一种用于轨道机车的联动装置及轨道机车的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种用于轨道机车的联动装置及轨道机车。

背景技术：

个人快速运输系统(personalrapidtransit，简称prt)，也称个人捷运，是一种自动导向轨道交通系统，用于提供按需求不间断的运输；现有的个人快速运输系统通常包括机车(或称为车辆)和轨道，机车沿轨道行进，用于搭载乘客的轿厢设置于机车的下方，并与机车相连。

然而，现有的个人快速运输系统，通常存在以下不足，1、机车的变轨需要道岔的机械运动及结构的变化来实现，变轨时间长，效率低；2、对于机车的保护不够到位，尤其是在有侧向风时，机车侧倾的幅度较大，不利于机车的平稳运行；3、在机车进行变轨后，机车的受力情况通常会跟着改变，而现有技术中对防止机车侧倾的保护，不能随着机车受力情况的改变而改变，适应性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种用于轨道机车的联动装置，同步性好，噪声低，不仅可以引导机车前行和变轨，而且可以有效防止机车侧倾和脱轨，有利于机车运行更加平稳，安全性更高。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于轨道机车的联动装置，包括第一联动部，所述第一联动部包括分别用于引导机车向左变轨及向右变轨的第一变轨轮和第二变轨轮、分别用于防止机车左倾及右倾的第一保护轮和第二保护轮、及分别连接第一变轨轮、第二变轨轮、第一保护轮和第二保护轮的联动机构，联动机构用于同步驱动第一变轨轮与上导轨接触、同侧的第一保护轮移动到下导轨的外侧，或同步驱动第二变轨轮与上导轨接触、同侧的第二保护轮移动到下导轨的外侧。

优选的，所述联动机构包括第一同步机构及第二同步机构，其中，所述第一同步机构与第二同步机构相连，所述第一变轨轮和第二变轨轮分别连接于第一同步机构，并分别与第一同步机构构成回转副，所述第一保护轮和第二保护轮连接于第二同步机构，并分别与第二同步机构构成回转副。

优选的，当机车向左变轨或沿左侧运行时，第一变轨轮及第一保护轮的轴线相互平行，且位于竖直方向，当机车向右变轨或沿右侧运行时，第二变轨轮及第二保护轮的轴线相互平行，且位于竖直方向。

优选的，所述第一同步机构采用的是平行四边形机构。

优选的，所述第一同步机构包括同步连杆、第一变轨摆臂、第二变轨摆臂，所述第一变轨轮和第二变轨轮分别与所述第一变轨摆臂和第二变轨摆臂构成回转副，且第一变轨摆臂和第二变轨摆臂的一端分别与支撑座或机车的机架构成转动副，另一端分别与同步连杆构成转动副。

优选的，所述第一变轨轮的轴线与第二变轨轮的轴线之间的夹角大于或等于90度。

优选的，所述同步连杆采用十字形结构。

优选的，所述同步连杆的两端分别设置有用于构成转动副的通孔，同步连杆的中间设置有用于连接驱动机构的第一条孔，下端设置有用于连接第二同步机构的第二条孔。

优选的，所述第二同步机构包括联动摆臂和下摆臂，其中，所述联动摆臂和下摆臂分别与机车的机架构成转动副，下摆臂包括三个端，分别为第一端、第二端以及第三端，联动摆臂的一端与同步连杆相连，另一端与所述第一端相连，所述第一保护轮和第二保护轮分别设置于所述第二端和第三端。

优选的，所述联动摆臂的中间设置有通孔，通孔处设置有用于构成转动副的套筒，联动摆臂的两端分别设置有用于连接同步连杆和下摆臂的轴。

优选的，所述下摆臂采用人字形结构。

可选的，所述下摆臂包括第一臂板、第二臂板以及第三臂板，其中，所述第二臂板与第三臂板分别与第一臂板垂直，且分别连接于第一臂板的同一端，第一臂板的另一端设置有用于连接联动摆臂的第三条孔，第二臂板和第三臂板上分别设置有用于连接第一保护轮及第二保护轮的轴。

