一种电磁导向转向架及轨道车辆的制作方法

本发明属于轨道交通领域，涉及一种电磁导向转向架及轨道车辆。

背景技术：

传统转向架在车轮的内侧部分设置有轮缘，以实现列车的导向和防止脱轨。

采用轮缘防止脱轨的技术必须确保轨道无异物，否则可能带来脱轨风险，尤其是在速度不断提高的高速铁路上，脱轨往往会带来灾难性后果，这给轨道维护和车辆维护带来极大压力和困难。为确保万无一失，在轨道检修和车辆检修时往往会出现过度修现象，大幅提高检修成本。

另外，在曲线通过时轮缘会与轨道接触，在曲线多、半径小的区段常以发生轮缘及外轨过早磨耗的问题，导致车轮的使用寿命大幅减少，同时伴随啸叫声影响周边环境。

专利cn200510117177.0公开了一种槽轨磁浮线路-车结构技术系统，该技术系统针为悬浮动力舱设计了槽型轨道，槽轨两内侧面各固定有一条由铁磁性定子条等间距排列成的导向轨，在悬浮动力舱侧面固定有上下两条侧永磁，两条侧永磁之间设有导向轮，侧永磁用于平衡悬浮高度，导向轮用于悬浮动力舱导向，该专利目前处于无效状态。该专利更接近于一种磁浮列车，采用的槽型轨道外形与本专利类似，但其导向是采用导向轮导向，与跨坐式单轨结构无异。

专利cn201120142903.5公开了一种轻型轨道交通车辆磁被动式导向系统，其采用在路面铺设铁质轨道，车辆上安装的带有磁性的导向轮，通过两者的吸引作用进行导向。该专利采用磁导向，但是与本专利采用的侧面电磁导向完全不同，首先其采用的是被动导向，通过导向轮与铁质轨道的吸力进行导向，导向轮偏离越远导向力越小。

专利cn201710220647.9公开了一种磁浮列车涉及的是磁悬浮列车，该专利提及在磁悬浮列车悬浮架(转向架)上设有与轨道横向设置的导向电磁铁。磁悬浮由于列车与轨道无接触，因此基本采用电磁导向。但从示意图可知，该专利的导向电磁铁安装在u型轨道外侧，悬浮架将轨道包裹，这在传统的铁轨系统中是不现实的。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电磁导向转向架及轨道车辆，以解决传统转向架脱轨安全性问题、轮缘磨耗问题以及噪音大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种电磁导向转向架，包括构架和轮对，轮对外侧固定有轴箱，所述轮对通过轴箱安装于构架底部；所述构架和/或轴箱的外侧面上固定有与构架长度方向平行的导向电磁铁，相应地，可在导向电磁铁的外侧设置与导向电磁铁相互平行的导向轨。

如此，可通过控制导向电磁铁与导向轨之间的作用力达到平衡，实现轨道车辆导向，并防止轮对脱轨，替代传统轨道车辆的轮缘功能。轮对的车轮的踏面无需设置轮缘，其踏面可以根据需要设计为锥形、磨耗型甚至是采用非金属车轮，避免轮缘在运行中的金属摩擦。

作为本发明的一种实施方式，所述构架的外侧面上固定有与构架长度方向平行的导向电磁铁。

作为本发明的又一种实施方式，所述轴箱的外侧面上固定有与构架长度方向平行的导向电磁铁。

进一步地，导向电磁铁通过三角撑杆和调节杆与构架或轴箱连接，所述三角撑杆和调节杆分别与导向电磁铁转动连接，所述三角撑杆在导向电磁铁上的连接位置、调节杆在导向电磁铁上的连接位置位于同一铅垂线上，如此，调节杆具有伸缩能力，三角撑杆、调节杆配合作用，可实现对导向电磁铁倾斜度进行调节。进一步地，所述三角撑杆位于调节杆的上方。

进一步地，所述导向电磁铁上安装有多个间隙传感器，所述多个间隙传感器沿导向电磁铁的长度方向依次分布。

通过控制左右两侧导向电磁铁与导向轨的吸力大小保证间隙的平衡，实现列车导向。间隙传感器考虑有冗余，当列车经过轨缝或者单点出现故障时，通过算法进行判断避免误判。

进一步地，导向电磁铁与导向轨之间的距离为5-20mm。

基于同一发明创造，本发明还提供一种轨道车辆，包括车体，所述车体安装于如上所述的电磁导向转向架上。

本发明中，在转向架两侧安装导向电磁铁，并在导向电磁铁外侧设置导向轨，可通过控制导向电磁铁与导向轨之间的吸力平衡实现轨道车辆导向，防止轨道车辆偏离轨道。实际上，导向轨与走行轨（与转向架轮对接触的轨道）形成u型轨道，确保列车永不脱轨，极大的提高列车运行安全性。本发明的轨道车辆高速运行时，异物侵入轨道和车下零部件松脱所造成的后果从车毁人亡降低到车辆受损，大大降低轨道检修、车辆检修以及车辆运营压力，同时可以实现科学检修，降低过度检修带来的巨大成本。

