一种高温超导磁浮升降平移式道岔结构

技术领域

本发明属于高温超导磁浮道岔技术领域，具体涉及一种高温超导磁浮升降平移式道岔结构。

背景技术

磁浮交通系统是目前国际上地面交通体系中速度最快、技术最为先进的交通系统。它主要依靠电磁力来实现支承、导向、牵引和制动功能。与常规轮轨列车相比，具有低噪音、低能耗、无污染、安全舒适和高速高效的特点，被认为是一种具有广阔前景的新型交通工具。道岔是磁浮列车系统中轨道结构系统的重要组成部分。磁浮道岔与铁路道岔相比有较大的区别，磁浮道岔实际上是一根连续可弹性弯曲的钢梁，由液压或电动机械驱动道岔钢梁从直股转换到侧股。

对于高温超导磁悬浮列车道岔设备的研究较少，只有少量研究涉及高温超导磁悬浮道岔。目前，高温超导磁浮道岔通过平移驱动件驱动磁轨旋转，使两个永磁轨道对接完成道岔，这种驱动轨道进行道岔的转向方式，轨道系统的占地面积大、基础建设费用、维护费用高，道岔的运行效率较低，经济性较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种U型侧壁升降平移式道岔结构及其控制系统，道岔梁采用平移段-升降段-旋转段的分体式设计，避免了单个梁体长度太长导致的旁弯大的问题，且有效降低了梁体的制造难度，其结构紧凑、操作维护方便。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种高温超导磁浮升降平移式道岔结构，该磁浮道岔梁包括依次设置的平移段、升降段和旋转段；

所述平移段一端与升降段连接，另一端与第一固定段连接，所述旋转段一端与升降段连接，另一端分别与第二固定段和第三固定段连接；

所述升降段包括道岔主梁、设于主梁两侧的固定侧壁，主梁中部设有第一升降侧壁和第二升降侧壁，第一固定侧壁、第一升降侧壁和道岔主梁形成第一磁浮道岔U型梁，所述第二升降侧壁位于该固定侧壁和第一升降侧壁之间；第二固定侧壁、第二升降侧壁和道岔主梁形成第二磁浮道岔U型梁，所述第一升降侧壁位于该固定侧壁和第二升降侧壁之间，两个升降侧壁交替升降形成磁浮列车运行时的直股和侧股U型梁；所述平移段底部设有对应的平移梁驱动机构，且平移梁驱动机构上设有锁闭系统；

所述旋转段包括主梁、设于主梁两侧的固定侧壁以及设于主梁中间的旋转式侧壁，旋转式侧壁与所述第二固定段和第三固定段侧壁连接端为旋转基点，另一端可旋转至分别与第一升降侧壁或第二升降侧壁对接。

作为本发明的进一步改进，所述平移段包括至少包括第一平移梁和第二平移梁。

作为本发明的进一步改进，所述平移梁驱动机构包括支撑座，其上设有横向的走行轨，与走行轮匹配，所述走行轮固定于走行支撑横梁上，并且对应设有驱动电机；所述走行支撑横梁顶部与平移梁固定，其横向中部设有所述锁闭系统。

作为本发明的进一步改进，所述走行轨横向外侧还分别设有走行止挡。

作为本发明的进一步改进，所述锁闭系统包括始终端限位装置，其一端连接电动推杆，另一端连接阶梯锁销，所述电动推杆端部设有限位开关，且所述电动推杆上还设有编码器和电机减速器；所述始终端限位装置侧边的内置弹簧与外部壳体固定；所述阶梯锁销外侧纵向依次设有第一滚轮限位装置以及第二滚轮限位装置。

作为本发明的进一步改进，所述限位开关包括纵向依次设置的第一限位开关和第二限位开关。

作为本发明的进一步改进，所述升降段底部设有对应的升降侧壁驱动组件，所述升降侧壁驱动组件包括液压升降装置和升降侧壁连锁装置；液压升降装置分别设于第一升降侧壁和第二升降侧壁底部。

