CN208559367U - 一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，包括两个单轴转向架，所述单轴转向架包括构架、走行轮、导向轮和稳定轮，所述走行轮、导向轮和稳定轮安装于构架上，所述构架包括侧梁、横梁和竖向悬臂梁，还包括一个弹性耦合装置，该弹性耦合装置连接于两个单轴转向架之间。与现有技术相比，本实用新型通过弹性耦合装置将相邻车体的两个单轴转向架连接起来，通过合理地设置弹性耦合装置的回转刚度，可使相邻的两个单轴转向架在圆曲线轨道上处于径向位置，减小了导向轮的载荷，提高了车辆通过曲线的安全性，消除了走行轮的侧偏力和回正力矩，减少了走行轮的偏磨，解决了单轴转向架通过曲线轨道时转向架不能处于径向位置的问题。

Description

一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统

技术领域

本实用新型涉及一种跨坐式单轨车辆技术领域，尤其是涉及一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统。

背景技术

跨坐式单轨交通系统具备对复杂地形有较强的适应性、土地占用少、运输量适中、造价低的优势，成为中小城市、山地城市和地质复杂城市轨道交通的首选型式之一。跨坐式单轨列车主要通过一条轨道梁来支撑、导向和稳定，列车骑跨在轨道梁上行驶，车体重心在轨道上方。与传统的铁道列车的主要区别是列车的走行部使用橡胶轮胎，并且在轨道梁两侧设置导向轮和稳定轮。跨坐式单轨的轨道梁构造简单，既是承重结构又是轨道结构，结构性能得以充分发挥，轨道梁的维护工作量很低。

目前跨坐式单轨列车主要有两种转向架：

一、双轴转向架：日立模式的跨坐式单轨列车采用了两轴转向架，如图1所示，每个车体设置两个双轴转向架，双轴转向架主要结构包括：两对走行轮、四个导向轮、两个稳定轮、“日”字型构架、空气弹簧悬挂、橡胶堆牵引装置、电机架悬驱动装置、液气转换基础制动装置和受流靴。采用双轴转向架的日立模式单轨列车的优点是承载量大，缺点是地板面高度距轨道梁上表面高，救援通道设置复杂，救援通道景观性差，车体高度大，地下区间需要较大的断面尺寸，不能适应我国现有各类地铁的盾构断面。

二、单轴转向架：庞巴迪跨坐式单轨列车采用单轴转向架，如图2所示，每个车体设置两个单轴转向架，转向架主要结构包括：一对走行轮、四个导向轮、两个稳定轮、“口”字型构架、沙漏型橡胶弹簧、空间四连杆牵引装置、轮毂电机和受流靴。采用单轴转向架的庞巴迪模式单轨列车的优点是地板面高度距轨道梁上表面低，救援通道设置方便，救援通道景观性好，车体高度小，地下区间需要的断面尺寸较小。可以适应我国现有A型地铁的盾构断面。

如图3所示，虽然以庞巴迪跨坐式单轨列车为代表的单轴转向架具有一定优点，但是由于受到二系弹簧的约束，单轴转向架在圆曲线轨道上不能处于径向位置，对于运行方向前方的单轴转向架，转向架相对曲线轨道径向位置有一个正的冲角，前位右侧导向轮和后位左侧导向轮的径向力明显大于前位左侧和后位右侧导向轮的径向力，同时走行轮存在一个向外的侧偏力和顺时针方向的回转力矩；对于运行方向后方的单轴转向架，转向架相对曲线轨道的径向位置存在一个负的冲角，前位左侧导向轮和后位左侧导向轮的径向力明显大于前位右侧和后位左侧导向轮的径向力，同时走行轮存在一个向内的侧偏力和一个逆时针方向的回转力矩，使得单轴转向架的使用寿命、安全性、平稳性和可靠性都收到了一定的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，即将相邻车体的单轴转向架通过弹性耦合装置连接起来，解决了单轴转向架通过曲线轨道时转向架不能处于径向位置的问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，包括两个单轴转向架，所述单轴转向架包括构架、走行轮、导向轮和稳定轮，所述走行轮、导向轮和稳定轮安装于构架上，所述构架包括侧梁、横梁和竖向悬臂梁，还包括一个弹性耦合装置，该弹性耦合装置连接于两个单轴转向架之间。

