一种跨座式单轨交通关节可挠型道岔的挠曲结构的制作方法

本发明涉及跨座式单轨交通领域，具体涉及一种跨座式单轨交通关节可挠型道岔的挠曲结构。

背景技术：

跨座式单轨交通系统属于城市轨道交通的一种，具有客运能力较强、准时快捷、舒适安全、节省空间与资源、绿色环保等城市轨道交通系统的通用特点。同时，相对于其他几种城市轨道交通制式，跨座式单轨交通系统具有噪声低、转弯半径小、爬坡能力强、建设周期短以及建设成本相对较低等优势。作为跨座式单轨交通的核心设备之一，跨座式单轨道岔设备对线路的折返以及列车的调度起着关键作用。在跨座式单轨交通领域，目前常用的关节式道岔类型有两种：一种是关节型道岔，一种是关节可挠型道岔。关节型道岔一般由四节钢梁组成，在转辙状态时呈折线形态布置，当列车通过道岔时冲击力较大，对车辆损害大并且乘客舒适度较低，只能以较低的速度通过。

对于关节可挠型道岔而言，其在梁体上设置有挠曲装置，可使道岔梁的导向面板和稳定面产生变形，形成一段近似圆弧的过渡面，从而列车可按曲线通过道岔，大大提高了列车的过岔速度，多用于对速度要求较高的正线。然而，现有的技术方案均将传动构件设置在梁体的内部，梁体内部空余空间较少，给设备的安装和日常维护带来了一定程度的不便。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明公开了一种跨座式单轨交通关节可挠型道岔的挠曲结构，与现有技术相比，具有结构简单、功能可靠、制造成本低的特点，此外，安装在梁体内的构件较少，增大了梁体内部的空余空间，更便于设备的安装和日常维护。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种跨座式单轨交通关节可挠型道岔的挠曲结构，包括梁体，所述梁体包括梁主体，梁主体两侧分别安装有两块平行正对的导向面板，每块导向面板正下方还安装有一块与所述导向面板处于同一竖直面的稳定面板；

还包括多个沿梁体长度方向间隔安装的挠曲单元，所述挠曲单元包括安装在梁体下方的驱动组件，还包括安装在梁体内的执行组件，所述执行组件包括沿梁体宽度方向设置的上直动杆及下直动杆，上直动杆两端分别伸出梁主体的两侧与导向面板朝向梁主体的侧面铰接，上直动杆能够相对于导向面板在水平面上摆动，下直动杆两端分别伸出梁主体的两侧与稳定面板朝向梁主体的侧面铰接，下直动杆能够相对于导向面板在水平面上摆动，所述驱动组件与上直动杆及下直动杆传动连接，以驱动上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动，在移动过程中，每个挠曲单元自身的上直动杆与下直动杆的移动方向及移动距离相等；

还包括动力装置，所述动力装置能够为每个所述驱动组件提供动力，从而驱动对应的上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动，在移动过程中，相邻两个挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动方向相同，且移动到挠曲位置后，沿梁体长度方向，各挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动距离递增或递减，进而使导向面板及稳定面板发生挠曲形变。

优选地，所述执行组件还包括横向设置在上直动杆及下直动杆之间的支撑杆；所述执行组件还包括上执行杆，上执行杆下端与驱动组件相连，上执行杆上端设置有沿上执行杆长度方向设置的上滑动槽，上直动杆上固定设置有上铰接部件，所述上铰接部件穿设在上执行杆上端的上滑动槽内，且上铰接部件能够在上滑动槽内沿上滑动槽长度方向移动，上执行杆两端之间部位还与支撑杆铰接，驱动组件能够带动上执行杆绕其与支撑杆铰接的铰接点摆动，从而推动上铰接部件带动上直动杆沿梁体宽度方向移动；

所述执行组件还包括下执行杆，下执行杆下端与驱动组件相连，上端与支撑杆铰接，下执行杆两端之间设置有沿下执行杆长度方向设置的下滑动槽，下直动杆通过下滑动槽内的下铰接部件与下执行杆连接，下铰接部件能够在下滑动槽内沿下滑动槽的长度方向移动，驱动组件能够带动下执行杆绕其与支撑杆铰接的铰接点摆动，从而带动下直动杆沿梁体宽度方向移动。

