CN107097805A - 专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，包括位于车厢和轨道梁之间的转向装置，转向装置分别与每节车厢连接后再与轨道梁接触，车厢中相邻的车厢中的一个车厢从相互靠近的侧壁凸出形成承重台，承重台与对应的减震器顶部连接，设置有承重台的车厢侧壁安装有下牵引台，下牵引台上方设置有牵引销座，且牵引销座与转向架连接，另一个车厢中相互靠近的侧壁安装有上牵引台，上牵引台设置在牵引销座上方且上牵引台与牵引销座连接。采用球形铰接装置使得车厢纵向连接紧密，提高了车列的整体性，减少了车厢的纵向冲动，让乘坐更舒适，减少了转向架数量，并可以使每根车轴都达到允许的最大轴重，实现车辆的轻量化，达到节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种车厢连接装置，具体涉及一种专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置。
背景技术
单轨铁路，是铁路的一种，使用单轨滑行而非传统铁路的两条平衡路轨。单轨铁路的路轨一般以超高硬度混凝土制造，比普通钢轨宽很多。而单轨铁路的车辆比路轨更宽。和城市轨道交通***相似，单轨铁路主要应用在城市人口密集的地方，用来运载乘客。亦有在游乐场内建筑的单轨铁路，专门运载游人。单轨铁路主要分成两类。悬挂式单轨铁路的列车悬挂在轨道之下。另一种较为常见的是跨座式单轨铁路，列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨。现代的单轨铁路由电动机推进，一般使用轮胎而不使用钢制的车轮。轮胎会在路轨的上面及两旁转动，推动列车及维持平衡。早期单轨***的设计是不能使用转辙器的，使到运作上出现很多不便。现代的单轨***多数已经可以使用转辙器，让车辆可以驶进不同的缐路，而同一缐路亦可作双程行驶。已知技术为多个跨座式单轨列车车厢通过车钩或棒式连接装置进行连接，并架设在支撑每个车厢的两个单轴或两个双轴转向架上，这样每个车厢均分别设有两个单轴或两个双轴转向架，如庞巴迪公司的跨座式单轨单轴转向架列车，马来西亚SCOMI公司的跨座式单轨单轴转向架列车，日立及重庆的跨座式单轨双轴转向架列车。在标准铁路轨道上行驶的铰接式列车，如法国的TGV列车和AGV列车以及西班牙的TALGO摆式列车。
现有技术中并没有在跨座式单轨上采用铰接。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中并没有在跨座式单轨上采用铰接，造成车辆结构复杂重量重，其目的在于提供一种专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，该装置在跨座式单轨列车厢之间进行连接，简化了结构，实现了车辆的轻量化。
本发明通过下述技术方案实现：
专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，包括位于车厢和轨道梁之间的转向装置，所述转向装置分别与每节车厢连接后再与轨道梁接触，并且能够沿着轨道梁表面移动。目前的单轨铁路中，其车厢基本是采用车钩或者棒式连接方式，车列的整体性低，车厢的纵向冲动大，乘坐不舒适，而且车辆结构复杂重量重，而本方案设计的转向装置，通过将转向装置分别与每节车厢连接后再与轨道梁接触，并且能够沿着轨道梁表面移动，其在跨座式单轨列车厢之间进行铰接，简化了结构，实现了车辆的轻量化。本方案利用在跨座式单轨列车厢设计的铰接结构，其实现了每个转向装置最充分的承力，使得不需要采用较多数量的转向装置，相对于其它类型的连接方式，减轻了车辆的重量。
其中转向装置包括转向架，转向架上安装有行走轮、导向轮、稳定轮以及减震器，且减震器与车厢连接，行走轮位于轨道梁上方并且行走轮的底面与轨道梁接触，导向轮和稳定轮位于行走轮下方且导向轮和稳定轮均与轨道梁的侧壁接触。减震器用来缓和和减弱振动。本方案中减震器优选为空气橡胶弹簧减震器，也可以采用其它减震器，采用空气橡胶弹簧减震器的优点是刚度是可变的和可调节的。转向架为碳钢板材焊接，呈日字型框架结构，中间有横梁，横梁上设有附加气室调节橡胶空气弹簧的气压，转向架上设置充气橡胶轮胎的行走轮和导向轮及稳定轮，行走轮和导向轮及稳定轮与一根单独的轨道梁接触，引导转向架在其上行驶，转向架上设有高度限制阀，用以限制车厢地板距轨道行驶面的高度。本方案通过设置上下牵引台来代替车钩或棒式连接装置，提高了车辆的整体性，减少了纵向冲动，相邻的两个车厢共用一个转向架，在每节车厢下减少了转向装置的数量，按照本方案车列减少了转向架数量从2倍于车厢数量减少为车厢数量加1，实现了车辆的轻量化，运行效率更高，节能效果明显。还在于转向架上的稳定轮和导向轮设置保护钢盆，当稳定轮和导向轮的轮胎泄气时靠保护钢盆行驶，转向架前后端设置聚氨酯安全轮，当行走轮的轮胎泄气时靠安全轮低速行驶。
