CN1321848C - 对地压力可调的高速轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速轨道车辆，其特征在于：车辆高速行驶时可通过车辆中配置的弹簧和液压装置对车轮的对地行驶摩擦压力进行调整，以增加车辆的对地行驶摩擦压力，同时车辆中配置的悬浮电磁铁可使车厢悬浮在轨道上方运行，其突出优点是：车辆对地行驶摩擦压力可调，起动、加速、制动性能好，噪音低，安全快速舒适，结构简单，制造成本低，投资回报高，易普及。广泛适用于各类中高速客货运输及城市轨道交通。

Description

对地压力可调的高速轨道车辆

技术领域

本发明涉及一种高速轨道车辆，具体说是一种利用自身所设的液压装置增加和调节高速轨道车辆的车轮与钢轨之间的摩擦压力的对地压力可调的高速轨道车辆。

背景技术

目前的高速轨道车辆在行驶中车轮对钢轨之间的摩擦压力(粘着力)主要依靠牵引车头的自重产生，随列车的车速提高，车轮与钢轨之间的摩擦压力也随之下降，致使车速受到限制，同时也由于摩擦压力的下降使车辆的行驶安全受到很大的影响，申请号为01141380.8的《城际高速轻轨交通》中的车轮与钢轨之间的摩擦压力虽已获较大的改善，但由于其轨道梁上门架和顶轨的设置客观上造成了车辆不便于进行货物运输，另门架及顶轨也增加了线路的投资；而申请号为03110070.8的《高速跨座式轨道车辆》中，车辆的驱动摩擦压力由车辆中安装在导电轮下方的压力装置提供，由于导电轮下方的空间较小使得压力装置也较小，其提供给车辆中驱动轮的摩擦压力也较小，难以保证车辆高速运行时所需的较大的摩擦压力；同时，在目前可应用的磁悬浮列车中由于其采用直线电机驱动，故而其线路的投资大，不能得到广泛地应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、运行安全高速，利用车辆自身配置的液压装置实现车辆中车轮的对地摩擦压力的增加和调节，车辆和线路不仅可满足高速客运，也可满足高速货运的要求，同时可在车辆中增加磁悬浮装置，使车厢可在轨道上悬浮运行的高速轨道车辆。

本发明的目的是由以下的技术方案实现的。

本发明主要由高速车辆和高架轨道线路组成。运行在轨道梁上的车辆下方的供电导向架二侧底部的导电轮顶压在轨道梁上的导电轨上并通过与之滚动接触为车辆供电，车辆由其下方底板上安装的电机驱动的驱动轮驱动运行，且由车辆上所设的导向轮与轨道梁上的导向轨之间的相互作用为车辆的行进提供导向，当车辆在起动、加速、爬坡时利用车厢下底板上的液压缸向上顶升供电导向架，使导电轮向上进一步地顶压轨道梁上的导电轨，同时底板上的液压缸产生的向下反作用力，使其下方的驱动轮紧压在轨道梁上的钢轨上，从而使得驱动轮与钢轨之间的滚动摩擦压力大幅提高，从而使驱动轮可以极高的速度驱动车辆高速前进，同时在加装了电磁式悬浮装置的车辆中，车厢可由轨道梁上悬浮，从而消除了车厢对于驱动轮的压力负载，使车辆的运行更加高速舒适。

本发明的突出优点是，线路投资少建设快，车辆结构非常简单便于维护和制造，其车辆和线路的制造成本和难度远低于目前各国现行的高速铁路和磁悬浮列车，运行速度和能耗也远优于目前各国的高速铁路和磁悬浮列车，且运行安全维护运营成本低，环保无污染，既可保证高速客运，也可满足中高速的货物运输。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图1-1为使用侧导向轮车辆底部的应用示意图。

