CN100351124C - 吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统 - Google Patents

吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统 Download PDF

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Abstract

一种吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,由轨道和磁悬浮车辆两部分组成。轨道部分由龙门柱和与龙门柱一体浇铸的倒T形门梁组成龙门架,工字梁端头搭接在倒T形门梁上,工字梁的下方固定有两条凹形槽吊轨。磁悬浮车辆部分上部为悬浮动力舱,下部为车厢;悬浮动力舱上部端头分别环抱两条吊轨;悬浮动力舱中设有铁磁性基板,基板的上面固定有平行排列的两条吸引永磁体,其中一条为N极,另一条为S极,基板下固定有液压缸;液压缸安装在驱动轮与气隙限位轮之间;两组气隙限位轮通过轮轴固定在动力舱壁上;气隙限位轮分别安装在悬浮动力舱的两端;一组动力机构,由驱动轮-驱动电机-车载电源-自动控制系统组成,安装在悬浮动力舱中部。

Description

吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统
技术领域
本发明涉及一种使用悬挂永磁悬浮式路-车运输系统,具体地说,涉及一种高架吊轨,列车在吊轨下方,采用永磁吸引悬浮技术的路-车系统。
背景技术
磁悬浮技术被喻为二十一世纪交通领域的绿色革命,近年来取得了长足进展。如德国的TR系列“常导”型电磁悬浮列车,采用直线电机驱动,时速可达450km/h。这种电磁悬浮列车需要将路基高架,再将车体底部环抱在轨道的上方,以避免车体脱轨或倾覆。日本MLX系列“超导”型磁悬浮列车需要使用低温超导线圈,借以产生强大的磁场力,列车在U型槽内行走,槽的侧壁间隔安装“8”字型导电环,既有导向作用,更是借以对列车产生浮力的感应线圈,时速可达550km/h。中国GKC06系列“永磁”型悬浮列车采用永磁补偿式悬浮技术,直线电机驱动,时速可达1080km/h。这些技术参见《磁悬浮铁路系统与技术》(中国科学与技术出版社2003.11);《管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统》(中国专利号:ZL00105737.5)。
德国TR与日本MLX系列磁悬浮列车技术均属于“卧轨式”布局,列车运行重心高,稳定性差;采用电磁及超导永磁悬浮结构,直线电机驱动造价高。上海采用的德国TR系列技术每公里造价3亿人民币,日本MLX技术更是高达6.8亿人民币,昂贵的投资限制技术的推广。中国GKC06磁悬浮技术虽然在稳定重心,降低造价,节约耗能方面有重大突破,但沿途需铺设造价较高的钕铁硼轨磁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,本发明不需要导向轮,路轨也不需要铺设钕铁硼轨磁,造价低廉,运力强大,时速在600km/h,具有广泛适应性与作业兼容性。
本发明提出的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,由轨道和磁悬浮车辆二部分组成,其中:轨道部分,由钢筋混凝土浇铸的龙门柱和与龙门柱一体浇铸的倒T形门梁组成龙门架;用混凝土浇铸而成的工字梁,其端头搭接在倒T形门梁上,工字梁的下方固定有两条导磁吊轨,该吊轨是用铁磁性材料制成的倒置凹形槽。
磁悬浮车辆部分,上部为悬浮动力舱,下部为车厢一体制成;悬浮动力舱上部端头分别环抱两条吊轨,将吊轨镶嵌在动力舱内。
悬浮动力舱当中设有铁磁性基板,在基板的上面固定有平行排列的两条吸引永磁体,其中一条为N极,另一条为S极,与上方吊轨两侧相对应,永磁体与吊轨之间有5-60毫米的工作气隙。在基板的下面等间距地固定有液压缸,液压缸安装在驱动轮与气隙限位轮之间,液压缸的作用是调整吸引永磁体与凹形吊轨之间的工作气隙,增大或减小悬浮力。气隙限位轮的轴固定在动力舱壁上,气隙限位轮的作用是使车体与凹形吊轨脱离接触,两组气隙限位轮安装在悬浮动力舱的两端。每节悬浮动力舱中部设有一组动力机构,由驱动轮-驱动电机-车载电源-自动控制系统组成。
附图说明
图1为本发明外部形状侧视图。
图2为图1中沿A-A剖面示意图。
图3为本发明吊轨的剖面示意图。
图4为本发明磁悬浮车辆的剖面示意图。
