本发明涉及一种轨道车辆车钩对中机构及车辆救援方法，属于轨道车辆技术领域。
背景技术：
一般有轨电车及地铁项目车钩配置有不能自动旋转的对中装置，如中国实用新型专利cn201120010340.4，车钩水平旋转小于±15°，凸轮和车钩一起旋转推动辊子脱离凸轮的凹槽，此时气缸的活塞杆反向压缩碟簧，从而提供更大的反向旋转力矩，使车钩恢复到中心线和车体纵向中心线对齐状态。
对中装置主要作用：防止车钩在待连挂状态，列车运营时车钩随意水平摆动而导致车钩和头罩、导流罩干涉。
此对中装置使车钩中心线始终与车体纵向中心线对齐，车钩无法实现自动水平摆动，当小半径曲线路段车钩无法实现自动连挂时，需要司机在轨旁使用辅助连挂装置拉动车钩迫使车钩水平旋转一定角度来满足小半径曲线（如小于r150m及r150m-5m-r150m的s曲线）上连挂需求，此轨旁手动辅助连挂方法主要适用于地铁和存在一定可操作空间线路条件的车辆。
对于第三轨供电线路及正线无法站人操作等情况，救援车20和被救援车21的车钩13,14无法自动连挂（如图1所示），将无法实现救援车20对被救援车21的救援。
中国发明专利cn200880008823.1公开了一种用于使半挂车车钩枢轴在铁道单元上全面固定和自动对中心的装载组合件，该装载组合件包括：闭锁在半挂车的车钩枢轴上的机罩，自动对中心并固定在带有自动对中心摆动活动件的舱室的接纳容积中，由构成铁路/公路联运的铁道单元结构一部分的可提升的支架支撑。装载组合件保证车钩枢轴自动和安全地自动对中心和三轴固定，并带有可视的检查标志。然而这种自动对中心的装载组合件只能适应大半径曲线上的对接连挂，依然无法解决上述问题，即不能实现车钩自动旋转一定角度，并使其处于保持状态，不便于车钩在小半径曲线自动连挂。
技术实现要素：
针对存在小半径平面曲线的有轨电车及地铁项目（如悬挂单轨、跨坐单轨项目正线存在r50m小半径平面曲线）车钩无法实现自动连挂问题，本发明旨在提供一种轨道车辆车钩对中机构及车辆救援方法，该对中机构可以解决车钩在待连挂状态具有自动对中功能，并且在小半径平面曲线连挂时，能够使车钩自动水平左右旋转一个固定角度，并能够使车钩处于旋转锁定状态，解决车钩在小半径曲线上的自动连挂技术问题。
进一步地，提供的车辆救援方法依靠本发明的车钩对中机构可以实现小半径曲线上车辆的救援。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种轨道车辆车钩对中机构，其结构特点是，包括：
凸轮盘，其用于与车钩缓冲器壳体固定相连；
第一伸缩杆，其设置在凸轮盘一侧用于驱动凸轮盘逆时针转动，
第二伸缩杆，其设置在凸轮盘另一侧用于驱动凸轮盘顺时针转动，
第三伸缩杆，其设置在第一伸缩杆与第二伸缩杆之间，用于保持车钩中心线和车体中心线在对齐位置；
所述凸轮盘的外周面上设有第一凹口、第二凹口和第三凹口，凸轮盘逆时针转动时所述第一凹口与第一伸缩杆的伸出端啮合，凸轮盘顺时针转动时所述第二凹口与第二伸缩杆的伸出端啮合，车钩中心线和车体中心线在对齐位置时第三凹口与第三伸缩杆的伸出端啮合。
由此，通过凸轮盘的外周面上的第一凹口、第二凹口和第三凹口与对应的第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆之间的配合关系，实现了车钩待连挂状态下的自动对中功能和自动水平旋转一个固定角度功能(图3所示)，从而使实现在小半径轨道上进行车辆救援成为了可能。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
作为一种优选的实施形式，所述第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆为气缸；所述气缸在通气状态时驱动活塞杆伸出而与对应的凹口啮合，该气缸在未通气状态时活塞杆收缩而与对应的凹口分离；优选第一凹口和第二凹口相对车体中心线对称设置。由此，通过控制三个气缸的充放气状态来控制车钩处于不同工作状态，两侧的气缸控制车钩左右旋转，中间的对中气缸控制车钩中心线和车体中心线对齐，防止车钩随意摆动，具有自动对中功能。采用气缸的好处在于可以利用列车风管为各气缸供气。
