节段式道岔
专利汇可以提供节段式道岔专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为实现上述目的，本 发明 的目的在于，提供一种节段式 道岔 ，包括一根主动梁和至少一根被动梁，各梁分别安装有F轨，并且各梁之间通过连接装置相互连接，在相邻的梁之间设置有一起过渡作用的关节板，关节板通过连接组件连接于相邻的梁，其特征在于，关节板是圆弧形的，其包括两根关节板F轨和连接两根关节板F轨的连接件，关节板F轨的端部是圆弧形的，与关节板相邻的各梁的F轨的端部也是圆弧形的，在直线位时，关节板F轨的圆弧形端部与梁的F轨道的圆弧形端部分别构成两个同心圆弧段。本发明的节段式道岔能很好地减小液压 制动 器与错位移动梁段产生的冲击，并能使 滑行 轮走行平稳。，下面是节段式道岔专利的具体信息内容。
1.一种节段式道岔，包括一根主动梁(1)和至少一根被动梁(2)，所 述各梁分别安装有F轨，并且各梁之间通过连接装置相互连接，在相邻的梁之 间设置有一起过渡作用的关节板(3)，所述关节板通过连接组件连接于所述 相邻的梁，其特征在于，所述关节板是圆弧形的，其包括两根关节板F轨(4、 4’)和连接两根关节板F轨的连接件(5)，所述关节板F轨的端部是圆弧形的， 与所述关节板相邻的所述各梁的F轨的端部也是圆弧形的，在直线位时，所述 关节板F轨的圆弧形端部与所述梁的F轨道的圆弧形端部分别构成两个同心圆 弧段。
2.如权利要求1所述的节段式道岔，其特征在于，所述关节板的连接件(5) 是三个条状连接件。
3.如权利要求1所述的节段式道岔，其特征在于，将所述关节板连接于所 述相邻的梁的所述连接组件包括：连接在所述关节板(3)中心的下方的心轴 (6)；套设在所述心轴外的摇臂(7)；两根牵拉杆(8)，所述牵拉杆的两 端分别通过销轴(9、10)与所述摇臂(7)以及固定在所述梁上的轴套(23) 相连。
4.如权利要求3所述的节段式道岔，其特征在于，所述各梁之间的连接装 置包括：设置在梁的走行台车上的拨动轴(17)；套设在所述拨动轴外侧的轴 套(18)；以及从梁的前端伸出的拨动杆(24)，所述拨动杆在纵向上开设有 长孔，所述拨动轴配合在所述长孔内沿纵向滑动。
5.如权利要求4所述的节段式道岔，其特征在于，所述拨动轴(17)的顶 面设置有滑板(19)，在所述关节板(3)的心轴(6)的下端设置有球面滑动 头(20)，所述滑动头与所述滑板接触，以在竖向支撑所述关节板(3)。
6.如权利要求1所述的节段式道岔，其特征在于，还包括一竖向保持机构， 该竖向保持机构包括：设置在梁的F轨的端面的两个弧形台阶(11、12)；设 置在关节板(3)的F轨的端面的弧形凸榫(13)；以及固定在梁的F轨上台 面上的弧形压条(14)，该弧形压条盖住所述凸榫(13)的上面。
7.如权利要求1所述的节段式道岔，其特征在于，在所述关节板(3)的 F轨的两端位置上安装有至少一个拨动块(15)。
8.如权利要求1所述的节段式道岔，其特征在于，在所述各梁的F轨的 端部分别设置有承托板(22)，以增加所述关节板(3)的支承点。
9.如以上任一项权利要求所述的节段式道岔，其特征在于，所述梁的F 轨的制动面与所述关节板的F轨的制动面之间的缝隙为斜缝，该斜缝相对于梁 纵向的夹角为20°～30°。
10.如权利要求9所述的节段式道岔，其特征在于，所述斜缝相对于梁纵 向的夹角为是25°。
技术领域
本发明总的涉及轨道交通系统，特别是涉及用于磁浮交通系统和/或独轨 交通系统的节段式道岔。
背景技术