将车厢中相邻的车厢中的一个车厢从相互靠近的侧壁凸出形成承重台，且承重台与对应的减震器顶部连接，设置有承重台的车厢侧壁安装有下牵引台，下牵引台设置在承重台下方，下牵引台上方设置有牵引销座，且牵引销座与转向架连接，另一个车厢中相互靠近的侧壁安装有上牵引台，上牵引台设置在牵引销座上方且上牵引台与牵引销座连接。其中承重台的数量优选为两块，且下牵引台设置在两块承重台之间，每块承重台下方均连接有一个减震器。球形铰接接头代替取消车钩或是棒式车钩，使车厢纵向连接紧密，提高车列的整体性，减少车厢的纵向冲动，让乘坐更舒适。
上牵引台上设置有球形上心盘，下牵引台上设置有球形下心盘，且球形下心盘与牵引销座为一体结构，减少车厢下部的空间占用，车体的重心更低，球形上心盘放置在球形下心盘中并相互配合。利用球形心盘的配合结构，在水平转弯时更加灵活，可以实现更小的转弯半径。在同样的转弯半径和限界时车身加宽，增加载客面积。在过竖向弯道时，不再约束车厢的点头运动，降低了轴重转移，提高了粘着利用率。
还在球形上心盘和球形下心盘之间设置有衬垫，且衬垫同时与球形上心盘和球形下心盘接触。衬垫是用于心盘之间的摩擦，其摩擦系数合理，采用复合材料制成。
球形上心盘中心处设置有中心销轴，且中心销轴穿过球形下心盘的中心后沿着牵引销座的中心线布置，中心销轴的顶部设置有止档块，止档块和球形上心盘之间留有运动间隙，用来控制车体的倾摆。其中止档块的底部为半圆球形。转向架上设置横向止档限制车体的最大横动量，转向架和车体间设有抗侧滚扭杆，垂向减震器。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用球形铰接装置使得车厢纵向连接紧密，提高了车列的整体性，减少了车厢的纵向冲动，让乘坐更舒适；
2、本发明能够在相邻车厢共用一个转向架，整个车列减少了转向架数量，并可以使每根车轴都达到允许的最大轴重，实现车辆的轻量化，达到节能效果；
3、本发明在通过弯道时，可以自由地实现倾摆，降低车厢对转向架轮重偏移的影响，减小了轮胎磨耗，使用球形铰接装置在水平转弯时更加灵活，可以实现更小的转弯半径，在过竖向弯道时，不再约束车厢的点头运动，降低了轴重转移，提高了粘着利用率；
4、本发明在同等轴重的情况下，车厢长度更短，在同样的转弯半径和限界时车身可以做的更宽，有效的增加载客面积，转向架的中心距更小，这样行驶时转向架对轨道的冲角会减少，这样也减少了轮胎的磨耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的D-D向剖视图；
图3为图1的F处放大示意图；
图4为车厢之间的连接局部结构图；
图5为全部为双轴转向架车列的结构示意图；
图6为图5的A-A向剖视图；
图7为全部为单轴转向架车列的结构示意图；
图8为图7的B-B向剖视图；
图9为同时有单轴和双轴转向架车列的结构示意图；
图10为图9的C-C向剖视图；
附图中标记及对应的零部件名称：
1-车厢一，2-车厢二，3-转向架，4-承重台，5-下牵引台，6-牵引销座，7-上牵引台，8-球形上心盘，9-减震器，10-导向轮，11-稳定轮，12-行走轮，13-衬垫，14-连接构架，15-中心销轴，16-止档块，17-轨道梁。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
如图1至图4所示，专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其结构在车厢和轨道梁17之间设置转向装置，车列可以是只包括前端和后端的两节车厢组成的车列，也可以是增加1至6节乃至更多节中间车厢的多车厢车列，其中两个相邻的车厢共用一个跨座式单轨双轴转向装置，车列的最前端和最后端车厢使用跨坐式单轨转向装置，车列最前端和最后端使用单轴转向架。采用短车厢，转向架的中心距小，行驶时转向架对轨道的冲角小，减少轮胎磨耗。车体的车厢采用如铝合金，碳纤维等轻质材料制作。为方便描述，将相邻的车厢分别命名为车厢一1和车厢二2，车厢一1中靠近车厢二2的侧壁凸出形成两块承重台4，且每块承重台4与对应的空气橡胶弹簧减震器顶部连接，通过大横向刚度的空气橡胶弹簧支撑车厢靠近承台的重量，车厢一1设置有承重台4的车厢侧壁安装有下牵引台5，下牵引台5设置在承重台4下方，下牵引台5设置在两块承重台4之间，下牵引台5的结构强度足以支撑车厢一1的重量，同时承受牵引力、制动力、冲击力，震动等，下牵引台5上方设置有牵引销座6，且牵引销座6与转向架3连接，车厢二2中靠近车厢一1的侧壁安装有上牵引台7，上牵引台7设置在牵引销座6上方且上牵引台7与牵引销座6连接，上牵引台7的结构强度足以支撑车厢自身的重量，同时承受牵引力、制动力、冲击力，震动等。
