一种齿轨入轨引导装置及齿轨轨道

1.本发明涉及齿轨轨道技术领域，尤其涉及一种齿轨入轨引导装置及齿轨轨道。


背景技术：

2.齿轨铁路是一种专用于地势起伏较大的线路的交通形式，其主要特点是在列车转向架中部装有驱动齿轮，在坡道区域驱动齿轮与地面上的齿轨啮合提升爬坡能力。当齿轨车辆从轮轨段驶入齿轨段时，需要确保齿轨车辆底部的齿轮能够顺利地与齿条的齿轮准确啮合，然而若齿轮与齿轨啮合不准确，则有可能造成顶齿现象，致使车辆的平稳运行及安全受到影响。由此，需要齿轨铁路入轨引导装置来保证齿轨车辆能够顺利从轮轨段过渡到齿轨段。
3.cn113445372a公开了一种两段式齿轨车辆入齿调节机构及齿轨铁路，其中，入齿调节机构包括设于两侧钢轨间的齿轨，齿轨的驶入端依次设有滚筒过渡装置和齿条过渡装置；所述滚筒过渡装置包括滚筒、滚筒安装板和安装座，滚筒等间距地安装于滚筒安装板内且上表面的高度不同，滚筒安装板安装在安装座上；所述齿条过渡装置包括齿条和支撑臂，齿条通过支撑臂安装在钢轨间的底部安装位上。
4.cn104108576a一种齿轨导入装置，该装置包括卡轨及卡轨中间的齿轨，齿轨一端与卡轨支座由销轴铰接连接，另外一端与耳座焊接，并通过耳座与转臂机构连接，转臂机构通过固定板进行焊接固定，并与导杆铰接，压缩弹簧装配在导杆上。
5.然而现有技术提供的齿轨入轨装置仍存在以下问题：(1)结构较为复杂，由于齿轨铁路本身的设计施工成本就极其高昂，因此复杂的结构无疑增加了整个齿轨铁路的设计制造及运营维护成本；(2)部分齿轨入轨装置存在着入轨不连贯的问题，尤其是在齿轨车辆刚开始与齿条接触时，齿轮与齿条不易形成准确啮合而导致出现顶齿现象；(3)齿轨车辆刚开始与齿条接触时，容易对齿轨齿条形成强烈冲击，多数齿轨入轨装置在缓冲该冲击压力时，由于多采用刚性制件，因此缓冲过程较为生硬，容易产生强烈冲击。因此，现有技术仍有亟待解决的至少一个或多个技术问题。
6.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

7.针对现有技术之不足，本发明提供了一种齿轨入轨引导装置及齿轨轨道，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
8.为实现上述目的，本发明提供了一种齿轨轨道，至少包括：
9.并行设置的两条钢轨；
10.配置在两条钢轨之间的齿轨齿条；
11.铺设于钢轨和齿轨齿条下方的轨枕，若干轨枕沿齿轨轨道的延伸方向间隔设置，并在齿轨轨道的宽度方向上延伸；
12.布设在齿轨齿条驶入端的齿轨入轨引导装置，该齿轨入轨引导装置至少包括：
13.齿条，对应设于齿轨齿条的驶入端并具有沿其延伸方向排布的若干轨齿；
14.挡板，布设在沿齿条延伸方向的两端对侧；
15.至少一个第一弹簧，其配置为沿第一方向延伸并联结至挡板和齿条之间；
16.至少两个第二弹簧，其配置为沿第二方向延伸并联结至沿齿条宽度方向的两侧。
17.其中，齿条在齿轨车辆作用下沿其长度和/或宽度方向产生的窜动量是由第一弹簧和第二弹簧附接于齿条上的多个独立受力点来共同限制的。
