CN1743202A - 一种高速铁路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速铁路,它包括高架通道和悬浮列车。高架通道由顶板、侧板、接触线、反应板等组成。悬浮列车由车厢、真空箱、引风机、鼓风机和直线电机组成。真空箱固定在车厢上方,它上方敞口,与高架通道的顶板相配合,引风机抽除真空箱与顶板间的空气,真空箱底板带动下面的车厢上升,实现车厢底下悬浮;鼓风机产生高压空气,高气压使鼓风管出口与顶板间产生空气隙,带动真空箱上口与顶板间产生同样间隙,实现车厢上方悬浮。车厢上的直线电机初级与高架通道上的反应板相作用,驱动悬浮列车前进,时速可达400公里以上。真空箱左右设置受电弓,与高架通道左右侧板上设置的接触线相作用,提供悬浮列车全部电力。

Description

一种高速铁路
技术领域
本发明涉及交通运输技术,尤其涉及到一种高速铁路。
背景技术
提高列车速度是铁路赖以生存和适应社会发展的唯一出路。从20世纪50年代开始,德、法、日本等国都开展了大量有关高速铁路的理论研究和试验工作。1964年,日本建成了世界上第一条高速铁路——东海新干线,时速达210公里。1981年,法国建成了它的第一条高速铁路——TGV东南线,时速达270公里。随后,世界上许多国家掀起了建设高速铁路的热潮。
高速铁路行车时速在200公里以上,这对沿线的路基、桥梁、轨道都有高标准的要求,还要解决大功率牵引、高速受电弓不离线、高速转向架稳定运行、高速列车制动等问题。由于以上原因,高速铁路造价较高,其中高速铁路线路每公里约需1亿元,高速电动车组每列约需2亿元。
上述高速铁路就其走行原理,仍属于传统的粘着铁路,轮轨间的粘着作用产生牵引力,但粘着作用随着速度的提高而降低,因此粘着铁路速度有一个极限。为使高速铁路突破这一速度极限,同时也为了彻底克服粘着铁路轮轨之间的摩擦、振动和不稳定性等问题,20世纪70年代出现了两种非粘着悬浮车——空气悬浮车和磁悬浮车。空气悬浮车又叫气垫车,它利用燃气机产生高压气体,喷入车辆与导轨间形成气垫,再利用涡轮喷气机驱动车辆前进。法国研制的气垫火车aerotrain时速达到428公里。磁悬浮车利用磁的作用力,使列车悬浮和驱动。无论是空气悬浮车还是磁悬浮车,都是在轨道上运行,因此这两种车都属于铁路范畴,可以称其为空气悬浮铁路和磁悬浮铁路。当时,在能耗与噪音等方面,已研制的空气悬浮车不如磁悬浮车,因此除个别国家外,大多数国家都放弃了空气悬浮车。但磁悬浮铁路造价昂贵,目前世界上还没有一条长距离的商业运行磁悬浮铁路。我国为探讨在京沪线修建磁悬浮铁路的可能性,买进德国的技术和设备,在上海修了一条31公里长的实验性磁悬浮铁路,耗费了89个亿。
我国铁路总里程有7万多公里,而运行时速为200公里以上的高速铁路至今仍为空白。目前,我国经济高速发展,对城际高速铁路提出了迫切的要求,以北京、上海、广州为中心的华北地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区的城际高速铁路建设的有关前期工作正在积极开展中。
正经历着激烈的变革与发展的世界高速铁路技术,除上述城际铁路外,还包括城市铁路,亦称作城市轨道交通,其中包括地铁和轻轨。随着城市的发展和人民生活水平的提高,交通流量大幅增加,在城市中,特别是在大都市中,交通拥堵的问题日益严重。据报道,目前北京市许多主要街道的车辆平均时速不到10公里。为解决城市居民出行难的问题,应积极发展速度快,能承载大客流量的城市轨道交通,分期分批建造地下铁路、高架轻轨和郊区快速铁路。我国的北京、上海、广州、南京、武汉等城市都已进入城市轨道交通的快速发展时期。目前国内地铁最高时速已达百公里,而轻轨时速也达50公里。地铁与轻轨给市民出行带来便利,但与市区其它传统交通工具相比,现有地铁与轻轨的一个突出的缺点是令人难耐的振动与噪音。北京地铁行驶中高频的振动和刺耳的噪音使乘客非常不舒服;而架空穿行在高楼大厦间的上海轻轨,因为轮轨噪音扰民而被禁止在夜间行驶。
上述有关高速铁路和城市轨道交通的背景技术,在以下专著中有详细描述:1、《世界高速铁路技术》,钱立新主编,人民交通出版社(2003年);2、《磁悬浮铁路系统与技术》,魏庆朝、孔永健编著,中国科学技术出版社(2003年);3、《城市轨道交通》,毛保华等编著,科学出版社(2002年);4、《地铁与轻轨》,张庆贺等编著,人民交通出版社(2003年);5、《地下铁道与轻轨交通》,马德芹、蔺安林主编,西南交通大学出版社(2003年)。
发明内容
本发明的目的是给出一种既适用于城际铁路,又适用于城市铁路的高速铁路,要求它造价低、噪音低、能耗低、速度高、安全、舒适。
为达到上述目的,本发明给出的高速铁路由高架通道和悬浮列车两部分组成。
高架通道是由水平架空设置的条形顶板、与其左右边缘相连的两块侧板构成的向下开口的水平槽道,它沿铁路线设置,由铁路沿线两侧按一定间隔矗立的支架支承。高架通道上对称地设置承重的托板、直线电机反应板和接触线。条形的托板的平面是水平的,固定在高架通道侧板内表面的下边缘上,当悬浮列车处于非悬浮状态时,托板承担列车的全部重量;条形的直线电机反应板固定在高架通道顶板下表面的中间位置,沿高架通道水平设置,构成高架通道顶板的一部分,它是驱动悬浮列车的直线电机的次级,而直线电机的初级位于悬浮列车上;高架通道左右侧板内表面的上部各设有一根接触线,它和悬浮列车上的受电弓配合,向悬浮列车提供用于悬浮和驱动的全部电力。
悬浮列车由首尾各一节悬浮头车和中间若干节悬浮车厢组成,每节悬浮头车或每节悬浮车厢都单独设有悬浮机构、驱动机构、车内供电设备和载客的车厢。悬浮头车的一端为流线型,悬浮头车内部还设有控制全车运行的操控机构。悬浮头车和悬浮车厢的悬浮机构、驱动机构和车内供电设备是相同的。
所说的悬浮机构由真空箱和气压装置所组成,气压装置通常包括引风设备和鼓风设备,气压装置位于真空箱内。真空箱是由四个侧壁和一块底板构成的一个长方形的上方开口的箱子,真空箱上方的开口扣在高架通道顶板的下表面上,真空箱四个侧壁有一定的弹性,真空箱的底板通过连杆与下面的载客的车厢厢体相连。所说的引风设备中,其中,引风机的排气管穿过真空箱底板,开口在真空箱外,与大气相通。启动引风机,抽除真空箱与高架通道顶板间的部分空气,真空箱内大气压力开始低于环境大气压力,随着这个压力差逐渐加大,真空箱弹性侧壁开始压缩,真空箱底板上升,并通过连杆拉起下面载客的车厢。所说的鼓风设备中,通过鼓风管输出高压空气,鼓风管的出口顶在高架通道顶板的下表面,高压空气从鼓风管出口喷出时,由于气压作用,在高架通道顶板和鼓风管出口间形成空气隙,因为鼓风管出口与真空箱固定在一起,它带动真空箱上方开口的周边离开高架通道顶板,也与顶板间形成同样的空气隙。由于称作气压装置的引风设备和鼓风设备共同作用于真空箱,使真空箱连同载客的车厢上下与外界均无接触,实现了悬浮。
所说的驱动机构是位于悬浮头车和悬浮车厢上的直线电机的初级,它和高架通道顶板上的反应板相作用,后者是直线电机的次级。车厢上的直线电机初级通以三相交流电,产生一个移动的电磁场,它与高架通道顶板下表面上的反应板发生感应作用,产生水平推力,用以驱动悬浮列车前进。
所说的车内供电设备包括真空箱左右侧壁的外表面对称设置两个受电弓、车厢内的主变压器、整流器、逆变器,每节车厢有一套车内供电设备,产生三相电力,供给直线电机和气压装置。
所说的操控机构是位于悬浮头车内的控制器和操作台。控制器内有总控制电路,为全列车各节车厢的整流器、逆变器提供控制信号,列车司机通过操作台,再经由控制器,向全列车发出各种运行指令。
