CN102336203B - 轨道岔道机构 - Google Patents

Abstract

本发明一种轨道岔道机构，包括：回转支承、回转岔道、电机、控制器和定位机构；回转岔道安装并固定在回转支承的外座圈上，电机通过齿轮带动回转支承与回转岔道转动，回转岔道的第一口与第二口在回转支承的周向上呈第一角度，控制器在一个换向周期内控制所述电机运转以带动所述回转岔道旋转第一角度，使第一口从第一位置至第二位置，或从第二位置至第一位置，且控制器还控制所述定位机构在所述回转岔道的第一口处于第一位置和第二位置处时对回转岔道进行定位。本发明通过在轨道岔道机构换向前后采用定位机构对回转岔道进行定位，从而实现精确地换向，并通过编码器、位移传感器、减速开关、接近开关等为控制器提供反馈，提高了换向的安全性。

Description

轨道岔道机构

技术领域

本发明涉及轨道岔道机构，更具体地说，涉及一种可以适用于快速换向的轨道岔道机构。

背景技术

轨道岔道机构是一种用于汽车或机车换向的机构。通常可以调整轨道岔道的状态从而使汽车或机车驶向不同方向的轨道。

在快速换向的过程中，由于换向时间短，汽车或机车的转弯半径大，这样岔道具有高速度性、高冲击性、高惯性，其危险系数的等级提高。因此，快速换向是具有高危险性的动作，尤其在特大型的汽车或机车上。现有的轨道岔道机构很难保证快速换向时的准确性和稳定性。现有的一部分轨道岔道机构是通过手动控制，这种人为操作具有费力费时、换向周期不固定且安全性差等缺点。另一部分轨道岔道机构通过电动控制，但是其没有反馈系统，由于电机在不同电压下运行速度不同，容易造成岔道定位的稳定性差，难以达到高精确定位的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有轨道岔道机构的上述定位不精确从而导致安全性差的缺陷，提供一种轨道岔道机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种轨道岔道机构，包括：回转支承、回转岔道、电机、控制器和定位机构；

所述回转支承的内座圈用于固定在岔道处的基面上，所述回转岔道安装并固定在所述回转支承的外座圈上，所述电机通过齿轮与所述回转支承的外座圈边缘的支承齿轮配合，以带动所述回转支承与回转岔道转动，所述回转岔道的第一口与第二口在回转支承的周向上呈第一角度，所述控制器用于在一个换向周期内控制所述电机运转以带动所述回转岔道旋转第一角度，使所述第一口从第一位置至第二位置，或从第二位置至第一位置，且所述控制器还用于控制所述定位机构在所述回转岔道的第一口处于第一位置和第二位置处时对所述回转岔道进行定位。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述回转岔道在第一口从第一位置旋转至第二位置时的旋转方向与从第二位置旋转至第一位置时的旋转方向相反。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述定位机构包括：由所述控制器控制的气缸、设于所述轨道岔道机构周边的锥套、以及设于所述回转支承的外座圈的周向上呈第一角度的第一锥套座和第二锥座套；所述锥套分别在换向周期开始时在所述气缸的作用下脱离所述第一锥套座或第二锥座套以开始换向，并在换向周期结束时在所述气缸的作用下推进所述第二锥套座或第一锥座套内。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述定位机构还包括：安装于所述气缸附近的位移传感器，所述位移传感器由所述控制器控制以检测所述气缸推进距离进而获得锥套推进距离；

