CN111845828B - 一种悬挂式永磁悬浮列车转向架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬挂式永磁悬浮列车转向架。其包括：转向架框架、垂吊装置、导向装置、制动装置。该转向架能够以转向架中心为原点建立空间直角坐标系，以转向架前进方向为X轴正向，以转向架左右偏移方向为Y轴，以转向架上下悬浮方向为Z轴，在该空间六个方向上只保留转向架沿X轴方向的移动自由度，而在其余方向上均设置有能够调节转向架运行姿态的装置，由此能够从多个维度确保列车的稳定运行。

Description

一种悬挂式永磁悬浮列车转向架

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车技术领域，具体而言涉及一种悬挂式永磁悬浮列车转向架。

背景技术

悬挂式磁浮轨道交通系统是一种新型的轨道交通制式。悬挂式永磁悬浮交通的天梁在磁悬浮列车上方，由立柱支撑在空中。磁悬浮列车转向架置于下倒U形开口的天梁内，车厢悬挂于转向架上，沿轨道梁下方运行。悬挂式永磁悬浮列车在行走时，转向架会承受磁悬浮列车施加的重力，尤其是在车辆转弯时，转向架受到离心力的作用产生较大的冲击，同时转向架上作用有永磁悬浮所产生的侧向力。现有的悬挂式永磁悬浮列车转向架大多安装有导向轮，通过导向轮实现车辆的导向并通过导向轮承受侧偏力。悬挂式永磁悬浮列车在运行过程中，转向架因为悬浮力的变化和载重量的变化还会上下浮动，会在上下方向对导向轮进行磨损，甚至使胶轮脱落。这同时还会造成导向轮产生噪音，从而给磁悬浮列车运行带来一定的安全隐患且降低了车辆系统的稳定性与乘坐舒适度。

中国发明专利201810884768.8公开的悬挂式磁悬浮轨道交通系统中所记载的磁悬浮列车转向架由转向架构架、横梁、导向轮、永磁模块等组成。在磁悬浮列车运行时，通过导向轮在轨道梁内壁的滚动进行导向运行。但此转向架在运行时会导致导向轮与轨道梁之间产生滚动摩擦，从而带来一定的噪音污染以及无法避免转向架上的永磁模块与安装在轨道梁里面的永磁磁轨之间产生排斥力使永磁悬浮列车发生侧偏。

中国发明专利201911035850.4公开的一种磁悬浮列车的转向架包括底座、回转轴承、轮轴、弹簧、直线轴承、导向轮等。其在转向架由于永磁体之间的相互排斥作用而上下浮动的过程中，利用调整弹簧调整转向架的导向轮位置结构，从而达到使导向轮在水平方向滚动和垂直方向移动的效果。但是这个转向架还存在当永磁体产生的侧向力时会使转向架发生侧偏等问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种悬挂式永磁悬浮列车转向架，本发明的悬挂式永磁悬浮列车转向架能够解决现有技术中永磁悬浮所产生的水平侧向力使转向架发生侧偏以及永磁悬浮转向架上导向轮磨损的问题，该悬挂式永磁悬浮列车转向架结构紧凑且简易，适用于永磁悬浮轨道交通，可实现永磁悬浮列车的无接触导向、稳定运行、悬浮、减震。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种悬挂式永磁悬浮列车转向架，其包括：

转向架框架，其能够沿轨道梁在轨道梁内部的轨道永磁组上方运行，包括左侧架体、右侧架体以及连接在所述左侧架体和右侧架体中部的横向架体，其中，所述左侧架体和右侧架体的下部分别固定设置有与所述轨道永磁组互斥的永磁体，所述横向架体的中部设置有垂直贯穿的通孔；

垂吊装置，其设置在所述横向架体中部的通孔中，包括位于横向架体上方的挡板，垂直贯穿所述通孔的轴，以及设置在横向架体下方的支撑板，所述挡板和所述支撑板分别与所述轴的上端和下端固定连接，所述挡板和横向架体的通孔之间设置有顶部缓冲连接系统，所述支撑板与所述轴之间连接有底部缓冲连接系统，所述支撑板的下方与永磁悬浮列车的轿厢固定连接，带动所述轿厢同步沿轨道梁运行；

导向装置，其包括设置在所述左侧架体和右侧架体远端的电磁铁和间隙传感器，还包括设置在轨道梁内部并与所述转向架框架远端平齐的F轨，所述间隙传感器用于检测所述电磁铁和F轨之间的间距，在间距偏离正常间隙范围时，驱动所述电磁铁产生相应的磁场，推动或吸引所述转向架框架，恢复与F轨之间的间距至正常间隙范围内；

