CN1221418C - 城际高速轻轨交通 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速轻轨交通，由车辆、支撑架、顶轨、轻轨、差速轨、轨道梁、平移道叉组成，其特征在于：车辆由上下驱动马达直接驱动，上驱动轮顶压在顶轨上为车辆提供电力及驱动压力，由差速轮和差速轨实现弯道差速补偿，平移道叉实现道叉转换，车辆行驶在多层支撑架与轨道梁组成的立体高架轻轨道路上。本发明的优点是车辆自重轻、结构简单，起动加速爬坡和制动性能好，对地行驶压力可调，安全、稳定、高速、环保，线路施工工期短、成本低，为中远程快捷的交通工具。

Description

城际高速轻轨交通

                           技术领域

本发明涉及一种快速轨道交通工具，具体说是一种在专用高架轻轨道路上运行的城际高速轻轨交通。

                           背景技术

为提高车速目前除磁悬浮列车外，几乎所有的轨道车辆在大幅增加机车功率的同时，还必须同时增加机车自身的重量以保证行驶的安全性和稳定性，提高车辆对地(轮轨之间)摩擦压力，以保证车辆的起动、加速和制动性能。在此前提下，无论是机车还是路基、桥涵等相应设施的强度和造价均需大幅提高，同时还增加了动力的额外消耗。

                           发明内容

本发明的目的是提供一种自重轻，造价低，起动加速制动性能好，爬坡能力强，车辆对地的摩擦压力可调，在同一轨道支撑架上可同时安装架设多条轻轨线路，投资少，建设周期短的，安全高速多层次立体运行的城际高速轻轨交通。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明主要由高速车辆、轻轨路线、支撑架、顶轨、差速轨和平移道叉组成。车辆由电力驱动在轻轨路线上运行，架设在轻轨上方的顶轨同时为车辆供电和导向，车辆上的上驱动轮在压力装置作用下顶压在顶轨上增加提供车辆对地的摩擦压力，上下驱动轮同时提供行驶动力驱动车辆，车辆中的差速轮通过安装在轻轨一侧的差速轨实现车辆在弯道处的差速补偿，并由平移道叉进行道叉转换，车辆采用变频装置进行调速，车轮由马达直接驱动。

本发明的优点是：环保、安全、经济、高速，轻轨道路不受地形影响，车辆对地摩擦压力可调，起动、加速、爬坡和制动性能好，结构简单造价低，多条轻轨线路可一次性同时施工完成，投资少，经济效益好，陆路上可在中远距离替代飞机、火车以及公路运输，是未来主流型的环保快速交通工具。

