CN1730329A - 磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，该气垫列车车体底部两侧设有围裙，该围裙与围裙内的车体底部及道路路面间构成增压室；围裙上设有与供气装置的供气管道、增压室相通的围裙壁喷缝；车体底部设有与增压室相通的排气口；车体的底部设有磁悬浮平衡控制系统。本发明将气垫原理与磁悬浮平衡原理结合起来，解决了大面积气垫平衡不易控制的难题；本发明采用围裙喷缝气封增压室型气垫，整个车底气垫面积大、密封严、气压相对高、因此承载能力大；本发明采用直线电机作为驱动装置，不用传统的喷气发动机，因此噪音小、无污染。

Description

磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车

技术领域

本发明涉及一种高速交通工具，特别是一种以磁悬浮原理控制车体平衡以空气层支撑车体重量的气垫列车。

背景技术

欧美在20世纪60年代研制的气垫列车利用喷气发动机产生高压气体通过喷口喷向轨道，在轨道表面形成一层薄薄的“高压小面积气垫”，支撑列车脱离轨道，使列车车体悬浮，并在喷气发动机的推动下快速向前运行，为形成“气垫”提供压缩空气的喷气发动机和产生推力的喷气发动机噪声大，两者的噪声污染难以解决，而且载重小，所以纷纷下马，未能取得实质性进展。而如果采用大面积气垫，则平衡问题按常规办法不好解决，而磁悬列车在控制车体平衡性能优越、噪音小，但是载重相对小。

发明内容

本发明的目的是将气垫技术和磁悬浮技术结合起来，提供一种噪音低、载重大的磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车。

本发明的目的通过以下措施实现：

一种磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，包括车体、供气装置及道路；车体底部两侧设有围裙，该围裙与围裙内的车体底部及道路路面间构成增压室；围裙上设有与供气装置的供气管道、增压室相通的围裙壁喷缝；车体底部设有与增压室相通的排气口；车体的底部设有磁悬浮平衡控制系统，车体底部设有直线电机驱动装置。

所述围裙位于道路侧壁侧面，围裙上的围裙壁喷缝低于道路的路面。

所述围裙位于道路路面上方。

所述磁悬浮平衡控制系统由悬浮导向绕组、定子导向磁铁、支撑磁铁组成；其中导向磁铁安装在车体底部的车体悬挂架垂臂中部，在导向磁铁两侧面对应的道路上分别固定有悬浮导向绕组、定子；支撑磁铁安装在车体悬挂架垂臂下部并与所述定子相对应。

所述磁悬浮平衡控制系统由第一悬浮导向绕组、第二悬浮导向绕组、定子、导轨、导向磁铁、支撑磁铁组成；其中导向磁铁安装在车体底部的车体悬挂架垂臂中部；导向磁铁两侧面对应的道路侧壁上固定有第一悬浮导向绕组、导轨；支撑磁铁安装在车体悬挂架垂臂下部，支撑磁铁上下面相应的道路上分别固定有定子、第二悬浮导向绕组。

所述磁悬浮平衡控制系统由导向磁铁、支撑磁铁、导轨、定子组成；其中导向磁铁安装在车体底部的车体悬挂架垂臂中部，在导向磁铁侧面对应的道路侧壁上固定有定子；支撑磁铁安装在车体悬挂架垂臂下部，与支撑磁铁上面对应的道路上固定有导轨。

在车体底部设有与所述供气装置的供气管道相通的横向喷缝。

所述排气口上设有可控的节气装置。

在车体上对应排气口的外端设有导气罩，该导气罩上部设有开口或与车体侧壁形成封闭的气体循环利用管道。

车体前后部及两侧可设有与供气装置的供气管道相连通的进气口，并在该进气口处设置有风门。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明将气垫原理与磁悬浮平衡原理结合起来，解决了大面积气垫平衡不易控制的难题。

