一种导轮轨道车辆及轨道制造技术

一种导轮轨道车辆及轨道，包括由引导车辆行进方向的导轮行走装置、调控不同轮轨配合方案的导向调控装置和为具体功能定位而设置的车体等共同构成的导轮轨道车辆，以及与车辆特点相适应的轨道结构和线路切换方法。所述导轮轨道车辆与轨道具有至少2种配合方案，运行过程中通过切换不同的配合方案可实现在所有轨道组件不动作的情况切换车辆的线路；车辆的各行走装置间存在特定的铰接关系，可实现车辆在小区率半径的轨道上转向。本发明专利技术解决了现有轨道交通工具转弯半径大且转向依赖轨道道岔的时序动作的问题，应用在物资运送、居民出行等相关的轨道交通领域。

A Guide Wheel Rail Vehicle and Track

The utility model relates to a guide wheel rail vehicle and track, which comprises a guide wheel traveling device for guiding the direction of the vehicle, a guide control device for regulating different wheel-rail coordination schemes and a car body for specific functional positioning, and a track structure and a line switching method adapted to the characteristics of the vehicle. The guide wheel rail vehicle and the track have at least two coordination schemes. During the operation, by switching different coordination schemes, the line of the vehicle can be switched under the condition that all the track components do not move. There is a specific articulation relationship between the running devices of the vehicle, which can realize the steering of the vehicle on the track with a small radius. The invention solves the problem that the turning radius of the existing rail transit tools is large and the turning depends on the sequential action of the track turnout, and is applied in the related rail transit fields such as material transportation, resident trip, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种导轮轨道车辆及轨道
本专利技术涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种导轮轨道车辆及相应的轨道和线路切换方法。
技术介绍
在现代交通物流领域，轨道交通是重要的应用形式，其具有线路固定、驾驶操作简单、能耗低等优点，已在现代社会生产、生活的诸多领域获得了广泛的应用。在城市交通中，轻轨、地铁、有轨电车、导轨电车、单轨列车等轨道交通工具给居民的出行提供了极大的便利；在远距离交通中，运行在铁路网上的火车、动车组等为国民经济生产、生活提供了大量的客、货运力；在工厂生产线上、矿区巷道内，轨道平车和悬挂式单轨运输车是厂矿物流的常见工具。传统轨道交通适用于空间固定点之间长距离、大运量的运输任务，上述轨道交通运输工具均是沿着规划过的确定路线运行，通常需制定详细的运输时间计划，在运送任务的实施方式上需依托于大型站台、站点、枢纽等大型基础设施，具有明显的公共属性。与其任务特点相适应的是轨道车辆的车体多为坚固宽阔的大型箱体或平板，转弯半径较大。因此，无论在应用方式还是结构形式上，轨道交通均缺少灵活性。当前，传统轨道车辆的行走装置采用转向架形式，轮轨配合关系及转向架的布置间距、安装形式等均限制了传统轨道车辆的转弯半径向百米级以内缩小；在轻轨和有轨电车领域采用铰接式转向架或单轴转向架后，车辆的转弯半径可以控制到十米级；而在公路交通领域，采用轮转向、桥转向或铰接转向的车辆却可以将转弯半径控制到十米以内。以上对比可以得出：轨道车辆要想减小转弯半径、提高转向灵活性应在车辆结构方面控制车轮轴数和轴间距、增加铰接环节。在线路切换方面，无论是公共交通中广泛使用的铁路机车、有轨电车、磁悬浮列车，还是工厂生产线上、矿道内普遍存在的单轨运输车辆，都需要其行驶线路具备可高效、准确地实现切换的能力。长久以来，在铁路系统和现代有轨电车领域发展出了多种形式的道岔及转辙机（或名为扳道器的轨道切换装置），单轨式城市轨道交通系统采用了关节式道岔，均能满足线路运行的需求并形成了成熟的应用体系——以轨道的主动动作来适应车辆在线路选择时的空间结构需求。另有老式有轨电车以挤岔方式通过道岔区域，以轨道的被动动作来适应车辆在线路切换时的空间结构需求，这种仅能实现切换而不能实现选择的方式（不计低效繁琐的反向合流方式）已经渐被淘汰。对于上述道岔，车辆选定运行线路时需要协调轨道所处的状态，无论道岔的运行采用中央调度式控制还是车载无线式控制，都需妥善解决车辆与轨道切换装置配合的时间、速度和动作问题，对车辆运行控制、线路调度等要求较高。