內置懸掛式軌道梁及內置懸掛式空鐵交通系統的製作方法

2023-05-31 12:00:26 1

本發明涉及軌道交通領域，尤其涉及內置懸掛式軌道梁及具有內置懸掛式軌道梁的內置懸掛式空鐵交通系統。

背景技術：

地面公共運輸系統具有運量小、汙染大、佔用道路多和地面道路空間不足的天然缺陷。地鐵運量大，無汙染，也不佔用地面道路空間，但卻面臨地下空間的有限和地鐵造價高、經濟性不足及地質條件等的限制。懸掛軌道交通，能夠有效利用地面以上的空間，在解決交通問題方面有著自己獨特的優勢。人類使用懸掛軌道交通系統已經有100多年的歷史，目前中國、德國和日本都有線路在運營。

經過多年發展到目前為止，現有內置的懸掛軌道交通系統的行走軌道的行走面均是水平的，兩組行走輪平行地行駛在行走軌道的兩條行走面上。由於行走輪行駛時水平的行走面不能對行走輪產生一定的橫向作用力，因此，當車體受到側風和偏載的影響較大時，車體會發生橫向移動。為此，必須設置導向輪和穩定輪，以解決車體受外力影響而發生偏轉的問題。但是，穩定輪的穩定力和導向輪的導向力較大，對軌道梁側面的作用力較大，從而影響了軌道梁的橫向穩定性，降低了安全性能，同時，不僅增加了成本，而且由於較大的導向力和穩定力，產生了噪聲，尤其是高頻噪聲。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明提供一種結構簡單，降低成本，減少噪聲，具有自導向和自穩定功能，有效解決車體因受外力影響而發生橫向移動的問題的內置懸掛式軌道梁。

本發明還提供一種包括上述內置懸掛式軌道梁的內置懸掛式空鐵交通系統。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明採用的主要技術方案包括：

本發明提供一種內置懸掛式軌道梁，所述軌道梁的內部供懸掛式單軌車輛兩側的行走輪行駛，包括行走軌道，所述行走軌道包括頂板、兩塊側板和用於供行走輪滑行的兩塊行走板，所述兩塊側板相對設置，所述頂板的兩端分別與兩塊側板的一端固定連接，兩塊側板的另一端分別與對應行走板的一端固定連接，所述兩塊行走板的自由端之間留有供用於懸吊懸掛式單軌車輛車廂的懸掛架穿過的缺口；

所述兩塊行走板的頂面形成有行走部，所述行走部的頂面為傾斜的平面，所述行走輪行駛在傾斜的平面上。

作為內置懸掛式軌道梁的優選方案，所述行走部的頂面為從遠離行走板自由端到靠近行走板自由端向下傾斜的平面，所述行走部的頂面與行走板之間形成0.1-30°的銳夾角。

作為內置懸掛式軌道梁的優選方案，所述行走部的頂面為從靠近行走板自由端到遠離行走板自由端向下傾斜的平面，所述行走部的頂面與行走板之間形成0.1-60°的銳夾角。

作為內置懸掛式軌道梁的優選方案，所述行走部包括形成行走部頂面的防磨層和形成行走部主體的承力鋼結構層。

作為內置懸掛式軌道梁的優選方案，所述行走部與行走板一體成型，或所述行走部通過連接件與行走板固定連接，且行走部與行走板之間設置阻尼層。

作為內置懸掛式軌道梁的優選方案，所述行走軌道的側板為傾斜的立板。

本發明還提供一種內置懸掛式空鐵交通系統，包括車廂和成對設置的多對行走輪，還包括如以上任一方案所述的內置懸掛式軌道梁；

每對的兩個行走輪之間通過車輪軸連接，所述車輪軸的中部通過懸掛架與車廂連接。

作為內置懸掛式空鐵交通系統的優選方案，所述車輪軸包括中部的中軸段及分別連接中軸段兩端部的兩個端軸段，所述端軸段的末端與相應的行走輪連接，且端軸段垂直於相應的行走輪設置。

作為內置懸掛式空鐵交通系統的優選方案，所述中軸段的縱截面呈弧形或直形。

作為內置懸掛式空鐵交通系統的優選方案，所述懸掛架包括至少一個懸掛杆。

(三)有益效果

本發明的有益效果是：

本發明行走軌道的兩塊行走板的頂面設置有行走部，行走部的頂面為傾斜的平面，行走輪行駛在傾斜的平面上，因此，本發明公開的內置懸掛式軌道梁及具有該軌道梁的內置懸掛式空鐵交通系統具有以下優點：