上个世纪国外研制的气垫车是利用燃气机产生高压气体,向车厢与导轨或地面间喷入,在车厢底部气体围裙内形成气垫,托起车厢。因为整个气垫车是一个刚性实体,燃气机、喷气发动机的剧烈振动,以及高速气垫车本身的晃动,都要求气垫车底部的金属制的气体围裙周边与地面或与导轨间要有足够的高度,以防止刮碰,这就造成气垫中的的高压气体大量泄漏,因此气垫车悬浮的能耗很大。此外,气垫车利用喷气发动机驱动前进,因此,气垫车不仅能耗大,而且噪音大、污染大,时至今日气垫车已几乎绝迹。
本发明的悬浮列车的每一节悬浮车厢上,都有一个上方开口,扣在高架通道顶板下表面的真空箱,真空箱的侧壁有弹性,当真空箱内空气被抽出时,真空箱底板上升,拉起车厢悬浮。真空箱的上口周边与高架通道顶板并不接触,鼓风机产生的高压空气通过鼓风管到达顶板,利用高压气体的作用力,使真空箱上周边与顶板间产生一个很薄的气垫,很小的空气隙,然后利用非接触的直线电机驱动悬浮列车前进。这种空气悬浮列车真空箱与顶板间的空气隙比上述气垫车气体围裙下的空气隙能小一个数量级,因此悬浮能耗小。此外由于是利用非接触的直线电机驱动,噪音和污染也大大减轻。本发明的悬浮列车是悬吊在真空箱下边,与气垫车相比,稳定性明显改善,偶然偏摆,能够自动回复。车厢上的风机和电机的振动,都被真空箱的弹性侧壁所吸收,对真空箱与顶板间的空气隙无影响。本发明的悬浮列车运行时,真空箱吸在高架通道顶板的下表面上,车体悬浮;进站停车时,依靠车厢外突出的搭板落在高架通道侧板内表面的托板之上。悬浮列车启动或停车过程中,车厢的升降仅仅是几厘米的高度,如果运行中悬浮机构或驱动机构出了故障,悬浮列车也只是下降几厘米落在托板上而已,因此本发明的悬浮列车安全有保障。本发明的悬浮列车的全部悬浮与驱动设备都安装在真空箱内,只有引风机的排气口位于真空箱底板下方,因此对车厢与环境的噪音影响较小。
本发明的优点是:1、本发明推出一种全新的高速铁路,它兼有速度快,舒适性好和安全性高的优点,可以全天候运行,从结构原理上讲,它不存在脱轨或翻车的危险。
2、本发明的悬浮列车的真空箱与高架通道顶板间的空气隙小,与气垫车相比,悬浮功耗小;本发明是悬浮列车,没有轮轨磨擦,与常规列车相比,前进阻力小,因而驱动功耗小;本发明的悬浮列车的车厢是吊在真空箱下边,与现有的各种车辆相比,本发明的悬浮列车稳定性好。
3、本发明的高架通道结构简单,消耗材料少,高架通道架空铺设,占地面积少,因此本发明的高架通道建造成本低,大约仅与我国传统铁路相当。
4、本发明的悬浮列车以电力为能源,没有废气污染;本发明的悬浮列车悬浮运行,不存在轮轨摩擦等噪音污染;本发明的悬浮列车利用空气悬浮,不存在用磁力悬浮可能产生的电磁污染。
5、本发明的高架通道与悬浮列车可用作城际高速铁路,也可用于城市铁路,比如地铁、轻轨、市郊铁路等,因此本发明可为目前各种类型铁路实现跨越式发展,提供一种新的选择。
附图说明
图1是本发明一种高速铁路实施例(一)的高架通道与悬浮车厢的基本结构图;图2是本发明一种高速铁路实施例(一)的真空箱结构图;图3是本发明一种高速铁路实施例(一)的引风设备安装图;图4是本发明一种高速铁路实施例(一)的鼓风设备安装图;图5是本发明一种高速铁路实施例(一)的扁平直线电机安装图;图6是本发明一种高速铁路实施例(一)的扁平直线电机结构图;图7是本发明一种高速铁路实施例(一)的悬浮车厢与高架通道的配合关系(1);图8是本发明一种高速铁路实施例(一)的悬浮车厢与高架通道的配合关系(2);图9是本发明一种高速铁路实施例(一)的悬浮车厢与高架通道的配合关系(3);图10是本发明一种高速铁路实施例(一)的车内供电设备电路图;图11是本发明一种高速铁路实施例(一)的悬浮头车总体图;图12是本发明一种高速铁路实施例(二)的真空葙与引风设备安装图;图13是本发明一种高速铁路实施例(二)的磁盘直线电机安装图;图14是本发明一种高速铁路实施例(二)的磁盘直线电机的磁盘结构图;图15是本发明一种高速铁路实施例(二)的车内供电设备电路图;图16是本发明一种高速铁路实施例(一)或实施例(二)的高速铁路总体图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
图1给出了本发明一种高速铁路实施例(一)的高架通道与悬浮车厢的基本结构。在高架通道上,架空水平放置的横梁2的左右两端,被对称矗立的支架1、201所支承,支架是按一定间隔,在铁路沿线两侧均匀设置的,支架的根部固定在地面上的混凝土基础中。横梁2和支架1、201可以用钢材做成。在横梁2下边固定着高架通道的顶板4,顶板4的横断面是下凹的圆弧形,其圆心在顶板4的正上方。作为驱动列车直线电机的次级的复合反应板48、49构成顶板4的一部分,位于顶板4下表面的中部。顶板4的两侧边固定在横梁2和支架1、201的结合部,同时,从这个结合部,紧贴着支架向下对称设置高架通道的左右侧板3、17,左右侧板3、17牢牢地固定在横梁2和左右支架1、201上。顶板4和左右侧板3、17需用厚度不低于2cm的高强度合金钢板做成。在左右侧板3、17内侧表面的中上部,分别通过绝缘板固定着接触线18、11,接触线材质可以是铸铜(Cu)或铜锡合金(CuSn),截面积170mm2。绝缘板的宽度也就是左右接触线到左右侧板3、17的距离不能小于0.4m,以防止接触线与侧板3、17间电击穿。在侧板3、17内表面的最下端,对称地设置有水平的托板214、14。当悬浮列车停车时,左右托板214、14要承担列车的全部重量,因此,托板用高强度钢材制成,并牢牢地固定在支架1、201和侧板3、17上。
悬浮车厢由真空箱8和载客的车厢15组成,二者用连杆216、16连接。真空箱8是一个长方形、上方开口、无盖的箱子,由上箱和下箱两部分构成,上下箱之间有一个透气的水平隔板5。上箱的上侧壁9为刚性壁,上侧壁9外侧设有受电弓10,对面另一侧壁外设有受点弓19,两个受点弓与高架通道左右侧板上的两个接触线18、11滑动接触,向列车提供全部电力。上箱上方开口的四个周边与高架通道的顶板4相配合,因为高架通道的顶板4的横断面是圆弧形,所以与其配合的真空箱的四个上周边中,与铁路线平行的两个边是直线,而与铁路线垂直的两个边是圆弧线。真空箱8下箱的下侧壁12与上箱上侧壁9相连,下侧壁12在竖直方向有弹性。当载客的车厢15处于非悬浮状态时,载客的车厢15与真空箱8的全部重量是通过设在真空箱底板7下面的搭板13加载到高架通道侧壁3、17上对称设置的托板214、14上。真空箱底板7的四角处与水平隔板5间有压力弹簧6支撑。
