CN103318215A - 轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆，包括：车体；前转向架，其设在车体下方，前转向架的左侧设有左前车轮且右侧设有右前车轮，两前车轮可独立旋转；后转向架，其设在车体的下方，后转向架的左侧设有左后车轮且右侧设有右后车轮，两后车轮可独立旋转；驱动装置，其分别与左后车轮和右后车轮相连；控制器，其与驱动装置相连用于控制驱动装置的输出转速，以便后转向架经过某一位置时左后车轮与右后车轮的转速差与前转向架经过同一位置时左前车轮和右前车轮的转速差一致。根据本发明实施例的轨道车辆，实现了对车轮在旋转方向上的解耦，减少了磨耗，同时通过控制驱动装置的输出转速，实现前后车轮的转速差相同，从而大大提高了轨道车辆的曲线通过性能。

Description

轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种轨道车辆。 

背景技术

地铁、轻轨等城市轨道交通中曲线线路较多，其中轨道曲线半径在数百米以下的急曲线线路占很大的比例。传统铁道车辆的行驶***中一般采用固结轮对转向架，这就从根本上限制了车辆的最小转弯半径，严重影响到城市轨道车辆的曲线通过性能。 

独立旋转车轮转向架实现了左右车轮的解耦，相比于传统的固结轮对，在减少钢轨磨耗、提高曲线通过性能等方面有极大的应用前景。但由于独立旋转车轮缺少了纵向蠕滑力矩的导向作用，使得传统轮对原有的自动复位和曲线导向功能在独立旋转车轮转向架上不复存在，而起主导作用的重力回复力形成的力矩使***在横摆方向上不稳定，无法实现自导向功能。 

但是，传统独立旋转车轮结构复杂，控制繁琐，且曲线通过能力一般，铁轨磨损大。 

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种轨道车辆，该轨道车辆具有良好的曲线通过能力。 

根据本发明的一种轨道车辆，包括：车体；前转向架，前转向架设在车体下方，前转向架的左侧设有左前车轮且右侧设有右前车轮，左前车轮与右前车轮彼此独立旋转；后转向架，后转向架设在车体的下方，后转向架的左侧设有左后车轮且右侧设有右后车轮，左后车轮与右后车轮彼此独立旋转；驱动装置，驱动装置分别与左后车轮和右后车轮相连；以及控制器，控制器与驱动装置相连用于控制驱动装置的输出转速，以便后转向架经过某一位置时左后车轮与右后车轮的转速差与前转向架经过同一位置时左前车轮和右前车轮的转速差一致。 

根据本发明实施例的轨道车辆，通过设置彼此可独立旋转的左前车轮和右前车轮以及右前车轮和右后车轮，实现了对左前车轮与右前车轮以及左后车轮与右后车轮在旋转方向上的解耦，使其具有更大的旋转自由度，可以减少车轮和钢轨的磨耗，同时通过控制器控制驱动装置的输出转速，实现左后车轮和右后车轮经过曲线钢轨的某一位置时的转速差与左前车轮和右前车轮经过该曲线钢轨的相同位置时的转速差相同，从而大大提高了轨道车 辆的曲线通过性能。 

另外，根据本发明的轨道车辆还具有如下附加技术特征： 

根据本发明的一个实施例，驱动装置包括左驱动装置和右驱动装置，左驱动装置与左后车轮相连，右驱动装置与右后车轮相连。 

根据本发明的一个实施例，左驱动装置和右驱动装置均为驱动电机。 

根据本发明的一个实施例，还包括测速装置，测速装置与控制器相连用于测量左前车轮和右前车轮的转速。 

根据本发明的一个实施例，测速装置包括左测速装置和右测速装置，左测速装置与控制器相连用于测量左前车轮的转速，右测速装置与控制器相连用于测量右前车轮的转速。 

根据本发明的一个实施例，左测速装置和右测速装置均为转速传感器。 

根据本发明的一个实施例，左前车轮和右前车轮中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐增加，左后车轮和右后车轮中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐减小。 

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。 

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： 

图1是根据本发明的一个实施例的轨道车辆的示意图。 

附图标号列表： 

1、前转向架；2、后转向架；31、左前车轮；32、右前车轮；41、左后车轮；42、右后车轮；5、钢轨 

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为 了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 