制动装置，其包括设置在所述左侧架体和右侧架体侧部的制动钳和液压伸缩装置，还包括设置在轨道梁内部并与所述制动钳顶端平齐的刹车轨道，所述液压伸缩装置在刹车时向上推动所述制动钳，所述制动钳的顶面与刹车轨道的顶部抵接抱死提供制动。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，所述挡板的尺寸大于所述通孔的直径，设置在所述挡板和横向架体的通孔之间的顶部缓冲连接系统具体包括：

二系减震装置，其垂直抵接在所述挡板的下底面与所述横向架体通孔的顶部之间，用于缓冲吸收垂向振动；

圆锥滚子轴承，其包括上下两个，两个所述圆锥滚子轴承设置在所述轴的外壁与所述横向架体通孔的内壁之间；

销轴，其固定设置在所述轴的顶部，且抵接在所述圆锥滚子轴承的上端面和挡板的下底面之间。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，设置在支撑板与所述轴之间的底部缓冲连接系统具体包括：

双头螺柱，其包括相对设置在轴外壁两侧的一对；

六角螺母，其分别贯穿所述双头螺柱；

三系减震装置，其包括两个，所述三系减震装置的顶端与所述六角螺母固定连接并设置在所述双头螺柱内部，所述三系减震装置的底端与所述支撑板的顶端铰接固定，用于缓冲吸收轿厢与转向架框架之间相对摆动的振动速度和倾摆角。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，所述左侧架体和右侧架体的下部还分别固定设置有永磁固定板，所述永磁体固定安装在所述永磁固定板的内部；

所述永磁固定板与所述转向架框架之间还垂直连接有一系减震装置，用于吸收永磁体与转向架框架之间的振动垂直。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，所述一系减震装置为空气弹簧减震器；所述二系减震装置为二级弹簧；所述三系减震装置为弹簧减震器，且所述的弹簧减震器斜向设置铰接所述轴14与轿厢。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，所述一系减震装置处于拉伸状态；所述二系减震装置处于压缩状态；所述三系减震装置处于拉伸状态。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，所述左侧架体和右侧架体均设置为C字形结构，包括前端脚、后端脚以及连接在前端脚与后端脚之间的中间连接部，所述左侧架体和右侧架体的中间连接部相互平行设置在转向架框架的内侧，所述左侧架体和右侧架体的前端脚和后端脚分别设置在转向架框架的外侧且位于转向架框架的前后两端，所述导向装置分别设置在所述左侧架体和右侧架体的前端脚的远端和后端脚的远端。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，所述左侧架体的中间连接部与右侧架体的中间连接部之间还在所述横向架体的上方设置有直线电机安装板，所述挡板和轴均设置在所述直线电机安装板的内侧下方，所述直线电机安装板的上侧顶部固定连接有直线电机。

可选的，如上任一所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其中，所述制动装置其包括分别设置在所述C字形结构的左侧架体和右侧架体的前后两侧的两组，各制动装置分别位于所述左侧架体和右侧架体的前端脚与后端脚之间，且位于在所述永磁固定板以及一系减震装置的上方，每一组所述制动装置均包括：

制动安装板，其设置在所述永磁固定板以及一系减震装置的上方，与所述转向架框架固定连接；

制动钳升降滑道，其垂直设置在所述制动安装板上，包括相互平行的两条；

制动钳，其平行于所述制动安装板，设置在所述制动钳升降滑道之间，所述制动钳包括沿制动钳升降滑道上下设置的两个；

制动钳复位弹簧，其下端抵接所述制动安装板的上端面，其上端抵接位于下侧的制动钳的下底面；

液压伸缩装置，其设置在上下两个制动钳之间，用于在刹车时向上推动所述制动钳，驱使所述制动钳的顶面与刹车轨道的顶部抵接抱死提供制动。

有益效果

本发明所提供的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其能够以转向架中心为原点建立空间直角坐标系，以转向架前进方向为X轴正向，以转向架左右偏移方向为Y轴，以转向架上下悬浮方向为Z轴，在该空间六个方向上只保留转向架沿X轴方向的移动自由度，而在其余方向上均设置有能够调节转向架运行姿态的装置，由此能够从多个维度确保列车的稳定运行。在列车运行时，转向架上的永磁模块与安装在轨道梁里面的永磁磁轨之间产生悬浮力相同的4点悬浮系统使转向架稳定悬浮在轨道梁永磁磁轨上的某一高度，使转向架无法翻转和上下移动，从而约束了转向架沿Z轴方向的移动、Y轴方向的转动自由度。同时转向架在运行时也会受到侧向偏移作用力，使转向架偏离轨道梁中心线位置，使转向架两侧间隙不相等，这时通过控制系统改变左右两侧电磁铁线圈电流的大小，使间隙小的一侧电流减少，电磁吸力减少，而间隙大的一侧电流增加，电磁吸力增加，从而通过电磁铁线圈与F轨之间的吸力，使得偏离中心的转向架自动恢复到中心线位置，从而约束转向架沿Y轴方向的移动、Z轴方向的转动自由度，确保列车运行的稳定性。

