CN1970332B - 适于沿轨道运行的车辆 - Google Patents

Abstract

一种适于沿轨道运行的车辆，包括：车体(3)和悬浮系统，运行时车体(3)经由车体(3)与悬浮系统之间的悬架装置(12)在主支承方向上位于悬浮系统上，，以便允许在主支承方向上车体(3)与悬浮系统之间的相对运动。悬架装置包括气动隔膜式悬架(12)，该气动隔膜式悬架包括与悬浮系统相连接第一连接件(34)、固定于车体(3)上的第二连接件(33)、和一个可变形隔膜(35)，所述可变形隔膜在第一和第二连接件(33、34)之间确定出接纳可压缩流体的封闭腔(C)。本申请适用于磁悬浮轨道车辆。

Description

适于沿轨道运行的车辆

本发明涉及一种适于沿轨道运行的车辆，包括：车体；悬浮系统，运行时所述车体在主支承方向上位于悬浮系统上；悬架装置，其位于车体与悬浮系统之间，并允许车体与悬浮系统之间在主支承方向上的相对运动。

现有的磁悬浮轨道车辆包括位于磁悬浮系统上的车体，磁悬浮系统包括在车体之下布置成一列的多个组件。刚性的车体实质上垂直地支承在多个组件之上。在轨道上引导所述组件。在轨道的直线部分，组件沿车体的纵向轴线排列。在轨道的弯曲部分，组件随着轨道的曲率取向。然而，车体是刚性的，不能沿轨道的曲率取向。

因此，组件能够相对于车体运动，以便能够使组件相对于车体取向。为此，车体通过横向设置的滑动台支撑在组件上。各滑动台包括在其上支承车体的托架，托架在滑轨上滑动，而滑轨又经由悬架支承在组件上，或经由两个分离的悬架支承在两个相邻的组件上。

滑动台是复杂且昂贵的部件。

本发明的一个目的是提供一种包含简化的悬架装置的磁悬浮车辆。

为此，本发明提供一种上述类型的磁悬浮车辆，其特征在于：

悬架装置包括气动隔膜式悬架，该气动隔膜式悬架包括用于固定气动隔膜式悬架的第一连接件和第二连接件，以及可变形隔膜，所述可变性隔膜在第一和第二连接件之间确定出接纳可压缩流体的封闭腔；

第一连接件与悬浮系统相连接；并且

第二连接件紧固到车体上，气动隔膜式悬架适于允许第二连接件相对于第一连接件与支承方向成横向地运动。

车辆的不同实施例可以单独地包括以下任意特征，也可以包括以下任意特征在技术上可行的任何组合：

悬浮系统包括至少两个可以彼此相对运动的组件，并且第一连接件与上述两组件连接；

第一连接件连接到在运行时在支承方向上支承在两个组件上的板上；

所述板通过枢轴连接与组件相连，其轴线平行于支承方向，，并且在平面内支承接合到另外的组件上；

板经由弹性推力轴承支承在组件上，所述弹性推力轴承允许在支承方向上作有限制的运动；

第二连接件通过纵向的连杆纵向地与组件相连；

气动隔膜式悬架属于可以在横向上作大幅度运动的类型，在第一连接件与第二连接件之间所允许的相对横向运动与在支承方向上所允许的运动的比值在5-15的范围内。

气动隔膜式悬架所允许的横向运动在80mm-200mm的范围内。

通过阅读以下的说明，包括实施例和参考附图，可以对本发明有更好的理解：

图1是本发明中的车辆位于轨道直线部分的平面示意图。

图2是车辆位于轨道曲线部分的平面示意图。

图3是车辆的侧视图。

图4是车辆沿IV-IV的剖视图，显示了车辆的悬浮系统。

图5是车辆沿V-V线的剖视图。

图6是位于车辆和悬浮系统之间的悬架的纵向剖视图。

图7是图6中的悬架的平面示意图。

图8是与图6类似但有所改变的悬架的示意图。

图1显示了一种适于沿轨道2运行的车辆1，包括车体3，车体3经由与车辆成为一个整体的悬浮系统4支承在轨道2上。

以下的全部说明中，所参照的方向是轨道车辆通常的方向。因此，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”是相对于图1中用点划线D表示的车辆纵轴以及图1中用箭头S表示的车辆运动方向来理解的。

悬浮系统4包括在车体3之下沿纵轴线D方向排成一列的多个组件，在此为5个组件5、6、7、8、9。按照由前至后的方向，悬浮系统4包括第一或前组件5、第二组件6、第三组件7、第四组件8、第五或后组件9。车体3在主支承方向上支承于各组件5、6、7、8、9上，所述主支承方向垂直于图1的平面。

