跨座式单轨轨道的变轨装置、方法及轨道与流程

本发明涉及一种轨道交通工具，特别涉及一种跨座式单轨轨道的变轨装置、方法及轨道。

背景技术：

面对全球城市化带来的城市环境污染和交通拥堵问题，人们寻求便捷环保的城市交通系统，普通轿车高速、方便、快捷，但当城市车辆发展到一定数量后，大量汽车带来的交通拥堵、尾气污染、扬尘污染、交通事故问题就越来越突出。各地同时发展了地铁交通和轨道交通，这类两者造价高、工期长、施工难度大的问题突出。

现有一种交通工具为跨座式单轨列车系统，该轨道交通系统采用电力驱动，单根轨道梁高架支撑，车厢跨座在该轨道梁上。这种交通工具是一种能够很好的解决城市中和城际间的交通通行问题的方法之一。该轨道交通工具的优势包括有：造价约为地铁的五分之一，建设周期约为地铁的三分之一；爬坡能力强，转弯半径小，具有较强的地形适应能力；噪音低，可从城市建筑群中穿过；景观性好，能较好适应城市生态环境。所以是一种实施中小运力城市和城际间轨道交通的优选方案。

但是由于该轨道交通工具的列车跨座在该高架单轨梁上，即该列车车厢的下部左右两侧覆盖住部分轨道梁，如此大大的阻碍了列车的变轨能力，特别是，当列车需要从一条轨道运行变换到另一条轨道运行时，其实施的难度就会大大增加，如果列车不能实施灵活高效的变轨，将大大限制的该轨道交通工具的运营能力及运营效率，也同时增加了对轨道、车站及换乘站设计施工难度，而且在两条或多条线路合并的同一车站，乘客无法在该车站同一平台换乘，同时也增加了建设及维护成本。

目前，国内单轨变轨装置按结构形式可以分为关节型变轨装置和关节可挠型变轨装置两种，前者变轨时变轨梁形成折线线形，后者变轨时可以使道变轨梁近似连续弯成曲线线形，故该两者方法体型庞大、结构复杂和操作控制难度大。

为了更好的提高这种轨道交通工具的运营能力及运营效率、乘坐的便利性和降低建设及维护成本，同时由于轨道的变轨操作还可能发生在轨道交叉的市中心地段，如何降低换轨装置的体型，以减少占地空间，也是需要考虑的课题。

因此人们亟待需要一种结构简单且稳定、可靠和高效的跨座式单轨轨道的变轨装置。

技术实现要素：

本发明提供一种结构简单且稳定、可靠和高效的跨座式单轨轨道的变轨装置、方法及轨道。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种跨座式单轨轨道的变轨装置及轨道包括行走轨道梁、交叉轨道梁块、变轨梁块部件、变轨执行部件、变轨锁定部件、信号灯、支撑柱和固定在支撑柱顶部的安装平台。

所述交叉轨道梁块的一端和对应的行走轨道梁的一端固定，底部和安装平台固定，交叉轨道梁块的外形为锲形块状；

交叉轨道梁块的两个侧面为驳接面，可以和变轨梁块部件中与之对应的驳接面进行贴合驳接；

交叉轨道梁块为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构，为了便于识别并起警示作用，该交叉轨道梁块涂有不同于行走轨道梁的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

所述变轨执行部件由变轨驱动单元、滑槽、台车和滑槽盖板组成，滑槽由金属材料制成，滑槽安装在安装平台内，滑槽的数量为2-12条，台车和滑槽盖板的数量和滑槽的数量一致，台车底部安装有金属轮，台车放置在滑槽内，滑槽盖板固定在安装平台上，进一步的说就是，台车可以在滑槽内水平方向位移，但无法在垂直方向位移，台车顶部和变轨梁块部件固定，变轨驱动单元放置在滑槽外缘一端的安装平台上，变轨驱动单元使用液压或电力齿轮齿条连杆结构的施力方法来改变台车的位置；

