用于悬挂交通工具的轨道和转向架 |
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| 申请号 | CN200980159386.8 | 申请日 | 2009-06-02 | 公开(公告)号 | CN102427984A | 公开(公告)日 | 2012-04-25 |
| 申请人 | 横梁道路公司; | 发明人 | 本哥特·古斯塔夫森; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一个轨道系统的一个轨道(1，101)，所述轨道系统包括直线、转换、曲线以及 道岔 轨道段。本发明进一步包括一个用于挂在所述轨道上的交通工具的 转向架 (40)。所述轨道的轨道段包括一个上层轨道(1)以及一个或两个下层轨道(101，201)。进一步地，转向架(40)包括前部和尾部多组上层引导和道岔轮(151，251，154，254)以及一组下层引导和道岔轮(152，153，252，253，156，157，256，257)。转向架(40)还包括一个左和/或一个右负载承载轮(150，250)以及一个面向上的 驱动轮 ，并与所述上层轨道朝下的定向驱动轮行驶面(15)接合，每组下层引导轮包括左、右轮对(152、153、252、253)，从而可以在无需移动转向架(40)任何部件的情况下通过转换段。道岔轮(154，254，156，157，256，257)与引导轮独立，使得道岔轮可根据到达道岔前交通工具行驶方向进行安置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种在运输系统中用于悬挂交通工具的轨道，其特征在于，所述系统包括： |
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| 说明书全文 | 用于悬挂交通工具的轨道和转向架技术领域[0001] 本发明涉及用于基于悬挂的交通工具的车轮的轨道和转向架。该交通工具至少设置有二个所述转向架，以用于与所述轨道共同形成一个运输系统。具体地，本发明对公共交通运输较为有益，该公共交通常指PRT(快速客运)。 背景技术[0002] 城市中运送大量和不断增加的乘客所带来的问题是众所周知的。使用大型的公共交通工具，例如，地铁、无轨电车以及巴士等都具有这样的问题：乘客必须等待交通工具的到来，然后在其旅途的每一个站还必须暂停。小汽车为个人的旅程提供了方便，然而会造成环境污染、交通事故、交通堵塞以及使用土地，而运输系统中，PRT具有小汽车的优点且不会引入其缺点。 [0003] PRT系统已经有过较多的描述，并申请有专利，这些系统的特点是具有旋转马达以驱动车轮或具有直线马达。基于该系统的车轮牵引存在以下问题：在一些天气情况下会失去牵引力，另外直线电动马达系统存在成本和效率的问题，这是因为直线电动马达一般情况下是非常昂贵的，比旋转电动马达的效率也要低一些。对于大型交通工具系统，例如火车，不确定的牵引力则通过在车辆之间保持较长的距离来克服，即车间时间间隔。而对于小型交通工具，由于轨道容量减少使得这种系统不够经济，因此也无法应用于小型交通工具。 [0004] 使用PRT系统的交通工具还具有以下特点，由轨道支撑或挂在轨道上。悬挂系统的优点在于可以避免轨道的运行表面雪、水或其它碎片的沉积。悬挂系统只设置有一个轨道开口，该开口朝下，从而较大地减少外部颗粒进入轨道的风险。 [0005] 许多以前的PRT系统被设计成车箱的形式以挂在轨道上，这种类型的设计存在的主要问题在于：轨道开口的每个边上的行驶面必须保持在常数侧距处。由于轨道通常具有一个非常深的内U形以允许交通工具通过，因此，结构上是非常复杂的，而交通工具也会遭受到施加在所述车箱的侧力，使得问题更加复杂。这些侧力会转换为扭矩从而有可能撬开轨道，即增加轨道开口的宽度。为了避免这种问题的出现，轨道必须足够坚硬，但这样也会增加其重量、横截面大小以及成本。 [0006] 为了实现PRT系统，在道岔尖轨处，需要单个地将每个交通工具道岔到选定的轨道上，产生了许多具有机载道岔机制的系统，并申请了专利。