一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架的制作方法

本专利涉及一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架，应用于跨座式单轨交通车辆。具体地说，就是通过在转向架两侧各布置两个带稳定轮的稳定臂以形成稳定的受力体系，减小车辆的晃动，属于跨座式单轨交通领域。

背景技术：

跨座式单轨交通是车辆跨座于轨道梁上，轨道梁既是车辆行驶时的承载结构又是导向结构。跨座式单轨交通车辆的转向架在车厢的下方，主要由转向架主框架、走行轮、导向轮、稳定轮及其它辅助设备构成。走行轮与导向轮布置在转向架左侧和右侧。如本文所用，术语“左侧”是指车辆前进方向的左侧，对应图 2中稳定轮5c所在一侧；术语“右侧”是指车辆行驶方向的右侧，对应图2中稳定轮5a所在一侧；术语“稳定臂”是指安装在转向架主框架上、安装稳定轮所用到的构件；术语“着力点”是指稳定轮或导向轮与轨道梁的接触点；术语“转向架主框架”是指转向架的主要受力结构，在其上安装所有的转向架的稳定臂、导向臂等构件与装置，如图2所示的转向架主框架1。术语“同轴”是指跨座式单轨交通车辆同一个转向架上同侧导向轮与稳定轮的轮心在一条轴线上。跨座式单轨交通车辆行驶时的颠簸感远远小于地铁车辆，但由于单轨车辆只在一条轨道梁线路上行驶，车厢的重心又比较高，在横向荷载作用下跨座式单轨交通车辆在经过轨道梁接缝板处会出现较大的晃动，容易引起车辆行驶的不平顺，影响乘客乘车的舒适性。

现有的跨座式单轨交通车辆转向架在其左侧和右侧多采用单稳定臂的结构，如专利号JP2000204503A公开的一种单轨转向架，单稳定臂位于相邻两导向轮之间的中心位置，使用这种转向架的车辆，在正常行驶时受力稳定。但是当车辆通过相邻轨道梁的接缝板处时，在单稳定臂上的稳定轮会发生脱空现象，引起车辆脱空晃动。

另外，该种在左侧和右侧采用单稳定臂结构的转向架，两侧的单稳定臂在车辆正常行驶过程中容易触发“弦效应”，更确切的说，当所述单轨列车行进通过轨道的弯曲处时，所述上部导向轮位于弯曲处的弦部的旁边，同时下部稳定轮处于该弦部的中点，从而导致车体的偏移和横向晃动，影响车辆行驶时的的平顺性。该专利所提出的结构无法解决上述提到的问题。

中国专利申请号CN102076545A公开了一种转向架组件，提出了使用与导向轮同轴的两个稳定轮，但是该专利使用与导向轮同轴的稳定轮，在经过轨道梁接缝处时前方的同轴导向轮与稳定轮出现脱空，无法解决车辆扭转晃动过大的问题，而且没有涉及对稳定轮位于其他位置的描述。

中国专利申请号CN103889811A公开了一种转向架辅助装置，提出了其唯一的稳定轮可以位于导向轮间的任意位置，但是其提出的转向架结构既无法达到最优的车体受力状态，唯一的稳定轮在通过相邻轨道梁的接缝处时同样会发生脱空现象，无法解决本发明提出的脱空扭转导致的车辆晃动过大的问题。

针对上述问题，结合跨座式单轨交通车辆易发生较大晃动的实际情况，发明人经过分析，根据现有理论和实际经验，从转向架作用原理出发，进行研究、开发，最终提出本专利。

技术实现要素：

本专利所要解决的技术问题是：提供一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架，通过在转向架主框架两侧布置两对稳定轮，在车辆运行的任意时刻，转向架两侧的稳定轮、导向轮与轨道梁表面至少有三个着力点，转向架主框架上的导向轮、稳定轮共同构成一个稳定的受力体系，减小跨座式单轨交通车辆的晃动，弥补现阶段车辆行驶过程中易发生脱空扭转造成晃动较大的不足。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架，其特征在于：转向架的左侧和右侧导向轮之间各布置两个稳定轮，同侧的导向轮与稳定轮不同轴，转向架上设置三个走行轮轴。

