CN109398373B - 一种悬挂式双驱换道***及其轨道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂式双驱换道***，包括车体，所述车体的上侧壁中心处固定安装有空气悬架，所述双驱换道装置包括下驱动体、上驱动体和摇臂体，所述摇臂体下端安装有行星减速机构，所述行星减速机构的前侧壁固定安装有传动机构，且传动机构的前侧壁固定安装有摇臂作动器，具有两种轨道的运行能力，既可以与现代的通用轨道兼容，又可以独立运行于结构更加简单的工字轨道，同时不依赖道岔***，实现在两种轨道间的安全换道，容易与现有的轨道***进行并网，本发明的安全性高，设置的工字轨道本身结构避免了车辆行驶过程的掉轨发生，同时摇臂装置配合导向轮及副轨结构使侧向力对变道的影响得到有效的抑制，确保了换道的安全有效。

Description

一种悬挂式双驱换道***及其轨道

技术领域

本发明涉及换道***及轨道技术领域，具体为一种悬挂式双驱换道***及其轨道。

背景技术

悬挂式车辆最早出现在德国，在德、法、日等国已经运营多年，其零排放、低噪声、高安全、低成本的特点使其成为极具发展潜力的一种交通运输方式。在已公布实用新型专利(CN202966293U)中公开了“一种实现安全可靠道岔换向的悬挂式单轨快速公交***”，其所采用的上轨道形式及小车的悬挂方式使***存在安全隐患，当车体受到侧向风力或离心力作用时车体将发生偏摆，在车体重力的联合作用下将会对驱动***产生一附加力矩，迫使小车及其上的升降支撑机构会随之产生一定幅度的摆动，易造成脱轨事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬挂式双驱换道***及其轨道，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种悬挂式双驱换道***，包括车体，所述车体的上侧壁中心处固定安装有空气悬架，所述空气悬架的顶端固定安装有双驱换道装置，且双驱换道装置的外侧壁卡接有轨道，所述双驱换道装置包括下驱动体、上驱动体和摇臂体，所述摇臂体的数量为四个，且四个所述摇臂体分别分布在上驱动体的四角处，所述摇臂体的上端与上驱动体的下端外侧壁相铰接，且摇臂体的下端内置有行星减速机构，所述行星减速机构的外壳固定安装在下驱动体的上侧壁，所述行星减速机构的前侧壁固定安装有传动机构，且传动机构的前侧壁固定安装有摇臂作动器。

优选的，所述上驱动体的上侧壁转动连接有上车轮，且上车轮的数量为四个，四个所述的上车轮呈对称分布，所述上驱动体的下侧壁固定安装有上驱动作动器，且上驱动体的上侧壁固定安装有上导向轮，所述上导向轮的数量为八个，八个所述上导向轮每两个为一组分别水平布置于四个所述上车轮的外侧。

优选的，所述下驱动体的上侧壁前端固定安装有下驱动作动器，所述下驱动体的外侧壁固定安装有下车轮，且下驱动体的前后两端均铰接有下导向总成，所述下车轮和下导向总成的数量均为四个，四个所述下导向总成的位置分别超出四个下车轮的外侧端面，所述下导向总成的上、下两端均转动连接有下导向轮，且下导向总成的安装轴外侧壁套接有扭簧，所述扭簧的一端卡于下导向总成安装轴卡孔中，且扭簧的另一端卡于下驱动体的安装孔卡槽中。

优选的，所述下导向轮距其对应的下车轮最低点的距离为l₁，所述摇臂体摆出就位时下车轮与上车轮的距离为l₂，所述摇臂体摆到最高极限时下车轮与上车轮的距离为l₃，所述摇臂体摆出就位时上驱动体与下驱动体的垂向中心距为l₄，所述l₃与l₂的差为l₅。

优选的，所述轨道包括副轨及布置在副轨上方的右工字轨和左工字轨，所述右工字轨与左工字轨以副轨呈垂向中心对称，所述副轨包括副轨前部、副轨中部和副轨后部，所述副轨前部、副轨中部和副轨后部依次焊接。

