跨座式單軌軌道的變軌裝置、方法及軌道與流程

2023-06-04 09:56:46

本發明涉及一種軌道交通工具，特別涉及一種跨座式單軌軌道的變軌裝置、方法及軌道。

背景技術：

面對全球城市化帶來的城市環境汙染和交通擁堵問題，人們尋求便捷環保的城市交通系統，普通轎車高速、方便、快捷，但當城市車輛發展到一定數量後，大量汽車帶來的交通擁堵、尾氣汙染、揚塵汙染、交通事故問題就越來越突出。各地同時發展了地鐵交通和軌道交通，這類兩者造價高、工期長、施工難度大的問題突出。

現有一種交通工具為跨座式單軌列車系統，該軌道交通系統採用電力驅動，單根軌道梁高架支撐，車廂跨座在該軌道梁上。這種交通工具是一種能夠很好的解決城市中和城際間的交通通行問題的方法之一。該軌道交通工具的優勢包括有：造價約為地鐵的五分之一，建設周期約為地鐵的三分之一；爬坡能力強，轉彎半徑小，具有較強的地形適應能力；噪音低，可從城市建築群中穿過；景觀性好，能較好適應城市生態環境。所以是一種實施中小運力城市和城際間軌道交通的優選方案。

但是由於該軌道交通工具的列車跨座在該高架單軌梁上，即該列車車廂的下部左右兩側覆蓋住部分軌道梁，如此大大的阻礙了列車的變軌能力，特別是，當列車需要從一條軌道運行變換到另一條軌道運行時，其實施的難度就會大大增加，如果列車不能實施靈活高效的變軌，將大大限制的該軌道交通工具的運營能力及運營效率，也同時增加了對軌道、車站及換乘站設計施工難度，而且在兩條或多條線路合併的同一車站，乘客無法在該車站同一平臺換乘，同時也增加了建設及維護成本。

目前，國內單軌變軌裝置按結構形式可以分為關節型變軌裝置和關節可撓型變軌裝置兩種，前者變軌時變軌梁形成折線線形，後者變軌時可以使道變軌梁近似連續彎成曲線線形，故該兩者方法體型龐大、結構複雜和操作控制難度大。

為了更好的提高這種軌道交通工具的運營能力及運營效率、乘坐的便利性和降低建設及維護成本，同時由於軌道的變軌操作還可能發生在軌道交叉的市中心地段，如何降低換軌裝置的體型，以減少佔地空間，也是需要考慮的課題。

因此人們亟待需要一種結構簡單且穩定、可靠和高效的跨座式單軌軌道的變軌裝置。

技術實現要素：

本發明提供一種結構簡單且穩定、可靠和高效的跨座式單軌軌道的變軌裝置、方法及軌道。

為了實現本發明的目的，本發明提供一種跨座式單軌軌道的變軌裝置及軌道包括行走軌道梁、交叉軌道梁塊、變軌梁塊部件、變軌執行部件、變軌鎖定部件、信號燈、支撐柱和固定在支撐柱頂部的安裝平臺。

所述交叉軌道梁塊的一端和對應的行走軌道梁的一端固定，底部和安裝平臺固定，交叉軌道梁塊的外形為鍥形塊狀；

交叉軌道梁塊的兩個側面為駁接面，可以和變軌梁塊部件中與之對應的駁接面進行貼合駁接；

交叉軌道梁塊為金屬框架加鋼筋混凝土結構或全金屬結構，為了便於識別並起警示作用，該交叉軌道梁塊塗有不同於行走軌道梁的顏色塗料，該塗料顏色為一種警示顏色或為多種警示顏色的交錯組合。

所述變軌執行部件由變軌驅動單元、滑槽、臺車和滑槽蓋板組成，滑槽由金屬材料製成，滑槽安裝在安裝平臺內，滑槽的數量為2-12條，臺車和滑槽蓋板的數量和滑槽的數量一致，臺車底部安裝有金屬輪，臺車放置在滑槽內，滑槽蓋板固定在安裝平臺上，進一步的說就是，臺車可以在滑槽內水平方向位移，但無法在垂直方向位移，臺車頂部和變軌梁塊部件固定，變軌驅動單元放置在滑槽外緣一端的安裝平臺上，變軌驅動單元使用液壓或電力齒輪齒條連杆結構的施力方法來改變臺車的位置；