图2给出了本发明一种高速铁路实施例(一)的真空箱的结构。真空箱8总体上是一个扁平、长方形的箱子,上方开口,无盖,分为上箱和下箱两部分。上箱侧壁由三部分组成,它们是上侧壁9、气室壁24和弹性壁23。上侧壁9是刚性壁,用钢板、不锈钢板或铝合金板做成,它位于上箱侧壁的两端,它与上箱侧壁中段的分界线为距侧壁两端为C的两条纵向虚线。在上侧壁9内侧有风箱21,风箱21与上侧壁9形成的上方开口与高架通道的顶板下表面向配合,风箱21底部有一个进气口26,在真空箱上箱左右上侧壁的端部,对称地共设有四个这样的风箱,系用刚性材料制成,例如钢板。气室壁24和弹性壁23均用弹性材料做成,气室壁24可用橡胶板,弹性壁23可用金属波纹板。气室壁24长度即上箱侧壁中段的长度为B,B约为真空箱总长度的三分之二,气室壁24位于上箱侧壁中段的上部,其下部是弹性壁23,弹性壁23与气室壁24长度相同。气室壁24的内侧有气室27,气室27有一通气孔22与外界相通,若干个这样的气室佈满气室壁24的内侧。气室27上方开口与高架通道顶板相配合,气室27的其余壁面不透气。气室27的四壁及底面均用弹性材料做成,例如橡胶。气室的四面侧壁的高度较小,而底面的宽度较大,其高宽比为四分之一,因此,在真空箱上箱侧壁中段的气室壁24受到上下气压作用力时,可以纵向弯曲变形,即上箱侧壁中段可以上凸或下凹,同时,弹性壁23和推力弹簧28也随着变化。在水平方向上,外力的作用不会引起中段明显的弯曲变形。真空箱8沿水平中心线,左右是完全对称的,比如一侧是气室27,另一侧是相同的气室29。真空箱上箱四面侧壁中,与高架通道侧板平行亦即与铁路线平行的两个较长的侧壁的上边缘是平直线,而另外的两个与高架通道侧板垂直的侧壁称作端壁20的上边缘是圆弧线,这个圆弧的半径与高架通道顶板的圆弧半径相同,二者相配合。真空箱8上下两箱中间的水平隔板5的中部是空的,上下通气,水平隔板5用钢板做成。下侧壁12是弹性壁,用金属波纹板做成,真空箱底板7用高强度钢板做成。压力弹簧6支撑在水平隔板5和底板7之间,底板7四角处各设一个压力弹簧,作用是始终给真空箱8上箱一个向上力,使真空箱上周边与高架通道顶板保持配合。设在真空箱8内的气压装置包括引风设备和鼓风设备。
图3给出了本发明一种高速铁路实施例(一)的引风设备安装结构图,引风设备是实施例(一)的气压装置之一。引风设备由引风机33、变速器34、引风机电机35、高度传感器36、引风控制器248所组成。当引风机电机35通过变速器34带动引风机33启动时,抽除了真空箱8与顶板4间部分空气,当真空箱底板7上下压力差足够大时,底板7连同车厢15一起上升,真空箱弹性的下侧壁12和压力弹簧6被压缩,真空箱底板下的搭板13离开高架通道侧板上的托板214、14也上升。在真空箱8水平隔板与底板7间有一个高度传感器36,它给出高度信号,传到引风控制器248,经过与设定值比较,引风控制器248给出控制信号到车内供电设备215,调整引风机电机35的变频器的输出频率,控制引风机33的转速,使真空箱底板7保持在某一指定高度。上箱上侧壁上的气室27的进气孔22外通大气,所以气室27内气压高于真空箱8内气压,气室27底板向下压推力弹簧28和弹性壁,气室27上周边离开高架通道顶板4,恰当地选择气室27底板面积和进气口22的大小,可使气室27上周边与整个气室壁24上边缘与顶板4间产生3mm间隙。真空箱8的气室壁24与高架通道顶板4的下表面相配合,对面另一侧气室壁内侧为气室27,真空箱8上箱前后两个端壁的上边缘是圆弧形,它与顶板4的圆弧形相配合,亦即真空箱的四个上周边是在圆弧形的曲面上,这个曲面和顶板4的曲面相同。这两者圆弧形曲面相配合的好外就在于,它能对前进中的悬浮列车起导向作用,在悬浮列车直线行驶时,这种圆弧形配合及车厢15的重力作用,使车厢15保持在高架通道的中心线位置上;当悬浮列车进入弯道或有侧向风作用于车厢15时,这种圆弧形的配合加上车厢15本身的重力作用,使车厢15仅轻微摆起,并当外界作用消除时,车箱15能迅速返回到高架通道的中心线。真空葙8和车厢15的长度和宽度相同,其长度为20米,宽度为3米。当真空葙的上周边与顶板4的间隙为3mm时,为了使真空葙底板7每平方米产生一吨的悬浮力,经计算,风量不能少于40000m3/h,风压不能低于10000Pa,为此,每个真空葙内选用两台高压引风机,型号为9-19,N014,每台电机功率132kW,每台风机风量25916m3/h,全压11771Pa。
图4给出了本发明一种高速铁路实施例(一)的鼓风设备安装结构图,鼓风设备是实施例(一)的气压装置之一。鼓风设备由鼓风机40、鼓风机电机41、软管42、风箱21、距离传感器44、鼓风控制器249所组成,其中,鼓风机40及鼓风机电机41都固定在真空箱8内的底板7上,鼓风机40在鼓风机电机41的带动下工作,鼓风机40的进气口43从真空箱8内吸气,从鼓风机40的出口输出高压空气,通过软管42,进入到风箱21。风箱21是一个长方形无盖的扁平小箱,它在上侧壁9的内侧,其上敞口的四个周边与圆弧形的高架通道顶板4的下表面相配合,鼓风箱21底板上有一进气孔接在鼓风机40的出口上。从鼓风机40引来的高压空气进入风箱21,由于风箱21周边的围护作用,高压空气上下作用于顶板4和风箱21的底板之间,克服了真空箱8内压力弹簧6和弹性的下侧壁12向上的弹性力,使风箱21向下移动,在风箱21的上周边与顶板4间产生间隙,这个间隙大约为3mm,带动真空箱8上侧壁9和端壁20也同时向下离开高架通道顶板4下表面3mm。软管42的功能是把高压空气从鼓风机40引入到风箱21,同时,当真空箱8的底板上升,真空箱下侧壁12压缩时,软管42也压缩或弯曲,不会阻碍下侧壁12的压缩变形,即不会阻碍底板7上升。上侧壁9的两端各有一个风箱,对面侧壁上对称地也有两个风箱,真空箱内共有4个同样的风箱。风箱21宽0.5m,长1.0m,风箱21的上周边与顶板4间隙为3mm时,每个风箱配用一台高压鼓风机,型号为9-19,N09,15kW,风量6752m3/h,全压4632Pa。此时,每个风箱与顶板4间的高压空气的上下推力为236kgf。风箱21的侧壁外设置一个距离传感器44,其功能是随时检测风箱21上周边与顶板4间的距离,给出信号传到鼓风控制器249,经过与设定值比较,鼓风控制器249给出控制信号到车内供电设备215,调整鼓风机电机41的变频器的输出频率,控制鼓风机40的转速,使风箱21上周边、上侧壁9、端壁20都与顶板4间保持在3mm的距离上。
图5给出本发明一种高速铁路实施例(一)的扁平直线电机安装结构图。设在悬浮列车真空箱上箱左右侧壁外表面的受电弓,从设在高架通道左右侧板内表面的接触线上,接受到从地面变电所输来的电流,并传送到车内供电设备箱。在悬浮头车驾驶操作人员控制下,完成变压、变频过程,从车内供电设备箱出来的三相交流电力线接到真空箱8内的扁平直线电机初级53,它在用硅钢片叠制的有槽铁心上,缠有三相绕组,当通以三相交流电时,在其裸露的磁性面上产生移动的电磁场。直线电机初级53的磁性面朝上,对应着高架通道顶板4内表面上设置的复合反应板48、49,其中上反应板48为铁板,厚度为20mm,下反应板49为铜板或铝板,厚度为10mm。直线电机磁性面与其相对应的反应板下表面间距离为12mm。直线电机初级53磁性面上移动的电磁场作用于反应板48、49,并在反应板中产生涡流,而直线电机初级53磁性面上的移动磁场与反应板中涡流相作用,产生驱动悬浮列车前进的推力。上反应板48与下反应板49,二者紧貼在一起构成复合反应板。反应板48提供磁力线通路,反应板49产生的涡流与移动磁场作用产生驱动力。同时,反应板与扁平直线电机初级53间有吸引力,二者距离越小引力越大,需要对其间距离进行控制。其控制过程是:当真空箱8内的引风机启动,真空箱底板7上升,弹性的下侧壁12压缩,直线电机初级53的两端的两个传感器50、54,检测直线电机初级53上端面与下反应板49间的距离,看看是否偏离设定值,传感器把实测值与设定值的差值反馈给支撑直线电机初级53的两个电控升降的自动底座51、251,进行自动调整。自动底座51、251靠基座52、252固定在真空箱底板7上。悬浮列车的制动有两种方式:再生制动和摩擦制动,再生制动是一种电制动方法,它通过司机发出制动指令,悬浮头车的控制器给各车箱的直线电机53的变频器发出控制信号,降低输出频率,甚至给出0频率,这时行进中的直线电机53变成了发电机,不仅有电能通过受电弓和接触线向电网回馈,而且直线电机初级53和反应板48、49间的电磁作用力阻止列车继续前进,直到悬浮列车停止。这种再生制动是基本的制动方法。另外一种摩擦制动是一种机械制动方法,在紧急情况下,司机切断各节车厢的引风机电机的电源,各节车厢的搭板13落在高架通道的托板214、14上,两者之间的摩擦力使列车减速,直到停止。
