CN115946729A - 一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轨列车技术领域，具体公开了一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置，包含：限位装置：包含两个限位臂，两个所述限位臂分别位于齿轨的两侧；调节部件：用于带动所述限位臂远离所述齿轨至高于所述齿轨顶面，及带动所述限位臂复位。采用本装置能够有效防止齿轨列车脱轨，且无需新建轨道，造价成本低，能适用于具有道岔区的线路，适用性更加广泛，利于山区、旅游景区的大面积推广应用。

Description

一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置

技术领域

本发明涉及齿轨列车技术领域，特别涉及一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置。

背景技术

轨道交通以其运输快捷、运量大、节能、环保等诸多优点，逐渐在城市化进程中成为人们出行首选的交通工具，并有效缓解了大中型城市交通拥堵、长距离运输等问题。

轨道交通车辆通过轮轨在两条平行的钢轨上行驶，轮轨与钢轨之间没有刚性强约束。在正常行驶工况时，轮对可以相对于钢轨横向小距离移动，但是当横移量再增大时，钢轨侧面会与车轮凸起的轮缘接触，阻挡轮对进一步横移，防止车辆发生脱轨。

但是在地震、小曲线半径路段、强侧风、轨道严重异常等工况下，车轮轮缘和轨道相互作用不足防止列车脱轨，车轮会继续横移，直至完全脱离轨道。列车一旦脱轨将产生严重的安全事故，直接危害乘客的生命及财产安全。特别是对于山地齿轨交通系统坡度大、一般沿山体边缘建设，脱轨后的损失将更加严重，对防脱轨的要求更高。

现有针对列车防止脱轨的装置通常在两种轨道中间设置防护轨，当轮对横移量过大时，护轨轨头会与车轮轮背接触，阻挡轮对进一步横移，防止车辆发生脱轨，该系统需要新建轨道，成本较高，维护工作量大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的防止脱轨的装置难以适用于山地齿轨列车线路的上述不足，提供一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置，包含：

限位装置：包含两个限位臂，两个所述限位臂分别位于齿轨的两侧；

调节部件：用于带动所述限位臂远离所述齿轨至高于所述齿轨顶面，及带动所述限位臂复位。

限位臂与齿轨侧面应具有间隙避免干扰行车。

采用本发明所述的一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置，通过两个限位臂分别设于齿轨的两侧，形成限位，充分利用既有轨道来有效防止列车脱轨，保障车辆稳定运行，避免新建轨道，有利于节约投资，能够实现了真正意义上的防脱轨，而非脱轨后的防溜，在列车行驶至道岔区段时，通过调节部件能够带动限位臂抬高至齿轨上方，进而避免与道岔区轨道发生干涉，经过道岔区后，通过调节部件带动限位臂复位，恢复防脱轨的限位状态，调节装置可根据需要如采用现有的升降装置、转动装置等带动限位臂抬高，可两个限位臂分别对应一个调节部件，也可两个限位臂共用一个调节部件。采用本装置能够有效防止齿轨列车脱轨，且无需新建轨道，造价成本低，能适用于具有道岔区的线路，适用性更加广泛，利于山区、旅游景区的大面积推广应用。

优选的，所述齿轨包含腹板段和齿槽段，所述腹板段的宽度小于所述齿槽段的宽度，两个所述限位臂分别位于所述腹板段的两侧；当位于无岔区段，两个所述限位臂的间距小于所述齿槽段的宽度。

进一步形成竖向限位，利于提升防脱轨的效果，此方案下，限位臂先横向远离齿轨再抬升至高于齿轨。

进一步优选的，所述调节部件包含螺杆和壳体，所述螺杆转动连接于所述壳体，所述壳体设有宽度适配所述限位臂宽度的导向槽，所述限位臂穿过所述导向槽转动连接于所述螺杆，所述导向槽远离所述齿轨的一端具有扩口段，转动所述螺杆能够带动所述限位臂沿所述导向槽远离所述齿轨至所述扩口段进而转动至高于所述齿轨顶面。