优选的，所述第二臂板与第三臂板之间的夹角小于180度，大于或等于90度。

优选的，所述轴为阶梯轴。

优选的，当第一保护轮移动到下导轨的外侧时，第一保护轮与下导轨之间有间隙，当第二保护轮移动到下导轨的外侧时，第二保护轮与下导轨之间有间隙。

进一步的，还包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一同步机构或第二同步机构相连，驱动机构用于驱动第一同步机构和第二同步机构同步动作。

优选的，所述驱动机构包括驱动电机、减速器、传动轴以及曲柄摆臂，所述驱动电机的输出轴与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴与传动轴相连，曲柄摆臂的一端与传动轴相连，另一端与同步连杆相连，曲柄摆臂用于在驱动电机的驱动下绕传动轴的中心轴线转动。

一种优选的方案中，还包括第二联动部，所述第二联动部与第一联动部的结构相同，且对称设置，第一联动部与第二联动部通过所述传动轴相连。

一种轨道机车，包括一组或多组前述联动装置。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种用于轨道机车的联动装置及轨道机车，具有以下有益效果：

1、本联动装置，结构紧凑，设计合理，既可以引导机车前行和变轨，减少变轨时间，大幅度提高个人快速运输系统的运行效率，又可以同步保护机车，防止机车侧倾、大幅度侧倾、脱轨等，有利于机车运行更加平稳，安全性更高。

2、本联动装置，同步性好，不仅变轨轮之间可以同步，保护轮之间可以同步，而且同侧的变轨轮与保护轮之间也可以同步，使得在机车在变轨同时，对机车的防侧倾保护也可以同步跟着改变。

3、本联动装置，设置于下方的保护轮，在进行保护机车、防止机车侧倾的同时，通常不直接与下导轨相接触，使得机车运行过程中的噪声小、保护轮的磨损少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中提供的一种联动装置侧视图。

图2为图1的a-a向视图。

图3为本发明实施例1中提供的一种联动装置中，第一变轨摆臂的结构示意图。

图4为本发明实施例1中提供的一种联动装置中，联动摆臂的结构示意图。

图5为本发明实施例1中提供的一种联动装置中，下摆臂的结构示意图。

图6为本发明实施例1中提供的一种联动装置设置于机车，且机车在轨道上向右变轨时的示意图。

图7为本发明实施例1中提供的一种联动装置设置于机车，且机车在轨道上向左变轨时的示意图。

图8为本发明实施例2中提供的一种联动装置的结构示意图。

图中标记说明

第一联动部100，

第一同步机构201，同步连杆202，通孔203，第一条孔204，第二条孔205，第一变轨摆臂206，第二变轨摆臂207，第一变轨轮208，第二变轨轮209，

第一连板301，第二连板302，第一轴303，第二轴304，第三轴305，

第二同步机构401，联动摆臂402，套筒403，轴404，下摆臂405，第一臂板406，第二臂板407，第三臂板408，第三条孔409，第一保护轮410，第二保护轮411，

驱动电机501，减速器502，传动轴503，曲柄摆臂504，

第二联动部600，

机架701，上导轨702，下导轨703。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例中提供了一种用于变轨的联动装置，如图1和图2所示，包括第一联动部100，所述第一联动部100包括分别用于引导机车向左变轨及向右变轨的第一变轨轮208和第二变轨轮209、分别用于防止机车左倾及右倾的第一保护轮410和第二保护轮411、及分别连接第一变轨轮208、第二变轨轮209、第一保护轮410和第二保护轮411的联动机构，联动机构用于同步驱动第一变轨轮208与上导轨702接触、同侧的第一保护轮410移动到下导轨703的外侧，或同步驱动第二变轨轮209与上导轨702接触、同侧的第二保护轮411移动到下导轨703的外侧。