2、本发明采用围裙喷缝气封增压式气垫，整个车底气垫面积大、密封严、气压相对高、因此承载能力大。

3、本发明采用直线电机作为驱动装置，不用传统的喷气发动机，因此噪音小、无污染。

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图

图2是图1的仰视图

图3是本发明的实施例2的结构示意图

图4是图3的仰视图

图5是本发明的实施例3的结构示意图

图6是图5的仰视图

图7是本发明的实施例4的结构示意图

图8是图7的仰视图

图9是本发明车体前部进气的侧视图

图10是本发明车体两侧进气的俯视图

1-道路  1a-道路侧壁  1b-路面  2-磁悬浮平衡控制系统2a-第一悬浮导向绕组  2b-导向磁铁  2c-第二悬浮导向绕组2d-支撑磁铁  2e-定子  2f-顶置磁铁  2g-磁屏蔽板2h-导轨  2k-驱动绕组  2m-感应动力集成设备  2n-第一伸缩平衡轮2p-第二伸缩平衡轮  3-增压室  4-围裙  5-围裙壁喷缝6-供气管道  7-供气管道壁  8-排气口  8a-排气管  8b-排气缝9-气体循环利用管道  10-导气罩  11-节气装置  11a-节气门11b-移动阻风门  12-车体  12a-车体悬挂架  12b-气流通孔13-伸缩支撑架  14-车轮  15-横向喷缝  16-进气口17-风门  18-气压发生装置

具体实施方式

实施例1：参照图1、图2，一种磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，包括车体12，供气装置及道路1；车体底部设有悬挂架12a，车体悬挂架12a外侧下部设有围裙4，围裙4位于道路1两边道路侧壁1a的侧面，围裙4下端低于路面1b；供气装置的供气管道壁7与车体悬挂架12a及围裙4连接围成供气装置的供气管道6，围裙4与路面1b及围裙内的车体底部围成了增压室3。围裙4上设有与增压室3供气管道6相通的围裙壁喷缝5，围裙壁喷缝5低于道路1的路面1b，供气管道6中的压力气体通过围裙壁喷缝5向上喷入增压室3内，为增压室3提供压力气体，也对增压室3内的压力气体起到气封的作用；车体悬挂架12a两侧设有排气口8，该排气口8是排气管8a，排气管8a一端开口在增压室3内，排气管8a内设有节气装置11，该节气装置11是电脑控制的节气门11a，增压室3内压力气体由排气管8a排出，通过对节气门11a的调节可以控制增压室3内气压的高低；车体悬挂架12a上安装有磁悬浮平衡控制系统2，该磁悬浮平衡控制系统采用电磁悬浮与电力悬浮相结合的结构，该技术公开在德国磁悬浮高速列车国际公司中国代表处的网站，与中国科学技术出版社出版《磁悬浮铁路系统与技术》一书中；它由第一悬浮导向绕组2a、支撑磁铁2d、导向磁铁2b、定子2e组成；导向磁铁2b安装在车体悬挂架12a两侧垂臂中部，支撑磁铁2d安装在车体悬挂架12a两侧垂臂下部，道路路面1b两侧有凹槽，在凹槽内侧的道路侧壁1a上固定有与导向磁铁2b侧面、支撑磁铁2d上部相应的定子2e，凹槽外侧的道路侧壁1a与导向磁铁2b另一侧对应位置固定有第一悬浮导向绕组2a。车体悬挂架12a两侧垂臂上部设有气流通孔12b，气流通孔12b使增压室3内气体流通顺畅。

在低速时导向磁铁2b，支撑磁铁2d吸引定子2e内的铁芯提供平衡力，达到一定速度后导向磁铁2b与第一悬浮导向绕组2a产生斥力也提供平衡力，导向磁铁2b与定子2e组成直线电机为列车提供前进驱动力。导向磁铁2b与支撑磁铁2d可以是电磁铁、永磁铁、超导磁铁的任意组合。由于气垫主要负重，因此可以使用重量大的永磁铁代替部分电磁铁，永磁铁与第一悬浮导向绕组2a产生平衡力会更节能，也更适合高速。上述悬浮导向绕组可以是金属线圈或金属带等产生感应磁场的各种导体方式。

导向磁铁2b、支撑磁铁2d可以设计成可移动的，在低速时靠近定子2e、高速时远离定子2e，就可以更节能更适合高速行驶。

作为对本发明的进一步完善，在车体悬挂架12a两侧垂臂中上部、与定子2e上部对应的位置安装顶置磁铁2f；在路面凹槽底部与支撑磁铁2d下部对应位置安装有第二悬浮导向绕组2c。顶置磁铁2f能加强磁悬浮平衡控制系统2的控制能力，第二悬浮导向绕组2c在高速行驶时可以对电力悬浮的导向与悬浮分别进行闭环控制，使列车的平稳性更好。