受限于导向槽，限位臂会平移至扩口段处再转动抬起，两个限位臂可各对应一个螺杆，也可采用一个具有正丝和反丝的螺杆分别带动两个限位臂。

进一步优选的，还包含驱动部件，所述驱动部件通过传动杆带动所述螺杆转动。

传动杆和螺杆通过齿轮啮合，传动比根据实际需要进行设计。

进一步优选的，所述驱动部件包含：

第一梁体，位于所述齿轨和钢轨之间，所述第一梁体设于道岔区前段或道岔区后段，所述第一梁体包含第一坡面段，所述第一坡面段为上坡；

驱动臂；固定连接于所述传动杆，所述驱动臂能够通过其底部的滚轮沿所述第一坡面段行走形成转动进而带动所述传动杆转动；

锁定件：能够限制所述驱动臂转动；

当所述驱动臂沿所述第一坡面段行走能够带动所述限位臂远离所述齿轨至高于所述齿轨顶面，则所述驱动臂能够在重力作用下带动所述限位臂复位；当所述驱动臂在重力作用下能够带动所述限位臂远离所述齿轨至高于所述齿轨顶面，则所述驱动臂行走于所述第一坡面段能够带动所述限位臂复位。

第一坡面段为上坡，便于第一坡面段的起点高度低于进入该区段的驱动臂底面高度，便于平稳运行。

通过第一梁体与驱动臂的配合来带动传动杆转动，采用纯机械结构驱动，进一步降低成本，配合锁定件，能够避免悬臂结构的驱动臂受列车运行的惯性发生转动进而影响限位效果或通过道岔区的安全性。

进一步优选的，所述传动杆包含卡接段，所述卡接段的截面形状为多边形；所述锁定件包含锁定槽，所述锁定槽套设于所述卡接段，所述锁定槽的形状尺寸适配所述卡接段的截面形状尺寸，所述锁定件能够沿传动杆的径向移动；所述锁定件至所述锁定槽位于所述卡接段处时，所述锁定件能够限制所述传动杆转动。

进一步优选的，所述锁定件还包含锁定臂和活动槽，所述活动槽的尺寸大于所述卡接段的截面尺寸，所述锁定槽和活动槽均位于所述锁定臂上，所述锁定槽和活动槽的开口相向设置，所述锁定槽位于所述活动槽上方，所述活动槽位于所述卡接段处时，所述传动杆能够转动；

所述第一梁体还包含第一支撑段，所述第一支撑段位于所述第一坡面段之后，所述驱动臂沿所述第一支撑段行走用于保持所述驱动臂的转动角度；

防止列车脱轨的装置还包含第二梁体，位于所述齿轨和钢轨之间，道岔区前段和道岔区后段均设有所述第二梁体，所述第二梁体包含第二支撑段、第二坡面段和第三坡面段，所述第二坡面段为上坡，所述第三坡面段为下坡，所述第二支撑段对应所述驱动臂转动环节设置，所述第三坡面段对应所述驱动臂保持转动角度环节设置，所述第二坡面段位于所述第二支撑段之前，所述锁定臂能够通过其底部的滚轮沿所述第二梁体行走，所述锁定臂沿所述第二坡面段行走能够带动所述锁定臂上升使所述活动槽位于所述卡接段处，所述锁定臂沿所述第二支撑段行走能够保持所述活动槽位于所述卡接段处，所述锁定臂沿所述第三坡面段行走能够带动所述锁定臂下降使所述锁定槽位于所述卡接段处。

采用多边形截面便于稳定卡接，多边形的具体形状可根据实际所需转动行程设置，为保证所述锁定臂沿所述第三坡面段行走能够使锁定槽位于所述卡接段处，传动杆带动限位臂从原位至抬起的转动角度宜为多边形对应限位切换两边的夹角的锐角角度。