图6给出了本发明一种高速铁路实施例(一)的扁平直线电机结构。扁平直线电机的初级53的铁心60是用长条形硅钢片冲出槽孔后叠制而成,在其槽孔中设置有高强度漆包铜线绕制成的三相绕组61,从绕组61中接出的三相电源线接头为x、y、z,该直线感应电机初级53的基本参数如下:初级铁心长度:2476mm;极距:280.8mm;初级铁心叠片厚度:300mm;初级铁心叠片高度:124mm;每相每极槽数:3;极数:8;绕组接线方法:Y;功率:120kW;频率:21Hz(0-50Hz可调);电压:1100V(三相交流);电流:170A;同步速度:42.5km/h;最高速度:70km/h。
该扁平直线感应电机可用于城市轻轨和地铁,时速为40-70公里。
图7给出了本发明实施例(一)的悬浮车厢与高架通道的配合关系(1)。真空箱8的上箱侧壁的上周边与高架通道顶板4的下表面相配和,上箱侧壁由三段组成,两端的两段相同,较短,为刚性壁,图中标出了一端的上侧壁9,中间的一段较长,由气室壁24和弹性壁23上下连接而成。在刚性的上侧壁9内表面有风箱21,风箱21的上方敞口的周边与顶板4的下表面相配和。风箱21的底板上有一个进气孔,它通过软管42接到鼓风机40的出口上。鼓风机40由鼓风机电机41带动,鼓风机40的高压空气进入风箱21,高气压作用使风箱21上周边与顶板4间产生一个3mm的间隙。气室壁24内表面上有气室27,气室27上方敞口周边与顶板4的下表面配和。气室壁24上的气室27有一个进气孔22与环境大气相通,气室壁24的内表面上有若干个这样的气室。当引风机启动,真空箱8内气压低于环境气压,环境空气通过进气孔22进入气室27,若气室27的上周边与顶板4的间隙很小或没有时,气室27内气压接近或等于环境气压,高于真空箱8内气压,气室27内气体向下压气室底板86,此力传给弹性壁23和推力弹簧28,并使弹性壁23和推力弹簧28被压缩,同时气室27上周边与顶板4间产生间隙,气室27内气压下降。通过恰当地选择气室27底面积和进气口22的大小,可以使气室27上周边与顶板4间保持3mm的漏气间隙,此时弹性壁23和压力弹簧28的变形力与气室底板86上下的气压差相等。
图8给出了本发明实施例(一)的悬浮车厢与高架通道的配合关系(2)。其中,(a)图表示悬浮车厢相对于高架通道产生水平偏移的情况,车厢15与高架通道中心线的水平偏移91为δ,当悬浮列车低速进入弯道时,在悬浮车厢的中部截面上会出现这种情况。尽管悬浮列车的高度没有改变,但悬浮列车的真空葙8与悬浮通道顶板4的配合发生变化,图(a)真空箱左边的气室27位置上升,弹性壁23和推力弹簧28舒张,而真空箱右边的气室29的变化相反,气室29下降,它下面的推力弹簧和弹性壁被压缩。这里要说明的是,左右气室随着与顶板4相对位置变化而升降的原因是气室内外气体压力与弹性壁和推力弹簧共同作用的结果。气室底板上下的压力差与弹性壁和推力弹簧的变形力平衡,如果气室上周边与顶板间距离偏离这个值,则上述压力差与变形力不平衡,并将进行自动调整,直到其间距离恢复为设定值3mm时,上述两个力平衡,并保持其间距离不变。此外,由于悬浮车厢相对于高架通道中心有水平偏移,设在真空箱左右侧壁外面的受电弓的舒张度有改变,右侧受电弓10舒张,但仍与与接触线11保持可靠接触,而左边受电弓则被压缩。(b)图表示悬浮车厢15和真空箱8在悬浮通道里比正常位置偏高,当悬浮列车爬坡时,车厢中段会出现这种情况。此时,真空箱8左右受电弓与接触线的接触位置下降,例如图(b)标注了右侧的接触线11处于受电弓10的下边缘。该图说明,当悬浮车厢位置升高,真空箱8的左气室27与右气室29的上周边仍能和悬浮通道顶板4保持正常配合,即保持3mm的间隙不变,其原因仍如前述,是气室底板上下压差与弹性壁和推力弹簧变形力保持平衡的结果。当然,悬浮车厢位置升高时,真空箱上箱左右弹性壁和推力弹簧都有所压缩,但变形力仅少许增加,真空箱左右气室上周边与顶板4的间隙稍微减少,但仍在正常距离内。图(b)中标注了左侧的推力弹簧28。
图9给出了本发明实施例(一)的悬浮车厢与高架通道的配合关系(3)。该图表示了悬浮列车高速驶入弯道时,由于离心力的作用,车厢15及真空箱8沿着离心力方向摆起,其悬浮车厢15与真空箱8的中心线与高架通道中心线,即不重合也不平行,而形成一个夹角α。分析表明,夹角α的大小取决于弯道的曲率半径和列车行进的速度。当悬浮列车快速进入弯道时,在离心力作用下,真空箱8上箱左右侧壁上的气室27和气室28的上周边,沿着圆弧形的悬浮通道顶板4的下表面,保持3mm间隙不变,并向离心力方向滑动,同时摆起一个α角,左右受电弓仍然和接触线保持可靠接触,有效地传输电力。受电弓的舒张度及接触线与受电弓间压力有变化,例如右侧的受电弓10被压缩,受电弓10与接触线11间压力增大,左侧的情况正好相反。另外,真空箱8下的搭板13和悬浮通道侧板上的托板214、14的相对位置虽然有变化,但仍在安全范围内。行进中,搭板13不会碰到高架通道侧壁和托板,进站停车时,离心力消失,车厢与高架通道中心线重和,搭板13仍能稳稳地落在托板214、14上。
图10是本发明一种高速铁路实施例(一)的车内供电设备线路图,这是一个3千伏交流供电单元主电路。受电弓19,10从接触线18、11上获得AC3000V,50Hz电力,其中接触线18是交流高压,接触线11接地。从接触线18得到的电流,通过受电弓19,再经过真空断路器106、进入主变压器107,其二次侧108、119输出接到两个用门极可关断晶闸管GTO构成的整流器109、122,这两个整流器并联组成四象限可逆整流器,其输出经储能电容111接到VVVF逆变器110,而VVVF逆变器110的输出是经三相电力线接到用于驱动列车的扁平直线电机53等两台电机。主变压器107的三次测114输出接整流器112,经过储能电容115到逆变器113,输出380V的三相交流电供四台鼓风机电机使用,鼓风机电机41的单台功率为15kW。主变压器107的四次测116输出接整流器120,再经过储能电容117到逆变器118,输出380V的三相交流电供给两台引风机电机,引风机电机35的单台功率是132kW。主变压器107的五次测121输出385V,100kVA,用于辅助电路供电。驱动用的扁平直线电机53的逆变器110的控制电路集中在悬浮头车的控制器内,由列车司机统一控制。鼓风机电机41的逆变器113和引风机电机35的逆变器118的控制分为两部分,启停控制由列车司机操作,转速控制电路位于各节车厢内,根据传感器采集的信号进行自动控制。悬浮头车对驱动电机的逆变器110采用的控制技术是PWM脉宽调制法和转差频率控制法。转差频率控制法的原理是根据速度传感器的检测,可以求出转差率Δf,再把它与速度设定值f*相叠加,以该叠加值作为逆变器的频率设定值f1*,就实现了转差补偿,从而有较高的调速精度。当处于再生制动状态时,逆变器110变成整流器,输出直流高压经储能电容111加到可逆整流器109、122,再经主变压器107将电能回馈到接触线电网中。本方案中的主变压器107和驱动电机53的主要参数是:主变压器一次:容量664kVA,电压AC3000V;二次:容量240kVA,电压AC700V;三次:容量60kVA,电压AC385V;
