CN112519804B - 一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，包括立柱、轨道天梁、转向架和多个轿厢，所述立柱的一端固定在地面，所述立柱的另一端与所述轨道天梁的外壳固定连接，并将所述轨道天梁悬挂在空中，所述轨道天梁的底部通过设置在所述轨道天梁内的所述转向架向下连接所述轿厢，且每个所述轿厢均由一个独立的所述转向架悬挂。本发明提供的悬挂式混合磁悬浮列车结构紧凑，且容易实现，列车在此磁轨上悬浮，磁力可以同时提供向上的悬浮力与侧向导向力，不需要单独设置导向装置，在正常运行下没有轮轨直接机械接触，在避免轮轨磨耗及降低维护运营成本的同时，可有效提高车辆的运行品质，降低车辆运行噪音，提升乘客舒适度。

Description

一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统

技术领域

本发明实施例涉及磁悬浮轨道技术领域，具体涉及一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统。

背景技术

磁悬浮列车是一种利用磁力相互作用使列车与轨道间无机械接触的现代新型高科技轨道交通工具，系统主要由悬浮、导向、和牵引三个子系统组成，具有快速、安全、舒适、低能耗、环保等优点，磁悬浮列车的出现和发展极大的丰富了现有的交通系统，为解决城市交通拥堵问题提供一种新思路。

20世纪70年代以后，随着工业化国家经济实力不断增强，为适应世界经济发展和民生的需要，提高交通运输能力，德国、日本、英国等国家相继开展了磁悬浮列运输系统的研发；1984年4月第一条磁悬浮商业运营线在英国西米德兰兹郡伯明翰正式运营，由于磁悬浮列车具有诸多优点，因此应用前景十分广阔。

尽管磁悬浮轨道交通有诸多优点，但也存在一些不足，如磁悬浮列车系统造价昂贵的问题，且建设难度大，工期长，占用土地面积大，这些原因直接限制磁悬浮列车的广泛应用，而在其他的交通工具中，优缺点也不尽相同，地铁是目前大城市中比较主流的交通工具，但其造价昂贵，运营成本高，并且需要占用大量的土地建设，工期长，一旦建设后不能随意更改线路。

空中轨道列车是一种悬挂式单轨道交通系统，列车悬挂在轨道下方，轨道由钢铁或混凝土立柱支撑在空中，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以缓解城市的交通拥堵难题，克服了其他轨道交通系统的弊病，并在造价上相对于地铁、磁悬浮列车、轻轨等来说相当低廉，且建造技术相对简单，在建造和运营方面具有很多突出的特点，适用范围更广。

但目前的空轨大多采用轮轨接触的形式，轮轨接触的走行方式，导致实际运行过程中存在轮轨的磨耗较为严重，给维护带来一定的困难，影响系统的使用寿命，进而造成系统运营成本增加。同时轮轨之间有直接的机械接触，当轨道不平顺恶化、轮轨磨损后，容易产生振动和增大噪音，降低车辆的运行品质。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，包括：立柱、轨道天梁、转向架和多个轿厢，所述立柱的一端固定在地面，所述立柱的另一端与所述轨道天梁的外壳固定连接，并将所述轨道天梁悬挂在空中，所述轨道天梁的底部通过设置在所述轨道天梁内的所述转向架向下连接所述轿厢，且每个所述轿厢均由一个独立的所述转向架悬挂；

在所述轨道天梁的底部沿所述轨道天梁的长度方向设置有开口槽，在所述开口槽内顶部壁面上设置有直线电机感应板，在所述开口槽的底端开口部内部设置有且横截面为V型的斜坡结构，在所述斜坡结构的两个坡面上分别设置有一排永磁磁轨，在所述开口槽的底端开口部外部两侧均设置有F型导轨；

所述转向架包括悬吊梁、车体悬吊臂柱和水平横梁，所述车体悬吊臂柱和水平横梁形成一体的十字架结构，所述车体悬吊臂柱的底部与所述轿厢连接，所述车体悬吊臂柱的顶部与所述悬吊梁的底部连接，所述悬吊梁设置在所述开口槽内，所述悬吊梁为与所述斜坡结构相匹配的结构，在所述悬吊梁的两个坡面上固定设置有与所述永磁磁轨匹配连接的永磁磁组，在所述悬吊梁的顶部中间固定有永磁直线电机动子，所述永磁直线电机动子通过与所述直线电机感应板之间的相互作用为所述转向架提供牵引动力；在所述水平横梁靠近所述悬吊梁的一侧面上设置有与所述F型导轨形成封闭磁路的U型悬浮电磁铁；

