磁轨制动装置的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆制动技术领域，特别涉及一种磁轨制动装置。

背景技术：

制动技术是轨道车辆的关键技术之一，我国动车组和城轨轨道车辆均采用再生制动+摩擦制动方式，这两种制动方式都要通过轮轨之间的黏着力发挥制动作用，在雨雪等恶劣天气或轨面有油污的条件下，轮轨黏着系数将会降低，从而限制制动力的发挥，导致紧急制动距离难以保证，影响轨道车辆的安全性。

磁轨制动是一种接触式电磁制动方式，不依赖轮轨黏着状态，紧急制动效果显著，可提高行车安全性，且构造简单，维修量少，励磁功率小，轨道车辆供电负担轻。磁轨制动依靠自身的优势，已经成为一种重要的非黏着制动方式，在国外的高速轨道车辆、干线铁路机车车辆、城轨车辆及低地板有轨电车上都有成功的应用。根据悬挂方式不同，磁轨制动装置有高悬挂和低悬挂之分；根据极靴型式，磁轨制动装置有整体式和多节式之分。我国目前仅在低地板有轨电车上采用了低悬挂型式的磁轨制动装置，该装置需要调节极靴与钢轨之间的间隙，检修工作量大，制动可靠性低，高悬挂磁轨制动装置则尚未实现工程研发和应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够提高制动可靠性、检修工作量小且能实现高悬挂方式的磁轨制动装置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种磁轨制动装置，其悬挂于轨道车辆的转向架上，所述磁轨制动装置包括：

制动机构，其包括由两电磁铁和两横向拉杆围合形成的矩形制动架，两所述电磁铁相对设置，两所述横向拉杆相对设置，所述横向拉杆包括连接架和连接于所述连接架两端的安装架，所述安装架与所述电磁铁相接，且所述安装架上连接有对中组件，所述对中组件能分离的与所述转向架相接；

升降机构，其包括分别连接于各所述安装架上的悬挂气缸，所述悬挂气缸的顶端连接有能与所述转向架相接的气缸安装座，所述悬挂气缸能驱动所述矩形制动架朝向或者背向所述转向架移动。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述对中组件包括底座和对中销，所述底座连接于所述安装架上，所述底座上设置有轴向通孔，所述对中销能分离的插设于所述轴向通孔内，所述对中销的顶端能与所述转向架相接。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述轴向通孔内嵌设设有衬套，所述衬套上设有内径由上至下渐缩的锥孔，所述对中销的下部呈与所述衬套相适配的锥状，所述对中销能分离的插设于所述锥孔内。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述衬套与所述轴向通孔之间夹设有橡胶套。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述电磁铁包括：

励磁线圈体，其包括线圈架以及绕设于所述线圈架上的励磁线圈，所述线圈架上设有多个挡板，所述线圈架与所述安装架相接；

多节极靴组，其沿所述线圈架的长度方向依次排列并能移动的套设于所述线圈架上，相邻两组所述极靴组之间夹设有一所述挡板，所述极靴组包括相对设置的两个极靴，两所述极靴对接形成能套设于所述线圈架上的环状。

如上所述的磁轨制动装置，其中，两所述极靴的上端通过螺钉相接，两所述极靴的下端之间夹设有隔磁板，所述极靴的下端与所述隔磁板之间设有圆柱销。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述极靴的厚度为30mm～35mm。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述悬挂气缸包括：

缸体，其呈上下两端敞开的中空筒状，所述缸体的上端密封连接有上缸盖，所述缸体的下端连接有下缸盖，所述气缸安装座与所述上缸盖相接；

活塞，其能上下移动的设置于所述缸体内，所述活塞的底面连接有活塞杆，所述活塞杆的下端伸出所述下缸盖与所述安装架相接；

复位弹簧，其套设在所述活塞杆上，所述复位弹簧的两端分别抵接所述活塞的底面与所述下缸盖的上表面。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述活塞杆的下端连接有气缸支座，所述气缸支座与所述安装架相接。