所述控制器在换向周期开始时根据所述锥套推进距离判断所述锥套完全脱离锥套座时开始控制所述电机运转以换向；且

所述控制器在换向周期结束时根据所述锥套推进距离判断所述锥套完全推进锥套座时结束换向。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述控制器还用于控制所述回转岔道的换向周期的时间。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述电机设有编码器，用于及时检测电机的旋转速度并发送给控制器以补偿电机运行误差。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述回转岔道包括：用于与所述回转支承的外座圈固定的回转岔道板，以及固定在所述回转岔道板上的两条从第一口延伸至第二口以供车轮运行的弧形轨道，和位于所述弧形轨道之间的为车辆提供导向作用的滑触线。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述轨道岔道机构还包括：设于所述回转支承的周向上的第一减速开关和第二减速开关，用于在换向过程中检测到所述回转岔道的滑触线到达减速开关的位置时发送减速信号给所述控制器，以控制所述电机减速。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述轨道岔道机构还包括：缓冲机构；所述缓冲机构包括设于所述回转轴承周边的第一位置和第二位置处的第一缓冲座和第二缓冲座，以及设于所述回转轴承周向上第一口处分别在换向周期结束时与所述第一缓冲座或第二缓冲座实现缓冲配合的缓冲块。

在本发明所述的轨道岔道机构中，所述轨道岔道机构还包括：设于所述缓冲块上的接近开关，用于检测所述缓冲块与第一缓冲座或第二缓冲座的接近距离，在所述缓冲块与第一缓冲座或第二缓冲座接近停止时发送接近停止信号给所述控制器，所述控制器在接收到接近停止信号后控制气缸将锥套推进所述第一锥套座或第二锥座套内。

实施本发明的轨道岔道机构，具有以下有益效果：

1、本发明将回转岔道安装在回转支承构成轨道岔道，并通过控制器控制电机的运转过程，来带动回转岔道的旋转以实现轨道换向，同时在换向前后通过定位机构对回转岔道进行定位，从而实现精确地换向。

2、本发明的回转岔道采用来回旋转的方式，即在本次换向时从第一位置顺时针旋转第一旋转角度至第二位置，在下次换向时从第二位置逆时针旋转第一旋转角度回第二位置，且旋转的第一角度通常为锐角，从而节省电机功率，减小换向时间。

3、本发明采用锥套和锥套座的配合来实现定位，并利用控制器气缸来推进锥套，锥套及锥套座的锥面配合可以保证回转岔道在上下左右方向都能精确定位，大大的提高了岔道的安全性。

4、本发明还在气缸附近设置位移传感器检测气缸推进距离进而获得锥套推进距离，以防止气缸在不正常工作下，没有推进到所需要的距离时，岔道换向就停止工作，或者防止锥套还没脱离锥套座岔道就开始转向，这样对岔道机构不正常工作时起到了保护作用。

5、本发明还可以根据需要灵活设置回转岔道的换向周期，大大的提高了岔道运用环境，与运用场合。

6、本发明采用高性能电机，并设有编码器，电机带有手动与制运功能，编码器能及时的检测电机的旋转速度，把检测到的速度转换成梯形周期的模冲信号，控制器对模冲信号分析，然后根椐分析结果，来补偿误差，这样全程检测，保证了控制的精度。

7、本发明的回转岔道包括两条供车轮运行的弧形轨道，以及位于所述弧形轨道之间并与所述弧形轨道平行的为车辆提供导向作用的滑触线，以适应汽车或机车的正常行驶。

8、本发明提供的轨道岔道机构还在回转支承的周向上设置第一减速开关和第二减速开关，用于在换向过程中检测到所述回转岔道的滑触线到达减速开关的位置时发送减速信号给所述控制器，使得控制器能够准确控制电机开始减速，并计算位移与速度，让停止位速度接近于0。

9、本发明提供的轨道岔道机构还包括缓冲机构，利用机械的缓冲，以提供一定距离的位置调整，为定位机构的锥套定位更加准确作准备。

10、本发明还在缓冲机构附近设置接近开关，以判断是否完全停止于停止位后发送接近停止信号给控制器，再由控制器控制气缸推进，提供了锥套定位的准确性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明优选实施例中轨道岔道机构的换向前结构示意图；

