本發(fā)明涉及一種軌道交通工具,特別涉及一種跨座式單軌軌道的高架扇形軸移變軌裝置、方法及軌道。
背景技術(shù):
面對全球城市化帶來的城市環(huán)境污染和交通擁堵問題,人們尋求便捷環(huán)保的城市交通系統(tǒng),普通轎車高速、方便、快捷,但當(dāng)城市車輛發(fā)展到一定數(shù)量后,大量汽車帶來的交通擁堵、尾氣污染、揚(yáng)塵污染、交通事故問題就越來越突出。各地同時發(fā)展了地鐵交通和軌道交通,這類兩者造價高、工期長、施工難度大的問題突出。
現(xiàn)有一種交通工具為跨座式單軌列車系統(tǒng),該軌道交通系統(tǒng)采用電力驅(qū)動,單根軌道梁高架支撐,車廂跨座在該軌道梁上。這種交通工具是一種能夠很好的解決城市中和城際間的交通通行問題的方法之一。該軌道交通工具的優(yōu)勢包括有:造價約為地鐵的五分之一,建設(shè)周期約為地鐵的三分之一;爬坡能力強(qiáng),轉(zhuǎn)彎半徑小,具有較強(qiáng)的地形適應(yīng)能力;噪音低,可從城市建筑群中穿過;景觀性好,能較好適應(yīng)城市生態(tài)環(huán)境。所以是一種實(shí)施中小運(yùn)力城市和城際間軌道交通的優(yōu)選方案。
但是由于該軌道交通工具的列車跨座在該高架單軌梁上,即該列車車廂的下部左右兩側(cè)覆蓋住部分軌道梁,如此大大的阻礙了列車的變軌能力,特別是,當(dāng)列車需要從一條軌道運(yùn)行變換到另一條軌道運(yùn)行時,其實(shí)施的難度就會大大增加,如果列車不能實(shí)施靈活高效的變軌,將大大限制的該軌道交通工具的運(yùn)營能力及運(yùn)營效率,也同時增加了對軌道、車站及換乘站設(shè)計(jì)施工難度,而且在兩條或多條線路合并的同一車站,乘客無法在該車站同一平臺換乘,同時也增加了建設(shè)及維護(hù)成本。
目前,國內(nèi)單軌變軌裝置按結(jié)構(gòu)形式可以分為關(guān)節(jié)型變軌裝置和關(guān)節(jié)可撓型變軌裝置兩種,前者變軌時變軌梁形成折線線形,后者變軌時可以使道變軌梁近似連續(xù)彎成曲線線形,故該兩者方法體型龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和操作控制難度大,因而也無法實(shí)施在高架平臺上的換軌操作。
為了更好的提高這種軌道交通工具的運(yùn)營能力及運(yùn)營效率、乘坐的便利性和降低建設(shè)及維護(hù)成本,同時由于軌道的變軌還可能發(fā)生在軌道交叉的市中心地段,如何降低換軌裝置的體型,以減少占地空間。
因此人們亟待需要一種結(jié)構(gòu)簡單且穩(wěn)定、可靠和高效的跨座式單軌軌道的高架變軌裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單且穩(wěn)定、可靠和高效的跨座式單軌軌道的高架扇形軸移變軌裝置、方法及軌道。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明提供一種跨座式單軌軌道的高架扇形軸移變軌裝置及軌道包括行走軌道梁、交叉軌道梁塊、第一變軌梁塊、第二變軌梁塊、變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變軌鎖定機(jī)構(gòu)、信號燈、支撐柱和固定在支撐柱頂部的安裝平臺。
所述交叉軌道梁塊的一端和行走軌道梁對應(yīng)的一端固定,底部和安裝平臺固定,該交叉軌道梁塊的外形為鍥形塊狀;
交叉軌道梁塊的兩個側(cè)面為駁接面,可以分別和第一變軌梁塊及第二變軌梁塊對應(yīng)的駁接面進(jìn)行貼合駁接;
交叉軌道梁塊為金屬框架加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全金屬結(jié)構(gòu),為了便于識別并起警示作用,該交叉軌道梁塊涂有不同于行走軌道梁的顏色涂料,該涂料顏色為一種警示顏色或?yàn)槎喾N警示顏色的交錯組合。
所述變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)由變軌驅(qū)動單元和滑槽組成,滑槽由金屬材料制成,滑槽安裝在安裝平臺內(nèi),滑槽的數(shù)量為2-12條,變軌驅(qū)動單元放置在滑槽外緣一端的安裝平臺上,變軌驅(qū)動單元使用液壓或電力齒輪齒條結(jié)構(gòu)的施力方法來改變第一變軌梁塊或第二變軌梁塊的位置;
變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行中央機(jī)房的變軌指令實(shí)施變軌操作,變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)向中央機(jī)房反饋?zhàn)冘増?zhí)行狀態(tài)和變軌執(zhí)行結(jié)果。
