一种适用于空轨车辆的驱动转向架的制作方法

本发明涉及轨道交通设备技术领域，具体涉及一种适用于空轨车辆的驱动转向架。

背景技术：

随着城市化进程的不断推进，密集的人口带来私家车数量的激增和车对环境的污染。为了有效治理交通拥堵、噪音污染和环境污染，城市轨道交通的建设成为解决城市拥堵的关键出路。对于地铁和轻轨交通的建设，具有投资成本高、施工难度大、易拥堵等特点。

空轨交通系统可以解决上述城市公共交通系统的缺点。所谓空轨交通系统，即悬挂式无人驾驶的公共单轨交通系统，将轨道、电路、通信设备、隔音屏等设施集成在一条沿着底部开槽的轨道梁内，列车在底部开槽的轨道梁下行驶。空轨车辆走行轮与导向轮均采用实心轮胎，车辆爬坡能力强(最大爬坡度10.5％)、行驶噪音污染小；以空气弹簧为传力装置，转向架构架可以相对枕梁产生摇头角度，车辆适用于小曲线半径(30m)的运行工况；轨道梁占用空间小，不影响路面车辆的采光问题，对建筑及环境影响小；轨道相关设施搭建难度小，适用于山区路况，便于拆卸与移动；轨道梁宽度较小、用钢量小，建造成本远低于地铁等。

空轨车辆转向架置于底部开槽的箱型轨道梁内，转向架系统受到轨道梁内轮廓尺寸的限制。因此采用紧凑型结构设计理念，设计具有驱动、制动、导向、减振、悬吊和冷却功能的空轨车辆转向架为急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种适用于空轨车辆的驱动转向架，有效保证了车体沿箱型轨道梁移动的安全性，提高运行效率和稳定性，实现车辆垂向与横向较好的减振效果，同时保证了车辆的小曲线半径线路运行，提高了空轨车辆运行平稳性和乘坐舒适性为优，占用体积小，抗侧风能力强且振动衰减快，同时车辆的在复杂环境中具有较好的适应性。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于空轨车辆的驱动转向架，包括构架、两对走行轮、悬吊装置、牵引电机和水冷循环系统，两对行走轮和悬吊装置设置于构架底部，两对行走轮对称分布于悬吊装置的两侧，悬吊装置与构架之间连接有二系悬挂系统，每对行走轮通过驱动桥与牵引电机连接，牵引电机固设于构架上，驱动桥与构架之间连接有一系悬挂系统，牵引电机连接有电机控制器，水冷循环系统通过管道依次与牵引电机和电机控制器连接，电机控制器和水冷循环系统均固设于构架上，构架外围分布有多个导向轮，行走轮上设有制动装置。

按照上述技术方案，构架包括两个矩形框架，两个矩形框架上端之间连接有纵梁，两个矩形框架下端之间连接有h型下凹梁，两个矩形框架外侧均设有导向轮安装座，悬吊装置的上端与h型下凹梁连接。

按照上述技术方案，导向轮上同心叠层设有导向安全轮，导向轮通过导向安全轮与构架连接，导向安全轮为钢制，导向轮安设于构架的四周八个角端，导向安全轮为钢制。

按照上述技术方案，导向轮和走行轮均采用聚氨乙酯实心轮胎。

按照上述技术方案，一系悬挂系统包括一系悬挂转臂和一系悬挂主减速器壳体，一系悬挂主减速器壳体的一端与一系悬挂转臂连接，一系悬挂转臂通过一系悬挂转臂安装座与构架连接，系悬挂主减速器壳体的另一端与驱动桥连接，一系悬挂主减速器壳体的上端连接有一系悬挂垂向减振器和两个一系悬挂螺旋弹簧，两个一系悬挂螺旋弹簧分布于一系悬挂垂向减振器的两侧。

按照上述技术方案，一系悬挂转臂为y型结构，一系悬挂转臂的一端与一系悬挂转臂安装座铰接，一系悬挂转臂的另一端与系悬挂主减速器壳体铰接。

按照上述技术方案，牵引电机的个数为2个，两个牵引电机分别设置于构架两端，每个牵引电机均通过驱动桥与一对行走轮连接，每对行走轮中有2个行走轮，2个行走轮设置于对应驱动桥的两侧，每对行走轮中有2个行走轮，2个行走轮设置于对应驱动桥的两侧，每个牵引电机均连接有一个电机控制器和一个水冷循环系统。

按照上述技术方案，循环水冷系统包括电动水泵和散热器，电动水泵的输出端通过管道依次经牵引电机、电机控制器与散热器的输入端连接，散热器的输出端通过管道与电动水泵的输入端连接。

按照上述技术方案，二系悬挂系统包括两个二系悬挂空气弹簧和二系悬挂枕梁，二系悬挂枕梁的两端分别与两个二系悬挂空气弹簧连接，二系悬挂枕梁的两侧均对称分布的二系悬挂横拉杆总成和二系悬挂横向减振器，同侧的二系悬挂横拉杆总成和二系悬挂横向减振器相互平行，二系悬挂横拉杆总成和二系悬挂横向减振器的外端均与构架连接。

按照上述技术方案，悬吊装置包括两个悬吊杆、两个悬吊横向减振器和悬吊减振器安装座，两个悬吊杆对称布置，两个悬吊杆的上端分别与悬吊装置主销连接，两个悬吊杆的下端分别与悬吊减振器安装座连接，两个悬吊杆之间连接有限位器；

其中，两个悬吊横向减振器的一端分别与两个悬吊杆铰接，两个悬吊横向减振器的另一端均与悬吊减振器安装座铰接，两个悬吊横向减振器水平对称设置。

本发明具有以下有益效果：

构架通过行走轮沿箱型轨道梁移动，从而带动车体沿箱型轨道梁移动，构架周围分布有多个导向轮，使构架在箱型轨道梁内部具有较大的预压紧力，实现构架沿箱型轨道梁的长度方向的安全移动，有效保证了车体沿箱型轨道梁移动的安全性；水冷循环系统改善电机与电机控制器的冷却效果，提高运行效率和稳定性，一系悬挂系统与二系悬挂系统的紧凑型设计，实现车辆垂向与横向较好的减振效果，同时保证了车辆的小曲线半径线路运行；悬吊装置的减振器保证了车辆侧滚运动的迅速衰减；制动装置可以保证车辆在坡道上可以进行溜车保护和紧急制动；提高了空轨车辆运行平稳性和乘坐舒适性为优，行走轮、悬吊装置、牵引电机和水冷循环系统紧凑集中设置于构架上，占用体积小，从而减少了轨道梁的尺寸和用钢量，抗侧风能力强且振动衰减快，同时车辆的在复杂环境中具有较好的适应性。

附图说明

图1是本发明实施例中适用于空轨车辆的驱动转向架的结构示意图；

图2是本发明实施例中构架的结构示意图；

图3是本发明实施例中第一系悬挂系统的结构示意图；

图4是本发明实施例中第二系悬挂系统的结构示意图；

图5是本发明实施例中悬吊装置的结构示意图；

图6是本发明实施例中循环水冷系统的结构示意图；

图7是本发明实施例中适用于空轨车辆的驱动转向架与车体连接的结构示意图；

图中，1-构架，2-走行轮，3-导向轮，4-导向安全轮，5-牵引电机，6-电机控制器，7-循环水冷系统，8-驱动桥，9-一系悬挂系统，10-二系悬挂系统，11-悬吊装置，12-制动装置，13-电机悬置；

111-导向安装座，112-二系横向减振器安装座，113-横拉杆总成安装座；

211-一系悬挂垂向减振器，212-一系悬挂螺旋弹簧，213-一系悬挂转臂，214-一系悬挂转臂安装座，215-一系悬挂主减速器壳体；

311-二系悬挂空气弹簧，312-二系悬挂横拉杆总成，313-二系悬挂横向减振器，314-二系悬挂枕梁，315-橡胶圈，316-螺母，317-横拉杆；

411-悬吊杆，412-悬吊横向减振器，413-悬吊减振器安装座，414-主销，415-限位装置；

511-电动水泵，512-散热器，513-橡胶水管；

611-箱型轨道梁，612-转向架，613-车体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图7所示，本发明提供的一个实施例中的适用于空轨车辆的驱动转向架，包括构架1、两对走行轮2、悬吊装置11、牵引电机5和水冷循环系统7，两对行走轮和悬吊装置11设置于构架1底部，两对行走轮对称分布于悬吊装置11的两侧，悬吊装置11与构架1之间连接有二系悬挂系统10，每对行走轮通过驱动桥8与牵引电机5连接，牵引电机5固设于构架1上，驱动桥8与构架1之间连接有一系悬挂系统9，牵引电机5连接有电机控制器6，水冷循环系统7通过管道依次与牵引电机5和电机控制器6连接，电机控制器6和水冷循环系统7均固设于构架1上，构架1外围分布有多个导向轮3，行走轮上设有制动装置12；所述的适用于空轨车辆的驱动转向架设置于箱型轨道梁611内，悬吊装置11穿过箱型轨道梁611底部与车体613连接，箱型轨道梁611底部设有开口槽，构架1通过行走轮沿箱型轨道梁611移动，从而带动车体613沿箱型轨道梁611移动，构架1周围分布有多个导向轮3，使构架1在箱型轨道梁611内部具有较大的预压紧力，实现构架1沿箱型轨道梁611的长度方向的安全移动，提高车体613沿箱型轨道梁611移动的安全性；水冷循环系统7改善电机与电机控制器6的冷却效果，提高运行效率和稳定性，一系悬挂系统9与二系悬挂系统10的紧凑型设计，实现车辆垂向与横向较好的减振效果，同时保证了车辆的小曲线半径(30m)线路运行；悬吊装置11的减振器保证了车辆侧滚运动的迅速衰减；制动装置12可以保证车辆在坡道上可以进行溜车保护和紧急制动；提高了空轨车辆运行平稳性和乘坐舒适性为优，行走轮、悬吊装置11、牵引电机5和水冷循环系统7紧凑集中设置于构架1上，减小了所述的适用于空轨车辆的驱动转向架占用体积，从而减少了轨道梁的尺寸和用钢量，抗侧风能力强且振动衰减快，同时车辆的在复杂环境(雨雪天气、山区、河流、丘陵地区)较好的适应性。

进一步地，构架1包括两个矩形框架，两个矩形框架上端之间连接有纵梁，两个矩形框架下端之间连接有h型下凹梁，两个矩形框架外侧均设有导向轮安装座，悬吊装置11的上端与h型下凹梁连接。

进一步地，导向轮3安设于构架1的四周八个角端，四周八个角端是指上端面四个角端和下端面四个角端，导向轮上同心叠层设有导向安全轮，导向轮通过导向安全轮与构架连接，导向安全轮为钢制；当所述的转向架稍有偏离后，导向轮磨损后，导向安全轮可以进一步限制转向架偏离，保证车体的安全。

进一步地，构架1为箱型框架式结构，矩形框架外侧四角均设有导向轮安装座，导向轮安装座用于安装导向轮3和导向安全轮4，分布于构架1外围的八个导向轮3在箱型轨道梁611内部具有较大的预压紧力。

进一步地，导向轮3和走行轮2均采用聚氨乙酯实心轮胎。

进一步地，一系悬挂系统9包括一系悬挂转臂213和一系悬挂主减速器壳体215，一系悬挂主减速器壳体的一端与一系悬挂转臂213连接，一系悬挂转臂213通过一系悬挂转臂安装座214与构架1连接，一系悬挂主减速器壳体的另一端与驱动桥8连接，一系悬挂主减速器壳体215的上端连接有一系悬挂垂向减振器211和两个一系悬挂螺旋弹簧212，两个一系悬挂螺旋弹簧212分布于一系悬挂垂向减振器211的两侧。

进一步地，驱动桥8通过转臂总成、螺旋弹簧和垂向减振器与构架1相连，构架1通过三点悬置与牵引电机5连接；驱动桥8壳体上方和构架1下方之间装有单个一系悬挂垂向减振器211和对称布置的一系悬挂螺旋弹簧212。

进一步地，一系悬挂转臂213为y型结构，一系悬挂转臂213的一端与一系悬挂转臂安装座214铰接，一系悬挂转臂213的另一端与系悬挂主减速器壳体铰接。

进一步地，与驱动桥8壳体尾部和构架1倾斜梁上的转臂安装座进行铰接，铰接点的转动关节内安装橡胶衬套，一系悬挂转臂安装座214设置于h型下凹梁的侧方倾斜部分上。

进一步地，牵引电机5的个数为2个，两个牵引电机5分别设置于构架1两端，每个牵引电机5均通过驱动桥8与一对行走轮连接，每对行走轮中有2个行走轮，2个行走轮设置于对应驱动桥8的两侧，每对行走轮中有2个行走轮，2个行走轮设置于对应驱动桥8的两侧，每个牵引电机5均连接有一个电机控制器6和一个水冷循环系统7，水冷循环系统7用于改善电机和电机控制器6的冷却效果，提高运行效率和稳定性。

进一步地，两个牵引电机5均采用v型对称布置，牵引电机5的三个悬置点分别位于构架1两侧及下方，构架1的悬置点处设有支架，支架上设有橡胶衬套。

进一步地，循环水冷系统7包括电动水泵511和散热器512，电动水泵511的输出端通过管道依次经牵引电机5、电机控制器6与散热器512的输入端连接，散热器512的输出端通过管道与电动水泵511的输入端连接；冷却液从散热器中通过管道依次流经电动水泵511、牵引电机、电机控制器6和散热器512中，反复循环流转，冷却液对牵引电机5和电机控制器6进行降温后，再次进入散热器中进行降温处理。

进一步地，管道为橡胶水管513，循环冷却系统连接有温控系统，温控系统根据电机控制器6的出口冷却液温度控制散热器风扇的转速，实现温度的自适应调节。

进一步地，二系悬挂系统10包括两个二系悬挂空气弹簧311和二系悬挂枕梁314，二系悬挂枕梁314的两端分别与两个二系悬挂空气弹簧311连接，二系悬挂枕梁314的两侧均对称分布的二系悬挂横拉杆总成312和二系悬挂横向减振器313，同侧的二系悬挂横拉杆总成312和二系悬挂横向减振器313相互平行，二系悬挂横拉杆总成312和二系悬挂横向减振器313的外端均与构架1连接。

进一步地，二系悬挂横拉杆总成312包括横拉杆317，横拉杆317的一端通过螺纹与二系悬挂枕梁314连接，横拉杆317的另一端通过螺纹与构架1连接，横拉杆317的两端均套设有两个螺母316，两个螺母316之间设有橡胶圈315，通过螺母316将横拉杆317两端分别与二系悬挂枕梁314和构架1锁紧连接。

进一步地，h型下凹梁上设有横拉杆总成安装座113，横拉杆总成安装座113上设有二系横向减振器安装座112，横拉杆与横拉杆总成安装座113连接，二系悬挂横向减振器313与二系横向减振器安装座112连接。

进一步地，悬吊装置11包括两个悬吊杆411、两个悬吊横向减振器412和悬吊减振器安装座413，两个悬吊杆411对称布置，两个悬吊杆411的上端分别与悬吊装置主销414连接，两个悬吊杆411的下端分别与悬吊减振器安装座413连接(具体实施例中也可为铰接)，两个悬吊杆411之间连接有限位器；

其中，两个悬吊横向减振器412的一端分别与两个悬吊杆411铰接，两个悬吊横向减振器412的另一端均与悬吊减振器安装座413铰接，两个悬吊横向减振器412两端的铰接点处于同一水平高度，两个悬吊横向减振器412水平对称设置；实现阻尼力对车体613瞬时转动中心(悬吊杆411延长线交点)的力臂为最大，更快衰减车体613的侧滚运动。

进一步地，限位器包括滑块、滑轨和橡胶衬套，滑轨设置于悬吊减振器安装座413上，滑块的两端分别与悬吊杆411铰接，滑块设置于滑轨上，滑块可沿滑轨移动。

进一步地，制动装置12采用行车液压制动和机械驻车一体式epb制动器。

进一步地，一系悬挂系统9采用单个减振器和双螺旋弹簧并联的结构型式；二系悬挂系统10中枕梁总成和构架1之间安装二系横向减振器和横拉杆总成；电机控制器6对称安装在构架1的上方；循环水冷系统7中的电动水泵511、散热器512对称安装在构架1中部；悬吊装置11连接枕梁和车体613，位于转向架的中部的下方位置；制动装置12数目为四个且安装在四个走行轮2一侧；主减速器输入轴与电机输出轴通过可伸缩式万向节相连。

本发明的一个实施例中，本发明的工作原理：

本发明实施例提供的一种适用于空轨车辆的驱动转向架，包括构架1、走行轮2、导向轮3、导向安全轮4、牵引电机5、电机控制器6、循环水冷系统7、驱动桥8、一系悬挂9、二系悬挂10、悬吊装置11、制动装置12和电机悬置13组成。其中，构架1采用箱型框架式结构，在八个角端布置八个导向轮3及八个导向安全轮4；水冷循环系统7改善电机5与电机控制器6的冷却效果，提高运行效率和稳定性；一系悬挂9与二系悬挂10的特殊紧凑型设计，实现车辆垂向与横向较好的减振效果，同时保证了车辆的小曲线半径(30m)线路运行；悬吊横向减振器412保证了车辆侧滚运动的迅速衰减；制动装置12可以保证车辆在坡道上可以进行溜车保护和紧急制动。应用该转向架的空轨车辆运行平稳性和乘坐舒适性为优，紧凑的转向架结构减少了轨道梁的尺寸和用钢量，抗侧风能力强且振动衰减快，同时车辆的在复杂环境(雨雪天气、山区、河流、丘陵地区)较好的适应性。

为了进一步优化上述方案，构架1上方前后端通过一根纵梁连接，构架1下方为中部下凹式的h型结构，构架1前后端采用钢制梁将构架上方与下方连接，构架1前后端共有八个导向安装座111，此种结构紧凑，便于部件安装。

为了进一步优化上述方案，八个导向轮3和四个走行轮2均采用聚氨乙酯实心轮胎，具有耐磨性好、质量轻、抗腐蚀能力强、耐刺穿能力强等优点，同时比充气轮胎具有更大承受载荷能力，可以缩小轮胎尺寸，使得转向架结构更加紧凑。

为了进一步优化上述方案，八个导向轮3在箱型轨道梁611内部具有较大的预压紧力，保证车辆在离心力和侧风作用下，导向轮3始终与轨面接触。

为了进一步优化上述方案，循环水冷系统7的冷却液依次流经电动水泵511、电机5、电机控制器6和散热器512，温控系统根据电机控制器6的出口冷却液温度控制散热器512风扇的转速，实现温度的自适应调节，冷却均匀且效果好，可以节约功率消耗，保证电机5和控制器6高效率和稳定运行。

为了进一步优化上述方案，驱动桥8壳体上方和构架1下方之间装有单个一系悬挂垂向减振器211和对称布置的一系悬挂螺旋弹簧212，改善车辆垂向平稳性。

为了进一步优化上述方案，转臂213采用y型结构，与驱动桥8壳体尾部和构架倾斜梁上的转臂安装座214进行铰接，转动关节内安装橡胶衬套，保证驱动桥8与走行轮2的上下跳动。

为了进一步优化上述方案，横拉杆总成312由两端带螺纹的横拉杆317、橡胶圈315和螺母316组成，横拉杆317一端装配关系为两对螺母316之间有两个穿过横拉杆317的橡胶圈315，通过橡胶圈315提供构架1扭转的定位刚度。

为了进一步优化上述方案，枕梁314两侧均设有按枕梁314中心对称布置的横拉杆总成312和二系悬挂横向减振器313的安装座，枕梁一侧的横拉杆总成312和二系悬挂横向减振器313平行布置，枕梁314两侧的横拉杆总成312与二系横向减振器313按照枕梁314中心对称布置，横拉杆317与枕梁314通过橡胶圈315和螺母316进行固定，二系悬挂横向减振器313与内置橡胶衬套的减振器313安装座铰接，提高车辆的横向运行平稳性。

为了进一步优化上述方案，悬吊横向减振器412有两个且对称布置，悬吊减振器安装座413轴孔和减振器412与悬吊杆411连接处轴孔处于同一高度，使得悬吊装置11的两个横向减振器412水平安装，使得阻尼力对车体613瞬时转动中心(悬吊杆411延长线交点)的力臂为最大，更快衰减车体613的侧滚运动。

为了进一步优化上述方案，悬吊装置11两侧悬吊杆411之间设有限位装置415，限位装置415主要由滑块、滑轨和橡胶衬套构成，两端与悬吊杆411进行铰接，避免车辆车体613过大的侧滚角度。

为了进一步优化上述方案，制动装置12采用行车液压制动和机械驻车一体式epb制动器，行车制动时，转向架的液压制动系统运行，制动钳上的摩擦片与制动盘接触进行制动，驻车制动时，纵向加速度传感器来测算坡度，从而计算车辆在斜坡上由于重力产生的下滑力，控制系统操控电机经过斜轴轮盘减速机构对走行轮2施加制动力，使车辆平稳的停在斜坡上。

为了进一步优化上述方案，上述前后电机5采用v型对称布置，使得结构紧凑，电机5的三个悬置点分别位于构架1两侧及下方，电机悬置13由橡胶衬套和支架构成，保证电机5能够进行横向、纵向、垂向、侧倾、俯仰和横摆运动，同时也可以缓和衰减构架1传递的振动、支撑电机5和避免共振。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。