                           附图说明

图1为本发明的应用示意图。

图1-1为图1的侧视图。

图1-2为图1的运行示意图。

图2为车辆的结构示意图。

图2-1为图2的侧剖视图。

图2-2为图2中上驱动轮箱的俯视图。

图3为导电轮垂直供电及液压弹簧在车辆中的应用示意图。

图3-1为图3中供电部分的侧视图。

图4为上驱动轮直接供电车辆的应用示意图。

图4-1为图4中上驱动轮的结构示意图。

图4-2为图4-1的侧视图。

图4-3为图4中绝缘支架部分的侧视图。

图5为差速轨在弯道中的应用示意图。

图5-1为图5中差速轨的应用示意图。

图6为平移道叉的应用示意图。

图6-1为图6的俯视图。

图6-2为图6-1中道叉平移转换的应用示意图。

图6-3为图6中平移道叉右端的侧视图。

图7为在同一轨道支撑架上多层立体轻轨路线的应用示意图。

图8为图7的侧视图。

图中所示：

1、站台  2、轨道梁  3、顶轨  4、车辆  5、支撑架  6、轻轨  7、上驱动轮箱  8、轴套  9、下驱动轮箱  10、防水边板  11、绝缘板  12、支架  13、电刷  14、导电轮  15、绝缘轮  16、转轴  17、导电轨  18、绝缘层  19、内槽  20、钢轨  21、导向轮  22、上驱动轮  23、外壳  24、转子线圈  25、定子线圈  26、轴  27、冷却油孔  28、轴承  29、油管  30、上箱槽  31、下导柱  32、上导柱  33、空气弹簧  34、上驱动马达  35、刹臂  36、活塞  37、气缸  38、复位拉簧  39、转轴  40、下箱槽  41、刹臂  42、下驱动马达  43、差速轮  44、导向轮  45、下驱动轮  46、冷却油箱  47、油泵  48、接头  49、弹簧片  50、键  51、键槽  52、下导柱内孔  53、支架  54、空气弹簧  55、外壳  56、转子线圈  57、定子线圈  58、轴承  59、轴  60、冷却油孔  61、油管  62、底板  63、刹蹄  64、键槽  65、压力弹簧  66、刹蹄  67、支架  68、转轴  69、活塞  70、气缸  71、复位拉簧  72、转轴  73、冷却油槽  74、轴承  75、扭臂  76、转轴  77、支架  78、转轴  79、支架  80、拉簧  81、电源线  82、拉簧  83、转轴  84、轴承  85、安装槽  86、导电轨  87、绝缘槽  88、扭臂  89、绝缘板  90、支架  91、支架  92、控制阀  93、液压油箱  94、液压泵95、单向阀  96、油管  97、油管内孔  98、金属盖板  99、液压橡胶弹簧  100、弹簧内孔  101、金属底板  102、转轴  103、键槽  104、键  105、键槽  106、键  107、限位块  108、拉簧  109、转轴  110、弹簧  111、制动圆盘内孔  112、驱动轮架  113、绝缘套  114、卡槽  115、定子线圈  116、转子线圈  117、转轴  118、刹蹄  119、刹架  120、轴承  121、裙板  122、下驱动马达  123、固定环槽  124、橡胶齿环125、内齿圈  126、齿圈  127、电源地线  128、差速轨  129、弯道轨道梁  130、差速轨末端  131、差速轨首端  132、轨道梁接头  133、叉道桥墩  134、门架  135、内螺纹  136、螺杆  137、平移道叉  138、钢轮  139、滑槽  140、滑轨  141、钢轨  142、齿轮  143、轴承  144、驱动齿轮  145、马达  146、安装板  147、直道限位板  148、叉道路轨  149、直道路轨  150、弯道触点开关  151、轴承  152、弯道限位板  153、直道触点开关  154、直道过渡顶轨  155、弯道过渡顶轨  156、多层支撑架

                       具体实施方式

以下通过实例，结合附图，对本发明作进一步的描述。

实施例1：

参见图(1、2、5、6、7、8)，城际高速轻轨交通由车辆4、支撑架5、轨道梁2、顶轨3、轻轨6、差速轨128和平移道叉137组成；其中车辆4由上驱动轮箱7、轴套8、下驱动轮箱9、上驱动马达34、下驱动马达42、导向轮(21、44)、上下驱动轮(22、45)、差速轮43、上下导柱(32、31)、压力弹簧65、空气弹簧(33、54)、冷却油箱46、油泵47、电刷13、导电轮14、刹臂(35、41)、刹蹄(63、66)及上下箱槽(30、40)组成。