传统轨道车辆主要依靠轮对轮缘实现导向和防脱轨功能，本发明主要依靠导向电磁铁实现导向和防脱轨，车轮上无需设置轮缘，轨道车辆可实现无磨耗导向，有效提高车轮的使用寿命并降低车辆轮轨噪音，保护周边环境。车轮可根据列车速度、线路条件调整踏面形状，甚至可以采用橡胶轮。

此外，导向电磁铁的导向性能大大优于轮缘导向，能够有效提高更高速度下列车的运行稳定性，尤其是抵抗蛇行运动的能力。

与专利cn200510117177.0相比，本发明的导向轨与导向电磁铁之间为无磨耗导向，解决的是既有轮轨系统车辆转向架的脱轨安全、导向、轮缘磨耗等问题。

与专利cn201120142903.5相比，本发明的转向架采用的是主动控制导向，转向架偏离轨道越大导向力也越大，确保转向架与轨道的对中；其次专利cn201120142903.5没有限位功能，当导向轮偏离铁质轨道后很容易出轨，无法满足传统轨道交通车辆的导向需求，而本发明中，转向架实际被“安装于”u型结构中，即使导向失效也不至于脱轨；而且专利cn201120142903.5的导向轮与铁质轨道相互接触，其吸力会带来滚动阻力，消耗车辆的牵引力。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明的u型轨道结构保证转向架不脱轨，大大提高列车的运营安全性。安全性得到保障可以让线路、车辆进行更科学、更经济的检修，避免了因过度担心安全而进行的过度维修。

（2）本发明以无磨耗的导向电磁铁替代了车轮轮缘，有效提高车轮的使用寿命，同时降低轮轨噪音，尤其是通过弯道时轮缘摩擦带来的啸叫声。对车轮要求降低，有利于降低车轮使用成本。

（3）通过调整导向电磁铁的控制方法，可优化车辆的动力学性能，尤其是抗蛇形性能。

附图说明

图1是一种传统轨道车辆的横截面结构示意图。

图2是本发明第一种实施方式的轨道车辆的横截面结构示意图。

图3是本发明的一种导向电磁铁的结构示意图。

图4是本发明的一种导向电磁铁与构架的连接关系示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图2至图4所示，一种电磁导向转向架，包括构架12和轮对14，轮对14外侧固定有轴箱13，所述轮对14通过轴箱13安装于构架12底部；所述构架12的外侧面上固定有与构架长度方向平行的导向电磁铁11，导向电磁铁11的外侧设有与导向电磁铁相互平行的导向轨3（一般安装于走行轨两侧的地面上），进一步地，导向电磁铁的外侧面与导向轨内侧面相互平行。

导向电磁铁11通过三角撑杆112和调节杆113与构架12或轴箱13连接，所述三角撑杆112和调节杆113分别与导向电磁铁11转动连接，所述三角撑杆112在导向电磁铁11上的连接位置、调节杆113在导向电磁铁11上的连接位置位于同一铅垂线上。所述导向电磁铁11上安装有多个间隙传感器111，所述多个间隙传感器111沿导向电磁铁11的长度方向依次分布。

导向电磁铁11与导向轨3之间的距离为10mm。

一种轨道车辆，包括车体4，所述车体4安装于如上所述的电磁导向转向架1上。

导向电磁铁11具有多组磁极并分别控制，提高导向电磁铁的可靠性。

导向电磁铁11安装在轴箱13上时，用于轮对的导向，相当于轮缘的导向作用。导向电磁铁11安装在构架12上时，直接对构架12进行导向，由于限制了构架12的横向运动，有效减小了车体4横向运动，缩小了车体4动态轮廓，同时为确保任何情况下轮对不会横向脱离走行轨2，构架12和轴箱13间可设置横向限位。

本发明的车轮上无需再设计轮缘141，其踏面可以根据需要设计为锥形、磨耗型甚至是采用非金属车轮，避免轮缘在运行中的金属摩擦，同时车轮的踏面宽度要有一定宽度，确保导向电磁铁11与导向轨3接触时，踏面仍不会脱离走行轨2。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。