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一种具有超宽轮距的轨道车及其设计方法

阅读：1013发布：2020-11-25

专利汇可以提供一种具有超宽轮距的轨道车及其设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种具有超宽轮距的轨道车，包括：车厢，其为宽体结构；支撑结构，其通过车厢底部对称式设置在所述车厢两侧；车轮组，其设置在所述支撑结构底部，能够沿轨道上行驶；转向架，其设置在所述支撑结构与所述车轮组之间，具有承载式车身结构，车轮组位于车身外侧，采用宽体车身，车辆的稳定性更好，还给出一种具有超宽轮距的轨道车设计方法，给出了支撑结构的弯曲刚度和车轮半径的计算公式，结构设计合理，再现性好。，下面是一种具有超宽轮距的轨道车及其设计方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有宽轮距的轨道车，其特征在于，包括：
车厢，其为宽体结构；
支撑结构，其穿过所述车厢底部，并伸出所述车厢，所述支撑结构的伸出部分对称设置在所述车厢两侧；
地板梁，其固定设置在所述车厢内部，所述支撑结构上方，所述支撑结构铆接在所述地板梁上；
车轮组，其设置在所述支撑结构伸出部分底部，并能够沿轨道行驶；
转向架，其设置在所述支撑结构与所述车轮组之间。
2.根据权利要求1所述的具有宽轮距的轨道车，其特征在于，所述支撑结构，包括：
支撑骨，其为钢筋框架结构，用于支撑结构的内部支撑；
蒙皮，其包裹在所述支撑骨外侧，用于维持支撑结构外形。
3.根据权利要求1所述的具有宽轮距的轨道车，其特征在于，所述车厢材质采用轻型材料。
4.根据权利要求1或2所述的具有宽轮距的轨道车，其特征在于，所述转向架，包括：
构架；
轮对，其设置在所述构架底部，用于提供行驶导向；
轴箱，其设置在所述轮对外侧，用于降低摩擦阻力，化滚动为平动；
一系悬挂装置，其为弹簧悬架，设置在所述轴箱顶部，用于缓冲轴箱以上部分的振动，以减轻运行中的动载荷。
5.根据权利要求4所述的具有宽轮距的轨道车，其特征在于，还包括：车体支撑装置，其为具有安装孔的圆盘，可旋转设置在所述支撑结构底部，将所述转向架与支撑结构连接在一起。
6.根据权利要求1-3和5中任一项所述的具有宽轮距的轨道车，其特征在于，还包括动力装置，包括：
基础制动装置，是制动机产生制动力的部分；
电机驱动装置，其连接所述车轮组，用于将电能转变成机械能，通过降低转速增大转矩，并将牵引电动机的功率传给轮对。
7.根据权利要求5所述的具有宽轮距的轨道车，其特征在于，还包括减振装置，其一端连接所述车体支撑装置，另一端连接所述构架底部的上端面。
8.根据权利要求7所述的具有宽轮距的轨道车，其特征在于，所述减振装置为液压减振器。
9.一种具有超宽轮距的轨道车设计方法，其特征在于，支撑结构的挠度f和线刚度K的计算公式为：
其中，L为宽轨车的轮距；P为支撑结构承受的最大载荷,f为支撑结构的最大安全变形位移；E为弹性模量，I为支撑结构xz截面的惯性矩。
10.根据权利要求9所述的具有超宽轮距的轨道车设计方法，其特征在于，所述宽轮距轨道车的车轮半径计算公式为：
其中，u为宽轨车最大车速；δ为最大转向角；L为轴距；κ为稳定性因数；m为车体质量；a为轴向载荷作用位置距离支撑结构一端的距离，b为轴向载荷作用位置距离支撑结构另一端的距离；k1为前轮侧偏刚度；k2为后轮侧偏刚度，μ为车轮摩擦系数，g为重力加速度。

说明书全文

一种具有超宽轮距的轨道车及其设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轨道车，尤其涉及一种具有超宽轮距的轨道车和一种具有超宽轮距的轨道车设计方法。