图5为图1中沿B-B剖面示意图,显示了本发明磁悬浮车辆与轨道的结合关系。
图6为图1中沿C-C剖面示意图,显示了本发明吸引永磁体由液压缸提供升降动力示意图。
具体实施方式
以下所述的内容是结合附图对本发明作的详细描述,而不应被理解为是对本发明的限定。
请先参阅图1,是本发明的侧面整体效果示意图,从图中可以看出本发明由轨道和磁悬浮车辆二部分组成,其中:列车头1呈流线性,流面向下;车门2、车窗4、行李舱车门3与蒙皮5之间,以及列车各节连接缝6之间为平整光滑接触,以减少运行中风的阻力。整个列车悬吊在轨道上,地面为绿化草坪9,列车7底部距地面草坪约6米。
工字梁10由预应力钢筋混凝土制成,其中部设有通风孔11,以减少风的压力。工字梁10的端头12搭接在倒T型门梁13上。工字梁10端头12与倒T形门梁13之间设有温度缝,并用螺栓固定连接。倒T型门梁13与其之下的龙门柱14为混凝土一体浇铸形成龙门架15。
请结合图2和图3,分别为本发明磁悬浮列车和吊轨的剖面示意图。两条吊轨8在列车上方,固定在工字梁10的下方。这种复线架设技术将使单向发车的时间缩短,提高动力。吊轨8是用铁磁性钢板制成的一倒置的凹形槽,该凹槽32为列车运行的轨道。吊轨8与工字梁10之间设有枕块16,吊轨8和枕块16用螺栓17固定在工字梁10上。
请结合参阅图4,为本发明磁悬浮车辆的剖面示意图。本发明磁悬浮车辆7为合金或玻璃钢一体制成,由上部动力舱19和下部客舱两部分组成,下部也可以是货舱,也可以分成客舱20和货舱21。磁悬浮动力舱19为本发明整体车辆动力机构,其结构为左右对称。磁悬浮动力舱19的舱壁27上部端头分别环抱两条吊轨8,将吊轨8镶嵌在动力舱19内。磁悬浮动力舱19的中部安装有一组动力机构,该动力机构由驱动轮18与驱动电机22通过轮轴26相连,固定在动力舱壁27上。动力舱壁27的上部端头是安全滑靴28,由弹性金属制成,其作用是当后述的吸引永磁体23与凹形吊轨8之间工作失效时,由于有安全滑靴28,车辆依然可依靠滑靴28在吊轨8顶端滑行,保护列车不脱轨。驱动轮18运行在吊轨8的凹槽轨道32中。动力舱还容纳有车载电源和逆变控制系统,由于车载电源和逆变控制系统为目前电力机车所通用的装置,且不是本发明的讨论重点,因此附图中没有标出。上述动力舱中的驱动轮18等动力机构安装在磁悬浮车厢的中部。
请参阅图5,为本发明悬浮车辆与轨道的结合关系。气隙限位轮24位于动力舱19的两端,该气隙限位轮24与前面提到的驱动轮18在一条直线上。气隙限位轮24是为防止后述吸引永磁体23与吊轨8接触之间相接触,就功能来说驱动轮18也兼有气隙限位轮24的功能。气隙限位轮24通过轮轴31固定在动力舱19的舱壁27上,并且也是在吊轨8的凹槽轨道32内运行。
请参阅图6,显示了本发明磁悬浮车辆的吸引永磁体和液压缸连接状况并与吊轨的结合关系。液压缸25设置在驱动轮18和气隙限位轮24之间。吸引永磁体23为二条,吸引永磁体可为固体永磁、超导永磁或电磁。分别固定在导磁钢板制成的基板29左右两侧,相对于吊轨8两个侧面,吸引永磁体的安装是其中一条与吊轨8相对的是N极,另一条与吊轨8相对的是S极。基板29的底部固定在升降液压缸25上,液压缸25的作用是依据列车的载重大小调整吸引永磁体23与吊轨8之间的工作气隙,以增大或减少永磁吸引力。工作气隙一般保持在5-60mm。
本发明的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车技术系统的工作原理是,当空车运行时,通过液压系统降低吸引永磁体的高度,以增大其与凹形吊轨之间的气隙,减少吸引力即减少气隙限位轮的压力。此时气隙限位轮的压力F1等于吸引永磁体与凹形吊轨之间的引力F减去空车自重F2后的压力,该压力F是保持列车处于悬浮状态的安全压力,其表达式为F=F1+F2。当重车运行时,通过液压系统升高吸引永磁体的高度,以减少其与凹形吊轨之间的气隙增大吸引力。其引力增大值F3与列车所载物体的重量有关,其表达式为F=F1+F2+F3。当列车转弯时,离心力将列车与凹形吊轨错开,此时吸引永磁体的引力与列车的重力之间产生了小于180°的夹角,依据平行四边形法则,其合力方向与离心力方向相反,此力约束列车不会脱轨。当出现不安全情况时,动力舱的滑靴起保险作用。
本发明的磁悬浮路-车运输系统与现有技术相比有如下优点:1)造价低,相当于德国TR系列的1/5;2)节能,相当于德国TR系列的65%;3)运力大,相当于德国TR系列的10倍,即可客运又可货运;4)列车自重轻,0.7吨/米;是德国TR系列列车的1/3。