组件5、6、7、8、9按照下述方式与车体3相连，即，所述组件可以在垂直于主方向的“支承”平面上运动，在所述主方向上，车体3支承于组件5、6、7、8、9上。此处，支承平面与图1中的平面相对应。

组件5、6、7、8、9安装有用于在轨道2上的横向导向的装置，以下对该装置进行更详细的说明。

当车辆1位于轨道2的直线部分时(图1)，组件5、6、7、8、9沿纵轴线D排列，纵轴线D对应于轨道的轴线。

当车辆1位于轨道2的曲线部分时(图2)，组件5、6、7、8、9顺着由轨道2确定的大致圆弧形的曲线。各组件5、6、7、8、9在支承平面内相对于车体3横向运动。

如图3、4所示，车体3经由多个悬架12、13支承在组件5、6、7、8、9上，所述多个悬架12、13在前、后车体之间分布在车体3之下。

各悬架12、13包括：支承于组件5、6、7、8、9中的一个或两个上的板16，以及位于板16与车体3之间的弹簧元件17(图3)。弹簧元件17允许车体3沿着图3中箭头P所示的主支承方向相对于板16运动。

右及左前悬架13位于第一组件5的右及左前端部与车体3的前部之间(图3、4的左侧)。右及左后悬架13位于第五组件9的右及左后端部与车体3的后部之间(图3、4的右侧)。前、后悬架13的板16刚性固定在前、后组件5、9上。

中间悬架12设置于前、后悬架13之间。各中间悬架12位于两个相邻的组件5、6、7、8、9之间的连接处，分担了车体3支承在那两个相邻的组件5、6、7、8、9上所用的力。

为此，每一个中间悬架12的板16通过枢轴连接被可旋转的固定，不论相关的两个组件哪一个组件在前，其轴线A都与支承方向P平行，并且所述板16与位于后部组件平滑支承接合。

为了将车体3纵向连接到组件5、6、7、8、9上，各组件5、6、7、8、9通过连杆14与车体3相连，所述连杆14约束所述组件5、6、7、8、9和车体，以便沿纵向一起运动。各连杆14的一端固定在组件5、6、7、8、9上，另一端紧固在车体3上。在下面对连杆14在车体3上的固定方式进行更详细的说明。

组件5、6、7、8、9的结构是相似的。以下仅对第二组件6的结构进行详细的说明。

如图5所示，轨道2包括横向间隔开的左、右横向凸缘19，所述凸缘沿纵向、即垂直于图5平面的方向延伸。每个凸缘19具有横向导引面21。凸缘19通过未示出的中间部分连接起来。

第二组件6包括横向间隔开的左、右构架22，所述构架在运行中分别沿轨道2的左、右部分19延伸。

每个构架22包括具有基部25的断面为C形的纵向芯部，下分支26和上分支27从所述基部25向着另一构架22横向延伸。

在运行时，凸缘19容纳于下分支26和上分支27之间。

每个构架22的基部25承载着横向导引装置，该横向导引装置包括与相应部分19的横向表面21支承接合的导向辊28。所述辊28通过弹簧元件推压该横向表面21上，所述弹簧元件在此处采用弹簧29的形式，所述弹簧29作用在承载所述辊的可移动的支撑件上。

上分支27和下分支26承载适于与轨道上的相应装置(图中未显示)协同工作的永久磁铁或电磁铁装置23，以使车体3悬浮在轨道2之上，同时驱动组件5、6、7、8、9沿着轨道2运动。

车辆1的车体3在每个构架22的前部和后部支承在悬架上，在这里是支承在中间悬架12上。在图5中只能看到位于组件6后部的中间悬架12。这些中间悬架12位于车体3、第二组件6和第三组件7之间(图4)。

车辆1的悬架12、13为气动隔膜式悬架。所有的悬架12、13都具有相似的结构。仅对位于车体3、第一组件5与第二组件6之间的左中间悬架12的结构进行详细的说明。

如图6所示，所关注的中间悬架12包括上部连接件33、下部连接件34和环状隔膜35。

上部连接件33为盘状，在其中间具有对中固定柱36，其向悬架12的外部突出。上部连接件33平行于支承面延伸。车体3支承在上部连接件33上，而柱36容纳于车体3的互补外壳内。柱36约束上部连接件33和车体3以便在支承平面内一起运动。

