本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域，特别是涉及一种用于变轨距转向架的地面变轨结构。
背景技术：
为了满足邻近国家不同轨距轨道间的运输要求，现多在交界处更换不同轮对内侧距的转向架，但该方案成本高、耗时长。西班牙和日本先后发明了可变轨距的轮对，能够在不同轨距轨道间连续运行。
目前，车轮的横向定位是通过导轨直接实现的，但是由于导轨间隙的存在，容易发生定位不精确的情况，导致锁紧销受到轴箱体及外套筒施加的较大的横向压力，进而导致其动作时受到较大的垂向摩擦力，使得锁紧销的解锁和锁紧动作容易发生卡滞，而无法成功解锁或锁紧，若此时强行变轨距将造成变轨距轮对损坏，造成重大损失。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
本发明的目的是提供一种用于变轨距转向架的地面变轨结构，以保证变轨距轮对解锁和锁紧顺利进行。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于变轨距转向架的地面变轨结构，所述地面变轨结构包括平行设置的一对支撑轨和沿一对所述支撑轨的内侧依次设置的一对第一导轨、一对变轨距导向轨和一对第二导轨；所述第一导轨与所述变轨距导向轨之间设有解锁段，所述变轨距导向轨与所述第二导轨之间设有锁紧段；所述解锁段的内/外侧和锁紧段的的内/外侧分别设有推紧定位装置，所述推紧定位装置用于向经过所述解锁段和锁紧段的变轨距转向架的变轨距轮对施加横向推力。
其中，所述变轨距轮对包括车轮、车轴和锁紧机构；所述车轮设于所述车轴的两端，且与所述车轴通过花键连接；所述锁紧机构分别设于所述车轮的外侧，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧机构与所述车轮连接，所述推紧定位装置用于向经过所述解锁段和锁紧段的所述车轮施加横向推力。
其中，所述锁紧机构包括内套筒、滚动轴承、外套筒和锁紧销；
所述内套筒、滚动轴承和外套筒由内向外依次紧密套接，所述内套筒与所述车轴间隙配合，所述内套筒朝向所述车轮的一端延伸出所述轴箱体且与所述车轮紧固连接，所述外套筒与所述轴箱体的内表面间隙配合，所述外套筒外的相对两侧分别设有沿所述外套筒轴向延伸的凸台，沿所述凸台的长度方向间隔设有多个凹槽，所述轴箱体的内侧壁设有与所述凹槽一一对应的内凹弧面，所述凹槽与所述内凹弧面限定出所述锁紧销的锁紧空间。
其中，所述锁紧销包括销体，所述销体的一侧开设有一开口槽，所述开口槽沿所述销体的径向贯通，所述开口槽内设有至少一个沿所述销体轴向延伸的凸耳，所述凸耳的上端与所述开口槽的槽顶连接，所述凸耳的下端与所述开口槽的槽底之间设有缺口，所述凸耳用于插入所述凹槽中，所述销体位于所述凸耳的相对另一侧用于插入所述内凹弧面中。
其中，所述销体的底面在位于其中心轴线的两侧分别设置为从中心轴线向两侧向上倾斜的导向斜面；所述销体通过复位弹簧安装在所述轴箱体中；所述销体的上端与所述复位弹簧连接，所述销体的下端延伸出所述轴箱体的底部。
其中，所述第一导轨、变轨距导向轨以及第二导轨的上表面均设有用于所述车轮运行的导向槽，所述支撑轨与所述解锁段相对的一段设有倾斜向上的解锁斜面；所述支撑轨与所述锁紧段相对的一段设有倾斜向下的锁紧斜面，所述解锁斜面、锁紧斜面与所述导向斜面的倾斜角度一致。
其中，所述轴箱体的内端面设有供所述外套筒滑移的通孔，所述通孔的周向形成内止挡，所述轴箱体的外端面设有外端盖，所述轴箱体外的下侧轴向两端分别设有外止挡；所述第一导轨朝向所述变轨距导向轨的一端设置为倾斜向下的第一坡面，所述第二导轨朝向所述变轨距导向轨的一端设置为倾斜向上的第二坡面；经过所述第一坡面后的所述变轨距轮对，所述轴箱体支撑在所述支撑轨上，其下侧轴向两端的所述外止挡分设于所述支撑轨的两侧。