图中所示，车辆顶部的上箱槽30与车辆下方的下箱槽40之间通过轴套8相连，上驱动轮箱7位于车辆4内上部的上箱槽30内，二者之间装有空气弹簧33，以吸收和平衡车辆在高速行驶时上驱动轮箱7产生的震动；上驱动轮箱7下方装有上导柱32，上导柱32安装插入在位于车厢内的轴套8中的下导柱内孔52中，下导柱内孔52与上导柱32之间装有压力弹簧65，在车辆运行中压力弹簧65通过上下导柱32、31，给上下驱动轮22、45施加一恒定的压力，以提高上下驱动轮22、45对于钢轨的摩擦压力，也即增加抓地力；上驱动轮箱7内装有上驱动马达34，上驱动马达34的外壳23上装有导向轮21、上驱动轮22，其中导向轮位于上驱动轮的中部；应用中导向轮21插入油泵47将冷却油箱46内的冷却油经油管29循环注入到轴26中的冷却油孔27中，以降低高速运行中的马达轴承28的温度。上驱动轮箱7中上驱动马达34的后下方，刹臂35通过转轴78安装在上驱动轮箱7中的支架79上，刹臂35上装有刹蹄63，刹臂35下方的上驱动轮箱7上装有气缸37，气缸37内有活塞36，在刹臂35外端与上驱动轮箱7之间装有复位拉簧38。当行进中的车辆需制动时，关闭马达电源，打开车内配备的高压贮气筒上的控制阀，高压气体迅速进入气缸37，向上顶起气缸内活塞36，活塞36顶起刹臂35将刹臂35上的刹蹄63压紧在上驱动马达34的外壳23上，二者产生的摩擦迫使上驱动马达34及上驱动轮22迅速停止转动；当解除制动时，关闭贮气筒上的控制阀并同时开启释放阀，气缸37内的气体由于刹臂35上复位拉簧38的作用被排出，刹臂复位。在上驱动轮箱7二侧的上方，扭臂75通过转轴76安装在上驱动轮箱二侧的支架77中，导电轮14通过绝缘轮15安装在转轴16上，并通过转轴16安装在扭臂75一端的冷却油槽73内的轴承74中，冷却油槽73中的冷却油可降低高速转动的轴承74的温度，同时起润滑作用；左右二个导电轮在左右二个扭臂75间安装的拉簧82的作用下压靠在顶轨3二侧的导电轨17上，并与之滚动相连；在导电轮14的后侧，电刷13通过转轴72安装在支架12上，支架12通过绝缘板11安装在上驱动轮箱7内的二侧，在电刷13尾端与绝缘板11之间装有拉簧80，电刷13尾端还装有电源线81，电刷13在拉簧80的作用下压紧在导电轮14上并与之滑动相连；车辆行驶所需动力电源由导电轨17提供，经导电轮14和电刷13由电源线81送至各驱动马达和车内电器设备，车内各驱动马达均可采用变频调速。

图2中所示，车辆4中上箱槽30与下箱槽40通过轴套8相连，在上箱槽上端边沿有防水边板10；下驱动轮箱9位于车辆4内的下箱槽40内，并与下箱槽40间装有避震空气弹簧54，下导柱31下端通过转轴39安装在下驱动轮箱9上的支架53上，下导柱31上端可活动地安装在轴套8内；下导柱31中固定安装有键50，键50可上下活动地插入在上导柱32中的键槽64和轴套8上的键槽51中，并且在轴套键槽51和键50之间装有弹簧片49；上下导柱32、31在键50和键槽64的作用下在轴套8中同轴运行，由于键50与轴套8中键槽51的配合关系，键50可在键槽51内左右压迫键槽51中的弹簧片49，在键槽51内转动，从而可消除车辆在行驶中下驱动轮45和轻轨6以及上驱动轮22与顶轨3中的钢轨20之间产生的摩擦震动以及车辆在弯道处产生的扭力；由于上驱动轮箱7内的上驱动轮22中的导向轮21与顶轨3中钢轨20的内槽19以及下驱动轮箱9内的下驱动马达42中的下导向轮44与轻轨6之间的导向键槽51内转动，上下导柱32、31在键50和键槽64的作用下在轴套8中同轴运行，既可在轴套8中上下运行对车辆进行减震，也可同时以小角度自由转动以消除行驶中车辆与上下驱动轮之间由于弯道和震动产生的扭力。由于上驱动轮箱7内的上驱动轮22中的导向轮21与顶轨3中钢轨20的内槽19以及下驱动轮箱9内的下驱动马达42中的下导向轮44与轻轨6之间的导向关系，当车辆通过弯道时，上下驱动轮箱7、9同时转动，安装在上下驱动轮箱上的上下导柱32、31也随之转动，下导柱上的键50随即压迫轴套8上的键槽51内的弹簧片49，在键槽内转动，使得车辆顺利转向通过弯道。下驱动马达42通过轴59固定安装在下驱动轮箱9内，马达外壳55二端分别装有连成一体的差速轮43、导向轮44、下驱动轮45，其中导向轮44位于差速轮43和下驱动轮45之间，差速轮43的纵截面呈锥形斜面；马达外壳55内装有转子线圈56；马达外壳55通过轴承58安装在轴59上，轴59上有装有定子线圈57，轴59内还有冷却油孔60，冷却油孔60的二端均装有油管61，其中一端油管连接安装在冷却油箱46上；另一端油管连接安装在油泵47的接头48上，油泵47与冷却油箱46之间通过管路相连并同时被安装固定在下驱动轮箱9中的底板62上，当车辆运行时，油泵47通过油管61循环将冷却油箱46内的冷却油注入进轴59中的冷却油孔60中，以降低由于车轮高速运转轴承58产生的高温。在油箱46的上方装有气缸70，气缸70二端均装有活塞69；在油箱46的二端上分别有支架67，前后二个刹臂41通过转轴68分别安装在油箱二端的支架67上，二刹臂41前端均装有刹蹄66，二刹臂41之间装有复位拉簧71；其刹臂制动过程与前述上驱动马达34中的上驱动轮22的制动过程相同。