进一步地，所述弹性耦合装置包括两根耦合扭杆、两根耦合扭杆连杆和四个转臂，所述两根耦合扭杆分别通过耦合扭杆座横向安装在两个单向转向架的横梁外侧，各所述耦合扭杆的两端分别与一转臂的一端固定连接，各转臂的另一端与一耦合扭杆连杆活动连接。

进一步地，每个所述的单轴转向架包括两套抗点头扭杆装置，两套所述抗点头扭杆装置沿着车体中心线对称安装，抗点头扭杆装置一端连接车体，另一端连接单轴转向架的构架。

进一步地，所述抗点头扭杆装置包括一根抗点头扭杆、两根抗点头扭杆连杆和两个扭臂，所述抗点头扭杆通过抗点头扭杆座竖向安装于车体上，所述抗点头扭杆的两端与扭臂的一端固定连接，扭臂的另一端与抗点头扭杆连杆的一端活动连接，所述抗点头扭杆连杆的另一端与单轴转向架的竖向悬臂梁活动连接。

进一步地，所述构架呈“口”字型。

进一步地，所述单轴转向架还包括空气弹簧，所述空气弹簧安装于竖向悬臂梁上方。

进一步地，所述构架沿其车体中心线方向设置牵引拉杆，所述牵引拉杆一端与横梁活动连接，另一端与车体活动连接。

进一步地，所述走行轮采用高压充气橡胶轮胎，通过轴承安装在空心车轴上并与轨道梁的上表面配合，空心车轴固定连接构架的侧梁。

进一步地，所述导向轮和稳定轮分别钳住轨道梁的两个侧面，所述竖向悬臂梁设置在侧梁下部中间，所述稳定轮水平安装于该竖向悬臂梁上并与轨道梁的侧面下部配合，所述横梁的两端向下设置安装座，所述导向轮水平安装于该安装座上并与轨道梁的侧面上部配合。

进一步地，所述活动连接采用球形转动关节结构进行连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、通过弹性耦合装置将相邻车体的两个单轴转向架连接起来，通过合理地设置弹性耦合装置的回转刚度，可使相邻的两个单轴转向架在圆曲线轨道上处于径向位置，减小了导向轮的载荷，提高了车辆通过曲线的安全性，消除了走行轮的侧偏力和回正力矩，减少了走行轮的偏磨；

2、弹性耦合装置通过调节耦合扭杆长度、扭臂的长度以及扭杆杆身直径，可以在较宽范围的实现耦合回转刚度，准确地达到设计所需要的耦合刚度，同时，弹性耦合装置随动性好，对单轴走行部其它自由度的运动影响小，弹性耦合装置位于两个转向架之间，容易接近，便于安装、检查和维护；

3、当弹性耦合装置中的任何一个扭杠、扭臂还是连杆损坏时，则整个弹性耦合装置立刻失效，这种情况下耦合转向架变成单轴转向架，不会产生其他负面效应；

4、将单轴转向架的抗点头功能和纵向力传递功能分别由两套装置来实现，通过抗点头扭杆装置抑制单轴转向架的点头运动，通过单牵引拉杆传递纵向牵引力和制动力，实现了抗点头功能和纵向力传递的功能解耦，改善了抗点头扭杆装置和单牵引拉杆受力条件，提高了车辆的运行安全性；