18.优选地，第一弹簧和/或第二弹簧能够基于自身的弹性作用力而限制齿条于第一方向和/或第三方向上的窜动量，并且该窜动量至少关于第一弹簧和/或第二弹簧的弹性模量。通过配置在齿条驶入端和驶出端的第一弹簧和第二弹簧能够协同限制齿条于其长度、宽度以及高度方向上的交替或同步窜动。特别地，以多个不同方位或位置进行排布的弹簧能够弥补单一弹簧在限制齿条于不同方向窜动或摆动时的强度缺失，且更为重要的是，弹簧的可形变范围更大、自由度更高、适应性更强，能够顺应齿条在水平面和/或竖直平面内的沿多个方向的交替或同时窜动，尤其是在齿轨列车始发路面非平整路面的状态下，齿条的窜动方向或位移并非按照预期或期望的路径，现有导轨入齿装置的刚性防窜动构件多是期望齿条在其限定的空间内进行移动或窜动以减少窜动量确保安全，然而对于一些特殊路况(例如具有坡度的路面、具有拐角的路面或其结合)而言，在限定的空间内按照期望或限制的路径进行移动或窜动很可能导致的是齿条因路况原因无法顺利窜动及复位，而随着齿轨列车与齿条间的持续啮合及相对移动，可能会导致齿条与齿轮之间错位啮合甚至卡死，致使齿轨列车无法继续前行，若需重新恢复通行，则可能涉及到重启齿轨列车或借助外力使其恢复正常运行，这不仅会耗费大量时间和人力，还有可能造成预期外的风险(例如齿轨列车重启瞬间沿坡道发生类似于车辆溜坡的下坠现象)，与此相反的是，本发明中，多个弹簧则能够基于自身的弹性自适应性而反过来适应齿轨列车在不同路面状况下行驶时，引导齿条的各种位移/窜动状况，并基于自身柔性伸缩特性带来的自适应能力协同配合以使齿条与齿轮间的接触啮合更加顺畅，且不过分限制齿条的窜动及复位，以使其复位方式更加自由且具备更强的适应性，同时保证齿轨列车行驶的流畅性，以使齿轨列车能够顺利经由引导齿条顺利从轮轨段过渡至齿轨段内。
19.优选地，当齿轨列车驶入使钢轨与齿轨列车的车轮产生相对滑动之时，齿条与齿轨列车的齿轮接触啮合，其中，基于齿轮的齿顶与齿条的轨齿于第一方向上的相对移动，齿条由第一位置移动至第二位置，并在齿轮与齿条彼此分离后，齿条在第一弹簧和/或第二弹簧作用下复位至第一位置。
20.优选地，在齿条基于其与齿轮于第一方向上的相对移动而由第一位置移动至第二位置之时，第二弹簧产生沿第二方向的作用力，且第二弹簧能够基于该作用力将齿条向齿轮所在方向拉动以使齿条与齿轮彼此抵靠。在齿条于第一方向上产生位移以使得第二弹簧具有一定程度的形变时，第二弹簧由于弹性形变而蓄积一定弹性势能，并且该弹性势能具有向齿轮所在方向推动齿条的分力，该分力促使齿轮的齿顶与齿条的轨齿间的接触啮合程度更加紧密。
21.优选地，当齿轨列车驶入使钢轨与齿轨列车的车轮产生相对滑动之时，齿条与齿轨列车的齿轮接触啮合，其中，基于齿轮的齿顶与齿条的轨齿于第三方向上的相对移动，齿条由第三位置移动至第四位置，并在齿轮与齿条彼此分离后，齿条在第一弹簧和/或第二弹簧作用下复位至第三位置。
22.优选地，在齿条基于其与齿轮于第三方向上的相对移动而由第三位置移动至第四位置之时，第二弹簧产生沿第二方向的作用力，且第二弹簧能够基于该作用力将齿条向齿轮所在方向拉动以使齿条与齿轮彼此抵靠。同样地，在齿条于第三方向上产生位移以使得第二弹簧具有一定程度的形变时，第二弹簧由于弹性形变而蓄积一定弹性势能，并且该弹性势能具有向齿轮所在方向推动齿条的分力，该分力促使齿轮的齿顶与齿条的轨齿间的接触啮合程度更加紧密。
23.优选地，本发明的齿轨入轨引导装置还包括：
24.滚筒，其按照与齿条的轨齿彼此并行的方式被设置在齿条的驶入端，且该滚筒在齿条宽度方向上延伸并可转动地连接至齿条。特别地，在齿条前端设置一可回转的滚筒能够有效缓冲齿轨车辆底部的齿轮与齿条的轨齿接触瞬间所产生的巨大摩擦，使得齿轮与齿条间的接触啮合更加柔和平缓。
25.优选地，该齿轨入轨引导装置还包括：
26.固定底座，布设在齿条沿宽度方向的两侧并与地面联结，且第二弹性件通过该固定底座联结至地面。