优选地，所述动力装置包括动力单元及传动轴；所述驱动组件包括与传动轴相连的沟槽凸轮，所述沟槽凸轮包括两条环状的沟槽，上执行杆及下执行杆的下端分别插接在两条沟槽内，所述动力单元能够驱动传动轴转动，从而带动所述沟槽凸轮随传动轴转动，使得上执行杆及下执行杆的下端相对于所述沟槽凸轮转动轴心线的距离在沟槽的限位带动下发生改变，进而驱动上执行杆及下执行杆分别绕支撑杆摆动，进而带动上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动。

优选地，沟槽凸轮的两条沟槽分别位于所述沟槽凸轮的两侧表面上，所述上直动杆及下直动杆分别位于所述沟槽凸轮的两侧，上执行杆及下执行杆的下端分别固定设置有朝向沟槽凸轮方向延伸的插接凸起部，并分别通过其各自的插接凸起部插接在两条沟槽内

优选地，沟槽凸轮的每条沟槽分别包括两段正对的圆弧形槽，两段圆弧形槽的半径不同且圆心均为沟槽凸轮的旋转中心，两段圆弧形槽通过光滑过渡段相连通；当沟槽凸轮转动到直线位置时，挠曲单元处于直线状态，上执行杆或下执行杆与沟槽凸轮的铰接点位于对应沟槽的一段圆弧形槽内，当沟槽转动到挠曲位置时，挠曲单元处于挠曲状态，上执行杆或下执行杆与沟槽凸轮的铰接点位于对应沟槽的另一段圆弧形槽内。

优选地，每个挠曲单元中，支撑杆与上执行杆铰接的位置和支撑杆与下执行杆铰接的位置相同，将上执行杆上端的铰接点和其与支撑杆的铰接点相连得到第一线段，将下执行杆与支撑杆的铰接点和下执行杆与下直动杆的铰接点相连得到第二线段，第一线段与第二线段关于支撑杆所在水平面对称；将上执行杆与支撑杆的铰接点和上执行杆下端的铰接点相连得到第三线段，将下执行杆与支撑杆的铰接点和下执行杆下端的铰接点相连得到第四线段，第三线段和第四线段关于支撑杆与上执行杆的铰接点所在的沿梁体长度方向的竖直平面对称；沟槽凸轮的两条沟槽在梁体宽度方向上的竖直平面上的投影关于沟槽凸轮的旋转中心中心对称。

优选地，沿梁体长度方向，各挠曲单元的圆弧形槽的半径递增或递减，使得移动到挠曲位置后，沿梁体长度方向，各挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动距离递增或递减。

优选地，还包括检测装置，检测装置包括与动力单元电连接的行程开关及随沟槽凸轮转动的撞块，当沟槽凸轮转动到直线位置或挠曲位置时，撞块与行程开关接触。

优选地，还包括防尘罩，所述驱动组件及动力装置安装在防尘罩内部。

优选地，所述动力单元包括电机，所述电机与传动轴之间设置有减速器，减速器为摆线针轮行星减速器。

综上所述，本发明公开了一种跨座式单轨交通关节可挠型道岔的挠曲结构，包括梁体，所述梁体包括梁主体，梁主体两侧分别安装有两块平行正对的导向面板，每块导向面板正下方还安装有一块与所述导向面板处于同一竖直面的稳定面板；还包括多个沿梁体长度方向间隔安装的挠曲单元，所述挠曲单元包括安装在梁体下方的驱动组件，还包括安装在梁体内的执行组件，所述执行组件包括沿梁体宽度方向设置的上直动杆及下直动杆，上直动杆两端分别伸出梁主体的两侧与导向面板朝向梁主体的侧面铰接，上直动杆能够相对于导向面板在水平面上摆动，下直动杆两端分别伸出梁主体的两侧与稳定面板朝向梁主体的侧面铰接，下直动杆能够相对于导向面板在水平面上摆动，所述驱动组件与上直动杆及下直动杆传动连接，以驱动上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动，在移动过程中，每个挠曲单元自身的上直动杆与下直动杆的移动方向及移动距离相等；还包括动力装置，所述动力装置能够为每个所述驱动组件提供动力，从而驱动对应的上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动，在移动过程中，相邻两个挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动方向相同，且移动到挠曲位置后，沿梁体长度方向，各挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动距离递增或递减，进而使导向面板及稳定面板发生挠曲形变。与现有技术相比，本发明公开的结构具有结构简单、功能可靠、制造成本低的特点，此外，安装在梁体内的构件较少，增大了梁体内部的空余空间，更便于设备的安装和日常维护。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明公开的一种跨座式单轨交通关节可挠型道岔的挠曲结构的结构示意图；