四次:容量264kVA,电压AC385V;五次:容量100kVA,电压AC385V。
驱动用扁平直线电机单台容量:120kW;电压:三相AC1100V;工作频率:0~50Hz。
图11给出了本发明一种高速铁路实施例(一)的悬浮头车的总体图。悬浮头车包括头车66、悬浮机构、驱动机构、操控机构和车内供电设备,其中悬浮机构、驱动机构和车内供电设备与前述悬浮车厢都是相同的。本图中,悬浮机构标出了鼓风机41、引风机电机35和引风机33,驱动机构标出了扁平直线电机初级53。悬浮头车的操控机构为操作台和控制器。头车66内部也有部分乘客坐椅及公用设施。悬浮头车与悬浮车厢主要的区别是:1、头车66的前端外观为流线型,正面有司机瞭望窗;2、头车66内有列车的操作台,在操作台上,有指示列车运行参数的各种仪表,通过操作台,司机向全列车发出启动、加速、减速、刹车等各种指令;3、头车66内设置有全列车的控制器,对全列车各个车厢的车内供电设备箱内的变频调速系统进行总控制,它按着列车司机在操作台上发出的指令,进行运算和处理后,向全列车各车厢发出控制信号。
图12给出了本发明一种高速铁路实施例(二)的真空葙与引风设备安装结构图。实施例(二)的真空箱208与实施例(一)的真空箱唯一的区别是,实施例(二)的真空箱208中的风箱的进气口不在风箱底板上,而在风箱的侧壁上,进气口外通大气。如图(a)、(b)、(c)所示,在真空箱208上箱的风箱221的侧壁上,有进气口226与大气相通。启动引风机233,真空箱208内气压下降,底板207带动车厢15上升。若风箱221的上周边与悬浮通道顶板4没有间隙时,风箱221内气压等于环境大气压力,高于真空箱内气压,风箱221底板上下的压差作用于下侧壁212和压力弹簧206,并使其压缩。恰当地选择风箱221底面积和风箱进气口226的大小,可使风箱221上周边与顶板4间产生3mm间隙,带动真空箱(208)的上侧壁209及端壁220的上边缘与顶板(4)间也产生3mm间隙。基于同样的原理,含有进气孔222的气室227的上周边、上侧壁224的上边缘也与顶板4保持3mm的间隙。在气压差作用下,风箱221底板下压下侧壁212和压力弹簧206,气室227下压弹性壁223和推力弹簧。下侧壁212指的是真空箱下箱四周的弹性壁。实施例(二)的气压装置只包括引风设备,不设置鼓风机。
图13给出了本发明一种高速铁路实施例(二)的磁盘直线电机安装结构图。真空箱左右侧壁外的受电弓从高架通道侧板上的接触线获得电流,在悬浮头车的控制下,在车内供电设备箱中完成变压、变频,向本车厢磁盘直线电机提供电力。磁盘直线电机主要部件有设在高架通道顶板4中部的复合反应板48、49;设在真空箱底板7上的驱动用异步电机71;异步电机71水平输出轴通过一联轴器与变速器73相连;变速器73的输出轴垂直向上,其向上伸出的输出轴端部水平固定的磁铁盘72。磁铁盘72是由圆形的铁盘及在铁盘上表面利用永磁体依照N、S、N、S顺序拼成的圆形磁性面所组成。当磁铁盘72被异步电机71带动旋转时,磁铁盘72的磁性面从下方扫过复合反应板48、49,磁性面的磁场在复合反应板48、49中产生涡流,而磁性面磁场与涡流相作用的结果产生水平推力驱动悬浮列车前进。同时永磁体与复合反应板中的铁板产生引力,这个引力通过真空箱作用到悬浮车厢上,其方向是拉车厢向上,它被车厢重力所平衡。磁铁盘72在水平面上旋转,其朝上的磁性面与复合反应板48、49的下表面间距为12mm,磁性面与复合反应板间的这个距离必须得到保证。在磁盘直线电机前后,各设一个距离传感器74、75,随时检测复合反应板48、49到真空箱底板7的距离。因为磁铁盘72的磁性面到到真空箱底板7的距离是一定的,因此,距离传感器74、75也就相当检测了复合反应板到磁性面的距离。距离传感器74、75给出信号传到磁盘控制器271,经过与设定值比较,磁盘控制器271给出控制信号到车内供电设备215内的引风机变频器,调整引风机转速,使磁铁盘72与复合反应板间距离保持在设定值上。磁铁盘72的直径为1.2m,复合反应板与磁铁盘重合宽度300mm。异步感应电机71的容量是300kW,电压为2000伏,工作频率0-140Hz。异步感应电机71带动旋转磁铁盘72与反应板作用是一种直线感应电机,每台悬浮车厢配4台这种磁铁盘型直线电机,用于城际铁路,时速可超过400公里。
图14给出了本发明实施例(二)磁盘直线电机的的磁铁盘的构造。磁铁盘72是在一个圆形铁盘81的上表面,紧挨铁盘81的外圆,按照N、S、N、S磁极顺序将若干(偶数)个永磁体依次连着排放,在铁盘81上表面的外环形成连续的永磁体磁场。以其中一个永磁体80为例,它的一个极S朝上,另一个极N与铁盘81紧紧吸在一起。每个永磁体都是扇形,所有永磁体拼成一个磁环,吸在铁盘81的上表面。永磁体的厚度为80mm,径向长度为300mm,铁盘81直径为1.2m,厚度为80mm,铁盘81的中心有一轴孔,它与异步电机的输出轴相配合。在永磁体之间、永磁体与铁盘81之间均涂以高强粘接剂,以获得更高结构强度。
图15是本发明一种高速铁路实施例(二)的车内供电设备的电路图,这是一个2万5千伏交流供电单元主电路。受电弓滑板19、10从接触线18、11上获得AC25000V、50Hz电流,其中接触线18是交流高压,接触线11接地。从接触线18来的电流经过受电弓19、真空断路器132、进入主变压器134,其二次侧135、138输出接到两个用门极可关断晶闸管GTO构成的整流器136、139,这两个整流器并联组成四象限可逆整流器,其输出经储能电容147接到VVVF逆变器137,而VVVF逆变器137的输出经三相电力线接到用于驱动列车的异步感应电机71等4台电机。主变压器134的三次侧140输出接整流器141,经过储能电容148到逆变器142,输出380V的三相交流电,供给4台鼓风机电机,鼓风机电机41单台功率15kW。主变压器的四次侧143接整流器144,再经过储能电容149,到逆变器145,输出380V的三相交流电供给两台引风机电机,引风机电机35的单台功率132kW。主变压器134的五次侧146输出385V,100kVA,用于辅助电供电。驱动用磁盘直线电机71的逆变器的控制电路集中在悬浮头车的控制器内,由列车司机统一控制。鼓风机电机41的逆变器142和引风机电机35的逆变器145的控制分为两部分,启停控制由列车司机操作,转速控制电路位于各节车厢内,根据传感器采集的信号进行自动控制。悬浮头车对各车厢的驱动电机71的逆变器137采用的控制技术是PWM脉宽调制法和转差频率法。本方案中的主变压器134和磁盘直线电机71的主要参数是:主变压器一次:容量1624kVA,电压AC25000V;二次:容量1200kVA,电压AC1100V;三次:容量60kVA,电压AC385V;四次:容量264KVA,电压AC385V;五此:容量100KVA,电压AC385V。
磁盘直线电机容量:300kW;电压:2000V;工作频率:0~140Hz。
图16给出了本发明一种高速铁路实施例(一)或实施例(二)的高速铁路总体图。其中悬浮列车是一个由6节悬浮车厢和首尾两节悬浮头车组成的共8节的悬浮列车,高架通道的横梁2、支架1和顶板4,支架1的根部固定在地面的混凝土基础中。由头车66等2节悬浮头车和车厢150等6节悬浮车厢组成的一列共8节的悬浮列车在高架通道下方悬浮行进。悬浮列车的连接段67有三个作用,一是供乘客通行,高和宽的尺度需保证;二是前后车厢间拉动,要有足够的抗拉强度;三是为了保持车厢150前后平衡,防止俯仰,连接段67在列车纵向上要有一定的刚度。悬浮列车上的交流供电单元主电路由受电弓引进电力,通常一对受电弓可供应两个单元电路,即每两节悬浮车厢共用一对受电弓。为了使运行中的悬浮列车对地面上的人类其它活动不产生太大的影响,车厢150底部距离地面高度不能低于6m,相应的支架1高度不能低于10m。