所述的一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架，其特征在于：转向架同侧的两个导向轮中心距为D₃，列车在稳定轮经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间内走过的路程为D₂，转向架同侧的两个稳定轮中心距为D₁，D₁满足限制条件：D₂＜D₁＜D₃。

所述的一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架，其特征在于：同侧稳定轮布置在同侧导向轮之间，不与同侧导向轮同轴布置；列车在导向轮经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间内走过的路程为D₄，转向架同侧的稳定轮与相邻导向轮的中心距为D₅，D₅满足限制条件：D₅＞D₄，且D₅＞D₂。

所述的一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架，其特征在于：转向架同侧的两个导向轮中心距为D₃，取D₃＝1.2～3.2m；列车在稳定轮经过接缝板而发生脱空这段时间t₁内走过的路程为D₂，取D₂＝v×t₁；其中v是列车行驶速度。

所述的一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架，其特征在于：列车在导向轮经过接缝板而发生脱空这段时间t₂内走过的路程为D₄，取D₄＝v×t₂；其中 v是列车行驶速度。

所述的转向架上的走行轮轴，其特征在于：三个走行轮轴可以是中间走行轮轴双侧连接、前后侧走行轮轴呈对称的单侧连接，或三个走行轮轴与转向架主框架均是双侧连接。

与现有技术相比，本专利的有益效果是：

本专利在转向架主框架左侧和右侧各布置了两个带有稳定轮的稳定臂，跨座式单轨交通车辆在行驶过程中，经过两相邻轨道梁的接缝板处时，当一个稳定轮因经过接缝板而出现脱空现象，其余稳定轮仍然与轨道梁相接触，保证了同侧稳定轮和对侧导向轮与轨道梁表面至少有三个着力点。本专利不仅解决了既有转向架因只有一对稳定轮，在经过两相邻轨道梁接缝处时，车辆易于发生脱空晃动的问题。还解决了既有转向架因一侧只有两个稳定轮，且同侧的稳定轮分别与对应的导向轮同轴，在经过两相邻轨道梁接缝处时，车辆易于发生扭转晃动的问题。

本专利在转向架主框架左侧和右侧各布置了两个带有稳定轮的稳定臂，跨座式单轨交通车辆在行驶过程中，经过两相邻轨道梁的接缝板处时，前方第一个导向轮因经过接缝板而出现脱空现象，其余一个导向轮和两个稳定轮仍然与轨道梁相接触；随后，前方第一个导向轮与轨道梁重新接触，其余稳定轮经过接缝板而出现脱空现象，从而保证转向架两侧面与轨道梁表面至少有三个着力点。解决了既有转向架在经过两相邻轨道梁接缝处时，车辆易于发生脱空晃动的问题。

本专利在转向架主框架左侧和右侧各布置了两个带有稳定轮的稳定臂，增加了跨座式单轨交通车辆转向架稳定轮与轨道梁的接触点，避免了既有转向架因两侧各对称布置一个带有稳定轮的稳定臂而产生的“弦效应”，增加了车辆行驶过程中的稳定性，使转向架的受力更加合理。

本专利在转向架主框架左侧和右侧各布置了两个带有稳定轮的稳定臂，增加了跨座式单轨交通车辆行驶过程中的安全性。既有转向架因两侧各只有一个稳定轮，一旦发生爆胎，稳定轮立刻失去作用，车体立即失去平衡。而本专利的转向架每一侧都有两个稳定轮，即使一个稳定轮发生爆胎，同侧另一个稳定轮也可继续工作，使车体继续保持稳定行驶。

