CN108482389B - 一种磁悬浮空轨列车悬挂结构 - Google Patents

一种磁悬浮空轨列车悬挂结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及交通运输设备领域,具体的说,是一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,实现了空轨列车与磁悬浮技术的结合,包括轨道梁和T形的悬吊梁,轨道梁的左、右两侧内壁均设置有沿列车行进方向延伸的轨道板,悬吊梁包括水平的悬挂横梁和竖向的车体吊臂柱,车体吊臂柱的左、右两侧均分别设置有悬浮架;轨道板位于所述悬挂横梁下方、悬浮架上方;轨道板的底部与悬浮架的顶部之间设置有能够相互吸引以用于使悬挂横梁悬浮于轨道板之上的悬浮系统、推动悬吊梁沿列车行进方向移动的牵引系统;悬挂横梁的底部与轨道板的顶部之间设置有空气弹簧,空气弹簧的顶端连接于所述悬挂横梁的底部。本发明与现有技术相比,具有结构简单紧凑、噪音低、无磨损的优点。

Description

一种磁悬浮空轨列车悬挂结构
技术领域
本发明涉及交通运输设备领域,具体的说,是一种磁悬浮空轨列车悬挂结构。
背景技术
磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成,通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电动机产生的电磁力牵引列车运行。
由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点,因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时,超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素,它比目前最先进的高速火车少耗电30%。在500公里/小时速度下,每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2,比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触,震动小、舒适性较好,可是颠波大对车辆和路轨的维修费用也要求极高。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦,发出的噪音较低。磁悬浮列车一般以5米以上的高架通过平地或翻越山丘,从而不可避免开山挖沟对生态环境造成的破坏。但磁悬浮列车存在造价昂贵的问题,且建设难度大,工期长,占用土地面积大,这导致磁悬浮列车通常只适用于富裕的大规模城市使用。
在其他交通工具中,地铁的造价也相当昂贵,并且需要占用大量土地建设,工期长,而轻轨虽然造价偏低,但也需要占用大量的土地,而且一旦建设后不能随意更改线路。
空中轨道列车(简称空轨)是悬挂式单轨交通系统。轨道在列车上方,由钢铁或水泥立柱支撑在空中,由于空轨将地面交通移至空中,在无需扩展城市现有公路设施的基础上可缓解城市交通难题。克服了其他轨道交通系统的弊病,并且在造价上相对于上述三种城市交通工具来说相当低廉,而且建造技术简单,在建造和运营方面具有很多突出的特点,不仅适合大城市也适用于中小城市。但目前的空轨采用轮轨接触的形式。因会用到橡胶或钢制轮胎,会存在磨损的情况,并且会产生较大噪音和振动。
在结合以上四种城市交通工具的优缺点后,急需设计一种造价相对低廉、建设方便、保养维护相对简单,适合各种规模城市使用的公共交通工具,去更好的服务城市人口。对于公共交通工具的设计,需要涉及到其结构形式、悬挂系统、推进系统等。
发明内容
本发明的目的在于设计出一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,具有结构简单紧凑、噪音低、无磨损的优点。
本发明通过下述技术方案实现:
一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,包括支架、连接于支架顶端的轨道梁;所述轨道梁的内部具有空腔,所述空腔沿列车行进方向贯穿其两端,并且所述空腔向下贯穿其底部形成轨道梁开口,所述轨道梁开口沿列车行进方向延伸;所述轨道梁的左、右两侧内壁均设置有沿列车行进方向延伸的轨道板;
