一种列车脱轨后防脱线装置

技术领域

本发明属于列车被动安全防护技术领域，尤其涉及一种列车脱轨后防脱线装置。

背景技术

安全始终是铁路运输工作的核心，而列车脱轨严重威胁铁路运输安全。列车脱轨发生后，一般有两种情况。一种是“脱轨不脱线”，也就是脱轨后列车保持在线路内，不与沿线建筑物或山体发生严重碰撞，此类事故对于乘客的生命安全影响有限。另外一类是脱轨后发生严重的“脱线”事故，也就是列车脱轨后冲出线路或桥梁，导致灾难性的后果发生。随着川藏铁路的修建，山区铁路面临地震等地质灾害、线路结冰、湿滑等问题，多种因素的作用使得难以从根本上防止列车脱轨事故的发生。因此，为最大程度保障人民生命财产安全，研究列车脱轨后防脱线装置十分有必要。

目前，已有的列车脱轨后防脱线方法主要是加装导向装置、建造防护墙、安装护轨。例如日本开发的安装在转向架轴箱下面的反L车辆导向装置。列车发生脱轨事故后，转向架横移导致反L装置钩住钢轨以防止车辆进一步脱线。瑞典通过建造防护墙的方式防止列车脱轨后脱线。我国在线路的急转弯、桥梁以及道岔处加装护轨防止脱线事故发生。以上列车脱轨后防脱线装置都多少存在防脱线效果差、成本高昂、维护困难的问题。因此，研究防脱线效果更好、安装简便、使用维护成本低的装置势在必行。

发明内容

为弥补目前列车脱轨后防脱线装置的不足，通过轮架(轮对和转向架)分离(将滚动摩擦转换为滑动摩擦)和脱轨后制动装置制动协同作用实现防脱线目的，本发明提供一种列车脱轨后防脱线装置。

本发明的一种列车脱轨后防脱线装置，包括轮架解耦装置和脱轨后制动装置。

轮架解耦装置由低刚度弹簧套件和空悬部件组成，并列安装于轴箱与构架之间；轴箱通过转臂安装在构架的转臂安装座上。

低刚度弹簧套件结构为：低刚度螺旋弹簧内设芯轴，芯轴由易断裂材料制作；低刚度螺旋弹簧的两端安装蝶形弹簧，再通过弹簧支座安装在轴箱与构架上。

空悬部件结构为：柔性弹簧内设压缩气室，压缩气室的柱拉塞杆顶端通过构架支座安装在构架上，压缩气室的底部通过轴箱支座安装在轴箱上，压缩气室和轴箱支座之间设置橡胶密封圈；压缩气室的气动控制阀通过供风细管接到储风缸，储风缸由列车风管供气。

脱轨后制动装置安装在构架末端的倒L型的底座上，第一连杆和第二连杆通过铰接支座分安装于底座的横面和竖面上，第一连杆杆身带有一段直线和弧形滑槽，且两段滑槽相切连接，第二连杆由滑块嵌入滑槽和第一连杆连接；螺旋弹簧连接第二连杆和底座；列车正常运行时由机械爪固定第二连杆；第一连杆底部焊接承载块，承载块和第一连杆安装位置水平不垂直，与第一连杆的上端夹角大于100度。

进一步的，蝶形弹簧和弹簧支座之间设置垫片，柔性弹簧和构架支座、轴箱支座之间设置垫片；垫片包括弹簧垫片和普通垫片，弹簧垫片和普通垫片依次叠加安装，普通垫片直径稍大于弹簧垫片。

进一步的，供风细管通过固定支座固定在构架上。

进一步的，承载块是两块加强筋板和第一连杆焊接固定。

本发明的一种优选方案，轮架解耦装置中的低刚度弹簧套件和空悬部件通过内外组合嵌套的方式安装固定。

本发明的列车脱轨后防脱线装置的防脱线方法为：列车正常运行时，轮架解耦装置中的低刚度弹簧套件和空悬部件共同承载轴箱和构架之间的相互作用力，维持构架和轮对的正常相对位置，此时空悬部件的压缩气室内充满高压空气使其维持在高行程位，高压空气由储风缸通过供风细管输入；同时，脱轨后制动装置的第二连杆由机械爪夹紧固定，第二连杆与水平向右的夹角小于30度，使得承载块离地高度小于轴箱下部的离地高度。

当检测到列车发生脱轨事故后，气动控制阀全开，压缩气室内的高压空气瞬间排出，柱拉塞杆受重力和柔性弹簧弹力综合作用快速向下运动，低刚度弹簧套件过载断裂，轮对在转臂带动下向上移动，完成轮对收起；同时，机械爪松开第二连杆，第二连杆在自身重力和螺旋弹簧拉力共同作用下沿第一连杆的滑槽迅速移动到弧形段滑槽底部后形成自锁，使承载块离地高度小于轴箱下部离地高度，承载块底部和水平方向呈一定夹角，在列车脱轨后与线路的冲击作用合力与列车运动方向呈钝角，完成脱轨后制动装置的制动作用。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明的轮架解耦装置的空悬部件检测到列车脱轨后排出高压空气，低刚度弹簧过载失效破坏收起轮对，方式简单可靠，可以实现主动和被动控制相结合。

