跨座式单轨轨道的高架平移变轨装置、方法及轨道与流程

本发明涉及一种轨道交通工具，特别涉及一种跨座式单轨轨道的高架平移变轨装置、方法及轨道。

背景技术：

面对全球城市化带来的城市环境污染和交通拥堵问题，人们寻求便捷环保的城市交通系统，普通轿车高速、方便、快捷，但当城市车辆发展到一定数量后，大量汽车带来的交通拥堵、尾气污染、扬尘污染、交通事故问题就越来越突出。各地同时发展了地铁交通和轨道交通，这类两者造价高、工期长、施工难度大的问题突出。

现有一种交通工具为跨座式单轨列车系统，该轨道交通系统采用电力驱动，单根轨道梁高架支撑，车厢跨座在该轨道梁上。这种交通工具是一种能够很好的解决城市中和城际间的交通通行问题的方法之一。该轨道交通工具的优势包括有：造价约为地铁的五分之一，建设周期约为地铁的三分之一；爬坡能力强，转弯半径小，具有较强的地形适应能力；噪音低，可从城市建筑群中穿过；景观性好，能较好适应城市生态环境。所以是一种实施中小运力城市和城际间轨道交通的优选方案。

但是由于该轨道交通工具的列车跨座在该高架单轨梁上，即该列车车厢的下部左右两侧覆盖住部分轨道梁，如此大大的阻碍了列车的变轨能力，特别是，当列车需要从一条轨道运行变换到另一条轨道运行时，其实施的难度就会大大增加，如果列车不能实施灵活高效的变轨，将大大限制的该轨道交通工具的运营能力及运营效率，也同时增加了对轨道、车站及换乘站设计施工难度，而且在两条或多条线路合并的同一车站，乘客无法在该车站同一平台换乘，同时也增加了建设及维护成本。

目前，国内单轨变轨装置按结构形式可以分为关节型变轨装置和关节可挠型变轨装置两种，前者变轨时变轨梁形成折线线形，后者变轨时可以使道变轨梁近似连续弯成曲线线形，故该两者方法体型庞大、结构复杂和操作控制难度大，因而很难在高架平台上实施换轨操作。

为了更好的提高这种轨道交通工具的运营能力及运营效率、乘坐的便利性和降低建设及维护成本，并降低换轨装置的体型和复杂程度，以减少占地空间。

因此人们亟待需要一种结构简单且稳定、可靠和高效的跨座式单轨轨道的高架变轨装置。

技术实现要素：

本发明提供一种结构简单且稳定、可靠和高效的跨座式单轨轨道的高架平移变轨装置、方法及轨道。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种跨座式单轨轨道的高架平移变轨装置及轨道包括行走轨道梁、交叉轨道梁块、第一变轨梁块、第二变轨梁块、变轨执行机构、变轨锁定机构、信号灯、支撑柱和固定在支撑柱顶部的安装平台。

所述交叉轨道梁块的一端和行走轨道梁对应的一端固定，底部和安装平台固定，该交叉轨道梁块的外形为切除顶部的锲形块状；

交叉轨道梁块两侧有两个垂直侧面，交叉轨道梁块的垂直顶面和两个侧面中的一个组成为一个驳接面，交叉轨道梁块的垂直顶面和两个侧面中的另一个组成为另一个驳接面，这两个驳接面可以分别和第一变轨梁块及第二变轨梁块对应的驳接面进行贴合驳接；

交叉轨道梁块为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构，为了便于识别并起警示作用，该交叉轨道梁块涂有不同于行走轨道梁的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

所述变轨执行机构由变轨驱动单元、滑槽和台车组成，滑槽由金属材料制成，滑槽安装在安装平台内，滑槽的数量为2-12条，台车的数量和滑槽的数量一致，台车底部安装有金属轮，金属轮内嵌在滑槽内，进一步的说就是，金属轮可以在滑槽内水平方向位移，但无法在垂直方向位移，台车顶部和第一变轨梁块及第二变轨梁块固定，变轨驱动单元放置在滑槽外缘一端的安装平台上，变轨驱动单元使用液压或电力齿轮齿条结构的施力方法来改变台车的位置；