本专利在转向架主框架左侧和右侧各布置了两个带有稳定轮的稳定臂，使跨座式单轨交通车辆在行驶过程中不容易出现因稳定轮脱空而引起的车辆晃动，增设的稳定臂增加了结构的抗力，转向架主框架、导向轮、稳定臂与稳定轮相互作用构成了一个平衡受力体系，克服了单个稳定轮脱空引起的晃动问题，保证了车辆的平顺性和旅客的舒适性。

附图说明

图1三轴走行轮两对稳定轮转向架中间走行轮轴双侧连接、前后侧走行轮轴呈对称的单侧连接示意图

图2三轴走行轮两对稳定轮转向架中间走行轮轴双侧连接、前后侧走行轮轴呈对称的单侧连接俯视图

图3三轴走行轮两对稳定轮转向架中间走行轮轴双侧连接、前后侧走行轮轴呈对称的单侧连接主视图

图4三轴走行轮两对稳定轮转向架中间走行轮轴双侧连接、前后侧走行轮轴呈对称的单侧连接侧视图

图5三轴走行轮两对稳定轮转向架三个走行轮轴与转向架主框架均双侧连接示意图

图6三轴走行轮两对稳定轮转向架三个走行轮轴与转向架主框架均双侧连接俯视图

图7三轴走行轮两对稳定轮转向架三个走行轮轴与转向架主框架均双侧连接主视图

图8三轴走行轮两对稳定轮转向架三个走行轮轴与转向架主框架均双侧连接侧视图

本领域技术人员结合以下实施例不难明白图中编号所示的特征，因此不再赘述。

具体实施方式

以下结合附图对一种减小跨座式单轨交通车辆晃动的转向架作进一步说明，在此之前应当指出，通过附图所描述的实施例只是作为示范进行说明，不能理解为对本发明的限制。

实施例一 三个走行轮轴中间走行轮轴双侧连接、前后侧走行轮轴呈对称的单侧连接的转向架

结合图1～图4对基于本专利的所述转向架进行示范说明。所述的一种三轴走行轮转向架包括转向架主框架1；三个走行轮轴，包括走行轮2a、走行轮2b、走行轮2c；和四个导向轮，包括导向轮3a、导向轮3b、导向轮3c、导向轮3d；和四个稳定臂，包括稳定臂4a、稳定臂4b、稳定臂4c、稳定臂4d，以及安装在稳定臂端部的四个稳定轮，包括稳定轮5a、稳定轮5b、稳定轮5c和稳定轮5d。

从结构上来说，转向架主框架1作为主要结构，走行轮安装在转向架主框架1上。其中，走行轮2a和走行轮2c的轴承一侧与转向架主框架1相对称连接，走行轮2b的轴承两侧与转向架主框架1相连接，即三个走行轮轴的中间走行轮轴双侧连接、前后侧走行轮轴呈对称的单侧连接。导向轮3a、导向轮3b、导向轮3c、导向轮3d分别安装在转向架主框架1每侧端部伸出的导向臂上，具有车辆导向作用。稳定臂4a、稳定臂4b布置在转向架主框架1的一侧，沿轨道梁6纵向布置，在导向轮3a和导向轮3b之间的中心部位对称布置。另一侧稳定臂4c、稳定臂4d的布置与稳定臂4a和稳定臂4b可对称布置，布置完成后如图2～图4所示。不难看出安装在稳定臂上的稳定轮5a、稳定轮5b、稳定轮5c 和稳定轮5d这四个稳定轮都布置在导向轮之间，并不与所述的导向轮3a、导向轮3b、导向轮3c和导向轮3d具有同轴布置关系。