变轨执行部件执行中央机房的变轨指令实施变轨操作，变轨执行部件向中央机房反馈变轨执行状态和变轨执行结果。

所述变轨梁块部件包括变轨梁块a、变轨梁块b和变轨梁块c，变轨梁块a放置在交叉轨道梁块一侧的安装平台上，变轨梁块b和变轨梁块c放置在交叉轨道梁块另一侧的安装平台上，变轨梁块a通过枢轴和一个行走轨道梁连接，变轨梁块b和变轨梁块c通过其连接处的枢轴连接，变轨梁块c通过枢轴和另一个行走轨道梁连接，变轨梁块a、变轨梁块b和变轨梁块c的底部在滑槽对应处和台车固定，在变轨执行部件的作用下，变轨梁块a、变轨梁块b和变轨梁块c能沿着对应的滑槽方向做水平移动；

变轨梁块a为弧线形轨道梁块，变轨梁块b和变轨梁块c当处于驳接状态时，两者合并的轨道为直线形轨道梁块；

变轨梁块a、变轨梁块b及变轨梁块c两端的驳接面由一个或多个直线垂直面及弧线垂直面组合而成，通过两端的驳接面可以分别和交叉轨道梁块及对应的行走轨道梁驳接，在变轨执行部件的作用下，不是变轨梁块a和交叉轨道梁块及对应的行走轨道梁驳接，就是和轨梁块b及变轨梁块c和交叉轨道梁块及对应的行走轨道梁驳接；

变轨梁块a、变轨梁块b和变轨梁块c为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构；为了便于识别并起警示作用，该轨道梁块涂有不同于行走轨道梁的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

所述变轨锁定部件安装安装平台内部，变轨锁定部件有1-15个可向上伸出或向下收回操作的金属舌，在变轨梁块a、变轨梁块b及变轨梁块c底部设有与之匹配的凹孔，变轨锁定部件使用液压或电力齿轮齿条结构的施力方法实施对金属舌伸出或收回操作，用于实施对变轨梁块的位置锁定功能，防止因承载、震动或其他因素造成的位置变化，并能够提高变轨梁块的承载能力和轨道的刚度，确保列车在该变轨轨道处安全稳定地通行。

所述安装平台固定在支撑柱的顶部，和安装平台固定的支撑柱的数量为3-12个，安装平台下方放置有加强梁，加强梁的两端可以和支撑柱连接，也用于对其他加强梁的连接，加强梁特别出现在列车行走轨道线路对应的安装平台下方，以提高安装平台及轨道的承载能力，并提高安装平台及支撑柱的整体刚度。

所述信号灯由中央机房控制，分别放置在行走轨道梁外沿的列车来车位置，为了确保列车的驾驶者能够有足够的警示作用，信号灯分别放置在距离交叉轨道梁块10-150米处的行走轨道梁上，当变轨执行部件实施变轨操作完毕后且轨道符合列车行走路线时，该指向列车来车方向的信号灯显示为“绿灯”，否则显示为“红灯”。

