一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴的制作方法

1.本发明涉及齿轨铁路技术领域，特别是一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴。


背景技术：

2.目前世界上的齿轨铁路主要分为两类，一类是全线均为齿轨线路的纯齿轨铁路，适合景区内短距离运输。另一类齿轨铁路为车辆既能运行于齿轨线路，又能不换乘运行于常规钢轨线路的混合齿轨铁路。
3.目前，国内山地齿轨铁路系统尚处于起步阶段，规划线路均为齿轨线路与钢轨线路混合的齿轨铁路，适应该类型齿轨铁路的车辆主要有两种形式：
4.第一种是列车同时设置黏着转向架和齿轨转向架，在黏着段和齿轨段分别驱动，该类型车辆受制于轮轴驱动系统功率和齿轨转向架装车比例限制，导致这类齿轨车辆在常规钢轨线路上运行的最大坡度一般不超过40
‰
，齿轨线路上运行的坡度一般不超过160
‰
，造成山区齿轨线路规划难度增大、基建成本高和建造经济性差，该类型车辆结构相对简单，技术相对成熟。
5.第二种列车型式是在转向架上安装离合装置，通过离合装置分别向驱动齿轮和钢轮输出动力，该种类型转向架结构极其复杂，风险点较多，由于两种驱动模式转速相差较大，对电机及牵引变电装置都提出了极高的要求，该种类型车辆虽然能够达到更大的坡度和更高的运行速度，但国内外均没有应用案例，研发难度较大，可靠性及稳定性需要长期的验证。
6.因此，如图1所示，对于第一种同时设置黏着转向架和齿轨转向架的列车，转向架总量有限，粘着运行能力和齿轨运行能力无法兼顾。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有同时设置黏着转向架和齿轨转向架的齿轨列车，转向架总量有限，粘着运行能力和齿轨运行能力无法兼顾的问题，提供一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
9.一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴，包括动力轴构架，所述动力轴构架的一端通过多连杆牵引机构能够连接于转向架的转向架构架，所述动力轴构架的另一端通过二系弹簧能够连接于齿轨列车车体底部，所述动力轴构架上设有单轴齿轨驱动装置，所述单轴齿轨驱动装置能够在线路齿轨段提供牵引力，所述多连杆牵引机构使所述动力轴构架在垂直方向仅能够相对所述转向架构架平动。
10.其中，所述转向架为粘着转向架或齿轨转向架。
11.现有齿轨列车单节车体仅有两台转向架，当线路齿轨段坡度增大时，需增加齿轨转向架数量，相应地需要减少粘着转向架数量，这将导致列车在粘着段的运行性能下降，本
发明所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴，连接于所述转向架的一侧，在大坡度路段，所述动力轴与地面齿轨作用产生牵引力，通过所述多连杆牵引机构将牵引力传递到所述转向架，从而牵引列车在更大坡度上运行，在小坡度及轮轨地段，所述动力轴不参与驱动，仅作为随动部件，即在增大列车齿轨爬坡能力的同时，不影响其粘着运行性能，同时所述多连杆牵引机构使所述动力轴构架在垂直方向仅能够相对所述转向架构架平动，使得所述动力轴构架不能绕水平轴向转动，有效抑制了所述动力轴自身的点头运动，保证所述单轴齿轨驱动装置能够与齿轨精准啮合，该动力轴结构简单，使用方便，效果良好。
12.优选地，所述多连杆牵引机构包括若干根连杆，所述连杆的两端分别设有转动节点，一端的所述转动节点连接所述动力轴构架，另一端的所述转动节点用于连接于所述转向架构架，所有所述连杆沿竖向间隔设置成一列。
13.采用这种结构，所述动力轴构架和所述转向架构架通过所述多连杆牵引机构在垂直方向形成平行四边形运动副，使得所述动力轴构架在垂直方向仅能够相对所述转向架构架平动，不能绕水平轴向转动。
14.进一步优选地，所述转动节点为橡胶节点，所述橡胶节点能够缓冲牵引过程中的振动和冲击。
15.优选地，所述单轴齿轨驱动装置包括一系弹簧、一系垂向减振器、悬挂架、动力车轮轴、齿轮轴，所述悬挂架分别与所述动力车轮轴和所述转向架构架连接，所述动力车轮轴上设有车轮，所述车轮用于设于钢轨上，所述齿轮轴上设有驱动齿轮，所述驱动齿轮用于啮合齿轨。
16.进一步优选地，所述车轮为环状，且通过滚动轴承与偏心盘连接，所述车轮能够绕所述偏心盘自由转动，所述动力车轮轴与所述偏心盘为一体成型构件或者过盈配合连接，所述偏心盘上设有若干个定位孔，所述偏心盘通过所述定位孔与车轮轴箱连接，所述车轮轴箱与所述偏心盘之间无相对运动，即所述动力车轮轴与所述动力轴构架之间相对固定。
17.采用这种结构，当所述车轮直径减小后，通过转动所述偏心盘角度，改变所述动力车轮轴中心位置，即可调整所述动力车轮轴的高度，从而避免所述车轮磨耗对齿轮齿轨啮合的影响。
18.进一步优选地，所述单轴齿轨驱动装置还包括齿轨制动装置、齿轨箱安装架、齿轮箱、联轴器、驱动电机，所述悬挂架上设置所述齿轨制动装置、所述齿轮箱和所述驱动电机，所述齿轨制动装置和所述齿轮箱之间设置所述齿轮轴，所述齿轮箱和所述驱动电机通过所述联轴器连接，所述齿轨箱安装架和所述动力车轮轴连接，所述齿轮箱和所述齿轨箱安装架连接。
19.进一步优选地，所述齿轮箱和所述齿轨箱安装架通过吊杆连接或者柔性连接。
20.进一步优选地，所述转向架构架上设有上下设置的双层架，所述悬挂架上设有连接板，所述双层架之间的空腔设置所述连接板，上下的所述双层架上均设有螺纹孔，所述螺纹孔螺纹连接有螺栓，所述连接板的顶部和底部均设有螺栓定位孔，所述螺栓的端部抵紧于所述螺栓定位孔中。
21.采用这种结构，通过旋转所述螺栓即可调整所述连接板在所述双层架之间空腔内的高度，从而调节所述转向架构架和所述悬挂架的相对高度，而上下均设置所述螺栓是由于所述螺栓紧固需要一定的预紧力，上下的所述螺栓同时作用可以紧固定位所述连接板的
位置。
22.进一步优选地，所述单轴齿轨驱动装置还包括齿轨制动装置、齿轨箱安装架、齿轮箱、联轴器、驱动电机，所述悬挂架上设置所述齿轨制动装置和所述驱动电机，所述悬挂架分别与所述动力车轮轴和所述转向架构架连接，且至少一处为柔性连接，所述齿轨制动装置和所述齿轮箱之间设置所述齿轮轴，所述齿轮箱和所述驱动电机通过所述联轴器连接，所述齿轨箱安装架和所述动力车轮轴连接，所述齿轮箱分别与所述齿轨箱安装架和所述转向架构架连接，且至少一处为柔性连接。
23.采用这种结构，所述悬挂架分别与所述动力车轮轴和所述转向架构架的连接中至少一处为柔性连接，所述齿轮箱分别与所述齿轨箱安装架和所述转向架构架的连接中至少一处为柔性连接，来释放所述动力轴与所述转向架构架之间的相对运动。
24.进一步优选地，所述单轴齿轨驱动装置还包括齿轨制动装置、齿轮箱、联轴器、驱动电机，所述齿轮轴替换为空心轴，所述空心轴套设于所述动力车轮轴外，所述齿轨制动装置、所述驱动齿轮、所述齿轮箱连接于所述空心轴，所述齿轨制动装置通过所述悬挂架连接于所述动力轴构架，所述齿轮箱柔性连接于所述转向架构架，所述驱动电机通过所述联轴器连接所述齿轮箱，所述驱动电机通过所述悬挂架柔性连接于所述转向架构架。
25.采用这种结构，将原来的所述齿轮轴替换为空心轴，使所述驱动齿轮和所述车轮同轴设置，节省了齿轨箱安装架，整个所述动力轴结构更加小巧紧凑，车辆通过曲线时更加平顺。
26.本发明还提供了一种齿轨车辆，包括若干个首尾依次连接的车体，每个所述车体的两端底部分别设置一个粘着转向架和一个齿轨转向架，至少一个所述车体的所述粘着转向架和/或所述齿轨转向架连接有如以上任一项所述的提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴。
27.采用本发明所述的一种齿轨车辆，有效解决了齿轨列车无法兼顾较强粘着运行性能和较强齿轨爬坡能力的问题，可在保证齿轨爬坡能力的同时，具有较强粘着运行性能；可根据线路具体爬坡需求，灵活选择所述动力轴的配置数量；可根据列车载客量需求，进行灵活编组。
28.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
29.1、本发明所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴，连接于所述转向架的一侧，在大坡度路段，所述动力轴与地面齿轨作用产生牵引力，通过所述多连杆牵引机构将牵引力传递到所述转向架，从而牵引列车在更大坡度上运行，在小坡度及轮轨地段，所述动力轴不参与驱动，仅作为随动部件，即在增大列车齿轨爬坡能力的同时，不影响其粘着运行性能，同时所述多连杆牵引机构使所述动力轴构架在垂直方向仅能够相对所述转向架构架平动，使得所述动力轴构架不能绕水平轴向转动，有效抑制了所述动力轴自身的点头运动，保证所述单轴齿轨驱动装置能够与齿轨精准啮合，该动力轴结构简单，使用方便，效果良好；
30.2、本发明所述的一种齿轨车辆，有效解决了齿轨列车无法兼顾较强粘着运行性能和较强齿轨爬坡能力的问题，可在保证齿轨爬坡能力的同时，具有较强粘着运行性能；可根据线路具体爬坡需求，灵活选择所述动力轴的配置数量；可根据列车载客量需求，进行灵活编组。
附图说明
31.图1为现有齿轨列车的结构示意图；
32.图2为本技术动力轴的连接示意图；
33.图3为实施例1中动力轴的平面结构示意图；
34.图4为实施例2中多连杆牵引机构的立面结构示意图一；
35.图5为实施例2中多连杆牵引机构的立面结构示意图二；
36.图6为实施例3中车轮与动力车轮轴之间高度调整的立面结构示意图一；
37.图7为实施例3中车轮与动力车轮轴之间高度调整的立面结构示意图二；
38.图8为实施例3中悬挂架与转向架构架之间高度调整的立面结构示意图一；
39.图9为实施例3中悬挂架与转向架构架之间高度调整的立面结构示意图二；
40.图10为实施例4中动力轴的平面结构示意图；
41.图11为实施例5中动力轴的平面结构示意图。
42.图中标记：1-动力轴，101-多连杆牵引机构，1011-连杆，1012-转动节点，102-动力轴构架，103-一系弹簧，104-一系垂向减振器，105-二系弹簧，106-齿轨制动装置，107-悬挂架，1071-连接板，1072-螺栓定位孔，108-驱动齿轮，109-动力车轮轴，110-齿轨箱安装架，111-车轮，112-齿轮箱，113-齿轮轴，114-联轴器，115-驱动电机，116-滚动轴承，117-偏心盘，118-定位孔，119-螺栓，120-空心轴，2-转向架，201-转向架构架，2011-双层架，202-转向架车轮轴。
具体实施方式
43.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.实施例1
46.如图2和图3所示，本发明所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴1，包括动力轴构架102，所述动力轴构架102的一端通过多连杆牵引机构101能够连接于转向架2的转向架构架201，所述动力轴构架102的另一端通过二系弹簧105能够连接于齿轨列车车体底部，其中，所述转向架2为粘着转向架或齿轨转向架，所述转向架构架201上连接有转向架车轮轴202。
47.如图3所示，所述动力轴构架102上设有单轴齿轨驱动装置，所述单轴齿轨驱动装置能够在线路齿轨段提供牵引力，所述多连杆牵引机构101使所述动力轴构架102在垂直方向仅能够相对所述转向架构架201平动。
48.如图3所示，所述单轴齿轨驱动装置包括一系弹簧103、一系垂向减振器104、悬挂架107、动力车轮轴109、齿轮轴113、齿轨制动装置106、齿轨箱安装架110、齿轮箱112、联轴器114、驱动电机115，所述悬挂架107分别与所述动力车轮轴109和所述转向架构架201连接，所述动力车轮轴109通过所述一系弹簧103和所述一系垂向减振器104连接所述动力轴构架102，所述动力车轮轴109上设有车轮111，所述车轮111用于设于钢轨上，所述悬挂架107上设置所述齿轨制动装置106、所述齿轮箱112和所述驱动电机115，所述齿轨制动装置
106和所述齿轮箱112之间设置所述齿轮轴113，所述齿轮轴113上设有驱动齿轮108，所述驱动齿轮108用于啮合齿轨，所述齿轮箱112和所述驱动电机115通过所述联轴器114连接，所述齿轨箱安装架110和所述动力车轮轴109连接，所述齿轮箱112和所述齿轨箱安装架110通过吊杆连接或者柔性连接。
49.本实施例所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴1，连接于所述转向架2的一侧，在大坡度路段，所述动力轴1与地面齿轨作用产生牵引力，通过所述多连杆牵引机构101将牵引力传递到所述转向架2，从而牵引列车在更大坡度上运行，在小坡度及轮轨地段，所述动力轴1不参与驱动，仅作为随动部件，即在增大列车齿轨爬坡能力的同时，不影响其粘着运行性能，同时所述多连杆牵引机构101使所述动力轴构架102在垂直方向仅能够相对所述转向架构架201平动，使得所述动力轴构架102不能绕水平轴向转动，有效抑制了所述动力轴1自身的点头运动，保证所述单轴齿轨驱动装置能够与齿轨精准啮合，该动力轴1结构简单，使用方便，效果良好。
50.实施例2
51.如图4和图5所示，本发明所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴1，在实施例1的基础上，所述多连杆牵引机构101包括若干根连杆1011。
52.本实施例中，一套所述多连杆牵引机构101包括两根所述连杆1011，所述连杆1011的两端分别设有转动节点1012，一端的所述转动节点1012连接所述动力轴构架102，另一端的所述转动节点1012用于连接于所述转向架构架201，所有所述连杆1011沿竖向间隔设置成一列，所述转动节点1012为橡胶节点，所述橡胶节点能够缓冲牵引过程中的振动和冲击。
53.本实施例所述动力轴构架102和所述转向架构架201通过所述多连杆牵引机构101在垂直方向形成平行四边形运动副，使得所述动力轴构架102在垂直方向仅能够相对所述转向架构架201平动，不能绕水平轴向转动。
54.实施例3
55.如图6和图7所示，本发明所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴1，在实施例1或实施例2的基础上，所述车轮111为环状，且通过滚动轴承116与偏心盘117连接。
56.所述车轮111能够绕所述偏心盘117自由转动，所述动力车轮轴109与所述偏心盘117为一体成型构件或者过盈配合连接，所述偏心盘117上设有若干个定位孔118，所述偏心盘117通过所述定位孔118与车轮轴箱连接，所述车轮轴箱与所述偏心盘117之间无相对运动，即所述动力车轮轴109与所述动力轴构架102之间相对固定。
57.本实施例中当所述车轮111直径减小后，通过转动所述偏心盘117角度，改变所述动力车轮轴109中心位置，即可调整所述动力车轮轴109的高度，从而避免所述车轮111磨耗对齿轮齿轨啮合的影响。
58.如图8和图9所示，所述转向架构架201上设有上下设置的双层架2011，所述悬挂架107上设有连接板1071，所述双层架2011之间的空腔设置所述连接板1071，上下的所述双层架2011上均设有螺纹孔，所述螺纹孔螺纹连接有螺栓119，所述连接板1071的顶部和底部均设有螺栓定位孔1072，所述螺栓119的端部抵紧于所述螺栓定位孔1072中；采用这种结构，通过旋转所述螺栓119即可调整所述连接板1071在所述双层架2011之间空腔内的高度，从而调节所述转向架构架201和所述悬挂架107的相对高度，而上下均设置所述螺栓119是由
于所述螺栓119紧固需要一定的预紧力，上下的所述螺栓119同时作用可以紧固定位所述连接板1071的位置。
59.实施例4
60.如图10所示，本发明所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴1，与实施例1至实施例3任一的不同之处在于，本实施例中，所述悬挂架107上设置所述齿轨制动装置106和所述驱动电机115，所述悬挂架107分别与所述动力车轮轴109和所述转向架构架201连接，且至少一处为柔性连接，所述齿轨制动装置106和所述齿轮箱112之间设置所述齿轮轴113，所述齿轮箱112和所述驱动电机115通过所述联轴器114连接，所述齿轨箱安装架110和所述动力车轮轴109连接，所述齿轮箱112分别与所述齿轨箱安装架110和所述转向架构架201连接，且至少一处为柔性连接。
61.本实施例所述悬挂架107分别与所述动力车轮轴109和所述转向架构架201的连接中至少一处为柔性连接，所述齿轮箱112分别与所述齿轨箱安装架110和所述转向架构架201的连接中至少一处为柔性连接，来释放所述动力轴1与所述转向架构架201之间的相对运动。
62.实施例5
63.如图11所示，本发明所述的一种提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴1，与实施例1至实施例4任一的不同之处在于，本实施例中，所述单轴齿轨驱动装置不包括齿轨箱安装架110，所述齿轮轴113替换为空心轴120，所述空心轴120套设于所述动力车轮轴109外，所述齿轨制动装置106、所述驱动齿轮108、所述齿轮箱112连接于所述空心轴120，所述齿轨制动装置106通过所述悬挂架107连接于所述动力轴构架102，所述齿轮箱112柔性连接于所述转向架构架201，所述驱动电机115通过所述联轴器114连接所述齿轮箱112，所述驱动电机115通过所述悬挂架107柔性连接于所述转向架构架201。
64.本实施例将原来的所述齿轮轴113替换为空心轴120，使所述驱动齿轮108和所述车轮111同轴设置，节省了齿轨箱安装架110，整个所述动力轴1结构更加小巧紧凑，车辆通过曲线时更加平顺。
65.实施例6
66.如图2所示，本发明所述的一种齿轨车辆，包括若干个首尾依次连接的车体，每个所述车体的两端底部分别设置一个粘着转向架和一个齿轨转向架，至少一个所述车体的所述粘着转向架和/或所述齿轨转向架连接有如实施例1至实施例5任一所述的提升齿轨列车牵引力的非完全荷载动力轴1。
67.本实施例所述的一种齿轨车辆，有效解决了齿轨列车无法兼顾较强粘着运行性能和较强齿轨爬坡能力的问题，可在保证齿轨爬坡能力的同时，具有较强粘着运行性能；可根据线路具体爬坡需求，灵活选择所述动力轴1的配置数量；可根据列车载客量需求，进行灵活编组。
68.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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。