为了方便驱动凸轮盘转动，同时方便与凸轮盘的凹口脱离，所述气缸的伸出端装有气缸辊子。由此，需要驱动凸轮盘转动时，气缸辊子与凸轮盘对应的凹口啮合。
为了便于在气缸未通气状态实现活塞杆的自动缩回，所述气缸的活塞杆上套装有复位弹簧，该复位弹簧在气缸未通气状态带动气缸伸缩端收缩而与对应的凹口分离。
优选地，各气缸通过阀门与车辆风管连通。由此，三个气缸分别通过相应的供风管道与列车风管连通，每根供风管道上装有控制阀，各控制阀由三位控制开关控制开关，使的三个气缸中仅有一个气缸保持通气状态。本发明利用车辆自身的风管来控制车钩对中机构，不用额外增加新的动力源。
为了保证凸轮盘可靠地转动，各凹口的侧壁具有导向斜面。
优选地，所述凸轮盘顺时针转动角度和逆时针转动的角度为相对车体中心线偏转的角度范围为4°-10°，优选为6°。
作为一种优选的连接方式，所述凸轮盘通过键槽和紧固件与所述车钩缓冲器壳体固定相连。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆救援方法，有具有车钩的救援车和具有车钩的被救援车，所述救援车和/或被救援车上装有所述的轨道车辆车钩对中机构，该轨道车辆车钩对中机构与救援车和/或被救援车的车钩相连；所述救援方法包括如下步骤：
s1、救援车向被救援车靠近，救援车的车钩和被救援车的车钩的水平偏移量超出了车钩的连挂范围；
s2、救援车和/或被救援车的轨道车辆车钩对中机构通过驱动凸轮盘顺时针或逆时针转动一定的角度，该角度使得救援车的车钩和被救援车的车钩的水平偏移量在车钩的连挂范围；
s3、将救援车的车钩和被救援车的车钩进行连挂，实现救援。
本发明尤其适用于小半径曲线轨道上的车辆救援，所述被救援车位于小半径曲线轨道上，所述小半径曲线轨道是指轨道的最小弯道半径小于r150m或r150m-5m-r150m的s曲线。其中r150m-5m-r150m是指两个弯道半径为150m，两个弯道半径之间通过5m长的直线相连而形成s形轨道；优选所述轨道为悬挂单轨或跨坐单轨。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、对中机构具有水平方向左右旋转固定角度的功能。
2、对中机构具有三个气缸布置结构；
3、对中机构具有导向斜面的凸轮盘结构；
4、对中机构具有自动对中功能；
5、实现了小半径曲线轨道上的车辆救援。
附图说明
图1：现有车钩在恶劣曲线连挂情况示意图；
图2：本发明的对中机构一种实施例的示意图；
图3：本发明的对中机构启动气缸前的示意图；
图4：本发明的对中机构启动气缸后的示意图；
图5：未开启自动旋转对中机构的示意图；
图6：开启自动旋转对中机构辅助连挂示意图；
图7：本发明的对中机构另一种实施例的示意图；
图8：图7的俯视图；
图9：图8的a-a剖面图；
图10：图7的左视图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
实施例1
一种轨道车辆车钩对中机构，如图2-4所示，包括车钩缓冲器壳体，凸轮盘6，第一气缸1，第二气缸2，第三气缸3，气缸活塞杆4和气缸辊子5。凸轮盘通过键槽、紧固件等部件和车钩缓冲器壳体相连，实现凸轮盘旋转时带动车钩旋转。车辆风管给相应的气缸充气，控制气缸活塞杆4向前移动。当气缸处于未通气状态时，气缸内的复位弹簧使气缸活塞杆4向后移动复位，使气缸辊子和凸轮盘分离。
所述凸轮盘6通过键槽和紧固件与所述车钩缓冲器壳体17固定相连。
所述凸轮盘6的外周面上设有第一凹口、第二凹口和第三凹口，各凹口62的侧壁具有导向斜面61。凸轮盘6逆时针转动时所述第一凹口与第一气缸1的伸出端啮合，凸轮盘6顺时针转动时所述第二凹口与第二气缸2的伸出端啮合，车钩中心线和车体中心线在对齐位置时第三凹口与第三气缸3的伸出端啮合。各气缸的伸出端装有气缸辊子5。所述气缸的活塞杆上套装有复位弹簧，该复位弹簧在气缸未通气状态带动气缸伸缩端收缩而与对应的凹口62分离。较好的方案是第一凹口和第二凹口相对车体中心线对称设置。
