CN117565987A - 一种随动转向拖台及其全挂车、货运多节汽车列车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随动转向拖台及其全挂车、货运多节汽车列车，属于货运交通技术领域，随动转向拖台包括底部设有车轮的拖车架，拖车架的顶部设有不共线的第一竖轴、第二竖轴和鞍座与半挂车铰接轴不共线，第一竖轴上铰接有牵引连杆，第二竖轴上铰接有转动摇臂，转动摇臂的两端分别铰接有第一连杆、第二连杆，第一连杆一端铰接有第三连杆，第三连杆与牵引连杆一端垂直固定，第二连杆远离转动摇臂的一端与后方的半挂车铰接。全挂车包括半挂车和随动转向拖台。货运多节汽车列车包括动力列车和随动列车，动力列车包括牵引车和单节的半挂车，随动列车包括至少一节全挂车，首节全挂车的牵引连杆与动力列车的半挂车铰接，解决汽车列车转向轨迹不重合问题。

Description

一种随动转向拖台及其全挂车、货运多节汽车列车

技术领域

本发明涉及货运交通技术领域，特别是涉及一种随动转向拖台及其全挂车、货运多节汽车列车。

背景技术

在城市公共交通系统和货运系统中，由于传统公交车辆和货运车辆的承载能力较小，通常会选择通过铰接多节车厢的方式增加客运量或货运量。尤其是在货运方面，车辆节数的增加将大大增加单位货运量，节省能源消耗，降低运输成本。汽车列车作为未来交通运输行业的重要交通方式之一与轨道交通极为相似，但由于汽车列车运行路面无轨道存在，且其车身尺寸较长，车厢节数和铰接点个数较多，导致其在行驶过程中灵活性较大，列车各车厢行驶轨迹重合度较差，尤其是在弯道行驶过程中会导致行驶所需通道圆增大，同时也将增加对其他道路交通参与者的安全风险。而且当前较为常见的货运汽车列车多为牵引车加半挂车组成形式，随着半挂车数量增加，会严重增加轮胎与地面间的磨损，降低轮胎使用寿命和车辆的灵活性。

目前对汽车列车的车厢之间铰接用的转向机构的研究多集中于对转向结构本身强度方面设计，对于多轴并联的协调转向结构研究相对较少，尤其是考虑到汽车列车承载能力和汽车列车轨迹偏差等问题的转向机构研究甚少。为此，专利号为“202011173349.7”，专利名称为“一种用于铰接式汽车列车的胶轮导向转向架装置”，提出了一种胶轮导向转向架装置，以改善汽车列车多轴转向架的轨迹跟随功能。主要包括转向架连接结构和协同转向结构，其转向架连接结构主要用于连接胶轮，协同转向结构主要是协同转向连杆和转向梯形间的转向关系。实际应用中首先通过第一轴的转向角度和后轮的转向方式求取车辆整车胶轮导向转向架的转向角度，然后根据利用转向驱动机构推动胶轮导向转向架后轴转向，再利用协同转向连杆带动胶轮导向转向架前轴完成转向过程。但上述专利不足之处在于该专利中的转向导向机构需要额外的驱动机构进行推动转向，增加了能源消耗。专利中也并未介绍汽车列车后轮转向角与整车胶轮导向转向架转角间的关系，以及该转向导向架与前后胶轮转角之间的关系。而且也没有解决半挂车节数的增加会导致汽车列车在转向过程中对轮胎的快速磨损问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种随动转向拖台及其全挂车、货运多节汽车列车，主要解决汽车列车转向轨迹不重合问题，同时解决其承载能力不足的问题，通过随动转向拖台不仅可以减少汽车列车的行驶轨迹偏差问题，而且可以增加汽车列车可操纵性，同时通过随动转向拖台和半挂车组合的形式改变了现有牵引车加全挂车的组成形式，增加汽车列车的转向的灵活性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明公开了一种随动转向拖台，包括底部设有车轮的拖车架，所述拖车架的顶部沿前进方向依次设有第一竖轴、第二竖轴以及用于与后方的半挂车铰接的鞍座，所述第一竖轴、所述第二竖轴以及所述鞍座与后方半挂车铰接轴不共线，所述第一竖轴上铰接有用于与前方的半挂车铰接的牵引连杆，所述第二竖轴上铰接有转动摇臂，所述转动摇臂的两端分别铰接有第一连杆、第二连杆，所述第一连杆远离所述转动摇臂的一端铰接有第三连杆，所述第三连杆与所述牵引连杆远离前方的半挂车的一端垂直固定，所述第二连杆远离所述转动摇臂的一端与后方的半挂车铰接。