所述第一變軌梁塊和第二變軌梁塊分別放置在交叉軌道梁塊兩側(cè)的安裝平臺上,一端可以和交叉軌道梁塊駁接,另一端固定有金屬座,該金屬座套放在轉(zhuǎn)動軸上,轉(zhuǎn)動軸下端固定在安裝平臺上,該轉(zhuǎn)動軸同時通過與該金屬座互補(bǔ)的金屬塊固定在行走軌道梁的一端,第一變軌梁塊和第二變軌梁塊的底部在滑槽對應(yīng)處安裝有滾輪,滾輪內(nèi)嵌在滑槽內(nèi),第一變軌梁塊和第二變軌梁塊在變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下,能以轉(zhuǎn)動軸軸心沿弧線形滑槽方向做進(jìn)行扇形軸移;
第一變軌梁塊和第二變軌梁塊的結(jié)構(gòu)在該高架跨座式單軌軌道設(shè)計(jì)為類似于“丫”形結(jié)構(gòu)時,均為弧線形軌道梁塊,在該高架跨座式單軌軌道設(shè)計(jì)為類似于“卜”形結(jié)構(gòu)時,一個為直線形軌道梁塊,另一個為弧線形軌道梁塊;
第一變軌梁塊和第二變軌梁塊兩端的駁接面由一個或多個直線垂直面及弧線垂直面組合而成,通過兩端的駁接面可以分別和交叉軌道梁塊及對應(yīng)的行走軌道梁駁接,在變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下,有且只有一個變軌梁塊可以和交叉軌道梁塊駁接,此時,另一個變軌梁塊和交叉軌道梁塊處于分離狀態(tài),且這個分離的變軌梁塊和交叉軌道梁塊之間的直線距離大于列車通過的安全距離;
第一變軌梁塊和第二變軌梁塊為金屬框架加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全金屬結(jié)構(gòu);為了便于識別并起警示作用,該軌道梁塊涂有不同于行走軌道梁的顏色涂料,該涂料顏色為一種警示顏色或?yàn)槎喾N警示顏色的交錯組合。
所述變軌鎖定機(jī)構(gòu)安裝在第一變軌梁塊和第二變軌梁塊的內(nèi)部,變軌鎖定機(jī)構(gòu)有1-15個可伸出或收回操作的金屬舌,在交叉軌道梁塊對應(yīng)處設(shè)有與之匹配的凹孔,變軌鎖定機(jī)構(gòu)使用液壓或電力齒輪齒條結(jié)構(gòu)的施力方法實(shí)施對金屬舌伸出或收回操作,用于實(shí)施對變軌梁塊處于駁接狀態(tài)時位置的鎖定功能,防止因承載、震動或其他因素造成的位置變化,并能夠提高變軌梁塊的承載能力和整軌道的剛度,確保列車在該變軌軌道處安全穩(wěn)定地通行。
所述安裝平臺固定在支撐柱的頂部,和安裝平臺固定的支撐柱的數(shù)量為3-12個,安裝平臺下方放置有加強(qiáng)梁,加強(qiáng)梁的兩端可以和支撐柱連接,也用于對其他加強(qiáng)梁的連接,加強(qiáng)梁塊特別出現(xiàn)在列車行走軌道線路對應(yīng)的安裝平臺下方,以提高安裝平臺及軌道的承載能力,并提高安裝平臺及支撐柱的整體剛度。
所述信號燈由中央機(jī)房控制,分別放置在行走軌道梁外沿的列車來車位置,為了確保列車的駕駛者能夠有足夠的警示作用,信號燈分別放置在距離交叉軌道梁塊10-150米處的行走軌道梁上,當(dāng)變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施變軌操作完畢后且軌道符合列車行走路線時,該指向列車來車方向的信號燈顯示為“綠燈”,否則顯示為“紅燈”。
本發(fā)明的另一個方案是提供一種跨座式單軌軌道的高架扇形軸移變軌方法,它包括下列步驟:
S01在中央機(jī)房的控制下,信號燈全部顯示“紅燈”;
S02變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行中央機(jī)房的變軌指令實(shí)施變軌操作;
S03變軌鎖定機(jī)構(gòu)解除對變軌梁塊的當(dāng)前位置鎖定操作;
S04變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變第一變軌梁塊和第二變軌梁塊的位置,直至第一變軌梁塊和第二變軌梁塊從當(dāng)前位置改變到變軌要求位置,此時,有且僅有一塊變軌梁塊和交叉軌道梁塊及該變軌梁塊對應(yīng)的行走軌道梁駁接,另一個變軌梁塊和交叉軌道梁塊處于分離狀態(tài),且這個分離的變軌梁塊和交叉軌道梁塊之間的直線距離大于列車通過的安全距離;
S05變軌鎖定機(jī)構(gòu)實(shí)施對變軌梁塊的當(dāng)前位置鎖定操作;
S06變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)向中央機(jī)房反饋的變軌操作完畢的信息;
S07中央機(jī)房的控制下,使符合軌道線路行走的列車來車方向的信號燈顯示為“綠燈”,其余信號燈全部顯示“紅燈”;
S08變軌操作完畢,符合軌道線路行走的列車允許通行。