其中，所述推紧定位装置包括沿所述支撑轨的长度方向间隔设置的多个可伸缩推杆，所述可伸缩推杆的轴向垂直于所述支撑轨的长度方向。
其中，所述推紧定位装置还包括固定部，所述固定部固定于地面，所述可伸缩推杆可沿所述固定部的轴向来回移动，所述可伸缩推杆的端部设有弹性套。
其中，所述推紧定位装置为液压或气压作动器。
其中，一对所述第一导轨之间的轨距小于一对所述第二导轨之间的轨距；所述推紧定位装置设于所述解锁段相对的所述支撑轨外侧，所述推紧定位装置设于所述锁紧段的内侧。
其中，沿所述解锁段的两端向外延伸排布有所述推紧定位装置；沿所述锁紧段的两端向外延伸排布有所述推紧定位装置。
其中，位于所述解锁段外侧的一对所述支撑轨与所述推紧定位装置相对的位置处分别设有供所述可伸缩推杆穿过的定位孔。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种用于变轨距转向架的地面变轨结构，通过在地面变轨结构的解锁段和锁紧段的内侧或外侧分别设置推紧定位装置，利用推紧定位装置向经过所述解锁段和锁紧段的变轨距转向架的变轨距轮对施加横向推力，使得变轨距轮对轴向两端的车轮相对于所运行的导轨均有微量位移，以重新调整变轨距轮对上相配合的各部件的位置关系，方便提高定位精度，从而能够保证变轨距轮对解锁和锁紧顺利进行。
本发明的可变轨距轮对，将锁紧机构分别设于车轮的外侧，车轮内侧部分的车轴与传统车轴保持一致，一方面为安装在车轮内侧车轴上的电机、齿轮箱等部件留有足够的设计空间，另一方面可以跟既有车的接口保持一致，便于既有车批量改造；另外，车轮和车轴间采用花键连接，从而将扭矩均匀分布在车轮的内周，既便于传递扭矩，也便于车轮沿车轴滑动实现变轨距。
附图说明
图1为本发明一种用于变轨距转向架的地面变轨结构的整体结构俯视图；
图2(a)、图2(b)分别为本发明中的变轨距轮对经过第一导轨的侧视图和主视图；
图3(a)、图3(b)分别为本发明中的变轨距轮对经过轨道降低段的侧视图和主视图；
图4(a)、图4(b)分别为本发明中的变轨距轮对经过解锁段的侧视图和主视图；
图5(a)、图5(b)分别为本发明中的变轨距轮对刚驶入变轨距导向轨的侧视图和主视图；
图6(a)、图6(b)分别为本发明中的变轨距轮对刚驶出变轨距导向轨的侧视图和主视图；
图7(a)、图7(b)分别为本发明中的变轨距轮对经过锁紧段的侧视图和主视图；
图8(a)、图8(b)分别为本发明中的变轨距轮对刚要进入轨道抬升段的侧视图和主视图；
图9(a)、图9(b)分别为本发明中的变轨距轮对经过轨道抬升段的侧视图和主视图；
图10(a)、图10(b)分别为本发明中的变轨距轮对经过第二导轨的侧视图和主视图；
图11为本发明中的变轨距轮对与轴箱体的位置关系(贴靠内止挡)轴向局部剖视图；
图12为本发明中的变轨距轮对与轴箱体的位置关系(贴靠外端盖)轴向局部剖视图；
图13为本发明中推紧定位装置从车轮外侧推紧的示意图；
图14为本发明中推紧定位装置从车轮内侧推紧的示意图；
图15为本发明中锁紧销的立体结构示意图；
