CN1640741A - 可在两边有侧导轨的专用轨路上行驶的车及其专用轨路 - Google Patents

Abstract

针对已有轨路车辆侧移方案构造复杂可靠性差且不易在小半径弯道转弯的问题，提出了由四个正方形布局的可回转轮组[2]与方形车体底盘[3]构成的车及其专用轨路。依赖轮组[2]上的可升降的立轴导向轮[2－2]、横轴悬轮[2－6]与专用轨路的侧导轨[4－2]、悬轨[4－3]和转辙导轨[4－4]之间的作用，完成车辆的行驶和转弯过程。四方形布局的轮组[2]不仅使车辆可以用直角平转方式完成极小半径的转弯、转辙和侧移，而且构造简单，可靠性高，便于控制。利用沿路设置的带定位编码信息的标志条，车辆可以实时获得可靠的定位数据。

Description

可在两边有侧导轨的专用轨路上行驶的车及其专用轨路

技术领域

本发明属于在轨路上行驶的车及其专用的轨路，尤其涉及一种可在两边有侧导轨的专用轨路上行驶的车及其专用轨路。

背景技术

在本申请人之前提交的200410015857.7中国发明专利申请中描述了一种轨路交通系统，该系统中的专用机动车具备在主路上停止后进行侧向横移的功能。该功能成为该发明提出的轨路交通系统的技术优点的核心特征。由于有了侧移功能，使车辆在路网中更容易进行简便易行的存放、停靠、交汇和并线作业。但是，该发明中公开的车辆侧移功能存在如下缺陷：

1.该发明提出的侧移系统不论采用车轮方式还是履带方式，都是在车辆的主运行轮(也就是驱动和承载车体在轨路上正常行驶的车轮)之外设置的一套独立的侧移机构，这种侧移功能必须在车辆的主运行轮停稳后才能启动。这个限制导致车辆的侧移作业时间较长，动作迟缓，不利于多车辆集中路段的高效率作业。

2.在车辆的主行驶轮之外增加的独立的侧移机构会额外增加车辆总体机构的复杂性、造价和车体重量。

3.该发明的侧移系统不能使车辆像利用主运行轮那样在主轨路上正常行驶，而只能在主轨路上的某些地段专门开辟出入口的位置侧向慢速出入、移动或停靠。

发明内容

针对上面所述的问题，本发明的目的就是提出一种可在两边有侧导轨的专用轨路上行驶的车，该车的侧移系统与主运行轮系统相互结合为一套系统，使车体能够更自如更方便地进行极小半径的直角转弯移动。

本发明的另一个目的是提出一种适合本发明提出的上述车行驶的两边有侧导轨的专用轨路。

本发明提出一种可在两边有侧导轨的专用轨路上行驶的车，该车的构成至少包括自动行驶系统、动力驱动和制动系统、至少一个车体底盘、安装在该车体底盘下方的四个车轮和接受上述侧导轨引导的导向轮；其独特之处在于：

1.所述的每个车轮的轮轴两端共同支撑着一个轮组悬架，该轮组悬架悬跨在车轮上；

2.每个轮组悬架的相对于车轮的左右两侧对称且平行地安装了四个立轴导向轮；

3.每个车轮和与其相接的轮组悬架以及四个立轴导向轮共同构成一个轮组；在每个轮组的轮组悬架上方中部均装有一个轮组立轴；四个轮组通过各自的轮组立轴对称安装在车体底盘的四角下部，四个轮组的轮组立轴分别处于一个正方形的顶角；各轮组可沿轮组立轴转动；

4.当车辆在专用轨路上行驶时，轮组外侧的立轴导向轮接受专用轨路两边的侧导轨的引导。

本文所称的“轨路”，是指供符合特定技术要求的车辆行驶的具有轨道和导轨的专用道路。本文所称的“车”或者“台车”，是指可在自身动力或外来动力驱动下利用车轮在轨路上行驶的车，既可以是具有四个车轮且能够独立行使的车辆，也可以是用于支撑更长的车架的前后两个转向架之一。本文所称的“导轨”是指用于引导和维持车体沿着轨路行驶的轨状物。本文所称的“自动行驶系统”是指利用了计算机系统并且不需要车内乘员操作就可以控制车辆正常运行的自动控制系统，该系统应具有接受车外遥控操作的功能。本文所称的“车轮”是指承载车体重量且直接接触专用轨路路面的轮状物，包括具有驱动力的驱动车轮和没有驱动力的从动车轮。本文所称的“车体底盘”是指同组车轮共同支撑的车体底部的台架。本文所称的“立轴”是指垂直于轨路路面的轴。本发明所称的“横轴”是指平行于轨路路面的轴。

