CN100427335C - 磁悬浮列车转向架悬浮模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮列车转向架悬浮模块，包括永磁体模块(1)；用以支撑永磁体模块(1)的转向架(3)，转向架(3)由横梁(4)和纵梁(5)连接而成，其特征在于：纵梁(5)采用中空结构，纵梁(5)内部设有纵梁结构柱(10)；和缓冲弹簧(9)，安装在纵梁结构柱(10)的顶端。它可以提高磁悬浮列车走行机构的机械解耦性能和弯道通过能力，使磁悬浮列车有一定的倾斜角度，同时降低重量，简化结构，提高安全冗余。

Description

磁悬浮列车转向架悬浮模块

技术领域

本发明涉及一种永磁式磁悬浮列车转向架模块机械结构，应用于各种运输领域如磁悬浮列车(悬浮控制系统)、以及相关工业运输设施。

背景技术

磁悬浮系统是利用磁力使负载与承载物不直接接触，从而具有无摩擦、无磨损、无污染、低能耗、低噪音、运输平稳等优点。磁悬浮列车(以高速、平稳舒适、无污染、噪声低等特点)目前正成为世界各国研究与开发的热点。

磁悬浮系统(磁悬浮列车)从其悬浮方式的原理上可概括地归纳为电磁悬浮(EMS)和电动悬浮(EDS)两种方式，而驱动方式则均采用直线电机驱动。又以是否采用超导磁体而分为超导磁悬浮系统和常导磁悬浮系统，或以速度高低分为高速磁悬浮系统与中低速磁悬浮系统。

磁悬浮列车沿轨道行进时，永磁铁必须跟踪轨道，而两侧轨道并不能总是平行的。走行机构两侧的永磁体为直线形式。走行机构(即转向架)是磁悬浮列车的关键结构，它决定了磁悬浮列车的爬坡弯道和过渡曲线的通过能力，也直接决定了列车的机械解耦特性。目前较先进的结构形式有两种：日本的中低速走行机构；德国的高速磁悬浮列车走行机构。

早期的悬浮理论是建立在飞行器的运行原理上，把磁悬浮列车看作为刚体自由度运动，在车厢底板上直接固定4块电磁铁，用偏航、仰俯、滚动等概念来描述和控制磁浮列车运动。德国的TR01型、日本的HSST01型、我国的KDCI型都采用了这种理论。这种结构在低速时，矛盾并不突出，但速度稍有提高时，问题就很严重，如TR04型，原设计速度为250km/h，但速度临近200km/h就发生严重的振动、摇摆，出现悬浮不稳定的现象。“磁轮结构”的磁浮列车，每个悬浮单元在悬挂方向上是自由的，可由悬浮控制系统独立控制，能够适应不同的轨道平面，如德国的TR 05型、TR 06型磁浮列车。“磁轮”结构实现了电磁铁之间的运动解耦，同时也保证了车辆的曲线通过能力。在一定程度上，“磁轮”概念是在“飞行器结构”概念碰壁以后从一个极端走到另一个极端。“转向架模块结构”是前二者的折衷，如HSST型的悬浮系统，在悬浮方向和导向方向无机械的约束，日本HSST 03型实现了5个自由度模块悬挂。TR 07型和TR 08型也采用了这一概念。

现有的磁悬浮列车转向架结构存在的缺点是：

磁悬浮导轨设计和实际工况经常会出现两边轨道不平行或纵向曲率半径偏小的状况(见HSST系统)。有些悬浮转向架设计采取了整个架构的灵活设计，以适应上述非理想工况，但设计结构很复杂，并很难解决所有的问题。本设计采取的方法更能解决好这一问题。

目前的磁悬浮列车转向架模块，如日本的HSST型采用防滚梁的结构设计来解决两边轨道不平行的问题，但是这种设计结构复杂，并不能灵活适应实际情况

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中所存在的不足，通过对磁悬浮列车转向架模块进行设计，解决了两边轨道不平行或纵向曲率半径偏小的问题。它可以提高磁悬浮列车走行机构的机械解耦性能和弯道通过能力，使磁悬浮列车有一定的倾斜角度，同时降低重量，简化结构，提高安全冗余。

本发明的目的是这样实现的：一种磁悬浮列车转向架悬浮模块，包括永磁体模块；用以支撑永磁体模块的转向架，转向架由横梁和纵梁连接而成，纵梁采用中空结构，纵梁内部设有纵梁结构柱；和缓冲弹簧，安装在纵梁结构柱的顶端。

所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块的每个永磁体模块包括两个永磁体，两个永磁体固定在托板上，两个托板通过铰轴连接成一体，托板固定在托架上，托架通过铰轴与纵梁连接，从而与横梁连接为一体。

所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块的纵梁结构柱下端通过铰轴与托架连接。

所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块的纵梁结构柱的顶端通过销连接安装螺旋状缓冲弹簧。

所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块的缓冲弹簧与横梁之间有做为缓冲弹簧的工作区间的5-15mm的间隙。

所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块的托架为铁磁体金属。

所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，以纵梁结构柱A为中心，两边各有数根纵梁结构柱，除去中间纵梁结构柱A，其余纵梁结构柱上端均有缓冲弹簧。