图2所示，顶轨3安装在支撑架5的上方，其内固定安装有钢轨20，导电轨17通过绝缘层18固定安装在钢轨20的二侧。图1中所示，支撑架5下端埋设在地面，轨道梁2固定架设在支撑架5上，轨道梁2上固定安装有轻轨6；顶轨3固定安装在支撑架5的上方。

图5中所示，差速轨128铺设在弯道轨道梁129上弯道外侧轻轨6的内侧，差速轨128的轨面为外倾斜面，其斜面与差速轮43上的倾斜面的斜角相同，由于差速轮43为锥形圆台状，其内侧圆周长大于外侧圆的周长，当其内侧圆与差速轨128接触较多时，差速轮43所提供的差速就大，当其外侧圆与差速轨128接触较多时，其所提供的差速就小；也即差速轨128与相邻弯道外侧的轻轨6间的距离越小，差速轨128与差速轮43产生的差速越大，差速轨128与相邻的轻轨6距离越大，则产生的差速越小。应用中，可根据实际弯道的大小，安装时调整差速轨128与相邻的轻轨6间的距离，以获与弯道半径相适应的差速补偿。图5中所示，导向轮44位于差速轨和与之相邻的轻轨之间，以保证车辆安全不会出轨。

图6中所示，平移道叉137下方装有钢轮138，并通过钢轮138安装在叉道桥墩133上的钢轨141上，平移道叉137二端有滑槽139，平移道叉137上分别有直道路轨149、叉道路轨148以及门架134，门架134上分别装有直道过渡顶轨154、弯道过渡顶轨155，其中直道路轨149位于直道过渡顶轨154的下方，叉道路轨148位于弯道过渡顶轨155的下方，在平移道叉137内有内螺纹135；轨道梁2通过轨道梁接头132固定在叉道桥墩133上的二端，轨道梁接头132一侧下方设有滑轨140，滑轨140插入在平移道叉137二端的滑槽139中，二者滑动相连；叉道桥墩133上一侧装有安装板146、直道限位板147，另一侧装有弯道限位板152，平移道叉137位于直道限位板147和弯道限位板152之间；马达145固定安装在安装板146上，马达上装有驱动齿轮144；螺杆136二端分别通过轴承143、151安装在安装板146和弯道限位板152上，螺杆136一端装有齿轮142，齿轮142与马达145上的驱动齿轮144滚动相连，螺杆136中段螺纹部分位于平移道叉137中的内螺纹135的孔中；直道限位板147上装有直道触点开关153，弯道限位板152上装有弯道触点开关150。应用中由车辆调度总控室对道叉的线路进行远距离调控；当平移道叉137处于直道限位板147一侧时，平移道叉137上的直道路轨149使线路处直道通行状态(见图6-1)，当反向接通马达145电源，马达145运转驱动驱动齿轮144带动齿轮142，从而使螺杆136转动，通过螺杆136与平移道叉137中内螺纹135的相互作用，推动平移道叉137向弯道限位板152运行，当平移道叉137由钢轮138沿钢轨141运行至弯道限位板152时，压动弯道触点开关150关闭马达145电源，平移道叉137停止运动，此时平移道叉137中的叉道路轨148使轻轨线路处于叉道通行状态(见图6-2)；应用中如需重新恢复直道通行状态，只需重新将马达145电源正向接通，平移道叉137就会在马达、齿轮、螺杆和自身的内螺纹的作用下，向直道限位板147运行，当压动直道触点开关153后，马达145电源被切断，平移道叉137上的直道路轨149重新使线路处于直道通行状态。