Claims (10)

1.一种高速铁路,包括高架通道和悬浮列车,其特征在于:所述高架通道是由弧形的顶板(4)、左右侧板(3、17)、左右侧板内表面对称水平设置的接触线(18、11)、托板(214、14)、设置在顶板(4)下表面的直线电机复合反应板(48、49)、顶板(4)上方水平架设的横梁(2)、支撑横梁(2)两端的支架(1、201)所组成;所述悬浮列车是由首尾两节悬浮头车和中间若干节悬浮车厢所组成,悬浮车厢是由车厢(15)、悬浮机构、驱动机构和车内供电设备所组成,悬浮头车是由头车(66)、悬浮机构、驱动机构、操控机构和车内供电设备所组成,悬浮车厢与悬浮头车的悬浮机构、驱动机构、车内供电设备是相同的;所述悬浮机构是由真空箱和气压装置所组成,真空箱上方开口与高架通道的顶板(4)下表面相配合,真空箱的底板下有搭板(13),非悬浮时,搭板(13)落在托板(214、14)上;气压装置设在真空箱内,它由引风设备和鼓风设备组成;所述驱动机构是车厢(15)和头车(66)上的直线电机的初级,它和高架通道顶板(4)下表面的复合反应板(48、49)相作用,后者是直线电机的次级;所述车内供电设备包括真空箱左右侧壁的外表面对称设置两个受电弓(19、10)、车厢内的主变压器、整流器、逆变器,每节车厢有一套车内供电设备;所述操控机构是位于头车(66)内的操作台和控制器,控制器内有全列车的总控制电路;所述车厢(15),位于真空箱下方,载乘客用,与真空箱底板间有连杆(216、16)相连;所述头车(66),它有一个流线型的头部和瞭望窗,位于悬浮列车的两头,它通过连杆连接在真空箱底板下方,头车(66)内有司机和操控机构。
2.按照权利要求1所述的高速铁路,其特征在于:所述高架通道中,架空水平放置的横梁(2)的左右两端,被对称矗立的支架(1、201)所支承,支架是按一定间隔,在铁路沿线两侧均匀设置的,支架的根部固定在地面上的混凝土基础中,横梁(2)和支架可以用钢材做成;在横梁(2)下边固定着高架通道的顶板(4),顶板(4)的横断面是下凹的圆弧形,其圆心在顶板(4)的正上方;作为驱动列车直线电机的次级的复合反应板(48、49)构成顶板(4)的一部分,位于顶板(4)下表面的中部,其中上反应板(48)为铁板,厚度20mm,下反应板(49)为铜板或铝板,厚度10mm;顶板(4)的两侧边固定在横梁(2)和支架(1、201)的结合部,同时,从这个结合部,紧贴着支架(1、201)向下对称设置高架通道的左右侧板(3、17),左右侧板(3、17)固定在横梁(2)和左右支架(1、201)上,顶板(4)和左右侧板(3、17)用厚度不低于2cm的高强度合金钢板做成;在左右侧板(3、17)内侧表面的中上部,分别通过绝缘板固定着接触线(18、11),接触线材质是铸铜(Cu)或铜锡合金(CuSn),截面积170mm2,绝缘板的宽度也就是左右接触线到左右侧板(3、17)的距离不小于0.4米;在侧板(3、17)内表面的最下端,对称地设置有水平的托板(214、14),托板用高强度钢材制成。
3.按照权利要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述真空箱(8)总体上是一个扁平、长方形的箱子,上方开口,无盖,分为上箱和下箱两部分;上箱侧壁由三部分组成,它们是上侧壁(9)、气室壁(24)和弹性壁(23);上侧壁(9)是刚性壁,用钢板、不锈钢板或铝合金板做成,它位于上箱侧壁的两端,它与上箱侧壁中段的分界线为距侧壁两端为C的两条纵向虚线;在上侧壁(9)内侧有风箱(21),风箱(21)与上侧壁(9)形成的上方开口与高架通道的顶板(4)下表面向配合,风箱(21)底部有一个进气口(26),在真空箱上箱左右上侧壁的端部,对称地共设有四个这样的风箱,系用钢板、不锈钢板或铝合金板做成;气室壁(24)和弹性壁(23)均用弹性材料做成,气室壁(24)用橡胶板,弹性壁(23)用金属波纹板;气室壁(24)长度即上箱侧壁中段的长度为B,B约为真空箱总长度的三分之二,气室壁(24)位于上箱侧壁中段的上部,其下部是弹性壁(23),弹性壁(23)与气室壁(24)长度相同;气室壁(24)的内侧有气室(27),气室(27)有一通气孔(22)与外界相通,若干个同样的气室佈满气室壁(24)的内侧,气室上方开口与高架通道顶板相配合,气室的其余壁面不透气;气室的四壁及底面均用弹性的橡胶材料做成;气室的四面侧壁的高度较小,而底面的宽度较大,其高宽比为四分之一;真空箱(8)沿水平中心线,左右是完全对称的,一侧是气室(27),另一侧是相同的气室(29);真空箱上箱四面侧壁中,与高架通道侧板平行的两个较长的侧壁的上边缘是平直线,而另外的两个与高架通道侧板垂直的侧壁称作端壁(20)的上边缘是圆弧线,这个圆弧的半径与高架通道顶板(4)的圆弧半径相同,二者相配合;真空箱(8)上下两箱中间的水平隔板(5)的中部是空的,上下通气,水平隔板(5)用钢板做成;下侧壁(12)是弹性壁,用金属波纹板做成,真空箱底板(7)用高强度钢板做成;压力弹簧(6)支撑在水平隔板(5)和底板(7)之间,底板(7)四角处各设一个压力弹簧。
4.按照权利要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述引风设备由引风机(33)、变速器(34)、引风机电机(35)、高度传感器(36)、引风控制器(248)所组成;引风机电机(35)通过变速器(34)带动引风机(33),抽除真空箱(8)与顶板(4)间部分空气,当真空箱底板(7)上下压力差足够大时,底板(7)连同车厢(15)一起上升,真空箱弹性的下侧壁(12)和压力弹簧(6)被压缩,真空箱底板(7)下的搭板(13)离开高架通道侧板上的托板(214、14)也上升;在真空箱(8)水平隔板与底板(7)间有一个高度传感器(36),它给出高度信号,传到引风控制器(248),经过与设定值比较,引风控制器(248)给出控制信号到车内供电设备(215),调整引风机电机(35)的变频器的输出频率,控制引风机(33)的转速,使真空箱底板(7)保持在某一指定高度;上箱上侧壁上的气室(27)的进气孔(22)外通大气,气室(27)底板下是推力弹簧(28)和弹性壁,恰当地选择气室(27)底板面积和进气口(22)的大小,可使气室(27)上周边和整个气室壁(24)上边缘与顶板(4)间产生3mm间隙;真空葙(8)长度为20米,宽度为3米,真空葙的上周边与顶板(4)的间隙为3mm,每个真空葙内选用两台高压引风机,型号为9-19,N014,每台电机功率132kW,每台风机风量25916m3/h,全压11771Pa,真空葙底板(7)每平方米有一吨的悬浮力。