从受力与功能上来讲，三轴走行轮转向架具有稳定轮5a、稳定轮5b、稳定轮5c和稳定轮5d这四个稳定轮，稳定轮5a和稳定轮5b之间、稳定轮5c和稳定轮5d之间的布置距离D₁与单个稳定轮一次脱空时间t₁和车辆行驶速度v有关，布置距离D₁要大于D₂＝v×t₁，只有这样才能保持至少两个稳定轮与轨道梁6保持紧密接触，即保证在任意时刻都有至少三个着力点，防止稳定轮脱空造成车辆晃动。同时，稳定轮5a和稳定轮5b之间、稳定轮5c和稳定轮5d之间的布置距离D₁要小于同侧导向轮3a和导向轮3b之间、导向轮3c和导向轮3d之间的轮心距D₃。稳定轮5b与导向轮3b之间的中心距D₅要大于车辆在导向轮经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间t₂内走过的路程D₄，并且稳定轮5a与导向轮 3a之间的中心距D₅要大于列车在稳定轮经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间t₁内走过的路程D₂。导向轮和稳定轮布置间距选取的依据如下：

列车在稳定轮经过接缝板而发生脱空这段时间内走过的路程为D₂，单轨列车行驶的最大速度为v，取v＝80km/h，列车转向架稳定轮5b脱空时间为t₁，取 t₁＝0.01s，则D₂＝v×t₁＝80/3.6×0.01＝0.22m，列车转向架导向轮3b脱空时间为 t₂，取t₂＝0.01s，则D₄＝v×t₂＝80/3.6×0.01＝0.22m；稳定轮5a和稳定轮5b中心的间距为D₁、稳定轮5c和稳定轮5d中心的间距为D₁，当转向架一侧两个稳定轮中心的间距小于列车在稳定轮经过接缝板而发生脱空这段时间内走过的路程，即D₁＜D₂时，转向架一侧两个稳定轮将会同时发生脱空现象，造成车厢产生较大的晃动，故应满足D₁＞D₂。同理，稳定轮5b与导向轮3b之间的中心距D₅小于车辆在导向轮3b经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间t₂内走过的路程D₄时，稳定轮与导向轮同轴或离得很近，不能形成有效的抗扭力矩来抵抗车辆的扭转晃动。在经过轨道梁接缝处时前方的左侧和右侧的稳定轮与导向轮将出现同时脱空的现象，轨道梁对脱空的稳定轮与导向轮的压力为0，受力平衡状态被打破，抗扭力矩消失，扭转力矩增大，引起车厢扭转晃动。这种扭转晃动直到稳定轮与轨道梁重新接触上，形成新的受力平衡状态为止，故应满足D₅＞D₄，且D₅＞D₂。

根据以上布置，在稳定轮和导向轮不同轴情况下，转向架的左侧和右侧导向轮之间各布置两个稳定轮，能够保证在任意时间，转向架两侧的稳定轮、导向轮与轨道梁表面至少有三个着力点，产生抗扭力矩，形成一个平衡的受力体，跨座式单轨交通车辆不会产生较大的脱空晃动。

实施例二 三个走行轮轴、转向架主框架均是双侧连接的转向架

结合图5～图8对基于本专利的所述转向架进行示范说明。所述的一种三轴走行轮转向架包括转向架主框架7；三个走行轮轴，包括走行轮8a、走行轮8b、走行轮8c；和四个导向轮，包括导向轮9a、导向轮9b、导向轮9c、导向轮9d；和4个稳定臂，包括稳定臂10a、稳定臂10b、稳定臂10c、稳定臂10d，以及安装在稳定臂端部的四个稳定轮，包括稳定轮11a、稳定轮11b、稳定轮11c和稳定轮11d。