變軌執行部件執行中央機房的變軌指令實施變軌操作，變軌執行部件向中央機房反饋變軌執行狀態和變軌執行結果。

所述變軌梁塊部件包括變軌梁塊a、變軌梁塊b和變軌梁塊c，變軌梁塊a放置在交叉軌道梁塊一側的安裝平臺上，變軌梁塊b和變軌梁塊c放置在交叉軌道梁塊另一側的安裝平臺上，變軌梁塊a通過樞軸和一個行走軌道梁連接，變軌梁塊b和變軌梁塊c通過其連接處的樞軸連接，變軌梁塊c通過樞軸和另一個行走軌道梁連接，變軌梁塊a、變軌梁塊b和變軌梁塊c的底部在滑槽對應處和臺車固定，在變軌執行部件的作用下，變軌梁塊a、變軌梁塊b和變軌梁塊c能沿著對應的滑槽方向做水平移動；

變軌梁塊a為弧線形軌道梁塊，變軌梁塊b和變軌梁塊c當處於駁接狀態時，兩者合併的軌道為直線形軌道梁塊；

變軌梁塊a、變軌梁塊b及變軌梁塊c兩端的駁接面由一個或多個直線垂直面及弧線垂直面組合而成，通過兩端的駁接面可以分別和交叉軌道梁塊及對應的行走軌道梁駁接，在變軌執行部件的作用下，不是變軌梁塊a和交叉軌道梁塊及對應的行走軌道梁駁接，就是和軌梁塊b及變軌梁塊c和交叉軌道梁塊及對應的行走軌道梁駁接；

變軌梁塊a、變軌梁塊b和變軌梁塊c為金屬框架加鋼筋混凝土結構或全金屬結構；為了便於識別並起警示作用，該軌道梁塊塗有不同於行走軌道梁的顏色塗料，該塗料顏色為一種警示顏色或為多種警示顏色的交錯組合。

所述變軌鎖定部件安裝安裝平臺內部，變軌鎖定部件有1-15個可向上伸出或向下收回操作的金屬舌，在變軌梁塊a、變軌梁塊b及變軌梁塊c底部設有與之匹配的凹孔，變軌鎖定部件使用液壓或電力齒輪齒條結構的施力方法實施對金屬舌伸出或收回操作，用於實施對變軌梁塊的位置鎖定功能，防止因承載、震動或其他因素造成的位置變化，並能夠提高變軌梁塊的承載能力和軌道的剛度，確保列車在該變軌軌道處安全穩定地通行。

所述安裝平臺固定在支撐柱的頂部，和安裝平臺固定的支撐柱的數量為3-12個，安裝平臺下方放置有加強梁，加強梁的兩端可以和支撐柱連接，也用於對其他加強梁的連接，加強梁特別出現在列車行走軌道線路對應的安裝平臺下方，以提高安裝平臺及軌道的承載能力，並提高安裝平臺及支撐柱的整體剛度。

所述信號燈由中央機房控制，分別放置在行走軌道梁外沿的列車來車位置，為了確保列車的駕駛者能夠有足夠的警示作用，信號燈分別放置在距離交叉軌道梁塊10-150米處的行走軌道梁上，當變軌執行部件實施變軌操作完畢後且軌道符合列車行走路線時，該指向列車來車方向的信號燈顯示為「綠燈」，否則顯示為「紅燈」。