背景技术

[0002] 我国现有的列车为标准轨距(3105mm)轨道列车。普通列车铁路采用有砟轨道，列车的重量通过钢轨、枕木、石子将重量分散到路基上，以避免路基损坏。轨道列车运行于轨道上，轨道列车车体宽度受标准轨距的限制，每排只能布置4个或者5个座位。高铁铁路则大量采用高架桥式混凝土整体道床的无砟轨道，多采用高架结构，可适应不同的环境，青藏铁路穿越冻土层就采用了这样的结构。采用高架桥结构铺设的铁路，可以减少对土地的占用，更有利于环保，从进一步提高土地利用率的角度，采用双列桥墩布置的高架无砟轨道铁路结构更适合采用非标准超宽轨距轨道，以提高车身的宽度布置更多的位置。

发明内容

[0003] 本发明涉及一种适合在超宽轨道上行驶的超宽轮距轨道列车结构，具有承载式车身结构，采用宽体车身，车轮组位于车身外侧，车辆的稳定性更好。

[0004] 本发明还有一个目的是提供一种具有超宽轮距的轨道车设计方法，给出了挠度、线刚度和转弯半径的计算公式，结构设计合理，再现性好。

[0005] 本发明提供的技术方案为：

[0006] 一种具有超宽轮距的轨道车，其特征在于，包括：

[0007] 车厢，其为宽体结构；

[0008] 支撑结构，其穿过所述车厢底部，并伸出所述车厢，所述支撑结构的伸出部分对称设置在所述车厢两侧；

[0009] 地板梁，其设置在所述车厢内部，所述支撑结构上方，所述支撑结构铆接在所述地板梁上；

[0010] 车轮组，其设置在所述支撑结构伸出部分底部，并能够沿轨道行驶；

[0011] 转向架，其设置在所述支撑结构与所述车轮组之间。

[0012] 优选的是，所述支撑结构，包括：

[0013] 支撑骨，其为钢筋框架结构，用于支撑结构的内部支撑；

[0014] 蒙皮，其包裹在所述支撑骨外侧，用于维持支撑结构外形，使支撑结构具有良好的空气动力学特性。

[0015] 优选的是，所述车厢材质采用轻型材料。

[0016] 优选的是，所述转向架，包括：

[0017] 构架；

[0018] 轮对，其设置在所述构架底部，用于提供行走导向。

[0019] 轴箱，其设置在所述轮对外侧，用于降低摩擦阻力，化滚动为平动。

[0020] 一系悬挂装置，其为弹簧悬架，设置在所述轴箱顶部，用于缓冲轴箱以上部分的振动，以减轻运行中的动载荷。

[0021] 优选的是，还包括：车体支撑装置，其为具有安装孔的圆盘，可旋转设置在所述支撑结构底部，将所述转向架与支撑结构连接在一起。

[0022] 优选的是，还包括动力装置，包括：

[0023] 基础制动装置，是制动机产生制动力的部分。

[0024] 电机驱动装置，其连接所述车轮组，用于将电能转变成机械能，通过降低转速增大转矩，并将牵引电动机的功率传给轮对。

[0025] 优选的是，还包括减振装置，其一端连接所述车体支撑装置，另一端连[0026] 接所述构架底部的上端面。

[0027] 优选的是，所述减振装置为液压减振器。

[0028] 一种具有超宽轮距的轨道车设计方法，支撑结构的挠度f和线刚度K的计算公式为：

[0029]

[0030]

[0031] 其中，L即为所述宽轨车轮距；P为支撑结构承受的最大载荷,f为支撑结构的最大安全变形位移。E为弹性模量，I为支撑结构xz截面的惯性矩。

[0032] 优选的是，所述宽轮距轨道车的车轮半径计算公式为：

[0033]

[0034] 其中，u为宽轨车最大车速；δ为最大转向角；L为轴距；κ为稳定性因数；m为车体质量；a为轴向载荷作用位置距离支撑结构一端的距离，b为轴向载荷作用位置距离支撑结构另一端的距离；k1为前轮侧偏刚度；k2为后轮侧偏刚度，μ为车轮摩擦系数，g为重力加速度。

[0035] 本发明的有益效果

[0036] 本发明设计开发了一种适合在超宽轨道上行驶的超宽轮距轨道列车结构，具有承载式车身结构，采用宽体车身，车轮组位于车身外侧，车辆的稳定性更好，承载效率更高。

