CN200978375Y - 节段式多开道岔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种节段式多开道岔，包括一根主动梁和至少三根被动梁，各梁段之间通过连接装置相互连接，主动梁由驱动装置驱动，使主动梁和被动梁围绕各自的转动中心并通过台车沿着对应的轨道转动而发生转辙，主动梁和被动梁分别具有尾梁，并通过这些尾梁连接于各自的转动中心，其中，各尾梁中的至少一根尾梁与相应的台车有重叠交叉。在本实用新型的节段式多开道岔中，由于各梁段具有尾梁，并且至少一根尾梁与相应的台车有重叠交叉，因而可以实现由一条线路转辙到三条以上的其它线路，同时能满足转辙距的要求，并且不会降低列车的通过性能。
Description
技术领域
本实用新型总的涉及轨道交通***，特别是涉及用于磁浮交通***和/或独轨交通***的节段式道岔。
背景技术
对于环抱在轨道上的车辆，包括磁浮及独轨车辆，用于由一条线路转到多条线路的道岔，可以是整体式的，如在平面内弹性弯曲的一根钢梁，也可以是由多段轨道梁构成的节段式道岔。
美国专利US 5,193,767公开了一种节段式道岔，其包括一根以上在台车及轨道上移动的道岔梁段和用于驱动的链轮链条式驱动装置。所述驱动装置设置在道岔梁下部及侧面，由链条带动曲柄转动，使道岔主动梁绕着假想中心来回摆动，以实现由一条线路轨道到另一条线路轨道之间的移位。
美国专利US 5,247,890公开了另一种节段式道岔，该道岔由一根主动梁和至少一根被动梁组成。当主动梁绕着假想中心转动时，带动被动梁绕着自己的固定于地面的中心转动。在各梁之间有关节型连接装置。
上述的两种节段式道岔由3节梁段组成，多用于3个以下的固定线路连接，而不适用于转辙距更大的、更多个固定线路之间的连接。其主要原因是：1)当相邻的梁段转角一定时，只能通过增加梁段的长度来满足大转辙距的要求，这势必给道岔梁的振动留下隐患；2)当梁段长度不增加时，则要通过增大梁段之间的转角来满足转辙距的要求，这种做法会大大降低列车的通过性能，甚至导致列车不能通过。
实用新型内容
针对上述缺陷，本实用新型的目的在于，提供一种多开的节段式道岔，以使环抱轨道车辆(磁浮、独轨)可由一条线路转辙到三条以上其它的线路。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种节段式多开道岔，包括一根主动梁和至少三根被动梁，各梁段之间通过连接装置相互连接，主动梁由驱动装置驱动，使主动梁和被动梁围绕各自的转动中心并通过台车沿着对应的轨道转动而发生转辙，主动梁和被动梁分别具有尾梁，并通过这些尾梁连接于各自的转动中心，其中，各尾梁中的至少一根尾梁与相应的台车有重叠交叉。
在本实用新型的节段式多开道岔中，由于各梁段具有尾梁，并且至少一根尾梁与相应的台车有重叠交叉，因而可以实现由一条线路转辙到三条以上的其它线路，同时能满足转辙距的要求，并且不会降低列车的通过性能。
在上述技术方案的基础上，还可以设计出如下所述各种较佳的实施方案。
较佳的是，轨道之一设置在一轨道梁上，轨道梁跨越主动梁的尾梁，该尾梁在轨道梁下方的空间内摆动。
较佳的是，轨道之一设置在转动中心之一的两侧，台车之一跨越被动梁之一的尾梁和转动中心。
较佳的是，轨道被架高，以减小台车高度。
较佳的是，连接装置是设置在两个梁段之间的心轴滑动装置，其包括设置在一个梁段后端台车上的心轴和套设在心轴外侧的轴套，以及设置在另一个梁段前端上的滑槽，心轴在滑槽中配合滑动。
较佳的是，在台车上设置有双侧滚轮，作为各梁段在台车或垛梁上的支承点。
较佳的是，驱动装置包括：固定于地面的曲柄转臂和相应的驱动电机、设置在各转臂端部的滑块、以及设置在主动梁两侧的滑槽，滑块在滑槽内滑动。
较佳的是，驱动装置包括：固定于地面的滑槽机构、设置在主动梁上的驱动电机及其曲柄转臂、以及设置在转臂端部的滑块，滑块在滑槽内滑动。
较佳的是，在各梁段之间设置有缝隙关节板。
较佳的是，该节段式多开道岔是五开道岔，包括一根主动梁和四根被动梁。
附图说明
图1a为根据本实用新型一较佳实施例的五开道岔的平面示意图；
图1b是上述五开道岔的立面示意图；
图2是沿图1b中的线“A-A”剖取的截面示意图；
图3是沿图1b中的线“B-B”剖取的截面示意图；
图4是本实用新型道岔相邻梁段之间的连接装置的示意图；
图5是根据本实用新型另一实施例的五开道岔的局部示意图；以及
图6是道岔线形计算的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图来描述本实用新型的较佳实施例，其中的节段式道岔是一种五开的道岔，其与现有技术的至多三开道岔相比有显著的区别。