采用上述设置方式，利用重力作用进行锁定，解锁时采用第二梁体抬升锁定臂解锁，锁定方式安全可靠，且仍采用纯机械结构，无需增加额外的电控结构，利于进一步降低成本，保证结构运行效果和效率。

进一步优选的，所述第二梁体位于所述第一梁体靠近所述齿轨一侧。

优选的，所述传动杆连接有用于带动所述传动杆转动复位的扭簧。

优选的，所述限位臂替换位于钢轨的侧面。

也可以利用现有钢轨进行防脱轨。可对每个钢轨两侧均设置限位臂，也可以在两个钢轨的内侧或外侧设置限位臂。

优选的，所述调节部件连接于车轴。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用本发明所述的一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置，采用本装置能够有效防止齿轨列车脱轨，且无需新建轨道，造价成本低，能适用于具有道岔区的线路，适用性更加广泛，利于山区、旅游景区的大面积推广应用。

附图说明：

图1为实施例1中的一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置的结构示意图；

图2为实施例1中的一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置的结构正视图；

图3为实施例1中的齿轨的结构示意图；

图4为实施例1中的限位臂与调节部件的连接示意图；

图5为实施例1中的第一梁体和第二梁体的结构示意图；

图6为实施例1中的传动杆的结构示意图；

图7为实施例1中驱动臂沿第一梁体行走的状态变化示意图；

图8为实施例1中限位臂位于无岔区段的状态示意图；

图9为实施例1中限位臂位于道岔区段的状态示意图；

图10为实施例1中的锁定件的结构示意图一；

图11为实施例1中的锁定件的结构示意图二；

图12为实施例1的锁定臂沿第二梁体行走的状态变化示意图（仅以锁定槽、活动槽与传动杆的位置代替）；

图13为实施例2的一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置的结构示意图。

图中标记：1-齿轨，11-齿槽段，12-腹板段，2-限位臂，31-螺杆，32-壳体，33-导向槽，331-扩口段，34-传动杆，341-卡接段，35-扭簧，41-第一梁体，411-第一坡面段，412-第一支撑段，42-第二梁体，421-第一支撑段，422-第二坡面段， 423-第三坡面段，51-驱动臂，52-锁定臂，61-锁定槽，62-活动槽，7-车轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本发明所述的一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置，包含：

限位装置：包含两个限位臂2，两个所述限位臂2分别位于齿轨1的两侧；

调节部件：用于带动所述限位臂2远离所述齿轨1至高于所述齿轨1顶面，及带动所述限位臂2复位。该装置可根据实际需要对每列列车、每节车厢设置多个。

如图1所示，通过分别在齿轨1两侧各设一个限位臂2，形成限位，限位臂2与齿轨1侧面应具有间隙避免干扰行车，而间隙的尺寸根据实际需要设置，如根据车轮与轨道的接触面宽度设置，保证防脱轨效果，如小于30-100mm。在列车行驶至道岔区段前，通过调节部件能够带动限位臂2抬高至齿轨1至高于齿轨1轨面，进而避免与道岔区轨道发生干涉，经过道岔区段后，通过调节部件带动限位臂2复位，恢复防脱轨的限位状态，调节装置可根据实际安装空间、成本等需要如采用现有的升降装置、转动装置等带动限位臂2抬高，可两个限位臂2分别对应一个调节部件，也可两个限位臂2共用一个调节部件。本装置充分利用既有轨道来有效防止列车脱轨，保障车辆稳定运行，避免新建轨道，有利于节约投资，能够实现了真正意义上的防脱轨，而非脱轨后的防溜。

具体的，如图1-3所示，本实施例的齿轨1包含腹板段12和齿槽段11，齿槽段11位于腹板段12顶部，腹板段12的宽度小于所述齿槽段11的宽度，即齿轨1不同于现有的上下等宽的结构，而是腹板段12较齿槽段11更窄，两个所述限位臂2分别位于所述腹板段12的两侧，当位于无岔区段，两个所述限位臂2的间距小于所述齿槽段11的宽度，能避免干扰齿轮在齿槽段11上的行走，也能在竖向上提供限位，特别适用于山地场景的轨道中碎石、杂物较多的情形。进入道岔区段前，限位臂2先横向远离齿轨1至超出齿槽段11侧面再抬升至高于齿轨1。

