一种辅助地铁车辆爬坡的拖车转向架及轨道基础装置的制作方法

本发明属于城市轨道交通装备及设施领域，涉及一种辅助地铁车辆爬坡的拖车转向架及轨道基础装置。

背景技术：

随着我国城市轨道交通的发展，不仅对轨道交通的乘坐安全性、平稳性、舒适性提出了更高的要求，还对城市轨道交通建设规划过程中的环境保护、资源集约、可持续发展提出了新的展望。典型的城市轨道交通范畴主要包含有：地铁、轻轨、跨坐式单轨、有轨电车以及磁悬浮交通系统等。

地铁通常采用钢轮双轨的形式，其车内空间更大，载客能力强，能满足大中型城市的运量需求，且钢轮的磨耗寿命长。例如：广州地铁一号线运营总里程在45～62万km。由于采用钢轮/钢轨的接触形式，其爬坡时的粘着力不足，导致地铁车辆的爬坡能力不强。据《地铁设计规范》，地铁线路正线最大坡度宜采用30‰，困难情况下可采用35‰。因而对坡度变化较大的复杂地段适应能力较差，使得建设成本也急剧上升。

跨坐式单轨常采用胶轮的形式，其车内空间较小，载客能力较弱。由于采用橡胶轮胎，车轮作为消耗材料，磨耗也较大，其运营成本也有较大增加。例如：重庆单轨2号线车辆走行轮胎的寿命约10万km，每年仅走行轮胎的支出就达500万元左右，且未涵盖更换车轮成本。因此，在车轮成本方面，地铁明显占优。但是橡胶轮胎使得轮轨粘着力更强，车辆的爬坡能力也得以保证。据《中运量跨座式单轨交通系统车辆技术条件》，单轨正线最大坡度不宜大于50‰，困难条件下可采用60‰。因此，在车辆爬坡能力方面，对比地铁，轻轨更占优。

此外，地铁车辆的爬坡性能除了表现为对地形适应性的影响之外，也对轨道交通运营成本、线路优化有着重要意义。据已有研究和实践表明：节能坡优化设计是城市地铁节省牵引能耗和降低运营成本的有效途径之一。以成都地铁9号线一期线路为例，通过对单面坡、v型坡、w型坡的纵断面研究优化，有效降低了车辆的牵引能耗24％。由此可见，地铁车辆的爬坡性能一定程度上会制约线路优化的可能性。

虽然地铁与轻轨各有其长短之处，但就当下国内城市轨道交通的发展现状而言，地铁仍然是占据着数量与质量的绝对优势。因此，解决地铁车辆面临的爬坡能力差的问题具有重要的现实意义和价值。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种辅助地铁车辆爬坡的拖车转向架及轨道基础装置。能有效增强地铁轮轨粘着性、减缓车辆起坡冲击、降低振动噪声以利于提高地铁车辆爬坡能力及乘坐舒适度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种辅助地铁车辆爬坡的拖车转向架及轨道基础装置，包括：

拖车转向架单元，具有构架以及通过轴箱连接于构架上的轮对，所述的构架上设有吊座，所述的吊座通过辅助轮轴箱连接有橡胶辅助轮，

轨道基础单元，具有与轮对相匹配的轮对轨道以及与橡胶辅助轮相匹配的辅助轨道梁，所述的辅助轨道梁设置于轮对轨道的上坡路段处，且橡胶辅助轮与辅助轨道梁在地铁车辆运行到上坡路段时相接触。有效增强轮轨粘着性，进而提高地铁车辆的爬坡能力。

作为本发明优选的技术方案，所述的橡胶辅助轮的轮径小于轮对的轮径，且安装位置高于轮对；所述的辅助轨道梁高于轮对轨道。一来避免在水平路段处橡胶辅助轮对地铁车辆的运行产生干涉，二来使得车辆在上坡工况下，橡胶辅助轮能够与轮对起到共同承载作用。

作为本发明优选的技术方案，所述的辅助轨道梁位于轮对轨道的中间处。不占用额外空间。

作为本发明优选的技术方案，所述的辅助轨道梁的上表面设有防滑面。防滑面可以是粗糙的表面，也可以是涂覆的与橡胶轮胎之间摩擦系数较大的涂层。以提升作用效率。

作为本发明优选的技术方案，所述的辅助轨道梁在水平段进入上坡段的折角处和上坡段进入水平段的折角处设置过渡圆角。使得车辆运行更加平稳。

作为本发明优选的技术方案，所述的构架为h型构架，h型构架的中间横梁的前后两侧分别设有一个吊座，每个吊座分别通过辅助轮轴箱连接一个橡胶辅助轮。

作为本发明优选的技术方案，所述的辅助轮轴箱通过固定销安装于吊座上。

作为本发明优选的技术方案，所述的固定销与吊座之间垫有橡胶缓冲垫。以减小运行时的冲击。

作为本发明优选的技术方案，所述的橡胶辅助轮包括与辅助轮轴箱连接的辅助轮轴、安装于辅助轮轴上的辅助轮毂以及设置于辅助轮毂上的橡胶轮胎组成。优选辅助轮毂采用轮轴过盈配合的形式安装于辅助轮轴上。橡胶辅助轮优选由辅助轮轴通过轴承与辅助轮轴箱连接。