这种设计具有这样的优点：成功实现道岔且轨道上无需运动机件。这种道岔机制，特别对于悬挂交通工具的这种道岔机制的缺点在于，在道岔的过程中，需要一直将来自交通工具车箱的扭矩转移到轨道上。 [0007] 美国专利3 830 163描述了一个PRT系统，在所述现在PRT系统中的交通工具没有独立的引导和道岔轮，即意味着道岔运动需要在引导/道岔轮位于来自扭矩压力下时，完成道岔运动，这将导致车轮和轨道的磨损，产生噪音和能量的过度使用。另外，该系统具有驱动轮以用于施压于轨道的上表面，按照上述方式的安排不能提供一个安全的牵引，而且，上述揭露的道岔机制具有一个面向中心导轨的下表面，从而阻止了向上面向驱动轮的使用。 发明内容[0008] 本发明包括一个运输系统轨道，该轨道包括直线段、转换段、曲线段以及道岔段。本发明进一步还包括多个用于挂在所述轨道上的交通工具车箱的转向架。所述轨道上的轨道段包括一个上层轨道，被称为第一轨道构件，以及一个或两个下层轨道，被称为第二轨道构件。直线和曲线轨道段在其左边或右边具有一个下层轨道，以用于作为支撑轨道的支撑柱。转换段具有两个下层轨道，即左、右轨道，以用于具有对立面下层轨道的两个直线或曲线轨道段。道岔在其共同路径上具有两个下层轨道，在其两个替换路径上各自具有一个下层轨道。进一步地，在道岔段，当这些轨道与被所述轨道引导的转向架各个负载承载轮保持接合时，这些轨道不再与转向架的下层引导轮接合。这种设置使得转向架可以通过合理地安置转向器的道岔轮选择一个左或右替换路径驶出道岔，后续将详细描述。 [0009] 优选地，转向器具有两组上层引导和道岔轮以及一组下层引导和道岔轮，还具有一个左和或负载承载轮以及一个面朝上的驱动轮，转向器与第一轨道构件面向下的接触面接合。每组下层引导轮包括左、右轮对，这样不需要移动转向器任何部分就可通过转换段。道岔轮与引导轮之间相互独立，这样他们可以根据交通工具到达道岔前的前进方向进行安置。 [0012] 在本发明的另一个方面，一个基于所述悬挂的转向架的交通工具在权利要求20中被提出。 [0013] 在本发明的另一个方面，一个包括所述轨道和所述悬挂转向架的运输系统在权利要求21中被提出。 [0015] 优选地，本发明使用旋转电子马达，并通过将接受面朝下的驱动轮行驶面设置在具有一个面向下的开口的第一轨道构件上，以增加最可靠摩擦力。当转向架驱动轮与驱动轮行驶面接合时，转向架驱动轮的接触力可以通过一个伺服机构进行调整。将所述接触力调整到适合不同驱动/制动力需求以及摩擦系数，从而在每个驱动轮最小化减少滚动阻力时，阻止驱动轮的任何明显滑动。 [0016] 一个沿着所述轨道系统中轨道被引导的交通工具，包括一个挂在前述两个或多个转向架上的车箱，所述多个转向架排列成一条直线，一个接着一个，其中交通工具的所述两个或多个转向架相互耦合。 [0017] 本发明的有益效果有： [0018] -最小化滚动阻力造成的能量损耗。 [0019] -减少轨道内雪、水或碎片沉积的风险。 [0020] -消除扭矩的上述反作用，使得相对于其它系统，减少轨道重量、横截面大小以及成本。 [0022] 图1是直线轨道段上转向架的截面图； [0023] 图2是中间位置上带有道岔的直线轨道段上转向架的截面图； [0024] 图3是带有转向架的道岔立体图，其中转向架在驶出道岔的左向方向上； [0025] 图4是带有转向架的道岔立体图，其中转向架在驶出道岔的右向方向上； [0026] 图5是从道岔中转向架下方的立体视图，其中转向架依附在如图3所示的左向方向上； [0027] 图6是从道岔中转向架下方的立体视图，其中转向架依附在如图4所示的右向方向上； [0028] 图7示出了带有朝上面向的驱动单元的转向架的侧视图。 具体实施方式[0029] 在后续描述中，将结合附图详细描述本发明的实施例。 [0030] 图1中为本发明转向架的一个优选实施例，在图中该转向架位于直线轨道段上，该直线段包括一个上层U形轨道构件、第一轨道构件1以及一个下层轨道构件，下层轨道构件即为第二轨道构件101，在本实施中第二轨道构件被安置在前进方向的左边。