CN210437021U - 一种悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统，包括由支撑柱4悬挂支撑的悬浮路轨和运行在路轨上的列车单元以及为列车单元提供牵引动力的驱动单元，轨道箱梁(700)箱体内侧具有呈“品”字形分布的悬浮轨(701)和两条导向轨。两个导向电磁铁通过控制电流技术实现导向。本实用新型具有结构简单，小尺寸、低成本的特点，可服务于景点观光、楼宇间交通等低速小运量使用情况下的客运需求，可作为现代轨道交通制式的一种有效补充，有广阔的应用前景。

Description

一种悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种用于悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统。

背景技术

悬挂式磁浮列车是一种新制式轨道交通工具，作为一种多元化的城市轨道交通系统，可服务于旅游区的观光揽胜、城市楼宇之间的立体交通、高架立交的补充交通等，凭借其自身诸多优点预计将在我国有着广阔的发展及应用前景。

目前，现有的悬挂式单轨车辆为达到降噪目的，其走行轮大多采用胶轮。而走行轮本身承载车辆重力，在实际运营过程中胶轮的磨耗较为严重，进而造成系统运营维护成本增高。鉴于此，如采用磁悬浮方式实现悬挂式交通，可以有效缓解胶轮磨损的问题，将车体、载荷的重量通过悬浮方式浮在控制，列车运行的驱动力则由独立设置的驱动小车提供驱动力，驱动小车与悬浮系统及车体分离，小车不悬浮并利用胶轮与轨道的摩擦驱动运行，进而通过牵引杆带动磁浮列车运行，这样，胶轮只承担驱动小车的重量，通过这种分离设计的方式可有效缓解胶轮磨耗的问题，当前，仍未有实际的悬挂式磁浮试验车和工程车，研究开发多种制式的悬挂式磁浮列车，对多元化交通和未来交通模式探索均是迫切而有益的。

实用新型内容

为解决悬挂式列车胶轮磨耗严重，更换维护量大的问题，本实用新型提出了一种用于悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统，其特点是结构简单，建造难度低，建设成本低。

本实用新型的技术方案如下：

一种悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统，包括由支撑柱4悬挂支撑的悬浮路轨和运行在路轨上的列车单元以及为列车单元提供牵引动力的驱动单元，所述悬浮路轨具有固联于各支撑柱上并沿运行路径延伸的轨道箱梁700。轨道箱梁700箱体内侧具有呈“品”字形分布的悬浮轨201和两条导向轨。所述箱梁箱体具有顶板和分别垂直于顶板两侧的侧板；平板形的悬浮轨201固联在侧板之间的顶板上；侧板内侧分别对称设置有限位梁203；右导向轨212和左导向轨213置于限位梁的下方的侧板内侧；箱梁箱体的底部设置有供驱动单元牵引小车701运行的牵引轨道204；所述牵引小车701由电池702供电通过牵引杆703牵引列车单元沿轨道运行。

列车单元中，车体3通过其上的二次悬挂系统5联接在悬浮架上；所述悬浮架具有悬浮纵梁108，悬浮纵梁的横截面呈T型，包括横板和竖板；横板位于轨道箱梁700限位梁203的上方且其宽度大于限位梁的中间空隙宽度；沿竖板的两侧在悬浮纵梁108的长度方向上分别置有前后两个悬浮电磁铁和两个导向电磁铁组；前端悬浮电磁铁102和后端悬浮电磁铁103在悬浮纵梁 108的长度方向上正对悬浮轨201位置设置，悬浮电磁铁与控制其电流大小的悬浮控制器连接；每个导向电磁铁组具有左右两个导向电磁铁，两个导向电磁铁分别与右导向轨212和左导向轨213相对而立形成电磁耦合为悬浮单元提供导向和抗侧翻力；悬浮电磁铁单元与控制其电流大小的悬浮控制器连接，各悬浮控制器接受悬浮传感器所感知的悬浮架与平板悬浮轨相对高度信号和与各导向轨的距离信号。

进一步地，悬浮轨201、右导向轨212和左导向轨213的截面形状均为长方形。

悬浮轨固定安装在悬挂式磁浮列车系统的轨道箱梁的内部上表面正中位置，为一条截面为长方形的轨道，与悬浮电磁铁一起构成磁回路。两个悬浮电磁铁通过控制电流技术实现悬浮。其中的两条导向轨固定安装在悬挂式磁浮列车系统的轨道箱梁两内侧面，与导向电磁铁一起构成磁回路。两个导向电磁铁通过控制电流技术实现导向。为整个悬浮单元提供抗侧翻力。