27.优选地，齿轨轨道还包括沿钢轨长度方向延伸的护轨，且护轨布设在两条钢轨对侧。
附图说明
28.图1是本发明提供的一种优选实施方式的齿轨入轨引导装置的安装示意图；
29.图2是本发明提供的一种优选实施方式的齿轨入轨引导装置的俯视结构示意图；
30.图3是本发明提供的一种优选实施方式的齿轨入轨引导装置的仰视结构示意图；
31.图4是将齿轨车辆进行模型简化后优选的坡道受力分析图。
32.附图标记列表
33.1：轨枕；2：车轮；3：钢轨；4：护轨；5：齿条；6：固定底座；71：第一弹簧；72：第二弹簧；8：挡板；9：基座；10：滚筒；11：齿轮；12：车轮轴。
具体实施方式
34.下面结合附图进行详细说明。
35.需要理解的是，本发明中的“第一方向”可以指代与齿轨齿条延伸方向彼此平行的方向，“第二方向”可以指代法向垂直于齿轨齿条所在平面的方向，以及“第三方向”可以指代平面内于齿轨齿条延伸方向彼此垂直的方向。
36.本发明提供了一种齿轨轨道以及齿轨轨道用齿轨入轨引导装置，其中，如图1-图3所示，齿轨轨道可以包括：
37.两条并行设置的钢轨3；
38.设置在两条钢轨3之间的至少部分齿轨齿条；
39.铺设在钢轨3和齿轨齿条下方的若干轨枕1；
40.以及布设在沿齿轨齿条长度方向其中一端的齿轨入轨引导装置。
41.根据一种优选实施方式，如图1所示，若干轨枕1沿钢轨3的延伸方向间隔设置，并在齿轨轨道的宽度方向上延伸。特别地，齿轨齿条的总长度小于或等于钢轨3的总长度。且优选地，钢轨3主要用于承载齿轨列车两侧的车轮2。
42.根据一种优选实施方式，如图1所示，两条钢轨3各自相对的一侧布设有至少一条沿钢轨3长度方向延伸的护轨4。
43.根据一种优选实施方式，如图1所示，齿轨齿条主要用于承载位于两侧车轮2间的齿轮11。
44.根据一种优选实施方式，如图1所示，齿轨列车两侧的车轮2通过车轮轴12相连。进一步地，齿轨列车底部的齿轮11环套于该车轮轴12的径向外侧，以能够在齿轨列车行进时与齿轨齿条的轨齿保持啮合。
45.根据图1所示的一种优选实施方式，本发明的齿轨入轨引导装置可以包括：
46.齿条5，对应布设于齿轨齿条的驶入端，具有若干沿其延伸方向排布的轨齿，能够与齿轨列车底部的齿轮11接触啮合；
47.挡板8，分别布设在齿条5的驶入端和驶出端对侧，用于限制齿条5在沿第一方向上的窜动量；
48.弹性件，包括分别布设在齿条5驶入端和驶出端的第一弹簧71和第二弹簧72，其中，
49.至少一个第一弹簧71按照沿第一方向延伸的方式联结于齿条5和挡板8之间；至少两个第二弹簧72按照沿第二方向延伸的方式联结于齿条5沿宽度方向的两侧。
50.根据图1所示的一种优选实施方式，该齿轨入轨引导装置还包括对应于第二弹簧72并与地面联结的固定底座6，第二弹簧72能够通过该固定底座6与地面联结固定。
51.根据图1所示的一种优选实施方式，该齿轨入轨引导装置还可包括滚筒10，该滚筒10按照与齿条5的轨齿彼此平行的方式被安置在齿条5的驶入端。且优选地，该滚筒10为一沿齿条5宽度方向延伸的可回转滚筒轴，其轴向两端转动连接至齿条5。
52.根据一种优选实施方式，齿条5驶入端的滚筒10可布设在一基座9之上。具体地，该基座9可由齿条5一体成型或独立设置，所述滚筒10可替代齿条5驶入端的至少一个轨齿并转动连接至该基座9。优选地，当齿轨列车从齿条5驶入端驶入时，滚筒10能够有效减缓齿条5底部的齿轮11与齿条5的轨齿接触瞬间所产生的巨大摩擦。