从结构上来说，转向架主框架7作为主要结构，走行轮安装在转向架主框架7上。其中，走行轮8a、走行轮8b和走行轮8c的轴承两侧均与转向架主框架7相连接，即三个走行轮轴与转向架主框架均是双侧连接。导向轮9a、导向轮9b、导向轮9c、导向轮9d分别安装在转向架主框架7每侧端部伸出的导向臂上，具有车辆导向作用。稳定臂10a、稳定臂10b布置在转向架主框架7的一侧，沿轨道梁12纵向布置，在导向轮9a和导向轮9b之间的中心部位对称布置。另一侧稳定臂10c、稳定臂10d的布置与稳定臂10a和稳定臂10b可对称布置，布置完成后如图6～图8所示。不难看出安装在稳定臂上的稳定轮11a、稳定轮 11b、稳定轮11c和稳定轮11d这四个稳定轮都布置在导向轮之间，并不与所述的导向轮9a、导向轮9b、导向轮9c和导向轮9d具有同轴布置关系。

从受力与功能上来讲，三轴走行轮转向架具有稳定轮11a、稳定轮11b、稳定轮11c和稳定轮11d这四个稳定轮，稳定轮11a和稳定轮11b之间、稳定轮 11c和稳定轮11d之间的布置距离D₁与单个稳定轮一次脱空时间t₁和车辆行驶速度v有关，布置距离D₁要大于D₂＝v×t₁，只有这样才能保持至少两个稳定轮与轨道梁6保持紧密接触，即保证在任意时刻都有至少三个着力点，防止稳定轮脱空造成车辆晃动。同时，稳定轮11a和稳定轮11b之间、稳定轮11c和稳定轮11d之间的布置距离D₁要小于同侧导向轮9a和导向轮9b之间、导向轮9c和导向轮9d之间的轮心距D₃。稳定轮11b与导向轮9b之间的中心距D₅要大于车辆在导向轮经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间t₂内走过的路程D₄，并且稳定轮11a与导向轮9a之间的中心距D₅要大于列车在稳定轮经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间t₁内走过的路程D₂。导向轮和稳定轮布置间距选取的依据如下：

列车在稳定轮经过接缝板而发生脱空这段时间内走过的路程为D₂，单轨列车行驶的最大速度为v，取v＝80km/h，列车转向架稳定轮11b脱空时间为t₁，取t₁＝0.01s，则D₂＝v×t₁＝80/3.6×0.01＝0.22m，列车转向架导向轮9b脱空时间为t₂，取t₂＝0.01s，则D₄＝v×t₂＝80/3.6×0.01＝0.22m；稳定轮11a和稳定轮11b 中心的间距为D₁、稳定轮11c和稳定轮11d中心的间距为D₁，当转向架一侧两个稳定轮中心的间距小于列车在稳定轮经过接缝板而发生脱空这段时间内走过的路程，即D₁＜D₂时，转向架一侧两个稳定轮将会同时发生脱空现象，造成车厢产生较大的晃动，故应满足D₁＞D₂。同理，稳定轮11b与导向轮9b之间的中心距D₅小于车辆在导向轮9b经过轨道梁接缝板而发生脱空这段时间t₂内走过的路程D₄时，稳定轮与导向轮同轴或离得很近，不能形成有效的抗扭力矩来抵抗车辆的扭转晃动。在经过轨道梁接缝处时前方的左侧和右侧的稳定轮与导向轮将出现同时脱空的现象，轨道梁对脱空的稳定轮与导向轮的压力为0，受力平衡状态被打破，抗扭力矩消失，扭转力矩增大，引起车厢扭转晃动。这种扭转晃动直到稳定轮与轨道梁重新接触上，形成新的受力平衡状态为止，故应满足D₅＞D₄，且D₅＞D₂。

根据以上布置，在稳定轮和导向轮不同轴情况下，转向架的左侧和右侧导向轮之间各布置两个稳定轮，能够保证在任意时间，转向架两侧的稳定轮、导向轮与轨道梁表面至少有三个着力点，产生抗扭力矩，形成一个平衡的受力体，跨座式单轨交通车辆不会产生较大的脱空晃动。

以上所述的具体实施方法，对本专利的目的、技术方案和有益效果进行了说明。所应强调的是，以上所述仅为本专利的具体实施例而已，并不能用于限制本专利的范围。凡在本专利的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。