从上面描述的四个发明特征可以看出，该车的四个轮组可以同步或者不同步地沿着各自的轮组立轴进行双向的水平回转。当车辆在轨路上行驶时，每个轮组至少有两个同侧的立轴导向轮受到轨路上的导轨的引导限制，阻止轮组产生不正常的转弯动作。当车辆行驶到轨路的岔道处时，自动行驶系统可以根据弯道的曲率半径对四个轮组进行同步同向的转弯控制，使车辆正确地驶向岔路。转弯时，轮组的立轴导向轮在轨路侧导轨的引导下可以起到自动辅助车轮进行正确转弯动作的作用。

由于四个轮组成正方形分布，并且每个轮组都可以沿自身的立轴回转，因此，如果四个轮组均同步向一侧转动90度后，可以在不转动车体底盘的情况下将车的前后行驶方向平转90度，并且沿着与原来路段成直角交汇的岔路上正常行驶。也就是说，四个轮组中的任意两个相邻的车轮都可能成为车辆的左右前轮。

还可以用两台这样的车作为转向架来支撑一个足够长的车架和车厢，形成一个有8个车轮的长车。这样的长车的前后两个转向架均可以按着前述方式在直角岔路处依次以大于或等于0的极小的转弯半径作直角转弯。当然，这种转弯过程必须在该车辆的自动行驶系统的控制下才能安全、准确和可靠地进行。

为了正常可靠地运行，四个轮组的相关尺寸应当基本统一，尤其是车轮的直径以及每组轮组的四个立轴导向轮的相对位置尺寸最好相同，这样不仅更容易保证车辆的可靠性，而且能更便于车辆的制造和组装，更有利于轮组的标准化和互换性。

为了进一步提高车辆的安全性，本发明还在前述特征的基础上进一步提出了如下所述技术特征：所述的每个轮组的轮组悬架的相对于车轮的左右两侧中部对称位置装有横轴悬轮，当车辆在专用轨路上行驶时，该横轴悬轮的上轮面可接受专用轨路两边的悬轨的下轨面的引导和限位。

当车辆遇到灾难性事故时，专用轨路上的悬轨对横轴悬轮的限制作用可以阻止车辆歪斜、颠覆和脱轨。

为了进一步提高车辆的爬坡能力和加减速能力，本发明还在上述特征的基础上进一步提出了如下所述技术特征：所述的横轴悬轮在传动机构作用下可相对于车轮作小幅度的升降，从而既可以脱离与所述的悬轨下轨面的接触，也可以对所述的悬轨的下轨面施加压力；横轴悬轮的这种升降动作可由所述的自动行驶系统控制。

这样一来，车辆在制动、加速、减速和爬坡过程中，自动行驶系统可以通过提高横轴悬轮的高度位置来增加车轮与轨路之间的摩擦力，以获得更好的行驶效果。

虽然依靠自动行驶系统也可以在岔道转弯处完成车的转辙动作，但这种完全依赖电脑程序来执行的转辙过程存在的风险是显而易见的。只要电脑系统出现问题，会导致这种无人驾驶的车辆发生事故。所以，为了在岔道转弯处给转辙的车提供更加可靠、安全的导向作用，本发明进一步提出了如下技术特征：

1.所述的立轴导向轮位于横轴悬轮的上方；

2.所述的立轴导向轮可升降变位，其变位动作由所述的自动行驶系统控制；

3.当朝向车外侧的立轴导向轮处于高位状态时，该立轴导向轮的朝向车内侧的轮面可接受专用轨路在岔道处设置的转辙导轨的引导限制；而当该立轴导向轮处于低位时，该导向轮的朝向车内侧的轮面不受专用轨路在岔道处设置的转辙导轨的引导限制。

与车的上述三个新的技术特征相对应的是，本发明提出了具有如下所述特征的专用轨路：这种专用轨路的构造包括两条用于承载车轮的承轨以及位于两条承轨外侧并高于承轨的侧导轨，侧导轨的引导面朝向轨路内侧；其独特之处在于：

1.在轨路的至少部分路段，侧导轨下方有悬轨，悬轨的引导面朝下；

2.悬轨高于承轨；

3.在轨路的岔道转辙路段，在侧导轨的内侧上方设有转辙导轨；该转辙导轨的引导面朝向专用轨路的外侧。

有了上述的专用轨路的转辙导轨技术特征以及车的可升降变位的立轴导向轮技术特征，车辆在轨路的大半径转弯岔道处转辙时便可以通过自动行驶系统对朝向转辙方向的同侧的四个立轴导向轮的提升动作，使轨路的对应一侧的转辙导轨的朝向外侧的轨面对这四个立轴导向轮起到引导和限位作用，从而防止车轮出轨。当然，这个功能应当与自动行驶系统相互配合，相互校正。