2、本发明中的脱轨后制动装置作动时通过机械爪松开第二连杆，第二连杆在重力和弹簧拉力共同作用下运动至弧形滑槽的底部形成自锁，保证了脱轨后制动装置的有效性；承载块和水平方向呈一定夹角，列车脱轨后所受冲击合力与运行方向大于90度，极大提高了列车脱轨后的制动效果。

附图说明

图1为本发明列车脱轨后防脱线装置的整体结构示意图。

图2为轮架解耦装置中低刚度弹簧套件结构示意图。

图3为轮架解耦装置中空悬部件结构示意图。

图4为列车脱轨后防脱线装置的脱轨后防护装置示意图。

图5为本发明列车脱轨后防脱线装置的一种改进方案。

图中：1-构架；2-轮对；3-固定支座；4-供风细管；5-储风缸；6-列车风管；7-转臂安装座；8-转臂；9-轴箱；10-低刚度弹簧套件；11-空悬部件；12-底座；13-螺旋弹簧；14-第一连杆；15-第二连杆；16-机械爪；17-弹簧支座；18-垫片；19-芯轴；20-低刚度螺旋弹簧；21-蝶形弹簧；22-柱拉塞杆；23-构架支座；24-柔性弹簧；25-轴箱支座；26-橡胶密封圈；27-压缩气室；28-气动控制阀；29-承载块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。

本发明的一种列车脱轨后防脱线装置，包括轮架解耦装置和脱轨后制动装置。

如图1所示，轮架解耦装置由低刚度弹簧套件10和空悬部件11组成，并列安装于轴箱9与构架1之间；轴箱9通过转臂8安装在构架1的转臂安装座7上。

如图2所示，低刚度弹簧套件10结构为：低刚度螺旋弹簧20内设芯轴19，芯轴19由易断裂材料制作；低刚度螺旋弹簧20的两端安装蝶形弹簧21，再通过弹簧支座17安装在轴箱9与构架1上。

如图3所示，空悬部件11结构为：柔性弹簧24内设压缩气室27，压缩气室27的柱拉塞杆22顶端通过构架支座23安装在构架1上，压缩气室27的底部通过轴箱支座25安装在轴箱9上，压缩气室27和轴箱支座25之间设置橡胶密封圈26；压缩气室27的气动控制阀28通过供风细管4接到储风缸5，储风缸5由列车风管6供气。

脱轨后制动装置安装在构架1末端的倒L型的底座12上，如图4所示，第一连杆14和第二连杆15通过铰接支座分安装于底座12的横面和竖面上，第一连杆14杆身带有一段直线和弧形滑槽，且两段滑槽相切连接，第二连杆15由滑块嵌入滑槽和第一连杆14连接；螺旋弹簧13连接第二连杆15和底座12；列车正常运行时由机械爪16固定第二连杆15；第一连杆14底部焊接承载块29，承载块29和第一连杆14安装位置水平不垂直，与第一连杆14的上端夹角大于100度。

进一步的，蝶形弹簧21和弹簧支座17之间设置垫片18，柔性弹簧24和构架支座23、轴箱支座25之间设置垫片18；垫片18包括弹簧垫片和普通垫片，弹簧垫片和普通垫片依次叠加安装，普通垫片直径稍大于弹簧垫片。

进一步的，供风细管4通过固定支座3固定在构架1上。

进一步的，承载块29是两块加强筋板和第一连杆14焊接固定。

本发明的一种优选方案如图5所示，轮架解耦装置中的低刚度弹簧套件10和空悬部件11通过内外组合嵌套的方式安装固定，可减少轴箱上部安装所需面积，降低成本。

本发明的列车脱轨后防脱线装置的防脱线方法为：列车正常运行时，如图1所示，轮架解耦装置中的低刚度弹簧套件10和空悬部件11共同承载轴箱9和构架1之间的相互作用力，维持构架1和轮对2的正常相对位置，此时空悬部件11的压缩气室27内充满高压空气使其维持在高行程位，高压空气由储风缸5通过供风细管3输入；同时，脱轨后制动装置的第二连杆15由机械爪16夹紧固定，第二连杆16与水平向右的夹角小于30度，使得承载块29离地高度小于轴箱9下部的离地高度。

当检测到列车发生脱轨事故后，气动控制阀28全开，压缩气室27内的高压空气瞬间排出，柱拉塞杆22受重力和柔性弹簧24弹力综合作用快速向下运动，低刚度弹簧套件10过载断裂，轮对2在转臂8带动下向上移动，完成轮对2收起；同时，机械爪16松开第二连杆15，第二连杆15在自身重力和螺旋弹簧13拉力共同作用下沿第一连杆14的滑槽迅速移动到弧形段滑槽底部后形成自锁，使承载块29离地高度小于轴箱9下部离地高度，承载块29底部和水平方向呈一定夹角，在列车脱轨后与线路的冲击作用合力与列车运动方向呈钝角，承载快29与线路轨道板或钢轨地面发生强接触(卡在线路构件或强摩擦产生制动效果)，防止列车脱轨后进一步脱线，避免造成严重的铁路事故。