辅助增速装置及有轨运输系统的制作方法

1.本发明涉及有轨运输系统技术领域，尤其是涉及一种辅助增速装置及有轨运输系统。


背景技术：

2.自有轨道的历史以来，快速运行就是人类的梦想之一。通过不懈的努力，包括机车的大型化、电化方式的引入，以及对车辆走行性能的改进等，的确提高了铁道的运行速度。高铁也达到了500公里/小时，但依靠车轮的支撑和滚动、依靠钢轨与车辆断面形状进行车辆的导向，对铁道的运行速度产生了极限的限制，不能无限制的提速。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种辅助增速装置及有轨运输系统，以解决现有的有轨行进设备运行速度瓶颈的技术问题。
4.第一方面，本发明实施例提供的一种辅助增速装置，所述辅助增速装置包括：附属轨道和连接结构，所述连接结构用于与有轨行进设备连接，所述附属轨道用于安装在有轨行进设备轨道的侧方；
5.所述附属轨道和连接结构二者中，其中一者上设置有滚动组件，另一者上具有抵接平面，所述滚动组件上具有能够滚动的滚动件，且所述滚动件与所述抵接平面抵接，所述抵接平面与有轨行进设备的行进方向平行。
6.进一步的，所述连接结构连接在有轨行进设备上，所述连接结构包括滑板，所述滑板的下表面形成所述抵接平面，所述滚动组件安装在附属轨道上。
7.进一步的，所述滚动组件连接在连接结构上，所述附属轨道的上表面形成所述抵接平面。
8.进一步的，所述滚动组件包括安装槽、保持器和盖板，所述滚动件和保持器位于所述安装槽内，所述保持器上具有保持孔，所述滚动件位于所述保持孔内，所述保持器用于阻止所述滚动件相对于所述安装槽沿其长度方向运动；
9.所述盖板扣盖在所述安装槽的开口处，且所述盖板上具有避让孔，所述避让孔用于避让滚动件，以使滚动件的一部分凸出于盖板的上表面。
10.进一步的，所述滚动件呈球状或者呈轴状。
11.进一步的，所述辅助增速装置包括升降驱动机构，所述升降驱动机构与所述连接结构连接，升降驱动机构用于带动所述连接结构进行上下运动。
12.进一步的，所述辅助增速装置包括伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构与所述升降驱动机构连接，所述伸缩驱动机构用于带动所述升降驱动机构和连接结构沿水平方向运动至附属轨道上方。
13.进一步的，所述连接结构上设置有与有轨行进设备连接的减震装置。
14.进一步的，所述附属轨道包括多个拱门支架，相邻两个拱门支架之间具有拱形间
隙，所述拱形间隙用于避让有轨行进设备轨道的扣件。
15.进一步的，所述抵接平面和滚动件的制备原料包括金属、石墨烯粉末和瓷粉。
16.第二方面，本发明实施例提供的一种有轨运输系统，所述有轨运输系统包括有轨行进设备、有轨行进设备轨道和上述的辅助增速装置。
17.进一步的，所述滚动组件和所述抵接平面接触的位置等于或者高于所述有轨行进设备轨道的最高点的位置。
18.进一步的，所述有轨行进设备轨道表面具有抗磨层。
19.进一步的，按重量百分数计，所述抗磨层的制备原料包括80－90wt％的瓷粉、0.1－1wt％的纳米石墨烯粉、2－6wt％的纳米二氧化锆、2－6wt％的纳米碳化硅、2－10wt％的纳米铁粉、1－6wt％的纳米铜粉和1－6wt％的硼砂；
20.其中，瓷粉包括瓷釉粉或者骨瓷粉中的至少一者；
21.其中，所述纳米石墨烯粉为10层以下的纳米石墨烯粉。