所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块的纵梁为铝合金体或其它非铁磁性结构体。

本发明的磁悬浮列车转向架悬浮模块与现有的磁悬浮列车转向架悬浮模块相比，主要具有以下优点：

1.由于本发明采用铰接件的设计，使该机构具有良好的机械解耦性能，采用了转向架模块灵活机械设计，提高了磁悬浮列车适应实际路况的能力。

2.由于本发明采用了铰接件和缓冲弹簧的设计，解决了纵向曲率半径偏小的问题，提高磁悬浮列车的弯道通过能力。

3.本发明可降低重量，简化结构，提高安全冗余。

附图说明：

图1为本发明的转向架模块的单侧侧向立体图；

图2为本发明的转向架纵梁剖面图；

图3为本发明的托板与铰轴部分放大示意图；

图4为本发明的转向架模块的简图；

图5为本发明的缓冲弹簧活动范围示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种转向架悬浮模块，包括：永磁体模块1；用以支撑永磁体模块1的转向架3(转向架3包括横梁4和纵梁5)和缓冲弹簧9。

如图1所示，横梁4与纵梁5连接在一起，永磁体托架6通过铰轴8与纵梁5连接，从而与横梁4连接为一体。两个永磁体1a、1b分别固定在两个托板7上，两个托板7通过铰轴8连接成一体，托板7固定在托架6上，如图1和图3所示。

纵梁5采用中空结构，纵梁5内部有柱形的纵梁结构柱10。纵梁结构柱10下端通过铰轴与托架6连接。纵梁结构柱10的顶端通过销连接安装有螺旋状缓冲弹簧9，附图2是纵梁5的剖面图，其中标出了纵梁结构柱10在纵梁5里面。

缓冲弹簧9与横梁4之间有5-15mm的间隙做为缓冲弹簧的工作区间。

托架6为铁磁体金属，例如A3钢。

每个永磁体模块1由两个永磁体1a、1b组成，这样的设计便于永磁体模块的灵活运动。两个永磁体固定在托板7上，两个托板7通过铰轴8连接成一体，如图3所示。

如图1、图2所示，每个永磁体模块由七根侧向的纵梁以及托架支撑。

其中，纵梁结构柱10位于纵梁5内，纵梁5起到支撑纵梁结构柱10的作用。

其中，纵梁5为单纵梁或双纵梁。

纵梁为铝合金体或其它非铁磁性结构体。

其中，中间纵梁结构柱以A为中心，两边可各有数根。(图2中所示七根不是固定数目，例如也可以有五根等)。为了便于永磁体模块的灵活运动，除去中间纵梁结构柱A，其余六根纵梁结构柱上端均有缓冲弹簧。

转向架纵梁结构柱B1，B2，B3，C1，C2，C3顶端的缓冲弹簧9，遇到轨道不平行时可有5-15mm的活动范围。

由于纵梁结构柱顶端的缓冲弹簧具有5-15mm的活动范围，就可使其具有以下功能：

1.适用一定程度的两边导轨不平行度。

2.适用更小纵向曲率半径直到200m。

缓冲弹簧的活动由控制永磁体模块的磁力变化的电流控制。

设计缓冲弹簧的活动范围为±5mm，可以适用更小纵向曲率半径(200m)。

当磁悬浮列车行走时，遇到两边轨道不平行状况，永磁体模块与轨道间隙发生变化，信号传递到磁悬浮列车气隙传感器，然后由气隙传感器反馈信号，电流控制永磁体模块的磁力进行变化，进而使缓冲弹簧9在活动范围内进行微调，使之与轨道始终保持一定的间隙，使磁悬浮列车的一侧或两侧进行提高或降低，提高适应实际导轨路面的能力。

缓冲弹簧活动时，以纵梁结构柱A为中心，A两侧的永磁体模块可分别在缓冲弹簧的活动范围内升高或降低。

图5为每个永磁体模块的七根转向架侧向纵梁结构柱在缓冲弹簧的活动范围内的活动变化。B1、B2、B3，A，C3、C2、C1为七根纵梁结构柱。

Claims (8)

1.一种磁悬浮列车转向架悬浮模块，

包括永磁体模块(1)；

用以支撑永磁体模块(1)的转向架(3)，转向架(3)由横梁(4)和纵梁(5)连接而成，其特征在于：所述纵梁(5)采用中空结构，所述纵梁(5)内部设有纵梁结构柱(10)；和

缓冲弹簧(9)，安装在纵梁结构柱(10)的顶端。

2.如权利要求1所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，其特征在于：每个永磁体模块(1)包括两个永磁体(1a、1b)，两个永磁体(1a、1b)固定在托板(7)上，两个托板(7)通过铰轴(8)连接成一体，托板(7)固定在托架(6)上，托架(6)通过铰轴与纵梁(5)连接，从而与横梁(4)连接为一体。

3.如权利要求2所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，其特征在于：纵梁结构柱(10)下端通过铰轴与托架(6)连接。

4.如权利要求1所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，其特征在于：纵梁结构柱(10)的顶端通过销连接安装螺旋状缓冲弹簧(9)。

5.如权利要求1所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，其特征在于：缓冲弹簧(9)与横梁(4)之间有做为缓冲弹簧的工作区间的5-15mm的间隙。

6.如权利要求2所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，其特征在于：托架(6)为铁磁体金属。

7.如权利要求1所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，其特征在于：以中间纵梁结构柱(A)为中心，两边各有数根纵梁结构柱，除去中间纵梁结构柱(A)，其余纵梁结构柱上端均有缓冲弹簧。

8.如权利要求1所述的磁悬浮列车转向架悬浮模块，其特征在于：纵梁为铝合金体或其它非铁磁性结构体。

Images