与其它轨道交通系统相同，低速磁浮交通系统在实现换线时也要用到道岔 或转辙设备。专利US 5,247,890公开了一种低速磁浮系统的节段式道岔，该 道岔由一根主动梁和至少一根被动梁组成，每个梁段有各自的转动中心。因为 各梁段有各自的转动中心，相邻梁段之间会出现相对转角β，以及一侧张开、 一侧压缩的关节缝。当列车通过相对转角为β的相邻道岔梁段时，列车底部的 悬浮磁铁与F轨的磁极之间有较大的横向偏移，这会影响列车的悬浮能力。
为了改善上述的这种不利情形，美国专利US 5,199,674公开了一种用于 节段式道岔的矩形浮动关节板。该关节板可以将相邻梁段之间的转角β和缝隙 平分到该关节板与前一梁段及后一梁段之间，也就是说，使关节板与前后梁段 之间的转角和缝隙变成相邻梁段间的转角和间隙的1/2。通过这种方案，可以 改善列车通过道岔的性能，减小列车悬浮能力的损失；改善制动条件下错开梁 缝对液压制动器的冲击；提高列车在轨道上滑行时滑行轮的通过平稳性。
然而，尽管上述的关节板能够改善列车的通过和悬浮性能，并改善梁间错 位移动对液压制动器和滑行轮的冲击，但是因为上述专利中，矩形关节板与相 邻梁的F轨制动面缝隙以及滑行轮滑行面缝隙是直缝，故使同一副液压制动器 的两侧制动片和滑行轮的轮缘同时通过缝隙，造成较大的冲击，影响列车通过 的平稳性。另外，在采用矩形关节板的情况下，当梁转动时，矩形关节板与梁 之间的缝宽会发生比较大的变化，甚至导致横向的错位移动。
发明内容
为实现上述目的，本发明的目的在于，提供一种节段式道岔，包括一根主 动梁和至少一根被动梁，各梁分别安装有F轨，并且各梁之间通过连接装置相 互连接，在相邻的梁之间设置有一起过渡作用的关节板，关节板通过连接组件 连接于相邻的梁，其特征在于，关节板是圆弧形的，其包括两根关节板F轨和 连接两根关节板F轨的连接件，关节板F轨的端部是圆弧形的，与关节板相邻 的各梁的F轨的端部也是圆弧形的，在直线位时，关节板F轨的圆弧形端部与 梁的F轨道的圆弧形端部分别构成两个同心圆弧段。
在上述的技术方案中，采用了平面结构为圆弧形的关节板。该关节板两端 和相邻两个梁段相接的端部的F轨都是圆弧。在关节板和相邻梁的滑行面及制 动面相接处，缝隙为斜缝。因此，无论道岔在直线位还是侧线位，列车的滑行 轮两侧的边缘和一副液压制动器的两块制动片都不会同时与梁缝产生冲击，增 加了列车行驶的平稳性。
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，关节板的连接件是三个条状连接件。
较佳的是，将关节板连接于相邻的梁的连接组件包括：连接在关节板中心 的下方的心轴；套设在心轴外的摇臂；两根牵拉杆，牵拉杆的两端分别通过销 轴与摇臂以及固定在梁上的轴套相连。
较佳的是，各梁之间的连接装置包括：设置在梁的走行台车上的拨动轴； 套设在拨动轴外侧的轴套；以及从梁的前端伸出的拨动杆，拨动杆在纵向上开 设有长孔，拨动轴配合在长孔内沿纵向滑动。
较佳的是，拨动轴的顶面设置有滑板，在关节板的心轴的下端设置有球面 滑动头，滑动头与滑板接触，以在竖向支撑关节板。
较佳的是，还包括一竖向保持机构，该竖向保持机构包括：设置在梁的F 轨的端面的两个弧形台阶；设置在关节板的F轨的端面的弧形凸榫；以及固定 在梁的F轨上台面上的弧形压条，该弧形压条盖住凸榫的上面。
较佳的是，在关节板的F轨的两端位置上安装有至少一个拨动块。
较佳的是，在各梁的F轨的端部分别设置有承托板，以增加关节板的支承 点。
较佳的是，梁的F轨的制动面与关节板的F轨的制动面之间的缝隙为斜缝， 该斜缝相对于梁纵向的夹角为20°～30°。
较佳的是，斜缝相对于梁纵向的夹角为是25°。
附图说明
图1是根据本发明较佳实施例的圆弧形关节板的俯视示意图；