如上所述的磁轨制动装置，其中，所述安装架上设有导向板，所述连接架上设有与电源电缆相接的分线盒，所述分线盒通过供电电缆与所述电磁铁相接。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型提供的磁轨制动装置，能够提升磁轨制动装置的结构强度和安全可靠性，简化机加工工艺，改进悬挂结构，增强磁极防护效果，同时降低自身重量，保证电磁性能，能够适应动车组、市域和城市轨道车辆的应用要求；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过在两电磁铁之间设置横向拉杆，使得两电磁铁之间的距离与轨道的两钢轨之间的距离相等，从而使得两电磁铁能够分别与两钢轨之间产生相同的制动力，进而保证磁轨制动装置制动时的稳定性；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过在横向拉杆上设置对中组件，使得在轨道车辆运行过程中，磁轨制动装置不会随转向架的摇摆而左右晃动，确保了磁轨制动装置在车辆运行过程中的安全性；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过悬挂气缸驱动制动机构上下移动，使得在轨道车辆运行过程中，制动机构始终保持在高位不与钢轨发生接触磕碰，保障了行车安全；当轨道车辆制动时，悬挂气缸驱动制动机构下移到钢轨上产生摩擦制动力，在轨道车辆恢复运行时，悬挂气缸驱动制动机构上移至初始位置，即可使得磁轨制动装置与轨道的顶面之间具有40mm～60mm间隙，无需调节电磁铁与钢轨间隙，既减少检修工作量，又提高磁轨制动装置的可靠性；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过设置导向板，既能够对电磁铁的移动起导向作用，使得电磁铁与钢轨始终上下对应，又能够将产生的摩擦制动力传递给转向架，进一步保证了磁轨制动装置制动时的稳定性，从而保障了行车安全；

本实用新型提供的磁轨制动装置，采用多节式极靴，多节式极靴能够保证极靴与钢轨接触面积，与整体式极靴相比，多节式极靴的加工周期缩短，大大降低了制造维护成本，且降低了整体的重量；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过合理设计极靴的截面积或厚度，既可最大限度地保证磁通量，又可减少两个极靴之间的漏磁，可在有限的尺寸空间和安匝数条件下，提供最大的电磁吸力，并且保持稳定，使得磁轨制动装置对列车制动力参数能够很好控制，更利于制动力精确分配。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的磁轨制动装置的立体结构示意图；

