一种主动抓轨型高速铁路列车防脱轨装置

1.本发明属于轨道列车方脱轨研究领域，具体为一种主动抓轨型高速铁路列车防脱轨装置


背景技术：

2.随着高速列车运行速度的不断提高，在带给人们高速性和舒适度的同时，列车碰撞事故也不能避免。由于高速列车质量大、惯性大，因此一旦发生脱轨事故产生的危害性后果也就越大；为尽最大可能保护乘客安全、减少事故造成的损害，高速列车的防脱轨技术至关重要，而防脱轨装置是防脱轨技术中的重要部分。
3.cn205737571u公开了一种轨道列车防脱轨装置，该装置通过轴承在列车轮轴上安装l型定位板且l型定位板与轴承之间设置有用于固定l型定位板的固定连板，线路枕木上固定有带限位板的定位块，l型定位板与限位板之间设置有摩擦轮，基于l型定位板和限位板两者之间的相互作用对列车车轮起到限位的作用，提高运行可靠性。由于该装置需在枕木上固定与l型定位板相配合的定位块，若要起到防脱轨作用，则必须在容易发生脱轨的线路段全部安装上相应装置，投入成本高。而且在列车高速运行时，l型定位板无法避免与轨道发生碰撞，且列车运行速度越高影响越大。
4.cn107953896a公开了一种抱轨型防脱轨装置，该装置安装在高铁列车转向架两侧底板，包括位于轨道外侧的外瓣和位于轨道内侧的内瓣整体，其中内瓣整体包括内上瓣和内下瓣，内上瓣和内下瓣为通过紧固件连接的可拆分的分体结构。但该装置安装步骤复杂，需要先安装外瓣和内上瓣，在落车后再安装内下瓣。
5.另外，上述两中装置均被动式防脱轨装置，而被动式防脱轨装置的安装位置都是固定的，而高速列车在运行过程中经常会发生晃动，防脱轨装置与轨道的碰撞和磨损不可避免。这在一定程度上影响了防脱装置的安全性和可靠性，而且也会影响列车的运行品质。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种成本低、安装方便且防脱轨效果好的主动抓轨型列车防脱轨装置。
7.本发明提供的这种主动抓轨型列车防脱轨装置，包括安装座、摆臂、直线伸缩装置、连接柱、夹持机构和锁定机构；安装座通过高强螺栓可拆卸固定于轨道列车转向架两侧梁的底板上；摇臂的顶部与安装座铰接，直线伸缩装置的上端通过高强螺栓可拆卸固定于所述底板上，下端与摆臂中部铰接；连接柱的顶部与摆臂底部铰接；夹持机构为可开合的对夹式机构，其顶部固定于连接柱的底部；锁定机构连接于夹持机构的内腔中，上端与连接柱底面连接固定；直线伸缩装置进行伸缩运动使摆臂顶部绕其与安装座的铰接处摆动时，连接柱带动夹持机构开合及锁定机构的锁定执行构件升降。
8.上述装置实施时，所述安装座包括矩形板和其底面的厚耳板座。
9.上述装置实施时，所述摆臂的整体形状为h形，顶部夹持所述厚耳板座后通过销轴
与其铰接，底部夹持所述连接柱后通过销轴与其铰接，中部上侧设置双耳板座。
10.上述装置实施时，所述直线伸缩装置为液压缸/气缸/电动推杆中的任意一种，其固定端通过紧固件与所述矩形板连接，活动端通过销轴与所述双耳板座铰接。
11.上述装置实施时，所述夹持机构包括连接臂和夹持臂，连接臂整体呈倒v型，夹持臂整体呈l型，两夹持臂对称布置，顶部分别与连接臂的两侧臂底部铰接。
12.上述装置实施时，所述连接柱为方形柱，其顶部从下往上对中穿过所述连接臂，连接臂对应连接柱安装孔两侧的实体在拐角处通过紧固件与连接柱固定。
13.上述装置实施时，所述连接柱的底部四周设置有便于所述连接柱与连接臂装配定位的限位板。
14.上述装置实施时，所述锁定机构包括水平板、竖向杆和锁定板，水平板布置于所述夹持臂的中部之间，左右两侧分别与夹持臂铰接，竖向杆作为所述锁定执行构件，底部连接有一圈锁定板，锁定板的底部通过销轴与竖向杆铰接，竖向杆的上端固定于所述连接柱的底面中心，下端从水平板的中心穿过，锁定板可通过中心孔收拢限位。
15.上述装置实施时，所述夹持臂的末端和竖向杆的底面分别固定有耐磨减震橡胶板。