优选地，所述牵引连杆远离所述第三连杆的一端设有铰接环。

优选地，所述牵引连杆为三角形连接架，所述铰接环位于所述三角形连接架的顶点，所述三角形连接架的底边和所述第三连杆共边，所述三角形连接架的底边铰接在所述第一竖轴上。

优选地，所述车轮通过承载车桥安装在所述拖车架的底部。

优选地，包括两个并列的承载车桥。

优选地，所述承载车桥的两端分别连接有两个车轮。

优选地，所述第一竖轴、所述鞍座与半挂车铰接的铰接轴位于所述拖车架的中心线上。

还公开了一种全挂车，包括半挂车和随动转向拖台，所述半挂车的前端安装在所述鞍座上，所述半挂车的前端靠近所述第二竖轴处与所述第二连杆水平铰接。

还公开了一种货运多节汽车列车，包括动力列车和随动列车，所述动力列车包括牵引车和单节的半挂车，该单节的半挂车通过鞍座与所述牵引车连接，所述随动列车包括至少一节全挂车，首节所述全挂车的牵引连杆与所述动力列车的半挂车水平铰接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明的中将随动转向拖台安装到前、后两个半挂车之间后，后端的半挂车的转动路径会与前方的半挂车的转动路径几乎一致，减小前后半挂车的行驶轨迹偏差，巧妙地解决了牵引车加全挂车汽车列车轨迹不重合问题，大大减少汽车列车通道圆宽度；而且拖车架和后方的半挂车实际上组成了一种全挂车，因为随动转向拖台的车轮不进行转向，通过改变转向牵引连杆与车轮之间的相对转角实现后方半挂车的主动转向功能，不仅具有全挂车的承载能力，解决了承载能力不足的问题，还避免了半挂车主动转向的不协调问题，相较于半挂车，其转向的灵活性大幅增加，能够降低对轮胎的磨损，同时解决了随着半挂车数量增多轮胎的磨损情况加重问题。

2.本发明的该随动转向方案为纯机械机构，无驱动转向，节省了能源消耗。

3.本发明的该方案同时可实现并联车桥间的随动协调转向功能，即针对图一中的结构采用两承载车桥的并联结构，通过摇臂连杆结构实现两轴间的协调转向。

4.本发明的该随动转向方案可用于解决多节汽车列车的轨迹不重合问题，增加了汽车列车的运输效率.

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为货运多节汽车列车行进原理图；

图2为随动转向拖台的俯视结构示意图；

图3为随动转向拖台的正视结构示意图；

图4为随动转向拖台的左转结构示意图；

图5为随动转向拖台的右转结构示意图；

图6为随动转向拖台转角关系示意图。

附图标记说明：1、牵引车；2、半挂车；3、随动转向拖台；4、转向路径；5、拖车架；6、第一竖轴；7、第二竖轴；8、鞍座；9、牵引连杆；10、转动摇臂；11、第一连杆；12、第二连杆；13、第三连杆；14、铰接环；15、车轮；16、承载车桥。

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。

实施例1

本实施例提供了一种随动转向拖台，如图1至图6所示，包括拖车架5，拖车架5的底部设有用于前进或后退的车轮15。拖车架5的顶部沿前进方向依次设有第一竖轴6、第二竖轴7以及鞍座8。第一竖轴6上铰接有牵引连杆9，牵引连杆9用于与位于拖车架5前方的半挂车2水平铰接。第二竖轴7上铰接有转动摇臂10，转动摇臂10的两端分别铰接有第一连杆11、第二连杆12，第一连杆11、第二连杆12等长，转动摇臂10的两端等长。第一连杆11远离转动摇臂10的一端水平铰接有第三连杆13，第三连杆13与牵引连杆9远离前方的半挂车2的一端垂直固定。鞍座8用于与拖车架5后方的半挂车2铰接，第二连杆12远离转动摇臂10的一端也与后方的半挂车2铰接，第一竖轴6、第二竖轴7以及鞍座8与后方半挂车2的铰接轴不共线。

