CN102431561B - 一种悬挂式单轨小车和悬挂式单轨交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂式单轨小车和悬挂式单轨交通系统。悬挂式单轨小车包括车架、支重轮、左侧行走机构和右侧行走机构，行走机构包括轮系和升降机构，轮系包括支重轮；左侧行走机构和右侧行走机构分别布置在车架的两侧。单轨交通系统包括轨道和上述的悬挂式单轨小车，轨道包括左轨和右轨，左侧和右侧行走机构的支重轮分别在左轨和右轨上运行；轮系的主体部分布置在左轨和右轨的上方，升降机构的主体部分布置在左轨和右轨的下方；左轨和右轨之间存在空隙，轮系和升降机构通过该空隙连接。本发明单轨交通系统的岔道口无需设置活动轨，小车在进入岔道前，升降机构将一侧的轮系举升，另一侧的轮系引导小车沿着选择的方向运行，即可实现自动转向。

Description

一种悬挂式单轨小车和悬挂式单轨交通系统

[技术领域]

本发明涉及悬挂式轨道交通，尤其涉及一种悬挂式单轨小车和悬挂式单轨交通系统。

[背景技术]

悬挂式单轨交通系统的小车在轨道下面顺轨道行走，当小车通过岔道口时，需要首先扳动岔道口的活动轨来改变小车的运行方向。道岔活动轨控制系统结构复杂，故障率高，难以实现小车自动化运行。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现自动转向，轨道岔道口无需活动轨，即可选择运行方向的悬挂式单轨小车。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种在轨道岔道口无需活动轨，小车能够自动选择运行方向的悬挂式单轨交通系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种悬挂式单轨小车，包括车架、支重轮、左侧行走机构和右侧行走机构，所述的行走机构包括轮系和轮系升降机构，所述的轮系包括所述的支重轮；所述的左侧行走机构和右侧行走机构分别布置在车架的两侧。

以上所述的悬挂式单轨小车，所述的轮系包括平衡梁和两个所述的支重轮，所述的两个支重轮前后布置，分别安装在平衡梁前后两端的横轴上；所述的轮系升降机构包括升降滑块，所述的车架包括左侧导轨和右侧导轨；所述左侧行走机构和右侧行走机构的升降滑块分别沿左侧导轨和右侧导轨上下滑动；平衡梁的中部固定在升降滑块的上端。

以上所述的悬挂式单轨小车，所述的支重轮包括外转子电动机，所述外转子电动机的定子固定在平衡梁的横轴上，所述外转子电动机的转子安装在支重轮的轮缘中。

以上所述的悬挂式单轨小车，所述的升降机构包括升降电动机、驱动螺杆和螺母，所述的螺母固定在升降滑块上，所述的驱动螺杆与所述的螺母配合；驱动螺杆由升降电动机驱动，通过螺母带动升降滑块上下运动。

以上所述的悬挂式单轨小车，包括左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置，所述的左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置分别布置在车架的两侧，位于左侧行走机构和右侧行走机构轮系的下方；所述的磁悬浮装置包括磁力可控的磁铁、磁铁托架和传力弹簧，所述的磁铁安装在磁铁托架的中部，所述的传力弹簧布置在磁铁前后两侧，磁铁的吸力通过传力弹簧传递给车架。

以上所述的悬挂式单轨小车，所述的车架的两侧各包括两个前后布置的支承座，所述的支承座包括弹簧座和导柱，所述的磁铁托架包括两个导柱孔，磁铁托架的导柱孔松套在导柱的外面，磁铁托架沿导柱上下滑动；所述的传力弹簧是压簧，所述的压簧套在导柱的外面，下端支承在磁铁托架上，上端支承在弹簧座上；所述的磁悬浮装置包括两个下导轮，磁铁托架前后两端各固定1个导轮轴，所述的下导轮可旋转地安装在所述的导轮轴上。

以上所述的悬挂式单轨小车，包括4个侧导轮和4根安装侧导轮的立轴，所述的4根立轴分别固定在车架两侧的前后部位，所述的侧导轮可旋转地安装在所述的立轴上。

以上所述的悬挂式单轨小车，包括车箱，所述车箱的顶部包括平移吊架，所述车架的下部包括吊架座，所述的吊架座包括2根前后布置的横轴和由电动机带动的平移螺杆，所述的吊架包括前后布置的横轴套和布置在两个横轴套之间的固定螺母；吊架座的横轴穿过吊架上的横轴套，并与横轴套滑动配合；所述的平移螺杆穿过所述的固定螺母，并与所述的固定螺母配合。