Claims (9)

1.一种吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,由轨道和磁悬浮车辆两部分组成,其中:轨道部分,由钢筋混凝土浇铸的龙门柱和与龙门柱一体浇铸的倒T形门梁组成龙门架;用混凝土浇铸而成的工字梁,其端头搭接在倒T形门梁上,工字梁的下方固定有两条铁磁性材料制成的吊轨,该吊轨为倒置的凹形槽;磁悬浮车辆部分,上部为悬浮动力舱,下部为车厢一体制成;悬浮动力舱上部端头分别环抱两条吊轨;悬浮动力舱中设有铁磁性基板,基板的上面固定有平行排列的两条吸引永磁体,其中一条为N极,另一条为S极,与上方吊轨相距5-60mm,相对应形成吸悬浮力;基板下固定有液压缸,调整永磁体与吊轨之间的工作气隙;液压缸安装在驱动轮与气隙限位轮之间;两组气隙限位轮通过轮轴固定在动力舱壁上;气隙限位轮分别安装在悬浮动力舱的两端,并运行在吊轨的凹槽轨道内;一组动力机构,由驱动轮-驱动电机-车载电源-自动控制系统组成,安装在悬浮动力舱中部,该驱动轮运行在吊轨的凹槽轨道中。
2.权利要求1的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,工字梁与倒T形门梁之间设有温度缝。
3.权利要求1的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,工字梁中部设有通风孔。
4.权利要求1的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,凹形吊轨和基板由铁磁性钢板制成。
5.权利要求1的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,吸引永磁体为固体永磁、超导永磁或电磁。
6.权利要求1的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,悬浮动力舱舱壁的两上部端头设有滑靴。
7.权利要求6的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,该滑靴由弹性金属制成。
8.权利要求1的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,车厢为客舱或货舱。
9.权利要求1的吊轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统,其特征在于,车厢为合金或玻璃钢制成,并具有流线型。
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