5.按照权利要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述鼓风设备由鼓风机(40)、鼓风机电机(41)、软管(42)、风箱(21)、距离传感器(44)、鼓风控制器(249)所组成,鼓风机(40)及鼓风机电机(41)都固定在真空箱(8)内的底板(7)上;鼓风机(40)在鼓风机电机(41)的带动下工作,鼓风机(40)的进气口(43)从真空箱(8)内吸气,鼓风机(40)的出口输出高压空气,通过软管(42)进入到风箱(21);风箱(21)是一个长方形无盖的扁平小箱,它在侧壁(9)的内侧,其上开口的四个周边与圆弧形的高架通道顶板(4)的下表面相配合,风箱(21)底板上有一进气孔接在鼓风机(40)的出口上;从鼓风机(40)引来的高压空气进入风箱(21),在风箱(21)的上周边与顶板(4)间产生间隙,这个间隙为3mm,带动真空箱(8)上侧壁(9)及端壁(20)也同时离开高架通道顶板(4)下表面3mm;上侧壁(9)的两端各有一个风箱,对面侧壁上也有两个风箱,真空箱内共有四个同样的风箱;风箱(21)宽0.5m,长1.0m,风箱(21)的上周边与顶板(4)间隙3mm,每个风箱配用一个高压鼓风机,型号为9-19,N09,15kW,风量6752m3/h,全压4632Pa,此时,每个风箱与顶板(4)间的高压空气的推力为236kgf;风箱(21)的一侧设置一个距离传感器(44),检测风箱(21)上周边与顶板(4)间的距离,给出信号传到鼓风控制器(249),经过与设定值比较,鼓风控制器(249)给出控制信号到车内供电设备(215),调整鼓风机电机(41)的变频器的输出频率,控制鼓风机(40)的转速,使风箱(21)上周边、上侧壁(9)、端壁(20)都与顶板(4)间保持在3mm的距离上。
6.按照权利要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述真空箱(208)的风箱(221)的侧壁上,有进气口(226)与大气相通;恰当地选择风箱进气口(226)和风箱(221)底板的大小,并启动真空箱(208)内的气压装置,可使风箱(221)上周边与顶板(4)间产生3mm间隙,带动真空箱(208)的上侧壁(209)及端壁(220)的上边缘与顶板(4)间也产生3mm间隙;基于同样的原理,在气压差作用下,含有进气孔(222)的气室(227)下压弹性壁(223)和推力弹簧,气室(227)的上周边、上侧壁(224)的上边缘也与顶板(4)保持3mm的间隙;真空箱(208)内的气压装置为引风设备,包括引风机(233)及引风机电机,真空葙(208)长度为20米,宽度为3米,真空葙的上周边与顶板(4)的间隙为3mm,每个真空葙内选用两台高压引风机,型号为9-19,N014,每台电机功率132kW,每台风机风量25916m3/h,全压11771Pa,真空葙底板(207)每平方米有一吨的悬浮力。
7.按照权利要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述驱动机构是扁平直线电机的初级(53),扁平直线电机的初级(53)的铁心(60)是用长条形硅钢片冲出槽孔后叠制而成,在其槽孔中设置有高强度漆包铜线绕制成的三相绕组(61),从绕组(61)中接出的三相电源线接头为x、y、z,该直线电机初级(53)的基本参数如下:初级铁心长度:2476mm极距:280.8mm初级铁心叠片厚度:300mm初级铁心叠片高度:124mm每相每极槽数:3极数:8绕组接线方法:Y功率:120kW频率:21HZ(0-50HZ可调)电压:1100V(三相交流)电流:170A同步速度:42.5km/h最高速度:70km/h扁平直线电机的次级即在顶板(4)下表面中部设置的复合反应板(48、49),直线感应电机初级(53)的磁性面朝上,正对着复合反应板(48、49),其间距离为12mm,直线电机初级(53)磁性面上移动的电磁场作用于反应板(48、49),产生驱动悬浮列车前进的推力。
8.按照权利要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述驱动机构是磁盘直线电机的初级,磁盘直线电机的初级包括驱动用异步电机(71)、变速器(73)、磁铁盘(72)、距离传感器(74、75)、磁盘控制器(271),次级为设在高架通道顶板(4)下表面中部的复合反应板(48、49);设在真空箱底板(7)上的驱动用异步电机(71)水平输出轴通过一联轴器与变速器(73)相连,变速器(73)的输出轴垂直向上,其向上伸出的输出轴端部水平固定磁铁盘(72);磁铁盘(72)的构造是在一个圆形铁盘(81)的上表面,紧挨铁盘(81)的外圆,按照N、S、N、S磁极顺序将若干(偶数)个永磁体依次连着排放,在铁盘(81)上表面的外环形成连续的永磁体磁场,以其中一个永磁体(80)为例,它的一个极S朝上,另一个极N与铁盘(81)紧紧吸在一起,每个永磁体都是扇形,所有永磁体拼成一个磁环,吸在铁盘(81)的上表面,永磁体的厚度为80mm,径向长度为300mm,铁盘(81)直径为1.2m,厚度为80mm,铁盘(81)的中心有一轴孔,它与异步电机的输出轴相配合,在永磁体之间、永磁体与铁盘(81)之间均涂以高强粘接剂;磁铁盘(72)朝上的磁性面与复合反应板(48、49)的下表面间距为12mm;在磁盘直线电机前后,各设一个距离传感器(74、75),检测复合反应板(48、49)到真空箱底板7的距离,给出信号传到磁盘控制器(271),经过与设定值比较,磁盘控制器(271)给出控制信号到车内供电设备(215)内的引风机变频器,调整引风机转速,使磁铁盘(72)与复合反应板间距离保持在设定值上;磁铁盘(72)的直径为1.2m,复合反应板与磁铁盘重合宽度300mm,异步电机(71)的容量是300kW,电压为2000伏,工作频率0-140HZ。
9.按照权利要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述车内供电设备的电路是3千伏交流供电单元主电路,受电弓(19,10)从接触线(18、11)上获得AC3000V,50HZ电力,其中接触线(18)是交流高压,接触线(11)接地;从接触线(18)得到的电流,通过受电弓(19),再经过真空断路器(106)、进入主变压器(107),其二次侧(108、119)输出接到两个用门极可关断晶闸管GTO构成的整流器(109、122),这两个整流器并联组成四象限可逆整流器,其输出经储能电容(111)接到VVVF逆变器(110),而VVVF逆变器(110)的输出是经三相电力线接到用于驱动列车的扁平直线电机(53)的两台电机;主变压器(107)的三次测(114)输出接整流器(112),经过储能电容(115)到逆变器(113),输出380V的三相交流电供四台鼓风机电机使用,鼓风机电机(41)的单台功率为15kW;主变压器(107)的四次测(116)输出接整流器(120),再经过储能电容(117)到逆变器(118),输出380V的三相交流电供给两台引风机电机,引风机电机(35)的单台功率是132kW;主变压器(107)的五次测(121)输出385V,100kVA,用于辅助电路供电;驱动用的扁平直线电机(53)的逆变器(110)的控制电路集中在悬浮头车的控制器内,由列车司机统一控制;鼓风机电机(41)的逆变器(113)和引风机电机(35)的逆变器(118)的控制分为两部分,启停控制由列车司机操作,转速控制电路位于各节车厢内,根据传感器采集的信号进行自动控制;当处于再生制动状态时,逆变器(110)变成整流器,输出直流高压经储能电容(111)加到可逆整流器(109、122),再经主变压器(107)将电能回馈到接触线电网中;本电路中的主变压器(107)和驱动电机(53)的主要参数是:主变压器一次:容量664kVA    电压AC3000V二次:容量240kVA    电压AC700V三次:容量60kVA     电压AC385V四次:容量264kVA    电压AC385V五次:容量100kVA    电压AC385V驱动用扁平直线电机单台容量:120kW电压:三相AC1100V工作频率:0~50HZ。