所述悬吊梁的每个所述坡面上均设置有四个磁组保护限位轮，且所述永磁磁组设置于所述磁组保护限位轮与所述车体悬吊臂柱之间；

所述水平横梁的两端部分别固定有两个横向限位轮，所述水平横梁的两端的侧部分别固定有两个垂向限位轮，所述横向限位轮通过减振装置与所述水平横梁的端部连接。

作为本发明的一种优选方案，在悬吊梁的每个所述坡面上设置的所述永磁磁组为8个。

作为本发明的一种优选方案，所述转向架为平面对称结构，且所述转向架关于所述车体悬吊臂柱对称。

作为本发明的一种优选方案，所述横向限位轮通过减振装置与所述水平横梁的侧部连接。

作为本发明的一种优选方案，所述减振装置包括位于两端的连接底盘和固定支架，且在所述连接底盘和固定支架相对的一面上均固定安装有若干组套柱，每组相对设置的套柱之间均套设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端均固定安装在所述套柱上，所述连接底盘外表面固定安装有与所述水平横梁连接的安装箱架，在所述固定支架外固定安装有与所述横向限位轮连接的套管轴。

作为本发明的一种优选方案，在所述U型电磁铁与所述垂向限位轮之间布设有用于检测悬浮间隙和加速度的传感器组件，以及获取并处理所述传感器组件所采集数据的控制器，调节通过所述U型悬浮电磁铁的电流，进而调节轮轨之间的悬浮间隙，所述车体悬吊臂柱与所述轿厢的连接处安装弹性橡胶块。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明提供的悬挂式混合磁悬浮列车结构紧凑，且容易实现，列车在此磁轨上悬浮，磁力可以同时提供向上的悬浮力与侧向导向力，不需要单独设置导向装置，在正常运行下没有轮轨直接机械接触，在避免轮轨磨耗及降低维护运营成本的同时，可有效提高车辆的运行品质，降低车辆运行噪音，提升乘客舒适度。

本发明的悬挂式磁悬浮轨道交通系统，采用混合悬浮控制，以永磁悬浮为主电磁悬浮为辅的混合悬浮控制方式，在正常运行的情况下，由永磁块之间的斥力提供向上的悬浮力和导向力，基本无需电磁悬浮，实现“零”功率悬浮和导向，另外，加以电磁悬浮弥补了永磁悬浮的难控制性，抑制运行过程中的各种扰动，有效提升系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的磁悬浮轨道的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的磁悬浮轨道的整体结构端视图；

图3为本发明实施例提供的轨道天梁的截面图；

图4为本发明实施例提供的转向架结构端视图；

图5为本发明实施例提供的转向架机构主视图；

图6为本发明实施例提供的转向架结构俯视图；

图7为本发明实施例提供的减振装置结构示意图。

图中：

1-立柱；2-轨道天梁；3-转向架；4-轿厢；5-连接底盘；6-固定支架；7-套柱；8-缓冲弹簧；9-安装箱架；10-套管轴；

201-直线电机感应板；202-悬浮永磁磁轨；203-F型导轨；204-开口槽；205-底端开口部；206-斜坡结构；

301-悬吊梁；302-悬浮永磁磁组；303-横向限位轮；304-水平横梁；305-车体悬吊臂柱；306-U型悬浮电磁铁；307-减振装置；308-垂向限位轮；309-磁组保护限位轮；310-直线电机动子。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

如图1和图2所示，本发明提供了一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，包括立柱1、轨道天梁2、转向架3和多个轿厢4，所述立柱1的一端固定在地面，所述立柱1的另一端与所述轨道天梁2的外壳固定连接，并将所述轨道天梁2悬挂在空中，所述轨道天梁2的底部通过设置在所述轨道天梁2内的所述转向架3向下连接所述轿厢4，且每个所述轿厢4均由一个独立的所述转向架3悬挂；为了提高该悬挂式磁悬浮轨道的适用范围，根据线路运行的特点可以适当调整列车的轿厢个数，进而调节整个磁悬浮轨道交通系统的运量。

具体的，如图3所示，在所述轨道天梁2的底部沿所述轨道天梁2的长度方向（列车在轨道天梁2上个的移动方向）设置有开口槽204，转向架3安装在开口槽204内部，在所述开口槽204内顶部壁面上设置有直线电机感应板201，在所述开口槽204的底端开口部205内部设置有且横截面为V型的斜坡结构206，在所述斜坡结构206的两个坡面上分别设置有一排永磁磁轨202，两排永磁磁轨202左右对称设置，在所述开口槽204的底端开口部205外部两侧均设置有F型导轨203；

