專利名稱：主、副單軌高架列車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低成本的主、副單軌高架列車系統(tǒng)。其特點在于使用了實際上的主、副單排軌道輪系統(tǒng)。
背景技術：
傳統(tǒng)的雙軌高架列車的車身外形接近一般的公共汽車，箱形車身的寬度也接近一般的公共汽車寬度，由于高架列車不會有塞車現(xiàn)象等，加之鋼軌的平滑穩(wěn)定性，通常，其內(nèi)部大部分為立席，僅有2列座椅。因此，對于配合主、副單軌高架軌道系統(tǒng)的高架單軌窄車身列車，由于其運行車速大于傳統(tǒng)的雙鋼軌高架列車，乘客車內(nèi)停留時間更短，因而可僅設一列座椅。此外，為保持自身穩(wěn)定，傳統(tǒng)的雙軌高速列車增加其自重很重要。然而，過高的車速和自重會使?jié)L動阻力及加速功耗增大。特別是傳統(tǒng)列車的哪些風阻系數(shù)很大的雙軌車輪的底盤系統(tǒng)，使發(fā)動機輸出的功率主要消耗在克服由引起的風阻和車輪的滾動阻力上，因此減小風阻系數(shù)、滾動阻力以及列車自重對高速列車尤其重要。對于目前廣泛使用的地下軌道列車，不僅有造價高、施工期長等缺點，還有由于列車在狹窄的地下隧道中運行時實際上是推著其前面的空氣運行的，運行阻力很大，因此很難將其速度提高得很快。這很像一個活塞在長長的缸筒內(nèi)運動的情形。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用現(xiàn)有的成熟技術，配合一種新型的單軌軌道系統(tǒng)對城市客運列車進行改革，使之成為性能獨特，結構簡單、輕便，風阻系數(shù)小，低能耗、低運行成本的高速運輸工具。在一定程度上能代替大城市及市郊大部分行程在一百公里內(nèi)的客運工作?？纱娲蟛糠止步煌ㄟ\輸系統(tǒng)，特別是公共汽車及地鐵的運輸工作。并可使旅行及運輸費用大幅度降低。沒有平面交叉的障礙會大幅度減少運輸費用和時間。輕車身、低運行阻力即低能耗加上電動機驅動單軌列車的方式，使其成為真正意義上的低能耗環(huán)保型公共交通系統(tǒng)。其能耗是傳統(tǒng)公共汽車的五分之一以下。這在石油燃料價格日漸增高的今天似乎尤其重要。
本發(fā)明的目的通過下述技術方案予以實現(xiàn)。
單軌列車的行駛系統(tǒng)由裝在每節(jié)車身(車廂)下部的4至6個主動輪和裝在頂部的4個平衡副輪組成。主、副輪均分成兩組裝在每節(jié)車廂的前后兩端并在通過車身縱向中心線的垂直面內(nèi)。副輪成單列沿車頂上的副軌縱向設置、主要起保持車身平衡穩(wěn)定的作用；由電動機驅動的單列主輪沿車下部的主軌運行，為列車的驅動輪。副輪無動力裝置。整個列車通過主、副車輪被約束限定在上下主、副鋼軌之間，其安全性比傳統(tǒng)列車大大增加。除車輪外，在車箱前后兩端的平衡副輪處還裝有防脫軌安全裝置。
本發(fā)明的高架單軌列車結構通常由幾節(jié)車廂組成一列，采用僅裝有單列座椅的外形較窄的呈箱形車箱，每節(jié)車廂長度約15米、寬度約1.7米，每節(jié)車廂有3至4個車門。列車本身，每節(jié)車身裝有下部的4-6個主輪及頂部的4-6個副輪及2-4個鉗型防脫軌裝置。主、副輪均裝在通過車身縱向中心線的垂直面內(nèi)。副輪呈單列沿副鋼軌縱向設置在車頂上，由向上的彈性力壓在副軌上，主要起保持車身平衡穩(wěn)定的作用；亦成單列的主輪沿車身下面的單主軌運行，起支撐車身、傳遞動力的作用，每個主輪上裝有驅動電動機，副輪無動力裝置。整個列車通過主、副車輪被約束限定在上下主、副鋼軌之間，其安全性比傳統(tǒng)列車大大增加。除車輪外，在車箱前后兩端的平衡副輪處還各裝有一至二套鉗型防脫軌安全裝置。