作为本发明优选的技术方案，所述的轮对轨道包括枕木和架设于枕木上的两条平行的钢轨。

本发明使车辆水平运行工况下，仅依靠轮对支撑做走行运动。而爬坡运行工况下，上坡轨道的中间设置辅助轨道梁，使得橡胶辅助轮与辅助轨道梁(的防滑面)接触，橡胶辅助轮与轮对起共同承载作用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)采用橡胶辅助轮，能有效增强轮轨粘着力，进而提高地铁车辆的爬坡能力，改善地铁车辆的地形适应能力，更为节能坡等线路优化设计方案提供了可能。

(2)采用橡胶辅助轮，且辅助轮轴箱与吊座的连接处垫有一层橡胶垫，共同减缓了车辆起坡冲击，提高地铁车辆的乘坐舒适性，延缓车辆各部件的疲劳损伤。

(3)采用橡胶辅助轮，橡胶车轮使得车辆坡道运行工况下的噪音更低，降低城市噪声污染。

(4)辅助轮结构简单，生产成本低。辅助轮轮胎材料虽为橡胶，是消耗材，但仅车辆上坡运行工况下才会产生磨耗，因而维护成本低。

(5)橡胶辅助轮通过辅助轮轴箱直接安装于构架上，与轮对相互独立，能够避免影响地铁车辆的轮对的运行稳定性和安全性。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明处于上坡工况的示意图。

图中，1为轮对，2为橡胶辅助轮，2a为辅助轮毂，2b为辅助轮轴，2c为橡胶轮胎，3为辅助轮轴箱，4为吊座，5为固定销，6为构架，7为轴箱，8为枕木，9为钢轨，10为辅助轨道梁，11为防滑面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种辅助地铁车辆爬坡的拖车转向架及轨道基础装置，如图1～2所示，包括拖车转向架单元和轨道基础单元，其中：

拖车转向架单元具有构架6以及通过轴箱7连接于构架6上的轮对1，构架6上设有吊座4，吊座4通过辅助轮轴箱3连接有橡胶辅助轮2；

轨道基础单元具有与轮对1相匹配的轮对轨道以及与橡胶辅助轮2相匹配的辅助轨道梁10，辅助轨道梁10设置于轮对轨道的上坡路段处，且橡胶辅助轮2与辅助轨道梁10在地铁车辆运行到上坡路段时相接触。

本实施例中，优选构架6为h型构架，h型构架的中间横梁的前后两侧分别设有一个吊座4，每个吊座4分别通过辅助轮轴箱3连接一个橡胶辅助轮2。优选辅助轮轴箱3通过固定销5安装于吊座4上。进一步优选固定销5与吊座4之间垫有橡胶缓冲垫。以减小运行时的冲击。橡胶辅助轮2包括与辅助轮轴箱3连接的辅助轮轴2b、安装于辅助轮轴2b上的辅助轮毂2a以及设置于辅助轮毂2a上的橡胶轮胎2c组成。优选辅助轮毂2a采用轮轴过盈配合的形式安装于辅助轮轴2b上。橡胶辅助轮2优选由辅助轮轴通过轴承与辅助轮轴箱3连接。优选橡胶辅助轮2的轮径小于轮对1的轮径，且安装位置高于轮对1；辅助轨道梁10高于轮对轨道。一来避免在水平路段处橡胶辅助轮对地铁车辆的运行产生干涉，二来使得车辆在上坡工况下，橡胶辅助轮能够与轮对起到共同承载作用。

本实施例中，轮对轨道包括枕木8和架设于枕木8上的两条平行的钢轨9。

优选辅助轨道梁10位于轮对轨道的中间处。这样不占用额外空间。进一步优选辅助轨道梁10的上表面设有防滑面11。防滑面可以是粗糙的表面，也可以是涂覆的与橡胶轮胎之间摩擦系数较大的涂层。以提升作用效率。进一步优选辅助轨道梁10在水平段进入上坡段的折角处和上坡段进入水平段的折角处设置过渡圆角。使得车辆运行更加平稳。

地铁车辆水平运行工况下，仅依靠轮对支撑做走行运动。而爬坡运行工况下，如图2所示，上坡轨道的中间设置辅助轨道梁，使得橡胶辅助轮与辅助轨道梁(的防滑面)接触，橡胶辅助轮与轮对起共同承载作用。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。