进一步，本发明中的悬挂式永磁悬浮列车转向架结构对称，受力均匀，可以实现无接触导向、稳定运行。轿厢悬挂在轨道下方，通过磁悬浮力，与轨道之间呈非接触的连接形式，在轨道中行驶，能够实现无摩擦力运行，前进阻力小，能耗低，低碳环保。同时车辆运行中导向装置无需与轨道梁接触，省去了磨损轮胎的维护及更换，降低了轨道梁的维修费用，解决了导向轮与轨道梁接触产生的噪音及振动等问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的悬挂式永磁悬浮列车转向架与轨道梁连接的立体结构示意图。

图2为本发明悬挂式永磁悬浮列车转向架的立体结构示意图。

图3为本发明悬挂式永磁悬浮列车转向架二系减震装置连接部分示意图。

图4为本发明悬挂式永磁悬浮列车转向架二系减震装置连接部分局部放大示意图。

图5为本发明悬挂式永磁悬浮列车转向架一系减震装置连接部分局部放大示意图。

图6为本发明悬挂式永磁悬浮列车转向架电磁铁控制器连接示意图。

图7为本发明悬挂式永磁悬浮列车转向架制动装置示意图。

图中，1表示转向架框架；2表示挡板；3表示二系减震装置；4表示销轴；5表示圆锥滚子轴承；6表示电磁铁；7表示间隙传感器；8表示线圈；9表示一系减震装置；10表示螺栓；11表示螺母；12表示永磁固定板；13表示永磁体；14表示轴；15表示双头螺柱；16表示六角螺母；17表示三系减震装置；18表示支撑板；19表示直线电机；20表示直线电机安装板；21表示制动装置；22表示轨道梁；23表示刹车轨道；24表示F轨；25表示立板；26表示隔磁底板；27表示轨道永磁组；28表示电磁铁控制器；29表示制动钳升降滑道；30表示制动钳；31表示液压伸缩装置；32表示制动钳复位弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于悬挂式永磁悬浮列车转向架本身而言，由轨道梁外壳指向转向架框架中间的轴的方向为内，反之为外；而非对本发明的装置机构的特定限定。

本发明中所述的“左、右”的含义指的是使用者正对悬挂式永磁悬浮列车转向架前进方向时，使用者的左边即为左，使用者的右边即为右，而非对本发明的装置机构的特定限定。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本发明中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对悬挂式永磁悬浮列车转向架前进方向时，由轨道永磁组指向直线电机的方向即为上，反之即为下，而非对本发明的装置机构的特定限定。

本发明中所述的“前、后”的含义指的是沿悬挂式永磁悬浮列车转向架前进方向即为前，反之即为后。

图1为根据本发明的一种悬挂式永磁悬浮列车转向架，其可运用于落地式、跨越式永磁悬浮列车，该转向架的具体结构可设置为包括：

转向架框架1，其能够沿轨道梁22在轨道梁22内部的轨道永磁组27上方运行，包括左侧架体、右侧架体以及连接在所述左侧架体和右侧架体中部的横向架体，其中，所述左侧架体和右侧架体的下部分别固定设置有与所述轨道永磁组27互斥的永磁体13，所述横向架体的中部设置有垂直贯穿的通孔；

垂吊装置，其设置在所述横向架体中部的通孔中，包括位于横向架体上方的挡板2，垂直贯穿所述通孔的轴14，以及设置在横向架体下方的支撑板18，所述挡板2和所述支撑板18分别与所述轴14的上端和下端固定连接，用于连接垂吊装置与转向架框架1，所述挡板2和横向架体的通孔之间设置有顶部缓冲连接系统，所述支撑板18与所述轴14之间连接有底部缓冲连接系统，所述支撑板18的下方与永磁悬浮列车的轿厢固定连接，带动所述轿厢同步沿轨道梁22运行；

导向装置，其包括设置在所述左侧架体和右侧架体远端的电磁铁6和间隙传感器7，还包括设置在轨道梁22内部并与所述转向架框架1远端平齐的F轨24，所述间隙传感器7用于检测所述电磁铁6和F轨24之间的间距，在间距偏离正常间隙范围时，驱动所述电磁铁6产生相应的磁场，推动或吸引所述转向架框架1，恢复与F轨24之间的间距至正常间隙范围内；

制动装置21，其包括设置在所述左侧架体和右侧架体侧部的制动钳30和液压伸缩装置31，还包括设置在轨道梁22内部并与所述制动钳30顶端平齐的刹车轨道23，所述液压伸缩装置31在刹车时向上推动所述制动钳30，所述制动钳30的顶面与刹车轨道23的顶部抵接抱死提供制动。

