一种具有四轨回流装置的转向架和轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种具有四轨回流装置的转向架和轨道车辆。

背景技术

针对高速度等级、大载客量的城市轨道交通车辆，其线路附近不可避免地存在精密仪器、高危工厂、金属建筑物、高度敏感的油气金属管道等，车辆下杂散电流过多会造成一定的腐蚀和危害、干扰，所以对某些特定的线路采取四轨回流的方案可以减少杂散电流的产生。

目前国内尚不存在可适用于最高运营速度为100km/h，轴重17吨，带四轨回流装置的转向架结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有四轨回流装置的转向架和轨道车辆，能够实现高速度等级和大载客量，同时解决了杂散电流回流的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种具有四轨回流装置的转向架，包括横梁和设于横梁两端的侧梁，横梁的两侧设有电机吊座和齿轮箱吊座，侧梁包括间隔设置的上盖板和下盖板，上盖板和下盖板之间连接有内外立板和加强筋板，上盖板和下盖板朝向横梁延伸，且与立板形成箱体结构，箱体结构的两个异面以及侧梁的内侧面均设有制动吊座锻件，以构成制动吊座，下盖板的中部位置设有平面，平面上焊接有安装块，安装块设有四轨回流装置，四轨回流装置位于车辆轮廓限界内，四轨回流装置包括呈扁平状的壳体和用于滑动连接四轨的回流滑块，回流滑块和回流线缆连接，回流线缆将杂散电流传递至回流滑块，并通过回流滑块传递至四轨，壳体的内部设有控制电路和气动驱动组件，气动驱动组件和回流滑块连接，控制电路用于向气动驱动组件发送控制信号，使气动驱动组件驱动回流滑块脱离和接触四轨。

优选的，安装块为两块间隔设置的锻件，锻件呈长条状，壳体的两侧和安装孔固定连接。

优选的，安装块设有安装孔，壳体的两侧边沿设有紧固口，紧固口和安装孔同轴，紧固件穿设紧固口和安装孔，使壳体和两块安装块固定。

优选的，壳体面向横梁的一侧设有控制电路接口和气路接口，控制电路接口连接控制电路，气路接口和气动驱动组件连通。

优选的，回流滑块包括碳滑板和升降支架，碳滑板用于和四轨滑动接触，升降支架的一端连接碳滑板，另一端连接气动驱动组件，气动驱动组件驱动升降支架升降，使碳滑板脱离和接触四轨。

优选的，回流线缆的一端在沿四轨的长度方向延伸至靠近壳体的位置上。

优选的，还包括轮盘制动系统、悬挂系统和驱动系统，轮盘制动系统包括制动吊座、制动盘和制动夹钳，制动吊座位于侧梁的内侧面，制动吊座安装制动夹钳，制动盘用于安装在车轮上，制动夹钳布设于制动盘的中间位置，且具有动态移动空间。

优选的，悬挂系统包括一系悬挂系统和二系悬挂系统，一系悬挂系统包括钢弹簧、橡胶垫和一系垂向减震器，二系悬挂系统包括空气弹簧、二系垂向减震器和抗侧滚扭杆，二系垂向减震器设置在紧邻四轨回流装置的一侧，抗侧滚扭杆设置在侧梁的中间位置上方，以避让四轨回流装置。

优选的，侧梁还设有空簧定位座和转臂定位座，空簧定位座设于上盖板和下盖板之间，且位于四轨回流装置的下方，转臂定位座设于下盖板的表面，且位于四轨回流装置的两侧。

本发明还提供一种轨道车辆，包括上述的转向架。

相对于上述背景技术，本发明提供的具有四轨回流装置的转向架，具有如下有益效果：

1、通过上盖板、下盖板和立板所形成的箱体结构，有效提升了抗扭抗弯能力，制动吊座锻件可直接焊接在箱体结构的两个异面以及侧梁的内侧面上，实现了结构稳固且连接可靠，有助于采用带轮盘制动系统和悬挂系统结构，以满足强度要求和动力学性能等要求；