一种悬挂式单轨交通系统的技术方案是，包括轨道和小车，所述的小车是上述的悬挂式单轨小车，所述的轨道包括左轨和右轨，左侧行走机构的支重轮在左轨上运行，右侧行走机构的支重轮在右轨上运行；所述轮系的主体部分布置在左轨和右轨的上方，轮系升降机构的主体部分布置在左轨和右轨的下方；左轨和右轨之间包括空隙，轮系和轮系升降机构通过所述的空隙连接。

以上所述的悬挂式单轨交通系统，所述的轨道包括左侧轨和右侧轨，所述的左侧轨和右侧轨分别位于左轨和右轨的下方；所述支重轮的两侧包括轮缘；所述的小车包括左侧导轮、右侧导轮、左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置，所述的磁悬浮装置包括磁力可控的磁铁和下导轮，所述左轨和右轨的下底包括容纳下导轮的凹槽，所述的磁铁靠近左轨和右轨的下底，所述的下导轮的轮缘进入左轨和右轨下底的凹槽；所述的左侧导轮和右侧导轮分别靠着左侧轨和右侧轨的内侧运行。

本发明单轨交通系统的岔道口无需设置活动轨，小车在进入岔道前，升降机构将一侧的轮系举升脱离轨道，另一侧的轮系引导小车沿着选择的轨道运行，即可实现小车自动转向。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例悬挂式单轨交通系统的主视图。

图2是本发明实施例悬挂式单轨交通系统的立体图。

图3是本发明实施例悬挂式单轨交通系统的局部剖视图。

图4是图3中的A向剖视图。

图5是图3中的B向剖视图。

图6是本发明实施例悬挂式单轨小车顶部结构的主视图。

图7是图3中的C向视图。

图8是本发明实施例悬挂式单轨小车顶部结构的立体图。

图9是本发明实施例悬挂式单轨交通系统小车进入岔道前的局部剖视图。

图10是图9中的D向视图。

图11是图9中的E向剖视图。

[具体实施方式]

本发明实施例悬挂式单轨交通系统和悬挂式单轨小车的结构如图1至图11所示。包括轨道30和悬挂式单轨小车40。

悬挂式单轨小车40包括车架1、车箱2、左侧行走机构、右侧行走机构，左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置。

行走机构包括轮系和轮系升降机构。左侧行走机构和右侧行走机构分别布置在车架1的两侧。

轮系包括平衡梁3和两个支重轮4，两个支重轮4前后布置，分别安装在平衡梁3两端的横轴18上。

支重轮4中包括外转子电动机5，外转子电动机5的定子绕组固定在横轴18上，外转子电动机5的转子安装在支重轮4的轮缘401中。

轮系升降机构包括升降滑块6、升降电动机7、驱动螺杆8和螺母9。车架1的两侧有左侧导轨和右侧导轨101。左侧行走机构和右侧行走机构的升降滑块6分别安装在左侧导轨和右侧导轨中，并沿左侧导轨和右侧导轨上下滑动。

螺母9固定在升降滑块6的下端，驱动螺杆8的螺纹与螺母8中的螺纹配合。驱动螺杆8的下端由升降电动机7通过齿轮10驱动，驱动螺杆8转动时，通过螺母9带动升降滑块6上下运动。平衡梁3的中部固定在升降滑块6的上端，当一侧升降滑块6向上运动时，将该侧的平衡梁和支重轮举升。

左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置分别布置在车架1的两侧，位于左侧行走机构和右侧行走机构轮系的下方。磁悬浮装置包括电磁铁11、磁铁托架12、传力弹簧13和两个下导轮15，传力弹簧13是压簧。

车架1的两侧各包括两个前后布置的支承座14，支承座14包括弹簧座1401和导柱1402。

电磁铁11安装在磁铁托架12的中部，传力弹簧13布置在电磁铁11的前后两侧。

磁铁托架12有前后两个导柱孔，磁铁托架12的两个导柱孔松套在导柱1402的外面，磁铁托架12可以沿导柱1402上下滑动。压簧13套在导柱1402的外面，压簧13的下端支承在磁铁托架12上，压簧13的上端支承在弹簧座1401的下面。磁铁托架12前后两端各固定1个导轮轴1201，下导轮15可旋转地安装在导轮轴1201上。

车架1上包括4根安装侧导轮16的立轴17，4根立轴17分别固定在车架1两侧的前后部位，侧导轮16可旋转地安装在立轴17上。

车箱2的顶部有平移吊架201，车架1的下部有吊架座102，吊架座102有2根前后布置的横轴18和由电动机19带动的平移螺杆20，吊架201有前后布置的横轴套202和布置在两个横轴套202之间的固定螺母203。横轴18穿过吊架上的横轴套202，并与横轴套202滑动配合。平移螺杆20穿过固定螺母203，并与固定螺母203配合。当小车临近岔道口，需要转向时，电动机19带动的平移螺杆20旋转，固定螺母203带动吊架201和车箱2横向移动，调整小车的重心。

悬挂式单轨交通系统的轨道30包括左轨30a和右轨30b，左侧行走机构的两个支重轮4在左轨30a上运行，右侧行走机构的两个支重轮4在右轨30b上运行。轮系的主体部分平衡梁3和支重轮4布置在左轨30a和右轨30b的上方，轮系升降机构的主体部分布置在左轨30a和右轨30b的下方。左轨30a和右轨30b之间留有空隙，侧行走机构和右侧行走机构的升降滑块6的上部穿过左轨30a和右轨30b之间空隙与平衡梁3连接。

轨道还包括左侧轨30c和右侧轨30d，左侧轨30c和右侧轨30d分别位于左轨30a和右轨30b的下方

左轨30a和右轨30b是工字轨，支重轮4的两侧有突缘402形成带凹槽的踏面。可以防止支重轮脱轨，并引导小车沿铁轨转向。小车的电磁铁11靠近工字轨的下底30e，电磁铁11工作时，磁铁托架12上移，压缩传力弹簧13，，电磁铁11的吸力通过传力弹簧13传递给车架1，电磁铁11与轨道30之间的吸力可以减小支重轮的负荷，减小小车的运行阻力。

工字轨的下底30e有容纳下导轮的凹槽30f，电磁铁11工作时，下导轮15的轮缘1501进入工字轨下底的凹槽30f，并抵住工字轨的下底30e。

小车上4个左、右侧导轮16分别靠着左侧轨30c和右侧轨30d的内侧运行，便于小车保持平衡，减小小车横向振摆。

悬挂式单轨交通系统的悬挂式单轨小车处于直行状态时，平移吊架201移到中间位置，使小车重心在两个轮系的中间。在小车进入道岔前，先通过电动机19移动平移吊架201，使小车重心移动到一侧支重轮的下方，再通过轮系升降机构，使另一侧的轮系抬高，支重轮与轨道脱离接触。从而实现只有一侧支重轮导向，。

电磁铁11的磁力是可控的。在初始状态，电磁铁11没有磁场，控制升降电动机7，使下导轮15接近工字轨的下底30e，电磁铁11与工字轨的下底30e之间只有很小的间隙，这时使电磁铁通电产生磁场，因为轨道30由磁阻小的钢材构成，所以电磁铁11对轨道30产生磁吸力。磁吸力等于三个力之和，电磁铁本身重力，传力弹簧的弹力，下导轮15对轨道下表面30e的压力。电磁铁11对轨道30有磁力，且磁力大于传力弹簧的弹力和电磁铁自身重力之和时，通过控制升降电动机7，可以改变传力弹簧的压缩量，从而改变传力弹簧的弹力。上导轮对导轨的压力，等于小车重力减去传力弹簧的弹力。通过改变传力弹簧的压缩量，可以使上导轮对轨道的压力减少，使小车相当于空载运行。达到节能的目的。

如图9至图11所示，在进入道岔前，只有一侧的电磁铁通电保持磁场。另一侧的电磁铁停电不产生磁场，断电的电磁铁在重力的和传力弹簧的作用下下移，该侧下导轮15与工字轨下底的凹槽30f脱离，便于小车转向。

本发明磁悬浮装置的磁铁吸盘可以是电磁铁也可以是永磁材料，如铁汝硼强磁材料。采用永磁材料的情况下，通过改变磁铁吸盘中几块永磁材料的相对位置，使磁铁吸盘对外表现出有磁或无磁，实现磁力可控。也可以用电磁铁和永磁材料组合成磁吸盘，通过控制电磁铁改变磁铁吸盘对外的磁力。

本发明悬挂式单轨交通系统以上实施例有以下优点：

1.岔道口无需设置活动轨，小车自身控制导向，可以在很短的时间内，让大量的小车通过道岔口。

2.架空轨道小，不影响光线照到地面。

3.路轨可在工厂批量生产，现场安装。也方便移动改建。

4.小车结构简单，重心低，重量轻，增加了运行时的安全性。

5.实现成本低，节省能源。采用导轨导轮方式阻力小，半磁悬浮控制方式简单，磁材料利用效率高，可以减少摩擦阻力，因此本系统可以节省大量能源。

Claims (8)