上部连接件33具有两个径向相对的轭，所述轭与上部连接件33模铸为一体。

如图7所示，轭由从上部连接件33的边缘径向向外突出的延伸部37构成，每个轭具有两个延伸部37，在延伸部37的自由端之间例如通过在延伸部37之间横向延伸的轴14b固定连杆14的端部14a。因此，连杆的端部14a纵向紧固到上部连接件33上，并从而固定到车体3上。

再次参照图6，延伸部37在与柱36相反的轴向侧弯曲，从而不与车体3相干扰。

下部连接件34具有截头锥形轮廓，借助沿着从与上部连接件33相对侧起的方向延伸并加宽的截头锥形部分39，所述截头锥形轮廓具有在其最大直径的区域中延伸的径向部分38。截头锥形部分39在其外表面上设置有环形肋40，该环形肋位于径向部分38与截头锥形部分39的自由边缘之间实质上的半途中。

隔膜35在上部连接件33和下部连接件34之间确定出大致为环形的封闭腔C。

隔膜35具有大直径且较厚的上部边缘，该边缘通过夹紧隔膜35的上部边缘的环41相对于上部连接件33的下表面固定并密封。隔膜35具有小直径的下部边缘42，该边缘42以密封的方式支承在下部连接件34的截头锥形表面39上的肋40上。

在封闭腔C填充有诸如空气这样的可压缩的流体，作为悬架缓冲垫。当朝向支承方向P的推力压缩腔C中的流体时，伴随着隔膜35的变形以及连接件33、34彼此的相向运动，允许连接件33、34之间沿着支承方向P的相对运动。

此外，可变形隔膜35的柔性允许连接件33、34与支承方向P成横向的相对运动。悬架12、13的隔膜35的类型允许进行大隔度的横向相对运动，即：其允许在上部连接件33和下部连接件34之间的横向运动，而该横向运动相对于在支承方向P上允许的运动而言是大幅度的。

考虑到在支承方向P上的运动的横向运动的比率在5-15的范围内。例如，在支承方向P上的运动再10mm-30mm的范围内，而所述横向运动在80mm-200mm的范围内。

在没有横向力施加于悬架12上的休止位置，上部连接件33与下部连接件34沿支承方向P排列。在因横向载荷悬架12采取偏离位置，连接件33、34相互离轴。由于隔膜35的横向弹性，悬架12施加倾向于使连接件33、34回复到休止位置的横向力。

下部连接件34支承在板16上，板16又通过弹性推力轴承43、44依次支承在组件5、6上。

弹性推力轴承43、44采用金属件和柔性的弹性部件交替叠层的形式。更准确的来说，从底部向上，每一弹性推力轴承43、44顺序包括：厚的刚性底脚45、第一弹性层46、薄的刚性中间层47、第二弹性层48、厚的刚性头部49。为了将所述弹性推力轴承固定在相应的组件5、6上，底脚45设置有可以容纳在组件5、6的互补壳体内的榫50。

板16支承在第一推力轴承43的头部49上部平面上，从而构成允许板16于支承平面中在第一推力轴承43上滑动的面接触。

板16在第二推力轴承44的高度处设置有柱状突起51，该柱状突起51容纳在形成于第二推力轴承44的头部49中的互补柱状凹部内，以便提供板16与组件6之间的枢轴连接，所述枢轴连接的轴线A平行于支承方向P。因此，板16与支承方向P成横向地紧固到第二推力轴承44上。

如果在悬架12上承受高负荷，则弹性推力轴承43、44的弹性层46、48的压缩允许板16在支承方向P上相对于组件5、6进行有限的移动。

为了改进板16向组件5上的固定，优选贯穿第二推力轴承44设置通道52，以便旋转导向部件、从其中通过，该部件例如为轴(未显示)。

下部连接件34通过连接部件53支承在板16上。板16大致在其中心设置有突起54。连接部件53支承在板16的顶部上，并且包括其中接合有突起54的凹部。连接部件53在相反侧具有接合在下部连接件34中的截头锥形的端部55。连接部件53的截头锥形端部55通过两层弹性材料56与下部连接件34的截头锥形部分39的内表面相连，在所述两层弹性材料56之间设有截头锥形的插入件57。弹性层56可以滤掉震动。

或者，如图8所示，水平的橡胶/金属支撑件70设置在下部连接件34与板16之间。支撑件70代替了连接部件53、所述层56和插入件57(图6)，并允许更大的横向相对运动。

更准确的来说，支撑件70包括在支承方向P上交替层叠、且在实质上垂直于方向P的接触平面中互相接触的橡胶环72和金属垫圈74。

下部连接件34支承在支撑件70的一端上，板16支承在相对端上。

如点划线76所示，由于接触平面垂直于方向P，所以支撑件70可以大幅度的变形，因此增加了上部连接件33与下部连接件34之间的横向相对移动的范围。

如图7所示，第二组件6承载着两个横向间隔的第一推力轴承43。板16因此支承接合在3个推力轴承上，所述3个推力轴承包括位于第二组件6上的两个平面推力轴承43和位于第一组件5上的一个枢轴连接推力轴承。