1、上述傾斜面結構簡單，具有自導向和自穩定功能，有效解決了車體因受外力影響而發生橫向移動的問題，從而提高了穩定性和安全性。

2、由於上述傾斜面具有自導向功能，降低了導向力，可減少導向輪的設置，甚至不設置導向輪；同時，上述傾斜面還具有自穩定功能，可以減少穩定輪的設置，甚至不設置穩定輪，從而節約了成本。

3、基於不設置或少設置導向輪和穩定輪，減少了由於導向輪和穩定輪的導向力和穩定力產生的噪聲，尤其是高頻噪聲，保護了環境。

附圖說明

圖1是本發明的內置懸掛式空鐵交通系統的結構示意圖，其中，懸掛架為單杆式，行走面為下傾斜式；

圖2是本發明的內置懸掛式空鐵交通系統的結構示意圖，其中，懸掛架為單杆式，行走面為上傾斜式；

圖3是本發明的內置懸掛式空鐵交通系統的結構示意圖，其中，懸掛架為雙杆式，行走面為下傾斜式；

圖4是本發明的內置懸掛式空鐵交通系統的結構示意圖，其中，懸掛架為雙杆式，行走面為上傾斜式；

圖5是本發明的軌道梁的結構示意圖，其中，行走面為下傾斜式；

圖6是本發明的軌道梁的結構示意圖，其中，行走面為上傾斜式；

圖7是本發明的動力學模型的正面圖；

圖8是本發明的動力學模型的側面圖；

圖9是本發明的軌道梁和懸掛架的安裝效果圖，其中，懸掛架為雙杆式，行走面為上傾斜式，側板為直立式；

圖10是本發明的軌道梁和懸掛架的安裝效果圖，其中，懸掛架為單杆式，行走面為下傾斜式，側板為內攏式；

圖11是本發明的軌道梁和懸掛架的安裝效果圖，其中，懸掛架為雙杆式，行走面為下傾斜式，側板為內攏式；

圖12是本發明的軌道梁和懸掛架的安裝效果圖，其中，懸掛架為單杆式，行走面為上傾斜式，側板為外擴式；

圖13是本發明的軌道梁和懸掛架的安裝效果圖，其中，懸掛架為雙杆式，行走面為上傾斜式，側板為外擴式；

圖14是本發明的軌道梁和懸掛架的安裝效果圖，其中，懸掛架為另一雙杆式，行走面為上傾斜式，側板為外擴式。

圖中：

1、車廂；2、行走輪；3、懸掛架；4、車輪軸；5、行走部；6、行走板；

31、懸掛杆；41、中軸段；42、端軸段。

具體實施方式

為了更好的解釋本發明，以便於理解，下面結合附圖，通過具體實施方式，對本發明作詳細描述。

如圖1至圖14所示，本發明公開了一種內置懸掛式空鐵交通系統，該系統包括車廂1、內置懸掛式軌道梁、設置在軌道梁內的轉向架和滑動地設置在內置懸掛式軌道梁內部的多對行走輪2。內置懸掛式軌道梁架設在空中，車廂1的頂部固設有懸掛架3，懸掛架3的頂端鉸接有掛壁，掛壁的另一端軸承安裝有與驅動裝置連接的車輪軸4，車輪軸4的兩端安裝對稱設置的兩個行走輪2。驅動裝置與車廂1內的車輛控制器電連接。

具體的，本發明的內置懸掛式軌道梁包括行走軌道，行走軌道包括頂板、對稱設置在左右兩側的兩塊側板和兩塊行走板6。頂板、對稱設置在左右兩側的兩塊側板和兩塊行走板6通過彎折一體成型，提高行走軌道整體的結構強度和穩定性。左右兩塊行走板6用來供懸掛式單軌車輛的多對行走輪2滑行。頂板的左端與左側板的頂端固定連接，左側板的底端與左行走板的一端固定連接，頂板的右端與右側板的頂端固定連接，右側板的底端與右行走板的一端固定連接。左行走板和右行走板處於同一平面，且兩者的自由端之間留有供用於懸吊懸掛式單軌車輛車廂的懸掛架3穿過的缺口。

為了提升視覺的美觀效果，行走軌道的左側板和右側板可以為豎直的立板(見圖9)，可以為頂端向外擴展的傾斜式立板(見圖12-14)，可以為頂端向內收攏的傾斜式立板(見圖10-11)。當然，根據實際需求還可以設計成其他形狀(如弧形)。