图2是上述圆弧形关节板的立面示意图；
图3是沿图1中的线“A-A”的截面示意图；
图4是关节板上的压板的示意图；
图5是沿图4中的线“B-B”的截面示意图；
图6是沿图5中的线“C-C”的截面示意图；
图7是沿图5中的线“D-D”的截面示意图；
图8a是采用矩形关节板时液压制动片通过制动面缝隙的俯视示意图；
图8b是采用圆弧形关节板时液压制动片通过制动面缝隙的俯视示意图； 以及
图8c是采用圆弧形关节板时液压制动片通过制动面缝隙的仰视示意图。
具体实施方式
如图1所示，圆弧形关节板3包括两根F轨4、4’，以及连接两根F轨的 连接件5。两根F轨4、4’的两端都是圆弧形的，梁1和梁2的与圆弧形关节板 3相邻的F轨的端部也是圆弧形的。当道岔处于直线位时，圆弧形关节板3的 四个弧线与梁1、梁2的四个弧线分别构成两个同心圆弧段。在该实施例中设 置了三个条状连接件5，但也可以设置一个、两个或三个以上的连接件，其形 状也不限于条状。
圆弧形关节板3中心的下方连接有一根心轴6。在心轴6外套设了摇臂7。 两根牵拉杆8的两端分别通过销轴9和10与摇臂7以及固定在梁上的轴套23 相连。上述的心轴6、摇臂7、牵拉杆8和销轴9、10等构件组成了将圆弧形关 节板3连接于梁1和梁2的连接组件。当梁1、梁2相对于关节板3转动的角 度为β/2时，该连接组件使圆弧形关节板3的中心与两梁端的距离保持相等。 同时，当两根梁上的销轴10相对于原梁轴线(直线位置)在横向发生横向位移 时，会牵动圆弧形关节板3及心轴6也产生同方向的位移，但由于有圆弧形的 设计，使梁1、关节板3以及梁2两侧的F轨在相接处仍不会发生横向错位移 动。
如图2所示，相邻的道岔梁1、梁2由连接装置相互连接。在该实施例中， 所述连接装置一种滑动铰配置。具体地说，梁2尾部的走行台车25上设置有拨 动轴17以及套设在拨动轴17外侧的轴套18。从梁1的前端伸出一拨动杆24， 该拨动杆24在纵向上开设有长孔。拨动轴17可配合在长孔内沿纵向滑动。当 道岔从直线位转至侧线位时，拨动轴17及其轴套18将从拨动杆24滑移一个短 的距离。
如图2并结合图3所示，拨动轴17的顶面设置有一块滑板19，在圆弧形 关节板3的心轴6的下端固定一个球面滑动头20，该滑动头20与滑板19接触， 可在竖向支撑关节板3。当关节板3横移一个微小距离时，球面滑动头20与滑 板19间发生滑动。
如图4和5所示，在梁1、2的F轨与关节板3的F轨的对接弧形缝隙处， 在梁端F轨端面设置了两个弧形台阶11、12，在关节板3的F轨端面设置了弧 形凸榫13。凸榫13的下面搁置在梁的F轨下台面11上，梁的F轨上台面上以 螺栓固定一个弧形压条14，该弧形压条盖住凸榫13的上面。上述的弧形台阶 11、凸榫13和压条14组成了一个竖向保持机构，该保持机构可保证梁1、梁2 及关节板3的F轨不发生竖向错位移动。
如图1和图6所示，为避免牵拉杆连接组件的配合误差造成关节板3横移 不到位，在关节板3的F轨的两端位置上安装4个拨动块15。由梁上F轨内侧 轨条的侧面推动关节板上的拨块15来带动关节板3横向移动，以便使关节板F 轨的制动面与梁端F轨的制动面对齐。拨动块15的定位可以几何关系计算确 定。拨动块的数量不限于四个，也可以设置多一些或少一些的拨动块，只要有 至少一个即可。
如图1和图7所示，在梁1、2的F轨的端部分别设置有承托板22，以增 加关节板3的支承点。
借助上述实施例所描述的结构，当道岔在直线位时，梁1、梁2的相对转 动中心与圆弧形关节板3的圆心重合。当道岔在侧线位时，梁1中心线与梁2 中心线的相对转角为β，此时，梁1、梁2中心线与关节板3的中心线的相对 转角为β/2。因为β很小，在缝隙处，梁1、梁2相对关节板3形成圆周运动。