2、在下盖板的中部位置设有平面，平面上焊接有安装块，安装块设有四轨回流装置，四轨回流装置位于车辆轮廓限界内，可见，基于四轨回流装置的存在，转向架的侧梁结构重新进行了设计改进，在提升下盖板高度位置的同时，上盖板和下盖板之间的内外立板和加强筋板均作出了不同程度的调整，确保转向架符合行业标准《CJJ/T 96》中关于A1的限界范围；

3、四轨回流装置包括呈扁平状的壳体和回流滑块，回流滑块和回流线缆连接，回流线缆将杂散电流传递至回流滑块，并通过回流滑块传递至四轨，壳体的内部设有控制电路和气动驱动组件，气动驱动组件和回流滑块连接，控制电路用于向气动驱动组件发送控制信号，使气动驱动组件驱动回流滑块脱离和接触四轨。可见，采用扁平状的四轨回流装置，易于安装和拆卸，便于杂散电流集中回流到第四轨，解决无四轨回流所造成损害等缺点，同时实现高速度等级和大载客量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的具有四轨回流装置的转向架和四轨的俯视图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的仰视图；

图4为图1中四轨回流装置的结构图；

图5为图3中转向架构架的局部示意图；

图6为图5中安装块的结构图；

图7为本发明实施例所提供的转向架的制动吊座的局部示意图；

其中：

四轨100、

侧梁1、上盖板11、下盖板12、内外立板13、加强筋板14、立板15、制动吊座锻件16、平面17、空簧定位座18、转臂定位座19、安装块2、安装孔21、

四轨回流装置3、壳体31、回流滑块32、碳滑板321、升降支架322、回流线缆33、控制电路接口34、气路接口35、紧固口36、

轮盘制动系统4、制动吊座41、

悬挂系统5、

驱动系统6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种具有四轨回流装置的转向架，如附图1至附图7所示，转向架包括横梁和两根侧梁1，两根侧梁1分别位于横梁的两端，呈H形结构，横梁和两根侧梁1形成转向架构架的主体结构，整体厚度在243mm左右，横梁的两侧设有电机吊座和齿轮箱吊座。

侧梁1包括间隔设置的上盖板11和下盖板12，上盖板11和下盖板12之间预留有一定间隔，在上盖板11和下盖板12之间连接有内外立板13和加强筋板14，形成侧梁1的大体结构，上盖板11、下盖板12、内外立板13和加强筋板14可适当增加厚度，以提升结构强度。内外立板13的整体高度尺寸在243mm左右。为了增加强度，上盖板11和下盖板12的整体厚度尺寸为20mm，下盖板12的圆弧半径为230mm，加强筋板14的整体高度尺寸为195mm。

上盖板11和下盖板12朝向横梁延伸，即上盖板11和下盖板12朝向转向架整体的内侧方向延伸，上盖板11和下盖板12两者的延伸部分和多块立板15形成箱体结构，在箱体结构的两个异面以及侧梁1的内侧面均设有制动吊座锻件16，以构成制动吊座41，制动吊座锻件16可直接焊接在箱体结构的两个异面和侧梁1的内侧面上，用于安装制动夹钳的四个安装孔。

下盖板12的中部位置设有平面17，平面17上焊接有安装块2，安装块2设有四轨回流装置3，四轨回流装置3位于车辆轮廓限界内，可见，基于现有的转向架，下盖板12的高度位置提升，内外立板13和加强筋板14的尺寸则适应性调整。

四轨回流装置3包括呈扁平状的壳体31和用于滑动连接四轨100的回流滑块32，回流滑块32和回流线缆33连接，回流线缆33将杂散电流传递至回流滑块32，并通过回流滑块32传递至四轨100，壳体31的内部设有控制电路和气动驱动组件，气动驱动组件和回流滑块32连接，控制电路用于向气动驱动组件发送控制信号，使气动驱动组件驱动回流滑块32脱离和接触四轨。

可见，回流线缆33将车上的杂散电流传递给回流滑块32，回流滑块32将车上的杂散电流传递给四轨100并保证一定的压力，气动驱动组件通过气路断开和启动，从而保证回流滑块32在相应的位置，控制电路用于控制气动驱动组件的断开和启动，可调节及弹簧压力装置调整回流滑块32的高度，调整高度分辨率为4mm，并保持一定的压力。