图2是本发明优选实施例中轨道岔道机构的换向后结构示意图；

图3是本发明优选实施例中轨道岔道机构的换向前俯视图；

图4是图3中轨道岔道机构沿P-P线剖视图；

图5是本发明优选实施例中轨道岔道机构的换向后俯视图。

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。

请结合参阅图1和图2，分别为本发明优选实施例中轨道岔道机构的换向前和换向后结构示意图。如图1和图2所示，该轨道岔道机构设于岔道入口轨道171、第一岔道出口轨道172和第二岔道出口轨道173之间，即可以通过对该轨道岔道机构进行换向，对这两个岔道出口轨道进行选择，从而使得从岔道入口轨道171驶入的机车从第一岔道出口轨道172或第二岔道出口轨道173驶出。在此，设第一岔道出口轨道172、岔道入口轨道171和第二岔道出口轨道173的位置分别为第一位置A、第二位置B和第三位置C。

下面对本发明提供的轨道岔道机构的具体结构进行描述。如图1所示，本发明提供的轨道岔道机构，包括：回转支承13、回转岔道、电机11、控制器1和定位机构。

请结合参阅图3至图4，其中，图3是本发明优选实施例中轨道岔道机构的换向前俯视图；图4是图3中轨道岔道机构沿P-P线剖视图。如图3所示，回转支承13的内座圈131用于固定在岔道处的基面上，将回转岔道13安装并固定在回转支承的外座圈132上，从而可以通过带动回转支承的外座圈132旋转从而带动回转岔道13旋转。本发明采用的回转支承13，优选能承受较大的轴向负荷、径向负荷、各倾覆力矩等的大型轴承，里面配用安装孔，润滑油孔，以及具有钢球的防尘保护措施，其采用高性能材料，为整个轨道岔道机构的安全性作了铺垫。

回转岔道13具有第一口I和第二口II，其在回转支承13的周向上呈第一角度α。在本发明的进一步优选实施例中，回转岔道13包括回转岔道板12、弧形轨道8和滑触线15。其中，回转岔道板12用于与回转支承13的外座圈132固定。弧形轨道8和滑触线15则固定在回转岔道板12上。弧形轨道8为从第一口I延伸至第二口II的两条平行且呈弧形的供车轮运行的轨道。滑触线15则位于弧形轨道8之间并与弧形轨道8平行，以为车辆提供导向作用。滑触线15可以选择采用“T”形杆或其它形状。

回转支承13的外座圈132边缘具有支承齿轮133。电机11通过齿轮17与回转支承13的外座圈132边缘的齿轮133配合，带动回转支承13的外座圈132转动，从而使得固定于外座圈132上的回转岔道跟着转动。在换向过程中，电机11由控制器1全程控制。

下面对控制器1如何控制回转岔道实现换向的过程进行说明。请结合参阅图5，为本发明优选实施例中轨道岔道机构的换向后俯视图。如图1和图2，以及图3和图5所示，在第一次换向过程中，控制器1将控制电机11运转，以带动回转岔道顺时针旋转第一角度α，使得回转岔道的第一口I从第一位置A旋转至第二位置B，而回转岔道的第二口II从第二位置B旋转至第三位置C。因此，原本从岔道入口轨道171(第二位置B)驶入从第一岔道出口轨道172(第一位置A)驶出的机车，被转换方向到从第二岔道出口轨道173(第三位置C)驶出。在第二次换向过程中，控制器1又将控制电机11带动回转岔道逆时针旋转第一角度α，使得回转岔道的第一口I从第二位置B旋转回第一位置A，而回转岔道的第二口II从第三位置C旋转至第二位置B。如此反复旋转，可以不断进行换向。在此，本发明并不限定两次旋转的方向，但出于节省成本以及其它结构设置的考虑，可以采用来回旋转的方式，即回转岔道的第一口I从第一位置A旋转回第二位置B时的旋转方向与从第二位置B旋转回第一位置A时的旋转方向相反，如上所述分别为顺时针和逆时针，且使得第一角度α为锐角，可以节省电机功率。