图2是图1所示的磁轨制动装置中横向拉杆的立体结构示意图；

图3是图1所示的磁轨制动装置中对中组件的结构示意图；

图4是图1所示的磁轨制动装置中电磁铁的结构示意图；

图5是图4所示的电磁铁中线圈架的结构示意图；

图6是图4中a-a截面的结构示意图；

图7是图1所示的磁轨制动装置中悬挂气缸的结构示意图。

附图标号说明：

1、电磁铁；

11、励磁线圈体；111、线圈架；1111、固定板条；1112、接线盒；1113、挡板；112、励磁线圈；

12、极靴组；121、极靴；122、螺钉；123、隔磁板；124、圆柱销；13、端部极靴；

2、横向拉杆；

21、连接架；211、分线盒；212、电源电缆；213、供电电缆；214、方管法兰；

22、安装架；221、导向板；

3、对中组件；

31、底座；311、轴向通孔；32、对中销；33、衬套；331、锥孔；34、橡胶套；

4、悬挂气缸；

41、缸体；411、上缸盖；412、下缸盖；413、橡胶堆；

42、活塞；421、活塞杆；422、皮碗；

43、复位弹簧；44、气缸安装座；45、气缸支座；46、排气螺栓。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提供了一种磁轨制动装置，其悬挂于轨道车辆的转向架上，该磁轨制动装置包括制动机构和升降机构，升降机构能够驱动制动机构升降，使制动机构能够下移与轨道接触产生摩擦制动力，或者使制动机构上移与轨道分离，从而不会影响轨道车辆的正常运行，其中，制动机构包括由两电磁铁1和两横向拉杆2围合形成的矩形制动架，两电磁铁1相对设置，具体的，两电磁铁1分别对应轨道车辆行走的轨道的两钢轨，电磁铁1可以产生吸力，该吸力能够使电磁铁1与钢轨吸合产生摩擦制动力，以达到制动减速的目的；两横向拉杆2相对设置，具体的，横向拉杆2的两端分别与两电磁铁1位于同一侧的端部相接，以使得横向拉杆2的位置不会影响转向架的整体结构，横向拉杆2的长度与轨道车辆行走的轨道的两钢轨之间的距离相等，通过两横向拉杆2限制两电磁铁1之间的距离，以确保两电磁铁1之间的距离与轨道的两钢轨之间的距离相等，从而使得两电磁铁1能够分别与两钢轨之间产生相同的制动力，进而保证磁轨制动装置制动时的稳定性，进一步，横向拉杆2包括连接架21和连接于连接架21两端的安装架22，具体的，连接架21为方管，为了便于与安装架22连接，在方管的两端焊接有方管法兰214，安装架22与方管法兰214相接，两安装架22分别与两电磁铁1位于同一侧的端部相接，且安装架22上连接有对中组件3，对中组件3能分离的与转向架相接，具体的，在车辆运行过程中，对中组件3能够限制磁轨制动装置不随转向架的摇摆而左右晃动，从而确保了磁轨制动装置在车辆运行过程中的安全性，在制动过程中，对中装置能与转向架分离，从而不会影响制动机构的升降移动；升降机构包括分别连接于各安装架22上的悬挂气缸4，悬挂气缸4的顶端连接有能与转向架相接的气缸安装座44，具体的，悬挂气缸4的顶端通过橡胶堆413和螺栓连接气缸安装座44，气缸安装座44能通过螺栓与转向架相接，使得悬挂气缸4能够通过气缸安装座44悬挂于转向架的下方，从而将制动机构悬挂于转向架的下方，悬挂气缸4能驱动矩形制动架朝向或者远离转向架移动，即悬挂气缸4在非制动工况下(轨道车辆正常运行时)支撑整个磁轨制动装置的重力，使磁轨制动装置与轨道车辆行走的轨道的顶面之间的距离为40mm～60mm，在制动工况下，悬挂气缸4驱动制动机构背向转向架(即朝向轨道)移动，以使电磁铁1能够与钢轨吸合产生摩擦制动力。

在实际使用时，将气缸安装座44通过螺栓与转向架相接，使得制动机构通过四个悬挂气缸4悬挂于转向架的下方，并且电磁铁1与轨道的顶面之间的距离为40mm～60mm，在轨道车辆运行过程中，磁轨制动装置悬挂在高位不与轨道的钢轨发生接触磕碰，并且通过对中组件3限制磁轨制动装置不随转向架的摇摆而左右晃动，以确保电磁铁1与钢轨始终上下对应，当轨道车辆制动时，悬挂气缸4驱动制动机构朝向钢轨移动，对中组件3与转向架分离，电磁铁1通电与钢轨吸合产生摩擦制动力，达到制动减速的目的，制动结束后，只需将电磁铁1断电，然后使悬挂气缸4驱动制动机构上移即可。

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过在两电磁铁1之间设置横向拉杆2，使得两电磁铁1之间的距离与轨道的两钢轨之间的距离相等，从而使得两电磁铁1能够分别与两钢轨之间产生相同的制动力，进而保证磁轨制动装置制动时的稳定性，保障了行车安全；通过在横向拉杆2上设置对中组件3，使得在轨道车辆运行过程中，磁轨制动装置不会随转向架的摇摆而左右晃动，确保了磁轨制动装置在车辆运行过程中的安全性；通过悬挂气缸4使制动装置与轨道车辆的转向架相接，在轨道车辆运行过程中，制动机构保持在高位不与钢轨发生接触磕碰，保障了行车安全；当轨道车辆制动时，悬挂气缸4驱动制动机构下移到钢轨上，在轨道车辆恢复运行时，悬挂气缸4驱动制动机构上移至初始位置，无需调节电磁铁1与钢轨间隙，既减少检修工作量，又提高磁轨制动装置的可靠性。