本發明的另一個方案是提供一種跨座式單軌軌道的變軌方法，它包括下列步驟：

s01在中央機房的控制下，信號燈全部顯示「紅燈」；

s02變軌執行部件執行中央機房的變軌指令實施變軌操作；

s03變軌鎖定部件解除對變軌梁塊的當前位置鎖定操作；

s04變軌執行部件改變變軌梁塊部件的位置，直至變軌梁塊部件從當前位置改變到變軌要求位置，此時，僅有一條符合列車通行的軌道被駁接；

s05變軌鎖定部件實施對變軌梁塊部件的當前位置鎖定操作；

s06變軌執行部件向中央機房反饋的變軌操作完畢的信息；

s07中央機房的控制下，使符合軌道線路行走的列車來車方向的信號燈顯示為「綠燈」，其餘信號燈全部顯示「紅燈」；

s08變軌操作完畢，符合軌道線路行走的列車允許通行。

通過此方法，可以實現該單軌軌道的變軌功能，在中央機房的控制下，不同的列車可以通行於不同的該單軌軌道。

對比現有技術具有以下有益效果：

在已知該跨座式單軌軌道列車的最小轉彎半徑為45米、單軌軌道本體寬度為60釐米、高度為90釐米、軌道用混泥土的比重為2.4噸/立方米、列車車輛寬度為3米和列車運行兩側最小安全保障距離為50釐米的情況下，使用本變軌裝置，單條軌道梁的主體結構長度約為10米，重量約為12.5噸，遠小於現有技術採用的五節關節式變軌梁的全長30米和總重約為40噸的現狀；

本變軌裝置，由於體型小，結構簡單，可以在高架平臺上實施變軌，並可以減少設計、建設和維護成本，而目前的技術變軌操作通常佔用較大的場地，建築成本高，且變軌操作複雜，變軌精度難以控制；

本變軌裝置在保障設備和軌道通行安全的前提下，需要對變軌梁塊部件軸移的最大距離約為220釐米，可以在約15秒內完成變軌操作，提高軌道的通行效率，從而實現更大的乘客運載能力，同時也有利於提高變軌操作的精確度；

本變軌裝置中變軌梁塊的兩端採用直線垂直面或弧線垂直面組成的駁接面，一方面可以是駁接更精準，車輛變軌通行更順暢，另一方面可以使得駁接後的變軌梁塊在面對車輛通行產生的離心力可以較好地分散到交叉軌道梁塊和行走軌道梁上，提高了軌道運行的穩定性和可靠性；

本變軌裝置中列車運行的軌道均為直線或弧線軌道，不存在折線軌道和斷口軌道的情況，變軌過程流暢自然，變軌衝擊小，提高了乘客乘坐的舒適性，減少了軌道和列車的額外損耗，同時也提高了軌道和列車的使用壽命；

因為本變軌裝置採用非規則駁接面和軌道為完整直線或弧線軌道，所以可以提高列車通過變軌軌道時的通行速度，從而提高軌道的利用效率，而目前的技術，列車通過變軌軌道時速度通常需要在15公裡每小時以內；

通過對本變軌裝置的多種擴展組合，可以實現類似「x」形狀的變軌軌道結構、類似於「k」形狀的變軌軌道結構和類似於樹杈分支形的軌道結構，從而可以實現在車輛製造工廠、車輛維護站、換乘站、區間站、終點站和車輛停車場等複雜軌道場地的軌道布置，也適用於終點站預備延伸線路和軌道分岔預備線路的軌道布置；

本變軌裝置的變軌方法，步驟簡單，操作規範，實施方便。

附圖說明

圖1為本發明變軌軌道的一種通行情況結構示意圖。

圖2為本發明變軌軌道的另一種通行情況結構示意圖。

圖3為本發明變軌軌道的一種通行情況結構俯視示意圖。

圖4為本發明變軌軌道的另一種通行情況結構俯視示意圖。

圖5為本發明交叉軌道梁塊的結構示意圖。

圖6為本發明變軌梁塊部件的結構仰視示意圖。

圖7為本發明變軌梁塊部件的結構仰視示意圖。

圖8為本發明變軌梁塊a和行走軌道梁連接的樞軸結構分解示意圖。

圖9為本發明變軌梁塊b和變軌梁塊c連接的樞軸結構分解示意圖。

圖10為本發明變軌梁塊b和變軌梁塊c連接的樞軸結構側面分解示意圖。

圖11為本發明安裝平臺的地面仰視結構示意圖。

圖12為本發明擴展軌道為類似於「k」形時結構俯視示意圖。

圖13為本發明擴展軌道為類似於「x」形時結構俯視示意圖。

圖14為本發明擴展軌道為類似於樹杈分支形時結構俯視示意圖。

具體實施方法

參考圖1圖2圖3圖4一種跨座式單軌軌道的變軌裝置及軌道包括行走軌道梁100、交叉軌道梁塊110、變軌梁塊部件200、變軌執行部件300、變軌鎖定部件400、信號燈501、支撐柱502和固定在支撐柱頂部的安裝平臺503。