作为对本发明的进一步完善，在车体悬挂架12a两侧垂臂中部，导向磁铁2b与第一悬浮导向绕组2a之间设置可移动的磁屏蔽板2g，在车体悬挂架12a两侧垂臂下部、支撑磁铁2d与第二悬浮导向绕组2c之间也设置可移动的磁屏蔽板2g；在低速行驶时磁屏蔽板2g隔在导向磁铁2b与第一悬浮导向绕组2a、支撑磁铁2d与第二悬浮导向绕组2c之间，可减少涡流损失；需要涡流制动或高速行驶时移开磁屏蔽板2g，提供制动力或用电力悬浮提供平衡力。

作为对本发明的进一步完善，参见图2，在车体12底部的前、后端设有与供气管道6相通横向喷缝15，横向喷缝15与围裙壁喷缝5将增压室3完全气封。横向喷缝15可以设在能上下移动的平台上，这样横向喷缝15的喷口与路面1b的距离小密封好，而且车体前端的横向喷缝15，与另一节车体后端的横向喷缝15会形成一个小型的气垫，增加了横向喷缝15的气封效果，横向喷缝15的喷口若制造成可调角度的效果更佳。横向喷缝可以每节或若干节使用，配合每节或若干车厢独立供气方式，以适合载重量变化大的货车。

作为对本发明的进一步完善，参图9、10，本发明可以采用前进气的方式，即在列车的车体前部或车体两侧设有与供气管道6相连通的进气口16，并在进气口16处设置风门17。车体两侧的进气口16在列车高速行驶时打开前进方向的进气口16处风门17，同时关闭另一方向的进气口16处风门17。在供气装置的气压发生装置18出口处也设置风门17，这样当列车达到一定速度并且天气良好、无风沙的情况下，打开进气口16处风门17，同时调整供气装置处风门17，由进气口16向供气管道6供气，为列车提供全部或部分的压力空气。

作为对本发明的进一步完善，在车体12侧壁与排气管8a外端对应的位置设有导气罩10，导气罩10与车体12侧壁形成封闭的气体循环利用管道9，气体循环利用管道9在沿途涵洞很多等情况下，并使用每节或若干节车厢独立供气等情况时，将排气管8a排出的气体输送入下一级供气装置，为下一级供气装置提供全部或部分气体。

参照图2，在列车底部安装有火车车轮14，在列车进站关闭气垫后行驶在站内的铁轨上支撑车体12，这样在车站内停靠、编组时就没有扬尘，也更节能。车体12底部设置有伸缩支撑架13，它可为列车在路途中临时停车提供支撑。

实施例2：参照图3、图4，一种磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，包括车体12，供气装置及道路1。车体底部的悬挂架12a内侧下部设有围裙4，围裙4在道路路面1b上面，并与围裙4下方路面1b平行；供气管道壁7与车体悬挂架12a及围裙4连接围成供气管道6，围裙4与路面1b及围裙内的车体底部围成了增压室3，围裙4上设有与增压室3、供气管道6相通的围裙壁喷缝5，供气管道6中的压力气体通过围裙壁喷缝5喷入增压室3内；车体12两侧设有排气管8a，排气管8a一端开口在增压室3内，排气管8a内设有电脑控制的节气门11a，增压室3内压力气体由排气管8a排出。车体底部设置磁悬浮平衡控制系统2，该磁悬浮平衡控制系统采用电磁悬浮与电力悬浮相结合的结构，该系统由第一悬浮导向绕组2a、第二悬浮导向绕组2c、导轨2h、定子2e、导向磁铁2b、支撑磁铁2d组成；导向磁铁2b安装在车体悬挂架12a垂臂中部，支撑磁铁2d安装在车体悬挂架12a垂臂下部；道路1两侧有路而凹槽，在两路而凹槽内侧的道路侧壁1a上固定有与导向磁铁2b对应的第一悬浮导向绕组2a；路面凹槽外侧的道路侧壁1a上固定有与导向磁铁2b对应的导轨2h；路面凹槽上与支撑磁铁2d上部对应的位置固定有定子2e，路面凹槽底部与支撑磁铁2d下部对应的位置固定有第二悬浮导向绕组2c。