如图1a和1b所示，根据本实用新型较佳实施例的五开节段式道岔包括一根主动梁和四根被动梁，即，主动梁1、第一被动梁2、第二被动梁3、第三被动梁4和第四被动梁5。主动梁1具有尾梁32，第一被动梁2具有尾梁33，第二被动梁3具有尾梁34，第三被动梁4具有尾梁35。主动梁1以及第一、第二和第三被动梁2、3、4分别通过各自的尾梁连接于对应的固定转动中心27、28、29和30。第四被动梁5直接连接于固定转动中心31。各固定转动中心27～31固定于地面。
在主动梁1的首端设置有走行台车13，其尾端设置有走行台车14。第一被动梁2的首端搭接在走行台车14上，其尾端搭接在走行台车15上。第二被动梁3的首端搭接在走行台车15上，其尾端搭接在走行台车16上。第三被动梁4的首端搭接在走行台车16上，其尾端搭接在走行台车17上。第四被动梁5的首端搭接在走行台车17上。当道岔进行转辙时，各走行台车分别在弧形轨道22、23、24、25和26上行走。
假设被动梁2～5的梁长均为L1，主动梁1的长度为L2。长度L1与车底悬浮磁铁的长度相关，长度L2与车厢长度相关，它们应满足L2＞L车+L1/2，以便在车厢通过道岔时，使主动梁1的远端与轨道的横偏量尽可能小。
在五开道岔的情况下，为解决道岔长度太大的问题，设计成使各梁段尾梁中的至少一根尾梁与台车有重叠交叉。如图1b所示，主动梁1的尾梁32位于和第一被动梁2对应的台车15的下部，其摆动范围与台车15的运动轨迹重合。为此，如图2所示，设置了跨越主动梁1的尾梁32的轨道梁47，在轨道梁47上设置有轨道24。于是，第一被动梁2的台车15可以在轨道梁47的轨道24上行走，而主动梁1的尾梁32在轨道梁下方的空间内摆动。
如图3所示，第二被动梁3的台车16跨越第一被动梁2的尾梁33以及主动梁1的固定转动中心27。台车16的两端轮组分别在固定转动中心27两侧的弧形轨道25上行车。弧形轨道25在固定转动中心27处断开，或者说弧形轨道25设置在转动中心27的两侧。轨道25可以适当架高，以减小台车高度，增加被动梁3的稳定性。
第三被动梁4的轨道为26。台车17跨越第二被动梁3的固定转动中心29，其走行行程较小，因而只需在固定转动中心29的两侧设两段直线矩形断面宽轨即可满足走行要求。该轨道同样可以架高，以减小台车高度，增加被动梁4的稳定性。
如图4所示，在主动梁1和被动梁2～4的每相邻两根梁之间设置有连接装置。在该实施例中，所述连接装置是一种心轴滑动装置。具体地说，在主动梁1和被动梁2、3、4中的一个梁段后端的台车上设置有心轴44，各心轴44外侧分别套设有轴套45，各心轴与轴套之间可作相对的转动。另外，在前述梁段的后一个梁段的前端上设置有滑槽46。心轴44在滑槽46中配合滑动。
当主动梁1绕固定转动中心27转动时，其尾端心轴在第一被动梁2的滑槽46中滑动，从而沿横向驱动第一被动梁2，使其绕着固定转动中心28转动。出于同样的道理，第二被动梁3、第三被动梁4以及第四被动梁5同样以尾端心轴带动梁3、4、5梁绕着固定转动中心39、30及31转动。
如图1b和图2、图3所示，在台车14上设置有双侧滚轮39和39’，作为第一被动梁2在主动梁1的台车14上的支承点。同样地，设置双侧滚轮40和40’，作为第二被动梁3在第一被动梁2的台车15上的支承点；设置双侧滚轮41和41’，作为第三被动梁4在第二被动梁3的台车16上的支承点；设置双侧滚轮42和42’，作为第四被动梁5在第三被动梁4的台车17上的支承点。这些滚轮可以将各被动梁2～4的荷载传递到各弧形轨道23～26上。另外，第四被动梁5尾端的双侧滚轮43和43’支承在垛梁6上。
回到图1a，实现道岔转辙的驱动装置作用于主动梁1，其主要包括固定于地面的曲柄转臂18、19、20和相应的驱动电机、设置在各转臂端部的滑块、以及设置在主动梁1两侧的滑槽21和21’。驱动电机带动转臂旋转，转臂带动滑块在滑槽中滑动，从而沿横向驱动主动梁1。其中，转臂18将道岔从线位8驱动至线位9，转臂19将道岔从线位9驱动至线位10、11，转臂20则将道岔从线位11驱动至线位12。
图4示出了根据本实用新型另一个实施例的驱动方式。其仍以五开道岔为例，该驱动装置主要包括：固定于地面滑槽机构35、36、37、38和39、设置在主动梁1上的驱动电机及其曲柄转臂39、以及设置在转臂端部的滑块。转臂39的连续旋转可以实现道岔在线位8～12之间的切换。
另外，可以在被动梁(例如第二被动梁3)上安装一辅助电机以及相应的转臂和滑槽，以保证道岔转辙的顺利实现。
道岔连接五条固定线路8～12。当道岔在8或12线位时，主动梁1与线位10所在中心线的夹角为5β。当道岔在9或11线位时，主动梁1与线位10所在中心线夹角为2.5β。因此，道岔在8或12线位时，主动梁1、第一被动梁2、第二被动梁3、第三被动梁4和第四被动梁5与线位10的中心线的夹角分别为5β，4β，3β，2β和β；当道岔在9或11线位时，主动梁1、第一被动梁2、第二被动梁3、第三被动梁4和第四被动梁5与线位10的中心线的夹角分别为2.5β，2β，1.5β，β和0.5β。