22.本发明实施例提供的辅助增速装置包括：附属轨道和连接结构，所述连接结构用于与有轨行进设备连接，所述附属轨道用于安装在有轨行进设备轨道的侧方；所述附属轨道和连接结构二者中，其中一者上设置有滚动组件，另一者上具有抵接平面，所述滚动组件上具有能够滚动的滚动件，且所述滚动件与所述抵接平面抵接，所述抵接平面与有轨行进设备的行进方向平行。有轨行进设备运行时，牵引动力令其车轮滚动，这时，连接结构和附属轨道上的滚动组件和抵接平面接触，并且，有轨行进设备向滚动组件和抵接平面输出一定的压力，在压力的作用下，在滚动件和抵接平面相对滚动时，二者之间产生沿有轨行进设备前进方向的相互作用力，就可以在无需消耗额外能源的情况下为列车增速。同时因为增加了有轨行进设备与附属轨道的接触面积和平衡力，也能增加有轨行进设备的安全性和平稳，特别能减少两车交会重联运行时，压力波对车身的影响。并且，有轨行进设备轨道和有轨行进设备的车轮之间的压力减小了，减小的压力被分摊到滚动组件和抵接平面之间了，车轮减重后，耗能减少，但行进速度更快了，从而达到在更小能耗的基础上提高有轨行进设备的行进速度的目的。
23.发明实施例提供的有轨运输系统，所述有轨运输系统包括有轨行进设备、有轨行进设备轨道和上述的辅助增速装置。因为本发明实施例提供的有轨运输系统引用了上述的辅助增速装置，所以，本发明实施例提供的有轨运输系统也具备辅助增速装置的优点。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的辅助增速装置的示意图；
26.图2为本发明实施例提供的辅助增速装置的滚动组件的剖视图。
27.图标：100－附属轨道；110－拱形间隙；200－连接结构；300－滑板；410－滚动件；420－安装槽；430－保持器；440－盖板；500－有轨行进设备轨道。
具体实施方式
28.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1所示，本发明实施例提供的辅助增速装置包括：附属轨道100和连接结构200，所述连接结构200用于与有轨行进设备连接，其中，有轨行进设备可以为高铁，所述附属轨道100用于安装在有轨行进设备轨道500的侧方，有轨行进设备轨道的两边各铺设一条附属轨道100，在有轨行进设备的每节车厢底部车架的两边分别对应设置一个或多个连接结构200；所述附属轨道100和连接结构200二者中，其中一者上设置有滚动组件，另一者上具有抵接平面，所述滚动组件上具有能够滚动的滚动件410，且所述滚动件410与所述抵接平面抵接，所述抵接平面与有轨行进设备的行进方向平行。具体的，在第一种实施方案中，连接结构200上可以具有一个滑板300，该滑板300可以沿水平方向设置，滑板300宽度可以为100－200mm，长度可以为1000－1500mm或跟车厢长度相对应，滑板300的下表面形成所述抵接平面，而滚动组件安装在附属轨道100的上表面上。在第二种实施方案中，可以将滚动组件安装在连接结构200上，滚动组件上的滚动件410朝下，附属轨道100的上表面形成所述抵接平面。
30.以第一种实施方案为例说明增速理由：
31.有轨行进设备运行时，牵引动力令其车轮滚动，这时，连接结构200上的滑板300的下表面和附属轨道100上的滚动组件接触，并且，滑板300压在滚动组件上。在压力的作用下，滑板300前行，滚动件410向后滚动，二者产生了相互作用力，即滚动件410可以对滑板300施加一个向前的力，这种靠压力形成的动力与牵引动力产生了协同效应，增加了驱动力，跟牵引动力同时产生，同时消失，不会增加气动阻力，没有任何不利因素。这种不靠能源驱动，依赖牵引动力起动，而又能跟牵引动力并行，产生更大动力的系统可称为无源动力系统。在无需消耗额外能源的情况下驱动力增加了，显然，有轨行进设备的速度就增加了。同时，因为增加了有轨行进设备与附属轨道100的接触面积，也能增加有轨行进设备的安全性和平稳，特别能减少两车交会重联运行时，压力波对车身的影响。