16.本发明通过设置与安装座铰接的摆臂，摆臂底部铰接连接柱，通过连接柱连接可开合的夹持机构，夹持机构铰接锁定机构，同时锁定机构的锁定执行构件与连接柱固定。通过摆臂中部与安装座之间的直线伸缩装置实现摆臂绕其顶部与安装座之间的铰接处摆动。摆臂摆动时，通过连接柱实现夹持结构的开合，同时实现锁定机构的锁定执行构件的升降。具体来说，初始状态时，直线伸缩装置处于收缩状态，夹持机构的两夹持臂处于合拢状态，锁定机构的锁定板被水平板的中心孔限位收拢，夹持臂的下端位于轨道上方，不影响列车沿轨道的运行。当列车运行过程中即将发生脱轨时，直线伸缩装置的伸缩杆可根据控制信号瞬间向下伸出将摆臂往下推，连接柱将夹持机构的连接臂和锁定机构的竖向杆同时往下推，夹持臂向下运动的同时向外转动打开，直至夹持臂的底部扣住轨道的上翼板两侧，竖向杆的下端面顶于上翼板的上表面，此时锁定板失去水平板上中心孔的约束，在扭簧作用下弹开，锁定板的上端顶于水平板的下表面。即本装置同时通过夹持臂和竖向杆将轨道的上翼板两侧和顶面扣住，主动将轨道稳定夹住，避免脱轨现象的发生。
附图说明
17.图1为本发明一个实施例的轴测结构示意图。
18.图2为图1中的摆臂放大结构示意图(配置了顶部、底部铰接销轴及用于安装于直线伸缩装置的双耳板座)。
19.图3为图1中的连接柱放大结构示意图。
20.图4为图1中的锁定机构放大示意图。
21.图5为图4中竖向杆与锁定板的装配放大示意图。
22.图6为本装置安装于轨道列车上的初始状态示意图(轴测)。
23.图7为图6中的a部放大示意图。
24.图8为本装置安装于轨道列车上初始状态的侧视示意图。
25.图9为本装置处于夹轨状态的侧视示意图。
具体实施方式
26.如图1所示，本实施例公开的这种主动抓轨型列车防脱轨装置，包括安装座1、摆臂2、伸缩装置3、连接柱4、夹持机构5、锁定机构6。
27.安装座1包括矩形板11和其底面的厚耳板座12。
28.结合图1和图3可知，连接柱4为方形柱，其底部四周分别伸出有托板。
29.结合图1和图2可知，摆臂2的整体形状为h形，顶部夹持厚耳板座12后通过销轴与其铰接，底部夹持连接柱4后通过销轴与其铰接。
30.摆臂2可绕其与厚耳板座之间铰接的销轴转动，连接柱4可绕其与摆臂2之间铰接的销轴转动。
31.直线伸缩装置3可采用液压缸/气缸/电动推杆中的任一种。
32.直线伸缩装置3的固定端通过高强螺栓与安装座1的矩形板11固定，摆臂的中部上侧对应直线伸缩装置位置处设置双耳板座7，直线伸缩装置3的活动端与双耳板座7通过销轴铰接。
33.如图1所示，夹持机构5包括连接臂51和夹持臂52，连接臂51整体呈倒v型，夹持臂52整体呈l型。两夹持臂52对称布置，顶部分别与连接臂51的两侧臂底部铰接。夹持臂的末端固定有耐磨减震橡胶板(图中未示出)。
34.连接柱4与夹持机构5装配时，连接柱4的上端从下往上对中穿过夹持臂51，直至连接柱底部的托板与连接臂51接触，然后将连接臂对应连接柱安装孔两侧的实体在拐角处通过高强螺栓与连接柱4固定。
35.结合图1、图4和图5可知，锁定机构6包括水平板61、竖向杆62和锁定板63。水平板布置于两夹持臂52的中部之间，左右两侧分别通过销轴与夹持臂52铰接。
36.竖向杆62为圆柱杆，其底部设置有一段环形凹槽，环形凹槽处通过销轴及套于销轴上的扭簧均布有一圈三块锁定板63。
37.锁定机构6安装时，其竖向杆62的上端焊接固定于连接柱4的底面中心，下端从水平板61的中心穿过，锁定板63通过中心孔限位收拢，水平板61通过销轴与夹持臂52的中部铰接。竖向杆62的底面固定有耐磨减震橡胶板(图中未示出)。
38.如图6所示，本夹轨装置安装座1的矩形板11通过高强螺栓对称安装于轨道列车转向架两侧梁的底板上。
39.安装后的初始状态如图6、图7和图8所示，直线伸缩装置3处于收缩状态，夹持机构5的两夹持臂52处于合拢状态，锁定机构6的锁定板63被水平板61的中心孔限位收拢，夹持臂的下端位于轨道上方，不影响列车沿轨道的运行，也不会与轨道发生碰撞，如图8所示。
40.当列车运行过程中即将发生脱轨时，直线伸缩装置3的伸缩杆可根据收到的控制信号瞬间向下伸出将摆臂2往下推，使摆臂顶部绕其与安装座之间的铰接销轴摆动，摆臂底部向下运动的同时，连接柱4将夹持机构的连接臂51和锁定机构的竖向杆62同时往下推，使夹持臂52向下运动的同时向外转动打开，直至夹持臂52的底部扣住轨道的上翼板两侧，竖向杆62的下端面顶于上翼板的上表面，此时锁定板63失去水平板61上中心孔的约束，在扭簧作用下弹开，锁定板63的上端顶于水平板61的下表面。即本装置同时通过夹持臂52和竖向杆62将轨道的上翼板两侧和顶面扣住，主动将轨道稳定夹住，避免脱轨现象的发生，如图9所示。
41.夹持臂末端和竖向杆底面分别固定的耐磨减震橡胶板可进一步提高夹持机构和锁定机构扣住轨道上翼板后的稳定性。