主动梁1转动到8或12位置时，由垛梁6’、主动梁1和被动梁2～4构成折线，其外接圆半径R与梁长及转角相关。R＝L/2sinβ，当L1＝4.5m，β＝2.3°时，R＝112.2m，其内切圆R’＝112.18m。当道岔转动到8或12位置及9或11位时，各心轴之间的距离比直线位10位时的距离有一定的缩小量。可以通过几何方法分析该值，以确定心轴-滑槽机构的必要行程范围。
固定转动中心27、28、29、30及31两两之间的距离近似为L1/2，可根据各梁段的转角及梁长精确计算其数值。当主动梁1转动到8或12位置时，主动梁1、第一被动梁2、第二被动梁3、第三被动梁4的梁尾心轴间的距离分别缩小3～40mm，这样的位移错动由心轴-滑槽机构承担。
当道岔只需转移四条线路时，可以减少一节短梁(例如被动梁5)，并调节转角β及长梁长度，这样就成为四开道岔。需增加分线数时，可以加大β角及主动梁1的梁长，或者再增加一节短梁，这样就成为六开道岔。
将道岔转辙角定义为主动梁1在线位9时的轴线与线位10时的中心轴线的夹角。五节道岔的道岔转辙角为2.5β。将道岔转辙距d定义为主动梁1的远端中心线在线位9时与线位10位置中心轴线的垂直距离。
其中，d＝(l5+l5’)×sin(β5)
β5＝3β1(三开道岔，侧位)；β5＝2.5β1(五开道岔，b、d位)
转辙距应该满足d＞B/2+b/2+f＝[d]；f＝f1+f2。
其中，B为车辆宽度(低速磁浮列车取2.8m)；b为相邻轨道宽度(2.22m)；f1为车辆侧向偏移，取曲线R＝100m时的轨面处运动限界值；f1＝1/2×(3200-2800)＝200mm；f2为运动安全裕量，可取f2＝150mm。因此，取[d]＝1400+1061+200+150≈2811mm。
为了减小各梁段间因相对转角β发生梁间缝隙的最大张开量，可在各梁段之间采用缝隙关节板7。
另外，在主动梁1带动被动梁2～4转动的过程中，为了防止因各关节点的制造间隙造成传动误差，可以被动梁的台车(例如第一被动梁2的台车15)上增加一个辅助驱动装置，该辅助驱动装置可采用齿轮齿条传动，由可调速电机驱动。台车17的运动受主动梁1转角信号控制，按照比例传动，即满足β3＝3/5β5的关系，因而只要控制L3的转角和运动速度(主动梁1的转动角速度为一变值)即可。
以下将结合图6来描述一个关于线型参数的计算的算例。
在β＝2.4°，短梁长度l＝4500mm的条件下，可以确定各梁的转动中心、尾梁长度和主动梁的长度。
首先假定O1L2＝L2L3＝L3L4＝L4L5＝4500
O5L5’＝O5L5＝18000-O1O5＝18000-9011.073＝8988.927
当要求L5(主动梁)的转辙距d＝2900时(b，d位与c位的垂距)，L5的梁长以式(L5+O5L5)×sin(5β)＝d求得，即：L5＝d/sin(5β)-O5L5＝18754.712下表中列出了经过各项几何计算之后的五开道岔(β＝2.4°，d＝2900mm)的数据汇总。
| 梁号 | 梁长(mm) | 五开转角(°) | 轴心距(mm) | 轴心原点距(mm) | 尾梁长度(mm) | 五开8/12位梁段长(mm) | 心轴-滑槽机构的错动(mm) |
| 梁1 | 4500 | 2.4 | 0 | 0 | 0 | 4496.053 | 3.947 |
| 梁2 | 4500 | 4.8 | 2248.025 | 2248.025 | 2251.975 | 4488.168 | 11.832 |
| 梁3 | 4500 | 7.2 | 2251.975 | 4500.000 | 4500.000 | 4476.309 | 23.691 |
| 梁4 | 4500 | 9.6 | 2253.952 | 6753.952 | 6746.048 | 4460.048 | 39.493 |
| 梁5 | 18754.174 | 12.0 | 2257.121 | 9011.075 | 8988.927 | 18754.174 |
虽然以上结合较佳实施例对本实用新型的较佳实施例进行了描述，但熟悉本领域的普通技术人员应该可以在上述内容的基础上作出各种等同的变换和改动。
具体地说，上述的多开道岔结构包括四根被动梁，但也可以包括三根、五根或更多根被动梁。上述的驱动装置为电机驱动的转臂-滑槽机构，但也可以采用其它合适的机构，如液压驱动机构。上述的连接装置采用了心轴-滑槽的形式，但也可以采用其它合适的形式，如滑块-导杆机构。
因此，本实用新型的保护范围不应限于所述实施例的形式，而是应由所附权利要求书来限定。
Claims (10)
1.一种节段式多开道岔，其特征在于，包括一根主动梁(1)和至少三根被动梁(2、3、4、5)，各梁段之间通过连接装置相互连接，所述主动梁由驱动装置驱动，使所述主动梁和所述被动梁围绕各自的转动中心(27、28、29、30、31)并通过台车(13、14、15、16、17)沿着对应的轨道(22、23、24、25、26)转动而发生转辙，所述主动梁和所述被动梁分别具有尾梁(32、33、34、35)，并通过这些尾梁连接于各自的转动中心，其中，所述各尾梁中的至少一根尾梁与相应的台车有重叠交叉。
2.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，所述轨道之一(24)设置在一轨道梁(47)上，所述轨道梁跨越所述主动梁的尾梁(32)，该尾梁(32)在所述轨道梁下方的空间内摆动。
3.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，所述轨道之一(25)设置在转动中心之一(27)的两侧，所述台车之一(16)跨越所述被动梁之一(2)的尾梁(33)和所述转动中心(27)。
4.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，所述轨道被架高，以减小台车高度。
5.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，所述连接装置是设置在两个梁段之间的心轴滑动装置，其包括设置在一个梁段后端台车上的心轴(44)和套设在所述心轴外侧的轴套(45)，以及设置在后一个梁段前端上的滑槽(46)，所述心轴在所述滑槽中配合滑动。
6.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，在所述台车上设置有双侧滚轮(39、39’；40、40’；41、41’；42、42’；43、43’)，作为各梁段在台车或垛梁上的支承点。
7.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，所述驱动装置包括：固定于地面的曲柄转臂(18、19、20)和相应的驱动电机、设置在各转臂端部的滑块、以及设置在主动梁1两侧的滑槽(21、21’)，所述滑块在所述滑槽内滑动。
8.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，所述驱动装置包括：固定于地面的滑槽机构(35、36、37、38、39)、设置在所述主动梁上的驱动电机及其曲柄转臂(39)、以及设置在转臂端部的滑块，所述滑块在所述滑槽内滑动。
9.如权利要求1所述的节段式多开道岔，其特征在于，在各梁段之间设置有缝隙关节板(7)。
10.如以上任一项权利要求所述的节段式多开道岔，其特征在于，该节段式多开道岔是五开道岔，包括一根主动梁(1)和四根被动梁(2、3、4、5)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TONGJI UNIVERSITY Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI MAGNETIC SUSPENSION COMMUNICATION ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH CENTE Effective date: 20131120 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201204 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI TO: 200092 YANGPU, SHANGHAI |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20131120 Address after: 200092 Shanghai City, Yangpu District Siping Road No. 1239 Patentee after: Tongji University Address before: 201204 No. 2520, Shanghai, Longyang Road Patentee before: Shanghai Magnetic Suspension Communication Engineering Technology Research Cente |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20071121 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |