内置悬挂式轨道梁及内置悬挂式空铁交通系统的制作方法

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及内置悬挂式轨道梁及具有内置悬挂式轨道梁的内置悬挂式空铁交通系统。

背景技术：

地面公共交通系统具有运量小、污染大、占用道路多和地面道路空间不足的天然缺陷。地铁运量大，无污染，也不占用地面道路空间，但却面临地下空间的有限和地铁造价高、经济性不足及地质条件等的限制。悬挂轨道交通，能够有效利用地面以上的空间，在解决交通问题方面有着自己独特的优势。人类使用悬挂轨道交通系统已经有100多年的历史，目前中国、德国和日本都有线路在运营。

经过多年发展到目前为止，现有内置的悬挂轨道交通系统的行走轨道的行走面均是水平的，两组行走轮平行地行驶在行走轨道的两条行走面上。由于行走轮行驶时水平的行走面不能对行走轮产生一定的横向作用力，因此，当车体受到侧风和偏载的影响较大时，车体会发生横向移动。为此，必须设置导向轮和稳定轮，以解决车体受外力影响而发生偏转的问题。但是，稳定轮的稳定力和导向轮的导向力较大，对轨道梁侧面的作用力较大，从而影响了轨道梁的横向稳定性，降低了安全性能，同时，不仅增加了成本，而且由于较大的导向力和稳定力，产生了噪声，尤其是高频噪声。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种结构简单，降低成本，减少噪声，具有自导向和自稳定功能，有效解决车体因受外力影响而发生横向移动的问题的内置悬挂式轨道梁。

本发明还提供一种包括上述内置悬挂式轨道梁的内置悬挂式空铁交通系统。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种内置悬挂式轨道梁，所述轨道梁的内部供悬挂式单轨车辆两侧的行走轮行驶，包括行走轨道，所述行走轨道包括顶板、两块侧板和用于供行走轮滑行的两块行走板，所述两块侧板相对设置，所述顶板的两端分别与两块侧板的一端固定连接，两块侧板的另一端分别与对应行走板的一端固定连接，所述两块行走板的自由端之间留有供用于悬吊悬挂式单轨车辆车厢的悬挂架穿过的缺口；

所述两块行走板的顶面形成有行走部，所述行走部的顶面为倾斜的平面，所述行走轮行驶在倾斜的平面上。

作为内置悬挂式轨道梁的优选方案，所述行走部的顶面为从远离行走板自由端到靠近行走板自由端向下倾斜的平面，所述行走部的顶面与行走板之间形成0.1-30°的锐夹角。

作为内置悬挂式轨道梁的优选方案，所述行走部的顶面为从靠近行走板自由端到远离行走板自由端向下倾斜的平面，所述行走部的顶面与行走板之间形成0.1-60°的锐夹角。

作为内置悬挂式轨道梁的优选方案，所述行走部包括形成行走部顶面的防磨层和形成行走部主体的承力钢结构层。

作为内置悬挂式轨道梁的优选方案，所述行走部与行走板一体成型，或所述行走部通过连接件与行走板固定连接，且行走部与行走板之间设置阻尼层。

作为内置悬挂式轨道梁的优选方案，所述行走轨道的侧板为倾斜的立板。

本发明还提供一种内置悬挂式空铁交通系统，包括车厢和成对设置的多对行走轮，还包括如以上任一方案所述的内置悬挂式轨道梁；

每对的两个行走轮之间通过车轮轴连接，所述车轮轴的中部通过悬挂架与车厢连接。

作为内置悬挂式空铁交通系统的优选方案，所述车轮轴包括中部的中轴段及分别连接中轴段两端部的两个端轴段，所述端轴段的末端与相应的行走轮连接，且端轴段垂直于相应的行走轮设置。

作为内置悬挂式空铁交通系统的优选方案，所述中轴段的纵截面呈弧形或直形。

作为内置悬挂式空铁交通系统的优选方案，所述悬挂架包括至少一个悬挂杆。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明行走轨道的两块行走板的顶面设置有行走部，行走部的顶面为倾斜的平面，行走轮行驶在倾斜的平面上，因此，本发明公开的内置悬挂式轨道梁及具有该轨道梁的内置悬挂式空铁交通系统具有以下优点：