与在大半径转弯岔道处的情况不同，当车辆在轨路的直角岔道处转辙时，在预先将车速降低到安全水平的前提下，可以通过自动行驶系统对朝向转辙方向的一个后轮组的外侧立轴导向轮的提升动作，使轨路的对应一侧的小半径转辙导轨的朝向外侧的轨面对这个轮组的处于高位的立轴导向轮起到强制性的引导和转弯作用，从而为自动行驶系统反馈真实的转弯半径数据，并协助阻止车辆出轨。实际上，即使没有转辙导轨的辅助作用，车辆的自动行驶系统也可以根据这种标准化的直角岔道的相关标准数据结合车辆的相应的传感器来自动执行整个直角转辙过程。转辙导轨的作用只是增强了这个过程的可靠性，作为最后一道故障保护措施。

将转辙导轨悬空设置在侧导轨内侧上方的优点是更容易避免轨路积雪和结冰导致转辙导轨失效的可能性。当然，如果不考虑这种可能性，也可以采用如下所述的技术特征：

1.所述的立轴导向轮位于横轴悬轮的下方；

2.所述的立轴导向轮可升降变位，其变位动作由所述的自动行驶系统控制；

3.当朝向车外侧的立轴导向轮处于低位状态时，该立轴导向轮的朝向车体内侧的轮面可接受专用轨路在岔道处设置的转辙导轨的引导限制；而当该立轴导向轮处于高位时，该导向轮的朝向车体内侧的轮面不受专用轨路在岔道处设置的转辙导轨的引导限制。

相应的专用轨路构造包括两条用于承载车轮的承轨以及位于两条承轨外侧并高于承轨的侧导轨，侧导轨的引导面朝向轨路内侧；其特征是：

1.在轨路的至少部分路段，侧导轨的上方有悬轨，悬轨的引导面朝下；

2.在轨路的岔道转辙路段，在侧导轨与承轨之间设有转辙导轨；该转辙导轨的引导面朝向轨路的外侧，且低于侧导轨轨面。

为了简化车的构造，降低行驶系统的复杂程度，本发明还提出，在所述的四个车轮内安装轮毂电机；为了使车辆在轨路上能够及时获得可靠准确的车辆定位数据，本发明还提出在车体上安装可识别并处理专用轨路上的按着规定位置沿路布置的标志条上显示的编码图案的光信息检测装置。相应地，本发明还提出在专用轨路上设置沿路布置的标有编码图案的标志条，标志条上的编码图案的编码数据内容至少包括该段标志条处的位置信息。

标志条可以是位于轨路侧面的连续的条形码。

事实证明，胶轮与铁路车轮各有优点。为了在车轮中同时利用胶轮与铁路车轮的优势，取长补短，本发明还提出如下复合车轮技术特征：所述的车轮包括位于中央的弹性轮和对称夹在弹性轮两侧的反向安装的铁路车轮，铁路车轮的凸缘朝向中央的弹性轮，铁路车轮的凸缘直径小于中央弹性轮的直径。与此相应，本发明提出的对应的专用轨路具有如下特征：在轨路的非岔道路段，所述的两条承轨的外侧有一对平行的钢轨；在有钢轨与无钢轨路段，钢轨的轨面高度逐渐降低到承轨轨面高度以下后中断。

在无钢轨的路段，车辆由胶轮行驶在承轨上，而在进入有钢轨路段时，车辆的铁路车轮被逐渐升高的钢轨抬起，使中央弹性轮悬空失效。这样，在干线轨路的设有钢轨的大部分路段中，可以充分利用铁路车轮的高速、平稳、自动调整差速的优点。而在支线轨路和岔道转辙处，则利用弹性轮的低噪音、无刚性轮轨之间的碰撞、对路况要求低等优点。当然，当转换到钢轨上后，为了利用铁路车轮的自动调整差速的功能，应当通过自动行驶系统将相对应的每对车轮的转速进行同步、等速控制，保持对应轮组同轴姿态，使导向轮暂时不需要工作，减少摩擦阻力。当然，这种模拟铁路车轮的运行姿态方法还可能需要对车体底盘进行铰接改造，使行驶中的前后两对轮组能够在弯道处独立回转。也可以完全利用传感器的帮助，通过自动行驶系统对每个轮组的回转姿态进行实时控制和调整，使其尽可能长时间地保持最佳运行状态。在长距离运行中，刚性的铁路车轮比胶轮的寿命长，在非重载和高速运行状态下的噪音也比较低。

综上所述，与已有技术方案相比，本发明提出的正方形布局的可回转轮组等特征不仅为车辆提供了简单可靠的侧移和转弯功能，而且使车辆可以在极小半径的直角弯道或岔道上平稳可靠地转弯或者转辙。本发明取消了额外的侧移机构，将侧移机构与车辆的行驶系统完全结合在一起，简化了构造、提高了控制系统的可靠性，相对降低了车体的重量。本发明配套提出的专用轨路构造具有更加简单的剖面特征和弯道、岔道构造，更容易在狭窄苛刻的环境中规划布线，更容易建造。车辆利用本发明提出的沿路设置的带定位编码信息的标志条，可以实时获得可靠的车辆定位数据，为上述小半径转弯功能的实现提供了必要的控制条件。