经过几何计算可知，换向的角度(即岔道入口轨道171与第一岔道出口轨道172的连线，和岔道入口轨道171与第二岔道出口轨道173的连线之间的夹角)与所述第一角度α互补。因此，可以根据不同场合的换向角度，设计出对应的回转岔道，以满足各种需求。

本发明还通过定位机构来对回转岔道进行精确定位。在换向开始时和换向结束时，即回转岔道的第一口I于第一位置A和第二位置B处时，使用定位机构对回转岔道进行定位。

下面对本发明提供的定位机构的具体结构进行说明。在本实施例中，定位机构采用锥套定位来实现。该定位机构包括设于轨道岔道机构周边的锥套3、以及设于回转支承13的外座圈132的周向上的第一锥套座51和第二锥座套52。第一锥套座51和第二锥座套52之间呈第一角度α，以便于分别在回转岔道旋转前后与锥套3配合。锥套3由气缸2推进，而控制器1实现对气缸2的控制。因此，在第一次换向周期开始前(如图1和图3所示)，锥套3和第一锥套座51配合锁定回转支承13，从而锁定了回转岔道。在第一次换向周期开始时，述锥套3在气缸2的作用下脱离第一锥套座51，此时控制器1再控制电机11运转，以实现换向。在第一次换向周期结束时(如图2和图5所示)，由于顺时针旋转了第一角度α，使得第二锥套座52到达锥套3的位置，控制器1控制气缸2将锥套3推进第二锥套座52内。锥套及锥套座的锥面配合可以保证回转岔道在上下左右方向都能精确定位，大大的提高了岔道的安全性。

然而，锥套定位属于机械式定位，如果其工作出现异常，例如锥套未完全脱离锥套座时回转支承13开始转动，则将会对定位机构甚至整个机构造成破坏。因此，本发明提供的定位机构还包括位移传感器4(图3至5中未示出)，该位移传感器4安装于所述气缸2附近，用于检测气缸2推进距离，进而获得锥套3推进距离。位移传感器4由控制器1控制。控制器1可以根据位移传感器4获得的锥套3推进距离判断锥套3是否完全脱离锥套座，或者是否完全推进到锥套座内。如图1中，控制器1在换向周期开始时判断锥套3是否完全脱离第一锥套座51，如果是则开始控制电机11运转以换向。在此，如果没有完全脱离则控制气缸2，使锥套3完全脱离第一锥套座51。当换向周期结束时，如图2中，控制器1判断锥套3是否完全推进锥套座内，如果是则结束该换向周期。如果不是则控制气缸2，使锥套3完全推进第一锥套座51内。通过设置位移传感器4，可以防止气缸2在不正常工作下，没有推进到所需要的距离时，岔道换向就停止工作，或者锥套还没有完全脱离锥套座岔道就开始换向，从而对岔道机构不正常工作时起到了保护作用。

进一步地，本发明中可以采用设置编码器10的电机11(图3至5中未示出)。电机11带有手动与制运功能，编码器10能及时的检测电机11的旋转速度，把检测到的速度转换成梯形周期的模冲信号，控制器1对模冲信号分析，然后根椐分析结果，来补偿误差，这样全程检测，保证了控制的精度。

进一步地，控制器1还用于控制回转岔道的换向周期的时间。因此，可以根据需要灵活设置回转岔道的换向周期，大大的提高了岔道运用环境，与运用场合。

进一步地，轨道岔道机构还包括设于回转支承13的周向上的第一减速开关61和第二减速开关62(图3至5中未示出)。当回转岔道的滑触线到达减速开关的位置时，发送减速信号给控制器1，使得控制器1能够准确控制电机11开始减速，并计算位移与速度，让停止位速度接近于0。例如在第一次换向周期中，即从图1换向至图2的过程中，当滑触线15到达第二减速开关62的位置时，第二减速开关62发送减速信号给控制器1开始减速，从而使得滑触线15在达到第二位置B时速度为0。同理，在第二次换向周期中，即从图2换向至图1的过程中，当滑触线15到达第一减速开关61时，第一减速开关61发送减速信号给控制器1开始减速，从而使得滑触线15在达到第一位置A时速度为0。

