CN111733637A - 超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，包括线路系统、列车、走行装置、供电系统、悬浮导向装置、牵引制动系统和运控信号系统，其中：所述线路及列车系统采用超导型磁浮制式；所述线路系统包括高架桥墩和开口向上、截面呈现倒置Ω形的槽型道床；所述走行装置包括转向装置、减振机构、构架、悬浮架和滑撬；所述悬浮导向装置包括永磁轨道和超导磁浮装置，所述永磁轨道铺设于槽型道床的底部，所述超导磁浮装置安装于走行装置的底部两侧。本发明的线路及列车系统应用了超导磁浮系统，可实现无接触悬浮，无噪音，无摩擦磨损，无电磁辐射，安全平稳运行。

Description

超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统
技术领域
本发明公开了一种超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，属于磁浮轨道交通系统，适用于铁路行业、轨道交通领域。
背景技术
随着我国经济建设的发展和科学技术的进步，轨道交通产业也迎来快速发展机遇。目前我国轨道交通线路及装备多为轮轨交通，但轮轨技术已发展至瓶颈阶段、停滞不前；近些年，磁浮轨道交通线路及列车受到广泛的关注，但均为常导型磁浮制式线路，常导型磁浮轨道交通线路均为开放式结构，轨道外露，安全防护性差，且占地面积大，土地利用率低，常导型磁浮线路电磁噪音大、辐射强，影响周边环境。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，应用创新性的超导磁浮技术，并采用内嵌式的总体结构形式，较之现有的磁浮轨道交通形式，本发明作为一种全新的轨道交通理念及高科技产品，建设并应用，可解决现阶段轨道交通行业技术发展缓慢的难题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，包括线路系统、列车、走行装置、供电系统、悬浮导向装置、牵引制动系统和运控信号系统，其中：
所述线路系统包括高架桥墩和开口向上、截面呈现倒置Ω形的槽型道床；
所述列车由至少两节车辆通过车间连接装置编组，每节车辆配置两套走行装置，所述走行装置包括转向装置、减振机构、构架、悬浮架和滑撬；
所述供电系统沿线路系统铺设于槽型道床内侧、嵌入线路系统中；
所述悬浮导向装置包括永磁轨道和超导磁浮装置，所述永磁轨道铺设于槽型道床的底部，所述超导磁浮装置安装于走行装置的底部两侧；
所述牵引制动系统包括线路定子和车载动子，所述线路定子连续铺设于槽型道床的内壁，嵌入式地吊挂于线路内壁上方，所述车载动子安装于走行装置的悬浮架上，每套走行装置配置四套车载动子；
所述运控信号系统包括轨道线缆和车载信号器，所述轨道线缆内嵌于槽型道床底部，沿线路连续铺设，每节车辆配置一台车载信号器。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明将最先进的超导磁浮技术应用于轨道交通领域，杜绝传统磁浮轨道交通的电磁辐射与噪音，打造“安静轨道”，创建和谐交通。
本发明的磁浮列车系统及交通沿线轨道设施等均内嵌于线路主体工程结构内部，线路外形简洁美观，结构紧凑集约，风阻小，无噪音，占地面积小，适用范围广。
同时，嵌入式的线路结构比现有外露型的线路有助于保护沿线机电设施，系统防护性好，列车内嵌于凹槽形线路结构之中，运行稳定性好，乘坐舒适，安全保障性高。
本发明的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统适用于干线交通，也可用于支线或专用线；可用于运送乘客，也可为物流交通运输货物；适用于低速、中速、高速的全速域交通。
本发明理念领先，设计简约、绿色环保、经济适用、安全可靠，增加了轨道交通形式的多样性。
本发明提供了一种超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其结构、组成，性能、外观极具特点与优势，适用于全速域、多用途的现代轨道交通。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明的轴测立体图。
图2为本发明的主视图。
图3为图2的左视图。
图4为本发明的线路系统的结构示意图。
图5为本发明的车辆的结构示意图。
图6为图5的左视图。
图7为本发明的走行装置的主视图。
图8为图7的俯视图。
图9为图7的左视图。
图10为本发明的悬浮导向装置、牵引制动系统和运控信号系统的示意图。
图11为本发明的悬浮导向系统、牵引制动系统的工作示意图。
图12为本发明的给排水环保系统和生命安全通道的示意图。
具体实施方式