变轨执行机构执行中央机房的变轨指令实施变轨操作，变轨执行机构向中央机房反馈变轨执行状态和变轨执行结果。

所述第一变轨梁块和第二变轨梁块分别放置在交叉轨道梁块两侧，底部固定在台车上，第一变轨梁块和第二变轨梁块在变轨执行机构的作用下，能以滑槽方向做进行水平位移；

第一变轨梁块和第二变轨梁块的结构在该高架跨座式单轨轨道设计为类似于“丫”形结构时，均为弧线形轨道梁块，在该高架跨座式单轨轨道设计为类似于“卜”形结构时，一个为直线形轨道梁块，另一个为弧线形轨道梁块；

第一变轨梁块和第二变轨梁块两端的驳接面由一个或多个直线垂直面及弧线垂直面组合而成，通过两端的驳接面可以分别和交叉轨道梁块及其对应的行走轨道梁驳接，通过这些不规则的驳接面，可以将列车通过弧线形变轨梁块时产生的离心力有效地转移到交叉轨道梁块及行走轨道梁处，在变轨执行机构的作用下，有且只有一个变轨梁块可以和交叉轨道梁块驳接，此时，另一个变轨梁块和交叉轨道梁块处于分离状态；

第一变轨梁块和第二变轨梁块为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构；为了便于识别并起警示作用，第一变轨梁块和第二变轨梁块涂有不同于行走轨道梁的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

所述变轨锁定机构安装在交叉轨道梁块及行走轨道梁块的一端，变轨锁定机构有1-15个可伸出或收回操作的金属舌，在第一变轨梁块及第二变轨梁块对应处设有与之匹配的凹孔，变轨锁定机构使用液压或电力齿轮齿条结构的施力方法实施对金属舌的伸出或收回操作，用于实现对第一变轨梁块或第二变轨梁块处于驳接状态时位置的锁定功能，防止因承载、震动或其他因素造成的位置变化，并能够提高变轨梁块的承载能力和整轨道的刚度，确保列车在该变轨轨道处安全稳定地通行。

所述安装平台固定在支撑柱的顶部，用于固定安装平台的支撑柱的数量为3-15个，安装平台下方放置有加强梁，加强梁的两端可以和支撑柱连接，也用于对其他加强梁的连接，加强梁块特别出现在列车行走轨道线路对应的安装平台下方，以提高安装平台及轨道的承载能力，并提高安装平台及支撑柱的整体刚度。

所述信号灯由中央机房控制，分别放置在行走轨道梁外沿的列车来车位置，为了确保对列车的驾驶者能够有足够的警示作用，信号灯分别放置在距离交叉轨道梁块10-150米处的行走轨道梁上，当变轨执行机构实施变轨操作完毕后且轨道符合列车行走路线时，该指向列车来车方向的信号灯显示为“绿灯”，否则显示为“红灯”。

本发明的另一个方案是提供一种跨座式单轨轨道的高架扇形轴移变轨方法，它包括下列步骤：

s01在中央机房的控制下，信号灯全部显示“红灯”；

s02变轨执行机构执行中央机房的变轨指令实施变轨操作；

s03变轨锁定机构解除对变轨梁块的当前位置锁定操作；

s04变轨执行机构改变第一变轨梁块和第二变轨梁块的位置，直至第一变轨梁块和第二变轨梁块从当前位置改变到变轨要求位置，此时，有且仅有一块变轨梁块和交叉轨道梁块及该变轨梁块对应的行走轨道梁驳接；

s05变轨锁定机构实施对变轨梁块的当前位置锁定操作；

s06变轨执行机构向中央机房反馈的变轨操作完毕的信息；

s07中央机房的控制下，使符合轨道线路行走的列车来车方向的信号灯显示为“绿灯”，其余信号灯全部显示“红灯”；

s08变轨操作完毕，符合轨道线路行走的列车允许通行。

通过此方法，可以实现该单轨轨道的变轨功能，在中央机房的控制下，不同的列车可以通行于不同的该单轨轨道。

对比现有技术，本发明具有以下有益效果：

在已知该跨座式单轨轨道列车的最小转弯半径为45米、单轨轨道本体宽度为60厘米、高度为90厘米、轨道用混泥土的比重为2.4吨/立方米、列车车辆宽度为290厘米和列车运行两侧最小安全保障距离为50厘米的情况下，本发明在使用变轨装置在“丫”形结构时，单块轨道梁的主体结构长度约为7米，重量约为8.5吨，在“卜”形结构情况下，单块轨道梁的主体结构长度约为10米，重量约为12.5吨，小于现有技术采用的五节关节式变轨梁的全长30米和总重约为40吨的现状；