四轨回流装置3的壳体31厚度可设置在150-160mm之间，最好是155mm，其厚度较薄，壳体31将其余部件组合集成起来并形成可布置的空间接口，使其位于车辆轮廓限界之内，易于安装和拆卸，便于杂散电流集中回流到四轨100，解决了无四轨回流所造成损害等缺点，同时实现高速度等级和大载客量。

安装块2为两块间隔设置的锻件，锻件呈长条状，且设有安装孔21，壳体31的两侧边沿通过安装孔21分别连接安装块2。壳体31的两侧边沿可设有紧固口36，安装时，紧固口36和安装孔21对齐，利用螺栓等紧固件将紧固口36和安装孔21锁紧，从而确保壳体31和安装块2的位置固定，即四轨回流装置3可通过四颗螺栓安装紧固于侧梁1的下平面，布置在侧梁1的中部位置，且与四轨100接触，且在车辆轮廓限界内。

壳体31面向横梁的一侧设有控制电路接口34和气路接口35，控制电路接口34连接控制电路，气路接口35和气动驱动组件连通。

回流电路在侧梁1的外侧通过电路线缆连接车体上端，气路的一端在横梁的中间空隙处接入车上风源管路，气路的另一端通过气路接口35连接于壳体31，控制电路通过控制电磁阀的开关且在侧梁1的外侧通过线缆连接到车体上，且控制电路通过控制电路接口34连接于壳体31。

回流滑块32包括碳滑板321和升降支架322，碳滑板321用于和四轨滑动接触，升降支架322的一端连接碳滑板321，另一端连接气动驱动组件，气动驱动组件驱动升降支架322升降，使碳滑板321脱离和接触四轨100。

回流线缆33和回流滑块32连接的一端沿着四轨100的长度方向延伸，并且延伸至靠近壳体31的位置上，这样即可避免回流线缆33的走线杂乱，使得走线规整，同时其位于车辆轮廓限界内，满足相应要求。

在正常工作状态下，车辆上的杂散电流和短路电流会通过回流线缆33，然后再通过回流滑块32与四轨100的动态接触，传递到四轨100上，回到变电所，完成车辆上杂散和短路电流的回流功能；在控制电路的控制指令下，气动驱动组件中的气路一直处于关闭状态，同时由于弹簧的作用力，回流滑块32以恒定的接触力静态或动态方式紧靠在四轨100上。当需要切除回流状态时，通过控制电路发出指令，从而使气路进行切换，气动驱动组件中的气动缸迫使回流滑块32往下移动，完成切除过程。

在设计转向架时，需要分析转向架的各个结构尺寸参数、四轨回流装置3的结构尺寸参数、钢轨和四轨100的结构尺寸参数、A1车辆限界、设备限界因素，考虑了动态接触极限匹配存在六种情况，能够杜绝极端情况下无法回流或碰撞，将以下六种情况列举如下：

第一种情况：当四轨回流装置3处于工作状态时，转向架及其四轨回流装置3导致接触面垂直向下发生最大偏差时(含碳滑板321磨耗到极限)，四轨100的接触面由于各种因素导致垂向向上最大偏差时，四轨回流装置3的碳滑板321不与四轨100脱离。

当满足：四轨回流装置3的碳滑板321自由位高度减去四轨回流装置3垂向向下最大偏差减去四轨100的轨面垂直向上的最大偏差减去碳滑板321最大磨耗大于等于四轨100的高度(即碳滑板321正常工作位高度)，碳滑板321不与四轨100脱离。

第二种情况：当四轨回流装置3处于自由状态时，转向架及其四轨回流装置3导致接触面垂向向上发生最大偏差时(考虑碳滑板321磨耗)，四轨100的接触面由于各种因素导致垂向向下最大偏差时，四轨回流装置3的碳滑板321不与四轨100的端部弯头的轨头干涉相撞。

当满足：四轨回流装置3的碳滑板321加上四轨回流装置3垂向向上的最大偏差(碳滑板321不磨损)小于等于碳滑板321正常工作位高度加上四轨100的接触面垂向向下最大偏差，四轨回流装置3的碳滑板321不与四轨100的端部弯头的头部干涉碰撞。