在机车前行或变轨过程中，需要变轨轮的引导，即在机车运行的过程中，始终有一个变轨轮与上导轨702接触，以便引导机车前行和变轨，故变轨轮是本方案中的关键部件；而在机车的运行过程中，机车的受力情况复杂，容易造成机车的不稳定，如在上、下人时，机车受到较大的偏心力矩，导致机车大幅度晃动和侧倾，又如，在横向风较大的情况下，也容易造成机车大幅度侧倾，存在脱轨的风险，故在机车上设置用于防止机车侧倾及脱轨的保护轮，有利于机车的受力更均匀，运行更平稳，安全性更高；而在本实施例所提供的联动装置中，包括两个分别用于引导机车向左变轨和向右变轨的变轨轮，及两个分别用于防止机车左倾和右倾的保护轮，变轨轮与保护轮可以同步联动，即，在联动装置的驱动下，当第一变轨轮208与上导轨702接触，第一变轨轮208开始工作时，同侧的第一保护轮410可以同步移动到下导轨703的外侧，第一保护轮410开始工作，可以有效防止机车向左倾斜(由于第一变轨轮208与上导轨702接触，故这种情况下，不存在向右倾斜的问题)，此时，第二变轨轮209处于远离上导轨702的位置处，第二保护轮411也处于下导轨703的下方，从而可以有效避免第二变轨轮209和第二保护轮411干扰机车变轨；同理，当第二变轨轮209与上导轨702接触，第二变轨轮209开始工作时，同侧的第二保护轮411可以同步移动到下导轨703的外侧，第二保护轮411开始工作，可以有效防止机车向右倾斜(由于第二变轨轮209与上导轨702接触，故这种情况下，不存在向左倾斜的问题)，此时，第一变轨轮208在联动装置的驱动下已经运动到远离上导轨702的位置处，第二保护轮411运动到下导轨703的下方，从而可以有效避免第一变轨轮208和第一保护轮410干扰机车变轨。由此可见，本联动装置，既可以引导机车前行和变轨，减少变轨时间，大幅度提高个人快速运输系统的运行效率，又可以同步保护机车，防止机车侧倾、大幅度侧倾、脱轨等，有利于机车运行更加平稳，安全性更高。

机车在轨道上的转向不再需要道岔的机械运动以及结构的变化，在机车的状态行走不改变的情况下，当机车进行变轨时，前后两车之间不需要预留很长的安全距离前车就可以安全的转向，从而可以有效缩短前后两车之间的安全距离，，进而可以；尤其适用于悬挂式轨道变轨系统。

在优选的方案中，所述联动机构包括第一同步机构201及第二同步机构401，其中，所述第一同步机构201与第二同步机构401相连，所述第一变轨轮208和第二变轨轮209分别连接于第一同步机构201，并分别与第一同步机构201构成回转副，即第一变轨轮208和第二变轨轮209可以相对于第一同步机构201沿轴线转动，以便减少变轨轮的磨损；第一保护轮410和第二保护轮411连接于第二同步机构401，并分别与第二同步机构401构成回转副，即第一保护轮410和第二保护轮411可以相对于第二同步机构401沿轴线转动，以便在机车刚发生侧倾时，对应侧的保护轮可以与下导轨703接触，并沿下导轨703滚动，既可以降低噪声、减少磨损，又可以有效防止机车大幅度侧倾。

在优选的方案中，当机车向左变轨或沿左侧运行时，第一变轨轮208及第一保护轮410的轴线相互平行，且位于竖直方向，当机车向右变轨或沿右侧运行时，第二变轨轮209及第二保护轮411的轴线相互平行，且位于竖直方向。

在优选的方案中，所述第一同步机构201采用的是平行四边形机构，以便第一变轨轮208与第二变轨轮209可以同步运动。

作为举例，如图2所示，在本实施例中，第一同步机构201包括同步连杆202、第一变轨摆臂206、第二变轨摆臂207，所述第一变轨轮208和第二变轨轮209分别与所述第一变轨摆臂206和第二变轨摆臂207构成回转副(即圆柱套筒403副，变轨轮只能绕自身中心轴线转动，后文不再赘述)，且第一变轨摆臂206和第二变轨摆臂207的一端分别与支撑座(支撑座通常固定于机车的机架701)或机车的机架701构成转动副(即构成铰接，变轨摆臂可以相对于铰接接头转动)，另一端分别与同步连杆202构成转动副(即构成铰接，变轨摆臂和同步连杆202可以分别相对于铰接接头转动，后文不再赘述)，从而使得同步连杆202、第一变轨摆臂206、第二变轨摆臂207可以构成平行四边形机构。

