采用改进型转向架悬挂装置的公路挂车列车的制作方法

专利名称:采用改进型转向架悬挂装置的公路挂车列车的制作方法
本发明涉及由公路挂车连接成的铁路列车，更确切地说，本发明涉及一种改进了的由公路挂车连接成的列车，其轨道车与每辆挂车的端部可卸式接合，并且采用一种独特的接合器实现其连接。
在美国和许多其它国家，大量的货物都是在高速公路上用挂车，或更确切地说是用半挂车运输的。因为可极其灵活地选择装卸货物的起止点，所以用公路挂车短途送货效率很高。但是在主要城镇和制造中心之间的长途运输，上述的灵活性发挥不出优势，而只会带来能源、人力和设备的较高消耗。为克服这些缺点，铁路运输已有了平车运输的方法，即将挂车放在铁路平车上运输。这种运输速度快，成本较低，节省燃料，对挂车没有磨损，并且在货运起止地之间无需卸下挂车中的货物。但是，铁路部门已经认识到，如果能取消平车，列车只是以挂车首尾相接组成，铁轨就可以承受轻得多的运输重量。取消承载挂车的平车可以降低燃料消耗，减少货运起止点的停留时间和费用，也可以减少投资，同时，还可以减少对铁轨的磨损和路基的修缮。
有人曾指出一种制造由公路挂车组成的列车的方案，每节挂车的尾部支承在四轮双轴式转向架上。所有挂车都朝同一方向，每节挂车前部与转向架或与其前面相邻的挂车相连接。用一接合器使每辆转向架与其支承的挂车可卸式接合。在美国2，963，986号专利中公开过这种列车的实施例。但人们认为该专利中提出的接合器在结构上是不能接受的，因而，急需改进接合器。
向铁路货场运送满载或空载的挂车货场的轨道上备有一组待编组的转向架，以便组成公路挂车列车。挂车的尾部放在转向架上方，用气垫抬起挂车上的公路用轮，然后放下挂车，以便使挂车上的装置与转向架上的装置相接合，实现可卸式连接。然后，另一节挂车的前端与转向架或另一挂车的尾端相连接。这样，一节挂车的尾端和另一节挂车的前端就都支承在一辆转向架上。照此，多节挂车可连接成一任意预想长度的列车。
用上述方法组成的公路挂车列车，其特点与一般货运列车不同。例如，货运货列的车厢，无论是运煤车、厢车、平车、敞蓬车、油槽车，或是其它种类的车厢都比公路挂车重。另外，通常车厢的每端由一个转向架支承，转向架大都是四轮双轴式的，不过偶或也有采用双轮单轴式的。而且，已制造了多节铰接的车厢，毗邻车厢的端部共用并装在一个公用的转向架上。
由于结构不同，一系列车厢组成的列车与公路挂车列车，在动力等方面根本不同，对一种适用的，不一定对另一种也适用。因此，在设计用于列车的挂车时，必须考虑到要增加挂车的强度，使它们能够承受铁路运行中的摇动力和扭曲力，以及列车的纵向牵引力。尽管挂车的强度增加了，实际上它们的强度仍然不如一般的货车厢，因此，悬挂系统必须改进，以确保挂车的结构足以抵抗疲劳断裂。
由于挂车加在轨道上的负荷比广泛应用的一般车厢轻，因此，可以选择较便宜的转向架用于公路挂车列车。但是，人们发现，这种转向架组成的列车，远不及预想的效果，特别是当列车行进速度超过每小时45英里时，原因是由于转向架的摇摆引起的过度的横向不稳定。转向架的摇摆使标准铁路货车厢转向架的轮轴总成沿铁轨呈正弦形运动。这样就需要公路挂车列车高速行驶时，由转向架摇摆引起的横向不稳定性较低。
根据本发明的一个方面，铁路列车包括一系列首尾相接的公路挂车，每节公路挂车在其后端附近安装有公路用轮，被支承在轨道上方;可有选择地把各节挂车的公路用轮抬高至非工作位置，以便在铁轨上行驶，或降低公路用轮，与公路接触，以便在公路上行驶的装置;接合在轨道上的转向架，转向架可卸式地支承每节挂车的尾部;与挂车尾端固定连接的第一联接装置;与转向架尾端固定连接的第二联接装置;使第一联接装置与第二联接装置快速连接和脱开的装置，把一挂车的尾端挂接在相邻挂车的前端以便形成由若干这样挂接在一起并由转向架支承的公路挂车列车的挂接装置;以及在列车中支承挂车的四轮双轴摆动式转向架，它们可以控制转向架支承的挂车的横向摆动以及转向架的摇摆。
当第一联接装置与第二联接装置连接在一起时，第二联接装置与转向架能绕一垂直轴相对转动。这种转动最好应该是挂车相对于转向架能够绕一垂直轴的唯一转动。
挂接装置可以包括一种可使相连的挂车前端和尾端绕一水平轴相对地转动的装置。
转向架具有一个承梁，该承梁具有一个载荷止推轴承;第二联接装置可安装在该止推轴承上，一个销子装置使第二联接装置与承梁接合，以便能使第二联接装置与承梁之间可围绕销子装置相对转动。理想的是，在挂车与支承挂车的转向架之间的相对转动都是绕着该销子装置进行的。
美国第3，670，660号专利公开了一种四轮双轴可摆动式转向架，本说明书把该专利作为参考文献引用。这样的转向架允许接合器侧架的有限摆动，接合器装在侧架的轴箱切口内。每个侧架和一簧板之间的摇座使侧架可以如摆一样向转向架横向做一致的摆动。由于侧架的一个拉紧件与摇座的接触，侧架摆动的停止，先于装在承梁的簧板之间的横向止动器的接合。这样，便可得到承梁相对于侧架的加大横向摆动。这一横向摆动加之负载弹簧横向偏转，可改善转向架高速行驶的性能，并将其摇摆减为最小。虽然，这种转向架已用于常规铁路车厢，但尚未应用到公路挂车列车上，因为它成本高，也由于与常规列车车厢相比，动力学方面的要求有所不同，因此，人们并未设想把其用于公路挂车列车以提高运行性能。
