轨道车辆主动倾摆装置的制作方法

本实用新型属于轨道车辆车体倾摆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆主动倾摆装置。

背景技术：

高速化和舒适性是轨道车辆发展的趋势，但是由于线路条件限制，比如曲线段数量大、小半径曲线多等特点，单纯提高车辆运行速度会增大转弯过程中车辆的未平衡离心力，影响乘客的舒适度和车辆的安全性、稳定性。考虑到建设高速铁路成本高、维修费用高、技术要求高等因素，期望现有线路上对车辆进行改造，从而达到提高车辆运行速度的目的。

摆式列车是既有线路提速的一种有效技术措施，其特点是当车辆进入曲线段时,根据检测系统测得线路信息,传输给控制系统计算出车体需要额外产生的倾斜角度,相当于增加了一个额外的超高,因而增大了向心力,使超速离心力大部分得到平衡,保证了列车能高速平稳通过弯道,乘客感觉到的离心力大大减小,乘坐舒适度显著提高。

倾摆装置是实现车体倾摆的关键技术之一，它直接影响倾摆系统设计参数的选择以及车体倾摆后的回复刚度，最终影响车辆的性能。目前摆式列车的倾摆机构有4种模式，包括：四吊杆式倾摆机构、滚动导轨式倾摆机构、抗侧滚扭杠式倾摆机构和空气弹簧倾摆机构。前三种倾摆系统结构复杂，全系统造价高。空气弹簧是很常见的悬挂装置，摆式列车也可以通过控制左右侧空气弹簧的升降而使车体倾摆。但其车体倾摆角度受空气弹簧升高量影响，最大车体倾摆角为2°ˉ3°，可以提高车辆运行速度20-30％，适合于运行速度己经被限制的小半径曲线线路。空气弹簧主动控制倾摆结构相对简单，但是同样具有较好的曲线通过能力。该倾摆方式不必对转向架的构架进行较大改造，从轻量化的观点来看也有较大的优点。但是，空气弹簧倾摆机构增大了二系悬挂的行程，势必会带来二系其他减振部件的相应改造，比如抗侧滚扭杆、二系垂向减振器、高度阀和差压阀等，因此需要对目前的空气弹簧倾摆机构做出改进。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术问题，提出一种轨道车辆主动倾摆装置，该主动倾摆装置提供车体两侧垂向的高度差，只需改进枕梁结构，避免了其他二系悬挂部件的改造，且该装置的枕梁强度高、重量轻，有利于车辆轻量化。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种轨道车辆主动倾摆装置，包括：

枕梁，所述枕梁下方设置有二系空气弹簧，枕梁包括：

上枕梁，所述上枕梁与车体连接；

下枕梁，与上枕梁相对设置，所述下枕梁设置有二系空气弹簧的附加气室；

倾摆单元，所述倾摆单元设置在上枕梁和下枕梁之间。

作为优选，所述倾摆单元为多个减振器。

作为优选，所述倾摆单元为多个空气弹簧。

作为优选，所述空气弹簧外侧套接有钢筒，所述钢筒固定连接在上枕梁下方。

作为优选，所述钢筒与下枕梁内壁之间具有间隙s。

作为优选，所述空气弹簧包括：

气囊；

上盖，所述上盖密封连接在气囊的上端开口处，且上盖与上枕梁下方连接；

底座，所述底座密封连接在气囊的下端开口处，且底座安装在下枕梁上；

缓冲器，所述缓冲器设置在气囊内且固定安装在底座上。

作为优选，所述缓冲器为橡胶弹性元件或液压减振器。

作为优选，所述上枕梁与上盖的进气孔位置对应设置有充气孔。

作为优选，还包括具有预设长度的钢丝绳，所述钢丝绳一端连接上枕梁，另一端连接下枕梁。

作为优选，下枕梁的底板上设置有排水孔。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本实用新型提供一种轨道车辆主动倾摆装置，用于提供倾摆过程车体垂向两侧高度差，在曲线弯道时，可补充轨道超高。该装置包括枕梁和倾摆单元，枕梁分为上枕梁和下枕梁两部分，上枕梁设计结构强度高，用来传递驱动力和制动力给车体；下枕梁起到内置倾摆单元，且提供二系空气弹簧附加气室和连接其他转向架悬挂单元的作用。该装置结构简单，成本较低，只需改进枕梁结构，有效避免了二系其他悬挂单元的改造，简单方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例倾摆装置直线线路工作状态；

图2为本实用新型实施例倾摆装置曲线线路工作状态；

图3为本实用新型实施例倾摆单元结构示意图。

以上各图中：1、二系空气弹簧；2、上枕梁；21、钢筒；22、充气孔；3、下枕梁；31、排水孔；4、倾摆单元；5、钢丝绳；6、气囊；7、上盖；71、进气孔；8、底座；9、缓冲器；10、o型圈。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