1、上述倾斜面结构简单，具有自导向和自稳定功能，有效解决了车体因受外力影响而发生横向移动的问题，从而提高了稳定性和安全性。

2、由于上述倾斜面具有自导向功能，降低了导向力，可减少导向轮的设置，甚至不设置导向轮；同时，上述倾斜面还具有自稳定功能，可以减少稳定轮的设置，甚至不设置稳定轮，从而节约了成本。

3、基于不设置或少设置导向轮和稳定轮，减少了由于导向轮和稳定轮的导向力和稳定力产生的噪声，尤其是高频噪声，保护了环境。

附图说明

图1是本发明的内置悬挂式空铁交通系统的结构示意图，其中，悬挂架为单杆式，行走面为下倾斜式；

图2是本发明的内置悬挂式空铁交通系统的结构示意图，其中，悬挂架为单杆式，行走面为上倾斜式；

图3是本发明的内置悬挂式空铁交通系统的结构示意图，其中，悬挂架为双杆式，行走面为下倾斜式；

图4是本发明的内置悬挂式空铁交通系统的结构示意图，其中，悬挂架为双杆式，行走面为上倾斜式；

图5是本发明的轨道梁的结构示意图，其中，行走面为下倾斜式；

图6是本发明的轨道梁的结构示意图，其中，行走面为上倾斜式；

图7是本发明的动力学模型的正面图；

图8是本发明的动力学模型的侧面图；

图9是本发明的轨道梁和悬挂架的安装效果图，其中，悬挂架为双杆式，行走面为上倾斜式，侧板为直立式；

图10是本发明的轨道梁和悬挂架的安装效果图，其中，悬挂架为单杆式，行走面为下倾斜式，侧板为内拢式；

图11是本发明的轨道梁和悬挂架的安装效果图，其中，悬挂架为双杆式，行走面为下倾斜式，侧板为内拢式；

图12是本发明的轨道梁和悬挂架的安装效果图，其中，悬挂架为单杆式，行走面为上倾斜式，侧板为外扩式；

图13是本发明的轨道梁和悬挂架的安装效果图，其中，悬挂架为双杆式，行走面为上倾斜式，侧板为外扩式；

图14是本发明的轨道梁和悬挂架的安装效果图，其中，悬挂架为另一双杆式，行走面为上倾斜式，侧板为外扩式。

图中：

1、车厢；2、行走轮；3、悬挂架；4、车轮轴；5、行走部；6、行走板；

31、悬挂杆；41、中轴段；42、端轴段。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1至图14所示，本发明公开了一种内置悬挂式空铁交通系统，该系统包括车厢1、内置悬挂式轨道梁、设置在轨道梁内的转向架和滑动地设置在内置悬挂式轨道梁内部的多对行走轮2。内置悬挂式轨道梁架设在空中，车厢1的顶部固设有悬挂架3，悬挂架3的顶端铰接有挂壁，挂壁的另一端轴承安装有与驱动装置连接的车轮轴4，车轮轴4的两端安装对称设置的两个行走轮2。驱动装置与车厢1内的车辆控制器电连接。

具体的，本发明的内置悬挂式轨道梁包括行走轨道，行走轨道包括顶板、对称设置在左右两侧的两块侧板和两块行走板6。顶板、对称设置在左右两侧的两块侧板和两块行走板6通过弯折一体成型，提高行走轨道整体的结构强度和稳定性。左右两块行走板6用来供悬挂式单轨车辆的多对行走轮2滑行。顶板的左端与左侧板的顶端固定连接，左侧板的底端与左行走板的一端固定连接，顶板的右端与右侧板的顶端固定连接，右侧板的底端与右行走板的一端固定连接。左行走板和右行走板处于同一平面，且两者的自由端之间留有供用于悬吊悬挂式单轨车辆车厢的悬挂架3穿过的缺口。

为了提升视觉的美观效果，行走轨道的左侧板和右侧板可以为竖直的立板(见图9)，可以为顶端向外扩展的倾斜式立板(见图12-14)，可以为顶端向内收拢的倾斜式立板(见图10-11)。当然，根据实际需求还可以设计成其他形状(如弧形)。