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统主要包括线路系统1、列车2、走行装置3、供电系统4、悬浮导向装置5、牵引制动系统6、运控信号系统7、给排水环保系统8、检修维护通道9、生命安全通道10等，如图1、2、3所示。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的线路系统1包括高架桥墩1.1、桥床支座1.2、槽型道床1.3等。高架桥墩1.1在线路横向可以是单桥墩、或是双桥墩组合，桥墩高度为5m，不影响路面交通；槽型道床1.3截面呈现倒置Ω形结构，开口向上；在线路横向可以是单槽道床，或是双槽连体组合，通过纵向可滑移的桥床支座1.2与高架桥墩1.1连接，如图4所示。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的列车2由车辆2.1、车间连接装置2.2等组成，车辆2.1包括车体2.11、车内设施2.12、车载电源2.13、空调恒温装置2.14、通信系统2.15等。车内设施2.12用于安置乘客或固定货物；车载电源2.13为车内照明、空调、门窗等提供电能；空调恒温装置2.14控制车内温度保持在规定的范围内；通信系统2.15接收运行指令以及反馈车辆2.1实时运用信息；车体2.11承载乘客或货物，并将上述设施设备整合为一体，如图5、6所示。车辆2.1车长为10～22m，宽2.4～3.2m、高为2.4～3.8m。每辆车可乘坐20～200人。车间连接装置2.2方便列车编组或解编，包括风挡2.21和车钩连接器2.22，如图5所示。列车2可根据运营需求2～8节编组、或更多节编组。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的走行装置3主要包括转向装置3.1、减振机构3.2、构架3.3、缓冲装置3.4、悬浮架3.5、滑撬3.6等，上述部件之间通过栓接或销接连接配合，如图7、8、9所示。转向装置3.1可将车辆2.1与走行装置3连接为一体，并支撑车辆2.1；构架3.3销接两套或多套悬浮架3.5，悬浮架3.5可相对于构架3.3水平灵活转动；减振机构3.2与转向装置3.1按照平均比例、共同起到承载车辆2.1的作用，可减少车辆运行过程中的振动，使车辆2.1平稳运行；缓冲装置3.4可缓和走行装置3在运行过程中的冲击，保障列车2运行稳定；滑撬3.6在列车2制动过程中，辅助列车制动，可升降伸缩的滑撬3.6在车辆非悬浮状态时可用于支撑车辆2.1。嵌入式超导磁浮轨道列车2每辆车配置两套走行装置3。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的供电系统4沿线路系统1铺设于槽型道床1.3内侧、嵌入线路系统1中，安全可靠，如图3所示。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的悬浮导向装置5主要由永磁轨道5.1及超导磁浮装置5.2组成，如图10所示。永磁轨道5.1用于产生稳定的磁场，沿线路连续铺设于线路系统1槽型道床1.3的底部。超导磁浮装置5.2安装于走行装置3的底部两侧，当超导磁浮装置5.2进入超导状态后，配合永磁轨道5.1产生的磁场作用，可使其具有稳定悬浮及自导向功能。本发明采用双轨永磁轨道5.1，磁轨横向中心距(轨距)根据需求可设计为600～2400mm。每套超导磁浮装置5.2在永磁轨道5.1上最大悬浮力可选型2000N～5000N。每辆车根据需要可设置32～64套超导磁浮装置。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的牵引制动系统6主要分为线路定子6.1及车载动子6.2两部分，如图10所示。线路定子6.1连续铺设于线路系统1槽型道床1.3的内壁，嵌入式地吊挂于线路内壁上方。车载动子6.2安装于走行装置3的悬浮架3.5上，每个走行装置3配置四套车载动子6.2。设置于线路系统1槽型道床1.3底部的滑轨6.3用于配合走行装置3的滑撬3.6，辅助列车2制动或驻车。超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统最大爬坡坡度可达100‰。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的运控信号系统7控制列车2的启动、加速、运行、制动及停车。运控信号系统7由轨道线缆7.1及车载信号器7.2组成。轨道线缆7.1内嵌于线路系统1槽型道床1.3底部，沿线路连续铺设；车载信号器7.2于每辆车配置一台，如图10所示。本发明的列车2可按设定自动驾驶程序，也可由人工控制。
嵌入式超导磁浮轨道交通线路系统1的内凹型槽型道床1.3需要设置排水系统8.1；同时，为确保线路、列车及其沿途装置的清洁、卫生，应设置给水装置8.2用于去污、集污，维护系统的绿色、环保，如图12所示。
超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统的检修维护通道9设置在槽型道床1.3的内凹槽底部，供列检人员及检测、维修、养护仪器或设备对线路及附属设施进行检修、维护及保养。检修维护通道9在槽型道床1.3中为双通道，在线路系统1中为双线四通道设计，可供大型机械、装置通过，完成复杂的工程作业。
本发明中的中央生命安全通道10.1宽度为1.2～2.4m。独立生命安全通道10.2的宽度不小于1m，符合轨道交通设计规范的要求，如图12所示。在紧急情况下，检修维护通道9也可作为生命安全通道用于疏散乘客，生命安全通道10与检修维护通道9构成“安全双通道”，可有效地降低安全风险，确保乘客生命安全。
上述线路及列车系统全线采用高架敷设、全封闭的结构。线路系统可根据需求采用单线，亦可双线施工。线路系统采用独特的倒置Ω形或双倒置Ω形凹槽型道床，在线路横向可以是单槽道床，或是双槽连体组合道床。
本发明的列车是搭载乘客、托运行李，亦或装载货物的主要承载装置，列车与轨道系统及附属设施无接触、无摩擦、无磨损，且二者之间保持10～30mm的间隙，风阻小，无噪音，符合现代轨道列车的设计理念。
