一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统的制作方法

1.本发明涉及一种新型轨道交通系统，特别涉及一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统。


背景技术：

2.悬挂式单轨交通系统(简称“空轨”)，是一种将车辆运行轨道置于高架轨道染，列车车厢悬挂在轨道梁下方来实现安全、平稳行驶的轻型交通系统。目前，悬挂式单轨系统已在客运空轨开展了相关应用，比如德国的伍珀塔尔、多特蒙德，日本的千叶都建成了相关的运营线路。我国的青岛、成都、武汉都建成了相关的试验线路。受制于走行轮的胶轮系统，现有的悬挂式单轨交通系统主要应用于100
‰
及以下的坡道。随着货运空轨的需求及发展，以及建设成本的考量，建设适用于更大坡道(120
‰
及以上的坡道)的悬挂式单轨交通系统，以满足我国新型货运空轨的需要。
3.在公告号cn208216698u的实用新型专利说明书中公开了一种可适应极大坡道的多模式驱动悬挂式单轨列车，在空轨系统中融入齿轨技术，由配置有前转向架、后转向架的前头车厢、中部车厢和后头车厢编组成列，所述前头车厢、后头车厢的前转向架为双驱动模式转向架，或者前头车厢、后头车厢的前转向架和后转向架均为双驱动模式转向。双驱动模式转向架上配置有为列车运行提供动力的驱动装置、传动装置，所述走行装置车轴安装两侧齿轨齿轮，同侧齿轨齿轮、走行轮之间于车轴设置使走行装置在空档、齿轨驱动、走行轮驱动三种状态之间进行转换的双向离合器，齿轨齿轮与固定安装在轨道板上的齿轨啮合。可有效提高空轨列车的爬坡能力，特别是在雨雪天气下具有稳定爬坡能力，避免走行轮的快速磨损，并实现运营全线合理的动力配置，降低运营维护成本。但其对于大坡道的齿轮齿轨啮合状态并未完全解决，同时，其仅为单轨列车的双向离合器的发明，对于系统性的啮合状态及运行并未提及。
4.在公布号cn114180287a的发明专利申请说明书中中公开了一种悬挂式轨道及悬挂式轨道系统，包括轨道本体，轨道本体构造有轨道面，且轨道本体设置有用于爬坡的固定齿条，还包括防打齿机构，防打齿机构包括活动齿条和若干活动安装机构，活动齿条通过活动安装机构安装于轨道本体，活动安装机构包括弹性部件，弹性部件使得活动齿条具有沿垂直于轨道面方向升/降的自由度，且当活动齿条沿靠近轨道面的方向移动时，弹性部件的弹性势能增加；活动齿条的一端通过铰接结构可转动的约束于固定齿条，并保持与固定齿条对接。主要解决了防打齿的问题，但齿条与齿轮实际为垂直结构，对于更大坡道的适应能力有待提升，同时防打齿结构较为复杂，特别是每一个支撑结构都需要弹性部件，施工较为复杂，且影响了列车运营的平稳性与舒适性。
5.因此，有必要提出一种结构简单，操作方便，成本低，对于更大坡道适应性强的悬挂式单轨齿轨交通系统，同时在运行过程中具备更高的承载能力，工作更加平衡，以满足空轨不展线、不修改隧道提供可能性，满足市场需求。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，以有效满足大坡道、超大坡线路适应性的需要，具备更高的承载能力，保持列车运行的平稳性。
7.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
8.本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，包括设置在悬挂式单轨列车转向架上的走行轮驱动系统和齿轮驱动系统，其特征是：所述齿轮驱动系统在转向架顶部设置一组或沿线路方向间隔设置多组，各齿轮驱动系统包括驱动电机、人字形齿轮、传动齿轮和主动齿轮，主动齿轮与驱动电机同轴连接，人字形齿轮与传动齿轮同轴连接且在转向架横向两侧各设置一对，两侧传动齿轮与主动齿轮相啮合；所述齿轮驱动系统还包括在大坡道及超大坡道路段固定设置在轨道梁内部侧壁上的人字形齿条，同侧人字形齿轮、人字形齿条相啮合；所述人字形齿条的设置长度两端外，在轨道梁内部侧壁上设置齿轨驱动过渡机构。
9.所述齿轨驱动过渡机构包括斜坡机构和变齿机构，变齿机构的近端与人字形齿条端面纵向顺接，远端与斜坡机构纵向顺接；所述变齿机构顶面上具有纵向间隔的人字形齿，由远端至近端人字形齿的齿高逐渐增大，近端人字形齿的齿高低于人字形齿轮的齿高；所述斜坡机构顶面具有人字形斜槽，其近端端面高出变齿机构远端端面5－10mm；斜坡机构的近端、变齿机构与轨道梁内部侧壁形成弹性连接。
10.本发明的有益效果主要体现在如下方面：
11.1、在悬挂式单轨列车转向架上的走行轮驱动系统和齿轮驱动系统，通过走行轮驱动系统实现平路及小坡道地段的走行轮行驶，通过齿轮驱动系统实现大坡道、超大坡道地段行驶，双模式运转，可有效满足大坡道、超大坡线路适应性的需要；齿轮驱动系统采用相啮合的人字形齿轮、人字形齿条，相较于传统直齿轮齿条，人字形齿轮齿条啮合重合度更高，具备更高的承载能力，能有效保持列车运行的平稳性；
12.2、人字形齿条的设置长度两端外，在轨道梁内部侧壁上设置齿轨驱动过渡机构，可实现悬挂式单轨列车从平坡段进入大坡道齿轨地段时人字形齿轮与人字形齿条的顺利啮合，最大程度地减小冲击和提高使用寿命；
13.3、人字形齿条通过螺栓直接连接在轨道梁内部侧壁上，安装方便，定位精准，同时通过调整垫板实现齿条左右间距大小的调整，特别是对于曲线地段的间距，保证悬挂式列车通过时的平稳舒适；