再次参照图3、4，根据连杆14是否连接到它们的上部连接件上，中间悬架12彼此不同。

更具体地说，位于第二和第三组件6、7之间的中间悬架12不由连杆14连接到那些组件6、7上。位于第三和第四组件7、8之间的中间悬架12通过连杆14仅与第三组件7相连。位于第四和第五组件8、9之间的中间悬架12通过连杆14与组件8、9中的每一个相连。

前、后悬架13不同于中间悬架12，不同之处在于它们的板16刚性地固定在相应的组件、即前组件5和后组件9的构架上。

连杆14限制上部连接件34相对于组件5、6、7、8、9的纵向运动。因此，悬架12、13的上部连接件33和车体3能够在支承平面内主要沿着相对于组件5、6、7、8、9的侧向、即在支承平面内且垂直于车体3的纵轴线D的方向运动。所述侧向垂直于图6的平面且如图4中箭头L所示。

例如，通过使用柔性的橡胶套筒将连杆14的端部14a固定到轴14b上，将连杆14与中间悬架12的上部连接件33相连，以便不阻碍上部连接件33的侧向运动。

如图4所示，车辆1设置有两个相同的系统58，用于使组件5、6、7、8、9相对于车体3在支承平面上同步运动。

图4中所示的前同步系统58使第一组件5和第二组件6的运动同步。

前同步机构58包括第一起重器59和第二起重器60。各起重器59、60包括：缸筒61；在缸筒61中滑动的活塞62，活塞62将缸筒61的内腔分成第一和第二室；与活塞62相连的推杆63。缸筒61横向固定在车体3之下。推杆63可以沿着车体支承于组件5、6、7、8、9上的平面内的侧向L运动。

为使它们的运动同步，第一和第二起重器59、60通过封闭的流体环路64相连。该流体环路包括：第一管路65，该第一管路65将第一起重器59的室与位于同一侧的第二起重器60的室之间流体连通；第二管路66，该第二管路66将第一起重器59的另一室与位于同一侧的第二起重器60的另一室之间流体连通。

在当前的实施例中，第一管路65直接连接第一和第二起重器59、60的左侧室，第二管路66直接连接第一和第二起重器59、60的右侧室。

在运行时，推杆63向车辆1左侧(图4的上方)或右侧(图4的下方)侧向运动。

如箭头F1所示，第一起重器59的推杆63的向左运动，向第二起重器60在左侧的室排出容纳在第一起重器59在左侧的室中的流体，并且将流体吸入第一起重器59在右侧的室，其吸入的流体来自于第二起重器60在右侧的室。其结果是，第二起重器60a的推杆63向右运动，如箭头F2所示。相似的，第一起重器59的推杆63向右运动导致第二起重器60的推杆63的向左运动。

换句话说，第一起重器59的推杆63的侧向运动，导致第二起重器60的推杆63的相反的侧向运动。

第一起重器59的推杆63的端部通过连杆67与前悬架13的板16相连接。第二起重器60的推杆63的端部通过连杆67在车体3与第二组件6的后端之间与悬架12的板16相连接。如上文所述，所关心的中间悬架12的板16受到约束，从而在第二组件6的后端支承平面上一起运动。前间悬架13的板16在组件5的前端的支承平面中紧固在一起。

因此，每个板16的侧向运动伴随着组件5、6的相应的端部的侧向运动。

当车辆1沿着轨道2的直线部分运动时，第一组件5和第二组件6与车体3对齐。当车辆1进入轨道2的弯曲部分时，由轨道2引导的第一组件5的前端遵循轨道2的弯曲。该端部相对于车体3在一个方向上侧向运动。该运动导致第一起重器59的推杆63的运动，从而导致第二起重器60的推杆63向相反的方向运动。第二起重器60的推杆63又驱动第二组件6的后端沿着与第一组件5前端的运动的相反方向侧向运动。第一组件5和第二组件6可采用如图2所示结构。

后同步系统58(图4中的右侧)使中间的第三组件7与后部的第五组件9相对于车体3在支承平面内的运动同步。采用前同步机构58的类似部件在上述中所采用的附图标记来描述该后同步系统58。

后同步系统58第一起重器59的推杆63的端部通过连杆67在车体3与第三车体2的后端之间与中间悬架12的板16相连接。后同步系统58的第二起重器60的推杆63的端部通过连杆67在车体3与第五组件9的后端之间与后悬架13的板16相连接。