本实施例以每个限位臂2对应一个调节部件为例，如图1、图2和图4，包含螺杆31和壳体32，壳体32连接于车轴7，所述螺杆31位于壳体32内并转动连接于所述壳体32，所述壳体32设有宽度适配所述限位臂2宽度的导向槽33，所述限位臂2穿过所述导向槽33转动连接于所述螺杆31，所述导向槽33远离所述齿轨1的一端具有扩口段331，受限于所述导向槽33，转动所述螺杆31能够带动所述限位臂2沿螺杆31向远离齿轨1一侧移动，直至所述扩口段331会转动抬起至高于所述齿轨1顶面，以保证列车通过道岔区。

驱动螺杆31转动的方式可采用现有技术的常见驱动部件，如电驱动等，也可以采用机械驱动部件，如图1-2、图7-9所示，螺杆31远离齿轨1的一端伸出壳体32与传动杆34通过齿轮啮合，传动杆34的另一端固结驱动臂51，驱动臂51底端具有滚轮，在道岔区前段或道岔区后段设置第一梁体41，具体举例道岔区的距离根据实际情况设计，第一梁体41位于所述齿轨1和钢轨之间，所述第一梁体41包含第一坡面段411和第一支撑段412，所述第一坡面段411为上坡，所述第一支撑段412位于所述第一坡面段411之后，所述驱动臂51沿所述第一支撑段412行走用于保持所述驱动臂51的转动角度，避免还未锁定就回转。驱动臂51的初始状态根据第一梁体41的布设位置、带动限位臂2抬起所需的转动角度等实际需要设置，所述驱动臂51能够通过其底部的滚轮沿所述第一坡面段411行走形成转动进而带动所述传动杆34转动。在无岔区段行驶时，限位臂2呈图8所示，为避免驱动臂51受列车运行的惯性发生转动进而影响限位效果或通过道岔区的安全性，通过锁定件限制所述驱动臂51转动。如在道岔区前段设置第一梁体41，则驱动臂51沿第一梁体41的行走过程如图7所示（仅用于展示驱动部件在第一梁体41上各位置的运行状态），第一坡面段411的起点顶面低于驱动臂51的当前高度，随着列车运行，驱动臂51接触第一梁体41，受到摩擦带动传动杆34转动进而带动螺杆31转动使限位臂2向外平移并抬高并锁定，如图9所示，以便顺利进入道岔区段。通过道岔区段后，解除锁定件，所述驱动臂51受重力作用回转进而带动所述限位臂2复位并锁定，为保证复位效果，可在传动杆34上设置扭簧35。如在道岔区后段设置第一梁体41，驱动臂51初始状态为抬起状态，进入道岔区段前，解除锁定使所述驱动臂51在重力作用下转动进而使限位臂2抬起并锁定，通过道岔区段后，通过所述驱动臂51行走于第一坡面段411带动所述限位臂2复位。