通過此方法,可以實(shí)現(xiàn)該單軌軌道的變軌功能,在中央機(jī)房的控制下,不同的列車可以通行于不同的該單軌軌道。
對比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:
在已知該跨座式單軌軌道列車的最小轉(zhuǎn)彎半徑為45米、單軌軌道本體寬度為60厘米、高度為90厘米、軌道用混泥土的比重為2.4噸/立方米、列車車輛寬度為290厘米和列車運(yùn)行兩側(cè)最小安全保障距離為50厘米的情況下,使用本變軌裝置,在“丫”形結(jié)構(gòu)情況下,單塊軌道梁的主體結(jié)構(gòu)長度約為650厘米,重量約為8.5噸,在“卜”形結(jié)構(gòu)情況下,單塊軌道梁的主體結(jié)構(gòu)長度約為950厘米,重量約為12.5噸,遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)采用的五節(jié)關(guān)節(jié)式變軌梁的全長30米和總重約為40噸的現(xiàn)狀;
本變軌裝置,由于體型小,結(jié)構(gòu)簡單,可以在高架平臺上實(shí)施變軌,而目前的技術(shù)變軌操作通常需要在地面上實(shí)施,占用較大的場地,且變軌操作復(fù)雜,變軌精度難以控制;
本變軌裝置可以同時對第一變軌梁塊和第二變軌梁塊實(shí)施軸移操作,在保障設(shè)備和軌道通行安全的前提下,需要軸移的最大距離約為210厘米,可以在約15秒內(nèi)完成變軌操作,提高軌道的通行效率,從而實(shí)現(xiàn)更大的乘客運(yùn)載能力,同時也有利于提高變軌操作的精確度;
本變軌裝置中變軌梁塊的兩端采用直線垂直面或弧線垂直面組成的駁接面,一方面可以是駁接更精準(zhǔn),車輛通行更順暢,另一方面可以使得駁接后的變軌梁塊在面對車輛通行產(chǎn)生的離心力可以較好地分散到交叉軌道梁塊和行走軌道梁上,提高了軌道運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性;
本變軌裝置中的行走軌道梁、交叉軌道梁塊和變軌梁塊無論是“丫”形還是“卜”形結(jié)構(gòu)情況下,列車運(yùn)行軌道均為直線或弧線軌道,不存在折線軌道和斷口軌道的情況,變軌過程流暢自然,變軌沖擊小,提高了乘客乘坐的舒適性,減少了軌道和列車的額外損耗,同時也提高了整體設(shè)備的使用壽命;
本變軌裝置的變軌方法,步驟簡單,操作規(guī)范,實(shí)施方便。
附圖說明
圖1A為本發(fā)明在類似于“丫”形結(jié)構(gòu)變軌軌道的一種通行情況結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1B為本發(fā)明在類似于“丫”形結(jié)構(gòu)變軌軌道另一種通行情況結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A為本發(fā)明在類似于“卜”形結(jié)構(gòu)變軌軌道一種通行情況結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2B為本發(fā)明在類似于“卜”形結(jié)構(gòu)變軌軌道另一種通行情況結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3A為本發(fā)明交叉軌道梁塊在類似于“丫”形結(jié)構(gòu)變軌軌道中的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3B為本發(fā)明交叉軌道梁塊在類似于“卜”形結(jié)構(gòu)變軌軌道中的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4A為本發(fā)明變軌梁塊在類似于“丫”形結(jié)構(gòu)變軌軌道中的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4B為本發(fā)明變軌梁塊在類似于“卜”形結(jié)構(gòu)變軌軌道中的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明安裝平臺的地面仰視示意圖。
具體實(shí)施方法
在詳細(xì)討論本發(fā)明前,涉及典型的高架跨座式單軌軌道及列車的運(yùn)行模式一般由以下背景技術(shù)提供,單軌軌道是一種高架軌道交通系統(tǒng)的一部分,由支撐柱支撐,軌道由多個軌道梁連接而成,安裝并固定在支撐柱頂部的安裝固定平臺上;為了減少土地征用,支撐柱可以放置在普通道路的中間綠化帶處;支撐柱和軌道梁通常由鋼筋混凝土制作而成;所有軌道梁本體的高度和寬度是一致的;列車由一個車廂或多個車廂首尾連接組成,車廂跨座在軌道梁上;車廂中的行走輪作用在軌道梁的頂面處,起到承載、驅(qū)動和行駛功能;車廂中的導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪分別作用在軌道梁的左右兩側(cè),起到導(dǎo)向、穩(wěn)定和平衡功能;列車由電力或內(nèi)置于列車中蓄電池存儲的電力實(shí)施驅(qū)動;為了減少運(yùn)行噪音和提高列車的爬坡能力,列車中的行走輪、導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪的接觸受力面通常由橡膠材料制作而成;通過設(shè)立接近于軌道梁,并靠近列車車門的位置的平臺,可以實(shí)施乘用者上下列車的功能,該平臺加上附屬設(shè)施,即為高架跨座式單軌軌道列車的車站。
