一种主动控制独立轮转向架及轨道车辆的制作方法

本发明涉及轨道车辆，特别涉及一种主动控制独立轮转向架及轨道车辆。

背景技术：

1、传统轨道车辆通常采用左右车轮通过车轴刚性连接的轮对结构，在曲线工况下容易产生较大的轮缘磨损和噪声。

2、此外，现有轨道车辆转向架的牵引、制动、承载定位、垂向减振、横向减振和车体姿态调节通常由相对独立的装置实现，部件数量较多，功能协调程度有限。

3、常规空气弹簧和横向减振器难以根据车速、线路曲率及车体振动状态实时改变其工作特性，因而难以同时兼顾高速直线运行平稳性、曲线通过速度和乘坐舒适性。

4、因此，如何提高轨道车辆的运行平稳性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种主动控制独立轮转向架，能够有效提高其运行平稳性，另一个目的是提供一种包括上述主动控制独立轮转向架的轨道车辆。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种主动控制独立轮转向架，包括：构架；多个彼此独立旋转的车轮，以及分别支承各所述车轮的轮体支承组件；与至少部分所述车轮一一对应设置的驱动制动单元，所述驱动制动单元用于向对应的车轮独立施加驱动转矩和电制动转矩；设置于所述轮体支承组件与所述构架之间的一系悬挂装置；设置于所述构架与车体之间的二系悬挂装置，所述二系悬挂装置包括主动空气弹簧和横向减振部件，所述主动空气弹簧用于支承所述车体、抑制所述车体的垂向振动并调节所述车体的姿态，所述横向减振部件用于抑制所述车体的横向振动。

4、在一些实施例中，所述轮体支承组件包括与所述车轮连接的转轴、套设于所述转轴外的轴承以及容纳所述轴承的轴箱，所述轴箱为可拆分连接的分体式结构。

5、在一些实施例中，位于所述构架横向两侧且相对应的两个所述轮体支承组件之间设置有轴桥，所述轴箱的一部分与所述轴桥一体形成，所述轴桥用于承载所述转轴及所述驱动制动单元。

6、在一些实施例中，所述轴桥形成位于所述构架内侧的副构架，所述副构架通过杆件与所述构架连接，所述副构架上设置有用于安装所述一系悬挂装置的弹簧安装座。

7、在一些实施例中，所述一系悬挂装置包括金属橡胶复合弹簧，所述金属橡胶复合弹簧用于在所述轮体支承组件与所述构架之间提供承载和定位作用。

8、在一些实施例中，所述构架包括横梁以及设置于所述横梁横向两侧的侧梁，所述侧梁为一体式复合材料工字梁，所述侧梁被配置为通过弹性变形承担所述车体载荷并提供悬挂作用，所述侧梁内设置有加强筋板。

9、在一些实施例中，所述驱动制动单元包括永磁直驱电机和空心轴联轴器，所述永磁直驱电机通过所述空心轴联轴器与对应的所述转轴连接。

10、在一些实施例中，所述永磁直驱电机的转子通过弹性连接器与所述空心轴联轴器的一端连接，所述空心轴联轴器的另一端通过连接盘与所述转轴连接，所述永磁直驱电机的壳体安装于与所述构架相连的副构架上。

11、在一些实施例中，主动控制独立轮转向架还包括设置于所述构架下部并朝向轨道设置的涡流制动器，所述涡流制动器用于在所述驱动制动单元提供的电制动力不足时提供辅助制动力。

12、在一些实施例中，所述二系悬挂装置还包括牵引拉杆和抗侧滚扭杆，所述牵引拉杆用于在所述车体与所述构架之间传递纵向牵引力和制动力，所述抗侧滚扭杆用于抑制所述车体相对于所述构架的侧滚运动。

13、在一些实施例中，主动控制独立轮转向架还包括沿所述转向架纵向设置的扭杆系统，所述扭杆系统包括一根扭杆、分别连接于所述扭杆两端的两根扭臂以及与所述扭杆中部连接的四根吊杆；两根所述扭臂分别与所述车体连接，四根所述吊杆分别与位于所述转向架前部和后部的一系簧下部件连接。

14、在一些实施例中，主动控制独立轮转向架还包括状态检测装置和控制器，所述状态检测装置用于检测车轮转速、车辆运行速度、车体加速度、车体位移、车体姿态、线路曲率以及所述主动空气弹簧的压力中的至少一种，所述控制器分别与所述状态检测装置和各所述驱动制动单元连接，并被配置为根据所述状态检测装置的检测结果独立调节各所述车轮的驱动转矩和/或电制动转矩。

15、在一些实施例中，所述主动空气弹簧为刚度、阻尼和高度中的至少一项可调的主动控制弹簧，所述控制器被配置为根据所述车辆运行速度、所述车体加速度、所述车体位移、所述车体姿态和所述主动空气弹簧的压力中的至少一种，调节所述主动空气弹簧的刚度、阻尼和高度中的至少一项。

16、在一些实施例中，所述主动空气弹簧连接有节流孔电磁阀和倾摆阀，所述节流孔电磁阀用于通过调节节流孔开度改变所述主动空气弹簧的阻尼，所述倾摆阀用于调节位于所述车体横向两侧的主动空气弹簧的高度差，以使所述车体在通过曲线时产生倾摆。