32.有些有轨行进设备的重量大概在460吨以上，这些本来由车轮承担的压力，分配了部份压力到滑板300上，有轨行进设备和滑板的压力成反比，设备输出压力越大，自身越发减重，有轨行进设备轨道500和有轨行进设备的车轮之间的压力减小了，车轮减重了，耗能就减少，但行进速度更快了，从而达到在更小能耗的基础上提高有轨行进设备的行进速度的目的。
33.复兴号列车的测算结果为：以时速350公里行驶，人均百公里的耗能大概是3.8度电，如果分配20％的载荷到连接结构200和滚动组件上，人均百公里的耗能将可降至3度电左右。
34.如图2所示，所述滚动组件包括安装槽420、保持器430和盖板440，所述滚动件410和保持器430位于所述安装槽420内，所述保持器430上具有保持孔，所述滚动件410位于所述保持孔内，所述保持器430用于阻止所述滚动件410相对于所述安装槽420沿其长度方向运动；所述盖板440扣盖在所述安装槽420的开口处，且所述盖板440上具有避让孔，所述避
让孔用于避让滚动件410，以使滚动件410的一部分凸出于盖板440的上表面。
35.安装槽420呈线性延伸并与附属轨道100的延伸方向对应，安装槽420内的滚动件410的数量视安装槽420的长度而定，安装槽内注入润滑油，多个滚动件410可以沿安装槽420的延伸方向间隔设置，滚动件410被限制在保持器430内，保持器430阻止滚动件410在安装槽420内滑动，以使其相对于安装槽420的位置不变。滚动件410为滚珠，滚动件410的直径大于安装槽420的深度，从而可以使滚动件410的一部分通过盖板440上的避让孔露出在盖板440之外，具体的，露出部分可以为滚动件410的三分之一。滚动件410的直径可以为50－100mm。滚珠可以进行多方向的滚动，从而使滚珠和滑板300能配合车轮的前进蛇行运动。
36.滚动件410还可以为滚轴，滚轴横列于附属轨道100的长度方向。
37.所述辅助增速装置包括升降驱动机构，所述升降驱动机构与所述连接结构200连接，升降驱动机构用于带动所述连接结构200进行上下运动。
38.升降驱动机构可以带动连接结构200进行上下运动，从而可以使在不需要辅助增速装置时，让抵接平面与滚动组件分离。从而可以在一些不方便安装附属导轨的地方，将连接结构200上升，避免影响有轨行进设备的运行。并且，通过升降驱动机构可以调节抵接平面施加在滚动组件上的压力，在连接结构200上可以安装压力传感器，压力传感器与有轨行进设备的联控系统控制连接，以实现压力的自动调节。
39.所述辅助增速装置安装在车轮附近或合适的地方，包括伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构与所述升降驱动机构连接，所述伸缩驱动机构用于带动所述升降驱动机构和连接结构200沿水平方向运动至附属轨道100上方。
40.同样的，通过伸缩驱动机构可以使升降驱动机构和连接结构200朝离开有轨行进设备的方向伸出，或者朝靠近有轨行进设备的方向缩回，从而使抵接平面运行至滚动组件的上方，或者从其上方移开，以躲避一些障碍。
41.为了进一步的减少连接结构200的损坏，所述连接结构200上设置有与有轨行进设备连接的减震装置，减震装置包括弹簧，避免滑板300与滚动组件硬接触，导致滑板300损坏，也间接令车厢更平稳。
42.所述附属轨道100包括多个拱门支架，相邻两个拱门支架之间具有拱形间隙110，所述拱形间隙110用于避让有轨行进设备轨道500的扣件。拱形的附属轨道100有利于承受冷缩热涨所带来的形变，也方便安装在扣件旁。
43.进一步的，所述抵接平面和滚动件410的制备原料包括金属、石墨烯粉末和瓷粉。即本实施例中，滑板300和滚动件410的制备原料包括金属、石墨烯粉末和瓷粉。
