CN1775586A - 暗轨永磁吸引悬浮与导向路－车系统 - Google Patents

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Abstract

一种暗轨永磁吸引悬浮与导向路－车系统，其中：暗轨为设于地下的双孔涵道，每孔涵道与地表各有一轨缝开口相通；每孔涵道内上方于轨缝开口两侧分别安置有倒置凹形吊轨；磁悬浮车辆是由动力舱和车厢之间由板状腹梁连接为一体；悬浮动力舱分别镶嵌在双孔涵道内；悬浮动力舱舱壁的两上端分别环抱两条吊轨；悬浮动力舱中设有铁磁性基板，基板的上面固定有平行排列的两条吸引永磁体，其中一条为N极，另一条为S极，与上方吊轨相距5－60mm；基板下固定有液压缸，液压缸安装在驱动轮与气隙限位轮之间；一组动力机构，安装在悬浮动力舱中部；两组气隙限位轮通过轮轴固定在动力舱壁上；气隙限位轮分别安装在悬浮动力舱的两端。

Description

暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统
技术领域
本发明涉及一种使用永磁悬浮式列车运输系统。具体地说，涉及一种轨道在地下，车辆在地上的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车技术系统。
背景技术
城市有轨交通历来是城市现代化的标志，在“公交”运输中发挥重要功能。在当今的技术领域中，地铁、轻轨起着重要作用。他们有很多优点，但也存在明显之不足：地铁造价高(5-7亿人民币/公里)，出入地铁站不方便；轻轨地表占地多，每公里1.2万平方米左右，地表碎石铺设轨基，环保效果差；噪声大。这两个轮轨技术的共同缺点是震动大，运行速度低，能耗高，技术集成度低，施工方法粗放，建造速度慢。
现有磁悬浮列车技术多为地表高架、高速、城际运行技术。具体地说，有三种类型：德国TR系列磁悬浮列车，其采用的是常导气隙传感电磁吸悬浮技术；日本MLX系列磁悬浮列车，其采用的是超导电动磁悬浮技术；中国磁悬浮列车，其采用的是管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统技术。这三类技术速度在450公里/小时以上，不利于站距为500-1000米的市区内公交运输。这些技术参见《磁悬浮铁路系统与技术》(中国科学与技术出版社2003.11)；《管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统》(中国专利号：ZL00105737.5)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种造价低廉，具有良好市区公交运输能力和功能，速度在300公里左右的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车运输系统。
本发明提出的悬浮路-车运输系统，由暗轨和磁悬浮车辆两大部分组成，其中：
暗轨为设于地下由钢筋混凝土制成的双孔涵道，每孔涵道与地表各有一轨缝开口相通；每孔涵道内上方于轨缝开口两侧分别安置有凹形吊轨。
磁悬浮车辆由设置于地下的悬浮动力舱和设置于地上的车厢组成，动力舱和车厢之间由板状腹梁连接为一体。悬浮动力舱为两个对称的舱体分别镶嵌在双孔涵道内。悬浮动力舱两翼的顶端的滑靴分别环抱着两条凹形导磁吊轨，成一体化镶嵌结构，确保列车不脱轨。悬浮动力舱当中设有铁磁性基板，在基板的上面固定有平行排列的两条吸引永磁体，其中一条为N极，另一条为S极，与上方吊轨两侧相对应，永磁体与吊轨之间有5-60毫米的工作气隙。在基板的下面等间距地固定有液压缸，液压缸安装在驱动轮与气隙限位轮之间，液压缸的作用调整吸引永磁体与凹形吊轨之间的工作气隙，增大悬浮力或增大与凹形吊轨之间的工作气隙，减小悬浮力。气隙限位轮的轴固定在动力舱壁上，气隙限位轮的作用是使车体与凹形吊轨脱离接触，两组气隙限位轮安装在悬浮动力舱的两端。每节悬浮动力舱内部设有一组动力机构，由驱动轮-驱动电机-车载电源-自动控制系统组成，安装在悬浮动力舱中部。两组气隙限位轮安装在悬浮动力舱的两端。
附图说明
图1为本发明地面整体效果示意图。
图2为本发明中暗轨部分的剖面示意图。
图3为本发明磁悬浮车辆动力部分的剖面示意图。
图4为图1中A-A剖面示意图，显示本发明悬浮车辆限位轮与轨道的结合关系。
图5为图1中B-B剖面示意图，显示本发明磁悬浮车辆吸引永磁体和液压缸连接状况并与吊轨的结合关系。
图6为图1中C-C剖面示意图，显示本发明磁悬浮车辆各部分的结合关系。
具体实施方式
以下所述的内容是结合附图对本发明做的详细说明，而不应该被理解为是对本发明的限定。同时需要说明的是，由于本发明暗轨及动力舱有关装置是左右部分相对称，因此在下面的叙述中，为简明起见，只描述其中的一部分。
请参阅图1，是本发明从地面上的所看到的整体效果示意图；列车头1呈流线型，车门2、车窗3与车体蒙皮4之间平整光滑接触，以确保层状空气流畅，减少阻力。车厢为客舱或货舱，由合金或玻璃钢制成。
请参阅图2，是本发明暗轨部分的剖面示意图。用钢筋混凝土骨架5制成的双孔涵道6设于地下。该双孔涵道6的顶部中央各有一个约30-120毫米宽的轨缝开口7与地面相通。每一孔涵道6内位于轨道缝开口7的两侧，涵道内的上方分别安置有铁磁性钢板制成的倒置凹形吊轨8，该吊轨8与钢筋混凝上骨架5之间设有枕块16，通过螺栓17将吊轨8和枕块16固定在钢筋混凝土骨架5上连成整体。双孔涵道每隔4-20米设-温度缝。
请参阅图3，为本发明磁悬浮车厢和动力舱的剖面示意图，本发明悬浮车辆中的上部车厢10为合金或玻璃钢一体制成。下部悬浮动力舱19为本发明整体车辆动力机构，其结构为左右对称，分别镶嵌在双孔涵道内，并将吊轨8包在其中。动力舱19整体通过腹梁11与上部车厢10连接。该动力舱19中部安装有动力机构，该动力机构由驱动轮18与驱动电机22通过轮轴26相连，固定在动力舱壁27上。动力舱壁27的上部端头是安全滑靴28，由弹性金属制成，其作用是当后述的吸引永磁体23与凹形吊轨8之间工作失效时，由于有安全滑靴28，车辆依然可依靠滑靴28在吊轨8顶端滑行，保护列车不脱轨。驱动轮18运行在吊轨8的凹槽32内。动力舱还容纳有车载电源和逆变控制系统组成，由于车载电源和逆变控制系统为目前电力机车所通用的装置，且不是本发明的讨论重点，因此附图中没有标出。上述动力舱中的驱动轮18等动力机构安装在磁悬浮车厢的中部。
请参阅图4，显示了本发明悬浮车辆的限位轮与轨道的结合关系。气隙限位轮24位于动力舱19的两端，该气隙限位轮24与前面提到的驱动轮18在一条直线上。气隙限位轮24是为防止后述吸引永磁体23与吊轨8接触之间相接触，就功能来说驱动轮18也兼有气隙限位轮24的功能。气隙限位轮24通过轮轴31固定在动力舱19的舱壁27上，并且也是在吊轨8的凹槽轨道32内运行。
请参阅图5，显示了本发明磁悬浮车辆的吸引永磁体和液压缸连接状况并与吊轨的结合关系，液压缸25设置在驱动轮18和气隙限位轮24之间。吸引永磁体23为二条，吸引永磁体可为固体永磁、超导永磁或电磁。分别固定在导磁钢板制成的基板29左右两铡，相对于吊轨8两个侧面，吸引永磁体的安装是其中一条与吊轨8相对的是N极，另一条与吊轨8相对的是S极。基板29的底部固定在升降液压缸25上，液压缸25的作用是依据列车的载重大小调整吸引永磁体23与吊轨8之间的工作气隙，以增大或减少永磁吸引力。工作气隙一般保持在5-60mm。
请参阅图6，为图3、4、5所示各部分的结合关系，能够更清晰地理解本发明的技术方案。
本发明的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车技术系统的工作原理是，当空车运行时，通过液压系统降低吸引永磁体的高度，以增大其与凹形吊轨之间的气隙，减少吸引力即减少气隙限位轮的压力。此时气隙限位轮的压力F1等于吸引永磁体与凹形吊轨之间的引力F减去空车自重F2后的压力，该压力F是保持列车处于悬浮状态的安全压力，其表达式为F＝F1+F2。当重车运行时，通过液压系统升高吸引永磁体的高度，以减少其与凹形吊轨之间的气隙增大吸引力。其引力增大值F3与列车所载物体的重量有关，其表达式为F＝F1+F2+F3。当列车转弯时，离心力将列车与凹形吊轨错开，此时吸引永磁体的引力与列车的重力之间产生了小于180°的夹角，依据平行四边形法则，其合力方向与离心力方向相反，此力约束列车不会脱轨。当出现不安全情况时，动力舱的滑靴起保险作用。
本发明暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车技术系统与现有技术相比有如下优点：
1)造价低，相当于德国TR系列磁悬浮路-车技术系统的1/6。
2)节能，相当于德国TR系列磁悬浮路-车技术系统的65％。
3)运力大相当于德国TR系列磁悬浮路-车技术系统的10倍。
4)自重轻，每延长米仅0.7吨，是德国TR系列列车自重的1/3。