左行走板和右行走板的顶面各形成有行走部5，行走部5包括形成行走部5的顶面(以下简称行走面)的防磨层和形成行走部主体的承力钢结构层。在本内置悬挂式单轨轨道的实际设计和制造过程中，防磨层可以采用各种材料，只要能够起到防磨效果即可，比如橡胶、高分子材料或薄钢板等。同时，防磨层可以采用各种方式安装，比如机械安装、涂装或粘贴方式敷设，具体根据实际情况确定。承力钢结构层能够承受车厢载重一定数量的人或物体后的总重量。

行走面为倾斜的平面，行走轮2行驶在倾斜的行走面上。此倾斜的行走面具有自导向和自稳定功能，有效解决了车体因受外力影响而发生横向移动的问题，从而提高了稳定性和安全性。由于上述倾斜面具有自导向功能，降低了导向力，可减少导向轮的设置，甚至不设置导向轮；同时，上述倾斜面还具有自稳定功能，可以减少稳定轮的设置，甚至不设置稳定轮，从而节约了成本。基于不设置或少设置导向轮和稳定轮，大大减少了由于导向轮和稳定轮的导向力和稳定力产生的噪声，尤其是高频噪声，保护了环境。

具体的，倾斜的行走面可以为从远离行走板6自由端到靠近行走板6自由端向下倾斜的平面(以下简称下倾斜式的行走面)，还可以为从靠近行走板6自由端到远离行走板6自由端向下倾斜的平面(以下简称上倾斜式的行走面)。为了保证行走轮2在倾斜的行走面上的顺利运行，上倾斜式的行走面和下倾斜式的行走面的倾斜角度根据车辆动静荷载和轨道梁结构尺寸，经动力学模型和仿真计算确定，下倾斜式的行走面与行走板6之间形成0.1-30°的锐夹角(见图5中的夹角α)。上倾斜式的行走面与行走板6之间形成0.1-60°的锐夹角(见图6中的夹角α)。基于车辆的速度、成本和噪声等因素考虑，行走面优选上倾斜式的行走面，且上倾斜式的行走面与行走板6之间形成5-20°的锐夹角，稳定性和安全性也相对更高。

本发明中的车辆、转向架和上述轨道梁的动力学参数由建立的动力学模型和仿真计算所确定，模型的正面图为图7，模型的侧面图为图8。k0、c0分别为行走轮2与行走面的接触刚度和接触阻尼，k1、c1分别为一系悬挂刚度和阻尼，k2、c2分别为二系悬挂刚度和阻尼，k3、c3相当于三系悬挂刚度和阻尼。其中，采用两系或三系悬挂，减振降噪效果较好。

行走部5可以与行走板6一体成型，提高整个结构的稳定性。当然，行走部5还可以与行走板6为分离式结构，随时拆换，提高了轨道梁的使用寿命。行走部5通过连接件与对应的行走板6固定连接，共同受力。行走部与对应的行走板6之间设置有阻尼层，优选涂刷一层阻尼浆，能够保持很好的阻尼性能。

车轮轴4包括中部的中轴段41以及分别连接中轴段41左右两端部的两个端轴段42。中轴段41可以为弧形段，也可以为直形段(见图7和图8)，还可以根据需要设计为其他形状。左端的端轴段42末端与左端的行走轮2连接，且左端的端轴段42垂直于左端的行走轮2设置。右端的端轴段42末端与右端的行走轮2连接，且右端的端轴段42垂直于右端的行走轮2设置。也就是说，当设计成上倾斜式的行走面时，整个车轮轴4呈向上弯曲的类弧形，与水平的车轮轴相比，此车轮轴4改善了受力状态，能够承受较小的剪切力，也能承受有力的压力。当设计成下倾斜式的行走面时，整个车轮轴4呈向下弯曲的类弧形，与水平的车轮轴相比，此车轮轴4改善了受力状态，能够承受较小的剪切力，也能承受有力的拉力。

悬挂架3包括至少一个悬挂杆31，悬挂杆31可以为一个纵杆，可以为横杆与纵杆的组合，也可以为多个倾斜杆，还可以为倾斜杆与横杆和/或纵杆的组合。以与车厢1顶部直接连接的悬挂杆31数量来说，悬挂架3可以为单杆式(见图1和图2)、双杆式(见图3和图4)和多杆式中的任一种。

在本发明中，根据客流大小可以将整个内置悬挂式空铁交通系统仅设置1节车厢进行单独编组，还可以设置2节或2节以上的车厢进行编组。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。