CN1842455A - 包括气动弹簧控制系统的磁悬浮车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁悬浮车辆，该磁悬浮车辆包括借助于气动弹簧(4)安装在悬浮底盘(5)上的车体(2)，所述悬浮底盘又借助于相邻支撑点(5b)支撑在悬浮磁体对(35A、35B)上。根据本发明，控制装置(14)以这样一种方式与气动弹簧(4)相联，从而如果两个悬浮磁体的其中一个(例如，35A)失效，则弹簧(4)的空气压力可自动减小到公称空气压力的预选比值。

Description

包括气动弹簧控制系统的磁悬浮车辆

技术领域

本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中提到的种类的磁悬浮车辆。

背景技术

这种类型的已知磁悬浮车辆包含在其纵向方向上延伸的吊架，该吊架一方面连接到能够实现磁悬浮的承载(支承)磁体上，另一方面经由气动弹簧支撑包括乘客单元的实际车体。因而，气动弹簧在例如8巴的预选公称空气压力下操作，并且与水平控制装置形式的气动弹簧控制装置相联接，该控制装置用来在操作期间控制空气压力，从而防止车辆的横向倾斜。为了冗余度的原因，常见的做法是，在安装气动弹簧的那些位置处设置吊架，具有两个、其中每一个由适当的框架部分形成的相邻的支撑点，以利用这些支撑点将吊架的每一个支撑在一个单独的承载磁体上。如此得到的优点是，从车体经气动弹簧传递到吊架上的负载通常在每个支撑点处由两个承载磁体承受，而在两个承载磁体的其中一个失效的情况下，流经另一个承载磁体的电流是如此之大，从而它也承受被分配给不能工作的那个承载磁体的负载部分。

必须看到这种配置的缺点：仍能工作的承载磁体在这样一种失效的时段内以大大高于公称电流的电流操作，以便保持预定的支撑间隙。这要求承载磁体的这样一种坚固设计，从而它们即使在较长失效的情况下也能够毫无问题地承受任何热过载。尽管可设想对受到这种失效影响的气动弹簧进行排气，但这会具有这样的后果：可能没有负载从它传递到承载磁体的适当对上。

发明内容

有鉴于此，构成本发明的基础的技术问题是，如此设计和构造以上描述的种类的磁悬浮车辆，从而如果发生失效，则保持可操作的承载磁体仍可承受经由气动弹簧传递的负载部分而不过载，即使它不是为了失效情形而设计也是如此。

在权利要求1的特征部分中特征用来解决这个问题。

本发明具有这样的优点：在分配给气动弹簧的两个承载磁体的其中一个失效的情况下，气动弹簧中的压力可减小到与非失效承载磁体的公称承载能力相对应的这样一种压力。由于在气动弹簧中的压力构成对于传递到承载磁体上的力的一种度量，所以将普通空气压力减小到其一半一般就足够了。由此产生的另一个优点是：没有由这个承载磁体承受的负载可以分布到磁悬浮车辆的多个(例如16个)气动弹簧的几个其它气动弹簧上，从而在失效的情况下在承载磁体的任一个处不会出现太高负载。

本发明的其它有利特征通过从属权利要求变得清楚。

附图说明

下面借助于实施例和所附的附图更详细地解释本发明，其中：

图1示意地表示通过通常的磁悬浮铁路和与其相关的导轨的部分截面；

图2示意地表示通常磁悬浮车辆的侧视图；

图3是根据图2的磁悬浮车辆的X的细节放大图，具有另外的元件；及

图4表示用于根据图3的磁悬浮车辆的气动弹簧的电动-气动控制装置的回路图。

具体实施方式

图1示意地表示通过磁悬浮车辆31的横截面，该磁悬浮车辆31按照常规可运动地安装到在路线的纵向方向上延伸的导轨上，所述导轨包括由钢和/或混凝土制成的支撑件32以及安装在其上的导轨板33。磁悬浮车辆31的推动例如由长定子电机实现，该长定子电机包括附加到所述导轨板33下面的并且连续地布置在其纵向方向上的定子叠片34。定子叠片34具有交替接续的齿和槽(这里未示出)，供有可变幅值和频率的三相电流的绕组插入在这些齿和槽中。长定子电机的实际激励场由起承载磁体35的作用的至少一个第一磁体装置产生，该承载磁体35由至少一个横向托架36附加到所述磁悬浮车辆31上，并且具有面向定子叠片34的向下敞开槽的磁极，如图1中所示。承载磁体35不仅提供激励场，而且在磁悬浮车辆31的操作期间通过在所述承载磁体35与所述导轨或定子叠片34之间保持例如10mm的给定间隙37而实现承载和悬浮功能。

为了磁悬浮车辆31在轨道上的适当导向，导轨板33设有由引导磁体39面对的横向附加导轨38，该引导磁体39也安装到托架36上并且用来在车辆的操作期间在其本身与导轨38之间保持与间隙37相对应的间隙40。