图1-2为使用中间导向靠轮车辆底部的应用示意图。

图1-3为图1的侧剖视示意图。

图1-4为图1中的高速车辆在轨道梁上的运行示意图。

图2为磁悬浮高速车辆在轨道梁上的运行示意图。

图2-1为图2中车辆的结构示意图。

图2-2为图2中车辆使用侧悬浮导向电磁铁的结构示意图。

图2-3为图2中车辆分别使用悬浮和导向电磁铁的结构示意图。

图3为图2-1中车厢在车辆支承板上悬浮升起的应用示意图。

图3-1为图2-2中车厢在车辆支承板上悬浮升起的应用示意图。

图3-2为图2-3中车厢在车辆支承板上悬浮升起的应用示意图。

图4为车辆在增设侧边梁的轨道梁中的结构示意图。

图4-1为图4中车辆中车厢下方使用悬浮电磁铁的应用示意图。

图4-2为图4或4-1中车辆在轨道梁中的应用示意图。

图中所示：

1、车厢  2、轴孔  3、转轴  4、支承板  5、轴盘  6、导杆  7、液压缸8、空气弹簧  9、导向轮架  10、底板 11、弹簧 12、胶垫 13、驱动轮架14、导向轮  15、电机  16、驱动轮  17、供电导向架  18、导向轨  19、轨道梁  20、钢轨  21、导电轨  22、导电轮  23、导电轮架  24、胶垫25、导向轨  26、轮架  27、导向轮  28、胶垫  29、立轨  30、导向轮  31、立梁32、悬浮导向架  33、导杆  34、轴孔  35、胶垫  36、轴孔  37、转轴38、轴盘  39、悬浮支撑轨  40、绝缘槽  41、线圈  42、悬浮导向电磁铁43、固定架  44、导向电磁铁  45、悬浮电磁铁

具体实施方式

以下通过实例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

参见图1和图1-3，在车厢1的下方支承板4上设置的转轴3插入安装在车厢底部的轴孔2中，在支承板4和车厢底部之间装有轴盘5和拉簧；在底板10与其上方的供电导向架17之间装有液压缸7和弹簧11，液压缸7内的压力由车内的液压装置提供和控制，空气弹簧8穿过供电导向架17上的开孔，安装在底板10与支承板4之间；固定在底板10上的导杆6上端穿过供电导向架17和支承板4上的导杆孔，且导杆6的顶端设圆台，在圆台和支承板之间装有弹簧，位于导杆孔中的导杆6的作用是当底板10上方的供电导向架17和支承板4在做上下垂直运动时起导向作用。驱动轮架13和导向轮架9通过胶垫12安装在底板10上，驱动轮架13内的驱动轮16由电机15驱动运行在轨道梁19上的钢轨20上；导向轮架9内的导向轮14插入运行在轨道梁19中线上铺设的导向轨18的内槽中。位于供电导向架17二侧下方的导电轮架23中的导电轮22，由于底板10上的弹簧11向上顶压供电导向架17，所以导电轮22也同时在弹簧11的作用下，顶压滚动运行在轨道梁19二侧下方安装的导电轨21上，车辆同时由导电轮通过导电轨供电。由于车厢与其下方的支承板4之间安装的转轴与轴盘的关系，使得支承板及其下方的各类驱动导向和减震供电等装置，均可随支承板在车厢底部同时转动，并由底板下的导向轮14通过导向轨18的内槽进行导向，使车辆在弯道处可顺利通过。