53.根据一种优选实施方式，第一弹簧71和第二弹簧72优选为压缩弹簧。
54.根据一种优选实施方式，在齿轨路段中，齿条5主要受到由齿轨列车底部齿轮11沿齿条5延伸方向移动时产生的纵向载荷。在齿轨列车驶入齿条5，且在齿轮11与齿条5的轨齿发生接触啮合之前，齿条5于第一方向无任何位移。即，在齿轨列车驶入该齿条5之前，齿条5位于第一方向上的第一位置。而当齿轨列车从齿条5驶入端驶入齿条5，并在齿轮11与齿条5之间发生啮合及相对移动时，由于齿轮11和齿条5间的相互作用力，齿条5具有沿第一方向进行移动的趋势。
55.根据一种优选实施方式，当齿轨列车驶入该齿条5，且齿轨列车底部齿轮11的齿顶与齿条5的至少部分轨齿产生接触啮合之时，随着齿轮11沿齿条5延伸方向上的移动，由于
彼此相对运动产生的机械作用力使得齿条5沿第一方向由第一位置移动至第二位置。而进一步地，设置在齿条5前后两侧的第一弹簧71以及挡板8能够限制该齿条5于第一方向上的窜动量。
56.根据一种优选实施方式，挡板8例如为金属挡板，且通过固定座可将挡板8固定至地面。特别地，在齿条5于第一方向产生窜动之时，齿条5两端对侧的挡板8将基于同地面联结而产生的作用力协同第一弹簧71来增强对于齿条5前后窜动的约束作用。若仅依靠挡板8限制齿条5的窜动，则通常由于齿条5及挡板8的刚性特质，在齿条5移动且与挡板8抵靠的过程中，挡板8的限制效果将非常生硬，附带有强烈冲击。
57.本发明中，通过第一弹簧71能够充分缓释所谓限制过程中所蓄积的瞬间势能，使得该瞬间势能能够随齿条5的位移而充分在第一弹簧71内部得以缓解，并且整个缓释过程更加平缓柔和，没有剧烈的震荡冲击，且在此过程中，两个挡板8能够限制各自联结的至少一个第一弹簧71在沿第一方向上的形变幅度，以保证第一弹簧71不产生过分形变从而超出其自身的形变负荷，导致第一弹簧71的约束效力大大减弱。
58.根据一种优选实施方式，齿条5于第一方向上的第一位置和第二位置之间的间距至少与第一弹簧71的弹性模量相关。进一步地，当齿轨列车从齿条5驶出端驶出，使得齿轮11与齿条5彼此分离后，齿条5至少能够借助第一弹簧71及挡板8蓄积的弹性势能从第二位置复位至第一位置。
59.根据一种优选实施方式，在基座9驶入端和驶出端的两侧设置第二弹簧72，能够缓冲齿轨列车从从轨段驶入齿轨路段时的冲击压力，同时限制齿条5在沿第三方向，即齿条5宽度方向上的窜动量。
60.特别地，在齿轨列车驶入该齿条5，且在齿轮11与齿条5发生接触啮合之前，齿条5于第三方向无任何位移，齿条5位于第三方向上的第三位置。进一步地，当齿轨列车从驶入端驶入齿条5，并在其底部齿轮11与齿条5之间发生啮合及相对移动时，随着齿轮11的齿顶与齿条5轨齿间的扭转啮合，齿条5至少部分沿第三方向由第三位置移动至第四位置。
61.根据一种优选实施方式，齿条5于第三方向上的第三位置和第四位置之间的间距至少与第一弹簧71和/或第二弹簧72的弹性模量相关。
62.进一步地，当齿轨列车从齿条5驶出端驶出，使得齿轮11与齿条5分离后，第一弹簧71及第二弹簧72蓄积的势能会将齿条5从第四位置复原至第三位置。