作为本发明的进一步改进，所述升降侧壁连锁装置包括支座，所述支座顶部与中间杆的中部可旋转地固定连接，第一连接杆和第二连接杆一端分别与所述中间杆两端可旋转地固定连接，另一端分别与所述第一升降侧壁和第二升降侧壁连接。

作为本发明的进一步改进，所述旋转段底部设有旋转驱动组件，包括转子和驱动电机，所述转子与所述旋转式侧壁连接，在驱动电机作用下实现转动。

作为本发明的进一步改进，所述旋转式侧壁的旋转轨迹下方为镂空结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）本发明的高温超导磁浮升降平移式道岔结构，包括依次设置的两端平移U型侧壁梁、升降式U型侧壁梁和旋转式U型侧壁梁，采用分体设置的形式使得平移道岔梁从正线位运动到侧线位时有一定的角度，从而避免了单个梁体长度太长导致的旁弯大的问题，且分体设置有效降低了梁体的制造难度，其结构紧凑、操作维护方便。同时升降式结构能够在满足行车通过性的同时，减小道岔长度，有效保证了道岔的小旁弯转辙，使得道岔的运行效率及安全性高，且维护方便。

（2）本发明的高温超导磁浮升降平移式道岔结构，平移梁驱动机构包括锁闭系统，锁闭机构依次包括前端电机驱动结构、始终端限位装置和后端阶梯锁销，通过始终端限位装置的弹簧限位，锁闭插销达到始终端时限位，而中间位置不停留的作用，能够防止锁销运动停留在中间。

（3）本发明的高温超导磁浮升降平移式道岔结构，升降段驱动系统通过液压方式驱动升降侧壁运动，并且通过升降侧壁连锁装置，能够对升降后的侧壁起到限位作用。

附图说明

图1为本发明实施例的高温超导磁浮升降平移式道岔结构俯视图；

图2为本发明实施例图1的升降段局部放大图；

图3为本发明实施例的高温超导磁浮升降平移式道岔结构主视图；

图4为本发明实施例的高温超导磁浮升降平移式道岔结构涉及的平移梁驱动机构结构示意图；

图5为本发明实施例的高温超导磁浮升降平移式道岔结构涉及的平移梁驱动机构锁闭机构结构示意图；

图6为本发明实施例的高温超导磁浮升降平移式道岔结构涉及的侧壁升降连锁机构示意图；

图7为本发明实施例的高温超导磁浮升降平移式道岔结构涉及的升降侧壁驱动组件示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-磁浮列车、2-第一固定段U型梁、3-第一平移梁、4-第二平移梁、5-平移梁驱动机构、6-第一升降侧壁、7-升降侧壁驱动组件、8-旋转式侧壁、9-第二固定段U型梁、10-第三固定段U型梁、11-第二升降侧壁、12-转子；51-走行支撑横梁、52-走行止挡、53-走行轨、54-走行轮、55-锁闭机构、56、驱动电机、57-支承座；71-侧壁升降连锁机构、72-支座、73-中间杆、74-第一连接杆、75-第二连接杆；551-第一限位开关、552-编码器、553-电机减速器、554-始终端限位装置、555-阶梯锁销、556-第一滚轮限位装置、557-第二滚轮限位装置、558-第二限位开关。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1为本发明实施例的高温超导磁浮升降平移式道岔结构俯视图；图2为本发明实施例图1的升降段局部放大图，图3为图1对应的侧视图。如图1至3所示，本发明的高温超导磁浮升降平移式道岔结构，包括依次设置的平移段、升降段和旋转段，平移段一端与升降段连接，另一端与第一固定段连接，旋转段一端与升降段连接，另一端分别与第二固定段和第三固定段连接。平移段至少包括第一平移梁和第二平移梁；升降段包括道岔主梁、设于主梁两侧的固定侧壁，主梁中部设有第一升降侧壁和第二升降侧壁，两个升降侧壁交替升降形成磁浮列车运行时的直股和侧股U型梁；旋转段包括主梁、设于主梁两侧的固定侧壁以及设于主梁中间的旋转式侧壁，旋转式侧壁可旋转至与第一升降侧壁或第二升降侧壁对接。