图中：10：支撑轨；20：第一导轨；21：轨道降低段；30：变轨距导向轨；40：第二导轨；41：轨道抬升段；50：解锁段；60：锁紧段；70：推紧定位装置；71：可伸缩推杆；72：固定部；80：变轨距轮对；81：车轮；82：车轴；83：外套筒；831：凸台；832：凹槽；84：滚动轴承；86：锁紧销；861：销体；862：开口槽；863：凸耳；864：缺口；865：导向斜面；90：轴箱体；91：内凹弧面；92：内止挡；93：外端盖；94：外止挡；100：解锁斜面；110：锁紧斜面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“纵向”是指支撑轨的长度方向、“横向”为水平垂直支撑轨的方向、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等为指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种用于变轨距转向架的地面变轨结构，所述地面变轨结构包括平行设置的一对支撑轨10和沿一对所述支撑轨10的内侧依次设置的一对第一导轨20、一对变轨距导向轨30和一对第二导轨40，第一导轨20和第二导轨40的两端均平行地由外向内延伸进一对支撑轨10的内侧，所述第一导轨20、变轨距导向轨30以及第二导轨40的上表面均设有用于车轮81运行的导向槽，通常情况下，车轮81行驶在导向槽中时与导向槽会存在一定的间隙；本实施例中，以列车从第一导轨20向第二导轨40运行的方向作为列车前进的方向为例来说明本发明的内容，并进一步规定一对所述第一导轨20之间的轨距小于一对所述第二导轨40之间的轨距，例如，从标准轨变轨距为宽轨，如图2(a)、图2(b)至图10(a)、图10(b)，示出了变轨距轮对80从第一导轨20到第二导轨40的整个变轨距过程，进一步地，所述第一导轨20与所述变轨距导向轨30之间设有解锁段50，所述变轨距导向轨30与所述第二导轨40之间设有锁紧段60；所述解锁段50和锁紧段60的内侧或外侧分别设有推紧定位装置70，本发明的实施例中，优选地，如图13所示，所述推紧定位装置70设于所述解锁段50的外侧，且位于相应的所述支撑轨10外侧，如图14所示，所述推紧定位装置70设于所述锁紧段60的内侧，所述推紧定位装置70用于向经过所述解锁段50和锁紧段60的变轨距转向架的变轨距轮对80施加横向推力，使得变轨距轮对80轴向两端的车轮81相对于导向槽的间隙产生位移(当然，该位移是很少量的)，使得车轮81在允许的公差范围内行使，以重新调整变轨距轮对80两侧相配合的各部件的位置关系，使得各部件之间定位更加精确，便于解锁和锁紧的顺利进行。
本发明的实施例中，如图1-15所示，先介绍变轨距转向架的具体结构，再介绍推紧定位装置70的具体结构；具体地，所述变轨距转向架设有一对平行的变轨距轮对80，所述变轨距轮对80可以包括车轮81、车轴82和锁紧机构；所述车轮81设于所述车轴82的两端，且与所述车轴82通过花键连接，便于传递扭矩，也便于车轮81沿车轴82滑动；所述锁紧机构分别设于所述车轮81的外侧，且位于所述车轴82两端的轴箱体90中，所述锁紧机构与所述车轮81连接，在变轨距时，车轮81带动锁紧机构一起移动，此时，锁紧机构沿轴箱体90移动；所述推紧定位装置70用于向经过所述解锁段50和锁紧段60的车轮81施加横向推力，当然，推紧定位装置70还可以延伸设于解锁段50和锁紧段60的附近，用于向进入解锁段50和锁紧段60之前和之后的车轮81同样施加横向推力，以重新调整锁紧机构与轴箱体90的位置关系，以使车轮81在解锁、锁紧前后均处于精确定位的位置。
如图11-12所示，进一步地，所述锁紧机构具体可以包括内套筒(图中未示出)、滚动轴承84、外套筒83和锁紧销86；
