CN109367559B - 一种跨座式单轨的立体构造变轨装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种跨座式单轨的立体构造变轨装置及使用方法，包括设置于支撑结构上的一对导轨和用于安装在轨道车下部的车载变轨机构，位于一对导轨之间设置有与地面平行且不连续的正线轨道梁，位于正线轨道梁的下侧设置有侧线轨道梁，所述侧线轨道梁的后端设置有倾斜向上的延伸部，所述延伸部与位于后侧上方的正线轨道梁的前端相连接。该跨座式单轨的立体构造变轨装置结构紧凑，有利于降低设计与施工成本，使用简便。

Description

一种跨座式单轨的立体构造变轨装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种跨座式单轨的立体构造变轨装置及使用方法。

背景技术

随着轨道交通科技的发展，单轨***开始崭露头角。目前我国的城市发展面临着汽车保有量太大、城市道路交通使用面积不足的问题，兴建城市轨道交通是解决该问题的理想方法。城市轨道交通可分为地下轨道***（地铁）与地面轨道***（轻轨）。地下轨道***具有高运量的特点，但其造价高，工期长，灵活性差，不适合大量建于CBD区域内。而以工期短、造价低、占地小、转弯半径小、节能静音为优势的地面轨道交通能灵活穿梭于CBD区内的大楼之间，常用于CBD区域内的通勤。跨座式单轨是地面轨道交通中的一种，其造价、工期、施工难度、安全性和占地面积都是所有地面轨道交通中最优的。然而目前限制跨座式单轨发展最大的障碍便是变轨装置。传统的跨座式单轨关节型道岔转辙器结构复杂，完成一次转辙需要将整个导轨移动至另一股道上，大约需要10秒完成。由于跨坐式单轨接触结构特殊，目前还未出现应用于跨座式单轨的车载变轨器。

PRT（个人快速运输***）在进入21世纪后逐渐成为轨道交通发展的主要方向之一。在2013年韩国顺天园博会上，韩国与瑞典合作的一套PRT***吸引了全世界的目光，PRT***的“点到点直达”、高密度、高舒适性的特点在未来交通发展中有些明显的优势。目前PRT***所采用的轨道形式主要有悬挂式单轨与胶轮轻轨，或是类似汽车的导向轨道（英国希斯罗机场PRT）。由于PRT***需要高车流密度运营，所以就要求车头时距很小（至少小于5秒），以便于道岔处的分流与合流。按照目前的技术，跨座式单轨10秒的转辙时间无法满足PRT***的设计要求，所以目前没有PRT***采用了跨座式单轨作为轨道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跨座式单轨的立体构造变轨装置及使用方法，结构紧凑，有利于降低设计与施工成本。

本发明的技术方案在于：一种跨座式单轨的立体构造变轨装置，包括设置于支撑结构上的一对导轨和用于安装在轨道车下部的车载变轨机构，位于一对导轨之间设置有与地面平行且不连续的正线轨道梁，位于正线轨道梁的下侧设置有侧线轨道梁，所述侧线轨道梁的后端设置有倾斜向上的延伸部，所述延伸部与位于后侧上方的正线轨道梁的前端相连接。

进一步地，所述车载变轨机构包括走行轮用于接触与正线轨道梁或侧线轨道梁的上侧面的转向架，所述转向架两侧部的前后侧分别设置有与走行轮共车轴并用于与导轨接触的导轮，转向架上设置有用于导轮轴向收缩的调节机构，转向架下部的两侧分别设置有一对用于接触与正线轨道梁或侧线轨道梁侧面的稳定轮。

进一步地，所述转向架为无摇枕单轴转向架，所述调节机构包括嵌套于车轴外侧端的圆筒形伸缩杆，所述伸缩杆内设置有控制其伸缩的液压***。

进一步地，所述支撑结构包括间隔设置的钢筋混凝土支撑柱，位于钢筋混凝土支撑柱的上端设置有轨道底板，所述正线轨道梁或侧线轨道梁设置于轨道底板上，所述轨道底板的两侧部分别设置有用于支撑轨道的型钢桁架。