根据本发明的第二方面，提供了一种铁路列车，其第二联接装置构成一个特殊结构的接合器，它可以有益地，极好地适用于任何四轮双轴式的有承梁的转向架，包括上述的摆动式转向架。接合器纵向安装在转向架的横向承梁上。
接合器可以由安装在承梁上的侧轴承支承，并有纵向分开的上表面，该上表面与挂车的配合表面接触并支承挂车。承梁上可以带有一个轴承凹座，接合器可以带有一个轴承凸台，可以在承梁轴承凹座中转动。在承梁的每个侧轴承之上接合器可以具有一个当挂车的摆动使负荷增加时能够垂直位移的部分。
接合器可以有上下两个部分，相互连接，但在垂直方向上可按预定距离相互移动。可垂直位移装置安装在位于承梁侧轴承之上的接合器上下两个部分之间，因挂车的摇动而增加负荷时，该可位移装置可以垂直向下位移。
可垂直位移装置可以是液压的或气压的，当负荷增加时，它使接合器的顶部可以向下位移，可垂直位移装置也可以是金属或其它材料的弹簧，可采用单个或多个螺形弹簧。但是，可以发挥弹簧功能的有弹性可压缩的块状材料更为合适，尤其以商标为Marshnellow的Firesfone工业制品公司经销的圆柱形弹性材料块为佳。
接合器在每个承梁侧轴承上方有一个凹座，可垂直位移装置或弹簧装置可安装在凹槽内。
接合器的上下两个部分之间显著的相对水平运动可以受到限制。上部有一导向装置，引导接合器与装在挂车尾端的第一联接装置相接。
第一联接装置可在挂车车身上有一个导向装置，与接合器上的导向装置共同使接合器与挂车尾端相接。接合器和挂车可有一锁紧装置，使接合器可卸式地锁紧在挂车上。
图1是现有技术的摆动转向架部分剖开的侧视图;
图2是沿图1中2-2线，顺箭头指示方向看去，轴承组被拆卸后的纵剖面图;
图3是沿图1中3-3线的局部剖开的平面图;
图4是放大的局部侧视图，局部剖开，表示枢轴式支承的摇座的一端;
图5是沿图4中5-5线的局部端视图;
图6是沿图4中6-6线的局部平面图;
图7是沿图1中7-7线的部分剖开的局部端视图;
图8和图9与图7类似，表示转向架横向位移的第一和第二阶段中转向架的横向运动。
图10是公路挂车的侧视轮廓图，挂车正准备与牵引车连接以便在公路上运输，根据本发明，该挂车在后部的底部安装有联接装置，可以与铁路转向架上的接合器联接。
图11是图10所示挂车的后视图;
图12是图10和图11所示挂车首尾相接形成列车的侧视图，挂车的公路行走装置被抬起，挂车的尾部由转向架支承;
图13是挂车底盘的平面图，为清楚起见，省略了车底板;
图14是沿图13中14-14线的挂车纵剖视图;
图15是沿图12中15-15线的挂车与转向架相连端的正视图;
图16与图15类似，但给出了转向架，接合器两部分和挂车的分解图;
图17是沿图16中17-17线的接合器下部的平面图;
图18是沿图16中18-18线的接合器上部的平面图;
图19是沿图16中19-19线的挂车后端的底视图;
图20是沿图19中20-20线的剖视图;
图21是沿图18中21-21线的剖视图;
图22是沿图18中22-22线的剖视图;
图23是锁紧装置分解侧视图，锁紧装置用于把接合器锁紧在挂车上，图中所示的锁紧装置处于未锁紧状态;
图24是图23所示锁紧装置处于锁紧状态时的侧视图;
图25是锁紧装置位于挂车垂直后端的部分的平面图;
图26是图24所示锁紧装置的平面图;
图27是沿图25中27-27线的剖视图，是锁紧装置在挂车尾部的部分的侧视图;
图28是沿图26中28-28线的剖视图;
图29是沿图18中29-29线的剖视图;
图30是垂直销子的放大视图;承梁和接合器绕该销子可相对转动，图中螺杆机构用于升高或降低接合器;
图31是一条线图，表示在不同轨道车上的挂车车身在加速时测出的摆动开始及完全摆动的速度;
图32是一条线图，表示与图31相同转向架由于车轮横向力产生的摆动开始及完全摆动时的速度。
图1至图9表示现有技术中的摆动式转向架。转向架10有一具有受拉件21和受压件22的侧架20。两件在23处合并，形成轴箱切口24，可摇动地容纳接合器25和轮轴总成27的轴承组26。板18被插放于轴箱切口24和接合器25之间。接合器25的顶部在25a处有凸形顶冠，并与板18的凸曲的下面18a接合，以便能使侧架相对于接合器和轮轴总成做摆动。侧架长度方向的中部，安装有一对间隔开的立柱28-28，它们与受拉件和受压件相连，形成并部分限定了承梁容纳开口29。开口29容纳承梁30的一端，承梁纵轴横切于侧架的长度方向。不言而喻，虽然，图中只画出一个侧架，但是，转向架的另一侧也有相同的侧架，以同样方法与转向架的承梁和其它部件配合工作。
受拉件21包括一个部分地容纳摇座32的U形底部31。摇座由一个长形平台33和一个整体式倒T形加固件34组成。摇座的两端各有一个耳轴35，以支承摇座使其可相对侧架摇动。耳轴35-35被支承在一对纵向间隔开的摇动轴承36上，摇动轴承36安置于立柱28-28之下，并与受拉件21的底部31共轴。每个摇动轴承36有一个凹进的圆柱形支承面37，它的曲率半径大于装在其中的耳轴35的曲率半径，以便能使耳轴与支承面之间产生摇动。摇座32有一个顶面38，用以支承簧板40的槽形未端，簧板的纵轴横过侧架的长度方向，簧板40通过摇座上的凸台41与摇座32相连，凸台41通过簧板上的开口把两侧架连结在一起。弹簧组42放置在簧板40和承梁30之间以便实现承梁端的弹性支承。