道岔区域由于弯轨和有害空间的存在等一种或多种因素以及协调道岔配合的时间要求，需要限制车辆的通过速度（尤其侧向通过速度）；各式道岔，尤其跨座式单轨车辆适用的关节型道岔，由于空间占用多，安全通过速度受限等因素，同一线路车辆的运行间距需严格限制，这都影响了轨道交通系统的运行效率、自动化水平和抗干扰能力等。此外，现有道岔结构复杂，使用寿命明显低于普通的轨道，对养护、维修的要求较高。因此，轨道车辆通过现有的道岔实现线路切换的方式虽由来已久、应用成熟，但仍有诸多不足之处，对轨道车辆的密集应用、灵活调度形成了限制。在现代交通物流领域，重要性丝毫不弱于轨道交通的是公路交通，每天在高速公路、城市道路乃至乡野间的四级公路上运行的公路货车、汽车列车、长途客车、公交车、小轿车、自卸车等为居民出行、物资流通提供了便捷的途径。公路交通更适用于空间随机点之间中小运量的运输任务，由于公路车辆的整车结构及转向结构设计灵活，无论基于经典的阿克曼转向原理，还是铰接转向原理或轴转向原理，均可让公路车辆实现较小的转弯半径，更适应工矿、居民密集区的线路。公路车辆的线路切换由驾驶员或自动驾驶的控制系统根据任务规划、位置信息实时控制，其运输线路和时间计划均可以根据现实因素灵活制定及优化调整，具有较强的专属性。车辆的前行道路除应具备通畅条件外，不需要做任何调整，理论上可满足多密次运输任务中前后紧邻的车辆选择不同的前进方向而不出现车间干扰、任务停顿的要求，有利于提高道路的利用率和通行效率；实际应用过程中，公路车辆因其机动灵活、缺少统一调度导致的交通拥堵、事故频发，导致大量的人力、物力浪费，是当今公路交通领域难以解决的问题。在长久的社会实践中，虽然轨道交通和公路交通凭借各自的诸多优点各占据了相当广泛的应用领域，彼此难以完全替代，但各自的缺点也限制了它们的发展空间。随着社会的城市化深入发展，城市密集度提高，离散居民点却难以大量消失，PRT系统、BRT系统、无人驾驶等新的交通组织方式和技术快速发展，轨道交通如要适应这一发展趋势，争取高密度、中小运量的任务领域，则应结合公路车辆的特点来提高其车身结构及应用方式的灵活性，在车辆的运用方式、转向结构、转向方式以及线路切换选择方式上进行改进，在运送任务的实施方式、组织形式上进行革新。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是当前的轨道交通工具的转弯半径大且线路切换方法基于道岔的动作（以主动动作为主），而现有道岔的组成及结构复杂，通过此类道岔实现轨道的切换时对车辆和轨道的时序动作配合要求高，不便于轨道交通车辆密集应用及灵活调整。为解决上述问题，本专利技术提出了一种新的轨道切换方法和车辆构型，涉及基于此方法的一类新型轨道车辆和轨道形式。所述轨道车辆在弯道区域能实现导向轮对应的行走轮轴的准确转向，在面临线路选择时，仅需要通过调整自身的行走装置便可自如地切换至预期的线路，而不需要轨道在组成、结构复杂的道岔区域做出相应的时序调整动作来配合。所述车辆的构型均为双（车）轴导轮轨道车辆，所述（车）轴对应车辆行走装置的行走部件的回转中心。每轴行走装置总成包括行走轮（驱动或从动）、导向轮及车轮安装结构件等，行走轮可为独轮或双边（可为差速车桥，也可为双侧独立轮毂）形式，导向轮与行走轮通过行走装置的结构件实现固连。另外，对于运行在有分岔的线路上的车辆，为满足道路选择、切换的需要，车辆还配置有导向调控装置，用于调整车辆的导向模式、选择行走线路，导向调控装置可集成在每轴行走装置总成上，也可安装在车体主结构（可为车架或承载式车身或骨架梁）上。所述导向调控装置有两种工作原理，其一，导向调控装置带动的压紧轮（可视为导向轮的特定功能定位）和行走装置的导向轮组可实现与相应导轨面的结合或分离，即导向调控装置通过控制行走装置各导向轮组的生效或失效来执行不同的导向配置方案，并可根据导轨的曲率调节导向调控装置的伸缩、旋转等状态，保证导向轮组、压紧轮与导轨的接触状态；其二，导向调控装置可直接调控行走装置的导向轮组的工作状态，实现导向轮组与不同导轨面的结合或分离，即导向调控装置通过控制导轨的不同导向面的生效或失效，执行不同的导向方案。在具体实现形式上，其可为由液压缸或电动缸带动的连杆机构或伸缩机构，或为由电动机等带动的旋转机构，或于一台车上同时存在连杆机构、伸缩机构、旋转机构中的至少两种形式；还可应用车辆整体或部分组件的重心位置调整，甚至行驶中的空气动力调节来使某些导向轮组贴紧导轨。为适应小曲率半径道路的要求，实现车辆的灵活转向，所述车辆可采取两种技术途径：一、每轴行走装置总成与车辆的车体主结构均为铰接关系；二、车体分前后两部分并铰接在一起，每轴行走装置总成各与一部车体连接且至少有一部为固连。通过上述铰接关系，在转向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导轮轨道车辆，主要包括：两套行走装置，单套行走装置由行走轮、导向轮、行走主构件等构成，导向轮除引导车辆前进方向外，还可起辅助支撑或限位车辆的作用，两套行走装置至少有一套具有导向功能，对于具有导向功能的行走装置，按导向轮相对各行走轮的几何中心间距和回转轴线夹角对各导向轮或各导向轮的不同工作状态进行分组，每组导向轮的数量为2个，组数至少为1，行走轮按其与行走主构件的转动副数量进行计数，数量至少为1，导向轮和行走轮具有特定的安装位置关系，即行走轮的轴线在每组导向轮中心连线的中垂面上；至少一套导向调控装置，在有线路切换需求的车型上，其通过操控某一个或某几个导向轮组处于工作状态或使导向轮组的不同的工作状态作用或失效来执行车辆的某一导向方案，使车辆进入预期的轨道线路；一套车体，采用骨架或板壳结构形式，用于集成安装车辆的各主要组成部分，并承载人员、货物或工具等；其整体特征在于两套行走装置与车体或车身均为铰接关系，或两套行走装置均分别与铰接在一起车体或车身的组成部分固连且两套行走装置的行走轮轴线距车体铰接轴线的距离相等，或两套行走装置分别与铰接在一起车体或车身的组成部分连接且其中一处连接为铰接；导向调控装置固定安装在车体上或集成安装在行走装置上。...