附图说明

图1是根据本发明原理设计的一种车的一个轮组的立体图；

图2是将图1所示的一个轮组放置在根据本发明原理设计的一种轨路的岔道转弯路段的半边道床上的总体剖视示意图；

图3是将图1所示的一个轮组放置在根据本发明原理设计的一种轨路的非岔道转弯路段并且安装了钢轨的半边道床上的总体剖视示意图；

图4至图6是图1所示的轮组的前视图、侧视图和顶视图；

图7是图1所示的轮组的复合式车轮前视图；

图8是根据本发明原理设计的一段标志条上的编码图案；

图9是4个图1所示的轮组与一个车体底盘组装后构成的没有安装车厢的台车的立体图；

图10是根据本发明原理设计的一段轨路的大半径转弯岔道路段和运行于该路段上的图9所示的台车的俯视图；

图11是图9所示台车的俯视图；

图12是图10所示的一段轨路的大半径转弯岔道路段和台车的立体图；

图13是根据本发明原理设计的一段轨路的小半径转弯岔道路段和运行于该路段上的图9所示的台车的俯视图；

图14是图13所示路段和台车的立体图；

图15是图9所示的台车的四个轮组同步平转45度后的立体图；

图16是图9所示的台车在图13、图14所示路段进行小半径转弯动作时的立体图；

图17是图16的俯视图；

图18是根据本发明原理设计的T字型岔道的俯视图；

图19是根据本发明原理设计的十字型岔道的俯视图；

图20是图1所示的轮组与一种实用型车体底盘结合后的台车的俯视图；

图21是图20所示的台车的立体图；

图22是图20、图21所示台车与一个车厢组装后的立体图；

图23是根据本发明原理设计的具有上下两组立轴导向轮的台车的立体图；

图24是图23所示台车和根据本发明原理设计的轨路的沿车轮轴方向的剖视示意图；

图25是图23所示台车的轮组的俯视图；

图26是图23所示台车的轮组的侧视图；

图27是根据本发明原理设计的一种具有下置立轴导向轮的台车的立体图；

图28、图29是图27所示台车的轮组和根据本发明原理设计的一种轨路的半边道床的沿轮轴方向剖视示意图；

图30至图33是根据本发明原理设计的一种以两个台车作为转向架的长型车在小半径岔道处进行转辙动作的过程示意图。

具体实时方式

一种根据本发明的基本原理设计的车的一个轮组[2]如图1至图7所示。它的构成包括一个复合车轮[2-1]，该复合车轮[2-1]由位于中部的中央胶轮[2-1-1]和反向对称夹在中央胶轮[2-1-1]两侧的两个铁路车轮[2-1-2]构成(参见图7)。复合车轮[2-1]的双向转动动力和由安装在复合车轮[2-1]内部中央的轮毂电机[图略]提供。

复合车轮[2-1]的中轴两端安装在一个复合型的轮组悬架[2-4]的内壁上。轮组悬架[2-4]悬罩在复合车轮[2-1]的周围和上方。在轮组悬架[2-4]的上部的弧形桥体的正上方中部有轮组立轴[2-5]，整个轮组[2]通过该轮组立轴[2-5]组装在车体底盘[3]四角的下部。轮组悬架[2-4]的结构和造型除了具有足够的承载强度之外，还为轮组中的各种内部传动机构提供空间和支撑。轮毂电机的电力线从电机的轴引出，穿过轮组悬架[2-4]壳体内部延伸到轮组立轴[2-5]最顶端，然后通过可旋转的接电装置通向车体底盘[3]的供电电源。这个布线线路的出口也是轮组[2]内的所有控制电路的公用的接口。

有两对沿着复合车轮[2-1]的轴向对称安装在轮组悬架[2-4]两侧的立轴导向轮[2-2]。立轴导向轮[2-2]在位于下方轮组悬架壳体内的传动机构的作用和控制下，可以在小幅度内上下升降，使立轴导向轮[2-2]可以在两个不同的规定高度位置升降转换(参见图2)。这个高度差稍大于立轴导向轮[2-2]的轮厚。

有两个同轴向对称安装在复合车轮[2-1]两侧的横轴悬轮[2-6]。横轴悬轮[2-6]在传动机构的作用下，可以小幅度升降。横轴悬轮[2-6]是橡胶轮面。

轮组立轴[2-5]下部的轮组悬架[2-4]内有能够按着指令使轮组沿立轴[2-5]回转和定向的机电传动机构。

本文所述的“传动机构”可以从现有技术提供的众多非常成熟的技术手段中选择利用。比如液压传动机构、连杆机构、螺杆传动机构、齿轮齿条、凸轮、曲轴曲柄传动机构等等。

这个轮组[2-1]的相关尺寸与相应的专用轨路的道床剖面的相关尺寸配合。参见图2。在专用的轨路上，轮组[2]的中央胶轮[2-1-1]行驶在承轨[4-1]上。当轮组[2]的复合车轮[2-1]的滚动方向与承轨[4-1]的延伸方向吻合时，轮组[2]的外侧的两个立轴导向轮[2-2]受到轨路侧墙[4-7]上部侧导轨[4-2]的引导限制。