实施例2：

参见图3，钢轨20焊接安装在顶轨3内，在钢轨20二侧的顶轨上，导电轨86插入安装在绝缘槽87内，并通过绝缘槽87插入安装在顶轨3中的安装槽85中，上驱动马达34通过轴26安装在上驱动轮箱7内，导向轮21和上驱动轮22直接安装在马达34外壳上；扭臂88一端通过转轴102安装在上驱动轮箱7内的支架91上，并和支架91上的限位块107之间有拉簧108相连；导电轮14通过绝缘轮15安装在转轴83上，并通过转轴83安装在扭臂88上的轴承84中。电刷13通过转轴109安装在支架90上，支架90通过绝缘板89固定安装在扭臂88上，电刷13上端与导电轮14滑动相连，电刷13下端和绝缘板89之间装有弹簧110，电刷13尾端有电源线81。应用中，当上驱动轮22运行在钢轨20上时，安装在扭臂88上的导电轮14由于拉簧108的作用，压紧在导电轨86上，并与之滚动相连，同时安装在扭臂88上的电刷13由于弹簧110的作用紧靠在导电轮14上并与之滑动相连，这样就由导电轨86通过导电轮14经电刷13将动力电源由电源线81送往上下驱动马达以及车内的各用电器。

图中所示，上导柱32固定安装在上驱动轮箱7的下方，上导柱32可上下滑动地安装在车辆4内的轴套8中，上导柱32中装有键104，键104安装插入在轴套8中的键槽103中，键槽103中键104的二侧装有弹簧片(与例1中相同)；上导柱32内有油管内孔97和弹簧内孔100，液压橡胶弹簧99位于弹簧内孔100中，液压橡胶弹簧99的上方和下方分别装有上金属盖板98和金属底板101，下导柱31可上下滑动地安装在轴套8内上导柱32下方，二者之间通过液压橡胶弹簧99相连，下导柱31上装有键106，键106安装插入在上导柱32中的键槽105中；液压油箱93和液压泵94相连，二者均安装在上箱槽30的底面上，液压油箱93上装有控制阀92，液压泵94上装有单向阀95，二阀同时与油管96相连，油管96经上导柱32中的油管内孔97通过金属盖板98与液压橡胶弹簧99相连。应用中，由液压泵94调节液压橡胶弹簧99内的液压强度从而通过上下导柱32、31改变上下驱动轮22、45对钢轨20和轻轨6的摩擦压力，当车辆在起动、加速、爬坡和制动时，开启上箱槽30内的液压泵94将液压油由液压油箱93经单向阀95和油管96注入液压橡胶弹簧99内，增加液压橡胶弹簧99的内压，从而增加上下驱动轮22、45对钢轨20和轻轨6的摩擦压力，使上下驱动轮的驱动和制动效率提高，当车辆处滑行状态时，打开控制阀92，将液压橡胶弹簧99内的高压液压油释放回流至液压油箱93，降低液压橡胶弹簧99的内压，从而降低上下驱动轮22、45对钢轨20和轻轨6的摩擦压力，使车辆的滚动阻力减小提高行驶效率。