与之配合的轨道梁22，其内部可以在其两侧中部设置所述F轨24，所述的轨道梁22的内侧底部轨道上铰接着隔磁底板26，所述的轨道永磁组27通过螺栓连接固定在轨道梁22内部的立板25与隔磁底板26之间，隔磁底板26的两侧可分别铰接用于固定轨道永磁组27的所述立板25。该悬挂式永磁悬浮列车能够由轨道永磁组27与永磁体13之间的互斥作用悬浮在轨道梁22上，由直线电机驱动车辆行驶，通过转向架框架所伸展出来的四个外侧端脚和四个中间支架，利用其中位于转向架框架的外侧支架端脚安装电磁铁，并在电磁铁上安装有间隙传感器；利用转向架框架的中间支架作为制动安装板，安装相应的制动装置，同时转向架框架的制动安装板下端还可安装一系减震装置，并利用一系减震装置的下端安装永磁体，用于与磁浮轨道上的永磁体相斥，从而实现无接触悬浮。

具体而言，参照图3所示，本发明所使用的垂吊装置，其挡板2的尺寸大于所述通孔的直径，设置在所述挡板2和横向架体的通孔之间的顶部缓冲连接系统具体可设置为包括：二系减震装置3，其垂直抵接在所述挡板2的下底面与所述横向架体通孔的顶部之间，用于缓冲吸收垂向振动；圆锥滚子轴承5，其包括上下两个，两个所述圆锥滚子轴承5设置在所述轴14的外壁与所述横向架体通孔的内壁之间；销轴4，其固定设置在所述轴14的顶部，且抵接在所述圆锥滚子轴承5的上端面和挡板2的下底面之间。而设置在支撑板18与所述轴14之间的底部缓冲连接系统则具体可设置为包括：双头螺柱15，其包括相对设置在轴14外壁两侧的一对；六角螺母16，其分别贯穿所述双头螺柱15；三系减震装置17，其包括两个，所述三系减震装置17的顶端与所述六角螺母16固定连接并设置在所述双头螺柱15内部，所述三系减震装置17的底端与所述支撑板18的顶端铰接固定，用于缓冲吸收轿厢与转向架框架之间相对摆动的振动速度和倾摆角。

由此，本发明能够利用上述二系、三系减震装置，与从设置在所述左、右侧架体下部的永磁固定板12垂直连接至所述转向架框架1之间的一系减震装置9，还有F轨与电磁铁之间相互作用的减震装置，共同构成减震系统。该减震系统的一系减震装置9能够对安装在所述永磁固定板12内部的所述永磁体13提供垂直方向的缓冲固定。由此，该减震系统能够通过在一系减震装置上下盖板的连接螺杆上加锁紧螺母的方式将一系减震装置分别与转向架和永磁固定板连接起来，用于减小永磁体与转向架之间的垂直振动，使得转向架运行更加平稳；二系减震装置连接转向架框架与挡板，用于缓解垂向振动。同时弹簧处于压缩状态，用于减少在运行过程中竖直方向上的振动与传递力的作用，避免了二系减震装置的损坏，延长了弹簧使用寿命。三系减震装置连接轴与支撑板，减小了轿厢与转向架之间相对摆动的振动速度，使得车辆运行更加平稳，同时三系减震装置减小了车体过外界弯道时的倾摆角，增加了车辆的乘坐舒适性。F轨与电磁铁相互作用减震装置是由于传递给转向架框架的震动使转向架的悬浮高度超过规定悬浮范围，通过控制电磁铁中线圈电流的大小，改变电磁铁对F轨的吸引力，使转向架稳定在一定的高度，从而起到缓冲减震的作用。此减震装置克服了传统单向振动传递，垂直振动先从永磁相斥，传递给悬浮的永磁体，通过一系减震装置传递给转向架框架，通过二系减震装置和F轨与电磁铁相互作用减震装置传递给挡板和轴，之后又通过三系减震装置向下传递给支撑板，最后传递给轿厢，多级减震传递保证了轿厢的平稳性。

其中，所述的一系减震装置9具体可设置为处于拉伸状态的空气弹簧减震器；所述二系减震装置3具体可设置为处于压缩状态的二级弹簧，例如，钢弹簧；所述三系减震装置17具体可设置为处于拉伸状态的弹簧减震器，且所述的弹簧减震器斜向设置铰接所述轴14与轿厢。