在低速行驶时，导向磁铁2b吸引导轨2h，支撑磁铁2d吸引定子2e内的铁芯提供平衡力，达到一定速度后导向磁铁2b与第一悬浮导向绕组2a产生斥力，支撑磁铁2d与第二悬浮导向绕组2c产生斥力，也提供平衡力；支撑磁铁2d与定子2e组成直线电机为列车提供前进驱动力。

导向磁铁2b、支撑磁铁2d设计成可移动的，就可以更节能更适合高速行驶。

在车体悬挂架12a垂臂中部，导向磁铁2b与第一悬浮导向绕组2a之间设置可移动的磁屏蔽板2g，在车体悬挂架12a垂臂下部，支撑磁铁2d与第二悬浮导向绕组2c之间也设置可移动的磁屏蔽板2g。

在车体12侧壁与排气管8a外端对应的位置设有导气罩10，导气罩10上部设有开口，这样排气管8a排出的气体就不会产生扬尘。

实施例3：参照图5、图6，一种磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，包括车体12，供气装置及道路1。道路1横截面呈凹形，围裙4在车体12两侧下部围裙4由车体12直接构成，围裙4在道路路面1b上面并与围裙4下方路面1b平行；车体12内设有供气管道6，围裙4与路面1b及围裙内的车体底部围成了增压室3，围裙4上设有与增压室3、供气管道6相通的围裙壁喷缝5，供气管道6中的压力气体通过围裙壁喷缝5喷入增压室3内；围裙壁喷缝5之间的间隔排气缝8b作为排气口8，围裙壁喷缝5一侧盖有与围裙4滑动连接的节气装置11移动阻风门11b，通过电脑控制移动阻风门11b的移动距离，从而控制围裙壁喷缝5的长度来调节排气缝8b的大小，达到控制排气量的目的，增压室内压力气体由排气缝8b排入外界大气中。该方案的磁悬浮平衡控制系统2完全采用电力悬浮原理，它由感应动力集成设备2m、第一悬浮导向绕组2a、驱动绕组2k组成；感应动力集成设备2m固定于车体12底部两侧，道路侧壁1a上与感应动力集成设备2m相对应的位置并列安装有第一悬浮导向绕组2a与驱动绕组2k，车体12底端连接有第一伸缩平衡轮2n，车体12两侧与道路侧壁1a相对的位置安装第二伸缩平衡轮2p。列车低速行驶时，由第一伸缩平衡轮2n与第二伸缩平衡轮2p保证平衡，高速行驶时感应磁场产生足够的平衡力后，两伸缩平衡轮2n、2p缩回，由感应动力集成设备2m与第一悬浮导向绕组2a相互作用为列车提供平衡力；感应动力集成设备2m与驱动绕组2k组成直线电机驱动装置，驱动列车前进，

本实施例中的感应动力集成设备2m由悬浮导向超导磁铁、感应发电超导磁铁、发电线圈组成，其中超导磁铁可由电磁铁或永磁铁代替。

实施例4：参照图7、图8，一种磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，包括车体12，供气装置及道路1。道路1横截面呈凹形，车体悬挂架12a内侧下部设有围裙4，围裙4由车体悬挂架12a构成，围裙4位于道路路面1b上面，且与围裙4方路面1b平行。车体12内设有供气管道6，围裙4与凹形下方路面1b及围裙内的车体底部围成了增压室3，围裙4上设有与增压室3、供气管道6相通的围裙壁喷缝5，供气管道6中的压力气体通过围裙壁喷缝5喷入增压室3内；围裙壁喷缝5之间的间隔排气缝8b作为排气口8，围裙壁喷缝5一侧盖有与围裙4滑动连接的移动阻风门11b，车体悬挂架12a垂臂上部与排气缝8b对应位置设有气流通孔12b，车体12侧壁上与气流通孔12b对应位置设有开口向上的导气罩10，增压室内压力气体流经排气缝8b、气流通孔12b、导气罩10最后排在外界大气中。该方案的磁悬浮平衡控制系统2采用电磁悬浮原理，是由导向磁铁2b、定子2e、支撑磁铁2d、导轨2h组成；导向磁铁2b安装在车体悬挂架12a垂臂中部，支撑磁铁2d安装在车体悬挂架12a垂臂下部，道路1两侧道路侧壁1a与导向磁铁2b对应的位置固定有定子2e，道路1两侧与支撑磁铁2d上部对应的位置固定有导轨2h；导向磁铁2b与定子2e组成直线电机驱动装置为列车提供前进驱动力。

