一种转弯弯道导轨及其设计方法技术

本发明专利技术提供的一种转弯弯道导轨，用于设备的多个车轮对低速通过实现转弯，具有内侧轨道和外侧轨道，其特征在于：内侧轨道的内侧轨迹线为螺旋线段，该螺旋线段被平分成对称的两段弧线，该弧线由多段半径不断减小的圆弧和与该圆弧光滑连接的半径不断增加的圆弧组成，外侧轨道的外侧轨迹线为车轮对的运行轨迹的平均线。该种转弯弯道导轨能够有效减小岸桥的转弯半径，从而减小岸桥过弯轨道的铺设长度以及占地面积，一方面有利于岸桥平稳过弯，另一方面避免了采用岸桥侧移机构。在保证安全性的前提下实现岸桥的轻型化，达到节省岸桥和轨道机构材料、减小动力消耗、降低港口岸桥成本的目的，因此有良好的社会和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计属于交通运输道路工程，特别是涉及一种具有多个车轮对的运输设备低速通过实现转弯的转弯弯道导轨以及该导轨的设计方法。
技术介绍
导轨路线的取向变化即过弯，通常是通过圆弧形弯道实现的。但是岸桥(又称为岸边集装箱起重机、桥吊，是用来在岸边对船舶上的集装箱进行装卸的设备)、场桥(堆货区用的桥式搬运设备，用于内场搬运)等具有多个车轮对的运输起重设备在过弯时，由于外侧车轮轨迹线存在不重合、轨迹误差，所以现在的岸桥在弯道设计中常采用整段的大半径圆弧来减小轨迹误差，使其轨迹误差达到允许范围。这种整段圆弧弯道设计方案虽然减小了岸桥外侧轨道的轨迹误差，但是由于采用了大半径圆弧，使得岸桥弯道轨道具有过大的港口面积和过长的弯道轨道。如果采用过小的圆弧，又会使得起重机的多组车轮对在轨道上行驶时，车轮轮缘与轨道侧面严重挤压而产生强烈的“啃轨”现象。
技术实现思路
本专利技术为解决上述的过弯轨道的圆弧半径过大和过小都不合适的问题，提成了一种转弯弯道导轨及其设计方法，该转弯弯道导轨能够有效减小岸桥的转弯半径，从而减小岸桥过弯轨道的铺设长度以及占地面积，一方面有利于岸桥平稳过弯减少“啃轨”现象的发生，另一方面避免了采用岸桥侧移机构。在保证安全性的前提下实现岸桥的轻型化，达到节省岸桥和轨道机构材料、减小动力消耗、降低港口岸桥成本的目的。本专利技术提供的一种转弯弯道导轨，用于设备的多个车轮对低速通过实现转弯，具有内侧轨道和外侧轨道，其特征在于：内侧轨道的内侧轨迹线为螺旋线段，该螺旋线段被平分成对称的两段弧线，该弧线由多段半径不断减小的圆弧和与该圆弧光滑连接的半径不断增加的圆弧组成，外侧轨道的外侧轨迹线为车轮对的运行轨迹的平均线。本专利技术提供的转弯弯道导轨，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，螺旋线段的弧线中的圆弧所对应的弦长等于多个车轮对之间的前后轮距。本专利技术提供的转弯弯道导轨，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，在每段螺旋线段的弧线中的圆弧与圆弧的连接点处具有相同的斜率，具有相同的切线。本专利技术还提供一种上述的转弯弯道导轨的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，先设计一半的内侧轨道的内侧轨迹线，该一半的内侧轨道的内侧轨迹线的设计分为大圆弧设计和小圆弧设计；步骤二，多个车轮对从直线轨道运行至圆弧轨道的大圆弧线设计，然后误差分析、轨道优化；步骤三，多个车轮对从大圆弧轨道运行至小圆弧轨道的小圆弧设计，然后误差分析、轨道优化；步骤四，另一半的内侧轨道的内侧轨迹线通过步骤一、二、三所得的一半的内侧轨道的内侧轨迹线对称得到，两组结合为整体即为内侧轨道的内侧轨迹线；步骤五，外侧轨道的外侧轨迹线为车轮对的运行轨迹的平均线，组合步骤四中的内侧轨迹线即得到转弯弯道导轨的轨迹线。