在优选的方案中，所述第一变轨轮208的轴线与第二变轨轮209的轴线之间的夹角大于或等于90度。可以理解，第一变轨轮208的轴线与第二变轨轮209的轴线的夹角的大小数值等于在进行变轨时，第一变轨轮208与第二变轨轮209需要同步转动的角度(或称为第一变轨摆臂206与第二变轨摆臂207需要同步转动的角度)，例如，在本实施例中，第一变轨轮208的轴线与第二变轨轮209的轴线相互垂直(即90度)，当向右变轨时，第二变轨轮209的轴线处于竖直方向，且第二变轨轮209与上导轨702相接触，如图6所示，此时，第一变轨轮208的轴线处于水平方向，可以顺利的向右变轨或沿右侧前行；在此基础上，当需要向左变轨时，第一变轨摆臂206与第二变轨摆臂207需要同步、顺时针转动90度，使得第一变轨轮208的轴线处于竖直方向，且第一变轨轮208与上导轨702相接触，如图7所示，此时，第二变轨轮209的轴线处于水平方向，可以顺利的向左变轨。

作为举例，如图2及图3所示，在本实施例所提供的优选方案中，第一变轨摆臂206及第二变轨摆臂207分别包括摆臂、第一轴303、第二轴304以及第三轴305，其中，

第一轴303、第二轴304和第三轴305分别固定于所述摆臂，所述第一轴303分别用于连接所述同步连杆202，所述第二轴304分别用于连接所述支撑座或机车的机架701，所述第三轴305分别用于与所述第一变轨轮208及第二变轨轮209构成回转副。

可以理解，在本实施例中，第一变轨摆臂206与第二变轨摆臂207的结构是对称设置的，以便构成同步机构，实现同步转动。

在本实施例中，摆臂包括第一连板301及与第一连板301相互垂直的第二连板302，所述第一连板301为三角形结构或直角三角形结构，所述第一轴303和第二轴304分别垂直固定于第一连板301的两个角处，所述第二连板302为半圆形结构或拱形结构，所述第三轴305垂直固定于第二连板302；作为举例，由于第一变轨轮208的轴线与第二变轨轮209的轴线相互垂直，故在本实施例中，如图3所示，第一连板301采用的是直角三角形结构，第二连板302采用的是拱形结构，以便使得第一变轨摆臂206上的第三轴305可以与第二变轨摆臂207上的第三轴305正好垂直。

在优选的方案中，所述同步连杆202采用十字形结构。

如图2或图6或图7所示，作为举例，所述同步连杆202的两端分别设置有用于构成转动副的通孔203，同步连杆202的中间设置有用于连接驱动机构的第一条孔204，下端设置有用于连接第二同步机构401的第二条孔205。

在优选的方案中，所述第二同步机构401包括联动摆臂402和下摆臂405，其中，所述联动摆臂402和下摆臂405分别与机车的机架701构成转动副，下摆臂405包括三个端，分别为第一端、第二端以及第三端，联动摆臂402的一端与第一同步机构201相连，即与同步连杆202相连，另一端与所述第一端相连，所述第一保护轮410和第二保护轮411分别设置于所述第二端和第三端，如图2所示，在本实施例中，所述联动摆臂402的中间设置有通孔203，通孔203处设置有用于构成转动副的套筒403，联动摆臂402的两端分别设置有用于连接同步连杆202和下摆臂405的轴404，如图4所示。

在优选的方案中，所述下摆臂405采用人字形结构；作为举例，如图2及图5所示，所述下摆臂405包括第一臂板406、第二臂板407以及第三臂板408，其中，所述第二臂板407与第三臂板408分别与第一臂板406垂直，且分别连接于第一臂板406的同一端，第一臂板406的另一端设置有用于连接联动摆臂402的第三条孔409，第二臂板407和第三臂板408上分别设置有用于连接第一保护轮410及第二保护轮411的轴404，保护轮可以通过轴承等套设在于该轴404，在优选的方案中，所述第二臂板407与第三臂板408之间的夹角小于180度，大于或等于90度，使得当安装于第二臂板407的第一保护轮410的轴线处于竖直方向时，安装于第三臂板408的第二保护轮411正好位于下导轨703的下方，当安装于第三臂板408的第二保护轮411的轴线处于竖直方向时，安装于第二臂板407的第一保护轮410正好位于下导轨703的下方。