还包括悬吊梁,所述悬吊梁为T形,包括水平设置并位于所述空腔内的悬挂横梁和竖向设置的车体吊臂柱,所述车体吊臂柱的底端用于连接车体的顶部;所述车体吊臂柱的左、右两侧均分别设置有悬浮架;
所述轨道板位于所述悬挂横梁下方、悬浮架上方;所述轨道板的底部与悬浮架的顶部之间设置有能够相互吸引以用于使悬挂横梁悬浮于轨道板之上的悬浮系统、推动悬吊梁沿列车行进方向移动的牵引系统;
所述悬挂横梁的底部与轨道板的顶部之间设置有空气弹簧,所述空气弹簧的顶端连接于所述悬挂横梁的底部。
进一步的为更好的实现本发明,特别采用下述设置:所述轨道梁为厢式轨道梁,所述轨道梁开口为缩口,即所述轨道梁开口的宽度小于轨道梁的内部的所述空腔的宽度。
进一步的为更好的实现本发明,特别采用下述设置:所述车体吊臂柱的左、右两侧设置有悬浮架支撑梁,所述悬浮架通过与悬浮架支撑梁连接固定于车体吊臂柱上。
进一步的为更好的实现本发明,特别采用下述设置:所述支架包括多个沿列车行进方向依次排布的轨道支撑架,所述轨道梁由多个沿列车行进方向依次排布并连接的轨道梁单体组成。
进一步的为更好的实现本发明,特别采用下述设置:所述轨道支撑架为钢材或混凝土材料制成的结构件,包括立柱和横柱,所述立柱和横柱之间的转角处设置有加强筋。
进一步的为更好的实现本发明,特别采用下述设置:由于钢材具有强度高、材质均匀、塑性及韧性良好和可焊性好等诸多优点,所述轨道支撑架由钢材制成。
本发明具有以下优点及有益效果:
本发明中,在空轨列车中采用磁悬浮技术,不存在轮胎这种易损件,因此不会有磨损损耗,减小了维护工作量,并且在列车运行时,不会产生较大噪音,更加的环保;并且,因磁悬浮技术,列车与轨道之间无接触,在运行时阻力小,进而能够减少能耗;并且,悬浮系统和牵引系统均设置在悬浮架的顶部,使它们形成一悬浮牵引系统,结构紧凑,空间占用率低,能够充分利用有限空间,并且布置合理,十分适合城市运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是所述磁悬浮空轨列车的构思示意图;
图2是一种磁悬浮空轨列车的结构示意图;
图3是图2中B部分的放大结构示意图;
图4是图3中电磁铁与导磁轨道发生偏斜的受力分析图;
图中标记为:
1-轨道支撑架;
2-轨道梁;
3-轨道板;
4-悬吊梁;4a-悬挂横梁;4b-车体吊臂柱;
5-悬浮架;
6a-导磁轨道;6b-电磁铁;6c-第一凸部;6d-第二凸部;
7a-感应板;7b-直线电动机
8-垫板;
9-空气弹簧;
10-轨道梁开口;
11-悬浮控制器;
12-气隙传感器;
13-悬浮架支撑梁;
14-供电系统;
15-空调系统及电池组。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
实施例:
一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,具有结构简单紧凑、噪音低、无磨损的优点,如图1、图2、图3、图4所示,特别设置成下述结构:
作为一种可行性的整体构思,首先,需要搭建一条用于空轨列车运行的空中轨道,该空中轨道应该包括支架和轨道梁2;一般的,所述支架由多个沿列车行进方向依次排布的轨道支撑架1组成,轨道支撑架1的底端深入地下并通过连接件和浇筑基础的形式与地面固定连接,所述轨道梁2由多个沿列车行进方向依次排布并收尾依次相对接的轨道梁单体组成,轨道梁单体可以看做是较短的轨道梁2,轨道梁单体在工厂内加工成型,运至建设工地进行拼装,设定个数的轨道梁单体依次组合后形成一条完整的轨道线路,轨道线路即轨道梁2的延伸方向;所述轨道梁2可拆卸的固接于轨道支撑架1的顶端。
其中,所述轨道梁2的横截面大致可看为矩形,其内部具有容纳悬浮系统、导向系统、推进系统的空腔,该空腔的横截面也大致为矩形,所述空腔沿列车行进方向贯穿轨道梁2的两端,并且所述空腔向下贯穿轨道梁2的底部而形成轨道梁开口10,所述轨道梁开口10沿列车行进方向延伸;所述轨道梁2的左、右两侧内壁均设置有沿列车行进方向延伸的轨道板3。