上述线路及列车系统的走行装置是超导磁浮轨道交通系统的走行与转向执行部件，用于支撑车辆，减少车辆运行过程中的振动，使车辆平稳运行；走行装置完全内嵌于线路中的倒置Ω形道床内，实现稳定悬浮，并安静运行，嵌入式超导磁浮轨道列车的最小转弯半径可设计为50m，甚至更小，以适用于特殊或复杂区域环境的运用需要。
上述线路及列车系统的供电系统负责对牵引制动系统供电。本发明中的供电系统可采用分段式供电模式，供电效率高、损耗小，优于集中供电模式。供电电压可选择DC1500V或DC750V。
上述线路及列车系统的悬浮导向装置是磁浮轨道交通系统的悬浮、导向主体，本发明采用的超导磁浮装置首选高温超导技术，根据需求也可选择低温超导技术。超导磁浮技术优于常导磁浮，可实现无源自稳定悬浮以及自导向功能，无电磁噪音、无辐射，是新一代磁浮轨道交通的首选。本发明的悬浮导向装置的工作悬浮高度D为10～30mm，如图11所示。
上述线路及列车系统的牵引制动系统是超导磁浮轨道交通系统的驱动及制动部件。本发明所述的牵引制动装置分布于列车的两侧，驱动能力强；同时可有效减小列车运行中的水平转矩，减少车辆的摇头，提高运行平稳性及运行品质，有别于中置式单一的驱动方式。本发明的牵引制动系统的工作驱动间隙d为10～30mm，如图11所示。
上述线路及列车系统的检修维护通道一改以往磁浮轨道外放的检修模式，本发明的检修维护通道设置在槽型道床的内凹槽底部，方便列检人员安全、集中地对线路及附属设施进行检修作业及维修养护，工作人员只需操作小型的检修设备或便携式仪器，即可完成复杂繁琐的检测修理工作，无需大型的道路养护机械或车辆，本发明的技术创新性与先进性突出体现了以人为本、经济高效的理念。
本发明的生命安全通道采用“双保险”的设计模式：双线槽型道床的生命安全通道设置在线路中间、两个槽型道床之间的公共区域，称为中央生命安全通道；单线槽型道床的生命安全通道设置在线路两侧，称为独立生命安全通道。同时，检修维护通道也可作为生命安全通道用于疏散乘客，有效地降低安全风险，确保人身生命安全。本发明在安全可靠性上集中并充分体现了生命至上、安全第一的原则。

Claims (10)

1.一种超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：包括线路系统、列车、走行装置、供电系统、悬浮导向装置、牵引制动系统和运控信号系统，其中：
所述线路及列车系统采用超导型磁浮制式；
所述线路系统包括高架桥墩和开口向上、截面呈现倒置Ω形的槽型道床；
所述列车由至少两节车辆通过车间连接装置编组，每节车辆配置两套走行装置，所述走行装置包括转向装置、减振机构、构架、悬浮架和滑撬；
所述供电系统沿线路系统铺设于槽型道床内侧、嵌入线路系统中；
所述悬浮导向装置包括永磁轨道和超导磁浮装置，所述永磁轨道铺设于槽型道床的底部，所述超导磁浮装置安装于走行装置的底部两侧；
所述牵引制动系统包括线路定子和车载动子，所述线路定子连续铺设于槽型道床的内壁，嵌入式地吊挂于线路内壁上方，所述车载动子安装于走行装置的悬浮架上，每套走行装置配置四套车载动子；
所述运控信号系统包括轨道线缆和车载信号器，所述轨道线缆内嵌于槽型道床底部，沿线路连续铺设，每节车辆配置一台车载信号器。
2.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：所述槽型道床为单槽道床或双槽连体组合，通过纵向可滑移的桥床支座与高架桥墩连接，桥墩高度为5m。
3.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：所述走行装置完全内嵌于线路中的倒置Ω形道床内。
4.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：每节车辆车长为10～22m，宽为2.4～3.2m、高为2.4～3.8m，载客人数为20～200人。
5.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：在构架和悬浮架之间设置缓冲装置。
6.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：所述滑撬为可升降伸缩的滑撬，在所述槽型道床底部设置有与滑撬配合的滑轨。
7.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：所述永磁轨道为双轨永磁轨道，磁轨横向中心距为600～2400mm，每套超导磁浮装置在永磁轨道上最大悬浮力为2000N～5000N，每节车辆设置32～64套超导磁浮装置。
8.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：所述悬浮导向装置的工作悬浮高度为10～30mm，所述牵引制动系统的工作驱动间隙为10～30mm。
9.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：在所述槽型道床的内凹槽底部设置有给排水环保系统和检修维护通道，所述检修维护通道为双向四通道。
10.根据权利要求1所述的超导型磁浮嵌入式轨道交通线路及列车系统，其特征在于：在所述槽型道床上方设置生命安全通道，所述生命安全通道包括设置在中部的宽度为1.2～2.4m的中央生命安全通道和设置在两侧的宽度为1～1.2m的独立生命安全通道。
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