在本实施例中，所述轴404可以优先采用阶梯轴，便于保护轮的安装和拆卸。

在进一步的，本联动装置还包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一同步机构201或第二同步机构401相连，驱动机构用于驱动第一同步机构201和第二同步机构401同步动作。

作为举例，如图1所示，在优选的方案中，所述驱动机构包括驱动电机501、减速器502、传动轴503以及曲柄摆臂504，所述驱动电机501的输出轴与减速器502的输入轴相连，减速器502的输出轴与传动轴503相连，曲柄摆臂504的一端与传动轴503相连，另一端与同步连杆202相连，即如图2所示，曲柄摆臂504的一端可以插入到所述第一条孔204中，实现曲柄摆臂504与同步连杆202的联动，曲柄摆臂504用于在驱动电机501的驱动下绕传动轴503的中心轴线转动，从而驱动同步连杆202移动，同步连杆202的移动，一方面可以通过第一变轨摆臂206和第二变轨摆臂207驱动第一变轨轮208和第二变轨轮209同步运动，实现变轨，另一方面，可以带动下方的联动摆臂402和下摆臂405摆动，不仅使得第一保护轮410和第二保护轮411之间可以同步运动，而且使得第一保护轮410可以与第一变轨轮208同步，第二保护轮411可以与第二变轨轮209同步。

如图6及图7所示，在本实施例中，第一保护轮410和第二保护轮411通常不与下导轨703接触，以便减少摩擦、降低噪声；只有当机车发生适当侧倾时，对应侧的保护轮才与下导轨703接触，从而可以利用保护轮限制机车的大幅度侧倾，有效保护机车，确保机车平稳运行；即如图7所示，当第一保护轮410移动到下导轨703的外侧时，第一保护轮410与下导轨703之间有间隙，当第二保护轮411移动到下导轨703的外侧时，第二保护轮411与下导轨703之间有间隙，如图6所示。

在本实施例中，联动装置的同步性好，从上文可见，不仅变轨轮之间可以同步，保护轮之间可以同步，而且同侧的变轨轮与保护轮之间也可以同步，不仅可以防止机车侧倾，而且在机车进行变轨同时，对机车的防侧倾保护也可以同步跟着改变，即对于防侧倾的保护可以跟着机车的运行状态进行改变，适应性更强，保护得更好。

实施例2

本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，本实施例所提供的联动装置中，还包括第二联动部600，所述第二联动部600与第一联动部100的结构相同，第二联动部600与第一联动部100相互对称设置，且第一联动部100与第二联动部600通过所述传动轴503相连，称为一个整体。

如图8所示，本联动装置只需要一个驱动电机501，驱动电机501的输出轴与减速器502相连，减速器502的输出轴与传动轴503相连，传动轴503的一端与第一联动部100相连，另一端与第二联动部600相连，当驱动电机501转动时，可以驱动第一联动部100与第二联动部600同步动作，即有利于变轨更加平稳、顺利，又有利于对机车的保护更好，可以更好的防止侧倾和脱轨，安全性更高。

实施例3

本实施例提供了一种轨道机车，包括一组或多组实施例1中所提供的联动装置，或包括实施例2中所提供的联动装置。

作为举例，当轨道机车包括两组实施例1中所提供的联动装置时，两组联动装置可以分别设置于机车两端的机架701，且分别通过一个驱动电机501进行驱动，在进行变轨时，机车的控制器控制这两个驱动电机501同步启动、同步工作、同步停止即可。

作为举例，当轨道机车包括实施例2中所提供的联动装置时，该联动装置可以固定于机车的机架701，在进行变轨时，机车的控制器只需控制联动装置中的驱动电机501即可实现第一联动部100与第二联动部600的同步。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。