17、一种轨道车辆，包括上述任一种所述的主动控制独立轮转向架。

18、与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下优点：

19、本发明所提供的一种主动控制独立轮转向架，包括：构架、多个彼此独立旋转的车轮、以及分别支承各车轮的轮体支承组件、与至少部分车轮一一对应设置的驱动制动单元、一系悬挂装置以及二系悬挂装置。驱动制动单元用于向对应的车轮独立施加驱动转矩和电制动转矩。一系悬挂装置设置于轮体支承组件与构架之间；二系悬挂装置设置于构架与车体之间，二系悬挂装置包括主动空气弹簧和横向减振部件。本发明使多个车轮彼此独立旋转，并通过对应的驱动制动单元分别施加驱动转矩和电制动转矩，有利于降低曲线运行时的轮轨磨耗和噪声。此外通过主动空气弹簧和横向减振部件的主动调节功能，可以有效提高轨道车辆运行的平稳性和曲线通过能力。

20、本发明所提供的一种轨道车辆，由于包括上述主动控制独立轮转向架，因此也具备相应的优点。

1.一种主动控制独立轮转向架，其特征在于，包括：构架；多个彼此独立旋转的车轮（10），以及分别支承各所述车轮（10）的轮体支承组件；与至少部分所述车轮（10）一一对应设置的驱动制动单元，所述驱动制动单元用于向对应的车轮（10）独立施加驱动转矩和电制动转矩；设置于所述轮体支承组件与所述构架之间的一系悬挂装置；设置于所述构架与车体之间的二系悬挂装置，所述二系悬挂装置包括主动空气弹簧（4）和横向减振部件（11），所述主动空气弹簧（4）用于支承所述车体、抑制所述车体的垂向振动并调节所述车体的姿态，所述横向减振部件（11）用于抑制所述车体的横向振动。

2.根据权利要求1所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述轮体支承组件包括与所述车轮（10）连接的转轴、套设于所述转轴外的轴承以及容纳所述轴承的轴箱（12），所述轴箱（12）为可拆分连接的分体式结构。

3.根据权利要求2所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，位于所述构架横向两侧且相对应的两个所述轮体支承组件之间设置有轴桥（16），所述轴箱（12）的一部分与所述轴桥（16）一体形成，所述轴桥（16）用于承载所述转轴及所述驱动制动单元。

4.根据权利要求3所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述轴桥（16）形成位于所述构架内侧的副构架，所述副构架通过杆件与所述构架连接，所述副构架上设置有用于安装所述一系悬挂装置的弹簧安装座。

5.根据权利要求1所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述一系悬挂装置包括金属橡胶复合弹簧（8），所述金属橡胶复合弹簧（8）用于在所述轮体支承组件与所述构架之间提供承载和定位作用。

6.根据权利要求1所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述构架包括横梁（14）以及设置于所述横梁（14）横向两侧的侧梁（3），所述侧梁（3）为一体式复合材料工字梁，所述侧梁（3）被配置为通过弹性变形承担所述车体载荷并提供悬挂作用，所述侧梁（3）内设置有加强筋板。

7.根据权利要求2所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述驱动制动单元包括永磁直驱电机（5）和空心轴联轴器，所述永磁直驱电机（5）通过所述空心轴联轴器与对应的所述转轴连接。

8.根据权利要求7所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述永磁直驱电机（5）的转子通过弹性连接器与所述空心轴联轴器的一端连接，所述空心轴联轴器的另一端通过连接盘与所述转轴连接，所述永磁直驱电机（5）的壳体安装于与所述构架相连的副构架上。

9.根据权利要求1所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，还包括设置于所述构架下部并朝向轨道设置的涡流制动器（1），所述涡流制动器（1）用于在所述驱动制动单元提供的电制动力不足时提供辅助制动力。

10.根据权利要求1至9任一项所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述二系悬挂装置还包括牵引拉杆（7）和抗侧滚扭杆，所述牵引拉杆（7）用于在所述车体与所述构架之间传递纵向牵引力和制动力，所述抗侧滚扭杆用于抑制所述车体相对于所述构架的侧滚运动。

11.根据权利要求1至9任一项所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，还包括沿所述转向架纵向设置的扭杆系统，所述扭杆系统包括一根扭杆（2）、分别连接于所述扭杆（2）两端的两根扭臂（17）以及与所述扭杆（2）中部连接的四根吊杆（13）；两根所述扭臂（17）分别与所述车体连接，四根所述吊杆（13）分别与位于所述转向架前部和后部的一系簧下部件连接。

12.根据权利要求1至9任一项所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，还包括状态检测装置和控制器，所述状态检测装置用于检测车轮转速、车辆运行速度、车体加速度、车体位移、车体姿态、线路曲率以及所述主动空气弹簧（4）的压力中的至少一种，所述控制器分别与所述状态检测装置和各所述驱动制动单元连接，并被配置为根据所述状态检测装置的检测结果独立调节各所述车轮（10）的驱动转矩和/或电制动转矩。

13.根据权利要求12所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述主动空气弹簧（4）为刚度、阻尼和高度中的至少一项可调的主动控制弹簧，所述控制器被配置为根据所述车辆运行速度、所述车体加速度、所述车体位移、所述车体姿态和所述主动空气弹簧（4）的压力中的至少一种，调节所述主动空气弹簧（4）的刚度、阻尼和高度中的至少一项。

14.根据权利要求13所述的主动控制独立轮转向架，其特征在于，所述主动空气弹簧（4）连接有节流孔电磁阀和倾摆阀，所述节流孔电磁阀用于通过调节节流孔开度改变所述主动空气弹簧（4）的阻尼，所述倾摆阀用于调节位于所述车体横向两侧的主动空气弹簧（4）的高度差，以使所述车体在通过曲线时产生倾摆。

15.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求1至14任一项所述的主动控制独立轮转向架。