轨道车辆及其压车铁装置的制作方法

本发明涉及轨道车辆技术领域，更具体地说，涉及一种轨道车辆及其压车铁装置。

背景技术：

轨道车辆的减震技术主要局限在车厢与轨道之间的一系悬挂与二系悬挂，同时，在绝大部分的列车车厢上装有压车铁，这一大质量物体的重量通过一系、二系悬挂传递到轮轨接触区域，起到增加黏着力的作用。

但是，在车辆转向或者发生其它扰动时，由于列车轮轨接触区域的几何特性，会使轮轨接触点发生横向及垂向相耦合的偏移，造成车厢重力势能的改变，使列车在横向上如单摆一般摇晃起来；更严重的是，一旦车厢之间或一节车厢的头尾部分的摇晃不一致，列车就会出现蛇形运动，这些现象轻则影响乘坐舒适性，重则威胁到列车运行的稳定性。然而，目前用来稳定车身的一系悬挂与二系悬挂皆属于被动机械装置，本身倾向于与车厢一起在轨道上进行横向晃动，因此对于抑制列车蛇形运动的作用十分有限；另一方面，列车上的压车铁实际上进一步增加了车厢的重力势能，而当列车发生横向晃动或蛇形运动时，使得其晃动能量需要更长的时间才能衰减。由于上述问题，列车的单摆晃动或蛇形运动一直困扰着轨交技术领域。

因此，如何在保证轮轨具有较好的黏着力的基础上，抑制列车的横向摆动与蛇形运动，是本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压车铁装置，其能够在保证轨道车辆轮轨具有较高的黏着力的基础上，有效抑制列车的横向摆动与蛇形运动。本发明的目的还在于提供一种包括上述压车铁装置的轨道车辆。

本发明提供的一种轨道车辆的压车铁装置，包括：

底盘；

质量体，用于压车、以增加轨道车辆的轮轨黏着力，且所述质量体通过横向轨道可滑动地设置在所述底盘上，所述质量体与所述底盘之间设有横向阻尼装置；

垂向减震基座，用于固定在轨道车辆的底板上，且所述减震基座上设有竖直导柱，所述底盘可滑动地安装在所述竖直导柱上，且所述底盘和所述垂向减震基座之间设有垂向阻尼器。

优选地，所述横向阻尼装置包括：

设置在所述质量体上、且与所述横向轨道平行设置的齿条；

设置在所述底盘上的轮座，所述轮座上设有与所述齿条相啮合的齿轮、以及与所述齿轮同轴设置的推拉轮，所述齿轮的半径大于所述推拉轮的半径；

设置在所述底盘上的横向减震基座，所述横向减震基座与所述推拉轮之间铰接有横向阻尼器。

优选地，所述垂向减震基座为多个，且均匀分布在所述底盘的外周。

优选地，所述底盘上固定设有滑块，所述横向轨道为设置在所述质量体底面的导向凹槽，所述滑块伸入于所述导向凹槽内。

优选地，所述底盘沿横向的两端设有凹陷部，所述质量体的底部固定设有两个阻挡块，两个所述凹陷部位于两个所述阻挡块之间、且所述阻挡部与所述凹陷部存在距离。

优选地，所述齿轮的半径为所述推拉轮半径的2-3倍。

优选地，所述质量体为长方体结构，所述垂向减震基座为四个、分别分布在所述长方体结构的四条竖向棱边部位。

优选地，所述质量体横向上的两侧均设有所述横向阻尼装置，且当其中一个所述横向阻尼装置处于压缩状态时、另一个处于拉伸状态。

优选地，所述横向阻尼器和所述垂向阻尼器为电磁油液可变阻尼器，且所述压车铁装置还包括用于调节所述电磁油液可变阻尼器的阻尼大小的控制器。

本发明还提供了一种轨道车辆，设有压车铁，所述压车铁为如上任一项所述的压车铁装置。

本发明提供的技术方案中，当车体发生横向晃动，即有横向加速度时，在车厢惯性系中，作为压车铁的质量体将感受到与车厢加速度相反的惯性加速度，此惯性加速度使质量体在横向上沿着与车厢运动相反的方向移动。需要说明的是，本文中所述的“横向”是指轨道车辆的宽度方向。质量体通过横向阻尼装置，施加一个与车厢晃动趋势相反的抑制力，此力通过底盘、竖直导柱、以及垂向减震基座传递给车厢。如此，横向阻尼装置能够迅速消耗掉车厢横向晃动的能量。如此设置，本发明提供的压车铁装置，其能够在保证轨道车辆轮轨具有较高的黏着力的基础上，有效抑制列车的横向摆动与蛇形运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中压车铁装置的俯视轴侧图；