进一步地，所述导轨为钢轨，导轨的顶面高度为正线轨道梁的顶面高度加150mm。

进一步地，所述侧线轨道梁延伸部坡度为10%，侧线轨道梁的延伸部作为单行下坡时设置有阻尼器。

进一步地，所述正线轨道梁和侧线轨道梁分别为钢筋混凝土矩形轨道梁。

一种应用于跨座式单轨的立体构造变轨装置的使用方法，包括以下步骤：

1）当轨道车需要通过道岔分流，目标为进入正线时：

1.1）在进入变轨装置前，轨道车利用调节机构使导轮处于伸出状态，使导轮下端与导轨上端面平行，导轮的轮缘外侧与导轨的内侧平行；

1.2）轨道车进入变轨装置，两侧的导轮与导轨接触，并向前运行一段距离，保证导轮都正常接触导轨；

1.3）轨道车改由导轮与导轨作为支撑，随着侧线轨道梁延伸部的坡降，轨道车的走行轮、导向轮与稳定轮抬离侧线轨道梁延伸部，轨道车的导轮与导轨为唯一支撑；

1.4）轨道车驱动导轮继续运行至正线轨道梁末端的起始点，走行轮、导向轮与稳定轮重新接触轨道梁；

1.5）而后轨道车由正线轨道梁支撑，导轨终止，导轮脱离导轨，轨道车驶出变轨装置，导轮状态重置，等待进入下一组变轨装置；

2）当轨道车需要通过道岔分流，目标为进入侧线时：

2.1）在进入变轨装置前，轨道车通过调节机构使位于车体外壁的导轮处于收起状态，使导轮的轮缘外侧与导轨的内侧保持一定距离；

2.2）轨道车进入变轨装置，两侧导轮均不与导轨接触；

2.3）轨道车继续由侧线轨道梁的延伸部作为支撑，随着延伸部的坡降，轨道车的走行轮、导向轮与稳定轮依然贴附着延伸部运行；

2.4）轨道车继续沿延伸部坡降运行，同时关闭动力；走行轮与阻尼器的产生阻力，控制车辆速度；运行至侧线轨道梁不再坡降的侧线终点后，轨道车驶出变轨装置，导轮状态重置，等待进入下一组变轨装置；

3）当轨道车需要通过道岔合流，经由正线进入时，运作方式与步骤1）相同；

4）当轨道车需要通过道岔合流，经由侧线进入时，运作方式与步骤2）的区别在于：单行上坡的侧线轨道的延伸部未布置阻尼器，车辆需要开足动力完成上坡。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：可实现跨座式单轨的车载变轨装置变轨，解决了跨座式单轨的由于轨道与车辆的结构问题导致道岔正线与侧线线路冲突，使得道岔（变轨装置）转辙时间长、构造复杂、平面占地面积大的问题。采用新型车载变轨装置代替传统关节型转辙器，可取消原本10秒左右的转辙时间，从而提高变轨效率，使得跨座式单轨的变轨效率显著提高，以此缩短跨座式单轨轨道车的车头时距，提高车流密度。具有双向通行的能力，但在一般情况下为单向通行。此限定的目的为更好地进行运输管理，提高运输质量。在必要时（例如遇到突发情况另一方向轨道关闭）也可以逆向通行。填补了跨座式单轨无法设计车载变轨装置的空白，使得需要高密度运营的PRT***也能使用造价低、施工快、占地小的跨座式单轨作为轨道，对于PRT领域的发展有重要意义。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的图1的终点处A-A的剖面图；

图3为本发明的图1的中点处B-B的剖面图；

图4为本发明的图1的起点处C-C的剖面图；

图5为本发明的变轨装置车载变轨机构的结构示意图；

图6为本发明的变轨装置导轮处于收缩状态的车载变轨机构的结构示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图6

一种跨座式单轨的立体构造变轨装置，包括设置于支撑结构上的一对导轨10和用于安装在轨道车1下部的车载变轨机构，位于一对导轨之间设置有与地面平行且不连续的正线轨道梁11，位于正线轨道梁的下侧设置有侧线轨道梁12，所述侧线轨道梁的后端设置有倾斜向上的延伸部13，所述延伸部的后端与位于后侧上方的正线轨道梁的前端相连接。

本实施例中，所述延伸部设置于相邻两正线轨道梁不连续区段下侧，所述轨道的前后端分别设置有相前段正线轨道梁及后段正线轨道梁方向延伸的重叠区段，以便轨道车顺利运行到正线轨道梁上，并在正线轨道梁上运行稳定后脱离导轨。

本实施例中，所述车载变轨机构包括用于与轨道车下部相连接的无摇枕单轴转向架，所述转向架的走行轮21用于接触与正线轨道梁或侧线轨道梁的上侧面，所述走行轮设置于转向架的前后部且数量为4个。所述转向架两侧部的前后侧分别设置有与走行轮共车轴并用于与导轨接触的导轮22，以便驱动电机同时驱动走行轮与导轮共同旋转推动轨道车前进。所述转向架上设置有用于导轮轴向收缩的调节机构，转向架下部的两侧分别设置有一对用于接触与正线轨道梁或侧线轨道梁侧面的稳定轮23。