如图4所示，所述转向架3包括悬吊梁301、车体悬吊臂柱305和水平横梁304，所述车体悬吊臂柱305和水平横梁304形成一体的十字架结构，所述车体悬吊臂柱305的底部与所述轿厢3连接，所述车体悬吊臂柱305的顶部与所述悬吊梁301的底部连接，所述悬吊梁301设置在所述开口槽204内，所述悬吊梁301为与所述斜坡结构206相匹配的结构，即为具有开口部的截面为倒三角形状的结构，在所述悬吊梁301的两个坡面上固定设置有与所述永磁磁轨202匹配连接的8个永磁磁组302，在所述悬吊梁301的顶部中间固定有永磁直线电机动子310，所述永磁直线电机动子310通过与所述直线电机感应板201之间的相互作用为所述转向架3提供牵引动力，永磁直线电机动子310与永磁磁组302有一定的距离避免磁干扰；在所述水平横梁304靠近所述悬吊梁301的一侧面上设置有与所述F型导轨203形成封闭磁路的U型悬浮电磁铁306。

本发明提供的悬挂式混合磁悬浮列车结构紧凑，且容易实现，列车在此磁轨上悬浮，磁力可以同时提供向上的悬浮力与侧向导向力，不需要单独设置导向装置，在正常运行下没有轮轨直接机械接触，在避免轮轨磨耗及降低维护运营成本的同时，可有效提高车辆的运行品质，降低车辆运行噪音，提升乘客舒适度。

如图5和图6所示，具体表示了永磁磁组302的分布情况，8个永磁磁组302分别表示为302a、302b、302c、302d、302e、302f、 302g和302h。

在正常运行中永磁磁组302与永磁磁轨202由于磁极同性相斥原理产生的磁力，给系统提供足够的悬浮力和导向力，悬浮间隙控制在12mm左右，使系统在正常运行时没有机械接触，减少轮轨摩擦，降低磨耗，延长系统的使用寿命，减少维护成本。

同时，无机械接触，可以有效降低运行噪音，缓解机械振动，提高乘客舒适度，还可以减少能量损耗，提升系统的运行品质。

本实施例中，所述转向架3为平面对称结构，且所述转向架3关于所述车体悬吊臂柱305对称，在所述悬吊梁301的每个所述坡面上均设置有四个磁组保护限位轮309，且所述永磁磁组302设置于所述磁组保护限位轮309与所述车体悬吊臂柱305之间，能够避免由于载重的过大、系统出现故障、或者受到外部扰动，促使悬浮间隙变小，导致磁块撞击损坏的情况。

在所述水平横梁304的两端部分别固定有两个横向限位轮303，在所述水平横梁304的两端的侧部分别固定有两个垂向限位轮308，所述横向限位轮303通过减振装置307与所述水平横梁304的端部连接，所述横向限位轮303通过减振装置307与所述水平横梁304的侧部连接，在横向及纵向均对称设置，以防止系统运行中的转向架产生较大的横向和纵向变位，提高系统运行的稳定性。

考虑到水平横梁304与转向架3连接，在运行过程中，水平横梁304的运动具有不确定性，其中有牵引力带动的水平移动，还存在由于悬浮间隙变化带来的垂向运动，系统所有的限位轮均使用万向轮。限位轮与水平横梁的连接处均用减振装置307连接，起到减振隔振的作用，但其具体的结构形式不一，可设置为碟簧亦或设置为碟簧等。

在本实施方式中，所述减振装置307包括位于两端的连接底盘5和固定支架6，所述连接底盘5外表面固定安装有与所述水平横梁304连接的安装箱架9，在所述固定支架6外固定安装有与所述横向限位轮303连接的套管轴10，通过设置的安装箱架9和套管轴10，能够分别适应两端的安装结构。

且在所述连接底盘5和固定支架6相对的一面上均固定安装有若干组套柱7，每组相对设置的套柱7之间均套设有缓冲弹簧8，所述缓冲弹簧8的两端均固定安装在所述套柱7上。

在上述实施方式中通过设置套柱7和缓冲弹簧8实现减震，并且在减振的过程中通过套柱7来避免侧向振动，提高纵向减振的效果。

本实施例中，在所述U型电磁铁306与所述垂向限位轮308之间布设有用于检测悬浮间隙和加速度的传感器组件，以及获取并处理所述传感器组件所采集数据的控制器，调节通过所述U型悬浮电磁铁306的电流，进而调节轮轨之间的悬浮间隙，能够提高系统安全性，提升乘客的舒适度，弥补永磁悬浮难以控制的不足，但是在正常悬浮高度下，完全由永磁磁力提供悬浮力和导向力，真正实现“零”功率无机械接触悬浮，降低系统运行能耗。

所述车体悬吊臂柱305与轿厢3的连接形式不一，连接处安装具有一定弹性作用的橡胶制品，可根据实际情况进行设定。

本发明的悬挂式磁悬浮轨道交通系统，采用混合悬浮控制，以永磁悬浮为主电磁悬浮为辅的混合悬浮控制方式，在正常运行的情况下，由永磁块之间的斥力提供向上的悬浮力和导向力，基本无需电磁悬浮，实现“零”功率悬浮和导向，另外，加以电磁悬浮弥补了永磁悬浮的难控制性，抑制运行过程中的各种扰动，有效提升系统的稳定性。