63.根据一种优选实施方式，若齿轨列车的始发路段或是齿条5的放置路段非完全平整的地面，例如由于地形海拔或是路面积石等多种因素导致齿轨轨道在水平面内存在一定倾斜时，当齿轨列车驶入齿条5后，极有可能增大齿条5在沿其宽度方向上的窜动量，而这将导致齿轨列车底部齿轮11与齿条5各自的轴线彼此脱离，即出现齿条5的至少部分轨齿与齿轮11的齿顶未完全接触及啮合的情况。进一步地，若齿条5的轨齿与齿轮11的齿顶未完全接触及啮合时，齿轨列车则无法顺利从从轨段进入齿轨轨道内，且若产生过分脱离则有可能导致齿轮11脱轨，产生安全事故。此外，齿轮11与齿条5间的过分脱离将导致齿条5沿宽度方向的两侧受力极不平衡，尤其对于齿条5与齿轮11的接触部分而言需承受更大的沿第二方向上的竖向载荷，会对齿条5的结构及强度产生破坏。
64.根据一种优选实施方式，联结至齿条5端部两侧的第二弹簧72能够有效减少齿条5于第三方向上的窜动量，以保持齿条5与齿轮11各自的中心轴线彼此重合，使得齿条5的轨
齿能够与齿轮11的顶齿完全接触并啮合。尤其是当齿轨列车的始发路段或齿条5的放置路段非完全平整的路段时，第二弹簧72能够限制齿条5于第三方向上的过分窜动，以降低齿条5与齿轮11彼此脱离的概率。其次，在通过第二弹簧72限制齿条5于第三方向上的窜动的同时，第一弹簧71会随着齿条5于第三方向上产生的所述窜动而基于自身的柔性伸缩特性同步产生一定形变，并通过该形变蓄积的弹性势能来限制齿条5于第三方向上的窜动量。换而言之，在本发明中，第一弹簧71及第二弹簧72均可通过由于自身形变而蓄积的弹性势能限制齿条5于第一方向和第三方向上的窜动。
65.特别地，第一弹簧71和第二弹簧72能够协同限制齿条5的窜动。在仅通过单一配置方式的弹簧来限制齿条5的前后或左右窜动时，此时对于该弹簧的抗拉伸强度要求是极其高的，尤其是该弹簧承担着避免齿条5与齿轮11脱离，甚至是发生脱轨的作用，故针对该弹簧的设计制造成本及难度都极高。其次，在通过单一配置方式的弹簧来限制齿条5的前后或左右窜动时，由于其空间位置及配置结构、方式的限制，在限制齿条5的前后或左右窜动时的限制能力是有限的。
66.根据一种优选实施方式，当齿条5于第三方向产生窜动，且通过第二弹簧72的作用力来限制齿条5的窜动的同时，第二弹簧72因形变而产生的作用力具有一将齿条5沿第二方向向齿轮11靠近的分力。即，第二弹簧72在限制齿条5由第三位置沿第三方向发生窜动的同时，能够同时在第二方向上使齿条5与齿轮11紧贴。
67.除此之外，当齿轨车辆驶入并与齿条5接触以使齿条5有绕其自身一端于第二方向发生转动/摆动的趋势时，第一弹簧71以及第二弹簧72能够基于自身伸缩形变而蓄积的弹性势能来限制齿条5于第二方向上的转动/摆动。
68.同样地，当齿条5在第一方向产生窜动时，第二弹簧72也能够基于自身伸缩形变而蓄积的弹性势能协同第一弹簧71限制齿条5于第一方向上的窜动量。并且由于第二弹簧72伸缩形变而产生的作用力能够沿第二方向将齿条5向靠近齿轮11所在方向进行拉动，故可使齿条5的轨齿与齿轮11的齿顶紧密抵靠，以使其充分接触并啮合。
69.综上所述，第一弹簧71和第二弹簧72能够基于多个角度及方向来限制齿条5在第一方向、第二方向和/或第三方向上的窜动或摆动。由此，通过多个按不同方向/方位进行配置的弹簧能够降低利用单一结构/形式弹簧来限制齿条5窜动时所需具备的高强度要求，以降低设计制造成本及难度。此外，通过多个按不同方向/方位配置的弹簧克服了单一弹性件在限制齿条5于前后、左右窜动及上下摆动/窜动时的强度缺失。
70.根据一种优选实施方式，齿条5与地面之间通过多个柔性弹簧联结，而凭借弹簧的柔性特质能够相应起到减小冲击、调节齿轮11与轨齿相对位置的作用，并且借助于弹性件的柔性特质，使得齿轮11与轨齿间的啮合以及相对位置的调节更加平滑流畅，减少卡顿等现象的产生。