本实施例中，所述导轮为半径小于走行轮且半径为150mm、宽度为80mm、轮缘厚度为20mm的钢轮，且数目为4个。所述转向架两侧部的前后侧分别设置竖轴24，所述竖轴上上下间隔设置有一对稳定轮。

本实施例中，所述导轮收起时导轮的外缘与轨道车的外壁平齐，导轮伸出时导轮的轮缘外侧距离轨道梁中心1120mm，导轮的下缘高度与导轨的上部高度一致。

本实施例中，所述调节机构包括嵌套于车轴外侧端的圆筒形伸缩杆，所述伸缩杆内设置有控制其伸缩的液压***，该伸缩杆的结构类似于西班牙Talgo高速列车所使用的可变轨距转向架中调节车轮间距的伸缩装置。

本实施例中，所述支撑结构包括间隔设置的钢筋混凝土支撑柱31，位于钢筋混凝土支撑柱的上端设置有轨道底板32，所述正线轨道梁或侧线轨道梁设置于轨道底板上，所述轨道底板的两侧部分别设置有用于支撑轨道的型钢桁架33。当存在超过两层的轨道梁时，二层以上的轨道梁可用桁架或箱型结构与下部结构支撑，具体设计时应以结构不与行车区域冲突为原则。

本实施例中，正线轨道梁的顶面距离上一层轨道梁支撑结构底面的距离等于所运行轨道车车轮底部到车顶的最大距离加300mm。

本实施例中，所述导轨为材质为符合铁路建造标准的钢轨，一对导轨的中心线与轨道梁（正线轨道梁或侧线轨道梁）的中心线重合，轨道宽度为所运行轨道车最大车宽加240mm，导轨的顶面高度为正线轨道梁的顶面高度加150mm。所述导轨只布置于正线轨道梁两侧，在侧线部分不布置。导轨一般为直线，且不设置坡度，在特殊情况下可设置不超过2%坡度的坡道。

本实施例中，根据GB 50458-2008《跨座式单轨交通设计规范》，跨座式单轨的轨道坡度应小于6%。但该规范主要适用中运量跨座式单轨运输***。由于本发明主要运用于低运量的PRT***中，轨道车车体较小，车体较轻，重心较低，故在原规范上做出调整，所述侧线轨道梁延伸部坡度为10%。为了避免安全问题，在上述轨道中属于坡度超过6%且为单行下坡的轨道，因此侧线轨道梁的延伸部作为单行下坡时设置有阻尼器，在单行上坡的轨道不做布置。

本实施例中，上述阻尼器构造类似于铁路大型编组站中用于使溜峰车厢减速的液压阻尼器，可选用相似产品，在此不另做介绍。

本实施例中，所述正线轨道梁和侧线轨道梁分别为断面为850mm×1500mm的钢筋混凝土矩形轨道梁。

一种应用于跨座式单轨的立体构造变轨装置的使用方法，包括以下步骤：

1）当轨道车需要通过道岔分流，目标为进入正线时：

1.1）在进入变轨装置前，轨道车利用调节机构使导轮处于伸出状态，使导轮下端与导轨上端面平行（此时未接触），导轮的轮缘外侧与导轨的内侧平行；

1.2）轨道车进入变轨装置，两侧的导轮与导轨接触，并向前运行一段距离，保证导轮都正常接触导轨；

1.3）轨道车改由导轮与导轨作为支撑，随着侧线轨道梁延伸部的坡降，轨道车的走行轮、导向轮与稳定轮抬离侧线轨道梁延伸部，轨道车的导轮与导轨为唯一支撑；

1.4）轨道车通过车载电容器提供的电量驱动导轮继续运行至正线轨道梁末端的起始点，走行轮、导向轮与稳定轮重新接触轨道梁；

1.5）而后轨道车由正线轨道梁支撑，导轨终止，导轮脱离导轨，轨道车驶出变轨装置，导轮状态重置，等待进入下一组变轨装置；

2）当轨道车需要通过道岔分流，目标为进入侧线时：

2.1）在进入变轨装置前，轨道车通过调节机构使位于车体外壁的导轮处于收起状态，使导轮的轮缘外侧与导轨的内侧保持一定距离；

2.2）轨道车进入变轨装置，两侧导轮均不与导轨接触；

2.3）轨道车继续由侧线轨道梁的延伸部作为支撑，随着延伸部的坡降，轨道车的走行轮、导向轮与稳定轮依然贴附着延伸部运行；

2.4）轨道车继续沿延伸部坡降运行，同时关闭动力；走行轮与阻尼器的产生阻力，控制车辆速度；运行至侧线轨道梁不再坡降的侧线终点后，轨道车驶出变轨装置，导轮状态重置，等待进入下一组变轨装置；