相对于现有的磁浮交通系统，本发明的悬挂式磁悬浮轨道交通系统的永磁轨道和电磁轨道均在倒向设置的轨道天梁的箱体内，避免雨雪等外部因素对其结构带来的影响，进而延长磁浮轨道的使用寿命，提高服役安全性；而且列车爬坡能力强、转弯半径小，进而保证线路选择的自由度，系统也可以建设在城市的景观带上方，不需要占用城市建设用地，不影响现有的交通系统，系统路权独立，因此有效降低工程建造的成本。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，其特征在于，包括立柱（1）、轨道天梁（2）、转向架（3）和多个轿厢（4），所述立柱（1）的一端固定在地面，所述立柱（1）的另一端与所述轨道天梁（2）的外壳固定连接，并将所述轨道天梁（2）悬挂在空中，所述轨道天梁（2）的底部通过设置在所述轨道天梁（2）内的所述转向架（3）向下连接所述轿厢（4），且每个所述轿厢（4）均由一个独立的所述转向架（3）悬挂；

在所述轨道天梁（2）的底部沿所述轨道天梁（2）的长度方向设置有开口槽（204），在所述开口槽（204）内顶部壁面上设置有直线电机感应板（201），在所述开口槽（204）的底端开口部（205）内部设置有且横截面为V型的斜坡结构（206），在所述斜坡结构（206）的两个坡面上分别设置有一排永磁磁轨（202），在所述开口槽（204）的底端开口部（205）外部两侧均设置有F型导轨（203）；

所述转向架（3）包括悬吊梁（301）、车体悬吊臂柱（305）和水平横梁（304），所述车体悬吊臂柱（305）和水平横梁（304）形成一体的十字架结构，所述车体悬吊臂柱（305）的底部与所述轿厢(3)连接，所述车体悬吊臂柱（305）的顶部与所述悬吊梁（301）的底部连接，所述悬吊梁（301）设置在所述开口槽（204）内，所述悬吊梁（301）为与所述斜坡结构（206）相匹配的结构，在所述悬吊梁（301）的两个坡面上固定设置有与所述永磁磁轨（202）匹配连接的永磁磁组（302），在所述悬吊梁（301）的顶部中间固定有永磁直线电机动子（310），所述永磁直线电机动子（310）通过与所述直线电机感应板（201）之间的相互作用为所述转向架（3）提供牵引动力；在所述水平横梁(304)靠近所述悬吊梁（301）的一侧面上设置有与所述F型导轨（203）形成封闭磁路的U型悬浮电磁铁（306）；

所述悬吊梁（301）的每个所述坡面上均设置有四个磁组保护限位轮（309），且所述永磁磁组（302）设置于所述磁组保护限位轮（309）与所述车体悬吊臂柱（305）之间；

所述水平横梁（304）的两端部分别固定有两个横向限位轮（303），所述水平横梁（304）的两端的侧部分别固定有两个垂向限位轮（308），所述横向限位轮（303）通过减振装置（307）与所述水平横梁（304）的端部连接。

2.根据权利要求1所述的一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，其特征在于，在悬吊梁（301）的每个所述坡面上设置的所述永磁磁组（302）为8个。

3.根据权利要求1所述的一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，其特征在于，所述转向架（3）为平面对称结构，且所述转向架（3）关于所述车体悬吊臂柱（305）对称。

4.根据权利要求1所述的一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，其特征在于，所述减振装置（307）包括位于两端的连接底盘（5）和固定支架（6），且在所述连接底盘（5）和固定支架（6）相对的一面上均固定安装有若干组套柱（7），每组相对设置的套柱（7）之间均套设有缓冲弹簧（8），所述缓冲弹簧（8）的两端均固定安装在所述套柱（7）上，所述连接底盘（5）外表面固定安装有与所述水平横梁（304）连接的安装箱架（9），在所述固定支架（6）外固定安装有与所述横向限位轮（303）连接的套管轴（10）。

5.根据权利要求1所述的一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，其特征在于，所述横向限位轮（303）通过减振装置（307）与所述水平横梁（304）的侧部连接。

6.根据权利要求5所述的一种悬挂式混合磁悬浮轨道交通系统，其特征在于，在所述U型电磁铁（306）与所述垂向限位轮（308）之间布设有用于检测悬浮间隙和加速度的传感器组件，以及获取并处理所述传感器组件所采集数据的控制器，调节通过所述U型悬浮电磁铁（306）的电流，进而调节轮轨之间的悬浮间隙，所述车体悬吊臂柱（305）与所述轿厢（4）的连接处安装弹性橡胶块。

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