图1和图2所示承梁的每端基本是箱形结构，包括两个隔离开的垂直侧壁45-45，隔开的顶面46和底面47以及连接顶面和底面的垂直的中间壁48。一止动凸块50从承梁每端向内伸出，与簧板40上的凸台51之间有一段间隔，止动凸块50和凸台51隔开预定的距离以便其相对的表面间具有一个大约 5/8 英寸的间隙，该间隙使承梁可以进行有限的横向运动。可以看出，每个止动凸块和凸台的接合将出现在接合器25和轴箱切口24限定的摇动连接的水平面之下的高度上，该摇动连接可以为美国专利2，717，588号所公开的类型，也可以是美国专2，737，907号所公开的类型。这种连接形式通常使转向架的侧架可以在转向架的横向进行摆动。
为了抑制转向架的缓冲质量，承梁的各端有一个凹槽55，开口朝向毗邻的立柱28来容纳摩擦闸瓦56。每个凹槽都有一个倾斜的后壁57，它向上并向外朝向毗邻的立柱28倾斜。每一摩擦闸瓦楔入接合于后壁57和相对的立柱28之间。每一闸瓦有一斜面58，与后壁57上的平面60接合，并有一垂直摩擦面59，与固定在毗邻立柱上的防磨板62的表面61相接合。当摩擦闸瓦工作时，受到安装在簧板40上的弹簧63的力，向上、向外与防磨板的表面61摩擦接合，产生了对承梁垂直和横向运动的阻力。
转向架各部分结构的设置使侧架能协调地横向摆动。侧架无论朝哪个方向摆动都因摇座台33的下表面65和受拉件的底部31的侧壁67-67之一的顶面66接触而受阻停止。如图7所示，这两个接合面之间的间隙可以使侧架从中间位置横向地向两侧摆动约3度。这一摆动造成承梁横向摆动约5/8英寸。负载弹簧的横向偏转还可使承梁做附加的5/8英寸的横向摆动。空载与满载货车厢的特点是不同的，因为对横向摆动的阻力取决于承梁的负载，这样，对横向摆动的阻力与垂直负载成正比，因而任何部分的负载将产生一个介于空载车厢与满载车厢之间的对横向摆动的阻力值。
如图8所示，在横向摆动的第一阶段，对侧架摆动的阻力受三个控制因素的影响(1)摆动吊架的长度，即，轴箱切口24和接合器25的接合部分与摇动轴承36和耳轴35的接合部分之间的垂直距离;(2)作用在车身和侧架20上的正常重力;(3)对负载弹簧组42横向扭曲的阻力。这些控制因素共同按串联方式产生低阻力。当侧架的摆动由于摇座32与受拉件21的接合而停止后，承梁的剩余摆动可以由负载弹簧组42的偏转而获得，这就引起横向摆动的第二或高阻力阶段(见图9)。
根据振动理论，向摆施加横向力时，摆的横向位移与所加的力成正比，这与弹簧受垂直力伸缩时的特点类似，它的偏转与施加的力成正比。因此，一个弹簧的理论刚性系数可以被摆的横向力一位移特性所替代。这就是说，由于侧架起到了一个摆动吊架即摆的作用，并因负载弹簧42横向变形，作同向的横向运动，所以侧架的横向摆动就具有了有效弹簧刚性系数。况且，螺旋弹簧除了其垂直的力一位移特性外还有横向力一位移特性。因此，弹簧组42的横向偏转以及摆动吊架的横向偏转可以被认为是两个弹簧的串联动作。众所周知，当两个弹簧串联动作时，得出的弹簧刚性系数K比两个弹簧中任何一个的弹簧刚性系数K都低。这样，基本上低阻力是受下述公式支配的Kc＝(K1K2)/(K1+K2)，其中K1是侧架摆动的有效弹簧刚性系数，K2是负载弹簧组42横向弹簧刚性系数，Kc是得出的复合弹簧刚性系数，它限定承梁相对于侧架的横向摆动的阻力。在侧架摆动预定量后，这种摆动即停止，而承梁相对于侧架的剩余横向摆动只是反抗负载弹簧组42的横向阻力进行，如前所述，负载弹簧组42具有比第一阶段强得多的弹簧刚性系数。这种转向架提供了相对于铁路中心线每侧的适度的横向摆动，其总量约为1 1/4 英寸。而且这种转向架把以下两种特性结合起来，即(1)为防止非控制的摆动，对承梁相对于侧架的正常横向摆动的低阻力特性，以及(2)为防止承梁止动器与侧架的相关部件的剧烈横向接触，对承梁过度的横向运动的高阻力特性。
如图10至图12所示，挂车70的车身72的尺寸相当于一个传统的公路半挂车，可长48英尺。车身72在其前端有阳连接件74，在其尾端有一阴连接件76，用以承接相邻车身的阳连接件(见图12)从而组成列车，进行铁路运输。本说明书引用美国专利第4，202，454号的全部内容作为参考文献，该专利详细公开了这种连接装置。每节挂车70具有一个靠近车身前端的传统的拖钩销78，在公路运输时可以与牵引车的支座轮可卸式接合，还包括按常规安装的挂车的伸缩式升降机构80，以及公路行走机构81，公路行走机构81又具有括串列轮轴82(不过也可以采用单轴或三轴悬挂)，每个轴装有橡胶轮胎车轮84。行走机构81装在车身72的底盘86上的构件88上，可向车身后部滑动。行走机构81采用了可使其升降的气垫吊架。挂车尾端的底部安装有第一联接装置90，它是挂车车身的整体的和固定的部分。第一联接装置90能与固定在前述转向架10上的第二联接装置100可卸式接合。适当操作气动装置，将使公路用轮悬空的气垫冲气，从而可使公路用轮84降低，与地面接触，这样公路行走机构81即在公路行驶时支承挂车。当挂车升降机构80处于负载支承位置时(见图10)，传统的牵引车联接于拖钩销78，挂车升降机构80则处于抬高位置，车辆便为进行公路运输做好了准备。