图2是图1的a-a剖视图；

图3是本发明中沟槽凸轮沟槽的轮廓曲线图。

附图标记：

驱动组件1，电机11，联轴器12，支架13，减速器14，沟槽凸轮15，传动轴16，执行组件2，上直动杆21，滚轮22，上执行杆23，支撑杆24，下执行杆25，下直动杆26，检测装置3，撞块31，行程开关32，防尘罩4，罩壳主体41，柔性连接套42，万向节5，道岔梁体6，第一节梁主体61，第二节梁主体62，导向面板63，稳定面板64。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种跨座式单轨交通关节可挠型道岔的挠曲结构，包括梁体，梁体包括梁主体，梁主体两侧分别安装有两块平行正对的导向面板，每块导向面板正下方还安装有一块与导向面板处于同一竖直面的稳定面板；

还包括多个沿梁体长度方向间隔安装的挠曲单元（如图2所示，图2中的挠曲单元能够实现向左挠曲，本领域技术人员应当知晓的是，通过改变各组件的安装方向，还可以实现向右挠曲），挠曲单元包括安装在梁体下方的驱动组件，还包括安装在梁体内的执行组件，执行组件包括沿梁体宽度方向设置的上直动杆及下直动杆，上直动杆两端分别伸出梁主体的两侧与导向面板朝向梁主体的侧面铰接，上直动杆能够相对于导向面板在水平面上摆动，下直动杆两端分别伸出梁主体的两侧与稳定面板朝向梁主体的侧面铰接，下直动杆能够相对于导向面板在水平面上摆动，驱动组件与上直动杆及下直动杆传动连接，以驱动上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动，在移动过程中，每个挠曲单元自身的上直动杆与下直动杆的移动方向及移动距离相等；

还包括动力装置，所述动力装置能够为每个所述驱动组件提供动力，从而驱动对应的上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动，在移动过程中，相邻两个挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动方向相同，且移动到挠曲位置后，沿梁体长度方向，各挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动距离递增或递减，进而使导向面板及稳定面板发生挠曲形变。

本领域技术人员应当知晓的是，为了实现上直动杆及下直动杆与导向面板和稳定面板的铰接，包括但不仅限于在梁主体上设置供上直动杆及下直动杆穿过的过孔。本领域技术人员还应当知晓的是，为了实现挠曲单元的安装，包括但不仅限于将挠曲单元通过支架或其自身的零件安装在梁体上。

与现有技术相比，本发明公开的结构具有结构简单、功能可靠、制造成本低的特点，此外，安装在梁体内的构件较少，增大了梁体内部的空余空间，更便于设备的安装和日常维护。

具体实施时，所述执行组件还包括横向设置在上直动杆及下直动杆之间的支撑杆；所述执行组件还包括上执行杆，上执行杆下端与驱动组件相连，上执行杆上端设置有沿上执行杆长度方向设置的上滑动槽，上直动杆上固定设置有上铰接部件，所述上铰接部件穿设在上执行杆上端的上滑动槽内，且上铰接部件能够在上滑动槽内沿上滑动槽长度方向移动，上执行杆两端之间部位还与支撑杆铰接，驱动组件能够带动上执行杆绕其与支撑杆铰接的铰接点摆动，从而推动上铰接部件带动上直动杆沿梁体宽度方向移动；