下面参考图1描述根据本发明实施例的轨道车辆。 

根据本发明一个实施例的轨道车辆，包括：车体、前转向架1、后转向架2、驱动装置和控制器。 

其中前转向架1设在车体下方。如图1所示，前转向架1的左侧设有左前车轮31且右侧设有右前车轮32，且左前车轮31与右前车轮32彼此可独立旋转，相对于传统的固结轮对转向架具有更大的活动自由度。这样，左前车轮31和右前车轮32在旋转方向上实现了解耦，使其在曲线通过过程中外侧车轮的转速可以大于内侧车轮的转速，这样相比于传统的固结轮对，可以减少车轮和钢轨5的磨耗，大大提高轨道车辆的曲线通过性能。 

例如，根据本发明的一个实施例，左前车轮31和右前车轮32可为一对可相对独立旋转的反向踏面车轮，具体地说，左前车轮31和右前车轮32中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐增加，采用这种设计，使得轨道车辆具有很好的急曲线通过能力和自导向能力。 

后转向架2设在车体下方。后转向架2的左侧设有左后车轮41且右侧设有右后车轮42，且左后车轮41与右后车轮42彼此可独立旋转。这样，左后车轮41和右后车轮42在旋转方向上实现了解耦，可以减少车轮和钢轨5的磨耗。 

例如，根据本发明的一个实施例，左后车轮41和右后车轮42可为一对可相对独立旋转的正向踏面车轮（相对上面的反向踏面车轮），具体地说，左后车轮41和右后车轮42中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐减小，采用这种设计，使得在等转速驱动条件下左、右后轮回归为传统的固结轮对，轨道车辆具有很好的自导向能力和驱动行驶稳定性。 

需要说明一点，在上面的描述中，踏面指的是车轮与钢轨5接触的面，在下面有关踏 面的描述中，如果没有特殊说明，均作此理解。 

驱动装置分别与后转向架2的左后车轮41和后转向架2的右后车轮42相连，这样就可以驱动左后车轮41和右后车轮42，也就是说，左后车轮41和右后车轮42为主动轮，相应地，左前车轮31和右前车轮32为从动轮。 

控制器与驱动装置相连用于控制驱动装置的输出转速。具体地，左前车轮31和右前车轮32经过曲线钢轨5的某一位置，控制器可获得左前车轮31和右前车轮32各自的转速，并得到左前车轮31和右前车轮32的转速差。 

然后，控制器可根据轨道车辆的当前速度（参考图1中v）以及轨道车辆的前转向架1与后转向架2的间距计算出左后车轮41与右后车轮42经过同一位置时的时间差，也就是说，在这一时间差之后左后车轮41和右后车轮42也经过该曲线钢轨5上的相同位置，这时控制器控制驱动装置的输出转速，以便后转向架2经过这一相同位置时左后车轮41与右后车轮42的转速差与前转向架1经过同一位置时左前车轮31和右前车轮32的转速差一致，换言之，在经过该相同位置时，由于外侧钢轨的曲线半径比内侧钢轨的曲线半径大而导致的从动独立旋转车轮的转速差通过驱动转速的控制体现在了驱动轮上，例如图1中的左前车轮31和右前车轮32的转速差通过驱动转速的控制体现在左后车轮41和右后车轮42上，这样使在曲线轨道上行驶的正向踏面独立旋转车轮轮对的横向运动具有等价于在直线轨道上行驶的正向踏面固结轮对的横向运动的特征。由此可以在保证自导向能力的条件下大大提高轨道车轮在曲线线路上的通过能力。 

具体地说，如图1所示，当轨道车辆在向左转弯曲线行驶时，右侧钢轨的曲线半径比左侧钢轨的曲线半径大，这样，在这一位置右前车轮32的转速大，左前车轮31的转速小，其转速差通过驱动转速的控制体现在了驱动轮上，也就是说，左后车轮41经过同一位置时的转速可与左前车轮31当时的转速相等，右后车轮42经过同一位置时的转速可与右前车轮32当时的转速相等，从而左后车轮41和右后车轮42在同一位置时的转速差与右前车轮32和左前车轮31在同一位置时的转速差相等。 

当轨道车辆在直线行驶时，左前车轮31和右前车轮32的转速差基本为零，也就是说，此时左后车轮41和右后车轮42的转速基本相等，由此保证轨道车辆具有类似固结轮对的驱动行驶性能。 

根据本发明实施例的轨道车辆，通过设置彼此可独立旋转的左前车轮31和右前车轮32以及右前车轮41和右后车轮42，实现了对左前车轮31与右前车轮32以及左后车轮41与右后车轮42在旋转方向上的解耦，使其具有更大的旋转自由度，可以减少车轮和钢轨5的磨耗，同时通过控制器控制驱动装置的输出转速，实现左后车轮41和右后车轮42经过曲线钢轨5的某一位置时的转速差与左前车轮31和右前车轮32经过该曲线钢轨5的相同位 置时的转速差相同，从而大大提高了轨道车辆的曲线通过性能。 