进一步，如图1和图2所示，安装架22上设有导向板221，优先的，导向板221与安装架22一体制成，导向板221能与转向架接触，从而能够对制动机构的移动起到导向作用，使得电磁铁1在移动过程中也能够始终与钢轨相对应，进而保证了磁轨制动装置制动时的稳定性；连接架21上设有与电源电缆212相接的分线盒211，分线盒211位于横向拉杆2的中间部位，分线盒211通过2个螺栓及安装板与横向拉杆2连接，分线盒211通过供电电缆213与电磁铁1相接，即电磁铁1通过分线盒211与电源电缆212相接，分线盒211的设置，使得线路连接变得简单方便，并且分线盒211还能够对线路的连接处起到保护作用。

在本实用新型的一种实施方式中，如图3所示，对中组件3包括底座31和对中销32，底座31通过螺栓连接于安装架22上，且底座31位于安装架22靠近方管法兰214的一侧，底座31上设置有轴向通孔311，对中销32能分离的插设于轴向通孔311内，对中销32的顶端能与转向架相接，使用时，将对中销32的顶端通过螺栓安装固定在转向架的底部，在轨道车辆运行过程中，由于制动机构保持在高位，使得对中销32保持在插入轴向通孔311内的状态，从而限制了磁轨制动装置不随转向架的摇摆而左右晃动，当轨道车辆制动时，底座31随制动机构下移，使得对中销32逐渐移出轴向通孔311，从而不会影响制动机构的下移，当轨道车辆再次运行时，底座31随制动机构上移，使得对中销32重新插入轴向通孔311内，限制磁轨制动装置不随转向架的摇摆而左右晃动。

进一步，如图3所示，考虑到对中销32反复插入轴向通孔311，会导致轴向通孔311的内壁磨损，造成对中组件3无法限制磁轨制动装置晃动，而更换底座31的成本较高且费时，为了解决上述问题，在轴向通孔311内嵌设有衬套33，衬套33上设有内径由上至下渐缩的锥孔331，对中销32的下部呈与衬套33相适配的锥状，对中销32能分离的插设于锥孔331内，当衬套33的锥孔331磨损后，只需更换新的衬套33即可，与更换底座31相比，更换衬套33的成本较低，且更换操作简单方便，而锥孔331与下部呈锥状的对中销32的配合，使得底座31随制动机构上移时，对中销32能够顺畅重新插入轴向通孔311内。

再进一步，如图3所示，衬套33与轴向通孔311之间夹设有橡胶套34，橡胶套34不仅能够加大衬套33与轴向通孔311之间的摩擦力，使得衬套33能够更稳固的设置于轴向通孔311内，还使得衬套33与底座31之间的连接更加简单方便。