图2是本发明实施例中压车铁装置的仰视轴侧图；

图3是本发明实施例中压车铁装置的隐藏底盘后的仰视轴侧图；

图4是本发明实施例中压车铁装置的侧视图。

图1-图4中：

质量体—1、齿轮—2、齿条—3、推拉轮—4、横向阻尼器—5、横向减震基座—6、垂向阻尼器—7、横向轨道—8、底盘—9、竖直导柱—10、垂向减震基座—11、阻挡块—12、滑块—13。

具体实施方式

本具体实施方式的目的在于提供一种压车铁装置，其能够在保证轨道车辆轮轨具有较高的黏着力的基础上，有效抑制列车的横向摆动与蛇形运动。本具体实施方式的目的还在于提供一种包括上述压车铁装置的轨道车辆。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参考图1-图4，大质量的质量体1底面安装有横向轨道8，为了便于设置，该横向轨道8可以为设置在质量体1底面的导向凹槽，底盘9上固定设有滑块13，横向轨道8通过滑块13设置于底盘9上。另外，质量体1与底盘9之间设有横向阻尼装置。

需要说明的是，本实施例中，底盘9用于承载质量体1，底盘9具体可以采用由槽钢连接成的构架结构，当然，在其它实施例中也可采用其它类型的结构，比如，平板状结构。

为了使底盘9在具有较好的承载能力的基础上，占用较小的面积，底盘9可以具体为如图2中所示的，具有由其中心部向四周辐射的多个支撑臂，各个支撑臂和中心部共同托住质量体1。

横向轨道8与滑块13之间这样的布置形式一方面没有对质量体1的质量造成较大的损耗，另一方面也有效减小了底盘9的面积，因为底盘9不需要大面积的承重机构来安装冗长的横向轨道8，而是通过固定的在靠近底盘9的中心部位的滑块13来与质量体1连接。为了保证连接可靠性，横向轨道8可以为两条，同样，设置在底盘9上的滑块13也相应设置为两组。

因此，质量体1可沿两根横向轨道8进行横向运动，本文中“横向”是指轨道车辆的车宽方向。

为了使质量体1在安全范围内滑动，底盘9沿横向的两端设有凹陷部，质量体1的底部固定设有两个阻挡块12，两个凹陷部位于两个阻挡块12之间、且阻挡部与凹陷部存在距离。质量体1的运动范围被质量体1下方的阻挡块12限制在安全尺度，当质量体1横向位移到达极限位置时，阻挡块12将与底盘9中心处的凹陷部位进行接触，该阻挡块12优选为橡胶阻尼挡块，如此依靠其大阻尼特性使质量体1迅速停止继续向外运动。

本实施例中，质量体1优选为长方体结构，当然，在其它实施例中，质量体1也可为圆柱体、椭圆柱体、三角柱等结构。相应地，底盘9也可设置成长方体结构。

垂向减震基座11用于固定在轨道车辆的底板上，且减震基座上设有竖直导柱10，底盘9可滑动地安装在竖直导柱10上，且底盘9和所述垂向减震基座11之间设有垂向阻尼器7。

本实施例的优选方案中，上述横向阻尼装置包括：设置在质量体1上、且与横向轨道8平行设置的齿条3；设置在底盘9上的轮座，轮座上设有与齿条3相啮合的齿轮2、以及与齿轮2同轴设置的推拉轮4，齿轮2的半径大于推拉轮4的半径；设置在底盘9上的横向减震基座6，横向减震基座6与推拉轮4之间铰接有横向阻尼器5。

需要说明的是，比起横向加速度，列车运行时的垂向加速度无论是幅值还是频率都小得多，因此，有了垂向阻尼器7的大阻尼特性作为保障，底盘9在垂向上的运动由垂向减震基座11的上下板状机构进行限制，并且竖直导柱10的长度预留了足够的运动空间，使底盘9没有机会接触垂向减震基座11。可见，质量体1及横向阻尼装置也可以随底盘9在垂向上进行上下运动，并且其横向与垂向的运动在力学上是互相解耦的，这可以避免压车铁装置在抵消横向/垂向晃动时在另一个方向上产生附加的运动而引起减震性能的劣化。