14.4、人字形齿条在其水平向凸起部上加工出人字形齿槽，两侧翼板上设置螺栓孔，有利于加工制造及现场施工，同时其人字形齿槽与线路方向法向垂直，有利于提升齿轮齿条啮合传动能力，提升列车的爬坡能力。
附图说明
15.本说明书包括如下十幅附图：
16.图1是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统示意图；
17.图2是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中悬挂式单轨列车的断面图；
18.图3是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中轨道梁的断面图；
19.图4是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中大坡道轨道梁的安装方式示意图；
20.图5本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中人字形齿轮的结构示意图；
21.图6是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中人字形齿条的结构示意图；
22.图7是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中人字形齿条安装结构示意图；
23.图8是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中齿轮传动系统的结构示意图；
24.图9是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中齿轨过渡装置的示意图；
25.图10是本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统中斜坡机构的结构示意图；
26.图中示出主要构件名称及所对应的标记：立柱10，轨道梁20，人字形齿条21，螺栓孔22，人字形齿槽23，悬挂式单轨列车30，转向架31，走行轮32，人字形齿轮33，传动齿34轮，主动齿轮35，驱动电机36，斜坡机构50，人字形斜槽51，翼板52，螺栓53，压缩弹簧54，变齿机构60，斜向人字齿61。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
28.参照图1至图4，本发明一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，包括设置在悬挂式单轨列车30转向架31上的走行轮驱动系统和齿轮驱动系统。通过走行轮驱动系统实现平路及小坡道地段的走行轮行驶，通过齿轮驱动系统实现大坡道、超大坡道地段行驶，双模式运转，可有效满足大坡道、超大坡线路适应性的需要。
29.参照图8，所述齿轮驱动系统在转向架31顶部设置一组或沿线路方向间隔设置多组，各齿轮驱动系统包括驱动电机36、人字形齿轮33、传动齿轮34和主动齿轮35，主动齿轮35与驱动电机36同轴连接，人字形齿轮33与传动齿轮34同轴连接且在转向架31横向两侧各设置一对，两侧传动齿轮34与主动齿轮35相啮合。所述齿轮驱动系统还包括在大坡道及超大坡道路段固定设置在轨道梁20内部侧壁上的人字形齿条21，同侧人字形齿轮33、人字形齿条21相啮合。该齿轮驱动系统采用相啮合的人字形齿轮33、人字形齿条21，相较于传统直齿轮齿条，人字形齿轮齿条啮合重合度更高，具备更高的承载能力，能有效保持列车运行的平稳性。
30.参照图9和图10，为实现悬挂式单轨列车从平坡段进入大坡道齿轨地段时人字形齿轮33与人字形齿条21的顺利啮合，最大程度地减小冲击和提高使用寿命，所述人字形齿条21的设置长度两端外，在轨道梁20内部侧壁上设置齿轨驱动过渡机构。所述齿轨驱动过渡机构包括斜坡机构50和变齿机构60，变齿机构60的近端与人字形齿条21端面纵向顺接，
远端与斜坡机构50纵向顺接。所述变齿机构60顶面上具有纵向间隔的人字形齿，由远端至近端人字形齿的齿高逐渐增大，近端人字形齿的齿高低于人字形齿轮33的齿高。所述斜坡机构50顶面具有人字形斜槽51，其近端端面高出变齿机构60远端端面5－10mm。斜坡机构50的近端、变齿机构60与轨道梁20内部侧壁形成弹性连接。
31.参照图9，作为一种优选的实施方式，所述斜坡机构50、变齿机构60通过螺栓53可拆卸固定安装在轨道梁20内部侧壁上，其中在斜坡机构50近端、变齿机构60的螺栓53上套装有压缩弹簧54。
32.参照图5至图7，所述人字形齿条21的断面呈
“┠”
状，在其水平向凸起部上加工出人字形齿槽23，人字形齿槽23与线路方向法向垂直，有利于提升齿轮齿条啮合传动能力，提升列车的爬坡能力。在竖向向上、向下凸起形成的翼板上纵向间隔设置螺栓孔22，螺栓53穿过螺栓孔22将人字形齿条21可拆卸固定安装在轨道梁20内部侧壁上。
33.所述人字形齿条21底面与轨道梁20内部侧壁之间设置调整垫板，通过调整垫板实现曲线地段两侧人字形齿条21间距的调整。
34.以上所述只是用图解说明本发明种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

技术特征：
1.一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，包括设置在悬挂式单轨列车(30)转向架(31)上的走行轮驱动系统和齿轮驱动系统，其特征是：所述齿轮驱动系统在转向架(31)顶部设置一组或沿线路方向间隔设置多组，各齿轮驱动系统包括驱动电机(36)、人字形齿轮(33)、传动齿轮(34)和主动齿轮(35)，主动齿轮(35)与驱动电机(36)同轴连接，人字形齿轮(33)与传动齿轮(34)同轴连接且在转向架(31)横向两侧各设置一对，两侧传动齿轮(34)与主动齿轮(35)相啮合；所述齿轮驱动系统还包括在大坡道及超大坡道路段固定设置在轨道梁(20)内部侧壁上的人字形齿条(21)，同侧人字形齿轮(33)、人字形齿条(21)相啮合；所述人字形齿条(21)的设置长度两端外，在轨道梁(20)内部侧壁上设置齿轨驱动过渡机构。2.如权利要求1所述的一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，其特征是：所述齿轨驱动过渡机构包括斜坡机构(50)和变齿机构(60)，变齿机构(60)的近端与人字形齿条(21)端面纵向顺接，远端与斜坡机构(50)纵向顺接；所述变齿机构(60)顶面上具有纵向间隔的人字形齿，由远端至近端人字形齿的齿高逐渐增大，近端人字形齿的齿高低于人字形齿轮(33)的齿高；所述斜坡机构(50)顶面具有人字形斜槽(51)，其近端端面高出变齿机构(60)远端端面5－10mm；斜坡机构(50)的近端、变齿机构(60)与轨道梁(20)内部侧壁形成弹性连接。3.如权利要求2所述的一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，其特征是：所述斜坡机构(50)、变齿机构(60)通过螺栓(53)可拆卸固定安装在轨道梁(20)内部侧壁上，其中在斜坡机构(50)近端、变齿机构(60)的螺栓(53)上套装有压缩弹簧(54)。4.如权利要求1所述的一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，其特征是：所述人字形齿条(21)的断面呈
“┠”
状，在其水平向凸起部上加工出人字形齿槽(23)，人字形齿槽(23)与线路方向法向垂直，在竖向向上、向下凸起形成的翼板上纵向间隔设置螺栓孔(22)，螺栓(53)穿过螺栓孔(22)将人字形齿条(21)可拆卸固定安装在轨道梁(20)内部侧壁上。5.如权利要求4所述的一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，其特征是：所述人字形齿条(21)底面与轨道梁(20)内部侧壁之间设置调整垫板。

技术总结
一种适用于大坡道的悬挂式单轨人字形齿轨交通系统，以有效满足大坡道、超大坡线路适应性的需要，具备更高的承载能力，保持列车运行的平稳性。包括走行轮驱动系统和齿轮驱动系统，齿轮驱动系统在转向架顶部设置一组或沿线路方向间隔设置多组，各齿轮驱动系统包括驱动电机、人字形齿轮、传动齿轮和主动齿轮，主动齿轮与驱动电机同轴连接，人字形齿轮与传动齿轮同轴连接且在转向架横向两侧各设置一对，两侧传动齿轮与主动齿轮相啮合。齿轮驱动系统还包括在大坡道及超大坡道路段固定设置在轨道梁内部侧壁上的人字形齿条，同侧人字形齿轮、人字形齿条相啮合。人字形齿条的设置长度两端外，在轨道梁内部侧壁上设置齿轨驱动过渡机构。构。构。


技术研发人员：胡连军 黄志相 余浩伟 寇峻瑜 鄢红英 林红松 姜梅 罗圆 蔡文锋 杨文茂 张威风
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/9/23