[0037] 本发明提供一种具有超宽轮距的轨道车设计方法，给出了挠度、线刚度和转弯半径的计算公式，结构设计合理，再现性好。附图说明

[0038] 图1为本发明所述的具有超宽轮距的轨道车的骨架结构示意图。

[0039] 图2为本发明所述的具有超宽轮距的轨道车的结构示意图。

[0040] 图3为本发明所述的具有超宽论据轨道车的正视图。

[0041] 图4为本发明所述的支撑结构支撑骨的结构示意图。

[0042] 图5为本发明所述的转向架的结构示意图。

[0043] 图6为本发明所述的支撑结构刚度计算示意图。

具体实施方式

[0044] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0045] 如图1-3所示，本发明提供的具有超宽轮距的轨道车，包括：车厢100、支撑结构200、车轮组300和转向架400和地板梁500。

[0046] 车厢100，其为宽体结构；支撑结构200，其穿过车厢100底部，并伸出车厢100，支撑结构200的伸出部分210对称设置在车厢100两侧；地板梁500，其设置在车厢100内部，支撑结构200上方，支撑结构200铆接在所述地板梁上；车轮组300，其设置在支撑结构200底部，能够沿轨道上行驶；转向架400，其设置在支撑结构200与车轮组300之间。

[0047] 如图4所示，支撑结构200，包括：支撑骨220，其为钢筋框架结构，用于支撑结构200的内部支撑；蒙皮，其包裹在支撑骨220外侧，用于维持支撑结构外形，使支撑结构200具有良好的空气动力学特性。

[0048] 作为一种优选，车厢100材质采用轻型材料。

[0049] 如图5所示，转向架400，包括：构架410，其为框架结构，用于固定转向架400内的构件，轮对440，其设置在构架410底部，用于提供行走导向；轴箱450，其设置在轮对440外侧，用于降低摩擦阻力，化滚动为平动；一系悬挂装置420，其为弹簧悬架，设置在轴箱450顶部，用以缓冲轴箱以上部分的振动；

[0050] 车体支撑装置430，其其为具有安装孔的圆盘，可旋转设置在支撑结构200底部，将转向架与支撑结构连接在一起；构架410底部设置有车轮组300。

[0051] 优选的是，还包括动力装置，包括：

[0052] 基础制动装置，是制动机产生制动力的部分。

[0053] 电机驱动装置，其连接所述车轮组，用于将电能转变成机械能，通过降低转速增大转矩，并将牵引电动机的功率传给轮对。

[0054] 在另一实施例中，还包括减振装置460，其一端连接车体支撑装置200，另一端连接构架底部的上端面，作为一种优选，减振装置460选用液压减振器。

[0055] 如图6所示，支撑结构设计过程中，建立三坐标模型，以支撑结构的正视图平面作为xz平面其中所述支撑结构的挠度f和线刚度K的计算公式为：

[0056]

[0057]

[0058] 其中，L即为所述宽轨车轮距；P为支撑结构承受的最大载荷，f为支撑结构的最大安全变形位移，E为弹性模量，I为支撑结构xz截面的惯性矩。

[0059] 宽轮距轨道车的车轮半径计算公式为：

[0060]

[0061] 其中，u为宽轨车最大车速；δ为最大转向角；L为轴距；κ为稳定性因数；m为车体质量；a为轴向载荷作用位置距离支撑结构一端的距离，b为轴向载荷作用位置距离支撑结构另一端的距离；k1为前轮侧偏刚度；k2为后轮侧偏刚度，μ为车轮摩擦系数，g为重力加速度。

[0062] 其中，所述的车体由于不受标准轨距的限制，每排座椅可以布置多个座位，建议根据座椅等级每排布置6个、7个、8个、9个或者10个座位。

[0063] 其中，现有高架双车道路宽为9.5米，三车道道路路宽为12.75-13米，可根据高架设计相应轨道，优选轨道8.5米左右，车体宽度6米。

[0064] 本发明设计开发了一种适合在超宽轨道上行驶的超宽轮距轨道列车结构，具有承载式车身结构，采用宽体车身，车轮组位于车身外侧，车辆的稳定性更好，承载效率更高，并提供一种具有超宽轮距的轨道车设计方法，给出了挠度、线刚度和转弯半径的计算公式，结构设计合理，再现性好。

[0065] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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