其次,该种磁悬浮空轨列车悬挂结构包括用于连接车体顶部的悬吊梁4,所述悬吊梁4为的横截面形状大致呈T形并左右对称,由水平设置并位于所述空腔内的悬挂横梁4a和竖向设置的车体吊臂柱4b组成,所述车体吊臂柱4b的底端连接于所述车体的顶部,所述车体吊臂柱4b的底端连接于车体的顶部;所述悬吊梁4的所述车体吊臂柱4b的左、右两侧均分别设置有悬浮架5。
所述轨道板3位于所述悬挂横梁4a下方、悬浮架5上方;所述轨道板3的底部与悬浮架5的顶部之间设置有能够相互吸引以用于使悬挂横梁4a悬浮于轨道板3之上的悬浮系统,悬浮系统实现无接触支撑;所述轨道板3的底部与悬浮架5的顶部之间还设置有用于推动悬吊梁4沿列车行进方向移动的牵引系统,在悬浮系统的基础上实现车体的无接触推进、导向。
在空轨列车中采用磁悬浮技术,不存在轮胎这种易损件,因此不会有磨损损耗,减小了维护工作量,并且在列车运行时,不会产生较大噪音,更加的环保;并且,因磁悬浮技术,列车与轨道之间无接触,在运行时阻力小,进而能够减少能耗;
具体的,所述车体吊臂柱4b的左、右两侧设置有悬浮架支撑梁13,所述悬浮架5通过与悬浮架支撑梁13连接固定于车体吊臂柱4b上。
其中,所述轨道支撑架1可以为钢材或混凝土材料制成的结构件,包括立柱和横柱,所述立柱和横柱之间的转角处设置有加强筋。
优选的,由于钢材具有强度高、材质均匀、塑性及韧性良好和可焊性好等诸多优点,所述轨道支撑架1由钢材制成。
具体的,所述悬浮系统包括上下相对设置的导磁轨道6a和电磁铁6b,所述导磁轨道6a沿列车行进方向延伸,所述导磁轨道6a的顶部连接于轨道板3的底部,所述电磁铁6b的底部接触于悬浮架5的顶部,所述导磁轨道6a与电磁铁6b之间产生相互吸引的吸力。
所述牵引系统包括上下相对设置的感应板7a和直线电动机7b,所述感应板7a设置于导磁轨道6a的底部,所述直线电动机7b设置于电磁铁6b的顶部。
感应板7a设置于导磁轨道6a的底部,直线电动机7b设置于电磁铁6b的顶部,使悬浮系统和牵引系统形成一悬浮牵引系统,结构紧凑,空间占用率低,能够充分利用有限空间,并且布置合理,十分适合城市运行。
其中,车体的顶部设置有空调系统及电池组15,在悬浮架5的底部还设置有供电系统14,电池组与供电系统14连接用于为空轨列车的各种用电设备提供电能;车体和轨道支撑架的外表面铺设有太阳能薄膜电池为空调系统及电池组15供电;供电系统14与电池组15的底部通过弹簧等弹性部件连接。
作为悬浮系统的一种优选方案,所述导磁轨道6a的底部中间位置具有下凸的第一凸部6c,所述导磁轨道6a的底部的左右两端分别具有朝下凸出的第二凸部6d,使所述导磁轨道6a形成M形状的结构件,所述第一凸部6c和第二凸部6d均分别沿列车行进方向延伸;所述电磁铁6b为U形,U形的电磁铁6b的两端头分别与相应的其中一个第二凸部6d正对设置;所述感应板7a设置于第一凸部6c的底部。
采用上述设置结构时,悬浮系统包括导磁轨道6a、电磁铁6b,导磁轨道6a具有第一凸部6c和第二凸部6d,电磁铁6b为U形结构;电磁铁6b的两端分别与导磁轨道6a两端的两个第二凸部6d分别正对设置,电磁铁6b与第二凸部6d之间产生吸引力,使车体悬浮起来;在车体转弯或发生偏斜时,电磁铁6b与第二凸部6d之间发生偏斜,这时,电磁铁6b与第二凸部6d之间的吸引力Fn同时具有吸引悬吊梁的上浮力F1和纠正悬吊梁回位的侧向力F2,只需设置电磁铁6b和导磁轨道6a便能够对悬吊梁4产生出悬浮效果和导向效果,而无需像常规磁悬浮技术那样需要单独设置导向系统。
作为轨道梁2的一种优选方案,所述轨道梁2为厢式轨道梁,所述轨道梁开口10为缩口,即所述轨道梁开口10的宽度小于轨道梁2的内部的所述空腔的宽度,使轨道梁2的横截面形状为两个相对设置的倒F形结构件构成。采用该种设置结构式,缩口使轨道梁2下部的轨道梁开口10宽度尽量缩小,留有用于穿过悬吊梁4的车体吊臂柱4b的宽度以及一定的冗余空间和检修空间,缩小后的轨道梁开口10能够使轨道梁2的内部更加的封闭,保证其内部的设备运转正常,将所有环境的影响降到尽量低的地步。
优选的,在所述悬挂横梁4a的底部与轨道板3的顶部之间特别的设置有空气弹簧9,所述空气弹簧9的顶端连接于所述悬挂横梁4a的底部。所述空气弹簧9用于在车体“起飞”和“着陆”时进行有效支撑和减缓冲击;也可在悬挂横梁4a上连接有用于车体起步或停止时减少摩擦用的起步停靠轮,以减少悬挂横梁和轨道板之间的摩擦,车体在正常运行时,起步停靠轮不与轨道板接触,车体起步或停止运行时,起步停靠轮与轨道板接触,减少悬挂横梁和轨道板直接接触产生摩擦,影响悬挂横梁和轨道板的使用寿命。
