转换增大列车车轮摩擦力的装置的制作方法

1.本发明涉及高速列车紧急制动技术领域，特别涉及转换增大列车车轮摩擦力的装置。


背景技术：

2.高速列车又称高速火车，是指能以高速持续运行的列车，最高行驶速度一般能达到200km/h以上。高速列车属于现代化的高速交通工具，可以大幅提高列车速度从而提高火车运输效率，具有速度快、运量大、安全舒适、清洁环保等优点。
3.随着高速列车速度不断提高，对列车的制动性能的要求也相应提高。目前高速列车的制动普遍采用电空制动，在特殊情况下电制动无法起到紧急制动时，就需要采用空气制动，空气制动中制动盘盘面受力、发热，如制动的过程过多，在热和力的作用下制动盘会出现裂痕，易造成交通事故。同时现有的制动形式制动距离也较长，无法满足速度越来越高的列车需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供转换增大列车车轮摩擦力的装置，具有利用列车车轮作用力来增大摩擦部与轨道之间摩擦力来形成牵引力、紧急制动的效果。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：转换增大列车车轮摩擦力的装置，包括基座，所述基座设有接触部、摩擦部，所述接触部用于接触并受力于列车车轮后对所述基座施加向下压力，所述摩擦部用于接触轨道。
6.通过采用上述技术方案，该装置使用时可以置于列车车轮前方，当需要紧急制动时，列车车轮接触并下压接触部，接触部受力后下压基座，基座上的摩擦部接触轨道与轨道之间形成摩擦阻力，也叫牵引力，从而对高速行驶的列车快速降速，起到紧急制动的作用。
7.本发明的进一步设置为：所述接触部为转动连接于所述基座的滚轮。
8.通过采用上述技术方案，接触部为滚轮，在与列车车轮接触时两者之间是滚动摩擦，减小列车车轮的磨损。
9.本发明的进一步设置为：所述滚轮数量为若干个，至少有一个所述滚轮不低于列车车轮轴线，至少有一个所述滚轮不高于列车车轮轴线。
10.通过采用上述技术方案，由于高速列车的行驶方向是可以换向的，该装置在实际使用时会在列车车轮前后两个方向均设置。在摩擦部选择阻力轮的情形下，电机驱动阻力轮转动，可以在高速列车起步阶段助推，使高速列车快速提速。
11.本发明的进一步设置为：所述摩擦部为转动连接于所述基座的阻力轮或者所述摩擦部为固定在所述基座的摩擦片。
12.通过采用上述技术方案，摩擦部与轨道之间的摩擦形式既可以是滚动摩擦，也可以是滑动摩擦。
13.本发明的进一步设置为：所述基座上安装有电机，所述电机与所述阻力轮相连接。
14.通过采用上述技术方案，电机可以驱动阻力轮转动。
15.本发明的进一步设置为：所述电机与所述阻力轮之间安装有减速器。
16.通过采用上述技术方案，通过在电机与阻力轮之间安装减速器，即使使用较小体积及功率的电机，也能提供较大的牵引力。
17.本发明的进一步设置为：所述基座底面设有减阻层，所述减阻层位于所述基座与所述摩擦片之间。
18.通过采用上述技术方案，高速列车在紧急制动过程中，如出现摩擦片磨损破裂等情形，致使滑动摩擦失效，而基座在实际制造时普遍会采用钢铁等金属材质，基座与轨道接触后可能会对轨道产生破坏作用，因此在基座底面设置减阻层，减阻层采用光滑、摩擦系数较小的材质，在摩擦片破损失效的情形下减阻层与轨道直接接触，起到减小阻力、保护轨道、减少安全隐患、提高紧急制动过程安全性的作用。。
19.本发明的进一步设置为：还包括升降驱动机构，所述升降驱动机构用于驱动所述基座升降。
20.通过采用上述技术方案，当需要紧急制动时，升降驱动机构驱动基座下降直至摩擦部接触轨道。当不需要紧急制动时，升降驱动机构驱动基座上升后摩擦部脱离轨道。
21.本发明的进一步设置为：所述基座包括第一座体、第二座体，所述升降驱动机构与所述第一座体相连，所述第二座体可移动设置于所述第一座体上，所述摩擦部、所述接触部安装在所述第二座体上，所述第一座体与所述第二座体之间设有弹性件，所述弹性件弹力用于驱动所述第二座体远离列车车轮。
22.通过采用上述技术方案，当高速列车需要紧急制动时，升降驱动机构驱动第一座体下降，第一座体带动摩擦部、接触部下降，在第二座体上的摩擦部接触轨道前，接触部不会与列车车轮相接触或碰撞。当第二座体上的摩擦部接触轨道后，轨道对摩擦部产生的摩擦力与列车前进方向相反，驱使第二座体靠近列车车轮，滚轮与列车车轮接触，方便对列车车轮施加制动阻力，实现对高速列车的紧急制动。当列车刹停时，升降驱动机构才能驱动第一座体上升，当第二座体的摩擦部刚刚脱离轨道时，两者之间的摩擦力消失，此时弹性件驱动第二座体远离列车车轮，第二座体带动接触部脱离列车车轮，使得基座升降过程中接触部不会直接碰撞到列车车轮，且运动过程不会产生干涉。
23.本发明的进一步设置为：包括控制单元、传感器，传感器用于监测所述摩擦部与轨道之间的压力。
24.通过采用上述技术方案，当摩擦部与轨道接触时受到的摩擦力过大，致使其对列车车轮施加的制动阻力过大时，会导致两个问题：第一，高速列车在高速运行时制动过快，列车上的人员会容易受伤，特别是运输旅客的高速列车。第二，列车车轮在摩擦部阻力过大时可能运动到基座、接触部上的上方，列车车厢被顶起来，存在脱轨等安全隐患。
25.鉴于此，控制单元内设置安全压力值，传感器检测摩擦部与轨道之间的压力值，并传递给控制单元。当压力值超过安全压力值时，控制单元控制升降驱动机构动作，调节摩擦部上升，通过减小摩擦部与轨道之间的作用力来减小摩擦部受到的摩擦力，从而减小摩擦部对列车车轮施加的牵引力。