以下将就已有技术的矩形关节板与本发明的圆弧形关节板所形成的缝隙 作一个分析对比。
首先，道岔相邻梁段之间的缝隙受三个因素影响：1)由于道岔梁段的相 对转动，轨道梁两侧缝隙为一侧伸长，一侧压缩，该缝隙的大小受梁宽和相对 转角的影响；2)梁在长度方向因温度变化产生的缝隙，由于梁长的区别，在 温度升高时，关节滑动铰处被压缩，温度降低时，关节滑动铰处被张开，其差 值与两梁段的固定转动中心之间的距离相关；3)由于各个梁段有各自的转动 中心，相邻梁端部的滑动铰处产生压缩的错(位移)动，该错动压缩距离的大 小受梁长、梁段转动中心的位置和转角的影响，各关节的错动是不等的，靠近 活动端的关节处错动大，远离活动端的关节处错动小。
假设道岔梁的宽度b为2120mm，相邻梁段的相对转角β为2.4°，相邻梁 段的固定转动中心之间的距离loioi+1为2250mm，温度变化范围为20±30℃， 即Δt为60℃。
1)矩形关节板的缝隙分析
(1)关节转动时，梁侧缝隙的变量Δs1
Δs1＝b/2×sin(β/2)＝1060×sin1.15°＝21.27mm
(2)温度变化时，滑动铰处的移动量Δs2
Δs2＝Δt×αt×loioi+1＝30×1.14×10-5×2250＝0.77mm
(3)道岔梁移动时，滑动铰处的错位移动Δs3与各梁段的起点位置有关。 相邻两根梁滑动铰处的错位移动Δs3具体如以下的表1所示：
表1 关节位置 Δs1 Δs2 Δs1+Δs2 Δs3 ∑Δs 设定最小缝宽 直线位缝宽 张开缝宽 L1/L2 21.27 0.77 22.04 19.8 41.8 4.0 45.8 48.0 L2/L3 21.27 0.77 22.04 11.4 33.4 4.0 37.4 48.0 L3/L4 21.27 0.77 22.04 5.9 28.0 4.0 32.0 48.0
L4/L5 21.27 0.77 22.04 2.0 24.0 4.0 28.0 48.0 L5/垛梁 21.27 0.77 22.04 0 22.0 4.0 26.0 48.0
以上表格中所列的计算结果是以五开道岔(一根主动梁加四根被动梁)为 例，其中L1～L5分别表示主动梁至最末一根被动梁。另外，上述Δs1、Δs2、 Δs3均为关节板处两相邻梁梁缝的一半值。
从以上的表1中可以看出，对于五开道岔，直线位的最大缝宽为45.8mm， 最小为26.0mm，张开缝宽保持为48mm。另外，对于三开道岔，由计算也可以 得出，直线位的最大缝宽为32mm，最小缝宽为26mm，侧线位张开缝宽约为48mm， 最小缝宽为4mm。由此可见，侧线位的缝宽变化较大，可能影响列车通过的平 稳性。
2)圆弧形关节板的缝宽分析
圆弧形关节板的缝宽变化中，温度变化引起的Δs2和滑动铰处的Δs3的 大小与矩形关节的Δs2和Δs3相等。由于圆弧形关节板在梁转动时相对于梁 的位移方式不同于矩形关节板，使得它的径向缝宽变动较小。具体分析如下：
假设道岔梁上F轨的弧线半径为R，关节板上F轨的弧线半径为r，由转 动引起径向缝宽压缩变小。
Δs1＝R×sin(β/2)×sinθ×cosθ＝9.5mm(θ为关节板转动中心至外 侧缝尖处的中心角)。
表2a 关节位置 Δs2 Δs3 (Δs2+Δs3)×sinθ (d1) 设定直线位径 向缝宽(d2) Δs1 最小径向缝宽 (d2-d1-Δs1) 转动引起Δx L1/L2 0.77 19.8 8.78 25 9.5 6.72 22.22 L2/L3 0.77 11.4 5.19 20 9.5 5.31 22.22 L3/L4 0.77 5.9 2.85 15 9.5 2.65 22.22 L4/L5 0.77 2.0 1.18 15 9.5 4.32 22.22 L5/垛梁 0 0 0 15 9.5 5.5 22.22