本发明的另一个方案是提供一种跨座式单轨轨道的变轨方法，它包括下列步骤：

s01在中央机房的控制下，信号灯全部显示“红灯”；

s02变轨执行部件执行中央机房的变轨指令实施变轨操作；

s03变轨锁定部件解除对变轨梁块的当前位置锁定操作；

s04变轨执行部件改变变轨梁块部件的位置，直至变轨梁块部件从当前位置改变到变轨要求位置，此时，仅有一条符合列车通行的轨道被驳接；

s05变轨锁定部件实施对变轨梁块部件的当前位置锁定操作；

s06变轨执行部件向中央机房反馈的变轨操作完毕的信息；

s07中央机房的控制下，使符合轨道线路行走的列车来车方向的信号灯显示为“绿灯”，其余信号灯全部显示“红灯”；

s08变轨操作完毕，符合轨道线路行走的列车允许通行。

通过此方法，可以实现该单轨轨道的变轨功能，在中央机房的控制下，不同的列车可以通行于不同的该单轨轨道。

对比现有技术具有以下有益效果：

在已知该跨座式单轨轨道列车的最小转弯半径为45米、单轨轨道本体宽度为60厘米、高度为90厘米、轨道用混泥土的比重为2.4吨/立方米、列车车辆宽度为3米和列车运行两侧最小安全保障距离为50厘米的情况下，使用本变轨装置，单条轨道梁的主体结构长度约为10米，重量约为12.5吨，远小于现有技术采用的五节关节式变轨梁的全长30米和总重约为40吨的现状；

本变轨装置，由于体型小，结构简单，可以在高架平台上实施变轨，并可以减少设计、建设和维护成本，而目前的技术变轨操作通常占用较大的场地，建筑成本高，且变轨操作复杂，变轨精度难以控制；

本变轨装置在保障设备和轨道通行安全的前提下，需要对变轨梁块部件轴移的最大距离约为220厘米，可以在约15秒内完成变轨操作，提高轨道的通行效率，从而实现更大的乘客运载能力，同时也有利于提高变轨操作的精确度；

本变轨装置中变轨梁块的两端采用直线垂直面或弧线垂直面组成的驳接面，一方面可以是驳接更精准，车辆变轨通行更顺畅，另一方面可以使得驳接后的变轨梁块在面对车辆通行产生的离心力可以较好地分散到交叉轨道梁块和行走轨道梁上，提高了轨道运行的稳定性和可靠性；

本变轨装置中列车运行的轨道均为直线或弧线轨道，不存在折线轨道和断口轨道的情况，变轨过程流畅自然，变轨冲击小，提高了乘客乘坐的舒适性，减少了轨道和列车的额外损耗，同时也提高了轨道和列车的使用寿命；

因为本变轨装置采用非规则驳接面和轨道为完整直线或弧线轨道，所以可以提高列车通过变轨轨道时的通行速度，从而提高轨道的利用效率，而目前的技术，列车通过变轨轨道时速度通常需要在15公里每小时以内；

通过对本变轨装置的多种扩展组合，可以实现类似“x”形状的变轨轨道结构、类似于“k”形状的变轨轨道结构和类似于树杈分支形的轨道结构，从而可以实现在车辆制造工厂、车辆维护站、换乘站、区间站、终点站和车辆停车场等复杂轨道场地的轨道布置，也适用于终点站预备延伸线路和轨道分岔预备线路的轨道布置；

本变轨装置的变轨方法，步骤简单，操作规范，实施方便。

附图说明

图1为本发明变轨轨道的一种通行情况结构示意图。

图2为本发明变轨轨道的另一种通行情况结构示意图。

图3为本发明变轨轨道的一种通行情况结构俯视示意图。

图4为本发明变轨轨道的另一种通行情况结构俯视示意图。

图5为本发明交叉轨道梁块的结构示意图。

图6为本发明变轨梁块部件的结构仰视示意图。

图7为本发明变轨梁块部件的结构仰视示意图。

图8为本发明变轨梁块a和行走轨道梁连接的枢轴结构分解示意图。

图9为本发明变轨梁块b和变轨梁块c连接的枢轴结构分解示意图。

图10为本发明变轨梁块b和变轨梁块c连接的枢轴结构侧面分解示意图。

图11为本发明安装平台的地面仰视结构示意图。

图12为本发明扩展轨道为类似于“k”形时结构俯视示意图。

图13为本发明扩展轨道为类似于“x”形时结构俯视示意图。

图14为本发明扩展轨道为类似于树杈分支形时结构俯视示意图。

具体实施方法

参考图1图2图3图4一种跨座式单轨轨道的变轨装置及轨道包括行走轨道梁100、交叉轨道梁块110、变轨梁块部件200、变轨执行部件300、变轨锁定部件400、信号灯501、支撑柱502和固定在支撑柱顶部的安装平台503。