Claims (8)

1.一种暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，由暗轨和磁悬浮车辆两大部分组成，其中：
暗轨为设于地下由钢筋混凝土制成的双孔涵道，每孔涵道与地表各有一轨缝开口相通；每孔涵道内上方于轨缝开口两侧分别安置有倒置凹形吊轨；
磁悬浮车辆由设置于地下的悬浮动力舱和设置于地上的车厢组成，动力舱和车厢之间由板状腹梁连接为一体；
悬浮动力舱为两个对称的舱体分别镶嵌在双孔涵道内；悬浮动力舱舱壁的两上端分别环抱两条吊轨；
悬浮动力舱中设有铁磁性基板，基板的上面固定有平行排列的两条吸引永磁体，其中一条为N极，另一条为S极，与上方吊轨相距5-60mm，相对应形成吸引悬浮力；基板下固定有液压缸，调整永磁体与吊轨之间的工作气隙；液压缸安装在驱动轮与气隙限位轮之间；
两组气隙限位轮通过轮轴固定在动力舱壁上；气隙限位轮分别安装在悬浮动力舱的两端；
一组动力机构，由驱动轮-驱动电机-车载电源-自动控制系统组成，安装在悬浮动力舱中部。
2.权利要求1所述的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，其特征在于，双孔涵道每隔4-20米设—温度缝。
3.权利要求1所述的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，其特征在于，凹形吊轨和基板由铁磁性钢板制成。
4.权利要求1所述的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，其特征在于，吸引永磁体为固体永磁、超导永磁或电磁。
5.权利要求1所述的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，其特征在于，悬浮动力舱舱壁的两上部端头设有滑靴。
6.权利要求1所述的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，其特征在于，该滑靴由弹性金属制成。
7.权利要求1所述的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，其特征在于，车厢为客舱或货舱。
8.权利要求1所述的暗轨永磁吸引悬浮与导向路-车系统，其特征在于，车厢为合金或玻璃钢制成，并具有流线型。
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