由图4可见，当车体发生横向晃动，即有横向加速度时，在车厢惯性系中，质量体1将感受到与车厢加速度相反的惯性加速度，此惯性加速度使质量体1在横向上沿着与车厢运动相反的方向移动，包括与质量体1相固定的齿条3，齿条3与齿轮2啮合，当齿条3移动时，将驱动齿轮2转动，即齿条3向齿轮2提供力矩，齿轮2上的力矩与半径更小的推拉轮4相同，并且此力矩可认为是质量体1产生的惯性力矩。

本实施例的优选方案中，将齿轮2与推拉轮4的直径设计为一大一小，比如，本实施例中二者的半径比例约为2:1，实际应用中依车厢空间而定，比如，也可为3:1左右。

如此设置，能够放大推拉轮4上的惯性力矩在横向阻尼器5连接端产生的力，可以认为是放大了质量体1所提供的惯性力，这种设计具有两个显著优点：

第一，可令同样的质量体1质量对车体产生更大的惯性作用力，换言之，要产生特定大小的惯性作用力，可以采用质量更小的质量体1；注意到本实施例中的压车铁装置并没有纵向上的自由度，故不会影响列车的加速/制动性能。

第二，可令整个压车铁装置更为紧凑，从而所占车厢体积更小。推拉轮4的转动将推动/拉动横向阻尼器5，通过横向阻尼器5的大阻尼特性，施加一个与车厢晃动趋势相反的抑制力，此力通过横向减震基座6、底盘9、竖直导柱10、以及垂向减震基座11传递给车厢。如此，横向阻尼器5能够迅速消耗掉车厢横向晃动的能量；此外，横向阻尼器5上还可以装有回位弹簧，以便横向阻尼器的复位，当然，横向阻尼器5自身也可以具有复位功能。

本实施例的优选方案中，质量体1横向上的两侧均设有横向阻尼装置，且当其中一个横向阻尼装置处于压缩状态时、另一个处于拉伸状态。质量体1两侧的横向阻尼装置所施加的力均与车厢晃动方向相反，因此当某侧的横向阻尼装置施加推力时，另一侧横向阻尼装置将施加拉力。

如前所述，列车在发生蛇形运动或横向晃动时，不仅有横向的加速度，还伴随着垂向的耦合性上下浮动。由图4可直观地看出，当车厢具有垂向加速度时，质量体1在车厢惯性系将感受到一个与此加速度方向相反的惯性力，此力通过滑块13、底盘9、垂向阻尼器7、以及垂向减震基座11传递给车厢底板，从而抑制车厢垂向的浮动。垂向减震系统与横向减震系统相结合，能够在两个方向上同时吸收车体晃动的能量。本发明所涉及的压车铁装置可以在每节车厢的头尾分别布置，可使车身快速稳定，达到抑制蛇形运动的效果。

需要特别说明的是，本实施例所涉及的压车铁装置中所有横向及纵向阻尼器皆可以采用电磁油液可变阻尼，配以含有加速度传感器的智能自适应控制器，可根据列车载重变化及路况变化，主动调整机械响应特性，保证系统实时工作在最佳性能状态。

综上所述，本发明所涉及的可代替已有列车压车铁的压车铁装置，能够在横向与垂向上迅速吸收列车晃动的能量，抑制列车的蛇形运动，并且保留了传统质量体1的“压车”功能。

特别的，本实施例提供的压车铁装置，并非传统的被动机械设备，采用电磁油液可变阻尼器及智能控制器，能够使系统主动地调整自身特性，工作在最佳响应特性下。本发明的设计特征还具有结构紧凑、体积小的优点，几乎不会比传统质量体1占用更多的车体空间，而且通过齿条3-齿轮2-推拉轮4机构，进一步放大了质量体1对车体产生的惯性作用力；此外，对于质量减震器系统中除了质量体1以外的非移动质量，本实施例中普遍实施减重策略，例如底盘9、横向减震基座6、以及垂向减震基座11，都优选采用中空的加强筋与肋板构型，以此可将更多的可用质量集中于质量体1这一移动配重上，增大其惯性力。

本实施例还提供了一种包括上述压车铁装置的轨道车辆，如此设置，本实施例提供的轨道车辆，其能够在保证轨道车辆轮轨具有较高的黏着力的基础上，有效抑制列车的横向摆动与蛇形运动。

本具体实施方式采用递进方式对本发明进行了展开说明，各个实施例可以相互独立，也可相互组合，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。