在本实用新型的一种实施方式中，如图4和图5所示，电磁铁1包括励磁线圈体11和多节极靴组12，其中：励磁线圈体11包括线圈架111以及绕设于线圈架111上的励磁线圈112，线圈架111上设有多个挡板1113，优选的，挡板1113与线圈架111为一体式结构，励磁线圈112采用200级绝缘，可耐高温，线圈架111为不锈钢板焊接组成，线圈架111的上端焊接有固定板条1111，固定板条1111上连接有接线盒1112，励磁线圈112通过接线盒1112与供电电缆213相接，线圈架111与安装架22相接；多节极靴组12沿线圈架111的长度方向依次排列并能移动的套设于线圈架111上，相邻两组极靴组12之间夹设有一该挡板1113，即电磁铁1采用多节式极靴，多节式极靴能够保证极靴与钢轨接触面积，与整体式极靴相比，多节式极靴的加工周期缩短，制造维护成本大大降低，此外，由于整体式极靴一般使用螺栓与铁芯连接，在整个长度上不可避免存在装配间隙；同时，极靴无法适应列车与钢轨的动态变化，致使极靴与钢轨接触面积减小，磁阻大幅度增加，减弱了电磁铁的导磁性，进而降低了磁轨制动装置制动效果；而多节式极靴由若干段组成，每段之间互不相连，具有一定的柔性，在列车蛇行运动、通过曲线或轨道不平顺时可以起到自动补偿作用，使极靴与轨面始终保持较大的接触面积，从而保证制动效果，极靴的磨耗也比较均匀，并可避免由于热膨胀而产生的扭曲变形；极靴组12包括相对设置的两个极靴121，两极靴121对接形成能套设于线圈架111上的环状，以便于极靴组12与线圈架111之间的连接，各极靴121均由10号钢加工而成，在轨道车辆制动时，极靴121能与钢轨接触形成磁回路，以吸合钢轨并摩擦钢轨产生制动力。

进一步，如图6所示，两极靴121的上端通过螺钉122相接，两极靴121的下端之间夹设有隔磁板123，极靴121的下端与隔磁板123之间设有圆柱销124，具体的，在极靴121的下端设有用于插接圆柱销124的销孔，圆柱销124插设于销孔内，隔磁板123卡接于两圆柱销124之间，从而使得隔磁板123的安装操作简单方便。

进一步，极靴121的厚度为30mm～35mm，极靴121的宽度根据应用情况在80mm～100mm之间选取，隔磁板123厚度取7mm～10mm，通过对极靴121厚度的优化，既可最大限度地保证磁通量，又可减少两个极靴121之间的漏磁，可在有限的尺寸空间和安匝数条件下，提供最大的电磁吸力，并且保持稳定，从而使得磁轨制动装置对列车制动力参数能够很好控制，更利于制动力精确分配。

再进一步，如图4所示，线圈架111两端分别通过螺栓固定连接有端部极靴13，端部极靴13的具体结构及安装方式为现有技术，在此不再赘述，端部极靴13同样由10号钢加工而成，制动时同样与钢轨接触形成磁回路，以吸合钢轨并摩擦钢轨产生制动力。

在本实用新型的一种实施方式中，如图7所示，悬挂气缸4包括缸体41、活塞42和复位弹簧43，其中：缸体41呈上下两端敞开的中空筒状，缸体41的上端密封连接有上缸盖411，缸体41的下端连接有下缸盖412，上缸盖411和下缸盖412均通过螺栓与缸体41相接，且缸盖和下缸盖412与缸体41相接处设有o型密封圈，下缸盖412上连接有排气螺栓46，气缸安装座44与上缸盖411相接；活塞42能上下移动的设置于缸体41内，且活塞42与缸体41的内表面之间设有皮碗422，活塞42的底面连接有活塞杆421，活塞杆421的下端伸出下缸盖412与安装架22相接，且活塞杆421与下缸盖412之间设有密封圈；复位弹簧43套设在活塞杆421上，复位弹簧43的两端分别抵接活塞42的底面与下缸盖412的上表面，当轨道车辆制动时，悬挂气缸4开始充气，推动活塞42朝向下缸盖412移动，活塞42移动带动活塞杆421下移，悬挂气缸4的复原弹簧被压缩，活塞杆421下移带动矩形制动架下移，使得电磁铁1在悬挂气缸4作用下向下移动，电磁铁1通电能与钢轨接触形成磁回路，以吸合钢轨并摩擦钢轨产生制动力当轨道车辆恢复运行时，电磁铁1断电，悬挂气缸4的复原弹簧克服磁轨制动装置自身重力复位，从而带动活塞杆421上移，活塞杆421上移带矩形制动架上移与钢轨分离，电磁铁1与轨道的顶面之间仍维持40mm～60mm的间隙。