具体参照图3以及图6所示的转向架框架1结构，该转向架框架1的左侧架体和右侧架体均可具体设置为C字形结构，包括前端脚、后端脚以及连接在前端脚与后端脚之间的中间连接部，所述左侧架体和右侧架体的中间连接部相互平行设置在转向架框架1的内侧，所述左侧架体和右侧架体的前端脚和后端脚分别设置在转向架框架1的外侧且位于转向架框架1的前后两端，所述导向装置分别设置在所述左侧架体和右侧架体的前端脚的远端和后端脚的远端。

其中，所述左侧架体的中间连接部与右侧架体的中间连接部之间还在所述横向架体的上方设置有图2所示的直线电机安装板20，所述挡板2和轴14均设置在所述直线电机安装板20的内侧下方，所述直线电机安装板20的上侧顶部固定连接有直线电机19。

基于该转向架框架1结构，本发明中的制动装置21则具体可设置为包括分别固定安装在所述C字形结构的左侧架体和右侧架体的前后两侧的两组，各制动装置分别位于所述左侧架体和右侧架体的前端脚与后端脚之间，且位于在所述永磁固定板12以及一系减震装置9的上方。其中的每一组所述制动装置21均可设置为包括图7所示的如下结构：制动安装板，其设置在所述永磁固定板12以及一系减震装置9的上方，与所述转向架框架1固定连接；制动钳升降滑道29，其垂直设置在所述制动安装板上，包括相互平行的两条；制动钳30，其平行于所述制动安装板，设置在所述制动钳升降滑道29之间，所述制动钳30包括沿制动钳升降滑道29上下设置的两个；制动钳复位弹簧32，其下端抵接所述制动安装板的上端面，其上端抵接位于下侧的制动钳30的下底面；液压伸缩装置31，其设置在上下两个制动钳30之间。由此，所述的制动钳升降滑道29能够通过螺栓连接固定在转向架框架1内侧端脚上端，所述的制动钳升降滑道29用于与制动钳30连接的滑块上下滑动，由所述的液压伸缩装置31驱动制动钳30上下运动钳夹抱死刹车轨道23或撤销抱死，所述的制动钳复位弹簧32用于液压伸缩装置关闭时复位制动钳。从而，该制动装置21能够在在刹车时向上推动所述制动钳30，驱使所述制动钳30的顶面与刹车轨道23的顶部抵接抱死提供制动。

由此，本发明能够利用电磁铁6、线圈8、F轨24、间隙传感器7、电磁铁控制器28所构成的导向装置，利用其中的电磁铁控制器28，通过将其端口与缠绕在电磁铁6上的线圈8连接，将所述的间隙传感器7安装在电磁铁6的中部，用于检测电磁铁6与F轨24之间的距离实现对转向架框架1运行姿态偏转的矫正：当安装在电磁铁6上的间隙传感器7检测到转向架偏离正常的间隙范围时，控制系统通过对电磁铁6中的线圈8电流进行控制，使转向架上的电磁铁6与轨道梁上的F轨24相互作用，使车辆恢复到正常位置，从而达到控制列车导向、防侧偏的目的。其中的F轨结构也可以使用导磁板或直接使用铁板等导磁结构实现。

由轴14、圆锥滚子轴承5、销轴4、挡板2、支撑板18、双头螺柱15、六角螺母16、三系减震装置17所构成的垂吊装置，其具体可将转向架框架与垂吊装置通过图4方式利用圆锥滚子轴承、销轴、二系减震装置连接：将所述的轴14通过两个圆锥滚子轴承5贯穿转向架框架1，并对其顶部利用销轴4连接，使得所述的圆锥滚子轴承5放置于转向架框架1中央的圆柱孔中，用于连接轴14与转向架框架1。所述的支撑板18与轴14之间铰接着斜向设置的至少2个三系减震装置17，所述的支撑板18上至少安装4个螺栓用于连接轿厢。所述的挡板上安装有控制电磁铁线圈电流的电磁铁控制器，挡板的上部空间安装直线电机安装板并与转向架框架固定，在直线电机安装板上安装直线电机，所述的挡板与转向架框架之间安装有竖直设置的二系减震装置。所述的三系减震装置分别通过双头螺柱与螺母连接铰接在轴与支撑板之间。

由此，上述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其能够以转向架中心为原点建立空间直角坐标系，以转向架前进方向为X轴正向，以转向架左右偏移方向为Y轴，以转向架上下悬浮方向为Z轴，在该空间六个方向上只保留转向架沿X轴方向的移动自由度，而在其余方向上均设置有能够调节转向架运行姿态的装置，由此能够从多个维度确保列车的稳定运行。在列车运行时，转向架上的永磁模块与安装在轨道梁里面的永磁磁轨之间产生悬浮力相同的4点悬浮系统使转向架稳定悬浮在轨道梁永磁磁轨上的某一高度，使转向架无法翻转和上下移动，从而约束了转向架沿Z轴方向的移动、Y轴方向的转动自由度。同时转向架在运行时也会受到侧向偏移作用力，使转向架偏离轨道梁中心线位置，使转向架两侧间隙不相等，这时通过控制系统改变左右两侧电磁铁线圈电流的大小，使间隙小的一侧电流减少，电磁吸力减少，而间隙大的一侧电流增加，电磁吸力增加，从而通过电磁铁线圈与F轨之间的吸力，使得偏离中心的转向架自动恢复到中心线位置，从而约束转向架沿Y轴方向的移动、Z轴方向的转动自由度，确保列车运行的稳定性。