參考圖1A圖1B圖2A圖2B一種跨座式單軌軌道的高架平移變軌裝置及軌道包括行走軌道梁100、交叉軌道梁塊110、第一變軌梁塊210、第二變軌梁塊220、變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230、變軌鎖定機(jī)構(gòu)240、信號燈140、支撐柱120和固定在支撐柱頂部的安裝平臺130。
本發(fā)明的兩個實(shí)施例分別為高架跨座式單軌變軌軌道設(shè)計(jì)為類似于“丫”形結(jié)構(gòu)(參考圖1A圖1B)及高架跨座式單軌變軌軌道設(shè)計(jì)為類似于“卜”形結(jié)構(gòu)(參考圖2A圖2B)。
參考圖3A圖3B所述交叉軌道梁塊110的一端和行走軌道梁對應(yīng)的一端固定,底部和安裝平臺固定,該交叉軌道梁塊110的外形為鍥形塊狀;
交叉軌道梁塊110的兩個側(cè)面為駁接面,可以分別和第一變軌梁塊210及第二變軌梁塊220對應(yīng)的駁接面進(jìn)行貼合駁接;
交叉軌道梁塊110為金屬框架加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全金屬結(jié)構(gòu),為了便于識別并起警示作用,該交叉軌道梁塊110涂有不同于行走軌道梁的顏色涂料,該涂料顏色為一種警示顏色或?yàn)槎喾N警示顏色的交錯組合。
所述變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230由變軌驅(qū)動單元231和滑槽232組成,滑槽232由金屬材料制成,滑槽232安裝在安裝平臺內(nèi),滑槽232的數(shù)量為2-12條,變軌驅(qū)動單元231放置在滑槽外緣一端的安裝平臺上,變軌驅(qū)動單元231使用液壓或電力齒輪齒條結(jié)構(gòu)的施力方法來改變第一變軌梁塊210及第二變軌梁塊220的位置;
變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230執(zhí)行中央機(jī)房的變軌指令實(shí)施變軌操作,變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230向中央機(jī)房反饋?zhàn)冘増?zhí)行狀態(tài)和變軌執(zhí)行結(jié)果。
參考圖4A圖4B所述第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220分別放置在交叉軌道梁塊兩側(cè)的安裝平臺上,一端可以和交叉軌道梁塊110駁接,另一端固定有金屬座,該金屬座套放在轉(zhuǎn)動軸250上,轉(zhuǎn)動軸250下端固定在安裝平臺上,該轉(zhuǎn)動軸250同時通過與該金屬座互補(bǔ)的金屬塊固定在行走軌道梁的一端,第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220的底部在滑槽對應(yīng)處安裝有滾輪,滾輪內(nèi)嵌在滑槽232內(nèi),第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220在變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230的作用下,能以轉(zhuǎn)動軸250軸心沿弧線形滑槽232方向做進(jìn)行扇形軸移;
第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220的結(jié)構(gòu)在該高架跨座式單軌軌道設(shè)計(jì)為類似于“丫”形結(jié)構(gòu)時,兩者均為弧線形軌道梁塊,在該高架跨座式單軌軌道設(shè)計(jì)為類似于“卜”形結(jié)構(gòu)時,一個為直線形軌道梁塊,另一個為弧線形軌道梁塊;
第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220兩端的駁接面由一個或多個直線垂直面及弧線垂直面組合而成,通過兩端的駁接面可以分別和交叉軌道梁塊110及對應(yīng)的行走軌道梁駁接,在變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230的作用下,有且只有一個變軌梁塊可以和交叉軌道梁塊110駁接,此時,另一個變軌梁塊和交叉軌道梁塊處于分離狀態(tài),且這個分離的變軌梁塊和交叉軌道梁塊110之間的直線距離大于列車通過的安全距離;