44.具体的，按重量百分数计，上述制备原料可以包括80－90wt％的瓷粉、0.1－1wt％的纳米石墨烯粉、2－6wt％的纳米二氧化锆、2－6wt％的纳米碳化硅、2－10wt％的纳米铁粉、1－6wt％的纳米铜粉和1－6wt％的硼砂；其中，瓷粉包括瓷釉粉或者骨瓷粉中的至少一者；其中，所述纳米石墨烯粉为10层以下的纳米石墨烯粉。或者，按重量百分数计，上述制备原料可以包括骨质瓷粉85－95wt％、石墨烯粉0.1－5wt％、四氧化三铁粉末2－15wt％、纳米铜粉2－5wt％以及硼砂1－6wt％。上述原料通过烧结形成滑板300和滚动件410，抗压性能达800mpa以上，洛氏硬度85hra以上，可承受重压。
45.发明实施例提供的有轨运输系统，所述有轨运输系统包括有轨行进设备、有轨行进设备轨道500和上述的辅助增速装置。因为本发明实施例提供的有轨运输系统引用了上
述的辅助增速装置，所以，本发明实施例提供的有轨运输系统也具备辅助增速装置的优点。
46.所述滚动组件和所述抵接平面接触的位置等于或者高于所述有轨行进设备轨道500的最高点的位置。以连接在连接结构200上的为滑板300，连接在附属轨道100上的为滚动组件为例，滑板300可以在升降驱动机构的作用下上下运动，也可以相对于有轨行进设备不动，而滚动组件的最高点的位置等于或者高于所述有轨行进设备轨道500的最高点的位置，有利于有轨行进设备平稳，以及在经过无法安装附属轨道100的地方，如岔道等，不收起滑板300也没有任何影响。
47.有轨运输系统的轮、轨同是金属，其之间是滚动摩擦的关系，无论是高速行驶还是制动，都是靠轮轨滚动摩擦实现，列车重量在460吨以上，以时速300公里行驶，车轮跟轮轨接触的面积只有100多平方毫米，在这么小的面积却要承受不断变化复杂的载荷，因此磨耗难免，久而久之就会改变车轮踏面，对安全形成威胁，也影响到轮和轨使用寿命。因此，本实施例中的有轨行进设备轨道500表面具有抗磨层。
48.按重量百分数计，所述抗磨层的制备原料包括80－90wt％的瓷粉、0.1－1wt％的纳米石墨烯粉、2－6wt％的纳米二氧化锆、2－6wt％的纳米碳化硅、2－10wt％的纳米铁粉、1－6wt％的纳米铜粉和1－6wt％的硼砂；其中，瓷粉包括瓷釉粉或者骨瓷粉中的至少一者；其中，所述纳米石墨烯粉为10层以下的纳米石墨烯粉。通过上述原料制备可以制备抗磨石墨烯瓷漆，有轨行进设备轨道500表面加热至摄氏500度左右，然后喷涂抗磨石墨烯瓷漆，抗磨石墨烯瓷漆的抗压性能达720mpa以上，洛氏硬度75hra以上，可承受重压。
49.在其他的实施方案中，按重量百分数计，所述抗磨层的制备原料包括第一原料83～95wt％、石墨烯粉0.2～2wt％、硼砂0.5～1wt％、纳米银粉0.1～2wt％、纳米二氧化钛粉0.3～2wt％、纳米镍粉0.1～2wt％、四氧化三铁0.2～2wt％、三氧化二铁0.2～1wt％、钴粉0.2～0.5wt％、铜的氧化物0.2～2wt％和颜料1～3wt％；所述第一原料为瓷釉粉和/或骨瓷；所述石墨烯粉为十层以下的石墨烯粉。将上述的原料制备的石墨烯瓷漆加热喷涂到有轨行进设备轨道500表面，可以降低轨道和车轮的磨损。
50.钢铁和钢铁的摩擦，两边都有磨耗，钢铁和上述的瓷层的磨擦就犹如钢铁和磨刀石的磨擦，因瓷面耐磨性可达维氏1300－1500hv，高于钢材，磨耗的是钢铁，瓷层的磨耗概率会小很多。
51.瓷层有哑面或光面，哑面可增强粘着力，光面可增强滑动力，可根据轮轨粘着度需要而选择。
52.有轨行进设备轨道500喷涂瓷层后，提高了使用寿命，瓷层如有磨损，重新喷涂后打磨即可，维修容易，无需更换轮轨，也间接提高了轮轨使用寿命。
53.热喷涂的瓷层快速固化，符合高铁营运不能停顿的要求，喷涂后打磨，保证轨道平顺性，而施工可选择夜晚高铁停运的空间进行。
54.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。