进行铁路运输时需把挂车(挂车处于前述公路运输方式)倒车至一辆在铁轨上的转向架附近并与该轨道车对准。适当操作气动装置，把悬置公路用轮的气垫临时过分充气，使挂车车身略高于正常行驶高度，这样挂车便可支承于转向架上，与转向架10的第二联接装置100接合。进一步操作气动装置，泄掉悬置公路用轮的气垫中的气，车轮便退回至备用的和升高的非工作位置(见图10)，这样，挂车车身的后部重量即由转向架所支承。然后，随后的一节挂车的前端与转向架所支承的挂车的尾部相联接。如此反复操作，组装成列车。
下面说明的可卸式锁紧装置，把转向架上的第二联接装置锁紧并固定在挂车车身上的第一联接装置上。在铁路运输方式中，如前所述，相似的挂车可以首尾相接组成列车;由合适的火车头牵引。
使挂车从铁路运输方式转换到公路运输方式可按上述相反的程序操作。一辆公路牵引车首先与拖钩销78联接，再使转向架与挂车脱开，操作气动装置把悬置公路用轮的气垫暂时过度充气，降低公路用轮，使其与地面接触，挂车车身被抬至略高于正常行驶高度，从而使挂车脱离转向架。这样挂车便可与牵引车结合而被牵引行驶。
参见图13和图14，挂车的前端附近有一个传统的半挂车拖钩销辅助架91，它与挂车同宽，固定在车身两侧梁92之间，并向后伸入挂车之内，它的一种典型的结构是由上板93和下板94组成，上、下板由横向连接板95连接在一起，实际上形成一个箱形梁，铁路运输时用的阳联接件74与拖钩销辅助架为一整体结构。在挂车尾端有一个底架结构96，与车身同宽。
在拖钩销辅助架91的后端与尾部底架96的前端之间有许多Ⅰ形横梁97，它们的两端固定在车身两侧梁92上，行走机构导梁88固定在其中一些Ⅰ形横梁上。沿挂车身纵向，在横梁97之上有底板(图中未画出)，底板最好由硬木胶合板制成，并将其邻接边缘磨成可以进行搭接或其他合适的连接形式。
前述结构能通过挂车传递很大的缓冲力和牵引力，特别是当挂车连接起来，在铁路上行驶时(如图12)，它无需一般铁路运输设备中普通使用的重型中梁结构。挂车遇到的上述力要比常规公路挂车大，但比货车厢遇到的要小，这是因为消除了列车各节之间的间隙。
下面详细说明第一联接装置和第二联接装置，或接合器。
不论组成公路挂车列车时是采用何种转向架，都要求具有联接装置，可以把转向架可卸式地联接在每节挂车的尾端。本发明的联接装置包括一个固定在挂车底部的第一联接装置和一个固定在转向架上，并且可以与第一联接装置接合的第二联接装置。为减轻公路运输中挂车承受的重量，第一联接装置被设计得尽量轻。因此，联接装置所要求的大部分重量安排在固定于转向架上的第二联接装置中。但是，不言而喻，第二联接装置的重量不应超过其功能的需要。
图15至图21给出了装于挂车车身尾端底部的第一联接装置和装于转向架10上的第二联接装置100。为方便起见，在说明第一联接装置之前，首先详细说明第二联接装置100。
如图15至21所示形式的第二联接装置100具有一个把转向架10联接到挂车上的接合器，固此，接合器与第二联接装置都用相同的标号100。
接合器或第二联接装置100(如图15和图16所示)，具有下部102和上部152，它们在承梁30纵向上大体呈水平安装。承梁30中部有一个中心盘槽68和一对按通常位置装配的侧轴承69。
接合器的下部102(见图16、17)，有一中心部分104和两个互为镜像的端部106、108，装在中心部分的两端。中心部分104有相对的垂直侧板110，112，顶板114和具有轴承凸台118的底板116，轴承凸台118装配在承梁中心盘槽68中，以便当列车沿铁轨行驶时它们可以绕同一竖轴转动。
两个端部106，108，各有一个与中心部分104的一端相连的端壁120，一对侧壁122，124以及一垂直中心撑板126。水平安装的三角形角撑板128加固了壁120、122、124和板126。每个端壁120的顶部装有一个水平的长形弹簧挡板130。底板132连接于壁120、122、124和板126的底边。一对相互分隔开的，朝上伸出的短销134装在每个底板132的上表面上。接合器包括一个辅助悬挂装置，由一对圆柱形弹性件136组成，弹性件上有一垂直的轴向孔，每一端部106、108上都装有一对弹性件136，并有一短销134伸入每个孔的下部，从而防止弹性件136的水平滑动(见图17、20和21)。弹性件136起弹簧的作用，当在接合器的上部152加载时，弹性件136被压缩，这一点后面还将详细说明。
当轴承凸台118在中心盘槽68中处于工作位置时，端部106、108的底面支承在相邻的侧轴承69上。一个垂直销140安装在中心部分104的中心和轴承凸台118的中心(见图18、29和30)。销140的上端有一轴向螺孔，螺钉141被旋入该螺孔。板114之下，螺钉141上装有一套环142。螺钉141顶端有一方形或六角形头143，以便用扳手把整个接合器100向上旋离轴承凸台118和侧轴承69。销140的下端144固定在承梁中，使该销子不能转动。当接合器这样地被向上旋起时，可以容易地用手将其转动180°。反向转动螺钉141便可降低接合器，以便轴承凸台118座入中心盘槽68中，而且接合器也被侧轴承69所支承。这一操作可以使挂车从转向架任一端与接合器连接时，而不必转动整个转向架。