10.按照权利和要求1所述的一种高速铁路,其特征在于:所述车内供电设备的电路是2万5千伏交流供电单元主电路,受电弓(19,10)从接触线(18、11)上获得AC25000V、50HZ电流,其中接触线(18)是交流高压,接触线(11)接地;从接触线(18)来的电流经过受电弓(19)、真空断路器(132)、进入主变压器(134),其二次侧(135、138)输出接到两个用门极可关断晶闸管GTO构成的整流器(136、139),这两个整流器并联组成四象限可逆整流器,其输出经储能电容(147)接到VVVF逆变器(137),而VVVF逆变器(137)的输出是经三相电力线接到用于驱动列车的异步感应电机(71)等4台电机;主变压器(134)的三次侧(140)输接整流器(141),经过储能电容(148)到逆变器(142),输出380V的三相交流电,供给6台鼓风机电机,鼓风机电机(41)单台功率15kW;主变压器的四次侧(143)接整流器(144),再经过储能电容(149),到逆变器(145),输出380V的三相交流电供给两台引风机电机,引风机电机(35)的单台功率132kW;主变压器(134)的五次侧(146)输出385V,100kVA,用于辅助电供电;驱动用磁盘直线电机(71)的逆变器的控制电路集中在悬浮头车的控制器内,由列车司机统一控制;鼓风机电机(41)的逆变器(142)和引风机电机(35)的逆变器(145)的控制分为两部分,启停控制由列车司机操作,转速控制电路位于各节车厢内,根据传感器采集的信号进行自动控制;本电路中的主变压器(134)和磁盘直线电机(71)的主要参数是:主变压器一次:容量1624kVA  电压AC25000V二次:容量1200kVA  电压AC1100V三次:容量60kVA    电压AC385V四次:容量264KVA   电压AC385V五此:容量100KVA   电压AC385V磁盘直线电机容量:300kW电压:2000V工作频率:0~140Hz。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102787537A (zh) * 2012-09-03 2012-11-21 莱芜美澳冶金科技有限公司 一种轨道及其制造安装方法
CN102874261A (zh) * 2012-10-09 2013-01-16 莱芜美澳冶金科技有限公司 一种直线电机列车行走机构
CN102083652B (zh) * 2008-07-04 2014-04-16 邦巴尔迪尔运输有限公司 用以将电能传送至交通工具的系统与方法
CN105835893A (zh) * 2016-05-20 2016-08-10 成秉功 气悬浮式列车
CN109017825A (zh) * 2018-05-03 2018-12-18 成都天府轨谷科技有限公司 观光旅游智能小火车解决方案
CN110380655A (zh) * 2019-06-27 2019-10-25 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种直线发电机控制方法和装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2306292A1 (de) * 1973-02-08 1974-08-15 Siemens Ag Einrichtung zur energieversorgung von mit hoher geschwindigkeit betriebenen fahrzeugen
JPS5818879B2 (zh) * 1978-08-12 1983-04-15 Hitachi Ltd
JPS6423704A (en) * 1987-07-16 1989-01-26 Mitsubishi Electric Corp Transporting method for electrical machinery
DE4303064A1 (de) * 1993-02-03 1994-08-04 Ehbauer Hubert G Linearinduktionsantrieb mit Laserlicht
JP3105123B2 (ja) * 1993-12-16 2000-10-30 株式会社東芝 列車走行制御装置
DE19615596A1 (de) * 1995-05-03 1996-11-07 Industrieanlagen Betriebsges Anordnung zur Energieeinspeisung in Statorabschnitte eines Langstator-Magnetbahnsystems
JPH1146407A (ja) * 1997-06-26 1999-02-16 Toyota Auto Body Co Ltd リニアモータの速度制御回路
CN1111123C (zh) * 2000-04-04 2003-06-11 李岭群 管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统
DE10038851A1 (de) * 2000-08-04 2002-02-14 Boegl Max Bauunternehmung Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsstelle an einem Fahrweg
DE10225005C1 (de) * 2002-06-06 2003-12-04 Wampfler Ag Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102083652B (zh) * 2008-07-04 2014-04-16 邦巴尔迪尔运输有限公司 用以将电能传送至交通工具的系统与方法
CN102787537A (zh) * 2012-09-03 2012-11-21 莱芜美澳冶金科技有限公司 一种轨道及其制造安装方法
CN102874261A (zh) * 2012-10-09 2013-01-16 莱芜美澳冶金科技有限公司 一种直线电机列车行走机构
CN102874261B (zh) * 2012-10-09 2015-08-26 莱芜美澳冶金科技有限公司 一种直线电机列车行走机构
CN105835893A (zh) * 2016-05-20 2016-08-10 成秉功 气悬浮式列车
CN105835893B (zh) * 2016-05-20 2019-01-18 成秉功 气悬浮式列车
CN109017825A (zh) * 2018-05-03 2018-12-18 成都天府轨谷科技有限公司 观光旅游智能小火车解决方案
CN110380655A (zh) * 2019-06-27 2019-10-25 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种直线发电机控制方法和装置
CN110380655B (zh) * 2019-06-27 2021-01-22 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种直线发电机控制方法和装置

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