CN111891140A - 一种吊挂式磁浮交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吊挂式磁浮交通系统，包括轨道系统、悬浮系统、牵引系统和车厢体，轨道系统包括轨道梁、倒U型钢轨和封闭式箱型梁；悬浮系统包括悬浮控制器、悬浮电磁铁、第一永磁体、第二永磁体以及悬浮架，悬浮电磁铁安装于悬浮架的两侧且与倒U型钢轨相对设置，悬浮控制器与悬浮电磁铁连接，第一永磁体安装在悬浮架电磁铁正下方，第二永磁体安装封闭式箱型梁下部的伸出臂上表面，第一永磁体与第二永磁体磁极相同且相对设置；牵引系统包括直线同步电机，直线同步电机的动子固定在悬浮架的顶部，其定子固定于轨道梁的下部；车厢体通过悬浮架悬挂在轨道梁的下方。其具有悬浮效率高、悬浮能耗低、车体重量轻、牵引能耗低和应急救援能力强的优点。

Description

一种吊挂式磁浮交通系统

技术领域

本发明属于磁浮交通技术领域，具体涉及一种吊挂式磁浮交通系统。

背景技术

吊挂式磁浮交通系统作为一种多元化的城市轨道交通系统，可服务于旅游区的观光揽胜、城市楼宇之间的立体交通、高架立交的补充交通等，凭借其自身诸多优点预计将在我国有着广阔的发展及应用前景。

吊挂式磁浮交通系统与传统交通系统不同的是，其主要由轨道系统、悬浮系统、牵引系统、车厢体四大部分组成，车厢体与轨道系统之间通过电磁力而实现无接触悬浮和导向，同时利用直线电机产生的电磁力实现牵引运行，车辆运行中无需轮轨接触，省去了磨损轮胎的维护及更换，降低了路轨的维修费用，同时解决了轮轨接触产生的噪音及振动等问题，不扰民，更适宜在城市中穿行。但是，上述结构的吊挂式磁浮交通系统悬浮能耗较大，且采用直线电机增加了整机重量。此外，一旦发生紧急情况意外迫停，容易损害悬浮架。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种吊挂式磁浮交通系统，其具有悬浮效率高、悬浮能耗低、车体重量较轻、牵引能耗低和应急救援能力强的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种吊挂式磁浮交通系统，包括轨道系统、悬浮系统、牵引系统和车厢体，所述轨道系统包括轨道梁、倒U型钢轨和封闭式箱型梁，所述封闭式箱型梁设置于轨道梁的下方，所述倒U型钢轨沿轨道梁前进方向铺设在轨道梁下方的两侧；所述悬浮系统包括悬浮控制器、悬浮电磁铁、第一永磁体、第二永磁体以及置于封闭式箱型梁内的悬浮架，所述悬浮电磁铁安装于悬浮架的两侧且与倒U型钢轨相对设置，所述悬浮控制器与悬浮电磁铁连接，所述第一永磁体安装在悬浮架电磁铁正下方，所述第二永磁体安装封闭式箱型梁下部的伸出臂上表面，所述第一永磁体与第二永磁体磁极相同且相对设置；所述牵引系统包括设置于轨道梁下方的直线同步电机，所述直线同步电机的动子固定在悬浮架的顶部，其定子固定于轨道梁的下部；所述车厢体通过悬浮架悬挂在轨道梁的下方。

作为进一步的改进，所述直线同步电机为永磁直线同步电机，其定子为在轨道梁中央位置且沿其前进方向铺设的线圈，其动子为固定于悬浮架的顶部，且与线圈正对设置的第三永磁体。

作为进一步的改进，所述吊挂式磁浮交通系统还包括导向轮，所述导向轮分别安装于悬浮架下部的两侧端。

作为进一步的改进，所述吊挂式磁浮交通系统还包括液压支撑系统，所述液压支撑系统包括液压站、液压控制系统和液压支撑轮，所述液压站安装于车厢体上，所述液压控制系统分别与液压站和液压支撑轮连接，所述液压支撑轮固定于悬浮架的底部，且位于封闭式箱型梁下部的伸出臂的上方。