3）当轨道车需要通过道岔合流，经由正线进入时，运作方式与步骤1）相同；

4）当轨道车需要通过道岔合流，经由侧线进入时，运作方式与步骤2）相似，区别在于：单行上坡的侧线轨道的延伸部未布置阻尼器，车辆需要开足动力完成上坡，其余运作方式与步骤2）的运作方式相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的一种跨座式单轨的立体构造变轨装置并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种跨座式单轨的立体构造变轨装置，其特征在于，包括设置于支撑结构上的一对导轨和用于安装在轨道车下部的车载变轨机构，位于一对导轨之间设置有与地面平行且不连续的正线轨道梁，位于正线轨道梁的下侧设置有侧线轨道梁，所述侧线轨道梁的后端设置有倾斜向上的延伸部，所述延伸部与位于后侧上方的正线轨道梁的前端相连接；所述车载变轨机构包括走行轮用于接触与正线轨道梁或侧线轨道梁的上侧面的转向架，所述转向架两侧部的前后侧分别设置有与走行轮共车轴并用于与导轨接触的导轮，转向架上设置有用于导轮轴向收缩的调节机构，转向架下部的两侧分别设置有一对用于接触与正线轨道梁或侧线轨道梁侧面的稳定轮；所述导轮收起时导轮的外缘与轨道车的外壁平齐；所述转向架为无摇枕单轴转向架，所述调节机构包括嵌套于车轴外侧端的圆筒形伸缩杆，所述伸缩杆内设置有控制其伸缩的液压***。

2.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨的立体构造变轨装置，其特征在于，所述支撑结构包括间隔设置的钢筋混凝土支撑柱，位于钢筋混凝土支撑柱的上端设置有轨道底板，所述正线轨道梁或侧线轨道梁设置于轨道底板上，所述轨道底板的两侧部分别设置有用于支撑轨道的型钢桁架。

3.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨的立体构造变轨装置，其特征在于，所述导轨为钢轨，导轨的顶面高度为正线轨道梁的顶面高度加150mm。

4.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨的立体构造变轨装置，其特征在于，所述侧线轨道梁的延伸部作为单行下坡时设置有阻尼器。

5.根据权利要求1所述的一种跨座式单轨的立体构造变轨装置，其特征在于，所述侧线轨道梁延伸部坡度为10%，所述正线轨道梁和侧线轨道梁分别为钢筋混凝土矩形轨道梁。

6.一种应用于权利要求4所述的一种跨座式单轨的立体构造变轨装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）当轨道车需要通过道岔分流，目标为进入正线时：

1.1）在进入变轨装置前，轨道车利用调节机构使导轮处于伸出状态，使导轮下端与导轨上端面平行，导轮的轮缘外侧与导轨的内侧平行；

1.2）轨道车进入变轨装置，两侧的导轮与导轨接触，并向前运行一段距离，保证导轮都正常接触导轨；

1.3）轨道车改由导轮与导轨作为支撑，随着侧线轨道梁延伸部的坡降，轨道车的走行轮、导向轮与稳定轮抬离侧线轨道梁延伸部，轨道车的导轮与导轨为唯一支撑；

1.4）轨道车驱动导轮继续运行至正线轨道梁末端的起始点，走行轮、导向轮与稳定轮重新接触轨道梁；

1.5）而后轨道车由正线轨道梁支撑，导轨终止，导轮脱离导轨，轨道车驶出变轨装置，导轮状态重置，等待进入下一组变轨装置；

2）当轨道车需要通过道岔分流，目标为进入侧线时：

2.1）在进入变轨装置前，轨道车通过调节机构使位于车体外壁的导轮处于收起状态，使导轮的轮缘外侧与导轨的内侧保持一定距离；

2.2）轨道车进入变轨装置，两侧导轮均不与导轨接触；

2.3）轨道车继续由侧线轨道梁的延伸部作为支撑，随着延伸部的坡降，轨道车的走行轮、导向轮与稳定轮依然贴附着延伸部运行；

2.4）轨道车继续沿延伸部坡降运行，同时关闭动力；走行轮与阻尼器的产生阻力，控制车辆速度；运行至侧线轨道梁不再坡降的侧线终点后，轨道车驶出变轨装置，导轮状态重置，等待进入下一组变轨装置；

3）当轨道车需要通过道岔合流，经由正线进入时，运作方式与步骤1）相同；

4）当轨道车需要通过道岔合流，经由侧线进入时，运作方式与步骤2）的区别在于：单行上坡的侧线轨道的延伸部未布置阻尼器，车辆需要开足动力完成上坡。