进一步，如图1所示，活塞杆421的下端连接有气缸支座45，气缸支座45与安装架22相接，具体的，活塞杆421通过圆螺母和橡胶堆413与气缸支座45相接，气缸支座45通过螺栓与安装架22固定连接；气缸支座45的设置，增大了悬挂气缸4与安装架22的接触面积，从而使得悬挂气缸4与安装架22支架的连接更加可靠。

下面结合附图具体说明本实用新型的磁轨制动装置的工作过程：

如图1所示，安装时，将气缸安装座44通过m16与转向架相接，使得制动机构通过四个悬挂气缸4悬挂于转向架的下方，使电磁铁1与轨道的顶面之间具有40mm～60mm的间隙，并将对中销32通过螺栓安装固定在转向架的底部；

在轨道车辆运行时，对中销32插设于衬套33的锥孔331内，导向板221贴靠于转向架的外周面，限制了磁轨制动装置不随转向架的摇摆而左右晃动；

当轨道车辆制动时，悬挂气缸4开始充气，推动活塞42朝向下缸盖412移动，活塞42移动带动活塞杆421下移，悬挂气缸4的复原弹簧被压缩，活塞杆421下移带动矩形制动架下移，即电磁铁1在悬挂气缸4作用下向下移动，对中销32由锥孔331内移出，导向板221沿转向架的外周面下移，悬挂气缸4的复原弹簧被压缩，且电源电缆212接通励磁线圈112供电，使电磁铁1通电产生磁力，极靴121接触吸合钢轨形成摩擦制动力，制动力通过悬挂气缸4和导向板221传递给转向架，使轨道车辆制动减速；

当轨道车辆需要恢复运行时，断开电源电缆212的供电，电磁铁1断电，吸力消除(忽略剩磁的影响)，悬挂气缸4的复原弹簧克服磁轨制动装置自身重力复位，从而带动活塞杆421上移，活塞杆421上移带动制动机构在导向板221的导向作用下上移与钢轨分离，使电磁铁1与轨道的顶面之间仍维持40mm～60mm的间隙，此时，对中销32重新插入锥孔331。

综上所述，本实用新型提供的磁轨制动装置，通过在两电磁铁之间设置横向拉杆，使得两电磁铁之间的距离与轨道的两钢轨之间的距离相等，从而使得两电磁铁能够分别与两钢轨之间产生相同的制动力，进而保证磁轨制动装置制动时的稳定性；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过在横向拉杆上设置对中组件，使得在轨道车辆运行过程中，磁轨制动装置不会随转向架的摇摆而左右晃动，确保了磁轨制动装置在车辆运行过程中的安全性；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过悬挂气缸驱动制动机构上下移动，使得在轨道车辆运行过程中，制动机构始终保持在高位不与钢轨发生接触磕碰，保障了行车安全；当轨道车辆制动时，悬挂气缸驱动制动机构下移到钢轨上产生摩擦制动力，在轨道车辆恢复运行时，悬挂气缸驱动制动机构上移至初始位置，即可使得磁轨制动装置与轨道的顶面之间具有40mm～60mm间隙，无需调节电磁铁与钢轨间隙，既减少检修工作量，又提高磁轨制动装置的可靠性；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过设置导向板，既能够对电磁铁的移动起导向作用，使得电磁铁与钢轨始终上下对应，又能够将产生的摩擦制动力传递给转向架，进一步保证了磁轨制动装置制动时的稳定性，从而保障了行车安全；

本实用新型提供的磁轨制动装置，采用多节式极靴，多节式极靴能够保证极靴与钢轨接触面积，与整体式极靴相比，多节式极靴的加工周期缩短，大大降低了制造维护成本，且降低了整体的重量；

本实用新型提供的磁轨制动装置，通过合理设计极靴的截面积或厚度，既可最大限度地保证磁通量，又可减少两个极靴之间的漏磁，可在有限的尺寸空间和安匝数条件下，提供最大的电磁吸力，并且保持稳定，使得磁轨制动装置对列车制动力参数能够很好控制，更利于制动力精确分配。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。