接合器的上部152(见图16和图18)有一对互成镜像的隔开的端部154、156，由一对隔开的平行梁158、160相连接。每一端部154、156都有前、后壁166、168和顶板170。壁166、168装有隔开的垂直支撑板169。一加强板172从顶板170底部向下伸出，另一垂直板174也从顶板170底部向下伸出，在板174下缘有一水平板176。与撑板178加固这些板。水平板176在板130之上与其有一定间隔，但与其共同组成一个止动装置，将圆柱形弹性体136的压缩限制在两个板之间。不言而喻，圆柱形弹性件136在接合器中处于一定的初始预压缩状态。顶板170的底部也有短销178，配合在圆柱形弹性件136中的轴向孔中，以防止圆柱形弹性件136的水平移动。
如图15所示，接合器上部152装在接合器下部102之上，四个圆柱形弹性件由短销134、178定位，从而形成接合器100。接合器上部152朝接合器下部102挤压圆柱形弹性件136。当接合器上下两部分102，152照此安装时，相应的端部106、154和108、156组成一个空间，圆柱形弹性件136装在其中。钩子180置于壁166、168上的三个支撑板169的中间支撑板上。钩子180被调整，固定好位置，与下部102的板132的底面相接触。这样，圆柱形弹性件136得到一个轻的压力，但并不限制其进一步受压。随着上部152所承受负荷的增加，圆柱形弹性体136将被压缩直至止动板176与板130相碰。一般来说，当最大负荷的1/2加在接合器上时，这两板相碰，这在下面还要详述。在梁160上装有止动桩177，可趋近接合器下部102的板120，以便把接合器上部152与接合器下部102之间的双向横向运动限制在预定的距离之内。
顶板107的每条外边都向内朝转向架10的纵向中心线有一个倒角，以引导接合器进入挂车尾端的底面之下的正确位置(见图18)。一对有类似倒角的零件200(见图16、19和21)装在挂车车身底面上。每一零件200构成有一定角度长板，并有一垂直上部202和一向外倾斜的下部204。支撑板206加强每一零件200以防变形。
如图15和图18所示，当接合器100位于一挂车之下时，顶板170和它所接触的挂车的两个隔开的底部210之间的摩擦提供了把它们接合在一起的主要的力。如图12所示，挂车是首尾相接的，所以对接合器或转向架没有牵引力或缓冲力，但是，转向架是随同挂车一起被牵引的。只有当列车制动时，才在转向架与挂车之间有一个值得注意的纵向差动力。这个力很容易被顶板170与挂车底部210之间的摩擦力所克服。尽管如此，还是安装了锁紧装置牢固地地、可卸式地将接合器锁紧在挂车上。
接合器上部152的每一端部154、156都装有锁紧机构211、212，它们互为镜像(见图15，16，19，20和图23至28)。每一锁紧机构211、212包括一个L形手柄214，通过销子216与板166前端的托架218相连。锁紧杆220通过销222枢轴地与手柄214相连接。锁紧杆220的一头有一槽224，一固定销226装在该槽中。销226固定在板166中。在锁紧杆220的顶端装有板228。沿板228底部的一边有一个杆230，沿板228底部的对边也有一个杆232，以限制锁紧机构在锁紧时相对于接合器上部152和挂车车身垂直后端270的水平运动。
挂车的垂直后端270有两个锁紧机构240(见图23至28)，它们互为镜像。每一锁紧机构240可以和接合器100上的锁紧机构211、212锁紧。每一锁紧机构240包括一个位于挂车车身底210后缘外的垂直板242。垂直板242的支承挂车垂直后端270上的水平板244。垂直板246横切于板242，并伸至挂车后端270。板246也安在挂车底部210上并支承水平板244。
图23描绘的是锁紧机构处于脱开位置，手柄朝上。在此位置，转向架与接合器都位于挂车之下，然后，下移手柄至图24所示位置，将其锁紧。在此位置，接合器上的锁紧机构与挂车接合(见图28)，从而防止挂车相对于接合器前后移动，因为杆232的一部分处于板244之下，也可防止挂车向上移动而脱离接合器。向上提起手柄214至垂直位置便可打开锁紧机构。当挂车略被抬起后，转向架和接合器可以从挂车之下脱离出来。
关于装有辅助悬挂装置的接合器和摆动式转向架的协同动作，下面将进一步加以说明，并介绍其特殊的结构特点。
在接合器100中最好使用圆柱形弹性件136，具体地说在侧轴承之上的每侧各设置二件。圆柱形弹性件的作用如同弹簧，这些弹性件把空车负载传递到转向架上，与止动件176的间隙大约为0.75英寸。当挂车空载时，弹性件的弹簧作用减弱路轨引起的垂直和横向振动及谐和负荷。无需辅助的减振装置，这是因为(1)圆柱形弹性件136使部分能量自然耗散，(2)空载挂车的重心低，(3)相对于重心高度而言，弹簧间距和弹簧刚度产生的横摇稳定性高。至少对某些无阻尼弹性起作用的能力大大减少可以传递的振动频带宽度。因此，例如一个传统的货车厢悬挂装置及一轻型车厢可以在任何频率下传递0.5G，而本发明的挂车只能够在其自己的自然频率附近传递较窄的频带宽度。这就使运动定律发挥作用，减弱振源。