在更为具体的实现方式下，所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其可将转向架框架1设置在轿厢上方，利用转向架连接列车轿厢在轨道梁22内侧的轨道上运行。所述的轿厢悬挂在转向架框架1上，低于轨道面，下方悬空。转向架与磁浮轨道之间通过永磁斥力而实现无接触悬浮，同时利用安装在转向架上的电磁铁6与安装在轨道梁端面的F轨24相互作用来实现导向。当转向架正好在轨道梁22中心线位置时，两边间隙和横向电磁力相等、方向相反，相互平衡。通过弯道时，转向架一旦产生横向位移偏差，则可通过间隙传感器7检测其变化，通过控制系统改变左右两侧电磁铁线圈8电流的大小，使间隙小的一侧电流减少，电磁吸力减少，而间隙大的一侧电流增加，车辆导向电磁吸力增加，与F轨24之间产生吸力，使得偏离中心的转向架自动恢复到中心线位置，从而达到控制列车导向与防侧偏的目的。

如图1至2所示，所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，用于磁悬浮列车行驶过程中利用电磁导向实现列车无接触导向功能。该悬挂式永磁悬浮列车转向架包括转向架框架1，转向架框架1的外侧支架端脚安装有4个电磁铁6，电磁铁6上设置有用于检测电磁铁6与F轨24之间距离的间隙传感器7。转向架框架1的内侧支架端脚上端安装有4个制动装置21、8个制动钳30、4个液压伸缩装置31、4个制动钳复位弹簧32，内侧端脚下部安装有4个图5所示的空气弹簧减震装置9，连接转向架框架1与4个永磁固定板12，4个永磁固定板12通过螺栓10连接固定12个永磁体13，用于与轨道梁22上的轨道永磁组27相斥，从而实现无接触悬浮。

转向架框架1中央上安装2个二级弹簧，2个二级弹簧用于连接垂吊装置与转向架框架1，垂吊装置包括轴1、圆锥滚子轴承5、销轴4、挡板2、支撑板18、双头螺柱15、六角螺母16、三系减震装置17。轴14通过2个圆锥滚子轴承5贯穿于转向架框架1，并用销轴4连接，轴14与支撑板18之间铰接着三系减震装置17，支撑板18上安装4个螺栓用于连接轿厢。

轨道梁22端面内侧安装2个F轨24，用于与转向架框架1上的4个电磁铁6相互作用，从而实现无接触导向。其具体工作原理如下：所述的电磁铁控制器安装在挡板上通过端口与缠绕在电磁铁上的线圈连接，从而对电磁铁与F轨之间的间隙进行控制，使电磁铁保持稳定导向。所述的间隙传感器主要检测的是电磁铁与F轨之间的间隙，为控制器实时提供间隙数据确保足以实现转向架导向保持在稳定安全间隙范围。所述的导向装置的作用是通过控制系统改变电磁铁线圈中电流大小，进而控制电磁铁与F轨之间的间隙以及充当垂直方向上弹性阻尼作用，减少转向架在垂直方向上的振动。安装在电磁铁上的间隙传感器检测到转向架偏离正常的间隙范围时，控制器的微处理器检测的位移变换成控制信号，功率放大器把这一控制信号转换成控制电流，控制系统通过对电磁铁线圈中的电流进行控制，使转向架上的电磁铁与轨道梁上的F轨相互作用改变电磁铁对F轨的吸引力，车辆恢复到正常位置，从而达到控制列车导向、防止永磁体与轨道中心不一致的目的。

同时，为实现车辆制动，该转向架框架的内侧支架端脚的上端设有一可钳夹抱死刹车轨道的磁悬浮列车制动装置。所述的制动装置安装在转向架框架的内侧支架端脚上端，包括位于刹车轨道一侧的制动钳和位于刹车轨道另一侧的制动钳，其两个制动钳通过液压伸缩装置相连。所述的制动钳安装有制动钳复位弹簧。当磁悬浮列车需要紧急制动时，制动装置中的液压伸缩装置开始工作，液压活塞伸长，带动两个制动钳向相反方向运动，直到制动钳抱死刹车轨道，使磁浮列车紧急制动。在车辆低速运行时，电机的再生制动效率低下，使用机械制动方式实现车辆的制动。