车列的两个相邻车厢共用一个转向装置，转向装置由转向架3、连接构架14、行走轮12、导向轮10、稳定轮11、橡胶轮胎空气弹簧减震器及它们之间的连接结构组成，其中行走轮12安装在连接构架14上，导向轮10、稳定轮11以及空气橡胶弹簧减震器分别安装在转向架3上，行走轮12位于轨道梁17上方并且行走轮12的底面与轨道梁17接触，导向轮10和稳定轮11位于行走轮12下方且导向轮10和稳定轮11均与轨道梁17的侧壁接触。两个相邻车厢共用一个转向架，整个车列减少了转向架数量，转向架的数量从2倍于车厢数量减少为车厢数量加1，比非铰接双轴转向架在每个车厢连接处减少了一个转向架，比单轴转向架车辆，在一个连接处减少了4个导向轮、2个稳定轮、一根横梁、两组平衡作用拉杆(车体定位杆)、两个橡胶轮胎空气弹簧减震器，这样做的结果是减少了转向架的数量，并可以使每根车轴都达到允许的最大轴重，实现车辆的轻量化，达到节能效果。
上牵引台7上设置有球形上心盘8，下牵引台5上设置有球形下心盘，且下心盘与牵引销座6为一体结构，球形上心盘8放置在球形下心盘中并相互配合。球形上下心盘相互配合成对使用，合在一起称为球形铰接接头，牵引销座6的作用是连接转向架3，使来自于转向架3的牵引力和制动力传递给车厢一1，同时球面下心盘牵引销座6把力通过上心盘传递给上牵引台7，再传递给车厢二2，其他车厢间的连接和支撑结构相同，力传递情况也是相同的，这样就实现整个车列的沿单轨轨道方向的运动和制动。球形铰接装置位于中央牵引装置的上方与中央牵引装置是重叠放置的，充分利用两组轮胎中间的空档位置。
还在球形上心盘8和球形下心盘之间设置有衬垫13，且衬垫13同时与球形上心盘8和球形下心盘接触。球形上心盘8中心处设置有中心销轴15，且中心销轴15穿过球形下心盘的中心后沿着牵引销座6的中心线布置，中心销轴15的顶部设置有止档块16，止档块16的底部为半圆球形，止档块16和上心盘8之间留有运动间隙，用来控制车体的倾摆。使用球形铰接接头，在水平转弯时更加灵活，可以实现更小的转弯半径。在同样的转弯半径和限界时车身加宽，增加载客面积。在过竖向弯道时，不再约束车厢的点头运动，降低了轴重转移，提高了粘着利用率。球形铰接接头代替取消车钩或是棒式车钩，使车厢纵向连接紧密，提高车列的整体性，减少车厢的纵向冲动，让乘坐更舒适。
如图5至图10所示，铰接双轴转向架不需要单轴转向架的平衡作用拉杆(车体定位杆)，单轴转向架只有一个轮对，转向架是不稳的，需要在转向架构架和车体间设置相应的约束，这种约束功能和牵引必须由不同的机构实现，以实现抗倾覆和牵引功能的解耦，这种设计是非常困难的，每个单轴转向架都需要一组平衡作用拉杆(车体定位杆)。除最少一节车厢为4点支撑外，其余车厢为三点支撑，车厢在通过弯道时，可以自由地实现倾摆，降低车厢对转向架轮重偏移的影响，减少轮胎磨耗。
车列的两端司机室采用抬高设计，司机室地板高于车厢中部地板，改善司机的驾驶视野。每个车厢包括一个乘客步行通道，该通道使得相邻车厢的内部空间与相邻车厢相通，其中一个相邻的车厢一1通过对称布置于车厢端部两侧的空气橡胶弹簧9直接支撑在转向架3上，另一个车厢二2的端部伸出的上牵引台7通过球形铰接接头支撑在另一个车厢端部伸出的下牵引台5上，这样可以减少使用两个空气橡胶弹簧9并实现了两个车厢共用一个转向架。
球形铰接装置设置在高于车厢车身中部地板平面的位置，车厢连接处的地板设置为斜坡或阶梯，可以略高于车厢车身中部地板，整个车列车厢的重心降低，提高了车列行驶的平稳性，减少转向架的导向轮10和稳定轮11在转向时的受力，使导向轮和稳定轮轮胎更耐用，整个车列所需的通过限界变小，降低整个工程造价，这种效果在需要设置隧道和桥梁时更为明显。
转向架的中部设有一个中心销式中央牵引装置，来自转向架的牵引力和制动力通过中心销传递给带有下心盘的下牵引台5，然后传递给焊有该下牵引台5的车厢一1，同时通过下心盘6传递给上心盘8，然后传递给另一车厢，上下心盘同时也传递车列的纵向冲击力。中央牵引装置置于转向架中部，与转向架通过中心销轴15弹性连接。