26.本发明的有益效果是：
27.1、在紧急制动过程中，本发明通过列车车轮对接触部施加向下压力，基座将压力
传递到摩擦部，通过增大摩擦部与轨道之间的作用力来增大摩擦力，即牵引力，巧妙借助列车车轮的作用力来增大牵引力，制动距离短，制动效果好。
28.2、本发明的基座分为第一座体和第二座体，第二座体能相对于第一座体运动，通过设置弹性件形成复位力。在列车紧急制动过程中，接触部是先下降再靠近列车车轮。当不需要紧急制动时，接触部是远离车轮、上升，使得接触部的运动不会与列车车轮相互碰撞和干涉。
29.3、本发明既可以与列车已有的制动系统共同使用，进一步缩短制动距离，同时也可先后使用，分级降速，避免高速列车降速过快致使列车上人员受伤。在列车已有制动系统故障时，本发明也可单独使用，对高速列车进行紧急制动，提供多一道保险措施。
30.4、本发明既可以应用在高速列车上，又可以应用在低速列车、地铁、有轨电车等有轨车辆上，制动距离短，应用范围广。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是实施例1的基座与列车底盘、车轮之间的位置关系示意图一。
33.图2是实施例1的基座与列车底盘、车轮之间的位置关系示意图二。
34.图3是实施例1的基座与列车底盘、车轮之间的位置关系示意图三。
35.图4是实施例1的基座的结构示意图一。
36.图5是实施例1的基座的结构示意图二。
37.图6是实施例2的结构示意图。
38.图7是实施例3的基座、摩擦片之间的位置关系示意图。
39.图8是实施例4的基座、减阻层、摩擦片之间的位置关系示意图。
40.图中，1、基座；11、第一座体；12、第二座体；2、接触部；21、滚轮；3、摩擦部；31、阻力轮；32、摩擦片；33、减阻层；4、电机；5、升降驱动机构；6、弹性件；7、列车；71、底盘；72、车轮。
具体实施方式
41.下面将结合具体实施例对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
42.实施例1：转换增大列车车轮摩擦力的装置，如图1至5所示，包括基座1、升降驱动机构5，基座1包括第一座体11、第二座体12，升降驱动机构5上端安装固定在列车7底盘71，下端与第一座体11相连接固定，升降驱动机构5用来驱动第一座体11升降。第二座体12滑动连接在第一座体11上，第二座体12可在第一座体11上沿水平方向滑动。第一座体11与第二座体12之间安装有弹性件6，弹性件6为弹簧。升降驱动机构5可以为液压缸。
43.第二座体12上设有接触部2、摩擦部3，接触部2为转动连接于第二座体12的滚轮
21，摩擦部3为转动连接于第二座体12的阻力轮31，滚轮21用来接触列车7车轮72，阻力轮31用来接触轨道。第二座体12上安装有电机4，电机4与阻力轮31相连，可以驱动阻力轮31转动。
44.利用列车7车轮72作用力来增大牵引力的装置还包括控制单元、传感器，传感器为压力传感器，用于监测摩擦部3与轨道之间的压力。
45.工作原理：沿列车7行驶方向上，该装置安装在列车7车轮72的前方，当需要紧急制动时，升降驱动机构5驱动第一座体11下降，第一座体11带动第二座体12下降，第二座体12上的摩擦部3在与轨道接触之前，滚轮21与列车7车轮72之间存在间隙，不会与列车7车轮72发生碰撞、干涉。第二座体12上的阻力轮31与轨道接触后，阻力轮31受到的摩擦力带动第二座体12靠近列车7车轮72，使滚轮21接触列车7车轮72，列车7车轮72对滚轮21施加向下压力，第一座体11及第二座体12将压力向下传递给滚轮21，增大滚轮21与轨道之间的摩擦力，即牵引力，对列车7进行紧急制动。
46.当列车刹停时，升降驱动机构5驱动第一座体11上升，第二座体12随第一座体11上升的过程中，第二座体12上的摩擦部3脱离轨道后与轨道之间的摩擦力消失，此时弹性件6弹力驱动第二座体12远离列车7车轮72，使得滚轮21与列车7车轮72分开形成安全距离，列车7车轮72不影响滚轮21的上升过程。
47.实施例1仅限于列车紧急制动一项功能。
48.实施例2：利用列车7车轮72作用力来增大牵引力的装置，与实施例1的区别之处在于，如图6所示，滚轮21数量为三个，最上方的滚轮21高于列车7车轮72轴线，中间的滚轮21齐平于列车7车轮72轴线，最下方的滚轮21低于列车7车轮72轴线。
49.使用时，在列车7车轮72前后两侧均安装该装置，在列车7起步时，位于列车7车轮72后方的升降驱动机构5驱动基座1下降，阻力轮31接触轨道，电机4驱动阻力轮31转动，阻力轮31前进方向与列车7前进方向一致，通过滚轮21对列车7车轮72施加推力，辅助列车7快速起步。
50.实施例2功能可以在列车行驶时自由升降，可作为刹车功能，也可作为紧急制动功能，还可作为助推，具备三大功能。
51.实施例3：利用列车7车轮72作用力来增大牵引力的装置，与实施例1的区别之处在于，如图7所示，摩擦部3为摩擦片32，摩擦片32固定在第二座体12的底部。
52.实施例4：利用列车7车轮72作用力来增大牵引力的装置，与实施例1的区别之处在于，如图8所示，摩擦部3为摩擦片32，摩擦片32固定在第二座体12的底部。第二座体12的底面减阻层33，减阻层33位于第二座体12与摩擦片32之间。减阻层33采用摩擦系数小、光滑的材料制成。