左行走板和右行走板的頂面各形成有行走部5，行走部5包括形成行走部5的頂面(以下簡稱行走面)的防磨層和形成行走部主體的承力鋼結構層。在本內置懸掛式單軌軌道的實際設計和製造過程中，防磨層可以採用各種材料，只要能夠起到防磨效果即可，比如橡膠、高分子材料或薄鋼板等。同時，防磨層可以採用各種方式安裝，比如機械安裝、塗裝或粘貼方式敷設，具體根據實際情況確定。承力鋼結構層能夠承受車廂載重一定數量的人或物體後的總重量。

行走面為傾斜的平面，行走輪2行駛在傾斜的行走面上。此傾斜的行走面具有自導向和自穩定功能，有效解決了車體因受外力影響而發生橫向移動的問題，從而提高了穩定性和安全性。由於上述傾斜面具有自導向功能，降低了導向力，可減少導向輪的設置，甚至不設置導向輪；同時，上述傾斜面還具有自穩定功能，可以減少穩定輪的設置，甚至不設置穩定輪，從而節約了成本。基於不設置或少設置導向輪和穩定輪，大大減少了由於導向輪和穩定輪的導向力和穩定力產生的噪聲，尤其是高頻噪聲，保護了環境。

具體的，傾斜的行走面可以為從遠離行走板6自由端到靠近行走板6自由端向下傾斜的平面(以下簡稱下傾斜式的行走面)，還可以為從靠近行走板6自由端到遠離行走板6自由端向下傾斜的平面(以下簡稱上傾斜式的行走面)。為了保證行走輪2在傾斜的行走面上的順利運行，上傾斜式的行走面和下傾斜式的行走面的傾斜角度根據車輛動靜荷載和軌道梁結構尺寸，經動力學模型和仿真計算確定，下傾斜式的行走面與行走板6之間形成0.1-30°的銳夾角(見圖5中的夾角α)。上傾斜式的行走面與行走板6之間形成0.1-60°的銳夾角(見圖6中的夾角α)。基於車輛的速度、成本和噪聲等因素考慮，行走面優選上傾斜式的行走面，且上傾斜式的行走面與行走板6之間形成5-20°的銳夾角，穩定性和安全性也相對更高。

本發明中的車輛、轉向架和上述軌道梁的動力學參數由建立的動力學模型和仿真計算所確定，模型的正面圖為圖7，模型的側面圖為圖8。k0、c0分別為行走輪2與行走面的接觸剛度和接觸阻尼，k1、c1分別為一系懸掛剛度和阻尼，k2、c2分別為二系懸掛剛度和阻尼，k3、c3相當於三系懸掛剛度和阻尼。其中，採用兩系或三系懸掛，減振降噪效果較好。

行走部5可以與行走板6一體成型，提高整個結構的穩定性。當然，行走部5還可以與行走板6為分離式結構，隨時拆換，提高了軌道梁的使用壽命。行走部5通過連接件與對應的行走板6固定連接，共同受力。行走部與對應的行走板6之間設置有阻尼層，優選塗刷一層阻尼漿，能夠保持很好的阻尼性能。

車輪軸4包括中部的中軸段41以及分別連接中軸段41左右兩端部的兩個端軸段42。中軸段41可以為弧形段，也可以為直形段(見圖7和圖8)，還可以根據需要設計為其他形狀。左端的端軸段42末端與左端的行走輪2連接，且左端的端軸段42垂直於左端的行走輪2設置。右端的端軸段42末端與右端的行走輪2連接，且右端的端軸段42垂直於右端的行走輪2設置。也就是說，當設計成上傾斜式的行走面時，整個車輪軸4呈向上彎曲的類弧形，與水平的車輪軸相比，此車輪軸4改善了受力狀態，能夠承受較小的剪切力，也能承受有力的壓力。當設計成下傾斜式的行走面時，整個車輪軸4呈向下彎曲的類弧形，與水平的車輪軸相比，此車輪軸4改善了受力狀態，能夠承受較小的剪切力，也能承受有力的拉力。

懸掛架3包括至少一個懸掛杆31，懸掛杆31可以為一個縱杆，可以為橫杆與縱杆的組合，也可以為多個傾斜杆，還可以為傾斜杆與橫杆和/或縱杆的組合。以與車廂1頂部直接連接的懸掛杆31數量來說，懸掛架3可以為單杆式(見圖1和圖2)、雙杆式(見圖3和圖4)和多杆式中的任一種。

在本發明中，根據客流大小可以將整個內置懸掛式空鐵交通系統僅設置1節車廂進行單獨編組，還可以設置2節或2節以上的車廂進行編組。

需要理解的是，以上對本發明的具體實施例進行的描述只是為了說明本發明的技術路線和特點，其目的在於讓本領域內的技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，但本發明並不限於上述特定實施方式。凡是在本發明權利要求的範圍內做出的各種變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。