CN103434513B - 磁悬浮链齿驱动公交系统 - Google Patents

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Abstract

针对现有磁悬浮列车在安全可靠、环境保护以及建设投入等方面存在的问题,本专利公开了一种适合建于城市内的磁悬浮公交系统,其特征是:车厢借助通电后与导轨间产生的磁力悬浮于导轨上,车厢靠悬浮于导轨中的磁性链条带动,磁性链条首尾相连并受导轨上的电力驱动定向匀速滑动,车厢上装有能和磁性链条啮合的链轮,链轮由车厢上的电机驱动并可驱动和制动车厢,所述导轨采用复合式设计,其同时具有悬浮车厢、悬浮磁性链条和承载车厢的三个功能结构,本系统还采用了车厢磁悬浮前进与轨道滑行相结合的方式,最大限度的保证了磁悬浮公交车辆的安全性和环保性,并且具有能耗小、可维护性好等优点。

Description

磁悬浮链齿驱动公交系统
技术领域
本发明涉及多种磁悬浮列车技术和链条传动技术。
背景技术
磁悬浮列车在国内外都有成熟的技术,不少磁悬浮列车干线已投入运行,但现有的各种磁悬浮列车还存在明显的缺点和不足,主要表现为:在断电情况下的安全保障尤其是制动问题尚不完善,能耗大,磁场对人和环境都有影响等,加上磁悬浮列车的基建设施较为庞大,使其不适合在城市里大量应用。本专利设计的磁悬浮链齿驱动公交系统综合了现有各种磁悬浮技术的优点和长处,并结合磁性链条传动设计,克服了现有磁悬浮列车的各种缺点,使得在城市里用磁悬浮公交车取代现有公交车成为可能。
发明内容
城市内的磁悬浮公交系统在设计时需要满足多种要求,本发明提出了整体的解决方案,具体如下。
(一)建设在城市街道两旁的磁悬浮公交系统必须结构轻巧,美观大方,不占用较大地面和空间,不影响现有道路布局,不拆迁。
解决方案:本系统将车厢的悬浮与驱动系统分开设计,车厢(2-9)通过安装在车厢和导轨上的磁力装置(2-6)在电流作用下产生磁力而悬浮于导轨之上,车厢的驱动则是靠悬浮于导轨之中的磁性链条(2-4)带动。这样,车厢和导轨上都无需安装磁力驱动、制动和导向装置,因而省去了复杂的电路以及控制设备,使整个架构相对轻巧。导轨(3-2)凌空架设在距离地面5米左右高处,导轨支架(3-1)每15至20米设置一根,还可与道路照明以及电路系统整合。
(二)要求高安全性、高可靠性。
解决方案:本发明克服了当今磁悬浮列车最主要的安全问题,不采用磁力制动,而采用传动系统中的链轮(2-8)制动或承重轮(2-7)摩擦导轨(2-3)制动的方式,即使在断电情况下车厢的制动依然迅速有效,并且,双传动链轮的设计加大了制动的可靠性。磁悬浮和链传动都是成熟的技术,相对简单的结构设计,使整个系统可靠性高、故障率低。
(三)要求维护方便。
解决方案:本系统的主要部件大多暴露在可观察的外部,维护起来十分方便。当车厢在运行过程中出现故障时,可以转动车厢的承重轮(5-1)及其连杆(5-2),使车厢迅速脱离导轨(5-3),车体落于前来接应的维修车辆上,这样,单个车厢的故障不会影响整个线路的运行。
(四)要求使用效率高。
解决方案:在本磁悬浮公交系统中,导轨功能结构的可分离,使磁悬浮车厢的变轨更方便。当车厢在某处需要变轨时,车顶传动链轮与磁链条脱离,车顶两排承重轮(6-1)落于导轨外轨升高面上(6-3),此段导轨无需安装磁力装置,故方便设计为能左右水平移动的岔道。桥接导轨(4-3)的设计,使得车厢(4-5)可以通过一个主导轨(4-1)的转辙岔道进入桥接导轨,桥接导轨里用固定链条代替磁性滑动链条,车厢靠链轮驱动进入另一个主导轨(4-2),也就是从一个交通环线进入另一个交通环线,这样各个导轨环线相互连通,乘客无需换乘便可达到很远的目的地。
(五)要求能耗低。
解决方案:本公交系统中,磁性链条和车厢大多数时候都是悬浮于导轨上运行,没有摩擦力,电力主要消耗在悬浮车厢和驱动磁性链条两个方面,车厢制动时传动链轮消耗的电能绝大部分转化为驱动磁性链条的动力,因此这一部分电能并没像其它磁悬浮列车那样“浪费”掉,而是被回收利用,整个系统能耗相对较低。由于导轨上较为均匀的分布多辆车厢,它们经常性的制动也就是在驱动磁性链条前进,所以整个导轨回路上只需设置少量的负载电机来驱动磁性链条的运行。
(六)要求环保无污染。
解决方案:本发明中的磁性链条(2-4)的质量较小,它与导轨内壁的永磁体(2-5)只需产生较小的磁力便可将其悬浮,并且被金属导轨(2-1)包裹其中,因而导轨上这部分周围的磁场很小;悬浮车厢的导轨上当没有车辆经过时不产生磁力,也就不产生磁场和电磁辐射,当有车辆经过时,车厢及其外部的金属档板也可以有效屏蔽磁场和电磁辐射。由于车厢的设计重量较轻,它与导轨之间所需产生的磁力也相对较小,所以其产生的磁场和电磁辐射也较小。导轨靠近站点或邻近居民住宅的路段设计为无磁力装置,车厢靠承重滑轮落于导轨的外轨升高面上滑行,所以车厢在人员密集处的磁场和电磁辐射都被降低到了最小程度。
一种具体实施方式
街道两旁每隔15至20米设置一根支架(3-1),支架一侧的臂下固定多功能复合式导轨(3-2),车厢(3-3)挂接在导轨下,每个环型导轨中悬浮一条磁性链条,链条被安装在导轨上的电机驱动,朝一个方向不停匀速(50-60km/h)运行。车厢顶部和导轨上相应的部位都装有磁力装置,在通电情况下车厢悬浮挂在导轨下方。车厢顶部的链轮受车载电机驱动,可做变速转动。启动链轮,当其轮齿的线速度大小与磁链条速度相等时,链轮与磁链条接触并咬合,此时车厢相对地面静止;当链轮轮齿的线速度减小时,车厢受链条带动加速向前;当链轮停止不转时,车厢与链条同速前进;然后,当车厢需要进站时,链轮向前加速转动,车厢减速制动,直至链轮轮齿线速度再次等于链条速度时车厢相对地面停止。传动链轮由导轨上的电源和车厢内蓄电池同时供电,当导轨因故断电时,导轨中的磁性链条随即停止运行并固定卡死,此时蓄电池依旧可以暂时提供电力给链轮,从而给车厢制动,此时驱动链轮也可以拖动车厢继续前进至邻近车站以卸下乘客;当蓄电池或电机在导轨断电时也出现故障,这时可以将车厢顶部两边悬于导轨外侧的滑轮降于导轨的外轨之上,通过滑轮与轨道的摩擦力给车厢制动。当车厢要从一个交通环线进入另一个交通环线时,车厢在导轨岔道上变轨,车厢通过桥接导轨进入另一条主导轨。
附图说明
图1为本发明的车厢运行示意图:
(1-1)导轨,(1-2)磁性链条,(1-3)链轮,(1-4)车厢。
图2为本发明的车厢运行剖面示意图:
(2-1)导轨悬浮链条的部分,(2-2)导轨悬浮车厢的部分,(2-3)导轨承载车厢轮的部分,
(2-4)磁性链条,(2-5)永磁体,(2-6)磁力装置,
(2-7)车厢(承重)轮,(2-8)链轮,(2-9)车厢。
图3为本发明的导轨架设剖面示意图:
(3-1)支架,(3-2)导轨,(3-3)车厢。
图4为本发明的交通环线示意图:
(4-1)导轨环线1,(4-2)导轨环线2,(4-3)桥接导轨,
(4-4)站台,(4-5)车厢。
图5为本发明的车厢脱离导轨的车厢顶部俯视示意图:
(5-1)承重轮,(5-2)连杆,(5-3)导轨。
图6为本发明的车厢进站或系统断电时车厢承重轮落轨示意图:
(6-1)承重轮,(6-2)车厢轮轨,(6-3)车厢轮轨上升面,
(6-4)车厢。