第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220為金屬框架加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全金屬結(jié)構(gòu);為了便于識別并起警示作用,該軌道梁塊涂有不同于行走軌道梁的顏色涂料,該涂料顏色為一種警示顏色或?yàn)槎喾N警示顏色的交錯組合。
參考圖3A圖3B圖4A圖4B所述變軌鎖定機(jī)構(gòu)240安裝在第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220的內(nèi)部,變軌鎖定機(jī)構(gòu)240有1-15個可伸出或收回操作的金屬舌241,在交叉軌道梁塊110對應(yīng)處設(shè)有與之匹配的凹孔242,變軌鎖定機(jī)構(gòu)240使用液壓或電力齒輪齒條結(jié)構(gòu)的施力方法實(shí)施對金屬舌241伸出或收回操作,用于實(shí)施對變軌梁塊處于駁接狀態(tài)時位置的鎖定功能,防止因承載、震動或其他因素造成的位置變化,并能夠提高變軌梁塊的承載能力和整個軌道的剛度,確保列車在該變軌軌道處安全穩(wěn)定地通行。
參考圖5所述安裝平臺130固定在支撐柱120的頂部,和安裝平臺130固定的支撐柱120的數(shù)量為3-12個,安裝平臺130下方放置有加強(qiáng)梁131,加強(qiáng)梁131的兩端可以和支撐柱120連接,也用于對其他加強(qiáng)梁131的連接,加強(qiáng)梁131特別出現(xiàn)在列車行走軌道線路對應(yīng)的安裝平臺130下方,以提高安裝130平臺及軌道的承載能力,并提高安裝平臺130及支撐柱120的整體剛度。
所述信號燈140由中央機(jī)房控制,分別放置在行走軌道梁外沿的列車來車位置,為了確保列車的駕駛者能夠有足夠的警示作用,信號燈分別放置在距離交叉軌道梁塊10-150米處的行走軌道梁上,當(dāng)變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230實(shí)施變軌操作完畢后且軌道符合列車行走路線時,該指向列車來車方向的信號燈140顯示為“綠燈”,否則顯示為“紅燈”。
本發(fā)明的另一個方案是提供一種跨座式單軌軌道的高架扇形軸移變軌方法,它包括下列步驟:
S01在中央機(jī)房的控制下,信號燈140全部顯示“紅燈”;
S02變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230執(zhí)行中央機(jī)房的變軌指令實(shí)施變軌操作;
S03變軌鎖定機(jī)構(gòu)240解除對變軌梁塊的當(dāng)前位置鎖定操作;
S04變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230改變第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220的位置,直至第一變軌梁塊210和第二變軌梁塊220從當(dāng)前位置改變到變軌要求位置,此時,有且僅有一塊變軌梁塊和交叉軌道梁塊110及該變軌梁塊對應(yīng)的行走軌道梁駁接,另一個變軌梁塊和交叉軌道梁塊110處于分離狀態(tài),且這個分離的變軌梁塊和交叉軌道梁塊110之間的直線距離大于列車通過的安全距離;
S05變軌鎖定機(jī)構(gòu)240實(shí)施對變軌梁塊的當(dāng)前位置鎖定操作;
S06變軌執(zhí)行機(jī)構(gòu)230向中央機(jī)房反饋的變軌操作完畢的信息;
S07中央機(jī)房的控制下,使符合軌道線路行走的列車來車方向的信號燈140顯示為“綠燈”,其余信號燈全部顯示“紅燈”;
S08變軌操作完畢,符合軌道線路行走的列車允許通行。
通過此方法,在中央機(jī)房的控制下,不同的列車可以通行于以行走軌道梁100、交叉軌道梁塊110、第一變軌梁塊210和行走軌道梁101所連接而成的軌道,也可以通行于以行走軌道梁100、交叉軌道梁塊110、第一變軌梁塊220和行走軌道梁102所連接而成的軌道。
本發(fā)明提供的各種實(shí)施例可根據(jù)需要以任意方式相互組合,通過這種組合得到的技術(shù)方案,也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型,如果對本發(fā)明的這些改動和變型是在本發(fā)明的權(quán)利要求及其等同方案的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也將包含這些改動和變型。