所述内套筒、滚动轴承84和外套筒83由内向外依次紧密套接，所述内套筒与所述车轴82间隙配合，所述内套筒朝向所述车轮81的一端延伸出所述轴箱体90且与所述车轮81紧固连接，所述外套筒83与所述轴箱体90的内表面间隙配合，所述外套筒83外的相对两侧分别设有沿所述外套筒83轴向延伸的凸台831，沿所述凸台831的长度方向间隔设有多个凹槽832，所述轴箱体90的内侧壁设有与所述凹槽832一一对应的内凹弧面91，所述凹槽832与所述内凹弧面91限定出所述锁紧销86的锁紧空间。具体地，当锁紧销86插入锁紧空间时，锁紧销86的一部分位于凹槽832中，另一部分与内凹弧面91贴合，外套筒83相对于轴箱体90位置被固定，实现锁紧，此时，车轮81相对于车轴82位置固定；当需要变轨距时，锁紧销86在外力作用下脱离所在的锁紧空间，实现解锁，本实施例中，优选采用向上的推力使得锁紧销86脱离锁紧空间，此时，利用变轨距导向轨30推动车轮81沿车轴82向外或向内移动，具体实现方式为变轨距导向轨30上的导向槽呈角度设置，例如导向槽之间的角度逐渐变大或逐渐变小，当车轮81经过该导向槽时受到向内或向外的挤压力，随之带动外套筒83相对于轴箱体90和锁紧销86移动，当与所变轨距相应的锁紧空间移动到锁紧销86的正下方时，锁紧销86在自身重力及向下力的作用下插入该锁紧空间，车轮81变轨距完成。
具体地，如图15所示，所述锁紧销86可以包括销体861，所述销体861的一侧开设有一开口槽862，所述开口槽862沿所述销体861的径向贯通，所述开口槽862内设有至少一个沿所述销体861轴向延伸的凸耳863，优选设有两个平行的凸耳863，以改善单个凸耳863的受力情况，从而提高可靠性，所述凸耳863的上端与所述开口槽862的槽顶连接，所述凸耳863的下端与所述开口槽862的槽底之间设有缺口864，所述凸耳863用于插入所述凹槽832中，所述销体861位于所述凸耳863的相对另一侧用于插入所述内凹弧面91中。进一步地，所述销体861的底面在位于其中心轴线的两侧分别设置为从中心轴线向两侧向上倾斜的导向斜面865；所述销体861通过复位弹簧安装在所述轴箱体90中；所述销体861的上端与所述复位弹簧连接，所述销体861的下端延伸出所述轴箱体90的底部，以便于地面变轨结构对销体861施加作用力，实现变轨距；如图4(a)所示，所述支撑轨10与所述解锁段50相对的一段设有倾斜向上的解锁斜面100，在变轨距时，位于外套筒83两侧的锁紧销86同时经过该解锁斜面100，销体861受到向上的作用力被逐渐抬高，从下向上脱离凹槽832，完成解锁，首先凸耳863从下向上脱离凹槽832，移动到凹槽832的上方，此时凸耳863下方的缺口864与两个凹槽832之间的凸台831位置相对，此时车轮81由变轨距导向轨30施加向左或向右的外力，外套筒83跟随车轮81一起移动，凸台831卡入缺口864中并沿缺口864移动，凸耳863的下端支撑在凸台831的台面上，直至移动到另一个凹槽832的位置，如图7(a)所示，所述支撑轨10与所述锁紧段60相对的一段设有倾斜向下的锁紧斜面110，当位于外套筒83两侧的锁紧销86同时经过该锁紧斜面110时，销体861在自身重力以及复位弹簧向下力的作用下沿该倾斜向下的锁紧斜面110逐渐下移，直至凸耳863插入该凹槽832中，完成锁紧，变轨距完成。进一步地，为了保证解锁和锁紧平稳、顺畅地完成，所述解锁斜面100、锁紧斜面110与所述导向斜面865的倾斜角度一致。