这些第一轨道构件1和第二轨道构件固定连接在一起，例如，通过棱(110，如图2所示)连接，优选地，被包围在一个具有面向下的开口的U形外壳中(未示出)。 [0031] 转向架40包括一个转向架构架50以用于固定左、右负载承载轮150、250。在示出的实施例中，所述右负载承载轮150与左边的第二轨道构件的上表面101a相接触，这样可以将向下的力从转向架传送到轨道上。转向架40设置有由转向架构架50携带的上层引导轮151a、151b、251a以及251b。所述上层引导轮151a、151b、251a以及251b的目的在于将所述转向架与所述轨道在上层水平面保持对齐，即在第一轨道构件1所在水平面。进一步地，依附在所述转向架上的还有一组下层引导轮152和153，下层引导轮包括一个左向内引导轮152以及一个左向外引导轮153，以用于保持所述转向架与所述轨道在下层水平面，即在第二轨道构件所在水平面保持对齐。对应地，附在转向架上还包括一组右下层引导轮252和253，右下层引导轮包括一个右向内引导轮252以及一个右向外引导轮253，以用于当右边第二轨道构件(未示出)出现时，在一个轨道段上执行与左下层引导轮152和153相同的任务。可选地，所述轨道可以在沿着轨道主体设置一个右第二轨道构件，然后所述转向架可以被所述右下层引导轮252和253沿着轨道主体引导，以及当左边第二轨道构件101出现时，所述转向架可以被所述左下层引导轮152和153沿着轨道主体引导。 [0032] 所述轨道的第一轨道构件1提供了一组上层第一车轮行驶面16和第二车轮行驶面17，两个行驶面向内面对面设置。所述车轮行驶面16、17为面向下的U型梁轮缘的内表面。所述U型梁连接所述轮缘的腹板具有一向下的定向驱动轮行驶面15，以用于接收转向架40的驱动轮。 [0033] 所述轨道的第二轨道构件101提供了一组下层车轮行驶面，包括一个向上接触面101a、位于所述第二轨道构件101侧面的第一向外定向面101b以及位于所述第二轨道构件 101另一侧面的第二向内定向面101c，其中该组下层车轮行驶面为关于一垂直面的错移，该垂直面与位于所述一组上层车轮行驶面之间的中心线相交，在这里“中心线”是指沿着所述轨道、位于所述第一轨道构件1的车轮行驶面16和17之间的一条线，并且该线到车轮行驶面16和17之间的距离相等。这个事实也就是指所述第二轨道构件101为所述第一轨道构件1的错移。 [0034] 所述第一轨道构件1和所述第二轨道构件101在沿着所述轨道设定的距离处通过棱110(如图2中的示例)相互刚性连接在一起。所述棱将所述第一、第二轨道构件维持在沿着所述轨道的相同距离处。优选地，所述第一、第二轨道构件由钢铁制成，并焊接在棱上或通过螺栓固定在棱上。 [0035] 一个沿着所述轨道运行的交通工具具有一个车箱，该车箱挂在位于至少两个转向架40上，其中所述转向架部分地挂于具有所述第一轨道构件1和所述第二轨道构件101的轨道上。 [0036] 一组左下层引导车轮152、153包括所述第一下层引导车轮153和所述第二下层引导车轮152，所述第一下层引导车轮153可沿着所述第二轨道构件101的第一侧面101b行驶，所述第二下层引导车轮152可沿着所述第二轨道构件101的第二侧面101c行驶。 [0037] 一组右下层引导车轮252、253包括所述第一下层引导车轮253和所述第二下层引导车轮252，所述第一下层引导车轮253可沿着所述第二轨道构件201的第一侧面201b行驶，所述第二下层引导车轮252可沿着所述第二轨道构件201的第二侧面201c行驶。 [0038] 一组上层引导车轮包括：所述第一上层引导车轮151a、151b，所述第一上层引导车轮可沿着第一向内定向行驶面行驶，在这里，所述第一向内定向行驶面被称为所述第一轨道构件1的第一引导面16，所述第二上层引导车轮251a、251b可沿着第二向内定向行驶面行驶，在这里，所述第二向内定向行驶面被称为所述第一轨道构件1的第二引导面17，其中，第一引导面16和第二引导面17相对设置。 [0039] 在一个运输系统中，包括运输工具和用于运输工具的轨道，这就要求在轨道的道岔段能够将运输工具道岔到其它轨道线路。因此，需要对运输工具的转向轮40在道岔段的道岔进行描述。 [0040] 在图2中，示出了位于尾部的道岔轴51b(位于转向架行驶方向)。在图7中示出与之对应的位于前部的道岔轴51a。所述轴51b通过上层和下层轴承55b、55b(如图1所示)与转向架构架50轴连接。所述轴51b固定在尾部上层道岔轮固定件52b上，在该固定件上设置有一个左上层道岔轮154b和一个右上层道岔轮254b，在图7中示出的前部也存在与此对应的组件，其中所述轴51a通过上层和下层轴承55a、56a与转向架构架50轴连接。所述轴51a固定在前部上层道岔轮固定件52a上，在该固定件上即所述转向架的前端设置有一个左上层道岔轮154a和一个右上层道岔轮254a。所述前部和尾部道岔轴51a、51b通过所述轴的旋转可控制上层道岔轮的接合。轴51a、51b通过道岔驱动(未示出)促使其进行转动，两个轴都与道岔垫板54连接，该道岔垫板主要用于执行弧形横向运动，例如弧形向左或向右，以实现道岔。通过所述接合，前部和尾部轴51a、51b将向道岔垫板54运动的反方向进行转动。下层道岔轮摆动器155、255通过道岔垫板54进行接合，从而使得其可以与下层道岔转动曲柄53a、53b进行同步转动，并通过道岔轴51a、51b与上层道岔轮固定件 52a、52b进行同步转动。因此，上层转动轮154a、254a、154b和254b也可以与道岔轴51a和 51b进行同步转动。向外下层道岔轮156、256设置在它们各自的下层道岔轮摆动器155、255上，而向内下层转动轮157、257直接设置在转向架构架50的上面。当道岔垫板54依附在具有三个相同长度的转动曲柄功能件301、302和303处时，道岔垫板54可进行弧形运动。 所述道岔摆动器53b通过将一个销栓在道岔垫板的一个孔304中连接到道岔垫板54上，所述道岔垫板驱动转动曲柄53b以及通过道岔轴51b驱动上层道岔固定件52b沿前述三个转动曲柄功能件301、302和303(见图7)的反方向进行转动。 [0041] 所述下层道岔轮包括一个依附在一个左摆动器155的左向外道岔轮156以及一个依附在一个右摆动器255的右向外道岔轮256，其中，所述左、右摆动器通过转动曲柄功能件301和303的方式轴依附于所述道岔垫板54和构架50上，从而使得当右向外道岔轮256远离构架50向外转动时，左向外道岔轮156面向构架50向内转动，对于道岔垫54上的运动反之亦然。 [0042] 在图3中，一个转向架从入口尖轨305接近一个道岔，该转向架设置有其自身的道岔机制以道岔到左道岔出口306。当转向架40到达道岔导轨102、202的开始端时，所述左下层向外道岔轮156将继续在左下层道岔导轨102的外(左)侧面行驶，而所述右下层向外道岔轮256将继续在右下层道岔导轨202的内部行驶，这样可以使得转向架在下层垂直面上继续朝着左道岔出口306行驶。同时，上层左道岔轮154a、154b与所述第一轨道构件1的向下延伸的左凸缘103左侧面接合，而上层右道岔轮254a、254b继续沿着向下延伸的右凸缘203内部前进，这样，可以使得转向架在位于更高垂直面处朝着左道岔出口306继续前进。由于右下层道岔导轨201在位置204处设置有一个凹口，这样下层右引导轮以及道岔轮253、256以及257的向前直线路径被阻止从而转向左道岔出口306。这样，上层和下层道岔轮共同作用以使得转向架朝着左道岔出口306，从而确保当转向架40经过道岔时被施加在转向架40上的任何扭矩可以被转移到轨道上，即：即使所述任何扭矩出现时，不允许转向架围绕纵轴进行转动。尽管在这里命名了入口和出口，然而对于一个转向架从位置306或位置307的反方向进入道岔，并朝着位置305继续前进以及朝着这里描述的方向行驶也是可行的。 [0043] 在道岔段(未示出)的设定间隔处，所述下层道岔导轨102以及202通过类似于110的棱的方式刚性连接到下层轨道构件101、201以及上层轨道构件1。 [0044] 图4与图3类似，在图中转向架40自身设置有一个道岔机制，以用于转向到道岔右出口307。若右下层道岔摆动器255已经被转动，则该摆动器会被置于从转向架的中心向外远离的一处，这样，右下层向外道岔轮256将在右下层道岔导轨202的外(右)侧面经过。由于右下层道岔导轨202以曲线弯曲的形式制成，并从轨道的纵向、沿着向右的方向延伸，从而使得转向架在下层垂直面朝着右出口307的方向沿着轨道行驶。同时，上层道岔轮固定件52a、52b也会同步转动，右上层道岔轮254a、254b也相应地从转向架的中心、向外远离至右方，从而使得右上层道岔轮254a、254b从第一轨道构件1向下延伸的右凸缘203的外面经过，这样，使得转向架40在更高垂直面上朝着右道岔出口307继续前进。由于左下层轨道101在图中位置104处设置有一凹口，下层左引导和道岔轮153、156、157不会被阻止沿着曲线路径继续向右道岔出口307前进。 [0045] 图5示出了转向架40位于向左道岔出口306的过程。在这个位置时左上层道岔轮154a、154b位于上层轨道构件1向下延伸的左凸缘103的外面，从而使得转向架左上层道岔轮154a、154b可以与左上层引导轮151a、151b一起在一上层水平面上继续向左道岔出口306前进。右上层道岔轮254a、254b位于上层轨道构件1向下延伸的右凸缘203的外侧，这样右上层道岔轮254a、254b可以顺利地向左道岔出口306前进。左下层向外道岔轮156位于左下层道岔导轨102的外侧，并与左下层内部道岔轮157一起促使转向架在下层水平面继续朝着左道岔出口306前进。在该纵向位置下，由于位置104和204处的凹口，下层引导轮153、253从下层轨道构件101、201中撤出，并不会与下层轨道构件接合地朝着左道岔出口306前进。此时，右下层向外道岔轮256被向内转动，从而使得右下层向外道岔轮256可以通过位于位置204的凹口，沿着右下层内部道岔轮257向左道岔出口306前进。 [0046] 图6示出了一个位于向右道岔出口307前进位置的转向架40。在该位置上右上层道岔轮254a、254b如图4中描述的一样被转动，这样右上层道岔轮254a、254b能够在上层轨道构件1向下延伸的右凸缘203的外侧行驶，所述右上层道岔轮254a、254b与右上层引导轮251a、251b一起在上层水平面促使所述转向架向右道岔出口307前进。左上层道岔轮154a、154b在上层轨道构件1向下延伸的左凸缘103的内部经过，进而不受阻碍地向右道岔出口307前进。右下层向外道岔轮256对应地被置于下层右道岔轨道202的外侧，与右下层内部道岔轮257一起促使转向架40在下层水平面继续向右道岔出口307前进。由于下层轨道构件101、201上位置104和204处的凹口，下层引导轮153、253在该纵向位置上可以从下层轨道构件101、201中撤出。左下层道岔轮156通过左道岔轮摆动器155向内转动到右边，从而使得左下层道岔轮156可以通过位于位置104的凹口沿着左下层内部道岔轮157向右道岔出口307前进。 [0047] 图7示出了一个优选驱动机制，该机制利用了一个称为轮形马达即标记的驱动轮57，该驱动轮57与第一轨道构件1的面向下驱动轮行驶面15(如图1所示)接合。所述轮形马达的外表面设置有涂胶或类似于可增加按摩力的涂层。轮形马达与驱动轮行驶面15之间正交力可使用加压器促动器59进行调整，在这里促动器59以液压缸的形式示出，尽管如此，这种调整功能可以由带有某种齿轮箱和转动曲柄或外心功能的电子马达来实现。由加压器促动器59产生的力可以通过驱动轮加压器58转送到轮形马达上，驱动轮加压器58在这里作为一个杠杆机制而示出。当加压器促动器59移动第一接合点308时，所述加压器58围绕第一接合点308进行转动。该移动通过第二接合点309被传送到轮形马达，这样(主要地)改变轮形马达的涂胶压缩程度，从而影响施加在行驶面15上驱动轮的正交力。 |
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