[发明专利]轨道车辆用具有止动功能的扭杆装置及车辆和起吊方法

说明书

一种轨道车辆用具有止动功能的扭杆装置，包括：扭杆、扭转臂、支撑座及两组连杆组件，扭转臂通过连杆组件与转向架或车体连接，扭转臂还通过能够限制扭转臂的摆动范围的止动装置与车体或转向架连接。本发明还涉及一种具有止动功能的车辆和起吊方法，包括：转向架及安装在转向架上的车体，在转向架和车体之间设置了所述具有止动功能的扭杆装置。当车体相对于转向架侧滚幅度在允许范围时，所述止动装置不起作用，当侧滚幅度超出允许范围时，所述止动装置产生止动作用，阻止车体相对于转向架的继续侧滚，当起吊车体时，所述止动装置能够形成刚性拉力承载结构将转向架一同整体吊起。

技术领域

本发明属于轨道车辆技术领域，具体涉及一种轨道车辆用具有止动功能的扭杆装置及车辆和起吊方法。

背景技术

空气弹簧由于具有垂向刚度较小、当量挠度大的特点，非常适合轨道车辆二系悬挂发展的要求，近些年来得到了日益广泛的应用。可是由于空气弹簧垂向刚度小，在车辆运行中会导致车辆的侧滚角度增加，使得车辆侧滚刚度较小，甚至出现侧滚失稳的现象，造成车辆安全和平稳运行性能降低，这就需要单独增加车辆的侧滚刚度以限制其侧滚角度，从而改善车辆的侧滚性能，但同时又不能影响车辆的浮沉、横摆、伸缩、点头和摇头等方向的振动特性。要达到这个目的，目前国内外主要运用的方法有两种：

1)加大二系空气弹簧的横向间距以增大其角刚度，从而提高侧滚刚度。但由于此方案受转向架结构和车辆限界以及线路条件的限制在我国和欧洲均不太采用，而在日本一般采用此方法；

2)设置独立的抗侧滚扭杆弹簧，装配在车体和转向架之间，提高侧滚刚度。抗侧滚扭杆弹簧是一种利用金属弹性杆在受扭矩作用时产生扭转变形而提供抗扭转反力矩的弹簧。此方案可以在现有的车辆和线路条件下实施，故此方法在我国和欧洲得到了广泛的应用。

如图1和图2所示，车辆的振动主要有六个方向的自由度：X方向的伸缩振动、Y方向的横摆振动、Z方向的浮沉振动、绕Y轴的点头振动、绕Z轴的摇头振动、绕X轴的侧滚振动。目前的轨道交通车辆转向架均为两级悬挂，抗侧滚扭杆弹簧起到了调节车辆侧滚刚度、控制车辆侧滚振动的作用（即控制图2所示的车体和构架之间相对的侧滚振动）。

抗侧滚扭杆弹簧的机构运动图如图3所示，图中M为车体，E、F为扭杆支撑座组成，安装于构架上，A、B、C、D为橡胶球铰或金属关节轴承，可在三个方向转动。由图可见，如果不考虑相对于系统刚度小得多的支撑座组成和橡胶关节的影响，当车体相对于转向架发生浮沉振动时，两根连杆同时往一个方向运动，整个装置绕支撑球铰同时转动，扭杆并不承受力或扭矩，故并不影响车体的浮沉振动，同样对除侧滚以外的其它几个运动同样不提供任何附加的力或扭矩。而当车体与构架之间发生绕X轴的相对转动即侧滚时，左右连杆向相反的方向上下运动，通过扭转臂（图中FD、EC）使扭杆发生扭转变形，扭杆由于抗扭弹性而产生抗扭反力矩，这一反力矩作用在垂向连杆上表现为一对大小相等方向相反的垂向力，而这对垂向力作用在车体上就形成了与车体侧滚方向相反的抗侧滚力矩，抗侧滚力矩的作用将阻止车体相对于转向架侧滚角度的增加，从而抑制车辆的侧滚，提高车辆的横向平稳性。

在目前轨道车辆上使用的扭杆系统中，普遍采用抗侧滚扭杆装置常用结构如图4所示,由扭杆组件、支承座组件以及垂向连杆组件这三种产品装配而成。该种传统结构的抗侧滚扭杆装置没有侧滚止动装置，当车体和转向架之间的偏角过大时，只能依靠止挡或则空气弹簧的辅助簧来抑制车体和转向架之间的侧滚运动，以免超过车体转向架之间的侧滚极限。在事故现场需要起吊车辆时，需要先将车体与转向架分开再起吊，或者要将吊索同时钩挂车体和转向架再起吊，操作难度大，工作效率低。

经检索暂未检索到相关专利。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的扭杆没有侧滚止动功能的缺陷，提供一种具有止动功能的扭杆装置及轨道车辆和起吊方法，以免车体与转向架之间的侧滚超过允许范围，同时还能在起吊车体时连同转向架一同整体起吊。