71.在现有技术中，多数齿轨导入装置对于过渡段齿轨的窜动限制作用基本依赖于过渡段齿轨横向两侧的刚性防窜动构件，尤其是在齿轨列车齿轮与过渡段齿轨接触瞬间，刚性防窜动构件往往会与过渡段齿轨产生较为生硬强烈的冲击。特别地，冲击震荡不仅容易导致乘客的身心不适，且尤其是当齿轨列车的始发路段具有一定坡度时，此冲击震荡的效果可能会被进一步放大，可能产生预期外的人身风险。再者，随着齿轨列车沿过渡段齿轨长度方向的持续移动，防窜动构件蓄积的应变势能持续累积并至少在齿轨列车齿轮位移至过
渡段齿轨驶出端之时达到阶段性峰值，而当齿轨列车驶出后，与压缩弹簧不同，其内部应变势能的释放是瞬间的，不具有明显的缓释效果，此时将产生类似猛拉过渡段齿轨的现象，致使齿轨列车在脱离过渡段齿轨进入齿条导轨的阶段中，可能会再次产生相应的拉扯感，阻碍齿轨列车从从轨段过渡至齿轨段，而且随着齿轨列车的持续移动，一旦刚性防窜动构件产生一定幅度的形变受损，该受损将随所述齿轨列车的持续移动而持续扩大，且往往无法逆转，其对应的防窜动能力也将随之持续减弱甚至消失，而其余的弹性势能件也无法起到或充分发挥其限制作用。
72.除此之外，当过渡段齿轨在齿轨列车作用下产生沿各个方向的交替或同时窜动时，由于过渡段齿轨两侧的刚性防窜动构件的限制作用，加之各压缩弹簧结构和方位限制，各压缩弹簧的形变量是极其有限的，由于刚性构件往往不具备自行复原的能力，当过渡段齿轨遭受剧烈冲击或是长期磨损致使过渡段齿轨两侧的刚性防窜动构件产生不可逆转的损伤变形之时，刚性防窜动构件很可能脱离原有的固定点位或是原有的防窜动作用大幅削弱，这将导致其在限制过渡段齿轨前后、左右窜动方面的效力显著减弱，而此时仅依靠过渡段齿轨周侧的单个压缩弹簧是很难维持过渡段齿轨的原有位置，即无法有效限制过渡段齿轨，且由于刚性防窜动构件的结构特性，也限制了相应压缩弹簧的自由形变幅度，致使其无法在刚性防窜动构件受损之时，弥补其在防过渡段齿轨窜动方面的强度缺失。
73.而在本发明中，弹簧具备较优的形变复原能力，在基于形变作用力限制齿条5的窜动的同时，能够充分缓慢地随着自身伸缩延展而逐渐蓄积弹性势能，而且对于齿条5的接触限制作用也不会过分生硬强烈，尤其是在齿轨列车进入齿条驶入端和驶出齿条的瞬间，不会导致蓄积势能的瞬间增加或消失，降低强烈明显的震荡冲击感。其次，借助于弹簧的柔性伸缩特性，在限制齿条5窜动的同时，多个布置方式不同的弹簧能够提供多个角度的外力或合力，使得齿轨列车的齿轮11能够与齿条5的轨齿充分接触抵靠，以增加彼此的啮合程度，有助于齿轨列车顺利从从轨段过渡至齿轨段。此外，基于弹簧的柔性伸缩特性，通过多个布置方式不同的弹簧能够从多个方向有效缓解齿轨列车进入齿条5阶段对于齿轨轨道及齿条5的强烈冲击，并且能够减小冲击，并调节齿轮11与轨齿的相对位置，使得齿轮11与轨齿间的啮合以及相对位置的调节更加平滑流畅，减少卡顿等现象的产生。
74.根据一种优选实施方式，在本发明中，布设于齿条5各自一端的多个弹簧附接于齿条5之上的多个独立的受力点/固定点构成了平面内的三角形稳定结构，当齿条5承受齿轨车辆所引入的瞬时或累积载荷时，对应设于齿条5至少一端的至少三个独立受力点/固定点能够分别应对齿条5所产生的沿其第一方向、第二方向和/或第三方向的复合窜动，且当三个独立受力点/固定点所构造的平面三角形优选为等边三角形之时，所述三个独立受力点/固定点所对应的弹簧至少在弹性伸缩性能(例如弹性模量)上可以是相同的，并且各弹簧彼此间可以互相补偿及约束借以形成复合的弹性复位件，从而增强相应的对于齿条5的限制约束效力。