所述传动杆34包含卡接段341，如图6所示，所述卡接段的截面形状为多边形，避免驱动臂51的转动角度过大，便于第一梁体41的布设，所述锁定件包含锁定槽61、活动槽62和锁定臂52，如图10-11所示，所述锁定槽61和活动槽62均位于所述锁定臂52上，所述锁定槽61和活动槽62的开口相向设置，所述锁定槽61位于所述活动槽62上方，锁定臂52通过锁定槽61和活动槽62竖向滑动连接于安装座，所述锁定槽61的形状尺寸适配所述卡接段341的截面形状尺寸，所述活动槽62的尺寸大于所述卡接段341的截面尺寸，初始状态下，所述锁定槽61套设于所述卡接段341，所述锁定槽61位于所述卡接段341处时，所述锁定件能够限制所述传动杆34转动，所述活动槽62位于所述卡接段341处时，所述传动杆34能够转动。道岔区前段和道岔区后段均设有所述第二梁体42，第二梁体42位于对应的第一梁体41内侧，所述第二梁体42包含第二支撑段421、第二坡面段422和第三坡面段423，所述第二坡面段422为上坡，所述第三坡面段423为下坡，所述第二支撑段421对应所述驱动臂51转动环节设置，如在设有第一梁体41处，第二支撑段421对应所述第一坡面段411设置，所述第三坡面段423对应所述驱动臂51保持转动角度环节设置，则对应所述第一支撑段412设置，所述第二坡面段422位于所述第二支撑段421之前，所述锁定臂52能够通过其底部的滚轮沿所述第二梁体41行走，所述锁定臂52沿所述第二坡面段422行走能够带动所述锁定臂52上升使所述活动槽62位于所述卡接段341处，所述锁定臂52沿所述第二支撑段421行走能够保持所述活动槽62位于所述卡接段341处，所述锁定臂52沿所述第三坡面段423行走能够带动所述锁定臂52下降使所述锁定槽61位于所述卡接段341处。为便于展示，以锁定槽61和活动槽62与卡接段341的位置变化来代替，未示出锁定件整体结构，具体参见附图12（仅用于展示锁定件在第二梁体42上各位置的运行状态，未示出锁定臂52），锁定臂52行走至第二坡面段422，受限于两侧的限位，锁定臂52上升至活动槽62位于卡接段341，完成解锁，锁定臂52行走至第二支撑面422时，驱动臂51行走至第一坡面段411（以设有第一梁体41处为例），使传动杆34转动至限位臂2抬高至预设位置，锁定臂52行走至第三坡面段423时，驱动臂51行走至第一支撑段412，保持传动杆34的转动角度避免回转，锁定臂52下降带动锁定槽61卡入形截面段341进行锁定，限位臂2复位环节（道岔区后段）的锁定件解锁和再锁定也是一样。本实施例附图12仅以正方形截面为例，展示传动杆34从解锁后开始转动至限位臂2抬高至预设位置，卡接段341需转动90°来说明卡接段341的截面形状如何与驱动臂51转动角度的对应能够实现行走于第三坡面段423能够使锁定件锁定传动杆34。

实施例2

如图13所示，本发明所述的一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其结构与实施例1大致相同，其不同之处在于，所述限位臂2替换位于钢轨的侧面。

即也可以利用既有的钢轨进行防脱轨。可对每个钢轨两侧均设置限位臂2，也可以在两个钢轨的内侧或外侧设置限位臂2。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，包含：

限位装置：包含两个限位臂(2)，两个所述限位臂(2)分别位于齿轨(1)的两侧；

调节部件：用于带动所述限位臂(2)远离所述齿轨(1)至高于所述齿轨(1)顶面，及带动所述限位臂(2)复位。

2.根据权利要求1所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述齿轨(1)包含腹板段(12)和齿槽段(11)，所述腹板段(12)的宽度小于所述齿槽段(11)的宽度，两个所述限位臂(2)分别位于所述腹板段(12)的两侧；当位于无岔区段，两个所述限位臂(2)的间距小于所述齿槽段(11)的宽度。

3.根据权利要求2所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述调节部件包含螺杆(31)和壳体(32)，所述螺杆(31)转动连接于所述壳体(32)，所述壳体(32)设有宽度适配所述限位臂(2)宽度的导向槽(33)，所述限位臂(2)穿过所述导向槽(33)转动连接于所述螺杆(31)，所述导向槽(33)远离所述齿轨(1)的一端具有扩口段(331)，转动所述螺杆(31)能够带动所述限位臂(2)沿所述导向槽(33)远离所述齿轨(1)至所述扩口段(331)进而转动至高于所述齿轨(1)顶面。