接合器辅助悬挂装置为转向架轴及轻载或空载挂车提供一个使其稳定的效应，这增加了开始出现摆动的速度。其原因是驱使车轴摆动的那部分能量是车身反馈的结果。这一反馈由圆柱形弹性件缓解，这就是稳定效应的部分原因，但主要原因是，车身自然频率被降低，它对车轴振动自然频率的比率变得较低，这反过来又降低了反馈的传递。仅关于摆动而言，挂车车身的横向自然频率似乎不能降得太低。
辅助悬挂装置即圆柱形弹性件也保护空载挂车车身。虽然在半载或满载的挂车上，辅助悬挂装置的一个目的是保护车辆设备，然而辅助悬挂装置也可以特别适于某种有效载荷，从而带来很大好处。车辆设备的结构使得，当挂车空载直至装载到(例如)6.5吨的范围中，借助悬挂装置即圆柱形弹性件与转向架螺形弹簧完全以串联方式一同工作，超过该载荷后，便碰到止动件176，把所有增加的负荷平行地传递到圆柱形弹性件。这个效果应该在空载和最大载荷时产生几乎恒定的自然频率，而以中等载荷时的频率为最大。当止动件176刚性接触时，圆柱形弹性件对振动无影响，但是对于消除轨道扭曲的影响却能发挥很大作用。因此，挂车可以应付严重的轨道扭曲，在挂车接合处产生较小的扭转应力，这是因为止动件176可以通过圆柱形弹性件卸载，从而应付这种不正常的情况。这个特点使挂车很能适应不平稳的轨道。整个的车轮卸载变得很不可能，因为车轮卸载的有效弹簧行程大约为普通货车的两倍。6.5吨载荷的止动位置可认为是基于合理载荷的折衷点。如果有下列几种情况，出于摇摆的考虑，在整个载荷范围内可以使圆柱形弹性件发挥效力(1)装载的载荷重心低，(2)沿途无摇摆的轨道，(3)如有摇摆轨道，不以谐振速度驶过，或者(4)为辅助悬挂装置提供外部减振。
摆动式转向架最好每辆装有8个在外面的D7和8个在里面的D4螺形弹簧，并与四个外部楔弹簧平行。每个转向架的螺形弹簧可以附设有4个Tecs Pak缓冲器(W·H·Miner Dir of Miner Enterprises，Inc Geneva Ill)，它们在螺形弹簧量大压缩高度之上0.5英寸处开始接触。缓冲器的目的是降低弹簧最大压缩冲击载荷，例如，从理论上讲，一典型的3.0G的加速度可以减至0.3G。长行程弹簧和缓冲器的结合可能为标准货车硬件提供最轻的悬挂。当挂车空载或装载量不到6.5吨时，一般来说，行驶颠簸性能优于任何其它货车，这是因为转向架的主悬挂弹簧和接合器的辅助弹簧串联起作用。从载荷6.5吨至满载，行驶颠簸性能起码相当于装有D7弹簧的标准货车，而一般来说，优于装有任何其它种类的螺形弹簧的货车，但是对各种载荷情况，由于有了缓冲器，将出现通常的弹簧最大压缩冲击。
摆动式转向架的特征是用横梁互相连接的象摆一样动作的侧架。横梁也与转向架侧架互相固定连接以防止平行四边形运动，这种悬挂装置的横向动作协同良好的矩形刚度，使挂车在任何速度下，特别是在高速下，具有极好的横向稳定性，软的横向刚度也大大降低了被传递的横向负荷。摆动加上螺形弹簧的偏转提供了总量为11/4英寸的至固定式止动件的运动量，这就简化了在列车编组时挂车的对准作业。挂车空载时，接合器辅助弹簧与转向架的主弹簧以及摆动的串联动作更进一步改善了行驰颠簸性能。无论在空载或是在装载情况下，总的行驶颠簸性能都可望优于传统的货车。目前的情况表明实际上可以达到每小时85英里。按照本发明的公路挂车列车在货运竞争中成功的关键因素是横向摆动性能加上速度指标的综合效果。
图31和图32表明，按照本发明的，装备有摆动式转向架和接合器的挂车列车的优良性能。
图31表明摆动开始(虚线)和充分摆动(条柱顶线)出现时的速度。该图是用电子计算机模型研究分析以下五种转向架的结果A.国家CI标准三件式货运转向架。(National CI Standand three-pieces freighttrack)B.AsF Ridemaster转向架，条件是它装备有Standard Car Truck公司出售的框架撑臂(frame brace)C.与B相同，但挂车车身和转向架之间装有滚柱装置，用以将挂车车身与轨道横向动力载荷隔开。
D.在美国专利3，670，660号中描绘的National Castings摆动式转向架。
E.与D相同，但装有本发明的具有4个圆柱形弹性件的接合器，圆柱形弹性件所用材料为纤维加固的橡胶，也起非线性弹簧作用。圆柱形弹性件由Firestone工业公司经销，商标为MARSHMELLOW。
摆动开始速度是车轴或挂车车身开始出现摆动增加时的速度。随着列车速度超过摆动开始速度直至达到周期限制，摆动将继续增加，充分摆动是指达到周期限制上限之后的摆动。周期限制取决于车轮凸缘间隙或挂车车身的能量平衡。在上限摆动期间，即产生了对挂车的破坏力。图31对摆动作了比较，以挂车车身加速度对重力加速度的比值为基础，车身加速度是在直接置于转向架上方的挂车车身内测出的。
图31表明D的性能优于A、B和C。而且，该图还表明，增设的圆柱形弹性件(E)改善了对摆动的性能。A的峰值加速度为2.1G(每小时70英里)，而D的该值被减至0.4G(每小时100英里)，E的该值在每小时100英里时被减至0.2G。
图32表示摆动开始及充分摆动出现时速度，测量的尺度为凸缘对铁轨的力除以车轮压在铁轨上的重量的比值，即L/V.L/V是关系到行车安全的铁路术语，因为当该比值过大时就会发生脱轨。转向架A，B和C具有的该比值均大于1.6，转向架D的该比值约为1.25，而转向架E在每小时90英里的速度下，该比值约为0.25。