应用中，导电轮22通过导电轨21将动力电源送至车内，由电机15驱动驱动轮16高速运行在钢轨20上，从而使车辆在轨道梁上高速行驶，车辆运行中通过车底插入运行在导向轨18内槽中的导向轮14进行导向，保证车辆在弯道轨道梁上顺利运行，以确保车辆的安全性和方向性，由于底板10与供电导向架17之间的弹簧11的作用，使驱动轮16和钢轨20之间及导电轮22与导电轨21之间在压力作用下紧密接触以保证高速行驶的车辆安全不出轨。当车辆在起动加速爬坡时通过增加底板10与供电导向架17之间安装的液压缸7内的压力，增加驱动轮与钢轨之间的摩擦压力，以及同时增加导电轮与导电轨之间的滚动压力，由于驱动轮与钢轨间的摩擦力大幅增加，使二者之间的滑动减少，从而增加了驱动轮的驱动效率和驱动速度，从而使得车辆可在轨道梁上安全高速的运行。应用中，在导电轮22上可安装驱动电机，使其既作为导电轮同时又作为驱动轮以增加车辆的驱动力，减少单纯导电轮在运行中与导电轨之间产生的滚动摩擦阻力。

参见图1-1，应用中，可在轨道梁19的二侧设置导向轨25，在供电导向架17的二内侧设导向轮27，导向轮27同时位于导向轨25的一侧，从而替代前述的导向轮14与导向轨18为车辆提供导向，保证车辆运行的方向性与安全性。

参见图1-2，应用中也可在车辆下方的导向轮架9中安装左右二个导向轮30，并使其位于轨道梁中线上所设的立梁31二侧的立轨29的二侧，为车辆进行导向，代替前述装置。

实施例2：

参见图2和图2-1，车辆通过车厢下方的供电导向架17中的顶压在导电轨21上的导电轮22供电，由车厢下方驱动轮架13中的驱动轮16驱动，运行在轨道梁19上的钢轨20上，车厢1同时由其下方悬浮导向架32下端设置的悬浮导向电磁铁42与轨道梁二侧下方设置的悬浮支撑轨39之间产生的悬浮吸力，悬浮在轨道梁上，使车厢自身的重量直接通过悬浮支撑轨39转移到轨道梁上，消除了驱动轮16和驱动轮架13所承担的车厢负载，使驱动轮16只需和驱动轮架13负载驱动车厢以下部件的重量，同时带动悬浮在其上方对其不产生压力的车厢，在轨道梁上高速运行。由于消除了车厢的重量，驱动轮16只需很小的驱动力就可驱动车辆高速运行，同时车辆所产生的震动和噪音也大幅地减少。

图中所示，供电导向架17上的转轴3插入安装在支承板4下方的轴孔2中，支承板4和供电导向架17之间还设置有轴盘5和拉簧，车厢1的底部座落在支承板4上的胶垫35上，车厢底部所设的导杆33向下穿过支承板4上的轴孔34中，同时在导杆33的末端设有圆台，在圆台和支承板之间还装有弹簧；底板10位于供电导向架17内，二者之间设置有弹簧11和液压缸7，位于底板10上的导杆6向上穿过供电导向架17上的导杆孔，同时导杆6的顶端设有圆台，在圆台和供电导向架17之间设有弹簧。驱动轮架13通过胶垫安装在底板10的下方，驱动轮16位于驱动轮架13中，并由电机驱动运行在轨道梁19上的钢轨上，在供电导向架17二侧下方所设的导向轮27，位于轨道梁19二侧所设的导向轨25的二侧，同时在供电导向架17的二侧下方装有导电轮22，悬浮支撑轨39固定安装在轨道梁二侧的下方，导电轮22向上顶压在位于悬浮支撑轨39内槽中绝缘槽40内的导电轨21上，其中导电轨21和导电轮22均由非导磁性材料制造。在车厢下方位于供电导向架17后部的悬浮导向架32上的转轴37插入安装在车厢底部的轴孔36中，在车厢底部与悬浮导向架32之间还装有拉簧和轴盘38，其中拉簧的作用是防止车厢与悬浮导向架分离，转轴37和轴盘38的作用均是保证悬浮导向架32可在车厢底部转动，在车辆行进中使悬浮导向架32可随弯道调整其在车厢底部的方向。在悬浮导向架二侧的下方通过固定架43安装有悬浮导向电磁铁42，固定架43由非铁磁性材料制成，悬浮导向电磁铁42同时位于轨道梁二侧下方的悬浮支撑轨39的下方。