当车在轨路上正常运行时，处于轮组[2]外侧的横轴悬轮[2-6]刚好位于轨路侧墙[4-7]上部悬轨[4-3]的下方。当横轴悬轮[2-6]处于高位时，横轴悬轮[2-6]与悬轨[4-3]接触，并产生一定的磨擦力和相互之间的压力。这种压力会增加轮组车轮[2-1]对承轨[4-1]的压力和磨擦力，有利于车的加速和制动，并能有效地阻止车体侧翻脱轨。

在轨路的岔道路段有转辙导轨[4-4]。当车行驶到轨路的岔道处时，如果车的朝向岔线的一侧轮组[2]的外侧立轴导向轮[2-2]均处于高位时，岔线一侧的转辙导轨[4-4]的轨面将与这些立轴导向轮[2-2]的轮面接触，并引导这一侧的轮组转向岔路。此时，车的另一侧轮组也在自动行驶系统的控制下以预设的姿态轨迹同步转向。而如果朝向岔线一侧的立轴导向轮[2-2]处于低位时，岔线一侧的转辙导轨[4-4]的轨面不会接触和限制车的立轴导向轮[4-4]，车体会越过岔道口继续直行(参见后面的图10)。此时，如果车的朝向直行线一侧的立轴导向轮[2-2]处于高位，那么，该侧的转辙导轨[4-4]会辅助性地引导车体直行，阻止车体转弯。

在该实施方案中，轨路上设置了为车辆提供动力的供电轨[5]。供电轨[5]位于轨路侧墙[4-7]的内侧上部，其上方被悬轨[4-3]遮护。相应地，在车体底盘上的适当位置设置了可从供电轨[5]接入电力的集电器。利用已有的电力线传输数据的技术，也可以将供电轨与集电器充当车辆与交通控制中心之间交换行车数据的一种媒介。

在非岔道的干线路段，轨路上设置了钢轨[4-6]。在接近岔道处，钢轨[4-6]的轨面高度逐渐降低，而承轨[4-1]的轨面逐渐提高。轮组[2]的铁路车轮[2-1-2]的凸缘[2-1-2-1]的直径小于中央胶轮[2-1-1]的直径。这样，当轮组[2]驶过钢轨[4-6]与承轨[4-1]的转换路段时，轮组[2]的铁路车轮[2-1-2]会平缓地脱离或者接触钢轨[4-6]，与此同步，中央胶轮[2-1-1]会平缓地接触或者脱离承轨[4-1]。

由于轮组[2]的四个立轴导向轮[2-2]、两个横轴悬轮[2-6]是对称安装在车轮[2-1]和轮组立轴[2-5]两侧的，所以，当轮组[2]沿立轴回转180度后，左右两侧的立轴导向轮[2-2]和横轴悬轮[2-6]会刚好对调位置，并轮换地发挥相同的功能。

在轨路的侧墙[4-7]内侧沿轨路方向设置了条形的标志条[4-5]。该标志条[4-5]的宽度约8厘米，其表面有类似条形码的上中下三条由黑白色块交错构成的编码图案带(如图8所示)。其中，下方的编码图案带是由10厘米长的黑白色块连续交错构成的分米尺带[4-5-1]，中间的编码图案带是由间隔1米的10厘米长的黑色图块构成的米尺带[4-5-2]，上面的编码图案带是由不连续分布的以约定规则编码后的条形码带[4-5-3]。在车身侧面的对应位置安装了可以在行驶中连续观测标志条表面的光信息检测装置。光信息检测装置的构成包括光源、光学观测头、内部的光电元器件和数据处理器。它能够在车辆运行过程中实时地将观测到的标志条[4-5]表面的三条图案带[4-5-1][4-5-2][4-5-3]上的黑白色块转换为行车数据。行车数据包括车辆定位信息。光信息检测装置可以根据米尺带[4-5-2]和分米尺带[4-5-1]上的黑白色块的变化速率和累积数值实时检测车辆离开某基准点的路距，从而得出任意时刻的精确到至少0.1米的车辆定位信息和实时的车速变化信息。行车数据还包括根据条形码带[4-5-3]上的不同的条形码段经解码后获得的多种路段特征信息。路段特征信息至少包括以下内容：当前轨路路段的名称代码、等级代码、定位基准点起始位置数据、前方岔道口位置和代码、前方坡道位置和代码、前方弯道位置代码、前方停靠站位置和代码以及其他有必要向车辆提供的特征信息。运行中的车辆上的自动行驶系统可以实时获得的上述行车数据。车辆上的自动行驶系统根据规则通过无线或有线通信系统不断地向交通控制中心传递车辆当前的定位信息、车速信息和其他必要的路况信息，并且不断地接收由交通控制中心反馈回来的关键性的行车控制指令，及时调整车辆行驶状态。车辆上的自动行驶系统根据实时获得的行车数据和控制指令对照系统已掌握的最新版本的包括当前路段的路网电子地图以及本行程的预定目标和预定路径信息，连续地监测、控制和调整车辆的运行状态。