上述详细说明是为了使人更清楚地理解本发明而作出的，并不应该理解为是对本发明的限定，因为本专业技术人员显然可以对其进行修改而并不超出本发明的实质和范围。
权利要求
1.一铁路列车包括一组首尾相接的公路挂车；每一公路挂车在其后端附近装有公路用轮，被支承于铁轨上方；每一挂车上的升降装置，可以有选择地将公路用轮升高至非工作位置，以便在铁轨上行驶，或降低公路用轮直至接触公路，以便在公路上行驶；独立设置的，在铁轨上行驶的转向架，可卸式地支承每节挂车的尾部；基本固定地装在挂车尾部的第一联接装置；基本固定地装在转向架上的第二联接装置；使第一联接装置与第二联接装置迅速连接或脱离的装置，连接后，第二联接装置和转向架能绕一垂直轴相对转动；能够使一挂车尾端和相邻挂车的前端实现可卸式挂接的挂接装置，一组如此挂接在一起的并且由转向架支承的挂车可以组成列车；以及在列车中支承挂车的一系列转向架，它们为四轮双轴摆动式的转向架，这种转向架可以控制转向架所支承的挂车的横向摆动及转向架本身的摇摆。
2.根据权利要求
1的铁路列车，其特征在于当其第一联接装置与第二联接装置连接在一起时，第二联接装置和转向架能绕一垂直轴相对转动。
3.根据权利要求
1的列车，其特征在于该挂接装置包括一个可使相邻挂车的前、后端围绕一水平轴相对转动的装置。
4.根据权利要求
1的列车，其特征在于转向架有一个承梁，承梁上具有一承受载荷的止推轴承;第二联接装置安装在止推轴承上;以及销装置使第二联接装置与承梁结合，以便使第二联接装置与承梁可绕销装置做相对转动。
5.根据权利要求
4的列车，其特征在于挂车与支承挂车的转向架之间绕垂直轴的一切相对转动都是围绕该销装置进行的。
6.根据权利要求
1的列车，其特征在于该转向架包括可摇动地装在相关的轮轴总成上的一对侧架，以便在对转向架的横向力的作用下实现横向摆动，每个侧架又包括一受拉件，该受拉件具有一底座以及从底座向上延伸的，并且在侧架纵向上间隔开的一对立柱，用来限定承梁开口;一个在该侧架之间延伸的簧板，该簧板的每端放置在相邻侧架的该开口内;在该簧板每端和支承该簧板的每个侧架的该底座之间的，用来实现该侧架横向摇动的摇动装置;使该簧板两端和侧架相互连接实现该侧架和该簧板间相互锁紧的装置;在该侧架之间延伸的并且在相邻侧架的承梁开口内支承的一个承梁;在支承该承梁端的每个开口内，在该簧板上的弹簧装置;在该承梁和簧板上的第一止动装置，当该侧架横向摆动及该弹簧装置横向偏转了预定量时即被接合以限定该承梁相对于该侧架的横向运动，该第一止动装置在车轴轴线所在平面之下接合，一摩擦瓦插入其中，有弹性地迫使与该承梁的一侧和相对的该立柱之一相接合以便靠摩擦力阻止该承梁的运动;与簧板每端协同工作的第二止动装置，在该第一止动装置接合之前，它能够与侧架的该底座上的止动装置接合以限制侧架从侧架中央纵向垂直面向两侧偏离的摆动量。
7.根据权利要求
6的列车，其特征在于该转向架的第二止动装置由在该摇动装置上的和在该底座上的可接合的相对表面构成。
8.根据权利要求
6的列车，其特征在于该转向架的簧板的每端是由一对整体凸缘形成，该凸缘与该基底之侧面紧密重叠，以便把该侧架与该簧板连接起来。
9.根据权利要求
6的列车，其特征在于转向架侧架的横向摆动和该弹簧装置的横向偏转在该第二止动装置接合之前共同动作，这样在第一阶段就出现了对于该承梁相对于该侧架的横向运动的低阻力。
10.根据权利要求
6的列车，其特征在于转向架中，在第二止动装置接合后和第一止动装置接合前，该弹簧装置的横向偏转处于第二阶段，在这阶段出现对于该承梁相对于该侧架的横向运动的高阻力。
11.根据权利要求
6的列车，其特征在于转向架中，每个侧架都有一个受压件和一个受拉件，它们由该间隔开的垂直立柱连接，其特征还在于该受拉件的该底座限定该承梁开口的底面，间隔开的立柱限定该承梁开口相对的两侧;该摇动装置具有一长板在该立柱之间的中央沿侧架纵向垂直面连接于该受拉件的该底座。
12.根据权利要求
11的列车，其特征在于转向架中，该长板在其每端有一耳轴，用来枢轴式地支承该长板，该受拉件的该底座有一对在侧架的纵向上间隔开的轴承，用于承接该耳轴，以便使该长板围绕处于侧架垂直平面中的纵轴做枢轴运动。
13.根据权利要求
12的列车，其特征在于转向架中，该受拉件的底座的横截面为U形，该第二止动装置由在受拉件U形部分上的和在该长板上的相对的表面构成。
14.根据权利要求
1的列车，其特征在于该第二联接装置构成一个接合器;转向架有一横向承梁;该接合器沿该承梁纵向装在该承梁上;该接合器由装在该承梁上的侧轴承支承;以及该接合器具有在纵向上间隔开的上表面，与在挂车上的配合表面接触并支承挂车。
15.根据权利要求
14的列车，其特征在于该承梁具有中心盘槽，该接合器有一轴承凸台，可在承梁的中心盘槽中转动。
16.根据权利要求
15的列车，其特征在于该接合器在每个承梁侧轴承上方有一个部分，当挂车摇动造成载荷增加时，该部分可以产生垂直移位。
17.根据权利要求
15的列车，其特征在于该接合器具有上、下两部分，它们互相连接，而且又可相互垂直移动一个预定的距离;有弹性的可压缩装置在承梁侧轴承上方装在接合器上、下两部分之间，当挂车的摇动使其上的负荷增加时，该有弹性的可压缩装置可被垂直地压缩。