悬浮传感器和导向传感器均提供距离值，其信号输入至悬浮控制器和导向控制器以实现控制电流大小的功能，承载乘客的车体也固定在悬浮架上，悬挂式磁浮列车的大部分重量由悬浮单元通过悬浮力来承担，列车的驱动由单独设置的牵引小车来实现，牵引小车不悬浮，只承担驱动任务，并通过牵引杆带动整个列车运行。为防止牵引过程中出现牵引杆卡死的故障，牵引杆的连接采用关节轴承，可沿各个方向转动，为保证牵引小车有足够的摩擦驱动力，可将电池和列车部分装备布置在小车上，以保证小车有合适的重量。电池为小车的驱动和悬浮单元的悬浮提供能量。

该技术方案的第一个特点是悬浮与驱动分离，第二个特点是悬浮完全悬浮方式，即悬浮体在所有方向上均为非接触式。

本实用新型的结构实现的悬浮与驱动系统具有结构简单，小尺寸、低成本的特点，可配备在悬挂式磁浮列车上，满足景点观光、楼宇间交通等低速小运量使用情况下的客运需求，可作为现代轨道交通制式的一种有效补充，有广阔的应用前景。

附图说明

图1是系统悬浮单元的剖面图。

图2是系统整体结构的侧视图。

图3是系统中单个悬浮电磁铁的截面示意图。

图4是系统中单个导向电磁铁的截面及尺寸示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3，本实用新型用于悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统，包括由支撑柱4悬挂支撑的悬浮路轨和运行在路轨上的列车单元以及为列车单元提供牵引动力的驱动单元，所述悬浮路轨具有固联于各支撑柱上并沿运行路径延伸的轨道箱梁700。轨道箱梁700箱体内侧具有呈“品”字形分布的悬浮轨201和两条导向轨导向轨212，左导向轨213。所述箱梁箱体具有顶板和分别垂直于顶板两侧的侧板；平板形的悬浮轨201固联在侧板之间的顶板上；侧板内侧分别对称设置有限位梁203；右导向轨212和左导向轨213置于限位梁的下方的侧板内侧；箱梁箱体的底部设置有供驱动单元牵引小车701运行的牵引轨道204；所述牵引小车701由电池702供电通过牵引杆703牵引列车单元沿轨道运行。

列车单元中，车体3通过其上的二次悬挂系统5联接在悬浮架上；所述悬浮架具有悬浮纵梁108，悬浮纵梁的横截面呈T型，包括横板和竖板；横板位于轨道箱梁200限位梁203的上方且其宽度大于限位梁的中间空隙宽度；列车单元中，车体3通过其上的二次悬挂系统5联接在悬浮架上；所述悬浮架具有悬浮纵梁108，悬浮纵梁的横截面呈T型，包括横板和竖板；横板位于轨道箱梁200限位梁203的上方且其宽度大于限位梁的中间空隙宽度；沿竖板的两侧在悬浮纵梁108的长度方向上分别置有前后两个悬浮电磁铁和两个导向电磁铁组.前端悬浮电磁铁102和后端悬浮电磁铁103在悬浮纵梁108的长度方向上正对悬浮轨201位置设置，悬浮电磁铁与控制其电流大小的悬浮控制器连接；每个导向电磁铁组具有左右两个导向电磁铁，两个导向电磁铁分别与右导向轨212和左导向轨213相对而立形成电磁耦合为悬浮单元提供导向和抗侧翻力；悬浮电磁铁单元与控制其电流大小的悬浮控制器连接，各悬浮控制器接受悬浮传感器所感知的悬浮架与平板悬浮轨相对高度信号和与各导向轨的距离信号。

图中部件：悬浮单元100，悬浮轨201，右导向轨212，左导向轨213，悬浮电磁铁104、悬浮电磁铁105、导向电磁铁106、导向电磁铁107、悬浮纵梁108、悬浮控制器109、悬浮控制器110、导向控制器111、导向控制器 112、悬浮传感器113、悬浮传感器114、导向传感器115、导向传感器116；驱动单元700包括小车701、电池702、牵引杆703。

悬浮轨101固定安装在悬挂式磁浮列车系统的轨道箱梁的内部上表面正中位置，右导向轨212和左导向轨213固定安装在悬挂式磁浮列车系统的轨道箱梁两内侧面，悬浮电磁铁(104和105)固定在悬浮纵梁108的上部，导向电磁铁(106和107)固定在悬浮纵梁108的两侧，悬浮控制器(109和110)，导向控制器(111和112)，悬浮传感器(113和114)，导向传感器(115和116) 均安装在悬浮纵梁108上，悬浮控制器109根据悬浮传感器113提供的悬浮距离值来控制输入悬浮电磁铁104的电流大小，悬浮控制器110根据悬浮传感器114提供的悬浮距离值来控制输入悬浮电磁铁105的电流大小，导向控制器111根据导向传感器115提供的导向距离值来控制输入导向电磁铁106 的电流大小，导向控制器112根据导向传感器116提供的导向距离值来控制输入悬浮电磁铁107的电流大小，无论式悬浮还是导向，电流越大，电磁铁和轨道间的电磁吸力越大，电流越小，电磁铁和轨道间的电磁吸力越小，通过控制电流大小即可实现悬浮和导向功能。