參考圖5所述行走軌道梁100包括匯聚端行走軌道梁c103和分散端行走軌道梁a101和分散端行走軌道梁b102。

所述交叉軌道梁塊110的一端和行走軌道梁c103對應的一端固定，底部和安裝平臺503固定，交叉軌道梁塊110的外形為鍥形塊狀；

交叉軌道梁塊110的兩個側面為駁接面，可以分別和變軌梁塊a201及變軌梁塊c203與之對應的駁接面進行貼合駁接；

交叉軌道梁塊110為金屬框架加鋼筋混凝土結構或全金屬結構，為了便於識別並起警示作用，該交叉軌道梁塊110塗有不同於行走軌道梁100的顏色塗料，該塗料顏色為一種警示顏色或為多種警示顏色的交錯組合。

參考圖6圖7所述變軌執行部件300由變軌驅動單元301、滑槽302、滑槽蓋板305和臺車303組成，滑槽302由金屬材料製成，滑槽302安裝在安裝平臺505內，滑槽302的數量為2-12條，臺車303和滑槽蓋板305的數量和滑槽302的數量一致，臺車303底部安裝有金屬輪304，臺車303放置在滑槽302內，滑槽蓋板305固定在安裝平臺上，進一步的說就是，臺車303可以在滑槽302內水平方向位移，但無法在垂直方向位移，臺車303的頂部和變軌梁塊部件200固定，變軌驅動單元301放置在滑槽302外緣一端的安裝平臺上，變軌驅動單元301使用液壓或電力齒輪齒條連杆的施力方法來改變臺車303的位置；

變軌執行部件300執行中央機房的變軌指令實施變軌操作，變軌執行部件向中央機房反饋變軌執行狀態和變軌執行結果。

參考圖8圖9圖10所述變軌梁塊部件200包括變軌梁塊a201、變軌梁塊b202和變軌梁塊c203，變軌梁塊a201放置在交叉軌道梁塊110一側的安裝平臺503上，變軌梁塊b202和變軌梁塊c203放置在交叉軌道梁塊110另一側的安裝平臺503上，變軌梁塊a201通過樞軸a211和行走軌道梁a101連接，變軌梁塊b202通過樞軸b212和行走軌道梁b102連接，變軌梁塊b202和變軌梁塊c203通過其共同連接的樞軸c213連接，樞軸a和樞軸b的底部和安裝平臺503固定，變軌梁塊a201、變軌梁塊b202和變軌梁塊c203的底部在滑槽302對應處和臺車303固定，在變軌執行部件300的作用下，變軌梁塊a201、變軌梁塊b202和變軌梁塊c203能沿著對應的滑槽方向做水平移動；

變軌梁塊a201為弧線形軌道梁塊，變軌梁塊b202和變軌梁塊c203當處於駁接狀態時，兩者合併的軌道為直線形軌道梁塊；

變軌梁塊a201、變軌梁塊b202及變軌梁塊c203兩端的駁接面為直線垂直面或弧線垂直面，通過兩端的駁接面可以分別和交叉軌道梁塊110及對應的行走軌道梁100駁接，在變軌執行部件300的作用下，不是變軌梁塊a201與交叉軌道梁塊110及行走軌道梁a101駁接，就是變軌梁塊b202和變軌梁塊c203所組成的變軌梁塊與交叉軌道梁塊110及行走軌道梁b102駁接；

變軌梁塊部件200為金屬框架加鋼筋混凝土結構或全金屬結構；為了便於識別並起警示作用，變軌梁塊部件200塗有不同於行走軌道梁100的顏色塗料，該塗料顏色為一種警示顏色或為多種警示顏色的交錯組合。

所述變軌鎖定部件400安裝安裝平臺503的內部，變軌鎖定部件有1-15個可向上伸出或向下收回操作的金屬舌401，變軌梁部件200底部設有與之匹配的凹孔402，變軌鎖定部件400使用液壓或電力齒輪齒條結構的施力方法實施對金屬舌401伸出或收回操作，用於對實施變軌梁塊200的位置鎖定功能，防止因承載、震動或其他因素造成的位置變化，並能夠提高變軌梁塊200的承載能力和軌道的剛度，確保列車在該變軌軌道處安全穩定地通行。