本专利技术提供的转弯弯道导轨的设计方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：步骤二中第一个大圆弧半径R1的确定方法为：任意给定一个不小于车轮对运行的最小轨道半径的R1’值，根据ΔX-X＝A求出差值A，ΔX为车轮对的允许轨迹误差，X为轨迹误差，判断差值A与0的大小关系，若A<0，则增大半径R1’后得到新的R1’，重复上述判断步骤，直至A＝0，若A>0，则减小半径R1’后得到新的R1’，重复上述判断步骤，直至R1’等于台车运行的最小轨道半径或A＝0，若A＝0,，直接确定给定的R1’为第一个大圆弧半径R1。本专利技术提供的转弯弯道导轨的设计方法，还可以具有这样的特征，其特征在于：步骤三中第n个小圆弧半径Rn的确定方法为：S3-1，任意给定一个不小于车轮对运行的最小轨道半径的Rn’值，根据ΔX-X＝A求出差值A，ΔX为车轮对的允许轨迹误差，X为轨迹误差，判断差值A与0的大小关系，若A<0，则增大半径Rn’后得到新的Rn’，重复上述判断步骤，直至A＝0，若A>0，则减小半径Rn’后得到新的Rn’，重复上述判断步骤，直至Rn’等于台车运行的最小轨道半径或A＝0，若A＝0，直接确定给定的Rn’为第n个小圆弧半径R；S3-2，判断上述半径Rn的圆弧的位置是否超出转弯弯道的设计转角角度，若超出，放弃Rn段圆弧采用Rn-1段圆弧作为最末端的圆弧，并结束，若不超出，确认Rn段圆弧，令n＝n+1运行步骤S3-1。专利技术作用与效果根据本专利技术所提供的转弯弯道导轨，本专利技术以斐波那契螺旋线为原型，设计的一种类斐波那契螺旋线，由一段一段半径不断减小的圆弧组成的曲线来布置内侧轨道的一半，内侧轨道的另一半由对称法求出，外侧轨道的由内侧轨道计算求出。这种设计方法能够有效减小岸桥的转弯半径，从而减小岸桥过弯轨道的铺设长度以及占地面积，一方面有利于岸桥平稳过弯，另一方面避免了采用岸桥侧移机构。在保证安全性的前提下实现岸桥的轻型化，达到节省岸桥和轨道机构材料、减小动力消耗、降低港口岸桥成本的目的，因此有良好的社会和经济效益。较之现行的岸桥过弯所采用的同心圆弧形轨道，本专利技术设计方法通过分析传统的大半径圆弧弯道，根据给定的参数，岸桥一级平衡梁前后轮距a，海路两侧轮距b，轨迹误差允许的最大值ΔX，确定本专利技术设计的类斐波那契螺旋线中弧线段最大半径圆弧的半径为R,各个小半径圆弧半径为Rn。设计方法主要是通过控制外侧轨道的轨迹误差，让误差保持在允许值范围内的前提下，不断减小内侧弯道的转弯半径，达到设计的最终目的。附图说明图1为岸桥行走装置结构简图；图2为本专利技术大圆弧线设计流程图；图3为本专利技术直线轨道至大圆弧轨道运动示意图；图4为本专利技术直线至大圆弧段外侧轨迹示意图；图5为本专利技术小圆弧线设计流程图；图6为本专利技术大圆弧轨道至小圆弧轨道运动示意图；图7为本专利技术次段圆弧外侧轨迹线图；图8为本专利技术的转弯弯道导轨45°过渡误差分析图；图9为本专利技术的转弯弯道导轨小于45°过渡误差分析图；以及图10为本专利技术设计的转弯弯道导轨与同心圆弧形轨道对比图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的基于颜色特征的教学课程录制自动跟踪摄像头的控制方法及摄像头的原理步骤以及结构、使用效果作具体阐述。