18.根据权利要求
17的列车，其特征在于该有弹性的可压缩装置是一弹簧装置。
19.根据权利要求
17的列车，其特征在于该有弹性的可压缩装置是一弹性材料装置。
20.根据权利要求
19的列车，其特征在于该弹性材料装置呈块状。
21.根据权利要求
18的列车，其特征在于该接合器在每一承梁侧轴承上方有一凹槽，该弹簧装置位于该凹槽中。
22.根据权利要求
21的列车，其特征在于该弹簧装置呈弹性材料块的形式。
23.根据权利要求
17的列车，其特征在于该接合器上、下两部分之间被限制，不能作明显的相对水平运动。
24.根据权利要求
23的列车，其特征在于该接合器上部有一导向装置，引导接合器与位于挂车尾端的该第一联接装置相连接。
25.根据权利要求
24的列车，其特征在于该第一联接装置包括一位于挂车车身上的导向装置，它与接合器上的导向装置配合动作，使接合器与挂车底部连接;以及该接合器具有锁紧装置，它把接合器可卸式地锁紧在挂车上。
26.一铁路列车，包括一组首尾相接的公路挂车;每一公路挂车在其后端附近装有公路用轮，被支承于铁轨上方;每一挂车上的升降装置，它可以有选择地将公路用轮升高至非工作位置，以便在铁路上行驶，或降低公路用轮直至接触公路，以便在公路上行驶;独立设置的在铁轨上行驶的转向架，可卸式地支承每节挂车的尾部;基本固定地装在挂车尾部的第一联接装置;基本固定地装在转向架上的第二联接装置;该第二联接装置构成一个接合器;该转向架有一横向承梁;该接合器纵向安装在承梁上;该接合器被装在该承梁上的侧轴承所支承;该接合器具有纵向间隔开的上表面;与挂车上的配合表面接触并支承挂车;使该第一联接装置与该接合器迅速连接或脱离的装置，当连接时，该接合器和转向架能围绕一垂直轴相对转动;以及能够使一挂车的尾端和相邻挂车的前部实现可卸式挂接的挂接装置，一组如此挂接在一起的并且由转向架支承的挂车可以组成列车;
27.根据权利要求
26的列车，其特征在于该承梁有一中心盘槽，该接合器有一轴承凸台可在中心盘槽内转动。
28.根据权利要求
27的列车，其特征在于该接合器在每个承梁侧轴承之上有一个部分，当挂车摇动造成载荷增加时，该部分可以被垂直压缩。
29.根据权利要求
27的列车，其特征在于该接合器具有上、下两部分，它们相互连接，而又可以相互垂直移动一个预定的距离;有弹性的可压缩装置在承梁侧轴承上方装在接合器上、下两部分之间，挂车的摇动使其上的负荷增加时，该有弹性的可压缩装置可被垂直地压缩。
30.根据权利要求
29的列车，其特征在于该有弹性的可压缩装置是一弹簧装置。
31.根据权利要求
29的列车，该有弹性的可压缩装置是一弹性材料装置。
32.根据权利要求
31的列车，其特征在于该弹性材料装置呈块状。
33.根据权利要求
30的列车，其特征在于该接合器在每一承梁侧轴承上方有凹槽，该弹簧装置位于该凹槽中。
34.根据权利要求
33的列车，其特征在于该弹簧装置呈弹性材料块的形式。
35.根据权利要求
29的列车，其特征在于该接合器上、下两部分之间被限制，不能作明显的相对水平运动。
36.根据权利要求
35的列车，其特征在于该接合器上部有一导向装置，引导接合器与位于挂车尾端的该第一联接装置相连接。
37.根据权利要求
36的列车，其特征在于该第一联接装置包括一位于挂车车身上的导向装置，它与该接合器上的导向装置配合动作使该接合器与挂车底部连接;以及该接合器具有锁紧装置，把该接合器可卸式地锁紧在挂车上。
38.装在转向架承梁上，用来支承公路挂车列车中的挂车尾端的接合器;该接合器具有纵向间隔开的上表面，与挂车的配合表面接触并支承挂车;该接合器有一轴承凸台，可在转向架的中心盘槽中转动;该接合器具有上、下两部分，它们相互连接，而又可以垂直地相对移动一个预定的距离;有弹性的可压缩装置装在接合器上、下两部分的端部之间，挂车的摇动使其上的负荷增加时，该有弹性的可压缩装置可被垂直压缩。
39.根据权利要求
38的接合器，其特征在于该有弹性的可压缩装置是一弹簧装置。
40.根据权利要求
38的接合器，其特征在于该有弹性的可压缩装置是弹性材料装置。
41.根据权利要求
38的接合器，其特征在于该弹性材料装置呈块状。
42.根据权利要求
39的接合器，其特征在于接合器在承梁侧轴承上方有一凹槽，该弹簧装置位于该凹槽中。
43.根据权利要求
42的接合器，其特征在于该弹簧装置呈弹性材料块的形式。
44.根据权利要求
38的接合器，其特征在于该接合器上、下两部分具有一个限制相互间明显的相对水平运动的装置。
专利摘要
一种铁路列车，由一组首尾相接的公路挂车构成，每节挂车的端部支承在一个接合器上，该接合器可卸式连接在该挂车上，该接合器固定地安装在一个四轮双轴转向架的承梁上，该转向架最好为摆动式转向架，该接合器也由装在该承梁上的侧轴承所支承，该接合器最好具有辅助弹簧悬挂装置。
文档编号B61D3/00GK87106981SQ87106981
公开日1988年6月1日 申请日期1987年10月19日
发明者萨姆·D·史密斯, 理查德·D·库尔蒂斯 申请人:钱姆伯林集团公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan