一种高强度的轨道小车轮系组及其换轨方法与流程

本发明涉及智能轨道交通技术领域，具体是指一种高强度的轨道小车轮系组及其换轨方法。

背景技术：

悬吊轨道小车是微轨智能交通的一部分，微轨智能交通系统是应用于智慧城市内的循环轨道交通。具体是，小车的窄轨悬于空中，智能小车悬挂于轨道下方，轨道上可设置多辆智能小车，采用小型车辆灵活编组方式，小车之间或分离或成串，每辆小车容量为1-2人，以小型车实现灵活的运量。

现有技术中，轨道小车都是用轮系在轨道上行驶，一字轮系组小车可随轨道车厢加长，却无法实现换轨；二字轮系组小车可以实现换轨，却受1/2限制只有50％的受力点，覆盖面窄，车厢无法随轨道加长，只适合小型运输，无法满足大型运输的要求。

技术实现要素：

本发明为了要解决上述技术问题，提供一种具有三字轮系组可以实现大型运输高强度行走的轨道小车轮系组及其换轨方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强度的轨道小车轮系组，包括承载板，通过平移机构安装在承载板上的n个轮系组，其中n≥3，n个轮系组分别能沿其对应的平移机构滑动。

进一步的，所述轮系组包括液压缸升降装置，和设置在液压缸升降装置上的行走轮系；所述行走轮系包括轮系支架，和分别设置在轮系支架两侧的两个脱轨装置，以及设置在轮系支架上且位于两个脱轨装置之间的若干个爬坡机构；所述爬坡机构包括设置在轮系支架上的爬坡轮安装架，和安装在爬坡轮安装架上的爬坡轮。

所述脱轨装置包括设置在轮系支架上的车轮升降机构，与车轮升降机构连接的车轮伸缩机构；所述车轮伸缩机构包括安装在车轮升降机构上的伸缩液压缸，设置在伸缩液压缸伸缩端上的连接板，安装在连接板上的若干个上支重轮；所述伸缩液压缸能带动连接板伸缩。

所述车轮升降机构包括设置在轮系支架上的升降滑轨，设置在升降滑轨上且能沿升降滑轨上下滑动的升降滑块，设置在升降滑块上的平衡梁，以及与升降滑块连接的电机升降装置；所述伸缩液压缸安装在平衡梁上，且其伸缩端贯穿平衡梁后与连接板连接。

所述电机升降装置包括设置在轮系支架上的安装板，安装在安装板上的升降驱动电机，安装在升降驱动电机转轴上的主动齿轮，安装在安装板上且能转动的升降螺杆，安装在升降螺杆上且与主动齿轮齿合的从动齿轮，以及固定在升降滑块上的升降螺母；所述升降螺母套设在升降螺杆上。

所述行走轮系还包括分别设置在轮系支架两侧的两个磁悬浮装置；所述磁悬浮装置包括设置在轮系支架上的两个托板安装座，安装在两个托板安装座上的磁铁托板，安装在磁铁托板上且与上支重轮一一对应的若干个下支重轮，以及设置在磁铁托板上的电磁铁；所述托板安装座包括上下相对设置在轮系支架上的两块弹簧安装板，安装在两块弹簧安装板之间的弹簧导柱，以及套设在弹簧导柱上的压缩传力弹簧；所述磁铁托板安装在弹簧导柱上且能沿弹簧导柱上下移动，所述压缩传力弹簧位于上侧的弹簧安装板与磁铁托板之间。

所述平移机构包括设置在承载板上的电动滑台，与电动滑台连接的平移电机；所述液压缸升降装置包括底板，安装在底板上的升降液压缸；所述升降液压缸的伸缩端与轮系支架连接。

一种高强度的轨道小车轮系组换轨方法，该高强度的轨道小车轮系组包括有n个轮系组，每个轮系组上均设置有行走轮系，所述n≥3；一种高强度的轨道小车轮系组的换轨方法包括以下步骤：

步骤1：控制x个轮系组同时脱轨，其中，x≤n-1；

步骤2：将x个轮系组同时移至相邻轨道下方，并控制x个轮系组同时悬挂于相邻轨道上；

步骤3：控制剩余的轮系组同时脱轨；

步骤4：将剩余的轮系组同时移至相邻轨道下方，并控制剩余的轮系组同时悬挂于相邻轨道上，完成换轨。

进一步的，步骤1中控制x个轮系组同时脱轨包括以下步骤：

ⅰ、控制x个轮系组上的行走轮系同时上移并与轨道分离，完成升轮；

ⅱ、控制x个轮系组上的行走轮系同时向内收缩，完成缩轮；

ⅲ、控制x个轮系组同时下降脱离轨道腔，完成脱轨。

步骤3中控制剩余的轮系组同时脱轨的方法与步骤1中控制x个轮系组同时脱轨的方法相同。

再进一步的，步骤2中控制x个轮系组同时悬挂于相邻轨道上包括以下步骤：

a、控制x个轮系组同时上升进入相邻轨道腔，完成升轮；

b、控制x个轮系组上的行走轮系同时向外伸出，完成伸轮；

c、控制x个轮系组上的行走轮系同时下降，x个轮系组同时悬挂于相邻轨道上，换轨完成。

步骤4中控制剩余的轮系组同时悬挂于相邻轨道的方法与步骤2中控制x个轮系组同时悬挂于相邻轨道的方法相同。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明设置有三字轮系组，即a轮系组、b轮系组以及c轮系组，三字轮系组分别通过平移机构设置在承载板上，使用时abc轮系组均挂在轨道上，当需要换轨时，前后的a轮系组和c轮系组先脱轨后换到相邻的轨道上，b轮系组再换轨，通过平移机构将承载板下方的车厢移至相邻的轨道，从而实现轨道小车的左右平移。

(2)本发明通过设置行走轮系和平移机构的升轮、缩轮、降轮、平移等特色，使得轨道小车能够实现换轨行走。

(3)本发明通过设置行走轮系和爬坡机构，可以使轨道小车能沿轨道垂直上下行走、压着轨道行走、在轨道下吊着行走都可以。

(4)本发明通过设置有三字轮系组，可实现轨道小车的相向式行走错车，错过目的地，不用绕行，直接来回行走，省时、高效率。

(5)本发明有益效果通过设置有三字轮系组，可实现轨道小车高精度行走，可以使受力点达到80％-100％，覆盖面宽，车厢可以随轨道加长，适合大型运输，效率高，具有广阔的经济价值。

附图说明

图1为本发明abc轮系组换轨前全靠左的立体结构图。

图2为本发明abc轮系组换轨前全靠左悬挂于轨道上的示意图。

图3为本发明ac轮系组换轨中移至承载板右侧的立体结构图。

图4为本发明ac轮系组换轨中移至承载板右侧悬挂于轨道上的示意图。

图5为本发明abc轮系组换轨后全靠右的立体结构图。

图6为本发明abc轮系组换轨后全靠右悬挂于轨道上的示意图。

图7为本发明abc轮系组换轨后且承载板平移后的主视图。

图8为本发明b轮系组的结构图。

图9为本发明b轮系组的主视图。

图10为本发明b轮系组的侧视图。

图11为本发明b轮系组的俯视图。

图12为本发明a轮系组的结构图。

图13为本发明a轮系组的主视图。

图14为本发明a轮系组的侧视图。

图15为本发明a轮系组的俯视图。

图16为本发明爬坡机构的结构图。

图17为本发明上支重轮的安装示意图。

图18为本发明c轮系组换轨变化时第一状态的侧视图。

图19为本发明c轮系组换轨变化时第二状态的侧视图。

图20为本发明c轮系组换轨变化时第三状态的侧视图。

图21为本发明c轮系组换轨变化时第四状态的侧视图。

图22为本发明c轮系组换轨变化时第五状态的侧视图。

图23为本发明c轮系组换轨变化时第六状态的侧视图。

图24为本发明c轮系组换轨变化时第七状态的侧视图。

上述附图中的附图标记为：1—底板，2—升降液压缸，211—爬坡轮安装架，212—爬坡轮，3—导向柱，4—轮系支架，5—上支重轮，501—上支重轮轮缘，502—外转子电动机，6—连接板，7—支撑轴，8—平衡梁，9—伸缩液压缸，10—升降滑块，11—升降滑轨，12—从动齿轮，13—电池安装腔，14—升降驱动电机，15—主动齿轮，16—升降螺杆，17—升降螺母，18—安装板，19—轨道，20—上支重轮安装横轴，21—爬坡机构，22—承载板，23—导向轴，24—平移电机，25—电动滑台，26—滑动套，27—a轮系组，28—b轮系组，29—侧导轮，30—下支重轮，31—压缩传力弹簧，32—弹簧安装板，33—弹簧导柱，34—电磁铁，35—磁铁托板，36—c轮系组。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

如图1～7所示，本发明的一种高强度的轨道小车轮系组，包括承载板22和通过平移机构安装在承载板22上的n个轮系组，其中n≥3，本实施例中，设n＝3，即设置为三字轮系组。具体的，三字轮系组包括a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36，a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36分别通过平移机构安装于承载板22上，即a轮系组27对应一个平移机构，b轮系组28对应一个平移机构，c轮系组也对应一个平移机构，a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36可以沿承载板22的长度方向排列，且a轮系组27和c轮系组36分别位于b轮系组28的两端。a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36分别能沿其对应的平移机构滑动。

该承载板22可以是轨道小车的顶板，即本实施例中的a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36均安装于轨道小车的顶部，轨道小车则通过a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36悬挂于轨道19上。

具体的，所述平移机构包括设置在承载板22上的电动滑台25，与电动滑台25连接的平移电机24。电动滑台25采用传统结构，a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36分别安装于相对应的平移机构的电动滑台25的滑块上，当平移电机24工作时，a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36则在电动滑台25上移动，从而使a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36从承载板22的一侧移动到另一侧。

为了提高稳定性，所述平移机构还包括设置在承载板22上的导向轴23，安装在导向轴23上的滑动套26。a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36分别安装于对应的滑动套26上。所述滑动套26内安装有直线轴承，所以当a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36移动时，滑动套26能沿导向轴23滑动。通过导向轴23和滑动套26的固定作用，轮系组在移动时更加稳定。

具体的，如图8～11所示，所述b轮系组28包括液压缸升降装置，设置在液压缸升降装置上的行走轮系。所述行走轮系包括轮系支架4，和分别设置在轮系支架4两侧的两个脱轨装置，以及设置在轮系支架4上且位于两个脱轨装置之间的若干个爬坡机构21。本实施例中，爬坡机构21设置为4个，4个爬坡机构21沿轮系支架4长度分布。

具体的，如图16所示，所述爬坡机构21包括设置在轮系支架4上的爬坡轮安装架211，安装在爬坡轮安装架211上的爬坡轮212。实施时，爬坡轮212与轨道上的齿条齿合，爬坡轮212旋转时能更好的驱动轨道小车移动。

具体的，如图8～11所示，所述脱轨装置包括设置在轮系支架4上的车轮升降机构，与车轮升降机构连接的车轮伸缩机构。车轮升降机构包括固定设置在轮系支架4上的升降滑轨11，安装在升降滑轨11上的升降滑块10，固定设置在升降滑块10上端的平衡梁8，以及与升降滑块10连接的电机升降装置。该升降滑块10能沿升降滑轨11上下滑动，电机升降装置则可以驱动升降滑块10移动。该车轮伸缩机构则与平衡梁8连接。

具体的，如图9所示，所述电机升降装置包括安装板18，升降驱动电机14，主动齿轮15，升降螺杆16，从动齿轮12以及升降螺母17。安装时，该安装板18固定安装在轮系支架4上；升降驱动电机14则通过螺栓安装在安装板18上，其转轴贯穿安装板18后位于安装板18的下方；主动齿轮15安装在升降驱动电机14转轴上；升降螺母17固定在升降滑块10上，而升降螺杆16的下端则依次穿过升降螺母17和安装板18，从动齿轮12安装在升降螺杆16的下端。该升降螺杆16与升降螺母17为螺纹连接，而升降螺杆16与安装板18则为间隙配合，从动齿轮12与主动齿轮15齿合。通过上述结构，当升降驱动电机14驱动主动齿轮15旋转时，主动齿轮15则带动从动齿轮12旋转，进行使升降螺杆16旋转，升降螺杆16旋转时则带动升降滑块10上下移动，车轮伸缩机构则实现升降。

具体的，如图8所示，所述车轮伸缩机构包括安装在平衡梁8上的伸缩液压缸9，设置在伸缩液压缸9的伸缩端上的连接板6，分别安装在连接板6上的若干个上支重轮5。本实施例中，b轮系组的一个车轮伸缩机构上设置两个支重轮5，两个支重轮5分别安装于连接板6的两端。该伸缩液压缸9的伸缩端是贯穿平衡梁8后与连接板6连接，伸缩液压缸9的伸缩端与平衡梁8为间隙配合，因此伸缩液压缸9能带动连接板6伸缩，从而使上支重轮5实现伸缩。为了提高稳定性，b轮系组28的两个车轮伸缩机构上的伸缩液压缸9的未端可通过连接块连接在一起，使伸缩液压缸9在驱动连接板6伸缩时更加稳定。同时，所述连接板6上固定连接有支撑轴7，支撑轴7的一端贯穿平衡梁8且能相对平衡梁8移动；即支撑轴7的一端通过螺栓与连接板6固定连接，其另一端则与平衡梁8为间隙配合，因此伸缩液压缸9在驱动连接板6伸缩时支撑轴7也能跟随移动；支撑轴7的未端可设置挡块，以防止支撑轴7与平衡梁8脱离。

具体的，如图17所示，上支重轮5中包括外转子电动机502，外转子电动机的定子绕组固定在上支重轮安装横轴20上，外转子电动机的转子安装在上支重轮的轮缘501中。该上支重轮5自身能够提供驱动力，其结构和安装方式已为传统技术，在此不再赘述。同样的，爬坡轮212也可以采用上述上支重轮的结构，在此不再赘述。

具体的，如图3、4所示，所述液压缸升降装置包括底板1，安装在底板1上的升降液压缸2。所述升降液压缸2的伸缩端与轮系支架4连接，升降液压缸2伸缩时即可带动轮系支架4升降。底板1则安装在滑动套26上。为了使轮系支架4升降时更加稳定，如图1所示，所述底板1和轮系支架4之间设置有若干根导向柱3。本实施例中导向柱3的数量设置为4根，分别位于轮系支架4的四个角上。具体安装时，导向柱3的下端与底板1固定，其上端穿过轮系支架4，该导向柱3与轮系支架4为间隙配合，因此轮系支架4能沿导向柱3上下移动，导向柱3上端可设置限位螺母。

所述轮系支架4上形成有电池安装腔13。

如图12～16所示，该a轮系组27的结构和c轮系组36的结构相同。a轮系组27和c轮系组36的结构与b轮系组28的结构基本相同，其不同点在于，a轮系组27和c轮系组36的车轮伸缩机构上仅设置一个上支重轮5，该上支重轮5位于连接板6的中间位置。另外，在实际生产时，a轮系组27和c轮系组36的尺寸短于b轮系组36的尺寸，而本实施例中，a轮系组27和c轮系组36上仅设置两个爬坡机构21。当然，a轮系组27和c轮系组36也可以设置为与b轮系组28一样的结构。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于本实施例的行走轮系还包括分别设置在轮系支架4两侧的两个磁悬浮装置。所述磁悬浮装置包括设置在轮系支架4上的两个托板安装座，安装在两个托板安装座上的磁铁托板35，安装在磁铁托板35上且与上支重轮5一一对应的若干个下支重轮30，以及设置在磁铁托板35上的电磁铁34。下支重轮30位于上支重轮5的下方，并且其数量与上支重轮5的数量相同。下支重轮30的结构和安装方式与上支重轮5的结构和安装方式相同，不再详细说明。

所述托板安装座包括上下相对设置在轮系支架4上的两块弹簧安装板32，安装在两块弹簧安装板32之间的弹簧导柱33，以及套设在弹簧导柱33上的压缩传力弹簧31。所述磁铁托板35安装在弹簧导柱33上且能沿弹簧导柱33上下移动，所述压缩传力弹簧31位于上侧的弹簧安装板32与磁铁托板35之间。

使用时，a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36的上支重轮悬挂于轨道上，如图2所示。该电磁铁34的磁力是可控的，轨道小车行驶时，电磁铁34通电产生磁场，因为轨道19由磁阻小的钢材构成，所以电磁铁34对轨道19产生磁吸力，该磁吸力等于电磁铁34本身重力、压缩传力弹簧31的弹力、下支重轮30对轨道19下表面的压力三者之和。电磁铁34对轨道19有磁力，且磁力大于压缩传力弹簧31的弹力和电磁铁34自身重力之和时，通过控制升降驱动电机14，可以改变压缩传力弹簧31的压缩量，从而改变压缩传力弹簧31的弹力。上支重轮5对导轨19的压力，等于车厢和轮系组的重力减去压缩传力弹簧31的弹力。通过改变压缩传力弹簧31的压缩量，可以使上支重轮对轨道的压力减少，使轨道小车相当于空载运行，达到节能的目的。

实施例3

本实施例是实施例1或2中的一种高强度的轨道小车轮系组的换轨方法。

具体的，一种高强度的轨道小车轮系组设置有n个轮系组，其中，n≥3，本实施例中，设n＝3，即设置有三个轮系组，其分别为a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36。使用时，a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36均悬挂于轨道上19，并且a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36均位于承载板22的一侧，如图1所示。承载板22即为轨道小车车厢的顶板，即a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36安装于车厢顶部。在正常行驶时，整个轨道小车可沿轨道前后行驶。当行驶过程中遇到其它轨道小车时，此时则需要换轨错车。

具体的，换轨方法包括以下步骤：

步骤1：控制a轮系组27和c轮系组36上的四个升降驱动电机14同时正向驱动升降滑块10沿升降滑轨11上移，使a轮系组27和c轮系组36上的所有上支重轮5上移并与轨道分离脱轨，完成升轮；如图18所示。

步骤2：控制a轮系组27和c轮系组36上的四个伸缩液压缸9同时收缩，使所有的上支重轮5向内收缩，即4组上支重轮5同时收缩，a轮系组27和c轮系组36同时完成缩轮，如图19所示。

步骤3：控制a轮系组27和c轮系组36的两个升降液压缸2同时收缩，使a轮系组27和c轮系组36的行走轮系整体下降，a轮系组27和c轮系组36的行走轮系同时脱离轨道腔，完成降轮；如图20所示。

步骤4：平移机构上的平移电机24正向驱动电动滑台25工作，将a轮系组27和c轮系组36沿电动滑台25平移至相邻轨道下方，如图21所示。

步骤5：控制a轮系组27和c轮系组36的两个升降液压缸2同时伸出，推动a轮系组27和c轮系组36的行走轮系整体上升，如图22所示。行走轮系上升到位后，四个伸缩液压缸9同时伸出，使所有的上支重轮5向外伸出，如图23所示。所有的上支重轮5伸出到位后，四个升降驱动电机14同时逆向驱动升降滑块10下移，4组上支重轮5同时悬挂于相邻的轨道19上，a轮系组和c轮系组完成换轨，如图24所示。

步骤6：承载板22可通过a轮系组27和c轮系组36进行支撑，此时重复上述步骤1～5，控制b轮系组28完成换轨。此时a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36都完成换轨，如图5所示。

换轨完成后，可以控制平移机构上的平移电机24逆向工作。因a轮系组27、b轮系组28以及c轮系组36完全固定在轨道腔中，所以平移机构的平移电机24逆向工作时，承载板22则被移动到相邻的轨道腔下方，如图7所示，整个轨道小车换轨至相邻的轨道腔，车厢完成错车，即可以实现相向式随意行走。

以上实施例结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的权利保护范围，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所保护的内容。

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