轨道梁22的2条磁轨下方铰接着2个隔磁底板26，轨道永磁组27安装在隔磁底板26上，隔磁底板26的两侧分别铰接着固定轨道永磁组27的2个立板25，通过轨道永磁组27与永磁体13之间的互斥作用保证列车悬浮运行。

以转向架为原点建立空间直角坐标系，X轴方向为转向架前进、后退方向，Y轴方向为转向架左右偏移方向，Z轴方向为转向架上下悬浮方向。由于悬挂式永磁悬浮转向架在空间具有六个方向的自由度，为了确保列车的稳定运行，我们对转向架其余五个方向自由度进行约束或控制，只保留转向架沿X轴方向的移动自由度。在列车运行时，转向架上的永磁模块与安装在轨道梁里面的永磁磁轨之间产生悬浮力相同的4点悬浮系统使转向架稳定悬浮在轨道梁永磁磁轨上的某一高度，使转向架无法翻转和上下移动，从而约束了转向架沿Z轴方向的移动、Y轴方向的转动自由度。同时转向架在运行时也会受到侧向偏移作用力，使转向架偏离轨道梁中心线位置，使转向架两侧间隙不相等，这时通过控制系统改变左右两侧电磁铁线圈电流的大小，使间隙小的一侧电流减少，电磁吸力减少，而间隙大的一侧电流增加，电磁吸力增加，与F轨之间产生吸力，使得偏离中心的转向架自动恢复到中心线位置，从而约束转向架沿Y轴方向的移动、Z轴方向的转动自由度。

当磁悬浮列车以恒定速度右转弯时，在离心力的影响下，支撑板18连接的轿厢向左摆动，此时安装在轴14与轿厢之间的三系减震装置17，因为左侧三系减震装置17压缩大于右侧，所以轿厢摆动向右回调，进而减小了轿厢的倾摆角，增加了磁浮列车的乘坐舒适性。同时轿厢向左摆动时，这时轴14也向左摆动，导致转向架也会轻微的摆动，从而使转向架的悬浮高度发生变化，这时控制系统通过控制电磁铁线圈8中电流的大小，改变电磁铁6对F轨24的吸引力，使转向架稳定在一定的高度，从而起到缓冲减震的作用。同时圆锥滚子轴承5承受一部分由于轴14向左摆动带给圆锥滚子轴承5的径向力，剩下来的离心力会被二系减震装置3缓冲。此减震系统克服了传统单向振动传递，垂直振动先从永磁相斥，传递给悬浮的永磁体13，通过一系减震装置9减震后传递给转向架框架1，通过二系减震装置3和F轨24与电磁铁6相互作用减震传递给挡板2和轴14，之后又通过三系减震装置17减震向下传递给支撑板18，最后传递给轿厢，多级减震传递保证了轿厢的平稳性与舒适性。

与现有技术相比，本发明的悬挂式永磁悬浮列车转向架结构对称，受力均匀，可以实现无接触导向、稳定运行。轿厢悬挂在轨道下方，通过磁悬浮力，与轨道之间呈非接触的连接形式，在轨道中行驶，能够实现无摩擦力运行，前进阻力小，能耗低，低碳环保。同时车辆运行中导向装置无需与轨道梁接触，省去了磨损轮胎的维护及更换，降低了轨道梁的维修费用，解决了导向轮与轨道梁接触产生的噪音及振动等问题。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，包括：

转向架框架（1），其能够沿轨道梁（2）在轨道梁（2）内部的轨道永磁组（27）上方运行，包括左侧架体、右侧架体以及连接在所述左侧架体和右侧架体中部的横向架体，其中，所述左侧架体和右侧架体的下部分别固定设置有与所述轨道永磁组（27）互斥的永磁体（13），所述横向架体的中部设置有垂直贯穿的通孔；

垂吊装置，其设置在所述横向架体中部的通孔中，包括位于横向架体上方的挡板（2），垂直贯穿所述通孔的轴（14），以及设置在横向架体下方的支撑板（18），所述挡板（2）和所述支撑板（18）分别与所述轴（14）的上端和下端固定连接，所述挡板（2）和横向架体的通孔之间设置有顶部缓冲连接系统，所述支撑板（18）与所述轴（14）之间连接有底部缓冲连接系统，所述支撑板（18）的下方与永磁悬浮列车的轿厢固定连接，带动所述轿厢同步沿轨道梁（2）运行；

导向装置，其包括设置在所述左侧架体和右侧架体远端的电磁铁（6）和间隙传感器（7），还包括设置在轨道梁（2）内部并与所述转向架框架（1）远端平齐的F轨（24），所述间隙传感器（7）用于检测所述电磁铁（6）和F轨（24）之间的间距，在间距偏离正常间隙范围时，驱动所述电磁铁（6）产生相应的磁场，推动或吸引所述转向架框架（1），恢复与F轨（24）之间的间距至正常间隙范围内；