各气缸通过阀门与车辆风管连通。所述气缸在通气状态时驱动活塞杆4伸出而与对应的凹口啮合，该气缸在未通气状态时活塞杆4收缩而与对应的凹口分离。
所述凸轮盘6顺时针转动角度和逆时针转动的角度为相对车体中心线偏转6°。
两侧的第一气缸1、第二气缸2控制车钩左右旋转；中间的第三气缸3控制车钩中心线和车体中心线对齐，防止车钩随意水平摆动，实现自动对中功能。车钩待连挂状态时第三气缸3处于充气状态，保持车钩中心线和车体纵向中心线对齐。
本发明以给第一气缸1通气为例，第二气缸2、第三气缸3通气原理一样。车辆风管每次只能切换给一个气缸充气，其余两个气缸不充气。车辆风管给第一气缸1管路充气，第二气缸2、第三气缸3的管路断开，第二气缸2、第三气缸3的活塞杆在复位弹簧的作用下向后运动，使辊子与凸轮盘分离；第一气缸1活塞杆在气缸充气压力下带动辊子5向前移动，当和凸轮盘6的导向斜面接触后并传递车钩旋转力矩，驱动凸轮盘6（凸轮盘和车钩钩身机械连接）顺时针旋转直至辊子5和凸轮盘6的圆弧凹口啮合后停止旋转如图3（启用第一气缸1）所示，凸轮盘旋转的同时驱动车钩钩身水平方向顺时针旋转一个固定角度a=6°。
本发明的自动对中机构旋转角度为a=6°。旋转角度a可根据实际线路情况进行定制设计。
一种单轨车辆救援方法，如图5和6所示，单轨项目车辆在r50m曲线入口路段时，未开启及开启车钩自动旋转对中机构的功能对比分析。在未开启车钩旋转功能时，救援车20的车钩13和被救援车21的车钩14的水平偏移量很大，如图5所示，未在车钩的连挂范围，无法实现自动连挂，无法实现对故障车的救援。通过本发明的车钩对中机构15,16即可现实左右车车钩13,14旋转一定角度a=6°，两列车的车钩在50m曲线入口上实现了自动连挂，实现了小半径曲线上的列车救援。
实施例2
一种车钩对中机构，如图7-10所示，其包括
内齿轮凸轮盘32，其用于与车钩缓冲器壳体固定相连；
外齿轮传动机构31，其与所述内齿轮凸轮盘32啮合传动；以及
驱动装置，其用于驱动所述外齿轮传动机构31和/或内齿轮凸轮盘32转动一角度；
所述内齿轮凸轮盘32和/或外齿轮传动机构31上设有凹口，该内齿轮凸轮盘32外侧设有用于保持车钩中心线和车体中心线在对齐位置的伸缩杆；
当所述伸缩杆伸出时与所述凹口配合，所述内齿轮凸轮盘32和/或外齿轮传动机构31与所述伸缩杆锁固在一起；当该伸缩杆缩回时与所述凹口脱离，所述内齿轮凸轮盘32和/或外齿轮传动机构31与所述伸缩杆解锁。
由此，通过内齿轮凸轮盘和/或外齿轮传动机构上的凹口与伸缩杆之间的配合关系，实现了车钩待连挂状态下处于锁固的自动对中功能和解锁后通过驱动装置驱动旋转一个角度功能，从而使实现在小半径轨道上进行车辆救援成为了可能。
所述外齿轮传动机构31和内齿轮凸轮盘32安装在机构壳体38内，机构壳体38通过紧固件40固定在车上。
为了方便控制，所述驱动装置为电机36，该电机36通过联轴节42驱动外齿轮传动机构31转动。优选电机36为传动步进电机，电机36外设有电机保护外罩43。由此，在伸缩杆缩回时与所述凹口脱离的解锁状态下，通过电机的正反转驱动外齿轮传动机构正反转，从而带动内齿轮凸轮盘和车钩转动相应的角度。
为了更好地保证对中功能，所述凹口设置在内齿轮凸轮盘32上，且凹口位于车钩中心线的延伸线上。
为了方便控制锁固和解锁，所述伸缩杆为气缸，该气缸在通气状态时驱动活塞杆34伸出而与所述凹口配合，该气缸在未通气状态时活塞杆收缩而与所述凹口分离。采用气缸的好处在于可以利用列车风管为各气缸供气。优选地，气缸的气缸进气口35通过阀门与车辆风管连通。气缸安装在气缸壳体39内，该气缸壳体39通过紧固件41安装在机构壳体38上。
为了便于在气缸未通气状态实现活塞杆的自动缩回，所述气缸的活塞杆34上套装有复位弹簧33，该复位弹簧33在气缸未通气状态带动活塞杆34收缩而与凹口分离。
优选地，所述伸缩杆的伸出端装有辊子37。
优选地，所述内齿轮凸轮盘顺时针转动角度和逆时针转动的角度为相对车体中心线偏转的角度范围为0°-20°(无级旋转)。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。