Claims (5)

1.磁悬浮链齿驱动公交系统,包括:若干车厢,驱动车厢的链条,驱动链条的动力系统,导轨,导轨架,站台,地面维护车,以及相应的电气控制设备和交通信号传递设备;其特征在于所述公交系统的运行方式是由电力驱动的链条带动通过磁力悬浮于导轨上的车厢前进;链条全部或部分用永磁材料制成,自身具有磁性,可与导轨内壁的磁性材料产生磁力作用从而使自身悬浮于导轨之中;链条首尾相连;导轨为复合式设计,其与链条和车厢相互作用的部位装有磁力装置,能与磁性链条和安装在车厢上相应部位的磁力装置相互作用而产生磁力,其功能结构分为三个部分:一个部分用做悬浮并导向上述磁性链条,一个部分用做悬浮并导向车厢,还有一个部分用于承载并导向车厢外的两排承重轮,导轨的这三个部分根据需要整合在一起或分开架设在导轨架上;车厢的承重轮及其连杆可旋转一定角度,从而使车厢整体与导轨脱离。
2.根据权利要求1所述磁悬浮链齿驱动公交系统,其特征是:所述车厢的底部或顶部装有磁力装置,该磁力装置与导轨上的相应的磁力装置相互作用产生的磁力能使车厢悬浮于导轨之上;车厢外部与磁性链条接近处装有能与之啮合的传动链轮,链轮及其连杆可以在控制下伸缩、竖起或放倒,从而与链条啮合或脱离;在车厢外传动齿轮两边各装有一排承重轮;车厢里装备有蓄电池,车厢同时通过蓄电池和外接导轨上的电源给上述磁力装置和驱动链轮的电机供电。
3.根据权利要求1或2所述的磁悬浮链齿驱动公交系统,其车厢上的传动链轮由车载电机驱动,可做负载变速转动。
4.根据权利要求1所述磁悬浮链齿驱动公交系统,其驱动车厢的链条至少有两排齿孔或齿槽,可同时啮合两个或更多并排的链轮。
5.根据权利要求1所述磁悬浮链齿驱动公交系统,其复合式导轨中用于承载车厢的轨道在特定地段的轨道面升高与车厢悬浮时车厢承重轮的高度相同。
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