因其采用磁悬浮技术,不存在轮胎这种易损件,因此不会有磨损损耗,减小了维护工作量,并且在列车运行时,不会产生较大噪音,更加的环保;并且,因磁悬浮技术,列车与轨道之间无接触,在运行时阻力小,进而能够减少能耗。
优选的,为了得到更稳定的运行效果,和安全效果,悬浮系统还包括设置于悬吊梁4的悬挂横梁4a上的悬浮控制器11,悬浮控制器11与电磁铁6b连接,电磁铁6b与导磁轨道6a之间设置有用于检测电磁铁6b与导磁轨道6a之间间距的气隙传感器12,所述气隙传感器12设置于悬浮架5上并连接悬浮控制器11,悬浮控制器11通过气隙传感器12发送的检测信号控制电磁铁6b上所通过的电流大小以实时调节间距至以及控制导向。
其中,车体吊臂柱4b的左、右两侧设置有悬浮架支撑梁13,所述电磁铁6b通过与悬浮架支撑梁13连接固定于悬吊梁4上。
具体的,所述第二凸部6d自上而下竖直设置。
具体的,电磁铁6b与导磁轨道6a之间的悬浮间隙控制在9-12mm,比如10mm。
电磁铁6b、直线电动机7b、悬浮控制器11设置在悬吊梁上,导磁轨道6a、感应板7a设置在轨道梁2内。
优选的,该种空轨列车还包括垫板8,因悬挂横梁4a在制造时其平整度不能够很好的保证,所述垫板8的顶部连接轨道板3的底部用以调整悬挂横梁4a底面的平整度,使空轨列车在运行时更加的平稳,所述垫板8的底部连接导磁轨道6a。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,包括支架、连接于支架顶端的轨道梁(2);其特征在于:所述轨道梁(2)的内部具有空腔,所述空腔沿列车行进方向贯穿其两端,并且所述空腔向下贯穿其底部形成轨道梁开口(10),所述轨道梁开口(10)沿列车行进方向延伸;所述轨道梁(2)的左、右两侧内壁均设置有沿列车行进方向延伸的轨道板(3);
还包括悬吊梁(4),所述悬吊梁(4)为T形,包括水平设置并位于所述空腔内的悬挂横梁(4a)和竖向设置的车体吊臂柱(4b),所述车体吊臂柱(4b)的底端用于连接车体的顶部;所述车体吊臂柱(4b)的左、右两侧均分别设置有悬浮架(5);
所述轨道板(3)位于所述悬挂横梁(4a)下方、悬浮架(5)上方;所述轨道板(3)的底部与悬浮架(5)的顶部之间设置有能够相互吸引以用于使悬挂横梁(4a)悬浮于轨道板(3)之上的悬浮系统、推动悬吊梁(4)沿列车行进方向移动的牵引系统;
所述悬挂横梁(4a)的底部与轨道板(3)的顶部之间设置有空气弹簧(9),所述空气弹簧(9)的顶端连接于所述悬挂横梁(4a)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,其特征在于:所述轨道梁(2)为厢式轨道梁,所述轨道梁开口(10)为缩口,即所述轨道梁开口(10)的宽度小于轨道梁(2)的内部的所述空腔的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,其特征在于:所述车体吊臂柱(4b)的左、右两侧设置有悬浮架支撑梁(13),所述悬浮架(5)通过与悬浮架支撑梁(13)连接固定于车体吊臂柱(4b)上。
4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,其特征在于:所述支架包括多个沿列车行进方向依次排布的轨道支撑架(1),所述轨道梁(2)由多个沿列车行进方向依次排布并连接的轨道梁单体组成。
5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,其特征在于:所述轨道支撑架(1)为钢材或混凝土材料制成的结构件,包括立柱和横柱,所述立柱和横柱之间的转角处设置有加强筋。
6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮空轨列车悬挂结构,其特征在于:所述轨道支撑架(1)由钢材制成。
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