进一步地，轨道岔道机构还包括缓冲机构。在本实施例中，缓冲机构包括设于回转轴承13周边的第一位置A和第二位置B处的第一缓冲座91和第二缓冲座92，以及设于述回转轴承上第一口I处的缓冲块7。缓冲块7在第一次换向周期结束时与第二缓冲座92实现缓冲配合(如图2和图5所示)，在第二次换向周期结束时与第一缓冲座91实现缓冲配合(如图1和图3所示)。如图3至图5中所示，缓冲块7为两端分别具有第一缓冲部71和第二缓冲部72的结构。相应地，第一缓冲座91也具有第三缓冲部911，第二缓冲座92具有第四缓冲部921。因此，在第一次换向周期结束时，回转岔道的第一口I旋转至第二位置B，相应地缓冲块7也旋转至第二缓冲座92处，且第二缓冲部72与第四缓冲部921相对接近实现缓冲配合。同理，在第二次换向周期结束时，回转岔道的第一口I旋转回第一位置A，相应地缓冲块7也旋转至第一缓冲座91处，且第一缓冲部71与第三缓冲部911相对接近实现缓冲配合。在本实施例中，第一缓冲部71、第二缓冲部72、第三缓冲部911和第四缓冲部921可以使用缓冲聚胺脂块，聚胺脂块可以有一定距离的位置调整，从而为定位机构的锥套定位更加准确作准备。

进一步地，轨道岔道机构还包括设于所述缓冲块7上的接近开关4(图3至5中未示出)，用于检测缓冲块7与第一缓冲座91或第二缓冲座92的接近距离。接近开关4在缓冲块7与第一缓冲座91或第二缓冲座92接近停止时发送接近停止信号给控制器1。控制器1在接收到接近停止信号后控制气缸2将锥套3推进第一锥套座51或第二锥座套52内。

下面对本发明的一次换向的整体过程进行描述，即从如图1所示的回转岔道换向至如图2所示。

首先，在换向周期开始前运行控制器1让回转岔道停止在所需停止的位置，即如图1所示，使得第一口I位于第一位置A处，第二口II位于第二位置B处。控制器1控制气缸2推进锥套3，在推进的同时，位移传感器4检测锥套3是否完全推进第一锥套座51内，得到确认后，开始换向。

在换向周期开始时，控制器1控制调动气缸2，使得锥套3与第一锥套座51分离，然后通过位移传感器4确认已完全分离后，控制器1带动电机11旋转。

电机11随即带动回转支承13和回转岔道旋转。在旋转的同时，编码器10对电机11的旋转速度进行检测，检测是否以需要的速度行驶，进而获得短周期式的电机速度补偿，以修正电机的速度。

当电机11带动回转岔道旋转至第一减速开关61的位置时，第一减速开关61检测到滑触线15后发送减速信号给控制器1。控制器1控制电机11减速。此时，从第一减速开关61至第二位置B(第一次换向停止位)电机11处于全减速阶段，并由控制器1计算位移与速度，让第二位置B(第一次换向停止位)速度接近于0。然后，如图2所示，缓冲块7将轻微撞击第二缓冲座72，让回转岔道处于趋近于停止的状态，此时，接近开关14检测到缓冲块7与第二缓冲座72贴合时，发送接近停止信号给控制器1。随后控制器1控制气缸2将锥套3推进第二锥套座52内，并得到位移传感器4的确认后完成该换向周期。