本发明围裙可以制作为独立的，也可由车体或车体悬挂架直接构成；上述实施例中的围裙结构、排气结构、磁悬浮平衡结构等可以交叉组合。

本发明还包括使用短定子直线电机的各种中、低速磁悬浮平衡系统。

Claims (10)

1、一种磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，包括车体、供气装置及道路；其特征在于：车体(12)底部两侧设有围裙(4)，该围裙(4)与围裙内的车体底部及道路路面(1b)构成增压室(3)；围裙(4)上设有与供气装置的供气管道(6)、增压室(3)相通的围裙壁喷缝(5)；车体底部设有与增压室(3)相通的排气口(8)；车体(12)的底部设有磁悬浮平衡控制系统(2)，车体底部设有直线电机驱动装置。

2、如权利要求1所述的磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：所述围裙(4)位于道路侧壁(1a)侧面，围裙(4)上的围裙壁喷缝(5)低于道路(1)的路面(1b)。

3、如权利要求1所述的磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：所述围裙(4)位于道路路面(1b)上方。

4、如权利要求1所述的磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：所述磁悬浮平衡控制系统(2)由悬浮导向绕组(2a)、定子(2e)导向磁铁(2b)、支撑磁铁(2d)组成；其中导向磁铁(2b)安装在车体底部的车体悬挂架(12a)垂臂中部，在导向磁铁(2b)两侧面对应的道路上分别固定有悬浮导向绕组(2a)、定子(2e)；支撑磁铁(2d)安装在车体悬挂架(12a)垂臂下部并与所述定子(2e)相对应。

5、如权利要求1所述的磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：所述磁悬浮平衡控制系统(2)由第一悬浮导向绕组(2a)、第二悬浮导向绕组(2c)、定子(2e)、导轨(2h)、导向磁铁(2b)、支撑磁铁(2d)组成；其中导向磁铁(2b)安装在车体底部的车体悬挂架(12a)垂臂中部；导向磁铁(2b)两侧面对应的道路侧壁(1a)上分别固定有第一悬浮导向绕组(2a)、导轨(2h)；支撑磁铁(2d)安装在车体悬挂架(12a)垂臂下部，支撑磁铁(2d)上下面对应的道路上分别固定有定子(2e)、第二悬浮导向绕组(2c)。

6、如权利要求1所述的磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：所述磁悬浮平衡控制系统(2)由导向磁铁(2b)、支撑磁铁(2d)、导轨(2h)、定子(2e)组成；其中导向磁铁(2b)安装在车体(12)底部的车体悬挂架(12a)垂臂中部，在导向磁铁(2b)侧面对应的道路侧壁(1a)上固定有定子(2e)；支撑磁铁(2d)安装在车体悬挂架(12a)垂臂下部，与支撑磁铁(2d)上面对应的道路上固定有导轨(2h)。

7、如权利要求1、2、3、4、5、6所述的任一磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：在车体(12)底部设有与所述供气装置的供气管道(6)相通的横向喷缝(15)。

8、如权利要求1、2、3、4、5、6所述的任一磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：所述排气口(8)上设有可控的节气装置(11)。

9、如权利要求1、2、3、4、5、6所述的任一磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：在车体(12)上对应排气口(8)的外端设有导气罩(10)，该导气罩(10)上部设有开口或与车体(12)的侧壁形成封闭的气体循环利用管道(9)。

10、如权利要求1、2、3、4、5、6所述的任一磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车，其特征在于：车体前后部及车体两侧设有与供气装置的供气管道(6)相连通的进气口(16)，并在该进气口(16)处设置有风门(17)。

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