75.根据一种优选实施方式，位于齿条5长度方向其中一端的至少三个点所在的同一平面可以与位于齿条5长度方向其中另一端的至少三个点所在的同一平面互为彼此不同的平面，以适应于齿轨列车始发路段存在弯道或者坡道的情况。且进一步地，针对于齿轨列车始发路段具有弯道或坡道的情况，各独立受力点对应安装的弹簧至少在弹性模量上可以是不完全相同的，以更好地适应于不同始发路况下，齿条5实际窜动状态的差异。除此之外，位
于齿条5端部两侧的第二弹簧72优选对称布置，以通过互相补偿约束的方式应对作用至齿条5横向和/或纵向方向的复合载荷。
76.特别地，借助于处于同一平面内的至少三个受力点所构成的平面等腰或等边三角形的稳定性，在齿条5承受齿轨车辆所引入的横向、竖向和/或纵向载荷时，三个独立受力点能够适应齿条5由于所述载荷而产生的位于水平面和/或竖直面内的复杂窜动而始终维持等腰或等边三角形姿态，从而保持原有的对于齿条5的窜动限制作用。另一方面，当齿条5在齿轨列车作用下，产生沿水平面和/或竖直面内的复合窜动时，三个独立受力点各自对应的至少一个弹性势能件能够顺应所述复合窜动，并基于自身伸缩特性通过增加所述三个受力点中的至少一个受力点的弹性作用力的方式来弥补其余至少另一个受力点所能提供的总的弹性作用力的不足，从而增强或维持原有等腰或等边三角形构型的稳固性。
77.根据一种优选实施方式，在设计本发明的齿轨入轨装置时，主要考虑的是滚筒10与弹簧的形变和承载能力，且设计步骤可参考如图4所示的将齿轨车辆进行模型简化后的坡道受力分析图，其中，坡道具有一坡度角θ，具体方法包括：
78.1.根据图4中齿轨车辆的受力关系建立如下所示的受力平衡方程：
79.ma＝μmg cosθ+f-mg sinθ
80.其中，m为齿轨车辆总质量，α为加速度，μ为齿面摩擦系数，g为重力加速度，θ为坡度角，f为驱动力；
81.2.根据受力平衡方程求解各个方向上的分力，其中，
82.齿轮受沿斜面向上的力为f
x
＝f+μmg cosθ-mg sinθ，
83.齿轮受垂直斜面向下的力为fy＝mgcosθ；
84.3.根据受力分析求解各弹簧的设计参数，其中，f
x
即为水平放置的弹簧所承受压力，fy即为竖直放置的弹簧所承受压力，而弹簧的承载能力需满足下述公式：
[0085][0086]
其中，n1为水平放置弹簧的个数，m1为水平放置弹簧的质量，c1为水平放置弹簧的阻尼系数，k1为水平放置弹簧的刚度系数，δx1为水平放置弹簧的形变量，n2为竖直放置弹簧的个数，m2为竖直放置弹簧的质量，c2为竖直放置弹簧的阻尼系数，k2为竖直放置弹簧的刚度系数，δx2为竖直放置弹簧的形变量。优选地，根据上述方程可求解出沿不同方位放置的弹簧的数量及其相应参数。
[0087]
4.根据步骤2的受力分析求解滚筒10的设计参数：
[0088]
入轨瞬间滚筒轴所受冲击力可根据动量定理求碰撞瞬间的受力，即
[0089][0090]
其中，f为滚筒所受合外力，m为滚筒质量，δν为速度变化量，δt为合外力作用时间，
[0091]
则滚筒10的承载能力需满足：f
′
＞f，
[0092]
且可进一步根据滚筒受力情况来计算滚筒强度，从而完成滚筒10的参数设计。
[0093]
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发
明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。