作为进一步的改进，所述吊挂式磁浮交通系统还包括固定于悬浮架下方的连接梁，所述悬浮架通过连接梁悬挂车厢体。

作为进一步的改进，所述连接梁与车厢体之间设置有空气弹簧和阻尼器，所述连接梁通过空气弹簧和阻尼器悬挂车厢体。

作为进一步的改进，所述连接梁呈倒T型结构，包括立杆及固定于其下端的横杆，所述立杆的上端与悬浮架连接，所述空气弹簧的一端与横杆连接，其另一端与车厢体连接，所述阻尼器的一端与横杆连接，其另一端与车厢体连接。

作为进一步的改进，所述车厢体上方设置有封闭式吊装装置，所述横杆置于吊装装置内，所述立杆穿过吊装装置设置，所述空气弹簧和阻尼器的上端均固定于吊装装置的顶部，其下端均固定于横杆上。

作为进一步的改进，所述吊装装置的端面为半圆形结构或凸台结构。

作为进一步的改进，所述吊挂式磁浮交通系统还包括设置于车厢体与封闭式箱型梁之间的制动器，所述制动器与液压控制系统连接。

本发明提供的吊挂式磁浮交通系统，相比现有技术，一方面，通过设置的悬浮电磁铁、第一永磁体、第二永磁体实现电磁悬浮与永磁悬浮相结合，大大提高了悬浮效率，降低了悬浮能耗；另一方面，安装于轨道梁上的电机线圈与安装于悬浮架上的第三永磁体形成直线同步电机的定子和动子，为磁浮列车提供前进的推力和向后的制动力，其可减轻车体重量，同时提高电机效率，降低牵引系统能耗；再一方面，通过增设液压支撑系统，提高了吊挂式磁浮交通系统的应急救援能力。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是吊挂式磁浮交通系统一方向的结构示意图。

图2是吊挂式磁浮交通系统另一方向的结构示意图。

图3是图2中A的放大图。

其中：1-车厢体、2-轨道梁、3-倒U型钢轨、4-封闭式箱型梁、5-悬浮电磁铁、6-第一永磁体、7-第二永磁体、8-悬浮架、9-伸出臂、10-线圈、11-第三永磁体、12-导向轮、13-液压支撑轮、14-立杆、15-横杆、16-空气弹簧、17-阻尼器、18-吊装装置、19-制动器、20-间隙传感器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明中，使用的方位如“左”、“右”“上”、“下”、“顶”、“底”、“横”、“竖”均以图1所示的视图为基准。术语“第一”、“第二”、“第三”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的吊挂式磁浮交通系统，包括轨道系统、悬浮系统、牵引系统和车厢体1，其中，轨道系统包括轨道梁2、倒U型钢轨3和封闭式箱型梁4，悬浮系统包括悬浮控制器、悬浮电磁铁5、第一永磁体6、第二永磁体7以及置于封闭式箱型梁4内的悬浮架8，牵引系统包括设置于轨道梁2下方的直线同步电机，具体地：前述封闭式箱型梁4设置于轨道梁2的下方，用作车厢体1的支撑结构，倒U型钢轨3沿轨道梁2前进方向铺设在轨道梁2下方的两侧，用于为悬浮电磁铁5提供磁路；悬浮电磁铁5安装于悬浮架8的两侧且与倒U型钢轨3相对设置，悬浮控制器与悬浮电磁铁5连接，悬浮电磁铁5在悬浮控制器的作用下，控制通过电磁铁电流，在悬浮电磁铁5与倒U型钢轨3之间产生电磁吸力，从而使悬浮架8向上悬浮；同时当磁浮列车偏离轨道时，悬浮电磁铁5产生横向导向力，从而使悬浮架8保持横向的自稳定性能；第一永磁体6和第二永磁体7用于车厢体1悬浮，第一永磁体6安装在悬浮架8电磁铁正下方，第二永磁体7安装封闭式箱型梁4下部的伸出臂9上表面，第一永磁体6与第二永磁体7磁极相同且相对设置，这样两者之间产生斥力，推动悬浮架8向上运动，作为悬浮系统的一部分，可以降低悬浮系统的能耗；直线同步电机的动子固定在悬浮架8的顶部，其定子固定于轨道梁2的下部；车厢体1通过悬浮架8悬挂在轨道梁2的下方。需要说明的是，悬浮架8置于封闭式箱型梁4内，作为连接车厢体1的部件，同时也是安装悬浮电磁铁5、直线同步电机动子、第一永磁体6和第二永磁体7等的支撑连接部件，是本发明吊挂式磁浮交通系统的核心。