实施例3：

参见图(4、5)，钢轨20安装在绝缘槽87内，并通过绝缘槽87安装在顶轨3内的安装槽85内，钢轨20同时作为导电轨；上驱动马达34通过轴26安装在上驱动轮箱7中，马达34外壳上装有固定环槽123，导向轮21和上驱动轮22通过绝缘橡胶齿环124安装在固定环槽123中，固定环槽123中有齿圈126，上驱动轮22中有内齿圈125；电刷13通过转轴109安装在支架90上，支架90通过绝缘板89安装在上驱动箱槽7内，电刷13的下端与绝缘板89之间装有弹簧110，电刷13尾端装有电源线81，电刷13由于弹簧110的作用，压靠在上驱动轮22上。图中上下导柱32、31和轴套8之间的结构和功能与实施例1相同。图中支架53通过绝缘套113安装在驱动轮架112上的卡槽114内，驱动轮架112与车辆底部之间装有橡胶空气弹簧54，驱动轮架112与车厢之间呈绝缘状态，驱动轮架112上装有电源地线127(见图5)。下驱动马达122固定安装在驱动轮架112内，其外壳中装有定子线圈115，转轴117上装有转子线圈116，马达外壳通过轴承安装在转轴117上，转轴117通过轴承120安装在驱动轮架112上，转轴117的二端均安装有合为一体的差速轮43、导向轮44、下驱动轮45，其中差速轮43中有制动圆盘内孔111作用为刹车制动鼓，在驱动轮架112的二端均设有刹架119，刹架119上装有刹蹄118，刹架119与刹蹄118均位于差速轮43的制动圆盘内孔中，当需制动时刹蹄118被刹架119中安装的气缸中活塞(图中未示)推抵在差速轮43内的制动圆盘内孔上时二者产生摩擦力，迫使车轮迅速停止转动。

应用中，顶轨3中的钢轨20同时作为导电轨将正电源通过上驱动轮22经电刷13由电源线81送至马达及各用电器，而电源地线127作为电源回路，一端与马达和用电器相连，另一端通过驱动轮架112和下驱动轮45接通至作为地线的轻轨6，使电源线81与电源地线127构成完整的电源回路，使上下驱动马达运转，驱动车辆前进。

综上所述，本发明清洁环保，且自重轻造价低，起动加速爬坡制动性能好，车辆对地摩擦压力可调，驱动轮由马达直接驱动结构非常简单；由差速轮和差速轨实现弯道差速补偿，使车辆在弯道处可高速通过，并且弯道轨道梁可以较大的倾角，使车辆获较大的倾角以克服离心力；由于顶轨中的钢轨与路轨中二条轻轨形成的三点将车辆卡入限制在支撑架内的三条轨道内，使车辆高速行驶时稳定性好、安全性高，不会颠覆出轨；另道叉采用自重较大的平移道叉以保证高速车辆通过时的安全性；由于车辆结构简单自重轻，所以可在同一多层支撑架156中同时架设多条轻轨高架路线立体运行(见图7、8)，使得工程工期短投资少，经济效益极高，并且采用清洁能源，经济环保；本发明未来可成为陆路中远距离交通的主要工具。

Claims (3)

1.城际高速轻轨交通，主要由车辆(4)、轻轨(6)及钢轨(20)组成，其特征在于：所述的车辆(4)上方上驱动轮箱(7)中安装有上驱动轮(22)，在上驱动轮箱(7)的下方设有上导柱(32)，下驱动轮(45)位于车辆下方的下驱动轮箱(9)或驱动轮架(112)中，在下驱动轮箱(9)或驱动轮架(112)上设有下导柱(31)，上下导柱之间设压力装置，在压力装置的作用下上驱动轮(22)顶压运行在其上方的钢轨(20)中；同时上下导柱均位于车辆(4)内的轴套(8)中，并可同时在轴套中上下运行和同轴转动，车辆由上下驱动轮和导向轮同时驱动导向。

2.根据权利要求1所述的城际高速轻轨交通，其特征在于：所述的轻轨(6)在弯道处时，其一侧设差速轨(128)，差速轨(128)的轨面为斜面，同时车辆(4)下方驱动轮一侧的差速轮(43)为锥形圆台状，其圆台的斜面角度与差速轨(128)的斜面角度相同。

3.根据权利要求1所述的城际高速轻轨交通，其特征在于：所述的车辆(4)通过可横向滑动平移的平移道叉(137)进行叉道转换，在平移道叉(137)上铺设有直道路轨(149)和叉道路轨(148)，同时在直道路轨(149)的上方通过门架(134)架设有直道过渡顶轨(154)，在叉道路轨(148)上通过门架架设有弯道过渡顶轨(155)。

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