根据图2，磁悬浮车辆31包括车体2，在车体2的下侧处几个气动弹簧4在纵向车辆轴线3的方向上对于彼此以一定距离安装。气动弹簧4每个作用在吊架段5的前端和后端上，该吊架段5形成承载所述车体2的吊架，并且在吊架段5之间提供表示为中间间隔的铰接点6(接点)，该铰接点6用来使吊架段5完成要求的纵向和横向运动。

在它们的端部处，吊架段5设有支撑在承载磁体35上的框架部分等形式的支撑元件5a。每个支撑元件5a具有在纵向轴线3的方向上一个位于另一个后面并且用另外的弹簧8紧固到相应承载磁体35上的两个支撑点5b(图3)。特别是，该布置已经如此选择，从而一个承载磁体35作用在支撑元件5a的每个支撑点5b处，所述承载磁体在图2和3中分别用35A和35B指示。而且，有可能刚性地彼此连接两个承载磁体(例如，在图2中的35A和35C)，如在图2中由阴影线指示的那样。最后，图3表示滑翔轨9，该滑翔轨9安装到用于磁悬浮车辆31的轨道32、33上，并且当承载磁体35已经断电并因此不能起“承载”作用时，在图1中表示的所述磁悬浮车辆31借助于紧固到吊架段5上的滑翔板10落在滑翔轨9上。

分配给每个承载磁体35A、35B的是控制回路11A、11B，该控制回路11A、11B用来使布置在所述轨道2、3或其定子叠片34与承载磁体35的分配磁极之间的支撑间隙37为例如10mm的尺寸，所述支撑间隙建立磁悬浮车辆31的悬浮状态。磁悬浮车辆31在纵向轴线3的方向上的运动例如由在图1中描述的长定子线性电机起动。

磁悬浮车辆31和其磁体排列对于专家一般是已知的，例如通过印刷出版物US-PS 4,698,895、DE 30 04 704 C2、DE 39 28 277 A1、及PCT WO 97/30504 A1，为简单起见这些出版物通过参考形成本公开的一部分。

分配给气动弹簧4的是根据本发明的控制装置14，该控制装置14起借助于图4描述的功能的作用，并且联接到作用在分配给气动弹簧4的吊架段5的两个支撑点5B上的那两个控制回路11A、11B上。

根据图4，控制装置14包括压缩空气源15，该压缩空气源15例如可以是压缩机或这里没有什么意义的水平控制单元，并且经管线16连接到所述气动弹簧4上。集成到在压缩空气源15与气动弹簧4之间的管线16中的是两个控制阀17和18，这两个控制阀17和18每个经节流阀19、20引导到排气管线21、22或者引导到外面的大气。两个控制阀17和18经控制线23、24以如下方式至少是可控制的：在第一位置中，它们接通管线16以允许压缩空气通过，但提供相对于排气管线21、22的关闭；或者在第二位置中，它们至少把在气动弹簧4侧上的管线16连接到排气管线21、22上。此外，两个压力开关25、26分配给管线16，这两个压力开关25、26监视在管线16中的空气压力，并且当达到预选空气压力时发送开关信号。因而，两个压力开关25、26都连接到控制回路11A上和连接到控制回路11B上。最后，控制阀27也集成到用于排气的管线16中，也集成到管线16中的压力开关28与该控制阀27相关联，并且控制阀27可经控制线29切换成允许压缩空气通过或者切断管线16。为了简单起见，这里没有表明或表示对于本发明不重要的其它元件。

根据图4的上述控制装置14的操作如下：

在把磁悬浮车辆31带入工作中之前，在已经打开控制阀27并且切换控制阀17、18以允许压缩空气通过之后把气动弹簧4调节和经管线16设置到预选公称空气压力。当已经达到这个公称压力时，由压力开关28发信号，再次关闭控制阀27。磁悬浮车辆现在可带入工作中。如果，例如如果在吊架段5处的承载磁体35A的负载承受能力不能工作，则承载磁体35B通常借助于这里未表示的适当控制回路11B通过增大通过其绕组的电流，接收与在失效之前存在的状态相比为两倍的负载承受能力。与此相反，根据本发明在这种情形下，实现到由压缩空气源15输送的和/或以前在气动弹簧4中建立的公称空气压力的预选比值的气动弹簧4的自动排气(例如，从8巴的原始值到仅3.5巴)，以便恢复承载磁体35B的原始负载承受能力并且/或者把经气动弹簧4传递到承载磁体35B的部分负载调节到与承载磁体35B在其公称电流下的负载承受能力相对应的值。为此目的，控制阀17经控制管线23被带入一个位置，在该位置管线16经节流阀19连接到排气管线21上，从而来自气动弹簧4的空气通过这条路径逸出。控制阀17借助于故障信号控制，该故障信号从已经不能工作的承载磁体35A的控制回路11A输送到控制装置14，并且/或者例如当承载磁体35A已经失电或者如果有任何其它故障时产生该故障信号。

继续气动弹簧4的排气，直到相应压力开关25指示在闭合的控制阀27与气动弹簧4之间的管线16中并因而也在气动弹簧4本身中只存在原始空气压力的比值。其次，控制阀17再次经控制线23切换到自由通路，因而隔离管线16与排气管线21。现在气动弹簧4在与公称空气压力相比被减小的压力下操作。由于这个值优选地选择成，现在经气动弹簧4传递的负载大体与承载磁体35B在公称电流下提供的负载承受能力相对应，所以没有被分配给承载磁体35B的负载部分优选地尽可能均匀地分布到磁悬浮车辆31的其余承载磁体35(图1)。由此大大地避免使承载磁体35过载。