本变轨装置，由于体型小，结构简单，可方便在高架平台上实施变轨，而目前的技术变轨操作通常需要占用较大的场地，且变轨操作复杂，变轨精度难以控制；

本变轨装置可以同时对第一变轨梁块和第二变轨梁块实施轴移操作，在保障设备和轨道通行安全的前提下，需要轴移的最大距离约为210厘米，可以在约15秒内完成变轨操作，提高轨道的通行效率，从而实现更大的乘客运载能力，同时也有利于提高变轨操作的精确度；

本变轨装置中变轨梁块的两端采用多个直线垂直面或弧线垂直面组成的驳接面，一方面可以是驳接更精准，车辆通行更顺畅，另一方面可以使得驳接后的变轨梁块在面对车辆通行产生的离心力可以较好地分散到固定在安装平台上的交叉轨道梁块及行走轨道梁上，提高了轨道运行的稳定性和可靠性，并延长了轨道的使用寿命；

本变轨装置中的行走轨道梁、交叉轨道梁块和变轨梁块无论是“丫”形还是“卜”形结构情况下，列车运行轨道均为直线或弧线轨道，不存在折线轨道和断口轨道的情况，变轨过程流畅自然，变轨冲击小，提高了乘客乘坐的舒适性，减少了轨道和列车的额外损耗，同时也提高了整体设备的使用寿命；

本变轨装置的变轨方法，步骤简单，操作规范，实施方便。

附图说明

图1为本发明在类似于“丫”形结构变轨轨道的一种通行情况结构示意图。

图2为本发明在类似于“卜”形结构变轨轨道的一种通行情况结构示意图。

图3a为本发明在类似于“丫”形结构变轨轨道的一种通行情况结构俯视示意图。

图3b为本发明在类似于“丫”形结构变轨轨道的另一种通行情况结构俯视示意图。

图4a为本发明在类似于“卜”形结构变轨轨道的一种通行情况结构俯视示意图。

图4b为本发明在类似于“卜”形结构变轨轨道的另一种通行情况结构俯视示意图。

图5为本发明变轨轨道平移结构示意图。

图6a为本发明变轨梁块在类似于“丫”形结构变轨轨道中的结构示意图。

图6b为本发明变轨梁块在类似于“卜”形结构变轨轨道中的结构示意图。

图7为本发明行走轨道梁局部示意图。

图8为本发明安装平台的地面仰视结构示意图。

具体实施方法

参考图1图2图3a图3b图4a图4b一种跨座式单轨轨道的高架平移变轨装置及轨道包括行走轨道梁100、交叉轨道梁块110、第一变轨梁块210、第二变轨梁块220、变轨执行机构230、变轨锁定机构240、信号灯140、支撑柱120和固定在支撑柱顶部的安装平台130。

本发明的两个实施例分别为高架跨座式单轨变轨轨道设计为类似于“丫”形结构(参考图1图3a图3b)和高架跨座式单轨变轨轨道设计为类似于“卜”形结构(参考图2图4a图4b)。

参考图6a图6b所述交叉轨道梁块110的一端和行走轨道梁100对应的一端固定，底部和安装平台130固定，该交叉轨道梁块110的外形为切除顶部的锲形块状；

交叉轨道梁块110两侧有两个垂直侧面，交叉轨道梁块110的垂直顶面和两个侧面中的一个组成为一个驳接面，交叉轨道梁块110的垂直顶面和两个侧面中的另一个组成为另一个驳接面，这两个驳接面可以分别和第一变轨梁块210及第二变轨梁块220对应的驳接面进行贴合驳接；

交叉轨道梁块110为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构，为了便于识别并起警示作用，该交叉轨道梁块110涂有不同于行走轨道梁的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

参考图7所述变轨执行机构230由变轨驱动单元231、滑槽232和台车234组成，滑槽232由金属材料制成，滑槽232安装在安装平台内，滑槽232的数量为2-12条，台车234的数量和滑槽232的数量一致，台车234底部安装有金属轮235，金属轮235内嵌在滑槽232内，进一步的说就是，金属轮235可以在滑槽232内水平方向位移，但无法在垂直方向位移，台车234顶部和第一变轨梁块210及第二变轨梁块220固定，变轨驱动单元231放置在滑槽232外缘一端的安装平台上，变轨驱动单元231使用液压或电力齿轮齿条结构的施力方法来改变台车234的位置；