第三组件6的后端相对于车体3的侧向运动导致后同步系统58的第一起重器59的推杆63的相应运动。这导致第二起重器60的推杆63的运动，而这又第五组件9的后端的侧向运动。第三组件7的后端与第五组件9的后端相对于车体3沿着相反方向侧向移动。

第一组件5与第二组件6之间、以及第四组件8与第五组件9之间的中间悬架12的板16不与同步机构相连。这些板16通过侧向缓冲器69与车体3相连接，用于限定和控制车体3与板16之间的运动。

如图2所示，在弯曲的轨道上，借助同步系统58使车体3相对于组件5、6、7、8、9定位，以便第一组件5和第五组件9位于车体3纵向轴线D的一侧，第二组件6、第三组件7和第四组件8位于相反侧。这种设计在弯曲的轨道上允许将车体令人满意地定位于组件5、6、7、8、9上，使得车体的支承载荷恰当地分配在组件5、6、7、8、9上。

同步组件容易地配合在车体3之下。组件相对于车体3运动的能量由起重器回收，并借助在同步系统的流体环路的管道中流动的液体简单地传送到其它的起重器。管路简单地从一个起重器到另一个起重器，不需要考虑车体下面的轮廓。由于如果需要的话管路可以弯曲或弯折，所以也不必设置专门的壳体或通道。此外，流体环路非常简单，这使其更加可靠且恰当地减少了运行所需的维修保养费用。

如图5所示，同步系统58的起重器60的缸筒61、在本例中为前同步系统58的第二升举装置60的缸筒61，通过支架68简单地固定到车体3之下，所述支架68将缸筒61的端部连接到车体3的下面。流体环路64的管路65、66从缸筒61引出并且布设在车体3的底侧之下，以便节省出位于车体3之下的空间。

本发明可用于具有不同悬浮装置的车辆，例如采用车轮的传统机械悬浮装置。

Claims (8)

1.一种适于沿轨道运行的磁悬浮车辆，包括：

车体(3)；

悬浮系统，该悬浮系统包括：磁性装置(23)，该磁性装置适用于与在轨道上的互补磁性装置协同以使车辆悬浮，运行时车体(3)在主支承方向(P)上位于悬浮系统之上，和在车体之下沿纵轴线方向排成一列且可以彼此相对运动的至少两个组件(5，6)；

悬架装置(12、13)，位于车体(3)与悬浮系统(4)之间，并可以在车体(3)与悬浮系统(4)之间沿所述主支承方向(P)相对移动；

其特征在于：

所述悬架装置包括气动隔膜式悬架(12、13)，所述气动隔膜式悬架包括用于固定气动隔膜式悬架的第一连接件(33)和第二连接件(34)，以及可变形隔膜(35)，所述可变形隔膜在第一和第二连接件(33、34)之间确定出接纳可压缩流体的封闭腔(C)；

第一连接件(34)与悬浮系统(4)相连接；并且

第二连接件(33)紧固到车体(3)上，并且，气动隔膜式悬架适于允许第二连接件(33)相对于第一连接件(34)与所述主支承方向(P)成横向地运动。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：第一连接件(34)与上述至少两个组件(5、6)连接。

3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于：第一连接件(34)连接到板(16)，所述板在运行时在所述主支承方向(P)上支承在上述至少两个组件(5、6)上。

4.如权利要求3所述的车辆，其特征在于：板(16)通过枢轴连接与上述至少两个组件中的一个组件(5)相连，其轴线(A)平行于所述主支承方向(P)，并且在平面内支承接合到上述至少两个组件中的另外的组件(6)上。

5.如权利要求3或4所述的车辆，其特征在于：板(16)经由弹性推力轴承(43、44)支承在上述至少两个组件(5、6)上，所述弹性推力轴承允许在所述主支承方向(P)上作有限制的运动。

6.如权利要求1至4中的任意一项所述的车辆，其特征在于：第二连接件(33)通过纵向的连杆(14)纵向地与上述至少两个组件(5、6)中的任一个相连。

7.如权利要求1至4中的任意一项所述的车辆，其特征在于：气动隔膜式悬架(12、13)属于可以在横向上作大幅度运动的类型，并且在第一和第二连接件(33、34)之间允许的相对横向运动与在所述主支承方向(P)上所允许的运动的比值在5-15的范围内。

8.如权利要求1至4中的任意一项所述的车辆，其特征在于：气动隔膜式悬架(12、13)所允许的横向运动在80mm-200mm的范围内。

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