表2b 关节位置 温升时的错位移动 Δs3-Δs2 张开侧的纵向错位移动 Δx-(Δs3-Δs2) 张开侧的径向错位移动(d3) (Δx-Δs3+Δs2)×sinθ 径向缝宽 (d2+d3) F轨外侧的纵向缝宽 ((d2+d3)/sinθ) L1/L2 19.03 3.191 1.36 26.36 61.79 L2/L3 10.63 11.59 4.94 24.94 58.46 L3/L4 5.13 17.09 7.29 22.29 52.25 L4/L5 1.23 20.99 8.95 23.95 56.14 L5/垛梁 0 22.22 9.47 24.47 57.36
以上的表2a和2b的计算结果是以五开道岔为例，L1～L5分别表示主动梁 至最末一根被动梁。
从以上两个表格中的数据可以看出，若将径向正常缝宽设定为25、20、15mm 三种情况，则本发明的圆弧形关节板的最小径向缝宽(直线位)在2.65～6.72mm 之间，最大径向缝宽(张开时)在22.29～26.36mm之间。这样的缝宽波动范 围显然小于上述矩形关节板的情况，因此能显著提高列车通过时的平稳性。
若以三开道岔来计算分析，其正常缝宽只需15mm，最小径向缝宽为2.65， 最大径向缝宽为24.47，而且两者的波动范围也非常小。因此，也可以获得相 同的结论。
图8a示出了采用矩形关节板3a的情况，具体示出了车辆上的液压制动片 27和27’相对于矩形关节板3a和梁1之间的缝隙的关系。矩形关节板3a和梁1 之间的缝隙也可以被认为是梁1的F轨的制动面与关节板3a的F轨的制动面之 间的缝隙。从图中可以看出，由于采用矩形关节板，故其与梁1之间的缝隙为 直缝。在直缝情况下，液压制动片27、27’可能会同时落到缝隙处，这样就可 能带来比较大的冲击。
图8b示出了采用圆弧形关节板3的情况，具体示出了车辆上的液压制动 片27和27’相对于圆弧形关节板3和梁1之间的缝隙的关系。矩形关节板3和 梁1之间的缝隙也可以被认为是梁1的F轨的制动面与关节板3的F轨的制动 面之间的缝隙。从图中可以看出，由于采用圆弧形关节板，故其与梁1之间的 缝隙为斜缝。该斜缝相对于梁纵向的夹角为20°～30°，较佳的是25°。在斜 缝情况下，液压制动片27、27’不会同时落到缝隙处，因而可以减小冲击。
图8c是一个仰视示意图，也示出了采用圆弧关节板3的情况。从该图中 清楚可见，每组液压制动片27和27’可以分别包括两片制动片。由于斜缝的缘 故，总共四片制动片中有三片保持与F轨接触，最多只有一片会落到缝隙处。 因此，可以显著地减小制动时的冲击。
虽然以上结合较佳实施例对本发明的节段式道岔作了详细的描述，但熟悉 本领域的普通技术人员应该可以在以上揭示内容的基础上作出各种等同的变 化和改动。
具体地说，在上述的实施例中，采用牵拉杆式连接组件将关节板连接于道 岔梁，但也可以采用其它合适的连接方式，如万向接头、摇臂-枢轴接头等。 相邻的道岔梁1、梁2之间的连接装置可以采用除滑动铰之外的其它配置，如 滑块-导杆机构等。关节板的竖向保持机构可以采用除文中所述的弧形台阶 11、凸榫13和压条14以外的其它机构，如竖向固定件等。
因此，本发明的保护范围不应限于以上所述的具体实施方式，而是应由所 附权利要求书来限定。
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