优选的，所述右工字轨与左工字轨的下侧壁与副轨的下侧壁之间的距离为参数a，且右工字轨与左工字轨距垂向中心的距离为参数b，所述参数a=l₂，所述参数b=l₄。

优选的，所述副轨中部的长度为L1，所述L1由竖直方向的坡角α、竖直方向偏移高度h及水平方向的偏移长度d确定，所述竖直方向的坡角α的取值<10度，所述竖直方向偏移高度h的取值>l₅，所述水平方向的偏移长度d=l₄，所述L1=。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种悬挂式双驱换道***及其轨道，具有两种轨道的运行能力，既可以与现代的通用轨道兼容，又可以独立运行于结构更加简单的工字轨道，同时不依赖道岔***，实现在两种轨道间的安全换道，容易与现有的轨道***进行并网，本发明的安全性高，设置的工字轨道本身结构避免了车辆行驶过程的掉轨发生，同时摇臂装置配合导向轮及副轨结构使侧向力对变道的影响得到有效的抑制，确保了换道的安全有效。

附图说明

图1为本发明双驱换道***结构示意图。

图2为本发明双驱换道装置结构示意图。

图3为本发明下导向轮安装结构示意图。

图4为本发明下导向轮工作原理示意图。

图5为本发明双驱换道装置初始状态示意图。

图6为本发明双驱换道装置工作原理示意图。

图7为本发明双驱换道装置工作原理示意图。

图8为本发明双驱换道装置工作原理示意图。

图9为本发明轨道组成的结构示意图。

图10为本发明轨道的截面示意图。

图11为本发明副轨组成示意图。

图12为本发明轨道的俯视图。

图13为本发明换道过程双驱换道装置的受力分析示意图。

图中：1、双驱换道装置，11、下驱动体，111、下导向总成，111a、下导向轮，111b、扭簧，112、下车轮，113、下驱动作动器，12、上驱动体，121、上驱动作动器，122、上车轮，123、上导向轮，13、摇臂体，131、摇臂作动器，132、传动机构，14、行星减速机构，2、轨道，21、副轨，211、副轨前部，212、副轨中部，213、副轨后部，22、右工字轨，23、左工字轨，3、车体，4、空气悬架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图13，本发明提供一种技术方案：一种悬挂式双驱换道***，包括车体3，车体3的上侧壁中心处固定安装有空气悬架4，空气悬架4的顶端固定安装有双驱换道装置1，且双驱换道装置1的外侧壁卡接有轨道2，车体3与双驱换道装置1通过空气悬架4连接，运行于轨道2上，通过双驱换道装置1实现换道的过程（图1内表示由副轨21到右工字轨22或左工字轨23的换道过程），双驱换道装置1包括下驱动体11、上驱动体12和摇臂体13，摇臂体13的数量为四个，且四个摇臂体13分别分布在上驱动体12的四角处，摇臂体13的上端与上驱动体12的下端外侧壁相铰接，且摇臂体13的下端内置有行星减速机构14，行星减速机构14的外壳固定安装在下驱动体11的上侧壁，行星减速机构14的前侧壁固定安装有传动机构132，且传动机构132的前侧壁固定安装有摇臂作动器131，行星减速机构14为常见的机械机构，行星减速机构14的齿圈与外壳固定连接，连同外壳安装于下驱动体11上，行星减速机构14的行星架作为输出端与摇臂体13的下端固定连接，行星减速机构14的太阳轮作为输入端与摇臂作动器131的输出轴同轴固定连接，通过传动机构132将摇臂作动器131输出轴的动力传递到摇臂体13下端行星减速机构14的行星架输出端。

具体而言，上驱动体12的上侧壁转动连接有上车轮122，且上车轮122的数量为四个，四个的上车轮122呈对称分布，上驱动体12的下侧壁固定安装有上驱动作动器121，且上驱动体12的上侧壁固定安装有上导向轮123，上驱动作动器121与上车轮122之间固定安装有差速器，上驱动作动器121通过差速器及传动机构132将动力传递到上车轮122，上导向轮123的数量为八个，八个上导向轮123每两个为一组分别水平布置于四个上车轮122的外侧。