参考图5所述行走轨道梁100包括汇聚端行走轨道梁c103和分散端行走轨道梁a101和分散端行走轨道梁b102。

所述交叉轨道梁块110的一端和行走轨道梁c103对应的一端固定，底部和安装平台503固定，交叉轨道梁块110的外形为锲形块状；

交叉轨道梁块110的两个侧面为驳接面，可以分别和变轨梁块a201及变轨梁块c203与之对应的驳接面进行贴合驳接；

交叉轨道梁块110为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构，为了便于识别并起警示作用，该交叉轨道梁块110涂有不同于行走轨道梁100的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

参考图6图7所述变轨执行部件300由变轨驱动单元301、滑槽302、滑槽盖板305和台车303组成，滑槽302由金属材料制成，滑槽302安装在安装平台505内，滑槽302的数量为2-12条，台车303和滑槽盖板305的数量和滑槽302的数量一致，台车303底部安装有金属轮304，台车303放置在滑槽302内，滑槽盖板305固定在安装平台上，进一步的说就是，台车303可以在滑槽302内水平方向位移，但无法在垂直方向位移，台车303的顶部和变轨梁块部件200固定，变轨驱动单元301放置在滑槽302外缘一端的安装平台上，变轨驱动单元301使用液压或电力齿轮齿条连杆的施力方法来改变台车303的位置；

变轨执行部件300执行中央机房的变轨指令实施变轨操作，变轨执行部件向中央机房反馈变轨执行状态和变轨执行结果。

参考图8图9图10所述变轨梁块部件200包括变轨梁块a201、变轨梁块b202和变轨梁块c203，变轨梁块a201放置在交叉轨道梁块110一侧的安装平台503上，变轨梁块b202和变轨梁块c203放置在交叉轨道梁块110另一侧的安装平台503上，变轨梁块a201通过枢轴a211和行走轨道梁a101连接，变轨梁块b202通过枢轴b212和行走轨道梁b102连接，变轨梁块b202和变轨梁块c203通过其共同连接的枢轴c213连接，枢轴a和枢轴b的底部和安装平台503固定，变轨梁块a201、变轨梁块b202和变轨梁块c203的底部在滑槽302对应处和台车303固定，在变轨执行部件300的作用下，变轨梁块a201、变轨梁块b202和变轨梁块c203能沿着对应的滑槽方向做水平移动；

变轨梁块a201为弧线形轨道梁块，变轨梁块b202和变轨梁块c203当处于驳接状态时，两者合并的轨道为直线形轨道梁块；

变轨梁块a201、变轨梁块b202及变轨梁块c203两端的驳接面为直线垂直面或弧线垂直面，通过两端的驳接面可以分别和交叉轨道梁块110及对应的行走轨道梁100驳接，在变轨执行部件300的作用下，不是变轨梁块a201与交叉轨道梁块110及行走轨道梁a101驳接，就是变轨梁块b202和变轨梁块c203所组成的变轨梁块与交叉轨道梁块110及行走轨道梁b102驳接；

变轨梁块部件200为金属框架加钢筋混凝土结构或全金属结构；为了便于识别并起警示作用，变轨梁块部件200涂有不同于行走轨道梁100的颜色涂料，该涂料颜色为一种警示颜色或为多种警示颜色的交错组合。

所述变轨锁定部件400安装安装平台503的内部，变轨锁定部件有1-15个可向上伸出或向下收回操作的金属舌401，变轨梁部件200底部设有与之匹配的凹孔402，变轨锁定部件400使用液压或电力齿轮齿条结构的施力方法实施对金属舌401伸出或收回操作，用于对实施变轨梁块200的位置锁定功能，防止因承载、震动或其他因素造成的位置变化，并能够提高变轨梁块200的承载能力和轨道的刚度，确保列车在该变轨轨道处安全稳定地通行。