由于使用了結構簡單的電動機直接驅動車輪，并采用單位長度較輕的窄車箱結構的車身。單軌、1.65米的窄車身結構及單軌軌道使得軌道梁結構的寬度大大變窄，這樣不僅減輕了梁重，節(jié)省了原材料及費用等，也有效地降低了梁結構對周圍環(huán)境景觀的影響，減小了對視覺的影響。
由于車身下部的單排主輪在沒有傳統(tǒng)的枕木鋪設的連續(xù)基礎的軌道上運行，再加之高架單軌列車的較輕的窄車身，因此，幾乎完全不同于通常的列車需要大型底盤減震系統(tǒng)，取而代之的是結構尺度很小且垂直向減震尺度范圍在1-2厘米量級的橡膠彈簧。這樣一來整個車身底盤系統(tǒng)僅有尺寸很小的約四分之一的主輪外露于車箱外殼的底部，其余部分全部包裹在車箱外殼內(nèi)。同樣，車箱頂上的單列副輪及列車的鉗型防脫軌裝置的部分或大部分也包裹在車箱外殼內(nèi)?？偟膩碚f列車風阻系數(shù)幾乎全部由車箱的幾何形狀決定。
其優(yōu)點在于1.由于結構比傳統(tǒng)的軌道列車系統(tǒng)簡單，并幾乎完全采用了目前十分成熟的技術，因而具有較高可靠性及安全性；2.由于采用成熟的技術，單軌，窄結構，自重較輕，因而比傳統(tǒng)的列車能耗低、運行成本低，尤其是高速運行時；3.由于使用了實際的單軌道系統(tǒng)及結構簡單的單軌輔助性平衡系統(tǒng)且外形尺寸均較小，單列金屬車輪在鋼軌上運行時阻力很小，行駛系統(tǒng)外露尺寸亦較小，因而列車整體風阻系數(shù)較傳統(tǒng)的雙軌列車系統(tǒng)亦大大減小，高速運行時能耗較低，可實現(xiàn)真正的高速低成本；4.由于工字型混凝土軌道梁的下部均高于地面約四米以上，因而其實際上成為不受一般惡劣天氣影響的全天候新型城市客運列車交通系統(tǒng)。5.由于車身下部的主動輪可采用簡單、輕便的橡膠彈簧減震結構，僅有最大十五毫米的減震彈性變化范圍，整個車箱底盤系統(tǒng)的尺寸及重量與笨重的常規(guī)列車相比大大減小，可達常規(guī)的列車的五分之一以下，加上較窄、較輕的車廂，這樣一來，與普通城軌列車車箱相比，整個車箱結構的外形尺寸特別是重量會下降50％以上，使主、副單軌高架列車成為真正的輕軌列車。
這也是一種大城市區(qū)域的新型交通系統(tǒng)，由于其軌道的立體特點、較長的載客車箱及接近于鋼性的、幾乎沒有彈性的底盤，其軌道的轉彎半徑很大。因此，通?？刹捎醚刂本€軌道運行的方式。這樣一來，對于規(guī)劃比較整齊的大城市區(qū)域，如其街道、道路成井字網(wǎng)格狀均勻分布時，可使用較少的相互垂直的公交線路即可完全覆蓋整個區(qū)域。對于一個長、寬各15公里的數(shù)百萬人口的大城市區(qū)域，可僅設置20-30條主、副單軌高架列車線路就可以完全取締其它公共交通系統(tǒng)。
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
附圖是本發(fā)明的結構示意圖。
圖1是主、副單軌高架列車系統(tǒng)結構在垂直于軌道軸線方向的截面圖，與目前使用的普通城軌列車結構相似，沒有專門的動力車頭系統(tǒng)，每節(jié)車箱均有自己的動力裝置，車箱下部的主輪都是驅動列車的主動輪。其中1是同時裝有上、下行復線兩對主、副軌道的單根工字型斷面混凝土軌道梁結構，4是裝在工字型軌道梁頂部的副軌道，8是載客車箱，13是主動輪，6是輔助輪，5是裝在列車車箱頂部的鉗型防脫軌裝置，14是下部的主軌，3是8頂部的斜面，11是車箱內(nèi)部兩側的側壁凸出軟墊，12是車箱座位，7是車箱的前后窗，16是車箱地板上對應主輪位置的凸出部分，26是車箱底部的兩根縱向主梁，28是車箱底部的外層，25是車輪13的電機右外殼，39是車箱兩側的車窗，18是工字型混凝土軌道梁系統(tǒng)的支柱；圖2是主、副單軌高架列車載客車箱的截面圖，載客車箱長度約為15米，外部尺寸為1.7米寬、2.35米高，內(nèi)部尺寸為1.6米寬、1.85米高，為保持較窄的列車寬度，載客車箱的壁厚約為45毫米，24是車箱地板，36是位于車箱頂部的兩根矩形截面縱梁，25是主動輪驅動電機外殼，44是主動輪軸兩端的減震器；
圖3是主、副單軌高架列車載客車箱頂部輔助輪6附近結構的截面圖，29是裝在列車車箱頂部、兩個相鄰輔助輪6之間的鉗型防脫軌裝置5的中間L型部件31的頂端，30是31的固定用定位銷，9是將5固定在橫梁35上的螺栓，34是橫梁35上的工藝孔，35的兩端焊接在上部縱梁36上，2是車箱內(nèi)頂部，15是車箱頂部水平部分的外殼，與車箱頂部兩側傾斜部分3的夾角約150度；圖4是主、副單軌高架列車載客車箱底部縱向主梁26截面處鄰近主輪的結構示意圖，20是安裝在主輪內(nèi)部驅動電機的左側外殼，23是裝在主動輪13一側的碟型剎車盤片，32是剎車蹄片，21是安裝在26上的鉗型剎車裝置，43是片形橡膠減震器與26的安裝基部，40是主動輪13與主軌接觸的輪緣，44、45分別是條形橡膠減震器的條形橡膠片和裝在主輪軸46上的橡膠減震器下部托架結構，33是44的定位銷，27是安裝橡膠減震器在主動輪軸46上半圓軸卡箍，22是裝在主動輪殼25內(nèi)驅動電機部分；圖5是主、副單軌高架列車載客車箱頂部輔助輪6附近結構的側視圖，圖中38是5的U型固定部件，31是輔助輪6之間的鉗型防脫軌裝置5的中間L型部件，30是5上各種安裝孔的局部剖視圖，輔助輪6通過其支撐擺動臂62安裝在橫梁35的側面上，58是擺動臂62的支撐彈簧，66是輔助輪6的半剖面?zhèn)纫晥D；圖6是鉗型防脫軌裝置5的俯視圖，圖中37是U型固定部件38的安裝基部19上的安裝孔；圖7是主、副單軌高架列車載客車箱底部的主輪13附近結構的側視截面圖，47是26上的工藝孔，48是焊接在26上的減震器安裝處的局部加強板，41是安裝減震器于26上的螺栓，42減震器下部托架的固定螺栓，13是主輪的局部側視圖；圖8是主、副單軌高架列車載客車箱頂部輔助輪6局部結構的側視圖，圖中54是62的安裝底部，61、63是安裝螺栓，56是固定輔助輪6軸的半圓軸卡箍，64是擺動臂62上輔助輪6軸的半圓形安裝座，57、65是支撐彈簧58兩端處的安裝定位圓槽的側視半剖面圖，59是擺動臂62上的安裝彈簧58的突出支架部分；圖9是主、副單軌高架列車載客車箱頂部輔助輪6局部結構的頂視圖，5是36的斷面圖形，52是35上的底部工藝孔，53是擺動臂62的樞軸，55是輔助輪6的輪軸，60是輔助輪6的半圓形輪緣；
圖10是主、副單軌高架列車載客車箱的側視圖，49是車箱聯(lián)結部件，50是車門。
具體實施方式
與通常的列車或汽車車廂的設計及工藝類似，可采用工藝成熟的薄壁大客車車廂的方案。壁厚度45至50毫米，車廂的骨架結構由客車車廂專用2至2.5毫米薄壁扁方鋼管焊接形成車廂框架，除頂部設置有兩根矩形截面的縱梁36和兩根相距較近的、矩形截面的底部縱梁26外，其框架結構、工藝與普通薄壁大客車車廂相似。車廂的骨架結構的外覆蓋層也與普通薄壁大客車車廂外層相似為薄鋼板或其它材料的薄板覆蓋，車廂內(nèi)表面可采用類似客車車廂的裝飾工藝。因此，車廂的單位長度自重也接近普通薄壁中型大客車車廂自重。這四根縱梁36、26的壁厚度約為4至5毫米，斷面尺度約為220×160毫米。載客車箱長度約為15米，車箱本體的外部尺寸為1.7米寬、2.35米高，內(nèi)部尺寸為1.6米寬、1.85米高，設有寬度約1.3米的3至4個滑動啟閉型車門50，車門間距為4.5米，車廂每側設有8至10個車窗，車窗分為上下兩部分，其中，高度占整個車窗四分之一的上部分可開啟以通風、換氣。
裝在車廂兩端下部的、有驅動電機動力裝置的六個主動輪13與車廂上部的四-六個輔助輪6均位于車廂中央縱向垂直平分面上，車廂前后兩端的車輪距離為9±2米，其中，主動輪13的最大直徑約330毫米，全寬度約250毫米，平衡副輪6的直徑約250毫米，為減小來自車廂上部、由平衡副輪6在副軌上滾動產(chǎn)生的強烈噪音，可采用其它硬度較低材料的副輪。鉗型防脫軌裝置5的關鍵部件-中間L型部件31的最大寬度為150±50毫米，29處的厚度約25毫米。每個平衡副輪6相對于副軌施加的向上彈性壓力約150±100公斤。
箱形車身外形的橫斷面成多邊形，頂部與底部均呈梯形，并各自朝上、下方向凸起15、28形成斜邊分別為3、17的梯形，以便將上、下部縱梁36、26，車輪6、13的部分，動力裝置22等包裹在車身外殼內(nèi)。
裝在車廂兩端下部的車箱聯(lián)結部件49應安裝在下部縱梁26的兩端上。
權利要求1.一種在高架單軌道上運行的主、副單軌高架列車由箱形車身、主動輪及平衡副輪組成，其技術特征在于，窄型箱式車身的前后兩部分的頂部和底部均裝有單排的車輪，包括車身下部的6-8個驅動主動輪(13)和頂部的4-6個平衡副輪(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，箱形車身外形的橫斷面成多邊形，頂部與底部均呈梯形，并各自朝上、下方向凸起(15)、(28)形成斜邊分別為(3)、(17)的梯形。
3.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，箱形車身上、下部各裝有位于車箱頂部兩根相距650±200毫米的上部縱梁(36)和位于車箱底部的兩根相距750±250毫米的下部縱梁(26)。
4.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，以車箱頂部的兩根上部縱梁(36)為基礎安裝的關鍵部件為L形結構(31)的鉗型防脫軌裝置(5)設置在車身頂部直徑275±90毫米的平衡副輪(6)附近。
5.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，與鋼軌接觸的驅動主動輪(13)的輪緣(40)斷面的兩側邊緣與輪緣中間部分的夾角為100±10度。
6.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，車身頂部平衡副輪(6)與副鋼軌接觸的輪緣面的斷面主要部分成半圓形，輪緣面其余部分的內(nèi)側邊緣環(huán)帶為兩個對稱的圓錐面。
7.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，車身頂部平衡副輪(6)通過其支撐擺動臂(62)的安裝在橫梁(35)的側面上
8.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，每個平衡副輪(6)對副軌的正向壓力為150±100公斤。
9.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，車箱頂部安裝的鉗型防脫軌裝置(5)的L形結構(31)頂端(29)之間的間隙寬度為副軌(4)在此處部分寬度的2±0.65。
10.根據(jù)權利要求1所述的主、副單軌高架列車系統(tǒng)，其技術特征在于，主輪(13)一側固定著制動盤(23)，另一側形成主動輪內(nèi)置驅動電機的突出外殼部分(25)。
專利摘要本實用新型涉及一種低運行成本的新型主、副單軌高架列車系統(tǒng)。其特點在于使用了一種可在結構簡單的單根工字型混凝土軌道梁的左右兩側同時鋪設有上下行復線式的主、副單軌道上運行的單排主輪列車系統(tǒng)。除車身底部兩端安裝有一列6個驅動主動輪外、在車身前后兩端頂部還采用了單排副輪輔助平衡系統(tǒng)、鉗型防脫軌安全裝置并采用了薄壁、窄型箱式車身結構。
文檔編號B61B13/04GK2651100SQ0328020
公開日2004年10月27日 申請日期2003年9月16日 優(yōu)先權日2003年9月16日
發(fā)明者董偉 申請人:艾喬喬