技术特征：
1.一种主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：该装置包括安装座、摆臂、直线伸缩装置、连接柱、夹持机构和锁定机构；安装座通过高强螺栓可拆卸固定于轨道列车转向架两侧梁的底板上；摇臂的顶部与安装座铰接，直线伸缩装置的上端通过高强螺栓可拆卸固定于所述底板上，下端与摆臂中部铰接；连接柱的顶部与摆臂底部铰接；夹持机构为可开合的对夹式机构，其顶部固定于连接柱的底部；锁定机构连接于夹持机构的内腔中，上端与连接柱底面连接固定；直线伸缩装置进行伸缩运动使摆臂顶部绕其与安装座的铰接处摆动时，连接柱带动夹持机构开合及锁定机构的锁定执行构件升降。2.如权利要求1所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述安装座包括矩形板和其底面的厚耳板座。3.如权利要求2所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述摆臂的整体形状为h形，顶部夹持所述厚耳板座后通过销轴与其铰接，底部夹持所述连接柱后通过销轴与其铰接，中部上侧设置双耳板座。4.如权利要求3所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述直线伸缩装置为液压缸/气缸/电动推杆中的任意一种，其固定端通过紧固件与所述矩形板连接，活动端通过销轴与所述双耳板座铰接。5.如权利要求1所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述夹持机构包括连接臂和夹持臂，连接臂整体呈倒v型，夹持臂整体呈l型，两夹持臂对称布置，顶部分别与连接臂的两侧臂底部铰接。6.如权利要求5所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述连接柱为方形柱，其顶部从下往上对中穿过所述连接臂，连接臂对应连接柱安装孔两侧的实体在拐角处通过紧固件与连接柱固定。7.如权利要求6所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述连接柱的底部四周设置有便于所述连接柱与连接臂装配定位的限位板。8.如权利要求5所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述锁定机构包括水平板、竖向杆和锁定板，水平板布置于所述夹持臂的中部之间，左右两侧分别与夹持臂铰接，竖向杆作为所述锁定执行构件，底部连接有一圈锁定板，锁定板的底部通过销轴与竖向杆铰接，竖向杆的上端固定于所述连接柱的底面中心，下端从水平板的中心穿过，锁定板可通过中心孔收拢限位。9.如权利要求8所述的主动抓轨型列车防脱轨装置，其特征在于：所述夹持臂的末端和竖向杆的底面分别固定有耐磨减震橡胶板。

技术总结
本发明公开了一种主动抓轨型列车防脱轨装置，包括安装座、摆臂、直线伸缩装置、连接柱、夹持机构和锁定机构；安装座可拆卸固定于轨道列车转向架侧梁底板上；摇臂顶部与安装座铰接，直线伸缩装置上端可拆卸固定于底板上，下端与摆臂中部铰接；连接柱顶部与摆臂底部铰接；夹持机构为对夹式机构，顶部固定于连接柱底部；锁定机构连接于夹持机构内腔中，上端与连接柱底面连接；直线伸缩装置伸缩运动使摆臂顶部绕其与安装座的铰接处摆动时，连接柱带动夹持机构开合及锁定机构的锁定执行构件升降。初始状态时，本装置位于轨道上方，不影响运行。即将发生脱轨时，同时通过夹持臂和锁定执行构件将轨道的上翼板两侧和顶面扣住，避免脱轨现象的发生。象的发生。象的发生。


技术研发人员：江力强 秦佳伟 蒋丽忠 国巍 胡壹 白杨
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/9/9