为了更好地理解上述技术方案，下面结合附图1-3以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参考图1，本实用新型提出一种轨道车辆主动倾摆装置，包括：

枕梁，枕梁下方设置有二系空气弹簧1，枕梁包括：

上枕梁2，上枕梁2与车体连接；

下枕梁3，下枕梁3与上枕梁2相对设置，且下枕梁3设置有二系空气弹簧1的附加气室；下枕梁3的底板上设置有排水孔31，用于排放枕梁内的积水；

倾摆单元4，倾摆单元4设置在上枕梁2和下枕梁3之间。

该装置将枕梁分为上枕梁2和下枕梁3两部分，上枕梁2设计结构强度高，用来传递驱动力和制动力给车体；下枕梁3起到提供二系空气弹簧1的附加气室和连接其他转向架悬挂产品的作用。优选地，下枕梁3底板上设置有排水孔31，通过设置排水孔31可以比较方便地排放枕梁内的积水。排水孔31的大小、数量和位置根据下枕梁3和倾摆单元4的结构而定。倾摆单元4设置在枕梁内部，提供倾摆过程车体左右两侧高度差，避免了二系其他悬挂单元的改造，结构简单、成本低。本实施例中，倾摆单元4设置在上枕梁2和下枕梁3之间，优选为多个减振器或多个空气弹簧。过曲线时，弯道内侧倾摆单元4不动作，控制外侧倾摆单元4动作，高度升高h，抬高外侧车体，补充轨道超高，提高乘坐舒适度。

进一步的，继续参考图1、图2，主动倾摆装置还包括具有预设长度的钢丝绳5，钢丝绳5一端连接上枕梁2，另一端连接下枕梁3。本实施例中，钢丝绳5具有预设长度，控制外侧车体最大的抬高高度，避免车体倾斜过大。

倾摆单元4优选为多个空气弹簧时，所述空气弹簧设置在上枕梁2和下枕梁3之间，为枕梁内置空气弹簧，该空气弹簧包括但不限于膜式气囊空气弹簧或大曲囊空气弹簧或腰带式空气弹簧、双曲式空气弹簧。本实施例进行空气弹簧结构设计时，在尽量小的空间内设计较大有效直径的空气弹簧，且能提供足够的承载力，推动车体倾摆动作；同时，减小所需的气压和空气弹簧的本体体积，减小能量消耗；设计合适的刚度，倾摆过程中提供更优的车辆动力学性能，提高乘客的乘坐舒适性。

具体的，本实施例以膜式气囊空气弹簧为例进行说明，参考图3,空气弹簧包括：

气囊6；

上盖7，上盖7密封连接在气囊6的上端开口处，且上盖7与上枕梁2下方连接；

底座8，底座8密封连接在气囊6的下端开口处，且底座8安装在下枕梁3上；

缓冲器9，缓冲器9设置在气囊6内且固定安装在底座8上。

上述实施例中，空气弹簧内部设置有缓冲器9，当轨道车辆驶出弯道曲线，外侧空气弹簧需要排气降低高度，缓冲器9可以避免上枕梁2落下时与下枕梁3之间的刚性接触。缓冲器9优选为橡胶弹性元件或液压减振器，包括但不限于橡胶弹性元件或液压减振器。本实施例中，缓冲器9需设计合适的刚度和高度，根据车体的重量(根据乘客数量不同，车辆重量不同)以及枕梁内置空气弹簧的载荷变化情况，缓冲器9足够的刚度减缓车体下落的冲击力，但不能过大，避免枕梁内置空气弹簧无气下使车体和枕梁存在间隙。

进一步的，空气弹簧外侧套接有钢筒21，钢筒21固定连接在上枕梁2下方，用于限制枕梁内的空气弹簧气囊外形尺寸；同时，钢筒21与下枕梁3内壁之间具有间隙s，用于限制空气弹簧的横向和纵向移动。

继续参考图3,上枕梁2与空气弹簧上盖7的一个进气孔71位置处设置有充气孔22，用于向空气弹簧内部充气。具体的，本实施例中，空气弹簧的上盖7通过螺栓与上枕梁2固定连接，进气孔71与上枕梁2之间设置有o型圈10；且底座8安装在下枕梁3上，底座8与下枕梁3之间也设置有o型圈10，进一步提高空气弹簧的气密性。

上述实施例的主动倾摆装置结构简单，安全可靠。轨道车辆直线运行时，枕梁内置空气弹簧处于无气状态，如图1所示，上枕梁2直接坐落在下枕梁3上。过曲线，弯道内侧枕梁内置空气弹簧无需动作，控制外侧枕梁内置空气弹簧充气，如图2所示，高度升高h，抬高外侧车体，补充轨道超高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。