参见图9和图11，将四个完全相同的轮组[2]组装在正方形的车体底盘[3]的四角下方，就构成了一个最简单的台车。四个轮组[2]的所有姿态动作均由自动行驶系统统一控制和检测。由于每个轮组[2]均可以沿立轴双向无限回转，所以，该台车的四个正方向均可以成为车的正前方。

参见图10和图12，适合上述正方形台车[1]行驶的专用轨路[4]的左右两个侧导轨的间距与台车[1]的相邻轮组的立轴导向轮外轮面间距相同。

如图10、图12所示，当台车[1]行驶到大半径岔道弯道时，台车[1]的自动行驶系统可根据该车的预定行驶线路确定是否转向岔道。

如果台车[1]不需要转向岔道，则该台车[1]的四个轮组可不必作出任何变化动作，从图中所示的A径直驶向B。不过，台车[1]经过岔道口的一段轨路时，台车[1]会暂时失去岔道一侧的侧墙的限位作用，如果此时车辆恰好出现故障导致轮组反常转向，或者突然出现外力致使车辆的轮组失常动作，则有可能产生脱轨事故。因此，为了确保绝对安全，自动行驶系统应该在进入这段岔道之前预先将台车[1]的左边两个轮组的外侧立轴导向轮升到高位，使该路段的左侧转辙导轨对这些高位的立轴导向轮起到引导和限位作用，从而避免车辆反常转弯脱轨。当台车[1]由A向B驶过岔道口后，由于台车[1]两侧重新有了侧墙的限位保护作用，因而处于高位的立轴导向轮应重新降低到低位(参见图2)。

如果台车[1]需要转向岔道(也就是由图10、图12中的A驶向C)，则该台车[1]的自动行驶系统应预先将右边两个轮组的外侧立轴导向轮升至高位，使其受到右侧转辙导轨的引导限位作用，使这两个轮组被迫转向C岔道。同时，自动行驶系统将根据事先从标志条上获得的该岔道的特征数据(如转弯起始点准确位置和弯道半径)并参考右侧轮组反馈过来的被强制引导转弯的姿态数据实时地调整台车的左侧两个轮组的协同回转姿态，引导台车[1]正常转向C岔道。

同样原理，台车[1]也可以从图10、图12中的C驶向A。

以上是台车[1]在大半径岔道弯道处转弯的情况。本发明提出的台车[1]由于具有正方形布局的可双向无限回转的同型轮组，因此，这种台车[1]还可以在极小的转弯半径的直角岔道处以“直角平转”方式完成转辙动作。参见图13至图17。所谓“直角平转”就是在车体底盘不回转的情况下仅仅依靠四个轮组同步回转90度来完成的直角转弯。

如果台车[1]不需要转向岔道(也就是从图13、图14、图16、图17中的A驶向B)，台车[1]的操作方式与前面所述的在大半径岔道弯道处的处理方式相同，可不作任何动作，或者仅提高左侧的立轴导向轮。

如果台车[1]需要转向岔道(也就是从图13、图14、图16、图17中的A驶向C)，则该台车[1]的自动行驶系统应首先降低车速至规定值，然后预先将右后方轮组的外侧立轴导向轮升至高位，使其受到右侧转辙导轨的引导限位作用，使这两个轮组被迫转向C岔道。同时，自动行驶系统将根据事先从标志条上获得的该岔道的标准特征数据(如转弯起始点的准确位置和弯道半径)并参考右后方轮组反馈过来的被强制引导转弯的姿态数据实时地调整台车的其余三个轮组的协同回转姿态，引导台车[1]以直角平转方式慢速转向C岔道。图15、图16、图17所示的就是台车[1]在作直角回转动作时的姿态，注意其四个同步回转的轮组。

同样原理，台车[1]也可以从图13、图14、图16、图17中的C驶向A或者B。

当然，在平整地面上，当台车处于静止状态时，也可以直接通过直角平转方式使车辆转向任意方向。

除了图18中所示的T型直角岔道类型之外，也可以采用图19种所示的十字型直角岔道类型。不过，当台车驶过十字型直角岔道时，会有一小段路段失去左右两侧侧墙的限位保护作用，只能依赖车辆自身的直行性能或依靠其他额外增加的导向方式来保持其径直行驶的可靠性。当然，由于直角岔道只应存在于限速指标很低的支线轨路上，在这种路段行驶的车辆的速度很低，出现严重事故的可能性因此也很低。