为了避免当以上描述的控制装置14不能工作时(特别是例如由于控制阀17、节流阀21等的缺陷)不提供气动弹簧4的排气，根据本发明提供冗余装置，该装置包括元件部分18、20、22、24、及26。这个装置按如下工作：

如果由于描述的故障作用，气动弹簧4的排气不发生，则通过非失效承载磁体35B的绕组的电流通过控制回路11B自动地增加超过公称电流。在控制回路11B中，这导致例如在相关执行器元件的输出处的相应增大。控制回路11A、11B因此另外地设有阈值开关等形式的极限值监视装置，当达到和/或超过特别是关于在承载磁体35B的绕组中的电流的预选极限值时，该极限值监视装置经图4的控制线24把控制阀18运动到一个位置，在该位置中它把管线16与排气管线22相连接。由此，气动弹簧4与以上给出的描述相类似地被排气，直到指定的压力开关26又指示已经达到希望的较低空气压力，并且把控制阀18与排气管线22自动地隔离。因而，经描述的冗余路径，实现与借助于控制阀17得到的相同的结果。如果在管线16中的压力再次增大到公称空气压力，则这可通过致动控制阀27来完成，控制阀27然后把压缩空气源15与气动弹簧4相连接，直到它已经获得希望的公称空气压力。随后，控制阀27再次闭合。

当承载磁体35B而不是承载磁体35A不能工作时，进行类似的方法。

本发明不限于能以多种方式多样化的所述实施例。特别是，这应用于在吊架段5和/或支撑元件5a的区域中的负载的所述分布。负载的这种分布，特别地，这种负载分布也可类似地提供在磁悬浮车辆31的两个纵向侧，如果磁悬浮车辆1在右边和左边装有用于这个目的的适当的承载磁体的话。依据给定情况的个别要求，原则上可决定如何借助于气动弹簧4提供负载到承载磁体35的分布。以上作为例子指示的空气压力也可用其它压力值代替。此外，控制装置14的构造能以与在图4中表示的不同的方式实现，特别是通过借助于微处理器等控制各种控制过程。而且，显然在磁悬浮车辆1中存在的所有气动弹簧4能以相应方式和方法控制。最后，不言自明的是，不同的特征也能以除以上描述和表示的那些之外的组合被应用。

Claims (11)

1.一种磁悬浮车辆，包括：车体(2)；吊架(5)，其与纵向车辆轴线(3)相平行地延伸；多个承载磁体(35)，其在所述纵向轴线(3)的方向上一个布置在另一个的后面，并且成对(35A、35B)作用在所述吊架(5)的相邻支撑点(5b)上；及至少一个可控制的气动弹簧(4)，其布置在相邻支撑点(5b)的区域中并且在预选公称空气压力下操作，所述弹簧(4)把车体(2)支撑在吊架(5)上，其特征在于，控制装置(14)被分配给所述气动弹簧(4)，其方式使得在两个承载磁体(35A、35B)的其中一个失效时，在气动弹簧(4)中的压力可自动减小到所述公称空气压力的预选比值。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮车辆，其特征在于，所述控制装置(14)由在承载磁体(35A、35B)的其中一个失效时产生的故障信号致动。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮车辆，其特征在于，所述故障信号由不能工作的承载磁体(例如，35A)的控制回路(例如，11A)产生。

4.根据权利要求2或3所述的磁悬浮车辆，其特征在于，所述故障信号由没有失效的承载磁体(例如，35B)的控制回路(例如，11B)产生。

5.根据前面权利要求2至4中任意一项所述的磁悬浮车辆，其特征在于，所述控制装置(14)包括第一控制阀(17)，所述气动弹簧(4)通过该第一控制阀(17)被排气，直到达到公称空气压力的预选比值。

6.根据前面权利要求2至5中任意一项所述的磁悬浮车辆，其特征在于，所述控制装置(14)包括第二控制阀(18)，所述气动弹簧(4)通过该第二控制阀(18)被排气，直到达到公称空气压力的预选比值。

7.根据权利要求5或6所述的磁悬浮车辆，其特征在于，第一控制阀(17)的控制通过不能工作的承载磁体(例如，35A)的故障信号实现。

8.根据前面权利要求5至7中任意一项所述的磁悬浮车辆，其特征在于，第二控制阀(18)的控制通过没有失效的承载磁体(例如，35B)的故障信号实现。

9.根据前面权利要求1至8中任意一项所述的磁悬浮车辆，其特征在于，所述公称空气压力的比值已经选择成，由车体(2)施加在没有已经失效的承载磁体(例如，35B)上的力大体减小到一半。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮车辆，其特征在于，所述预选比值大约对应于公称空气压力的一半。

11.根据前面权利要求2至10中任意一项所述的磁悬浮车辆，其特征在于，依据供给到承载磁体(35A、35B)的绕组的电流产生故障信号。

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