第一步：问题分析，细分轨道过弯问题。图1为岸桥行走装置结构简图。研究岸桥的过弯问题，实际上是研究岸桥行走装置时最小运行单元的过弯问题。岸桥行走装置如图1所示，行走装置通过垂直铰轴完成曲线轨道行走功能，通过水平铰轴平衡各个车轮的轮胎压。经过分析得到，岸桥的最小运行单元为双轮台车，则岸桥过弯问题可转化为最小运行单元的过弯问题。设岸桥一级平衡梁前后轮距为a，外侧与内侧轮距为b。岸桥整个过弯轨道由于对称，可将整个岸桥过弯过程可分为两半，先设计一半的内侧轨道，另一半由对称得出。在一半的内侧轨道设计中，主要分为两个主要阶段：1)岸桥一级平衡梁从直线轨道运行至圆弧轨道(即大圆弧轨道设计)。2)岸桥一级平衡梁从大圆弧轨道运行至小圆弧轨道(即次圆弧轨道设计)。第二步，第一阶段大圆弧轨道设计。图2为本专利技术大圆弧线设计流程图。图3为本专利技术直线轨道至大圆弧轨道运动示意图。设计流程图如图2所示。1、岸桥台车从直线轨道运动到圆弧轨道，可设计出整段轨道第一个大圆弧半径R，设计过程如下：首先，假定一个半径为R的内侧轨道(R不小于台车运行的最小轨道半径)，其外侧轨道可根据如下计算求出，效果图如图3所示。其次，根据求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转弯弯道导轨，用于设备的多个车轮对低速通过实现转弯，具有内侧轨道和外侧轨道，其特征在于：内侧轨道的内侧轨迹线为螺旋线段，该螺旋线段被平分成对称的两段弧线，该弧线由多段半径不断减小的圆弧和与该圆弧光滑连接的半径不断增加的圆弧组成，外侧轨道的外侧轨迹线为所述车轮对的运行轨迹的平均线。

【技术特征摘要】
1.一种转弯弯道导轨，用于设备的多个车轮对低速通过实现转弯，具有内侧轨道和外侧轨道，其特征在于：内侧轨道的内侧轨迹线为螺旋线段，该螺旋线段被平分成对称的两段弧线，该弧线由多段半径不断减小的圆弧和与该圆弧光滑连接的半径不断增加的圆弧组成，外侧轨道的外侧轨迹线为所述车轮对的运行轨迹的平均线。2.根据权利要求1所述的转弯弯道导轨，其特征在于：其中，所述螺旋线段的弧线中的圆弧所对应的弦长等于多个车轮对之间的前后轮距。3.根据权利要求1所述的转弯弯道导轨，其特征在于：其中，在每段所述螺旋线段的弧线中的圆弧与圆弧的连接点处具有相同的斜率，具有相同的切线。4.一种如权利要求1-3中任意一项的转弯弯道导轨的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，先设计一半的内侧轨道的内侧轨迹线，该一半的内侧轨道的内侧轨迹线的设计分为大圆弧设计和小圆弧设计；步骤二，多个所述车轮对从直线轨道运行至圆弧轨道的大圆弧线设计，然后误差分析、轨道优化；步骤三，多个所述车轮对从所述大圆弧轨道运行至小圆弧轨道的小圆弧线设计，然后误差分析、轨道优化；步骤四，另一半的内侧轨道的内侧轨迹线通过步骤一、二、三所得的一半的内侧轨道的内侧轨迹线对称得到，两组结合为整体即为所述内侧轨道的内侧轨迹线；步骤五，外侧轨道的外侧轨迹线为所述车轮对的运行轨迹的平均线，组合步骤四中的所述内侧轨迹线即得到所述转弯弯道导轨的轨迹线。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，姚一鸣，韩文瑜，丁晓红，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31