综上所述，本发明将回转岔道安装在回转支承构成轨道岔道，并通过控制器控制电机的运转过程，来带动回转岔道的旋转以实现轨道换向，同时在换向前后通过定位机构对回转岔道进行定位，从而实现精确地换向。且采用锥套及锥套座的锥面配合可以保证回转岔道在上下左右方向都能精确定位，大大的提高了岔道的安全性。同时通过编码器、位移传感器、减速开关、接近开关等为控制器提供反馈，实现更精确、更安全的换向。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (5)

1.一种轨道岔道机构，包括：回转支承、回转岔道、电机、控制器和定位机构，其特征在于，所述回转支承的内座圈用于固定在岔道处的基面上，所述回转岔道安装并固定在所述回转支承的外座圈上，所述电机通过齿轮与所述回转支承的外座圈边缘的支承齿轮配合，以带动所述回转支承与回转岔道转动，所述回转岔道的第一口与第二口在回转支承的周向上呈第一角度，所述控制器用于在一个换向周期内控制所述电机运转以带动所述回转岔道旋转第一角度，使所述第一口从第一位置至第二位置，或从第二位置至第一位置，且所述控制器还用于控制所述定位机构在所述回转岔道的第一口处于第一位置和第二位置处时对所述回转岔道进行定位，以及用于控制所述回转岔道的换向周期的时间；

所述定位机构包括：由所述控制器控制的气缸、设于所述轨道岔道机构周边的锥套、设于所述回转支承的外座圈的周向上呈第一角度的第一锥套座和第二锥套座，以及安装于所述气缸附近的位移传感器，所述位移传感器由所述控制器控制以检测所述气缸推进距离进而获得锥套推进距离，所述控制器在换向周期开始时根据所述锥套推进距离判断所述锥套完全脱离锥套座时开始控制所述电机运转以换向，且所述控制器在换向周期结束时根据所述锥套推进距离判断所述锥套完全推进锥套座时结束换向；

所述电机设有编码器，用于及时检测电机的旋转速度并发送给控制器以补偿电机运行误差；

所述回转岔道包括：用于与所述回转支承的外座圈固定的回转岔道板，以及固定在所述回转岔道板上的两条从第一口延伸至第二口以供车轮运行的弧形轨道，和位于所述弧形轨道之间的为车辆提供导向作用的滑触线；

所述轨道岔道机构还包括：设于所述回转支承的周向上的第一减速开关和第二减速开关，用于在换向过程中检测到所述回转岔道的滑触线到达减速开关的位置时发送减速信号给所述控制器，以控制所述电机减速。

2.根据权利要求1所述的轨道岔道机构，其特征在于，所述回转岔道在第一口从第一位置旋转至第二位置时的旋转方向与从第二位置旋转至第一位置时的旋转方向相反。

3.根据权利要求2所述的轨道岔道机构，其特征在于，所述锥套分别在换向周期开始时在所述气缸的作用下脱离所述第一锥套座或第二锥套座以开始换向，并在换向周期结束时在所述气缸的作用下推进所述第二锥套座或第一锥套座内。

4.根据权利要求1所述的轨道岔道机构，其特征在于，所述轨道岔道机构还包括：缓冲机构；所述缓冲机构包括设于所述回转支承周边的第一位置和第二位置处的第一缓冲座和第二缓冲座，以及设于所述回转支承周向上第一口处分别在换向周期结束时与所述第一缓冲座或第二缓冲座实现缓冲配合的缓冲块。

5.根据权利要求4所述的轨道岔道机构，其特征在于，所述轨道岔道机构还包括：设于所述缓冲块上的接近开关，用于检测所述缓冲块与第一缓冲座或第二缓冲座的接近距离，在所述缓冲块与第一缓冲座或第二缓冲座接近停止时发送接近停止信号给所述控制器，所述控制器在接收到接近停止信号后控制气缸将锥套推进所述第一锥套座或第二锥套座内。

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