执行组件还包括下执行杆，下执行杆下端与驱动组件相连，上端与支撑杆铰接，下执行杆两端之间设置有沿下执行杆长度方向设置的下滑动槽，下直动杆通过下滑动槽内的下铰接部件与下执行杆连接，下铰接部件能够在下滑动槽内沿下滑动槽的长度方向移动，驱动组件能够带动下执行杆绕其与支撑杆铰接的铰接点摆动，从而带动下直动杆沿梁体宽度方向移动。

本领域技术人员应当知晓的，可以直接将支撑杆与梁主体的内表面固定连接，连接方式包括但不仅限于采用螺纹连接件连接、焊接及粘接。本领域技术人员应当知晓的是，杆与杆的铰接可以采用转轴进行铰接，杆与槽的连接可以采用滚轮进行连接。

具体实施时，动力装置包括动力单元及传动轴；驱动组件包括与传动轴相连的沟槽凸轮，沟槽凸轮包括两条环状的沟槽，上执行杆及下执行杆的下端分别插接在两条沟槽内，所述动力单元能够驱动传动轴转动，从而带动所述沟槽凸轮随传动轴转动，使得上执行杆及下执行杆的下端相对于所述沟槽凸轮转动轴心线的距离在沟槽的限位带动下发生改变，进而驱动上执行杆及下执行杆分别绕支撑杆摆动，进而带动上直动杆及下直动杆同时沿梁体宽度方向移动。

现有采用多极带传动的实施方案具有传动比不稳定，挠曲变形控制不够精确的缺点；现有的采用齿轮齿条的实施方案，为满足不同挠曲点的不同位移量设定，齿轮齿条只能采用非标模数制造，制造成本和维护成本也会相应增加。本发明采用沟槽凸轮带动上直动杆及下直动杆运动，此外，采用的沟槽凸轮结构具有补偿定位误差的作用，使导向面板和稳定面板的变形准确，此外，沟槽凸轮的制造成本也远低于非标的齿轮齿条的制造成本。

具体实施时，沟槽凸轮的两条沟槽分别位于所述沟槽凸轮的两侧表面上，所述上直动杆及下直动杆分别位于所述沟槽凸轮的两侧，上执行杆及下执行杆的下端分别固定设置有朝向沟槽凸轮方向延伸的插接凸起部，并分别通过其各自的插接凸起部插接在两条沟槽内。

这样，可以使整个挠曲单元受力分布更加均匀，延长挠曲单元使用寿命。

如图3所示，具体实施时，沟槽凸轮的每条沟槽分别包括两段正对的圆弧形槽，两段圆弧形槽的半径不同且圆心均为沟槽凸轮的旋转中心，两段圆弧形槽通过光滑过渡段相连通；当沟槽凸轮转动到直线位置时，挠曲单元处于直线状态，上执行杆或下执行杆与沟槽凸轮的铰接点位于对应沟槽的一段圆弧形槽内，当沟槽转动到挠曲位置时，挠曲单元处于挠曲状态，上执行杆或下执行杆与沟槽凸轮的铰接点位于对应沟槽的另一段圆弧形槽内。

ab段及cd段即是两段正对的圆弧形槽，o为沟槽凸轮的旋转中心，bc和ad段为连接ab段及cd段的过渡段。由于ab段及cd段具有一定的长度，在传动轴没有转动到位的情况下，仍然能保证上执行杆和下执行杆旋转到位，所以具有补偿定位误差的作用。

具体实施时，每个挠曲单元中，支撑杆与上执行杆铰接的位置和支撑杆与下执行杆铰接的位置相同，将上执行杆上端的铰接点和其与支撑杆的铰接点相连得到第一线段，将下执行杆与支撑杆的铰接点和下执行杆与下直动杆的铰接点相连得到第二线段，第一线段与第二线段关于支撑杆所在水平面对称；将上执行杆与支撑杆的铰接点和上执行杆下端的铰接点相连得到第三线段，将下执行杆与支撑杆的铰接点和下执行杆下端的铰接点相连得到第四线段，第三线段和第四线段关于支撑杆与上执行杆的铰接点所在的沿梁体长度方向的竖直平面对称；沟槽凸轮的两条沟槽在梁体宽度方向上的竖直平面上的投影关于沟槽凸轮的旋转中心中心对称。