作为进一步优选的实施方式，直线同步电机为永磁直线同步电机，其定子为在轨道梁2中央位置且沿其前进方向铺设的线圈10，其动子为固定于悬浮架8的顶部，且与线圈10正对设置的第三永磁体11，第三永磁体11用于电磁牵引，具体地，参见图1可知，第三永磁体11位于悬浮架8两侧安装的悬浮电磁铁5中间。通过该设置，直线同步电机的定子与动子之间产生沿轨道梁2前进方向的牵引力或制动力，从而推动磁浮列车向前运行或让车辆减速。

同时，如图1所示，为了避免磁浮列车横向偏离轨道，在悬浮架8两侧与封闭式箱梁4两侧壁之间设有导向轮，具体地，在本发明优选实施中，导向轮12分别安装于悬浮架8下部的两侧端，作为悬浮电磁铁5导向的辅助装置，确保吊挂式磁浮交通系统的可靠导向。

作为进一步优选的实施方式，悬浮架8通过连接梁与车厢体1连接，车厢体1与连接梁之间设置有空气弹簧16和阻尼器17，连接梁通过空气弹簧16和阻尼器17悬挂车厢体1，形成辅助悬挂系统，为悬浮架8与车厢体1之间提供一定刚度与阻尼，以提高磁浮列车运行的舒适性。需要说明的是，上述连接梁优选呈倒T型结构，包括立杆14及固定于其下端的横杆15，立杆14的上端与悬浮架8连接，空气弹簧16的一端与横杆15连接，其另一端与车厢体1连接，阻尼器17的一端与横杆15连接，其另一端与车厢体1连接。

如图1所示，车厢体1上方设置有封闭式吊装装置18，横杆15置于吊装装置18内，立杆14穿过吊装装置18设置，空气弹簧16和阻尼器17的上端均固定于吊装装置18的顶部，其下端均固定于横杆15上。通过该设置，横杆15通过空气弹簧和阻尼器17托起吊装装置18,而吊装装置正好18连接于车厢体1，即横杆15通过空气弹簧和阻尼器17吊装车厢体1。需要说明的是，吊装装置18的端面为半圆形结构或凸台结构

具体地，本发明还包括液压支撑系统和制动器19，该液压支撑系统包括液压站、液压控制系统和液压支撑轮13，液压站安装于车厢体1上，液压控制系统分别与液压站和液压支撑轮13连接，液压支撑轮13固定于悬浮架8的底部，且位于封闭式箱型梁4下部的伸出臂9的上方，制动器19设置于车厢体1与封闭式箱型梁4之间，制动器19与液压控制系统连接。当磁浮列车发生故障，需要降落时，通过液压站和液压控制系统作用，制动器19开始刹车，液压支撑轮13下降至封闭式箱型梁4下部的伸出臂9上，避免悬浮架8损坏，作为紧急迫停的应急救援装置。

此外，本发明悬浮系统还包括分别与悬浮控制器连接的加速度传感器、间隙传感器和电流传感器，其中，加速度传感器用于测量悬浮架8的竖直运动加速度，间隙传感器用于测量悬浮架8与轨道梁2的悬浮间隙，电流传感器用于测量悬浮电磁铁5的悬浮电流，加速度传感器、间隙传感器、电流传感器分别将其测量信息传输给悬浮控制器，悬浮控制器根据上述测量信息控制悬浮架8的悬浮力大小。参见图2，间隙传感器20具体安装于悬浮电磁铁5上。

故此，本发明中轨道梁2与封闭式箱型梁4为吊挂式磁浮交通系统提供结构支撑，同时安装有倒U型钢轨3和直线同步电机的定子(线圈10)；悬浮电磁铁5、第一永磁体6、第二永磁体7作为悬浮系统重要组成部件，悬浮电磁铁5与安装于轨道梁2上的倒U型钢轨3之间的电磁吸力，第一永磁体6与第二永磁体7之间的斥力，两部分构成了吊挂式磁浮交通系统的悬浮系统，为吊挂式磁浮交通系统提供垂直向上的悬浮力和横向的导向力；安装于轨道梁2上的线圈10与安装于悬浮架8上的第三永磁体11形成直线同步电机的定子和动子，为磁浮列车提供前进的推力和向后的制动力；悬浮架8与车厢体1之间的空气弹簧16和阻尼器17作为辅助悬挂系统，可以隔离悬浮架8的振动，提高磁浮列车的乘座舒适性。当吊挂式磁浮交通系统需要迫停时，通过液压支撑系统和制动器19实现应急救援。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1)通过设置的悬浮电磁铁5、第一永磁体6、第二永磁体7实现电磁悬浮与永磁悬浮相结合，大大提高了悬浮效率，降低了悬浮能耗；