具体工作原理和转向过程，可参考图1、图2、图4以及图5，将随动转向拖台3安装到前、后两个半挂车2之间后，当拖车架5前方的半挂车2转向，随动转向拖台3的车轮15不进行转向，随动转向拖台3通过牵引连杆9、第一连杆11、转动摇臂10、第二连杆12以及第三连杆13实现转向，从而改变后方半挂车2行驶方向。具体的牵引连杆9左转时，使第一连杆11、转动摇臂10以及第二连杆12整体成拉伸状态，当前方的半挂车2右转，使第一连杆11、转动摇臂10以及第二连杆12整体成压缩状态。

随动转向拖台3的销轴距与前方半挂车2后悬长度等于后方半挂车2的销轴距时，随动转向拖台3的转向角度约等于随动转向拖台3与后方半挂车2间夹角的一半，即通过转动摇臂10的等机构实现对随动转向拖台转角的控制。根据图2可知当拖车架5上的第一连杆11、第三连杆13的铰接点到第二竖轴7的距离＝第二连杆12与后方半挂车2铰接点到第二竖轴7的铰接点的距离，根据相同圆弧对应相同的圆心角原理，θ₁＝θ₂。由几何关系可知，随动转向拖台3在随动转向过程中两夹角保持相等，即，在随动转向拖台3牵引连杆9的小角度假设条件下，进一步推算出随动转向拖台3与牵引连杆9间的夹角等于随动转向拖台3与后方半挂车2间的夹角。

使得后端的半挂车2的转动路径会与前方的半挂车2的转动路径几乎一致，减小前后半挂车2的行驶轨迹偏差，巧妙地解决了牵引车加全挂车汽车列车轨迹不重合问题。而且拖车架5和后方的半挂车2实际上组成了一种全挂车，因为随动转向拖台3的车轮15不进行转向，通过改变转向牵引连杆9与车轮15之间的相对转角实现后方半挂车2的转向功能，不仅具有全挂车的承载能力，解决了承载能力不足的问题，还避免了半挂车主动转向的不协调问题，相较于半挂车，其转向的灵活性大幅增加，能够降低对轮胎的磨损，同时解决了随着半挂车数量增多轮胎的磨损情况加重问题。

本实施例中，如图1至图6所示，牵引连杆9远离第三连杆13的一端设有铰接环14。

本实施例中，如图1至图6所示，牵引连杆9为三角形连接架，铰接环14位于三角形段的顶点，三角形段的底边与第三连杆13共边，三角形段的底边与第三连杆13共边的一段的中部铰接在第一竖轴6上。

进一步，本实施例中，如图1至图6所示，鞍座8为牵引半挂车常用的型号。鞍座8是个可以摆动的马蹄形的耐磨钢板，拖车压力作用在这个平板上(平时要涂黄油)，它的中心有个带缺口的半圆孔，孔壁由耐撞击的锻钢件制成。孔下方有个可旋转的U形板，由2cm后的锻件制成，U形板的后方有块2cm厚15cm宽的锻钢档板，可以在导槽内左右抽动。一旦将档板抽开，U形板的开口就转向后方。当挂车主销撞进半圆孔时，U形板开口就会旋转到侧面，此时后挡板就会在弹簧的作用下自动回位，侧壁紧托住U形板，使挂车主销定位在U形板和半圆孔之间。

本实施例中，如图1至图6所示，车轮15通过承载车桥16安装在拖车架5的底部。承载车桥16为承载桥，无转向功能，

本实施例中，如图1至图6所示，包括两个并列的承载车桥16。两个并列的承载车桥16采用两承载车桥的并联结构，通过转动摇臂10和多连杆结构实现两轴间的协调转向。

本实施例中，如图1至图6所示，每个承载车桥16的两端分别连接有两个车轮15，提供足够的承载力。

本实施例中，如图1至图6所示，第一竖轴7、鞍座8与半挂车铰接的铰接轴位于拖车架5的中心线上。

实施例2

本实施例提供了一种全挂车，如图1至图6所示，包括半挂车2和如实施例1中的随动转向拖台3，半挂车2的前端安装在鞍座8上，半挂车2的前端靠近第二竖轴7处与第二连杆12水平铰接。