具体地，平移段由若干段平移梁组成，如图1所示，本发明一个具体实施例的示意图中，平移段包括第一平移梁3和第二平移梁4，各平移梁的底部分别设有平移梁驱动机构5，用于驱动对应的平移梁移动；升降段包括直股和侧股两段交叉的磁浮道岔U型梁，具体包括道岔主梁、设于主梁两侧的固定侧壁，主梁中部设有第一升降侧壁6和第二升降侧壁11，第一固定侧壁、第一升降侧壁6和道岔主梁形成直股磁浮道岔U型梁，第二升降侧壁11位于该固定侧壁和第一升降侧壁6之间；第二固定侧壁、第二升降侧壁11和道岔主梁形成侧股磁浮道岔U型梁，第一升降侧壁6位于该固定侧壁和第二升降侧壁11之间；两个升降侧壁交替升降形成磁浮列车运行时的直股和侧股U型梁。旋转段包括主梁、设于主梁两侧的固定侧壁以及设于主梁中间的旋转式侧壁8，旋转式侧壁8与第二固定段和第三固定段侧壁连接端为旋转基点，另一端可分别旋转至与第一升降侧壁6或第二升降侧壁11对接，分别形成磁浮列车运行时的侧股或直股U型梁。

平移梁驱动机构5由固定滑轨、驱动电机和相应支撑结构组成，通过驱动机构带动平移梁在固定区段移动，实现列车偏转。具体地，如图4所示，平移梁驱动机构5包括走行支撑横梁51、走行止挡52、走行轨53、走行轮54、锁闭系统55、驱动电机56以及支撑座57。其中底部的支撑座57固定于地面上，支撑座57上设有横向的走行轨53，走行轨53与走行轮54相匹配，走行轮54固定于走行支撑横梁51上，并且对应设有驱动电机56；走行支撑横梁51顶部与第一平移梁3或第二平移梁4底部固定，两者联动；走行支撑横梁51在走行轨53横向移动作用下移动，从而带动第一平移梁3或第二平移梁4横向平移。走行轨53横向外侧还分别设有走行止挡52，其走行止挡52止挡件均朝向走行支撑横梁51，在走行支撑横梁51横向移动时起到横向限位作用，走行支撑横梁51接触走行止挡52时，表明平移梁移动到位。

走行支撑横梁51横向中部设有锁闭系统55，用于在平移梁横向移动到位时，对其进行锁定，从而保证在列车通过该平移梁道岔段时保持稳定。如图5所示，走行支撑横梁51包括限位开关551、编码器552、电机减速器553、始终端限位装置554、阶梯锁销555、第一滚轮限位装置556以及第二滚轮限位装置557。始终端限位装置554纵向两端设有连接件，其一端连接电动推杆，另一端连接阶梯锁销555，电动推杆端部（伸入走行支撑横梁51的一端）设有限位开关，电动推杆上还设有编码器552和电机减速器553；为防止锁销轴不能锁定到位或过冲，在前端优选安装两个限位开关，通过编码器进行信号接收，并对电机运动进行反馈控制。

在附图所示的一个具体实施例中，纵向的第一限位开关551和第二限位开关558前后并排设置，接到锁定指令时，锁闭系统55推进走行支撑横梁51预留的孔槽（向前移动），接触到第二限位开关558时，编码器552将信号传递给电机减速器553控制锁闭系统55停止移动；接到开锁指令时，锁闭系统55从支撑横梁51预留的孔槽中抽出（向后移动），接触到第一限位开关551时，同样控制锁闭系统55停止移动。

始终端限位装置554侧边通过耳环将内置弹簧与外部壳体固定，在锁闭系统55处于锁闭状态或者打开状态时，始终端限位装置554的弹簧处于松弛的不受力状态，始终端限位装置的弹簧推着锁销不会运动；接到锁定指令后，电机启动，在锁闭系统55处于中间位置时，始终端限位装置554弹簧压缩，此时弹簧处于不稳定状态，不能停留，能够防止锁销运动停留在中间。