从理论上讲，即使没有转辙导轨的引导，台车[1]也可以完全依赖自动行驶系统的控制而安全准确地在标准岔道处完成转辙动作。但在实际应用过程中，却不能完全排除由于路面可能出现的某些反常状态(比如路面出现积雪结冰现象或者出现其他障碍物)或者机构累计误差过大、标志条错误、意外机电故障或电脑故障而导致的偏离脱轨事故。所以，为了尽可能提高可靠性，应当在岔道处设置转辙导轨。

车体底盘[3]的结构会因各种不同功能不同档次不同用途的车型种类而具有千变万化的具体样式。图20、图21中所示的就是一种具有四个分别朝向前后左右四个方向的缓冲顶[1-3]的车体底盘[3]的台车。但不论车体底盘[3]的具体样式如何，其四角下方安装四个轮组[2]的位置必须符合一定的标准要求。

显然，根据不同的车型，车体底盘[3]上面会有各种各样的车厢。图22所示的是图21中的台车与一个正方形私人车厢组装后的外观效果。该车厢可以在车体底盘[3]上水平回转。

根据本发明的基本原理，在不同的实施方案中，轮组的立轴导向轮[2-2]既可以位于上方，也可以位于下方，还可以在上下方同时设置。图23至图26所示的就是在轮组的侧面上下方均有立轴导向轮[2-2-1][2-2-2]时的情况。参见图24，其下方的立轴导向轮[2-2-1]接受轨路相应位置的侧导轨[4-2]的引导。而上方的可在高低位置之间升降转换的立轴导向轮[2-2-2]则仅在岔道路段可以通过升到高位来接受转辙导轨[4-3]的引导限位作用。在这个实施方案中，可小幅度升降的横轴悬轮[2-6]设置在车轮中轴上方。在轮组悬架[2-4]内设置立轴导向轮[2-2]和横轴悬轮[2-6]的传动装置。

图27所示的是只有安装在下方的立轴导向轮[2-2-1]的另一种实施方案。该立轴导向轮[2-2-1]可以在小幅度内升降(参见图28、图29)。立轴导向轮[2-2-1]处于低位时(参见图29)，可以接受设置在轨路岔道处的转辙导轨[4-4]的引导限制。与处于高位的转辙导轨方案(如图2所示)相比，这种处于低位的转辙导轨容易受到冰雪天气和意外降落物的影响，不利于清障作业。

本发明提出的车既可以单个地直接与单体车厢结合成完成车辆，也可以用前后两辆车充当转向架与一个长形车的长车架和车厢结合成一个长车。这种长车也可以在上面描述的直角岔道处完成低速转辙动作。其过程如图30-图33所示。为了避免出现死角故障，简化控制难度，前后两个转向架可以铰接安装在可沿长车架底部的滑轨前后可控移动变位的活动轴架上。

Claims (12)

1、一种可在两边有侧导轨[4-2]的专用轨路[4]上行驶的车[1]，其构成至少包括自动行驶系统、动力驱动和制动系统、至少一个车体底盘[3]、安装在该车体底盘[3]下方的四个车轮和接受上述侧导轨引导的导向轮；其特征是：

a、所述的每个车轮[2-1]的轮轴[2-3]两端共同支撑着一个轮组悬架[2-4]，该轮组悬架[2-4]悬跨在车轮[2-1]上；

b、每个轮组悬架[2-4]的相对于车轮[2-1]的左右两侧对称且平行地安装了四个立轴导向轮[2-2]；

c、每个车轮[2-1]和与其相接的轮组悬架[2-4]以及四个立轴导向轮[2-2]共同构成一个轮组[2]；在每个轮组[2]的轮组悬架[2-4]上方中部均装有一个轮组立轴[2-5]；四个轮组[2]通过各自的轮组立轴[2-5]对称安装在车体底盘[1]的四角下部，四个轮组[2]的轮组立轴[2-5]分别处于一个正方形的顶角；各轮组[2]可沿轮组立轴[2-5]转动；

d、当车辆在专用轨路上行驶时，轮组[2]外侧的立轴导向轮[2-2]接受专用轨路两边的侧导轨[4-2]的引导。

2、如权利要求1所述的车[1]，其特征是：所述的每个轮组[2]的轮组悬架[2-4]的相对于车轮[2-1]的左右两侧中部对称位置装有横轴悬轮[2-6]，当车[1]在专用轨路上行驶时，该横轴悬轮[2-6]的上轮面可接受专用轨路[4]两边的悬轨[4-3]的下轨面的引导和限位。