参考图11所述安装平台503固定在支撑柱的顶部，和安装平台固定503的支撑柱502的数量为3-12个，安装平台503下方放置有加强梁504，加强梁504的两端可以和支撑柱503连接，也用于对其他加强梁504的连接，加强梁503特别出现在列车行走轨道线路对应的安装平台下方，以提高安装平台及轨道的承载能力，并提高安装平台503及支撑柱502的整体刚度。

所述信号灯501由中央机房控制，分别放置在行走轨道梁100外沿的列车来车位置，为了确保列车的驾驶者能够有足够的警示作用，信号灯501分别放置在距离交叉轨道梁块10-150米处的行走轨道梁上，当变轨执行部件300实施变轨操作完毕后且轨道符合列车行走路线时，该指向列车来车方向的信号灯501显示为“绿灯”，否则显示为“红灯”。

受中央机房的控制，在变轨执行部件300的操作下，不同的列车可以通行于以行走轨道梁c103、交叉轨道梁块110、变轨梁块a201和行走轨道梁a101所连接而成的轨道，也可以通行于以行走轨道梁c103、交叉轨道梁块110、变轨梁块a203、变轨梁块a202和行走轨道梁b102所连接而成的轨道，从而实现了本变轨装置的变轨功能。

通过对本变轨装置的多种扩展组合，可以实现类似“k”形状的变轨轨道结构、类似于“x”形状的变轨轨道结构和类似于树杈分支形的轨道结构，现将该扩展组合内容说明如下：

参考图12本发明扩展轨道实施为类似于“k”形时轨道结构，该轨道结构由两组本发明变轨装置对接并交叉而成，通过变轨执行部件300对变轨梁块200的操作，可以实现列车在该变轨轨道上四种组合的上行或下行通行，该轨道结构可适用于换乘站、区间站和终点站等场地的轨道布置，也适用于终点站轨道预备延伸线路和轨道分岔预备线路的轨道布置。

参考图13本发明扩展轨道实施为类似于“x”形时轨道结构，该轨道结构由两组本发明变轨装置对接而成，通过变轨执行部件300对变轨梁块200的操作，可以实现列车在该变轨轨道上四种组合的上行或下行通行，该轨道结构可适用于换乘站、区间站和终点站等场地的轨道布置，也适用于终点站轨道预备延伸线路和轨道分岔预备线路的轨道布置。

参考图14本发明扩展轨道实施为类似于树杈分支形时轨道结构，该轨道结构由多组组本发明变轨装置首尾对接并交叉而成，通过变轨执行部件300对变轨梁块200的操作，可以实现列车在该变轨轨道上多个方向的上行或下行通行，该轨道结构可适用于车辆制造工厂、车辆维护站、终点站和车辆停车场等复杂轨道场地的轨道布置。

本发明的另一个方案是提供一种跨座式单轨轨道的变轨方法，它包括下列步骤：

s01在中央机房的控制下，信号灯501全部显示“红灯”；

s02变轨执行部件300执行中央机房的变轨指令实施变轨操作；

s03变轨锁定部件400解除对变轨梁块200的当前位置锁定操作；

s04变轨执行部件300改变变轨梁块部件200的位置，直至变轨梁块部件200从当前位置改变到变轨要求位置，此时，仅有一条符合列车通行的轨道被驳接；

s05变轨锁定部件400实施对变轨梁块部件200的当前位置锁定操作；

s06变轨执行部件向中央机房反馈的变轨操作完毕的信息；

s07中央机房的控制下，使符合轨道线路行走的列车来车方向的信号灯501显示为“绿灯”，其余信号灯全部显示“红灯”；

s08变轨操作完毕，符合轨道线路行走的列车允许通行。

本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，如果对本发明的这些改动和变型是在本发明的权利要求及其等同方案的范围之内，则本发明也将包含这些改动和变型。