具体而言，下驱动体11的上侧壁前端固定安装有下驱动作动器113，下驱动体11的外侧壁固定安装有下车轮112，且下驱动体11的前后两端均铰接有下导向总成111，下驱动作动器113与下车轮112之间固定安装有差速器，下驱动作动器113通过差速器将动力传递到下车轮112，下车轮112和下导向总成111的数量均为四个，四个下导向总成111的位置分别超出四个下车轮112的外侧端面，下导向总成111的上、下两端均转动连接有下导向轮111a，且下导向总成111的安装轴外侧壁套接有扭簧111b，扭簧111b的一端卡于下导向总成111安装轴卡孔中，且扭簧111b的另一端卡于下驱动体11的安装孔卡槽中，如图4中所示，下导向总成111的安装轴与下导向轮111a的轴线有偏移距离e。正常状态时，在扭簧111b的作用下使下导向轮111a保持水平，当下导向轮111a受向上或下摩擦力时，可以上或下摆动角度γ。

具体而言，下导向轮111a距其对应的下车轮112最低点的距离为l₁，摇臂体13摆出就位时下车轮112与上车轮122的距离为l₂，摇臂体13摆到最高极限时下车轮112与上车轮122的距离为l₃，摇臂体13摆出就位时上驱动体12与下驱动体11的垂向中心距为l₄，l₃与l₂的差为l₅，结合图2，图5中表示摇臂体13位于最低位置时的示意图，若摇臂作动器131通过传动机构132驱动前侧一对摇臂体13，则摇臂体13产生轴向转动，向一侧摆出（如图6中所示），在前后两对摇臂体13的作用下，可在最低位置（图5）和最高极限位置（图8）间做平动，进行换道。

具体而言，轨道2包括副轨21及布置在副轨21上方的右工字轨22和左工字轨23，右工字轨22与左工字轨23以副轨21呈垂向中心对称，副轨21包括副轨前部211、副轨中部212和副轨后部213，副轨前部211、副轨中部212和副轨后部213依次焊接，副轨前部211的一端轨道截面为双“C型”钢相对布置，与现有的常见轨道相同，副轨前部211的另一端开设有一定长度的缺口，呈双“L型”钢相对布置，缺口处的高度由摇臂体13的长度决定，确保摇臂体13摆出时与侧壁不会发生运动干涉，副轨中部212的高度与副轨后部213的高度相同，其值大于最高下导向轮111a距其对应的下车轮112最低点的距离l₁，确保其侧壁的有效限制，引导下导向轮111a。

具体而言，右工字轨22与左工字轨23的下侧壁与副轨21的下侧壁之间的距离为参数a，且右工字轨22与左工字轨23距垂向中心的距离为参数b，参数a=l₂，参数b=l₄。

具体而言，副轨中部212的长度为L1，L1由竖直方向的坡角α、竖直方向偏移高度h及水平方向的偏移长度d确定，d为l₄，竖直方向的坡角α的取值<10度，竖直方向偏移高度h的取值>l_5，L1=，副轨后部213在换道末期连续提供下导向轮111a侧向导向，目的是确保换道过渡的稳定，避免双驱换道装置1摆动造成的不舒适，可根据实际情况取一定的长度。