具体地，如图11-12所示，所述轴箱体90的内端面设有供所述外套筒83滑移的通孔，所述通孔的周向形成内止挡92，所述轴箱体90的外端面设有外端盖93，如图13-14所示，所述轴箱体90外的下侧轴向两端分别设有外止挡94；如图3(a)所示，所述第一导轨20朝向所述变轨距导向轨30的一端设置为倾斜向下的第一坡面形成轨道降低段21，本发明的具体工作原理为：当变轨距轮对80经过该轨道降低段21时，车轮81卸载，由轴箱体90起支撑作用，此时，其下侧轴向两端的所述外止挡94分设于所述支撑轨10的两侧，转向架整体由支撑轨10带动向前移动直至经过变轨距导向轨30，变轨距完成，如图9(a)所示，所述第二导轨40朝向所述变轨距导向轨30的一端设置为倾斜向上的第二坡面形成轨道抬升段41；变轨距完成后的变轨距轮对80，经过该轨道抬升段41后重新变为车轮81承载。由于在解锁段50和锁紧段60均设置推紧定位装置70，当轮对靠近解锁段50时，如图13所示，推紧定位装置70从轮对外侧压紧车轮81，此时，车轮81带动外套筒83向内略微移动，使得外套筒83与轴箱体90内端的内止挡92贴靠，如图11所示；且支撑轨10外侧与轴箱体90下侧轴向外端的外止挡94贴靠(如图13所示)，此时，锁紧销86的凸耳863两侧与凹槽832均无作用力即没有锁紧力，为下一步的变轨做好准备；实现了支撑轨10、轴箱体90、外套筒83、锁紧销86的精确定位，减少了轴箱体90和外套筒83对锁紧销86的横向力，进而减小了锁紧销86动作时的垂向摩擦阻力，有利于锁紧销86的解锁动作顺利进行。
当轮对靠近锁紧段60时，如图14所示，推紧定位装置70从轮对内侧压紧车轮81，此时，车轮81带动外套筒83向外略微移动，使得外套筒83与轴箱体90的外端盖93贴靠，如图12所示；且此时支撑轨10内侧与轴箱体90下侧轴向内端的外止挡94贴靠(如图14所示)，此时，锁紧销86的凸耳863两侧与凹槽832均无作用力，实现了支撑轨10、轴箱体90、外套筒83、锁紧销86的精确定位，减少了轴箱体90和外套筒83对锁紧销86的横向力，进而减小了锁紧销86动作时的垂向摩擦阻力，有利于锁紧销86的锁紧动作顺利进行。
当然，当变轨距轮对80从第二导轨40向第一导轨20的方向运行时，原先的锁紧段60变为解锁段50，原先的解锁段50变为锁紧段60，且变为由宽轨向标准轨变轨，整个过程是上述过程的相反过程。
本发明的实施例中，如图13-14所示，所述推紧定位装置70优选包括沿所述支撑轨10的长度方向间隔设置的多个可伸缩推杆71，所述可伸缩推杆71的轴向垂直于所述支撑轨10的长度方向，所述推紧定位装置70还包括固定部72，所述固定部72固定于地面，所述可伸缩推杆71可沿所述固定部72的轴向来回移动，所述可伸缩推杆71的端部设有弹性套，以减小可伸缩推杆71与车轮81之间的摩擦力。优选地，所述推紧定位装置70为液压或气压作动器，以方便根据控制指令自动施加推力。
为了方便可伸缩推杆71直接抵接到车轮81，位于所述解锁段50外侧的一对所述支撑轨10与所述推紧定位装置70相对的位置处分别设有供所述可伸缩推杆71穿过的定位孔。
需要说明的是，为了减小轴箱体90与支撑轨10之间的摩擦，所述支撑轨10的上表面可以设有沿所述支撑轨10的长度方向排列的若干辊子，若干辊子的滚动方向与轴箱体90的移动方向一致，此外，为了增加轴箱体90的耐磨性，可以在轴箱体90的底面增加耐磨板。
并且，为了对进入解锁段50之前和之后的车轮81均平稳施加横向推力，以及对进入锁紧段60之前和之后的车轮81均平稳施加横向推力，沿所述解锁段50的两端向外延伸排布有所述推紧定位装置70；沿所述锁紧段60的两端向外延伸排布有所述推紧定位装置70。
由以上实施例可以看出，本发明通过在解锁段50及其附近、锁紧段60及其附近设置推紧定位装置70，提高了变轨距轮对80锁紧机构的定位精度，有利于锁紧销86的解锁/锁紧动作顺利进行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。