1.一种悬挂式单轨小车，包括车架和支重轮，其特征在于，包括左侧行走机构和右侧行走机构，所述的行走机构包括轮系和轮系升降机构，所述的轮系包括所述的支重轮；所述的左侧行走机构和右侧行走机构分别布置在车架的两侧；所述的轮系包括平衡梁和两个所述的支重轮，所述的两个支重轮前后布置，分别安装在平衡梁前后两端的横轴上；所述的轮系升降机构包括升降滑块，所述的车架包括左侧导轨和右侧导轨；所述左侧行走机构和右侧行走机构的升降滑块分别沿左侧导轨和右侧导轨上下滑动；平衡梁的中部固定在升降滑块的上端；所述的支重轮包括外转子电动机，所述外转子电动机的定子固定在平衡梁的横轴上，所述外转子电动机的转子安装在支重轮的轮缘中。 

2.根据权利要求1所述的悬挂式单轨小车，其特征在于，所述的升降机构包括升降电动机、驱动螺杆和螺母，所述的螺母固定在升降滑块上，所述的驱动螺杆与所述的螺母配合；驱动螺杆由升降电动机驱动，通过螺母带动升降滑块上下运动。 

3.根据权利要求1所述的悬挂式单轨小车，其特征在于，包括左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置，所述的左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置分别布置在车架的两侧，位于左侧行走机构和右侧行走机构轮系的下方；所述的磁悬浮装置包括磁力可控的磁铁、磁铁托架和传力弹簧，所述的磁铁安装在磁铁托架的中部，所述的传力弹簧布置在磁铁前后两侧，磁铁的吸力通过传力弹簧传递给车架。 

4.根据权利要求3所述的悬挂式单轨小车，其特征在于，所述的车架的两侧各包括两个前后布置的支承座，所述的支承座包括弹簧座和导柱，所述的磁铁托架包括两个导柱孔，磁铁托架的导柱孔松套在导柱的外面，磁铁托架沿导 柱上下滑动；所述的传力弹簧是压簧，所述的压簧套在导柱的外面，下端支承在磁铁托架上，上端支承在弹簧座上；所述的磁悬浮装置包括两个下导轮，磁铁托架前后两端各固定1个导轮轴，所述的下导轮可旋转地安装在所述的导轮轴上。 

5.根据权利要求1所述的悬挂式单轨小车，其特征在于，包括4个侧导轮和4根安装侧导轮的立轴，所述的4根立轴分别固定在车架两侧的前后部位，所述的侧导轮可旋转地安装在所述的立轴上。 

6.根据权利要求1所述的悬挂式单轨小车，其特征在于，包括车箱，所述车箱的顶部包括平移吊架，所述车架的下部包括吊架座，所述的吊架座包括2根前后布置的横轴和由电动机带动的平移螺杆，所述的吊架包括前后布置的横轴套和布置在两个横轴套之间的固定螺母；吊架座的横轴穿过吊架上的横轴套，并与横轴套滑动配合；所述的平移螺杆穿过所述的固定螺母，并与所述的固定螺母配合。 

7.一种悬挂式单轨交通系统，包括轨道和小车，其特征在于，所述的小车是权利要求1所述的悬挂式单轨小车，所述的轨道包括左轨和右轨，左侧行走机构的支重轮在左轨上运行，右侧行走机构的支重轮在右轨上运行；所述轮系的主体部分布置在左轨和右轨的上方，轮系升降机构的主体部分布置在左轨和右轨的下方；左轨和右轨之间包括空隙，轮系和轮系升降机构通过所述的空隙连接。 

8.根据权利要求7所述的悬挂式单轨交通系统，其特征在于，所述的轨道包括左侧轨和右侧轨，所述的左侧轨和右侧轨分别位于左轨和右轨的下方；所述支重轮的两侧包括轮缘；所述的小车包括左侧导轮、右侧导轮、左侧磁悬浮装置和右侧磁悬浮装置，所述的磁悬浮装置包括磁力可控的磁铁和下导轮， 所述左轨和右轨的下底包括容纳下导轮的凹槽，所述的磁铁靠近左轨和右轨的下底，所述的下导轮的轮缘进入左轨和右轨下底的凹槽；所述的左侧导轮和右侧导轮分别靠着左侧轨和右侧轨的内侧运行。 

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