2)直线同步电机为永磁直线同步电机，其定子为线圈，动子为与线圈正对设置的第三永磁体11，其可减轻车体重量，同时提高电机效率，降低牵引系统能耗；

3)通过增设液压支撑系统，提高了吊挂式磁浮交通系统的应急救援能力。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吊挂式磁浮交通系统，包括轨道系统、悬浮系统、牵引系统和车厢体(1)，其特征在于，所述轨道系统包括轨道梁(2)、倒U型钢轨(3)和封闭式箱型梁(4)，所述封闭式箱型梁(4)设置于轨道梁(2)的下方，所述倒U型钢轨(3)沿轨道梁(2)前进方向铺设在轨道梁(2)下方的两侧；所述悬浮系统包括悬浮控制器、悬浮电磁铁(5)、第一永磁体(6)、第二永磁体(7)以及置于封闭式箱型梁(4)内的悬浮架(8)，所述悬浮电磁铁(5)安装于悬浮架(8)的两侧且与倒U型钢轨(3)相对设置，所述悬浮控制器与悬浮电磁铁(5)连接，所述第一永磁体(6)安装在悬浮架(8)电磁铁正下方，所述第二永磁体(7)安装封闭式箱型梁(4)下部的伸出臂(9)上表面，所述第一永磁体(6)与第二永磁体(7)磁极相同且相对设置；所述牵引系统包括设置于轨道梁(2)下方的直线同步电机，所述直线同步电机的动子固定在悬浮架(8)的顶部，其定子固定于轨道梁(2)的下部；所述车厢体(1)通过悬浮架(8)悬挂在轨道梁(2)的下方。

2.根据权利要求1所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，所述直线同步电机为永磁直线同步电机，其定子为在轨道梁(2)中央位置且沿其前进方向铺设的线圈(10)，其动子为固定于悬浮架(8)的顶部，且与线圈(10)正对设置的第三永磁体(11)。

3.根据权利要求2所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，还包括导向轮，所述导向轮(12)分别安装于悬浮架(8)下部的两侧端。

4.根据权利要求3所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，还包括液压支撑系统，所述液压支撑系统包括液压站、液压控制系统和液压支撑轮(13)，所述液压站安装于车厢体(1)上，所述液压控制系统分别与液压站和液压支撑轮(13)连接，所述液压支撑轮(13)固定于悬浮架(8)的底部，且位于封闭式箱型梁(4)下部的伸出臂(9)的上方。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，还包括固定于悬浮架(8)下方的连接梁，所述悬浮架(8)通过连接梁悬挂车厢体(1)。

6.根据权利要求5所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，所述连接梁与车厢体(1)之间设置有空气弹簧(16)和阻尼器(17)，所述连接梁通过空气弹簧(16)和阻尼器(17)悬挂车厢体(1)。

7.根据权利要求6所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，所述连接梁呈倒T型结构，包括立杆(14)及固定于其下端的横杆(15)，所述立杆(14)的上端与悬浮架(8)连接，所述空气弹簧(16)的一端与横杆(15)连接，其另一端与车厢体(1)连接，所述阻尼器(17)的一端与横杆(15)连接，其另一端与车厢体(1)连接。

8.根据权利要求7所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，所述车厢体(1)上方设置有封闭式吊装装置(18)，所述横杆(15)置于吊装装置(18)内，所述立杆(14)穿过吊装装置(18)设置，所述空气弹簧(16)和阻尼器(17)的上端均固定于吊装装置(18)的顶部，其下端均固定于横杆(15)上。

9.根据权利要求8所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，所述吊装装置(18)的端面为半圆形结构或凸台结构。

10.根据权利要求4所述的吊挂式磁浮交通系统，其特征在于，还包括设置于车厢体(1)与封闭式箱型梁(4)之间的制动器(19)，所述制动器(19)与液压控制系统连接。

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