第三种情况：当四轨回流装置3处于切除隔离状态时，转向架及其四轨回流装置3导致接触面垂向向上发生最大偏差时(考虑碳滑板321磨耗)，四轨100的接触面由于各种因素导致垂向向下最大偏差时，四轨回流装置3的碳滑板321不与轨旁设备接触，并留有足够的电气间隙安全余量。

当满足：四轨回流装置3的碳滑板321切除隔离高度加上四轨回流装置3垂向向上的最大偏差(碳滑板321不磨损)加上电气间隙安全余量小于等于碳滑板321正常工作位高度(碳滑板321不发生磨损)减去四轨100的接触面垂向向下最大偏差，四轨回流装置3的碳滑板321不与四轨100干涉碰撞。

第四种情况：当四轨回流装置3处于切除隔离状态时，转向架及其四轨回流装置3导致垂向向下发生最大偏差时，四轨回流装置3及碳滑板321不与轨旁设备干涉碰撞。

当满足：四轨回流装置3的碳滑板321切除隔离高度时最低处减去四轨回流装置3垂向向下的最大偏差大于等于轨旁设备的最大高度处，四轨回流装置3和碳滑板321不与轨旁设备干涉碰撞。

第五种情况：当四轨回流装置3处于工作状态时，四轨回流装置3向内发生最大偏差时，四轨100向外发生最大偏差时，四轨回流装置3不与四轨100脱离。

当满足：四轨回流装置3横向向内的最大偏差加上钢轨横向向内的最大偏差加上四轨100横向向外最大偏差小于等于较大值(碳滑板321的宽度或四轨100的滑块宽度的一半)。

第六种情况：当四轨回流装置3处于工作状态时，四轨回流装置3向外发生最大偏差时，四轨100向内发生最大偏差时，四轨回流装置3不与四轨100脱离。

当满足：四轨回流装置3横向向外的最大偏差加上钢轨横向向外的最大偏差加上四轨100横向向内的最大偏差小于等于较大值(碳滑板321的宽度或四轨100的滑块宽度的一半)。

以上六种情况相互独立，用于在设计该转向架时应用，也可认为是具有四轨回流装置的转向架和四轨系统之间匹配性的检测方法。

转向架还包括轮盘制动系统4、悬挂系统5和驱动系统6，轮盘制动系统4包括制动吊座41、制动盘和制动夹钳，制动吊座位于侧梁1的内侧面，制动吊座安装制动夹钳，制动盘用于安装在车轮上，制动夹钳布设于制动盘的中间位置，且具有动态移动空间。

悬挂系统包括一系悬挂系统和二系悬挂系统，一系悬挂系统包括钢弹簧、橡胶垫和一系垂向减震器，二系悬挂系统包括空气弹簧、二系垂向减震器和抗侧滚扭杆，二系垂向减震器设置在紧邻四轨回流装置3的一侧，抗侧滚扭杆设置在侧梁1的中间位置上方，以避让四轨回流装置3。

一系悬挂系统采用转臂式定位方式，包括钢弹簧、橡胶垫和一系垂向减震器，二系悬挂系统包括空气弹簧、二系垂向减震器和抗侧滚扭杆，由于转向架主体和侧梁1的结构变化，与空气弹簧的接口发生高度变化，空气弹簧的高度降低，二系垂向减振器位置移动至四轨回流装置3的一侧，抗侧滚扭杆装置布置在转向架中间位置，不再布置在构架主体侧梁下方。

侧梁1还设有空簧定位座18和转臂定位座19，空簧定位座18设于上盖板11和下盖板12之间，且位于四轨回流装置3的下方，转臂定位座19设于下盖板12的表面，且位于四轨回流装置3的两侧。

驱动系统包括牵引电机、联轴节、齿轮箱及车轴和车轮，电机吊座和齿轮箱吊座由两个连接吊座、两块筋板组成，将齿轮箱的传动比增大，采用带轮盘制动系统和悬挂系统结构，构架板厚加厚，以满足100km/h，轴重17吨，满足强度要求和动力学性能等要求。

本发明还提供一种轨道车辆，包括如上文描述的转向架，轨道车辆的其他部件可参考现有技术，此处不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。