制动装置（21），其包括设置在所述左侧架体和右侧架体侧部的制动钳（30）和液压伸缩装置（31），还包括设置在轨道梁（2）内部并与所述制动钳（30）顶端平齐的刹车轨道（23），所述液压伸缩装置（31）在刹车时向上推动所述制动钳（30），所述制动钳（30）的顶面与刹车轨道（23）的顶部抵接抱死提供制动；

所述左侧架体和右侧架体均设置为C字形结构，包括前端脚、后端脚以及连接在前端脚与后端脚之间的中间连接部，所述左侧架体和右侧架体的中间连接部相互平行设置在转向架框架（1）的内侧，所述左侧架体和右侧架体的前端脚和后端脚分别设置在转向架框架（1）的外侧且位于转向架框架（1）的前后两端，所述导向装置分别设置在所述左侧架体和右侧架体的前端脚的远端和后端脚的远端。

2.如权利要求1所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，所述挡板（2）的尺寸大于所述通孔的直径，设置在所述挡板（2）和横向架体的通孔之间的顶部缓冲连接系统具体包括：

二系减震装置（3），其垂直抵接在所述挡板（2）的下底面与所述横向架体通孔的顶部之间，用于缓冲吸收垂向振动；

圆锥滚子轴承（5），其包括上下两个，两个所述圆锥滚子轴承（5）设置在所述轴（14）的外壁与所述横向架体通孔的内壁之间；

销轴（4），其固定设置在所述轴（14）的顶部，且抵接在所述圆锥滚子轴承（5）的上端面和挡板（2）的下底面之间。

3.如权利要求2所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，设置在支撑板（18）与所述轴（14）之间的底部缓冲连接系统具体包括：

双头螺柱（15），其包括相对设置在轴（14）外壁两侧的一对；

六角螺母（16），其分别贯穿所述双头螺柱（15）；

三系减震装置（17），其包括两个，所述三系减震装置（17）的顶端与所述六角螺母（16）固定连接并设置在所述双头螺柱（15）内部，所述三系减震装置（17）的底端与所述支撑板（18）的顶端铰接固定，用于缓冲吸收轿厢与转向架框架之间相对摆动的振动速度和倾摆角。

4.如权利要求3所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，所述左侧架体和右侧架体的下部还分别固定设置有永磁固定板（12），所述永磁体（13）固定安装在所述永磁固定板（12）的内部；

所述永磁固定板（12）与所述转向架框架（1）之间还垂直连接有一系减震装置（9），用于吸收永磁体（13）与转向架框架（1）之间的振动垂直。

5.如权利要求4所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，所述一系减震装置（9）为空气弹簧减震器；所述二系减震装置（3）为二级弹簧；所述三系减震装置（17）为弹簧减震器，且所述的弹簧减震器斜向设置铰接所述轴（14）与轿厢。

6.如权利要求5所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，所述一系减震装置（9）处于拉伸状态；所述二系减震装置（3）处于压缩状态；所述三系减震装置（17）处于拉伸状态。

7.如权利要求6所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，所述左侧架体的中间连接部与右侧架体的中间连接部之间还在所述横向架体的上方设置有直线电机安装板（20），所述挡板（2）和轴（14）均设置在所述直线电机安装板（20）的内侧下方，所述直线电机安装板（20）的上侧顶部固定连接有直线电机（19）。

8.如权利要求7所述的悬挂式永磁悬浮列车转向架，其特征在于，所述制动装置（21）其包括分别设置在所述C字形结构的左侧架体和右侧架体的前后两侧的两组，各制动装置分别位于所述左侧架体和右侧架体的前端脚与后端脚之间，且位于在所述永磁固定板（12）以及一系减震装置（9）的上方，每一组所述制动装置（21）均包括：

制动安装板，其设置在所述永磁固定板（12）以及一系减震装置（9）的上方，与所述转向架框架（1）固定连接；

制动钳升降滑道（29），其垂直设置在所述制动安装板上，包括相互平行的两条；

制动钳（30），其平行于所述制动安装板，设置在所述制动钳升降滑道（29）之间，所述制动钳（30）包括沿制动钳升降滑道（29）上下设置的两个；

制动钳复位弹簧（32），其下端抵接所述制动安装板的上端面，其上端抵接位于下侧的制动钳（30）的下底面；

液压伸缩装置（31），其设置在上下两个制动钳（30）之间，用于在刹车时向上推动所述制动钳（30），驱使所述制动钳（30）的顶面与刹车轨道（23）的顶部抵接抱死提供制动。

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