3、如权利要求2所述的车[1]，其特征是：所述的横轴悬轮[2-6]在传动机构作用下可相对于车轮[2-1]作小幅度的升降，从而既可以脱离与所述的悬轨[2-6]下轨面的接触，也可以对所述的悬轨[2-6]的下轨面施加压力；横轴悬轮[2-6]的这种升降动作可由所述的自动行驶系统控制。

4、如权利要求3所述的车[1]，其特征是：

a、所述的立轴导向轮[2-2]位于横轴悬轮[2-6]的上方；

b、所述的立轴导向轮[2-2]可升降变位，其变位动作由所述的自动行驶系统控制；

c、当朝向车[1]外侧的立轴导向轮[2-2]处于高位状态时，该立轴导向轮[2-2]的朝向车[1]内侧的轮面可接受专用轨路[4]在岔道处设置的转辙导轨[4-4]的引导限制；而当该立轴导向轮[2-2]处于低位时，该立轴导向轮[2-2]的朝向车[1]内侧的轮面不受专用轨路[4]在岔道处设置的转辙导轨[4-4]的引导限制。

5、如权利要求3所述的车[1]，其特征是：

a、所述的立轴导向轮[2-2]位于横轴悬轮[2-6]的下方；

b、所述的立轴导向轮[2-2]可升降变位，其变位动作由所述的自动行驶系统控制；

c、当朝向车外侧的立轴导向轮[2-2]处于低位状态时，该立轴导向轮[2-2]的朝向车[1]内侧的轮面可接受专用轨路[4]在岔道处设置的转辙导轨[4-4]的引导限制；而当该立轴导向轮[2-2]处于高位时，该立轴导向轮[2-2]的朝向车[1]内侧的轮面不受专用轨路[4]在岔道处设置的转辙导轨[4-4]的引导限制。

6、如权利要求4或5所述的车[1]，其特征是：

a、所述的四个车轮[2-1]均由轮毂电机驱动；

b、车体上安装了可识别并处理专用轨路[4]上的按着规定位置沿路布置的标志条[4-5]上显示的编码图案的光信息检测装置[5]。

7、如权利要求1至5之一所述的车[1]，其特征是：所述的车轮[2-1]包括位于中央的弹性轮[2-1-1]和对称夹在弹性轮[2-1-1]两侧的反向安装的铁路车轮[2-1-2]，铁路车轮[2-1-2]的凸缘[2-1-2-1]朝向中央的弹性轮[2-1-1]，铁路车轮的凸缘[2-1-2-1]直径小于中央弹性轮[2-1-1]的直径。

8、如权利要求6所述的车[1]，其特征是：所述的车轮[2-1]包括位于中央的弹性轮[2-1-1]和对称夹在弹性轮[2-1-1]两侧的反向安装的铁路车轮[2-1-2]，铁路车轮[2-1-2]的凸缘[2-1-2-1]朝向中央的弹性轮[2-1-1]，铁路车轮的凸缘[2-1-2-1]直径小于中央弹性轮[2-1-1]的直径。

9、一种专用轨路[4]，其构造包括两条用于承载车轮[2-1]的承轨[4-1]以及位于两条承轨[4-1]外侧并高于承轨[4-1]的侧导轨[4-2]，侧导轨[4-2]的引导面朝向轨路[1]内侧；其特征是：

a、在轨路的至少部分路段，侧导轨[4-2]下方有悬轨[4-3]，悬轨[4-3]的引导面朝下；

b、悬轨[4-3]高于承轨[4-1]；

c、在轨路[1]的岔道转辙路段，在侧导轨[4-2]的内侧上方设有转辙导轨[4-4a]；该转辙导轨[4-4a]的引导面朝向专用轨路[4]的外侧。

10、一种专用轨路，其构造包括两条用于承载车轮[2-1]的承轨[4-1]以及位于两条承轨[4-1]外侧并高于承轨[4-1]的侧导轨[4-2]，侧导轨[4-2]的引导面朝向轨路[1]内侧；其特征是：

a、在轨路[1]的至少部分路段，侧导轨[4-2]的上方有悬轨[4-3]，悬轨[4-3]的引导面朝下；

b、在轨路[1]的岔道转辙路段，在侧导轨[4-2]与承轨[4-1]之间设有转辙导轨[4-4b]；该转辙导轨[4-4b]的引导面朝向轨路[4]的外侧，且低于侧导轨[4-2]轨面。

11、如权利要求9或10所述的专用轨路[4]，其特征是：所述的专用轨路[4]上设有沿路布置的标有编码图案的标志条[5]，该标志条[5]上的编码图案的编码数据内容至少包括该段标志条[5]处的位置信息。

12、如权利要求11所述的专用轨路[4]，其特征是：在轨路[4]的部分非岔道路段，所述的两条承轨[4-1]的外侧有一对平行的钢轨[4-6]；在有钢轨[4-6]与无钢轨[4-6]路段，钢轨[4-6]的轨面高度逐渐降低到承轨[4-1]轨面高度以下后中断。

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