应用中，当接通悬浮导向电磁铁42上线圈41的电源，悬浮导向电磁铁产生磁场吸力向上吸引位于其上方的轨道梁二侧下方的悬浮支撑轨39，悬浮导向架在吸力的作用下上升，悬浮导向电磁铁靠近悬浮支撑轨，二者之间的距离由车内的控制装置控制悬浮电磁铁的励磁电流来保证。当悬浮导向架上升时将其上方的车厢向上顶起(参见图3)使其悬浮在轨道梁上，同时位于支承板4上方的车厢底部也上浮脱离支承板4上的胶垫，车厢与支承板4之间仅通过车厢底部插入在支承板上轴孔34中的导杆33进行活动连接；由于车厢上浮脱离了支承板4，使得支承板4下方的驱动轮16失去了车厢的重量，此时开启电机15，驱动轮运行，驱动架13通过其上方底板10上安装的插入在供电导向架17中的导杆6带动供电导向架，供电导向架通过与支承板4间安装的转轴3和轴孔2以及轴盘5带动支承板4，支承板4通过车厢底部插入在支承板4轴孔34中的导杆33，带动车厢以极高的速度运行。

实际应用中，也可在轨道梁的二侧设置安装悬浮支撑轨39，并且悬浮导向架32内的悬浮导向电磁铁42也相应地位于悬浮支撑轨的二侧(参见图2-2)，且在悬浮支撑轨的内槽中装有非导磁材料制作的导向轨25，同时供电导向架17内侧由非导磁材料制作的导向轮27也位于导向轨25的一侧。悬浮导向架32内的悬浮导向电磁铁42在不工作时位于轨道梁二侧的悬浮支撑轨39一侧的偏下方，当悬浮导向电磁铁上的线圈41接通电源，悬浮导向电磁铁产生吸力，由悬浮支撑轨一侧下方上升至与其水平位置，此时车厢也由于悬浮导向电磁铁的上升导致悬浮导向架32向上顶升车厢，使车厢由支承板4上的胶垫35上上升悬浮(参见图3-1)，此时驱动轮就可在失去车厢重量的条件下，驱动车辆高速运行(如前所述)。

实际应用中(参见图2-3)，也可在悬浮导向架32的二侧和二侧的下方分别安装导向电磁铁44和悬浮电磁铁45，其中导向电磁铁44位于轨道梁二侧安装的导向轨25的外侧，悬浮电磁铁45位于轨道梁二侧下方的导电轨21的下方，导向轨和导电轨均由导磁性较好的材料制造；而供电导向架17上的导向轮27和导电轮22也可采用非导磁材料制造。应用中导向电磁铁44与导向轨25之间产生的电磁吸力可保证悬浮导向架32在弯道上的导向，悬浮电磁铁45与导电轨21之间产生的电磁吸力向上通过悬浮导向架32推升车厢，使车厢在支承板4的胶垫35上上升呈悬浮状态(参见图3-2)，车辆同时由驱动轮驱动运行(如前所述)。

实施例3：

参见图4，在车厢1的下方设置有供电导向架17及支承板4和底板10，车厢及三者相互之间的关系与实施例1中所述相同，供电导向架17二外侧下方分别装有导电轮22和导向轮27；在轨道梁19的二侧上方设置有边梁46，在边梁46内分别设有导电轨21和导向轨25，供电导向架17上的导电轮22在供电导向架下方底板上安装的弹簧11或液压缸7的作用下顶压在导电轨21上，同时导向轮27也位于导向轨25的一侧。当车辆高速行驶时，弹簧11和液压缸7向上顶压供电导向架二侧的导电轮，导电轮顶压导电轨21使弹簧和液压缸7下方底板10下设置的驱动轮16获得向下的反作用力，使驱动轮16与其下方的钢轨20之间的驱动摩擦压力大幅增加，保证驱动轮16高速安全地驱动车辆前进。

参见图4-1，应用中可将导电轨21通过绝缘槽40安装在位于边梁46中的悬浮支撑轨39内，悬浮支撑轨39的结构及其与供电支撑架17上的导电轮之间的关系与实施例2中图2-1例所述相同，供电导向架17上的导向轮27位于边梁46内的导向轨25的一侧，位于车厢下方的供电导向架17和支承板4以及底板10三者与车厢间及相互之间的关系与实施例2中所述相同。在车厢的下方同时还设置有悬浮导向架32，悬浮导向架32二侧设置的悬浮导向电磁铁42位于悬浮支撑轨39的下方，二者之间的工作关系及车厢与悬浮导向架32之间的关系与实施例2中图2-1例中所述相同。当悬浮导向电磁铁42向上吸引悬浮支撑轨39时，车厢也随之在轨道梁上上升悬浮。

应用中也可将导向轨25安装在位于边梁46内一侧的悬浮支撑轨39中，供电导向架17上的导向轮27位于其一侧，同时供电导向架17上的导电轮22顶压在位于边梁46内上方的导电轨21上；并且车厢下方设置的悬浮导向电磁铁42位于悬浮导向轨39的一侧与图2-2中相同，二者之间的工作关系及车厢与悬浮导向架32间的关系与实施例2中图2-2例中所述相同。

在应用中也可在车厢下方的悬浮导向架32上同时设置悬浮电磁铁45和导向电磁铁44，二者分别位于边梁46中的导电轨21的下方和导向轨25的一侧，悬浮电磁铁45和导电轨21间的关系及导向轨25与导向电磁铁44之间的关系参见实施例2中图2-3例中所述。

综上所述，对地压力可调的高速轨道车辆中的各驱动轮(包括导向驱动轮)在运行中除依靠车辆的自重和其负载所产生的压力提供的摩擦压力，还由弹簧和可调整压力的液压缸同时为其提供所需的摩擦压力，使车辆在运行中各驱动轮可获更高的驱动摩擦压力，从而使各驱动轮的驱动效率大幅提高，由于保证了驱动轮与轨道间的紧密接触，防止了驱动轮与钢轨之间的滑动，也使车辆的行驶速度和安全性获得了大幅提高。且在实际应用中，供电导向架17二侧也可加装导向电磁铁44代替图1-1中的导向轮27，使之同时位于轨道梁二侧的导向轨25的二侧(或边梁46内导向轨25的一侧)，使车辆在供电导向架17中的导向电磁铁44与轨道梁上的导向轨25之间产生的导向作用下高速前进。

Claims (5)

1、对地压力可调的高速轨道车辆，主要由车辆和轨道梁组成，其特征在于：所述的车辆下方设供电导向架(17)，在供电导向架(17)和下方驱动轮架上的底板(10)之间设有液压缸(7)和弹簧，液压缸(7)和弹簧将供电导向架(17)二侧下方的导电轮(22)，顶压在轨道梁二侧下方的导电轨(21)上，为驱动轮架中的驱动轮提供向下的摩擦压力。

2、根据权利要求1所述的对地压力可调的高速轨道车辆，其特征在于：所述的车辆下方设悬浮导向架(32)，在悬浮导向架的二侧下方设悬浮导向电磁铁(42)。

3、根据权利要求1所述的对地压力可调的高速轨道车辆，其特征在于：所述的轨道梁的二侧下方设悬浮支撑轨(39)。

4、根据权利要求1所述的对地压力可调的高速轨道车辆，其特征在于：所述的轨道梁二侧边梁(46)内设导电轨，导电轮顶压在导电轨上。

5、根据权利要求1所述的对地压力可调的高速轨道车辆，其特征在于：所述的轨道梁二侧边梁(46)中设悬浮支撑轨(39)。

Images