參考圖11所述安裝平臺503固定在支撐柱的頂部，和安裝平臺固定503的支撐柱502的數量為3-12個，安裝平臺503下方放置有加強梁504，加強梁504的兩端可以和支撐柱503連接，也用於對其他加強梁504的連接，加強梁503特別出現在列車行走軌道線路對應的安裝平臺下方，以提高安裝平臺及軌道的承載能力，並提高安裝平臺503及支撐柱502的整體剛度。

所述信號燈501由中央機房控制，分別放置在行走軌道梁100外沿的列車來車位置，為了確保列車的駕駛者能夠有足夠的警示作用，信號燈501分別放置在距離交叉軌道梁塊10-150米處的行走軌道梁上，當變軌執行部件300實施變軌操作完畢後且軌道符合列車行走路線時，該指向列車來車方向的信號燈501顯示為「綠燈」，否則顯示為「紅燈」。

受中央機房的控制，在變軌執行部件300的操作下，不同的列車可以通行於以行走軌道梁c103、交叉軌道梁塊110、變軌梁塊a201和行走軌道梁a101所連接而成的軌道，也可以通行於以行走軌道梁c103、交叉軌道梁塊110、變軌梁塊a203、變軌梁塊a202和行走軌道梁b102所連接而成的軌道，從而實現了本變軌裝置的變軌功能。

通過對本變軌裝置的多種擴展組合，可以實現類似「k」形狀的變軌軌道結構、類似於「x」形狀的變軌軌道結構和類似於樹杈分支形的軌道結構，現將該擴展組合內容說明如下：

參考圖12本發明擴展軌道實施為類似於「k」形時軌道結構，該軌道結構由兩組本發明變軌裝置對接並交叉而成，通過變軌執行部件300對變軌梁塊200的操作，可以實現列車在該變軌軌道上四種組合的上行或下行通行，該軌道結構可適用於換乘站、區間站和終點站等場地的軌道布置，也適用於終點站軌道預備延伸線路和軌道分岔預備線路的軌道布置。

參考圖13本發明擴展軌道實施為類似於「x」形時軌道結構，該軌道結構由兩組本發明變軌裝置對接而成，通過變軌執行部件300對變軌梁塊200的操作，可以實現列車在該變軌軌道上四種組合的上行或下行通行，該軌道結構可適用於換乘站、區間站和終點站等場地的軌道布置，也適用於終點站軌道預備延伸線路和軌道分岔預備線路的軌道布置。

參考圖14本發明擴展軌道實施為類似於樹杈分支形時軌道結構，該軌道結構由多組組本發明變軌裝置首尾對接並交叉而成，通過變軌執行部件300對變軌梁塊200的操作，可以實現列車在該變軌軌道上多個方向的上行或下行通行，該軌道結構可適用於車輛製造工廠、車輛維護站、終點站和車輛停車場等複雜軌道場地的軌道布置。

本發明的另一個方案是提供一種跨座式單軌軌道的變軌方法，它包括下列步驟：

s01在中央機房的控制下，信號燈501全部顯示「紅燈」；

s02變軌執行部件300執行中央機房的變軌指令實施變軌操作；

s03變軌鎖定部件400解除對變軌梁塊200的當前位置鎖定操作；

s04變軌執行部件300改變變軌梁塊部件200的位置，直至變軌梁塊部件200從當前位置改變到變軌要求位置，此時，僅有一條符合列車通行的軌道被駁接；

s05變軌鎖定部件400實施對變軌梁塊部件200的當前位置鎖定操作；

s06變軌執行部件向中央機房反饋的變軌操作完畢的信息；

s07中央機房的控制下，使符合軌道線路行走的列車來車方向的信號燈501顯示為「綠燈」，其餘信號燈全部顯示「紅燈」；

s08變軌操作完畢，符合軌道線路行走的列車允許通行。

本發明提供的各種實施例可根據需要以任意方式相互組合，通過這種組合得到的技術方案，也在本發明的範圍內。在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，本領域技術人員可以對本發明進行各種改動和變型，如果對本發明的這些改動和變型是在本發明的權利要求及其等同方案的範圍之內，則本發明也將包含這些改動和變型。