阶梯锁销555外侧纵向依次设有第一滚轮限位装置556以及第二滚轮限位装置557，一方面能够限制阶梯锁销555在两组滚轮限位装置之间纵向移动，另一方面能够限制阶梯锁销555竖向上的位移。

优选地，由于圆形阶梯轴加工废品率高，加工误差大，影响锁定精度，本发明锁闭系统中的阶梯锁销555优选设计为方形断面结构，可减小加工难度和控制难度。

升降段底部设有对应的升降侧壁驱动组件7，用于控制第一升降侧壁6和第二升降侧壁11的升降，如图6和图7所示，升降侧壁驱动组件7包括液压升降装置71和升降侧壁连锁装置，第一升降侧壁6和第二升降侧壁11的底部均对应设有若干液压升降装置71，其一端与第一升降侧壁6或第二升降侧壁11连接，另一端固定于地面上，升降侧壁通过液压升降装置作为驱动装置传递力矩，实现侧壁交替升降。

升降侧壁连锁装置包括支座72、中间杆73、第一连接杆74以及第二连接杆75。支座72固定于地面上，支座72顶部与中间杆73的中部可旋转地固定连接，中间杆73两端分别连接有第一连接杆74和第二连接杆75；第一连接杆74一端与中间杆73可旋转地固定连接，另一端与第一升降侧壁6连接，第二连接杆75一端与中间杆73可旋转地固定连接，另一端与第二升降侧壁11连接。

当其中一侧壁上升至工作位置时，另一侧壁下降至避让位置，反之亦然，从而实现列车偏转。升降侧壁连锁装置采用套筒滚动连锁装置，通过连杆连接两升降侧壁，侧壁在液压升降装置71的作用下升降时，会带动连杆运动使另一侧壁随之而动，通过互锁连接件传递力矩和位移，进一步保证侧壁梁升降幅度一致，实现互锁，本发明利用升降侧壁连锁装置实现互锁，可大幅提升可靠性。

旋转段底部设有旋转驱动组件，包括转子12和驱动电机，转子12与旋转式侧壁8连接，在电机作用下实现转动。

优选地，旋转式侧壁8的旋转轨迹下方为镂空结构，便于在旋转式侧壁分别与第一升降侧壁或第二升降侧壁旋转对接时，腾出下方空间，能够避免受下方梁体的影响而出现对接不成功的情况。

本发明的高温超导磁浮升降平移式道岔结构，平移梁驱动机构包括锁闭系统，增加了始终端限位装置，通过弹簧限位锁闭插销达到始终端限位、中间位置不停留作用。升降段驱动系统通过液压方式驱动升降侧壁运动，并且通过升降侧壁连锁装置，能够对升降后的侧壁起到限位作用。

本发明的高温超导磁浮升降平移式道岔结构，磁浮列车从直股进入侧股时其的工作过程如下：

第一平移梁3在电机驱动作用下横向移动，同时第二平移梁4以及其他平移梁依次移动，至下一段平移梁与上一段平移梁对接，并且最后一段平移梁与升降段对应的升降侧壁结构对接；同时，第二升降侧壁11在驱动电机作用下下降，第一升降侧壁6在驱动电机作用下上升与平移梁侧壁对接；同时旋转式侧壁8在驱动电机作用下旋转至与第一升降侧壁6对接；磁浮列车依次通过平移段、升降段和旋转段，最后从第三固定段U型梁10驶出。

本发明的高温超导磁浮升降平移式道岔结构，包括依次设置的两端平移U型侧壁梁、升降式U型侧壁梁和旋转式U型侧壁梁，分体设置的形式使得平移道岔梁从正线位运动到侧线位时有一定的角度，从而避免了单个梁体长度太长导致的旁弯大的问题，且分体设置有效降低了梁体的制造难度，其结构紧凑、操作维护方便。同时升降式结构能够在满足行车通过性的同时，减小道岔长度，有效保证了道岔的小旁弯转辙，使得道岔的运行效率及安全性高，且维护方便。本发明结构简单、可靠、整组道岔长度小、建设用地及建设成本低。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。