4.根据权利要求3所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，还包含驱动部件，所述驱动部件通过传动杆(34)带动所述螺杆(31)转动。

5.根据权利要求4所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述驱动部件包含：

第一梁体(41)，位于所述齿轨(1)和钢轨之间，所述第一梁体(41)设于道岔区前段或道岔区后段，所述第一梁体(41)包含第一坡面段(411)，所述第一坡面段(411)为上坡；

驱动臂(51)；固定连接于所述传动杆(34)，所述驱动臂(51)能够通过其底部的滚轮沿所述第一坡面段(411)行走形成转动进而带动所述传动杆(34)转动；

锁定件：能够限制所述驱动臂(51)转动；

当所述驱动臂(51)沿所述第一坡面段(411)行走能够带动所述限位臂(2)远离所述齿轨(1)至高于所述齿轨(1)顶面，则所述驱动臂(51)能够在重力作用下带动所述限位臂(2)复位；当所述驱动臂(51)在重力作用下能够带动所述限位臂(2)远离所述齿轨(1)至高于所述齿轨(1)顶面，则所述驱动臂(51)行走于所述第一坡面段(411)能够带动所述限位臂(2)复位。

6.根据权利要求5所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述传动杆(34)包含卡接段(341)，所述卡接段(341)的截面形状为多边形；所述锁定件包含锁定槽(61)，所述锁定槽(61)套设于所述卡接段(341)，所述锁定槽(61)的形状尺寸适配所述卡接段(341)的截面形状尺寸，所述锁定件能够沿传动杆(34)的径向移动；所述锁定件至所述锁定槽(61)位于所述卡接段(341)处时，所述锁定件能够限制所述传动杆(34)转动。

7.根据权利要求6所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述锁定件还包含锁定臂(52)和活动槽(62)，所述活动槽(62)的尺寸大于所述卡接段(341)的截面尺寸，所述锁定槽(61)和活动槽(62)均位于所述锁定臂(52)上，所述锁定槽(61)和活动槽(62)的开口相向设置，所述锁定槽(61)位于所述活动槽(62)上方，所述活动槽(62)位于所述卡接段(341)处时，所述传动杆(34)能够转动；

所述第一梁体(41)还包含第一支撑段(412)，所述第一支撑段(412)位于所述第一坡面段(411)之后，所述驱动臂(51)沿所述第一支撑段(412)行走用于保持所述驱动臂(51)的转动角度；

防止列车脱轨的装置还包含第二梁体(42)，位于所述齿轨(1)和钢轨之间，道岔区前段和道岔区后段均设有所述第二梁体(42)，所述第二梁体(42)包含第二支撑段(421)、第二坡面段(422)和第三坡面段(423)，所述第二坡面段(422)为上坡，所述第三坡面段(423)为下坡，所述第二支撑段(421)对应所述驱动臂(51)转动环节设置，所述第三坡面段(423)对应所述驱动臂(51)保持转动角度环节设置，所述第二坡面段(422)位于所述第二支撑段(421)之前，所述锁定臂(52)能够通过其底部的滚轮沿所述第二梁体(41)行走，所述锁定臂(52)沿所述第二坡面段(422)行走能够带动所述锁定臂(52)上升使所述活动槽(62)位于所述卡接段(341)处，所述锁定臂(52)沿所述第二支撑段(421)行走能够保持所述活动槽(62)位于所述卡接段(341)处，所述锁定臂(52)沿所述第三坡面段(423)行走能够带动所述锁定臂(52)下降使所述锁定槽(61)位于所述卡接段(341)处。

8.根据权利要求7所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述第二梁体(42)位于所述第一梁体(41)靠近所述齿轨(1)一侧。

9.根据权利要求5-8任一所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述传动杆(34)连接有用于带动所述传动杆(34)转动复位的扭簧(35)。

10.根据权利要求1-8任一所述的利用既有轨道防止列车脱轨的装置，其特征在于，所述限位臂(2)替换位于钢轨的侧面。

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