在同样的车辆限界条件下，可以比非铰接双轴转向架的长车体宽度增加20到50mm，有效地增加了载客面积。两相邻车厢的连接处，车厢地板通过设置斜坡或台阶抬高约200mm，整个车列的重心下降约200mm，减少车厢在过弯道时的倾摆力，减少稳定轮的反作用力，减少稳定轮磨耗。
本方案中还可以通过使用橡胶堆的中心销牵引，也可以使用Z字型拉杆的中心销牵引，以及其他牵引方式实现牵引功能变形来实现；可以通过车列的最前端和最后端也可以使用双轴转向架来代替单轴转向架方案来变形来实现，车列为双向行驶，车列用途为载客。
相邻车厢连接处地板有斜坡或者阶梯，可以通过可以使用整体车厢抬高，车厢连接处不设阶梯或斜坡的方案，或者是设置一个小斜坡或小阶梯的方式变形来实现。
两侧的空气橡胶弹簧减震器可以用普通钢弹簧减震器的变形来实现。
为了降低整个车列的重心，侧翻的倾覆力矩减小，采用小尺寸的轨道梁。也可以通过用平面心盘代替球形心盘的一种变形来实现，可以通过四点支撑的车厢可以在车列中处于不同的位置变形来实现，牵引销座6可以设计为分体的方式变形来实现，可以通过上下心盘和中央牵引装置不再同一条垂线上，而是在车列沿轨道方向的中心线错开一定距离的变形来实现。
转向装置可以是动力的，也可以是非动力的，可以根据需要组合，车列的动力来源可以是蓄电池，可以是超级电容，也可以是接触网及其他形式。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，包括位于车厢和轨道梁(17)之间的转向装置，所述转向装置分别与每节车厢连接后再与轨道梁(17)接触，并且能够沿着轨道梁(17)表面移动。
2.根据权利要求1所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述转向装置包括转向架(3)，转向架(3)上安装有行走轮(12)、导向轮(10)、稳定轮(11)以及减震器(9)，且减震器(9)与车厢连接，行走轮(12)位于轨道梁(17)上方并且行走轮(12)的底面与轨道梁(17)接触，导向轮(10)和稳定轮(11)位于行走轮(12)下方且导向轮(10)和稳定轮(11)均与轨道梁(17)的侧壁接触。
3.根据权利要求2所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述车厢中相邻的车厢中的一个车厢从相互靠近的侧壁凸出形成承重台(4)，且承重台(4)与对应的减震器(9)顶部连接，设置有承重台(4)的车厢侧壁安装有下牵引台(5)，下牵引台(5)设置在承重台(4)下方，下牵引台(5)上方设置有牵引销座(6)，且牵引销座(6)与转向架(3)连接，另一个车厢中相互靠近的侧壁安装有上牵引台(7)，上牵引台(7)设置在牵引销座(6)上方且上牵引台(7)与牵引销座(6)连接。
4.根据权利要求3所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述上牵引台(7)上设置有球形上心盘(8)，下牵引台(5)上设置有球形下心盘，且球形下心盘与牵引销座(6)为一体结构，球形上心盘(8)放置在球形下心盘中并相互配合。
5.根据权利要求4所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述球形上心盘(8)和球形下心盘之间设置有衬垫(13)，且衬垫(13)同时与球形上心盘(8)和球形下心盘接触。
6.根据权利要求4所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述球形上心盘(8)中心处设置有中心销轴(15)，且中心销轴(15)穿过球形下心盘的中心后沿着牵引销座(6)的中心线布置，中心销轴(15)的顶部设置有止档块(16)，止档块(16)和球形上心盘(8)之间留有运动间隙，用来控制车体的倾摆。
7.根据权利要求6所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述止档块(16)的底部为半圆球形。
8.根据权利要求3所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述承重台(4)的数量为两块，且下牵引台5设置在两块承重台(4)之间，每块承重台(4)下方均连接有一个减震器(9)。
9.根据权利要求2所述的专用于跨座式单轨列车厢之间的连接装置，其特征在于，所述减震器(9)为空气橡胶弹簧减震器。
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