腰线B2之间且牵引点位于上方位置，驱动点位于下方位置。

3.一种根据权利要求1或2所述的转向架设计方法设计出的转向架，所述转向架包括转向架构架和设置在所述转向架构架上的齿轮驱动装置、走行轮、二系悬挂装置、牵引杆、导向轮组成和稳定轮组成，其特征在于：所述转向架构架包括倒U型的架体，所述齿轮驱动装置包括电机，所述电机设置在所述架体的一侧边上，所述驱动齿轮设置在电机的输出轴上，啮合驱动点为驱动齿轮与齿轨之间的啮合点；

所述牵引杆的一端与倒U型架体的一侧边铰接，牵引点为牵引杆的一端与倒U型架体的一侧的铰接点。

4.根据权利要求3所述的转向架，其特征在于：所述走行轮包括走行轮一和走行轮二，走行轮一和走行轮二转动连接在架体顶面的中部位置且走行轮一和走行轮二沿轨道的长度方向依次布置。

5.根据权利要求3所述的转向架，其特征在于：所述导向轮组成和稳定轮组成均包括轮体支座、转动连接在所述轮体支座上的实心轮和连接在所述轮体支座上的橡胶止挡，轮体支座转动连接在转向架构架的架体上。

6.根据权利要求3所述的转向架，其特征在于：在倒U型架体的一侧上还转动连接有安全轮，安全轮位于齿轨下方位置处，安全轮与齿轨之间留有间隙。

7.一种微型架空齿轨游览列车系统，包括轨道和运行在所述轨道上的微型架空齿轨游览列车，其特征在于：根据权利要求3至6中任意一项所述的转向架设置在所述微型架空齿轨游览列车的车厢底部。

8.根据权利要求7所述的微型架空齿轨游览列车系统，其特征在于：沿轨道的长度方向在轨道的一侧上设置有多个齿轨连接点，在每个齿轨连接点处均设置有一个轨道外延件，所述轨道外延件的一端与轨道固接，在所述轨道外延件的另外一端上设置有减振件，所述齿轨设置在减振件上，齿轨和轨道外延件之间通过所述减振件相互隔离开来，通过齿轨连接件将所述齿轨、减振件和轨道外延件锁紧连接在一起，从而将齿轨连接在轨道的一侧上。

9.根据权利要求8所述的微型架空齿轨游览列车系统，其特征在于：所述轨道外延件采用管件，其水平设置，金属管件的一端固接在轨道上；所述减振件包括设置在所述齿轨上的橡胶套，沿齿轨的长度方向在齿轨的侧部开有多个齿轨通孔，每个所述齿轨通孔中均设置有一个橡胶套，所述减振件还包括橡胶垫圈一和橡胶垫圈二；所述齿轨连接件包括螺丝一、螺母一、金属垫片一和金属垫片二；

利用螺丝一依次穿过金属垫片一、橡胶垫圈一、齿轨上的橡胶套、橡胶垫圈二、金属垫片二和管件的内孔后与所述螺母一相配合锁紧，从而将齿轨连接在轨道的一侧上。

10.根据权利要求9所述的微型架空齿轨游览列车系统，其特征在于：所述轨道包括上轨和下轨以及设置在所述上轨和下轨之间的支撑杆；金属管件的一端固接在所述支撑杆的一侧上。

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