工作原理：图13为本发明换道过程中的双驱换道装置1横向受力分析示意图，结合图1至图8，若***行驶在常见的轨道上，则双驱换道装置1处于图5的状态，当驶入副轨前部211时，车体3通过整车控制***根据线路规划进行换道控制，此时需要沿着右工字轨22或是左工字轨23的方向行驶（此处以向右工字轨22的方向为例），摇臂体13向该方向摆出，双驱换道装置1处于图6的状态，直到图7状态保持，经过副轨前部211所开设的缺口长度的距离后，上驱动体12切入到右工字轨22内，之后双驱换道装置1进入到副轨中部212，此时下驱动体11下坡行驶，上驱动体12保持在右工字轨22所在高度上不变，当下驱动体11一侧的下车轮112脱离副轨中部212轨道时，横向受力如图13所示，重力M与下驱动体11另一侧的下车轮112所受支撑力N形成力矩，双驱换道装置1将有逆时针摆动趋势，上驱动体12的上导向轮123受工字轨22的支反力T2，下驱动体11的下导向轮111a受副轨中部212侧壁的支反力T1，T1与T2形成反方向力矩，保持双驱换道装置1沿右工字轨22方向行驶，同时双驱换道装置1沿副轨中部212向下行驶过程中，下导向轮111a受向上摩擦力，其绕下导向总成111安装轴向上产生摆角γ，确保下导向轮111a沿副轨中部212侧壁产生正确的导向运动，直到驶入副轨后部213完成换道，如图8所示，此时重力与上驱动体12的上车轮122所受总支反力处于同一作用线，由上导向轮123克服附加的侧向力，同时上驱动体12开始驱动，下驱动体11停止驱动，沿左工字轨23方向行驶的换道过程与此相同，若***行驶在右工字轨22上，则双驱换道装置1处于图8状态，其换道过程是上述过程的逆过程，此处不在赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种悬挂式双驱换道***，包括车体（3），所述车体（3）的上侧壁中心处固定安装有空气悬架（4），其特征在于：所述空气悬架（4）的顶端固定安装有双驱换道装置（1），且双驱换道装置（1）的外侧壁卡接有轨道（2），所述双驱换道装置（1）包括下驱动体（11）、上驱动体（12）和摇臂体（13），所述摇臂体（13）的数量为四个，且四个所述摇臂体（13）分别分布在上驱动体（12）的四角处，所述摇臂体（13）的上端与上驱动体（12）的下端外侧壁相铰接，且摇臂体（13）的下端内置有行星减速机构（14），所述行星减速机构（14）的外壳固定安装在下驱动体（11）的上侧壁，所述行星减速机构（14）的前侧壁固定安装有传动机构（132），且传动机构（132）的前侧壁固定安装有摇臂作动器（131）；

所述上驱动体（12）的上侧壁转动连接有上车轮（122）；

所述下驱动体（11）的上侧壁前端固定安装有下驱动作动器（113），所述下驱动体（11）的外侧壁固定安装有下车轮（112），且下驱动体（11）的前后两端均铰接有下导向总成（111），所述下车轮（112）和下导向总成（111）的数量均为四个，四个所述下导向总成（111）的位置分别超出四个下车轮（112）的外侧端面，所述下导向总成（111）的上、下两端均转动连接有下导向轮（111a），且下导向总成（111）的安装轴外侧壁套接有扭簧（111b），所述扭簧（111b）的一端卡于下导向总成（111）安装轴卡孔中，且扭簧（111b）的另一端卡于下驱动体（11）的安装孔卡槽中；

所述下导向轮（111a）最高点距其对应的下车轮（112）最低点的距离为l₁，所述摇臂体（13）摆出就位时下车轮（112）与上车轮（122）的距离为l₂，所述摇臂体（13）摆到最高极限时下车轮（112）与上车轮（122）的距离为l₃，所述摇臂体（13）摆出就位时上驱动体（12）与下驱动体（11）的垂向中心距为l₄，所述l₃与l₂的差为l₅，下导向总成（111）的安装轴与下导向轮（111a）的轴线有偏移距离e；

所述轨道（2）包括副轨（21）及布置在副轨（21）上方的右工字轨（22）和左工字轨（23），所述右工字轨（22）与左工字轨（23）以副轨（21）呈垂向中心对称，所述副轨（21）包括副轨前部（211）、副轨中部（212）和副轨后部（213），所述副轨前部（211）、副轨中部（212）和副轨后部（213）依次焊接；

所述右工字轨（22）与左工字轨（23）的下侧壁与副轨（21）的下侧壁之间的距离为参数a，且右工字轨（22）与左工字轨（23）距垂向中心的距离为参数b，所述参数a=l₂，所述参数b=l₄；

所述副轨中部（212）的长度为L1，所述L1由竖直方向的坡角α、竖直方向偏移高度h及水平方向的偏移长度d确定，所述竖直方向的坡角α的取值<10度，所述竖直方向偏移高度h的取值>l₅，所述水平方向的偏移长度d=l₄，所述L1=。

2.根据权利要求1所述的一种悬挂式双驱换道***，其特征在于：所述上车轮（122）的数量为四个，四个所述的上车轮（122）呈对称分布，所述上驱动体（12）的下侧壁固定安装有上驱动作动器（121），且上驱动体（12）的上侧壁固定安装有上导向轮（123），所述上导向轮（123）的数量为八个，八个所述上导向轮（123）每两个为一组分别水平布置于四个所述上车轮（122）的外侧。