变轨执行机构230执行中央机房的变轨指令实施变轨操作，变轨执行机构230向中央机房反馈变轨执行状态和变轨执行结果。

参考图5所述第一变轨梁块210和第二变轨梁块220分别放置在交叉轨道梁块110两侧，底部固定在台车234上，第一变轨梁块210和第二变轨梁块220在变轨执行机构230的作用下，能以滑槽232方向做进行水平位移；

第一变轨梁块210和第二变轨梁块220的结构在该高架跨座式单轨轨道设计为类似于“丫”形结构时，均为弧线形轨道梁块，在该高架跨座式单轨轨道设计为类似于“卜”形结构时，一个为直线形轨道梁块，另一个为弧线形轨道梁块；

第一变轨梁块210和第二变轨梁块220两端的驳接面由一个或多个直线垂直面及弧线垂直面组合而成，通过两端的驳接面可以分别和交叉轨道梁块110及其对应的行走轨道梁驳接，通过这些不规则的驳接面，可以将列车通过弧线形变轨梁块时产生的离心力有效地转移到交叉轨道梁块110及行走轨道梁处，在变轨执行机构230的作用下，有且只有一个变轨梁块可以和交叉轨道梁块110驳接，此时，另一个变轨梁块和交叉轨道梁块处于分离状态；

第一变轨梁块210和第二变轨梁块220为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构；为了便于识别并起警示作用，第一变轨梁块210和第二变轨梁块220涂有不同于行走轨道梁的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

参考图5图6a图6b图7所述变轨锁定机构240安装在交叉轨道梁块110及行走轨道梁块的一端，变轨锁定机构240有1-15个可伸出或收回操作的金属舌241，在第一变轨梁块210及第二变轨梁块220对应处设有与之匹配的凹孔242，变轨锁定机构240使用液压或电力齿轮齿条结构的施力方法实施对金属舌241的伸出或收回操作，用于实现对第一变轨梁块210或第二变轨梁块220处于驳接状态时位置的锁定功能，防止因承载、震动或其他因素造成的位置变化，并能够提高变轨梁块的承载能力和整轨道的刚度，确保列车在该变轨轨道处安全稳定地通行。

参考图8所述安装平台130固定在支撑柱的顶部，用于固定安装平台130的支撑柱的数量为3-15个，安装平台130下方放置有加强梁131，加强梁131的两端可以和支撑柱连接，也用于对其他加强梁131的连接，加强梁131块特别出现在列车行走轨道线路对应的安装平台下方，以提高安装平台及轨道的承载能力，并提高安装平台及支撑柱的整体刚度。

所述信号灯140由中央机房控制，分别放置在行走轨道梁外沿的列车来车位置，为了确保对列车的驾驶者能够有足够的警示作用，信号灯140分别放置在距离交叉轨道梁块10-150米处的行走轨道梁上，当变轨执行机构230实施变轨操作完毕后且轨道符合列车行走路线时，该指向列车来车方向的信号灯显示为“绿灯”，否则显示为“红灯”。

本发明的另一个方案是提供一种跨座式单轨轨道的平移变轨方法，它包括下列步骤：

s01在中央机房的控制下，信号灯140全部显示“红灯”；

s02变轨执行机构230执行中央机房的变轨指令实施变轨操作；

s03变轨锁定机构240解除对变轨梁块的当前位置锁定操作；

s04变轨执行机构230改变第一变轨梁块210和第二变轨梁块220的位置，直至第一变轨梁块210和第二变轨梁块220从当前位置改变到变轨要求位置，此时，有且仅有一块变轨梁块和交叉轨道梁块110及该变轨梁块对应的行走轨道梁驳接，另一个变轨梁块和交叉轨道梁块110处于分离状态；

s05变轨锁定机构240实施对变轨梁块的当前位置锁定操作；

s06变轨执行机构230向中央机房反馈的变轨操作完毕的信息；

s07中央机房的控制下，使符合轨道线路行走的列车来车方向的信号灯140显示为“绿灯”，其余信号灯全部显示“红灯”；

s08变轨操作完毕，符合轨道线路行走的列车允许通行。

通过此方法，在中央机房的控制下，不同的列车可以通行于以行走轨道梁100、交叉轨道梁块110、第一变轨梁块210和行走轨道梁101所连接而成的轨道，也可以通行于以行走轨道梁100、交叉轨道梁块110、第一变轨梁块220和行走轨道梁102所连接而成的轨道。

本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，如果对本发明的这些改动和变型是在本发明的权利要求及其等同方案的范围之内，则本发明也将包含这些改动和变型。