技术特征：
1.转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：包括基座(1)，所述基座(1)设有接触部(2)、摩擦部(3)，所述接触部(2)用于接触并受力于列车(7)车轮(72)后对所述基座(1)施加向下压力，所述摩擦部(3)用于接触轨道。2.根据权利要求1所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：所述接触部(2)为转动连接于所述基座(1)的滚轮(21)。3.根据权利要求2所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：所述滚轮(21)数量为若干个，至少有一个所述滚轮(21)不低于列车(7)车轮(72)轴线，至少有一个所述滚轮(21)不高于列车(7)车轮(72)轴线。4.根据权利要求1所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：所述摩擦部(3)为转动连接于所述基座(1)的阻力轮(31)或者所述摩擦部(3)为固定在所述基座(1)的摩擦片(32)。5.根据权利要求4所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：所述基座(1)上安装有电机(4)，所述电机(4)与所述阻力轮(31)相连接。6.根据权利要求5所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：所述电机(4)与所述阻力轮(31)之间安装有减速器。7.根据权利要求6所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：所述基座(1)底面设有减阻层(33)，所述减阻层(33)位于所述基座(1)与所述摩擦片(32)之间。8.根据权利要求1所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：还包括升降驱动机构(5)，所述升降驱动机构(5)用于驱动所述基座(1)升降。9.根据权利要求8所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：所述基座(1)包括第一座体(11)、第二座体(12)，所述升降驱动机构(5)与所述第一座体(11)相连，所述第二座体(12)可移动设置于所述第一座体(11)上，所述摩擦部(3)、所述接触部(2)安装在所述第二座体(12)上，所述第一座体(11)与所述第二座体(12)之间设有弹性件(6)，所述弹性件(6)弹力用于驱动所述第二座体(12)远离列车(7)车轮(72)。10.根据权利要求1所述的转换增大列车车轮摩擦力的装置，其特征在于：包括控制单元、传感器，传感器用于监测所述摩擦部(3)与轨道之间的压力。

技术总结
本发明涉及高速列车紧急制动技术领域，公开了转换增大列车车轮摩擦力的装置，包括基座，所述基座设有接触部、摩擦部，所述接触部用于接触并受力于列车车轮后对所述基座施加向下压力，所述摩擦部用于接触轨道。本发明具有以下优点和效果：在紧急制动过程中，本发明通过列车车轮对接触部施加向下压力，基座将压力传递到摩擦部，通过增大摩擦部与轨道之间的摩擦力形成牵引力，巧妙借助列车车轮的作用力来增大牵引力，制动距离短，制动效果好。本发明既可以应用在高速列车上，又可以应用在低速列车、地铁、有轨电车等有轨车辆上，制动距离短，应用范围广。应用范围广。应用范围广。


技术研发人员：洪建军
受保护的技术使用者：洪建军
技术研发日：2022.09.28
技术公布日：2023/5/16