【技术特征摘要】
1.一种导轮轨道车辆，主要包括：两套行走装置，单套行走装置由行走轮、导向轮、行走主构件等构成，导向轮除引导车辆前进方向外，还可起辅助支撑或限位车辆的作用，两套行走装置至少有一套具有导向功能，对于具有导向功能的行走装置，按导向轮相对各行走轮的几何中心间距和回转轴线夹角对各导向轮或各导向轮的不同工作状态进行分组，每组导向轮的数量为2个，组数至少为1，行走轮按其与行走主构件的转动副数量进行计数，数量至少为1，导向轮和行走轮具有特定的安装位置关系，即行走轮的轴线在每组导向轮中心连线的中垂面上；至少一套导向调控装置，在有线路切换需求的车型上，其通过操控某一个或某几个导向轮组处于工作状态或使导向轮组的不同的工作状态作用或失效来执行车辆的某一导向方案，使车辆进入预期的轨道线路；一套车体，采用骨架或板壳结构形式，用于集成安装车辆的各主要组成部分，并承载人员、货物或工具等；其整体特征在于两套行走装置与车体或车身均为铰接关系，或两套行走装置均分别与铰接在一起车体或车身的组成部分固连且两套行走装置的行走轮轴线距车体铰接轴线的距离相等，或两套行走装置分别与铰接在一起车体或车身的组成部分连接且其中一处连接为铰接；导向调控装置固定安装在车体上或集成安装在行走装置上。2.如权利要求1所述导轮轨道车辆，其特征在于行走轮布置于车桥形式的行走主构件的两端或横梁形式的行走主构件的中部；导向轮组布置在行走主构件的端部或与行走主构件固连的车体外侧。3.如权利要求1所述导轮轨道车辆，其特征在于行走轮布置于车桥形式的行走主构件两端；导向轮组布置于车桥形式的行走主构件的下方，与行走主构件或与行走主构件固连的车体连接，且导向轮与导轨的接触面位于行走轮的下边沿之下。4.如权利要求1所述导轮轨道车辆，其特征在于行走轮布置于车桥形式的行走主构件两端；导向轮组布置于车桥形式的行走主构件的上方，与行走主构件或与行走主构件固连的车体连接，且导向轮与导轨的接触面位于行走轮的上边沿之上。5.如权利要求1、3、4中任一项所述导轮轨道车辆，其特征在于导轮行走装置的行走轮与行走主构件的转动副数量为1，行走主构件所含的导向轮组和行走轮的安装结构通过转轴实现上下固连。6.如权利要求1~5中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于行走装置的结构连接关系中存在铰接关系的两部分之间还连接有转向辅助液压缸或电动缸等，用来调节或稳定或锁止部件间铰接角度。7.如权利要求6中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征是车辆在非导轨存在区段通过转向辅助液压缸或电动缸也能实现车辆的方向控制和正常行驶。8.如权利要求1~7中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于其导向调控装置为由液压缸或电动缸带动的连杆机构或伸缩机构，或为由电动机或液压马达等带动的旋转机构，或于一台车上同时存在连杆机构、伸缩机构、旋转机构中的至少两种形式。9.如权利要求1~8中任一项所述的导轮轨道车辆，其特征在于在导向调控装置动作后，导向调控装置带动的压紧轮和行走装置的导向轮组可实现与相应导轨面的结合或分离，即导向调控装置通过控制行走装置各导向轮组的生效或失效来执行不同的导向配置方案，并可根据导轨的曲率调节导向调控装置的伸缩、旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启明，
申请(专利权)人：张启明，
类型：发明
国别省市：北京,11