5、使用球型转动关节提升弹性耦合装置的调节范围，增强了装置的随动性；

6、转向架的二系悬挂采用空气弹簧，以及走行抡、稳定轮和导向轮与导轨梁的互相配合，整体提高了车辆的运行平稳性。

附图说明

图1为日立跨坐式单轨列车的转向架的结构示意图；

图2为庞巴迪跨坐式单轨列车的转向架的结构示意图；

图3为现有技术单轴转向架的受力情况示意图；

图4为本实用新型的主视结构示意图；

图5为本实用新型的俯视结构示意图；

图6为图4的A-A剖视示意图；

图7为图4的B-B剖视示意图；

图8为弹性耦合装置的主视结构示意图；

图9为弹性耦合装置的俯视结构示意图；

图10为弹性耦合装置的左视结构示意图；

图11为图10的C部放大结构示意图；

图12为图10的D部放大结构示意图；

图13为安装本实用新型的跨坐式单轨列车结构示意图；

图14为安装本实用新型的单轴转向架的受力情况示意图；

图15为本实用新型在圆曲线轨道上处于径向位置的示意图；

附图标记：1、轨道梁，2、车体，3、连杆安装座，4、走行轮，5、导向轮， 6、稳定轮，7、构架，8、空气弹簧，9、牵引拉杆，10、抗点头扭杆，11、抗点头扭杆连杆，12、扭臂，13、抗点头扭杆座，14、耦合扭杆，15、耦合扭杆连杆，16、转臂，17、耦合扭杆座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图4～15所示，本实施例提供了一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，包括两个单轴转向架和一个连接相邻车体2的单轴转向架的弹性耦合装置，其中，单轴转向架包括跨坐于轨道梁1上部的构架7、安装于构架7上部的一对走行轮4、构架7两侧的两对导向轮5、构架7两侧的一对稳定轮6以及两个抗点头扭杆装置。

走行轮4采用高压充气橡胶轮胎，与轨道梁1的上表面配合，走行轮4的空心车轴固接在构架7的一侧侧梁，走行轮4通过轴承安装在空心车轴上，车轮旋转而车轴不转；四个导向轮5采用充气橡胶轮胎，设置在构架7的端部下方，呈水平状态，与轨道梁1的侧面上部配合；两个稳定轮6采用充气橡胶轮胎，设置在构架7 中部下方，呈水平状态，与轨道梁1的侧面下部配合。

构架7主体整体呈“口”字形，主要包括两根侧梁、两根横梁和两根竖向悬臂梁。在构架7横梁的端部下方设置导向轮5，在侧梁中央向下设置竖向悬臂梁，在竖向悬臂梁下方设置稳定轮，在竖向悬臂梁上方设置空气弹簧8，在竖向悬臂梁一侧设置连杆安装座3，连接抗点头扭杆装置的抗点头扭杆连杆11；在构架7横梁内侧的中央设置牵引拉杆安装座，连接牵引拉杆9；在构架7横梁外侧设置耦合扭杆座17。

空气弹簧8一端连接构架7竖向悬臂梁上方，另一端与车体2的底架相配合，车体2的重量通过空气弹簧8传递到构架7，再由构架7传递到走行轮4。空气弹簧8同时具有竖向、横向和纵向柔性，通过空气弹簧8，实现了车体2的竖向和横向缓冲，以及车体2与构架7之间的纵向变位。

牵引拉杆9一端通过球形转动关节与构架7横梁连接，另一端通过球形转动关节与车体2连接，传递车体2与构架7之间的纵向牵引力和制动力。

每个单轴转向架还包括两套抗点头扭杆装置，该两套抗点头扭杆装置沿着车体 2中心线对称安装，抗点头扭杆装置一端连接车体2，另一端连接单轴转向架的构架7，包括一根抗点头扭杆10、两根抗点头扭杆连杆11、两个扭臂12和两个抗点头扭杆座13。抗点头扭杆10通过抗点头扭杆座13沿竖向安装在车体2上，抗点头扭杆10与抗点头扭杆座13之间可以自由回转，抗点头扭杆10与两个扭臂12 的一端固接，扭臂12的另一端通过球形转动关节与抗点头扭杆连杆11的一端连接，抗点头扭杆连杆11的另一端通过球形转动关节与构架7竖向悬臂梁上的连杆安装座3连接。抗点头扭杆装置抑制了构架7的点头运动，但不影响构架7在其他方向的运动。

弹性耦合装置设置于相邻列车下部的单轴转向架之间，弹性耦合装置包括两根耦合扭杆14、两根耦合扭杆连杆15和四个转臂16，所述两根耦合扭杆14分别通过耦合扭杆座17沿横向安装在两个单向转向架的横梁外侧，耦合扭杆14的两端分别与转臂16的一端固定连接，转臂16的另一端与耦合扭杆连杆15活动连接，即两根耦合扭杆连杆15两端分别与两根耦合扭杆14两端对应的转臂16活动连接，形成一套耦合扭杆装置。通过耦合扭杆装置，约束了相邻的两个单轴转向架的摇头运动。

本实用新型通过合理地设置弹性耦合装置中扭杆弹簧的刚度，可迫使相邻的两个单轴转向架在圆曲线轨道上处于径向位置。如图13～15所示，设车体的定距为 2L、相邻单轴转向架的轴距为2a、二系悬挂的纵向刚度为K_sx、二系悬挂的横向间距为2b。若使单轴转向架在圆曲线轨道上处于径向位置，则弹性耦合装置的回转刚度应为：

弹性耦合转向架的优点在于：弹性耦合装置的回转刚度只与车辆本身的参数有关，而与曲线半径无关，这说明不管曲线半径大小，只要弹性耦合装置的回转刚度与二系悬挂刚度匹配合理，耦合转向架就能在悬挂系统和弹性耦合装置的作用下自动调节走行轮趋于径向位置。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，包括两个单轴转向架，所述单轴转向架包括构架(7)、走行轮(4)、导向轮(5)和稳定轮(6)，所述走行轮(4)、导向轮(5)和稳定轮(6)安装于构架(7)上，所述构架(7)包括侧梁、横梁和竖向悬臂梁，其特征在于，还包括一个弹性耦合装置，该弹性耦合装置连接于两个单轴转向架之间。

2.根据权利要求1所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述弹性耦合装置包括两根耦合扭杆(14)、两根耦合扭杆连杆(15)和四个转臂(16)，所述两根耦合扭杆(14)分别通过耦合扭杆座(17)横向安装在两个单向转向架的横梁外侧，各所述耦合扭杆(14)的两端分别与一转臂(16)的一端固定连接，各转臂(16)的另一端与一耦合扭杆连杆(15)活动连接。

3.根据权利要求1所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，每个所述的单轴转向架包括两套抗点头扭杆装置，两套所述抗点头扭杆装置沿着车体中心线对称安装，抗点头扭杆装置一端连接车体(2)，另一端连接单轴转向架的构架(7)。

4.根据权利要求3所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述抗点头扭杆装置包括一根抗点头扭杆(10)、两根抗点头扭杆连杆(11)和两个扭臂(12)，所述抗点头扭杆(10)通过抗点头扭杆座(13)竖向安装于车体(2)上，所述抗点头扭杆(10)的两端与扭臂(12)的一端固定连接，扭臂(12)的另一端与一抗点头扭杆连杆(11)的一端活动连接，各所述抗点头扭杆连杆(11)的另一端与单轴转向架的竖向悬臂梁活动连接。

5.根据权利要求1所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述构架(7)呈“口”字型。

6.根据权利要求1所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述单轴转向架还包括空气弹簧(8)，所述空气弹簧(8)安装于竖向悬臂梁上方。

7.根据权利要求1所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述构架(7)沿其车体中心线方向设置牵引拉杆(9)，所述牵引拉杆(9)一端与横梁活动连接，另一端与车体(2)活动连接。

8.根据权利要求1所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述走行轮(4)采用高压充气橡胶轮胎，通过轴承安装在空心车轴上并与轨道梁(1)的上表面配合，空心车轴固定连接构架(7)的侧梁。

9.根据权利要求1所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述导向轮(5)和稳定轮(6)分别钳住轨道梁(1)的两个侧面，所述竖向悬臂梁设置在侧梁下部中间，所述稳定轮(6)水平安装于该竖向悬臂梁上并与轨道梁(1)的侧面下部配合，所述横梁的两端向下设置安装座，所述导向轮(5)水平安装于该安装座上并与轨道梁(1)的侧面上部配合。

10.根据权利要求2、4或7所述的跨坐式单轨列车的耦合转向架系统，其特征在于，所述活动连接采用球形转动关节结构进行连接。