实施例3

本实施例提供了一种货运多节汽车列车，如图1至图6所示，包括动力列车和随动列车，动力列车包括牵引车1和单节的半挂车2，牵引车1上同样设有鞍座8，该节半挂车2的安装在牵引车1的鞍座8上。随动列车包括至少一节实施例2中的全挂车，首节全挂车的牵引连杆9与动力列车的半挂车2水平铰接。当有多节全挂车时，从第二节全挂车开始，全挂车的随动转向拖台3的牵引连杆9与前一个全挂车的半挂车2铰接，参考图1所示，整体顺序为牵引车1+半挂车2+全挂车+全挂车，具体为牵引车1+半挂车2+随动转向拖台3+半挂车2+随动转向拖台3+半挂车2。在转向过程中，通过改变牵引车1与随动转向拖台3的相对角度关系来改变后方半挂车2与前方全挂车单元间的夹角，进而改善汽车列车的轨迹重合问题。

当前方车辆单元进行转向时通过牵引连杆9带动随动转向拖台3进行转向，随动转向拖台3的车轮15不进行转向，随动转向拖台3后方半挂车2不转向。通过运动过程中随动转向拖台3上摇臂和连杆等的变化改变其半挂车2自身的行驶轨迹。

参考图1整体转向路径4和图6随动转向拖台转角关系示意图：

①

②∠AOC＝∠COB＝∠ABC＝∠BAC＝α₂

③α₁＝α₂

由公式①②③可推算出半挂车2和随动转向拖台3转向角度保持一致。结合图五中汽车列车的转向过程示意图可知，当汽车列车向左侧转向过程中，随动转向拖台3向左转动角度α₂。由图6中随动转向拖台3转角关系可知，后方半挂车2的转向角度为α₁，且两个转向角度满足相等关系，该相等关系由本专利中提出的随动转向摇臂连杆机构保证。

本发明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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种随动转向拖台，其特征在于，包括底部设有车轮的拖车架，所述拖车架的顶部沿前进方向依次设有第一竖轴、第二竖轴以及用于与后方的半挂车铰接的鞍座，所述第一竖轴、所述第二竖轴以及所述鞍座与后方半挂车铰接轴不共线，所述第一竖轴上铰接有用于与前方的半挂车铰接的牵引连杆，所述第二竖轴上铰接有转动摇臂，所述转动摇臂的两端分别铰接有第一连杆、第二连杆，所述第一连杆远离所述转动摇臂的一端铰接有第三连杆，所述第三连杆与所述牵引连杆远离前方的半挂车的一端垂直固定，所述第二连杆远离所述转动摇臂的一端与后方的半挂车铰接。

2.根据权利要求1所述的一种随动转向拖台，其特征在于，所述牵引连杆远离所述第三连杆的一端设有铰接环。

3.根据权利要求2所述的一种随动转向拖台，其特征在于，所述牵引连杆为三角形连接架，所述铰接环位于所述三角形连接架的顶点，所述三角形连接架的底边和所述第三连杆共边，所述三角形连接架的底边铰接在所述第一竖轴上。

4.根据权利要求1所述的一种随动转向拖台，其特征在于，所述车轮通过承载车桥安装在所述拖车架的底部。

5.根据权利要求4所述的一种随动转向拖台，其特征在于，包括两个并列的承载车桥。

6.根据权利要求5所述的一种随动转向拖台，其特征在于，所述承载车桥的两端分别连接有两个车轮。

7.根据权利要求1所述的一种随动转向拖台，其特征在于，所述第一竖轴、所述鞍座与半挂车铰接的铰接轴位于所述拖车架的中心线上。

8.一种全挂车，其特征在于，包括半挂车和如权利要求1-7任意一项所述的随动转向拖台，所述半挂车的前端安装在所述鞍座上，所述半挂车的前端靠近所述第二竖轴处与所述第二连杆水平铰接。

9.一种货运多节汽车列车，其特征在于，包括动力列车和随动列车，所述动力列车包括牵引车和单节的半挂车，该单节的半挂车通过鞍座与所述牵引车连接，所述随动列车包括至少一节如权利要求8所述的全挂车，首节所述全挂车的牵引连杆与所述动力列车的半挂车水平铰接。