在本发明的一个实施例中，驱动装置包括左驱动装置和右驱动装置，左驱动装置与后转向架2的左后车轮41相连，右驱动装置与后转向架2的右后车轮42相连。也就是说，驱动装置实现了对左后车轮41和右后车轮42单独驱动和转速控制。 

进一步地，左驱动装置和右驱动装置均为驱动电机。驱动电机可以很方便地实现对左后车轮41和右后车轮42的驱动，满足不同转速的要求。 

根据本发明一个实施例的轨道车辆还包括测速装置，测速装置与控制器相连用于测量左前车轮31和右前车轮32的转速。具体地，测速装置测量左前车轮31和右前车轮32的转速，并将相关转速信息例如可以是左前车轮31和右前车轮32的转速或者左前车轮31和右前车轮32之间的转速差传送给控制器，控制器根据该转速信息来控制驱动装置即控制左驱动装置和右驱动装置的输出转速，从而实现左后车轮41和右后车轮42在经过同一位置时也具有相同的转速差。 

进一步地，测速装置包括左测速装置和右测速装置。其中，左测速装置与控制器相连用于测量左前车轮31的转速，右测速装置与控制器相连用于测量右前车轮32的转速，这样就可以很好地获得左前车轮31的转速以及右前车轮32的转速或者左前车轮31与右前车轮32之间的转速差。 

更进一步地，左测速装置和右测速装置均为转速传感器，这样可以很好地测量左前车轮31的转速和右前车轮32的转速或者左前车轮31与右前车轮32之间的转速差，提高测量精度。 

在本发明的一个实施例中，左前车轮31和右前车轮32中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐增加。也就是说，左前车轮31和右前车轮32是一对可相对独立旋转的反向踏面车轮。由于这种反向踏面独立旋转车轮曲线通过能力强，但其自导向能力会随着驱动力的引入而丧失。因此左前车轮31和右前车轮32作为从动轮，使得左前车轮31和右前车轮32在具有很好的曲线通过能力的同时还不丧失自导向能力。当然，前转向架也可以采用其它形式的具有自导向能力的独立旋转车轮转向架。 

进一步，左后车轮41和右后车轮42中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐减小。也就是说，左后车轮41和右后车轮42是一对可相对独立旋转的正向踏面车轮。由于这种正向踏面车轮在等转速驱动时可以回归为传统的固结轮对，作为主动轮时驱动稳定性好，因此与两个反向踏面车轮配合，从而在整体上提高了轨道车辆的曲线通过能力和行驶稳定能力。 

简言之，根据本发明实施例的轨道车辆曲线通过能力强且行驶稳定。 

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示 例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。 

Claims (7)

1.一种轨道车辆，其特征在于，包括：

车体；

前转向架，所述前转向架设在所述车体下方，所述前转向架的左侧设有左前车轮且右侧设有右前车轮，所述左前车轮与所述右前车轮彼此独立旋转；

后转向架，所述后转向架设在所述车体的下方，所述后转向架的左侧设有左后车轮且右侧设有右后车轮，所述左后车轮与所述右后车轮彼此独立旋转；

驱动装置，所述驱动装置分别与所述左后车轮和所述右后车轮相连；以及

控制器，所述控制器与所述驱动装置相连用于控制所述驱动装置的输出转速，以便所述后转向架经过某一位置时所述左后车轮与所述右后车轮的转速差与所述前转向架经过同一位置时所述左前车轮和所述右前车轮的转速差一致。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，所述驱动装置包括左驱动装置和右驱动装置，所述左驱动装置与所述左后车轮相连，所述右驱动装置与所述右后车轮相连。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆，其特征在于，所述左驱动装置和右驱动装置均为驱动电机。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，还包括测速装置，所述测速装置与所述控制器相连用于测量所述左前车轮和所述右前车轮的转速。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆，其特征在于，所述测速装置包括左测速装置和右测速装置，所述左测速装置与所述控制器相连用于测量所述左前车轮的转速，所述右测速装置与所述控制器相连用于测量所述右前车轮的转速。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆，其特征在于，所述左测速装置和所述右测速装置均为转速传感器。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，所述左前车轮和所述右前车轮中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐增加，所述左后车轮和所述右后车轮中的每一个的踏面的径向尺寸构造成从内向外逐渐减小。

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