现有的采用齿轮齿条的实施方案具有不具备自锁而使得道岔梁承受列车过岔产生载荷的能力较弱的问题。

本发明中，当导向面板和稳定面板处于直线状态或挠曲状态，上执行杆与沟槽凸轮的铰接点位于圆弧cd段或圆弧ab段，下执行杆与沟槽凸轮的铰接点位于圆弧ab段或圆弧cd段。上执行杆对沟槽凸轮的作用力方向通过旋转中心o，下执行杆对沟槽凸轮的作用力方向通过转动中心o，从而，在结构件强度允许的范围内，无论在上执行杆或者下执行杆上作用多大的力都不会推动沟槽凸轮转动，所以该结构具有自锁功能。

具体实施时，沿梁体长度方向，各挠曲单元的圆弧形槽的半径递增或递减，使得移动到挠曲位置后，沿梁体长度方向，各挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动距离递增或递减。

这样就可以实现在移动过程中，相邻两个挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动方向相同，沿梁体长度方向，各挠曲单元的上直动杆及下直动杆的移动距离递增或递减，进而使导向面板及稳定面板发生挠曲形变。

如图2所示的挠曲单元，当电机驱动沟槽凸轮从图2所示位置转动180°时，沟槽凸轮通过滚轮带动上执行杆逆时针转动，上执行杆通过滚轮带动上直动杆往左移动，上直动杆迫使两个导向面板产生变形；同样的，沟槽凸轮通过滚轮带动下执行杆顺时针转动，下执行杆通过滚轮带动下直动杆往左移动，下直动杆迫使两个稳定面板产生变形。可以理解的是，仅需要合理地设计执行组件的各部分尺寸和相互位置关系，即可实现同一个挠曲单元的上直动杆和下直动杆往左的移动量相同。可以理解的是，仅需要合理设计不同尺寸的沟槽凸轮，即可实现不同挠曲单元中上直动杆和下直动杆的不同位移量。当电机驱动沟槽凸轮再旋转180°时，沟槽凸轮回到初始位置，带动上直动杆和下直动杆回到初始位置，从而使导向面板和稳定面板恢复直线状态。

具体实施时，还包括检测装置，检测装置包括与动力单元电连接的行程开关及随沟槽凸轮转动的撞块，当沟槽凸轮转动到直线位置或挠曲位置时，撞块与行程开关接触。

如图1所示，行程开关可以安装在梁主体下方，撞块可以安装在传动轴上，撞块可以由呈180°对称的两根杆件组成，当撞块与行程开关接触，撞下行程开关时，动力单元停止工作，实现导向面板和稳定面板的精确定位。

具体实施时，还包括防尘罩，驱动组件及动力装置安装在防尘罩内部。

防尘罩能够防止风雨、尘埃等对驱动组件及动力装置的侵蚀，延长设备使用寿命。

具体实施时，动力单元包括电机，电机与传动轴之间设置有减速器，减速器为摆线针轮行星减速器。

摆线针轮行星减速器具有输出扭矩大、减速比大、尺寸小和重量轻的特点，有利于节省安装空间及增大输出扭矩。

本领域技术人员应当知晓的是，可以通过一个动力单元为多根梁体提供动力，不同梁体之间的传动轴可以通过万向节连接，减少了驱动电机的数量。并且由于所采用的沟槽凸轮结构具有补偿定位误差的作用，所采用的万向节造成的传动比变化并不会使导向面板和稳定面板的变形不准确。此外，传动轴与减速器之间，减速器与电机之间，传动轴与传动轴之间，都可以设置联轴器进行连接。对于同一梁体而言，设置联轴器可以将一根完整的传动轴分为多段，降低了传动轴的制造难度。当不同梁体之间的传动轴通过万向节进行连接时，可以在两传动轴相连处设置柔性连接套，防止风雨、尘埃等对传动轴的侵蚀，延长使用寿命。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。