承载乘客的车体也固定在悬浮纵梁108上，悬挂式磁浮列车的大部分重量由悬浮单元通过悬浮力来承担，列车的驱动功能则由单独设置的小车701 来实现，小车不悬浮，只承担驱动任务，小车可沿悬挂式磁浮列车系统的轨道箱梁的下部的轨道运行，通过牵引杆703带动悬浮单元100一起运行。电池702安装在小车701上，为小车驱动和悬浮单元100悬浮提供电能。

如图3，截面为长方形的悬浮轨的截面尺寸为长700mm，宽25mm，悬浮轨长度为2500mm。“U”型悬浮电磁铁的截面尺寸为长700mm，宽125mm，磁极宽 25mm，单个悬浮电磁铁长度为1000mm，悬浮轨和悬浮电磁铁磁极的材料均为 Q235，电磁铁线包填充铜线的截面尺寸为100mm*150mm，电磁铁中铜线的填充率选60％，选择每平方毫米最大通过1.6A电流的方式，选择悬浮距离为8mm。

通过有限元仿真分析得出两个悬浮电磁铁与悬浮轨之间的电磁合力为 36562N，可折算为3656Kg。悬浮单元和车体的重量由悬浮电磁铁提供的电磁力来承担，其中悬浮架总重为1700Kg左右，车体总重为1100Kg左右，车体设计有一个驾驶员和四个乘客的空间，载重设定为600Kg，这样，整体悬浮的重量总计为2900Kg，小于3656Kg。实现驱动功能的小车由于不悬浮，所以悬浮计算中不考虑小车重量。

图4是导向电磁铁部件的施工尺寸图，以右导向轨212和悬浮电磁铁107 为例。导向轨截面尺寸为长150mm，宽10mm，导向轨长度为2500mm。“U”型导向电磁铁的截面尺寸为长100mm，宽45mm，磁极宽10mm，单个导向电磁铁长度为500mm，导向轨和导向电磁铁磁极的材料均为Q235，电磁铁线包填充铜线的截面尺寸为80mm*35mm，电磁铁中铜线的填充率选60％，选择每平方毫米最大通过1.6A电流的方式，选择导向距离为10mm。

通过有限元仿真分析得出两个导向电磁铁与导向轨之间的电磁合力为422N，可折算为42Kg。当悬浮单元处于悬浮箱梁内正中位置时，两个导向电磁铁均不通电流，此时无需导向力，当悬浮单元发生倾斜时，导向电磁铁根据导向传感器反应出的倾斜程度通电，保证悬浮单元恢复到正中位置。

由上述分析知，悬浮电磁铁能够提供满足要求的悬浮力。当悬浮控制器提供合适大小的电流，使得电磁铁产生的悬浮吸力等于悬浮单元和车体的自重，就可以实现悬浮功能，悬浮控制器控制电流大小的依据来源于悬浮传感器的测量值。同时利用导向电磁铁能够防止悬浮单元出现侧翻的情况。

相较于传统的悬挂式列车系统，该结构下的胶轮负担小，有利于增加使用寿命，降低维护成本。

综上所述，本实用新型一种用于悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统，整个系统具有结构简单，小尺寸、低成本的特点。可服务于景点观光、楼宇间交通等低速运行情况下的悬挂式磁浮交通工具。

Claims (2)

1.一种悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统，包括由支撑柱4悬挂支撑的悬浮路轨和运行在路轨上的列车单元以及为列车单元提供牵引动力的驱动单元，所述悬浮路轨具有固联于各支撑柱上并沿运行路径延伸的轨道箱梁(700)；其特征在于，轨道箱梁(700)箱体内侧具有呈“品”字形分布的悬浮轨(201)和两条导向轨；箱梁箱体具有顶板和分别垂直于顶板两侧的侧板；平板形的悬浮轨(201)固联在侧板之间的顶板上；侧板内侧分别对称设置有限位梁(203)；右导向轨(212)和左导向轨(213)置于限位梁的下方的侧板内侧；箱梁箱体的底部设置有供驱动单元牵引小车(701)运行的牵引轨道(204)；所述牵引小车(701)由电池(702)供电通过牵引杆(703)牵引列车单元沿轨道运行；

列车单元中，车体(3)通过其上的二次悬挂系统(5)联接在悬浮架上；所述悬浮架具有悬浮纵梁(108)，悬浮纵梁(108)的横截面呈T型，包括横板和竖板；横板位于轨道箱梁(700)限位梁(203)的上方且其宽度大于限位梁的中间空隙宽度；沿竖板的两侧在悬浮纵梁(108)的长度方向上分别置有前后两个悬浮电磁铁和两个导向电磁铁组；前端悬浮电磁铁(102)和后端悬浮电磁铁(103)在悬浮纵梁的长度方向上正对悬浮轨(201)位置设置，悬浮电磁铁与控制其电流大小的悬浮控制器连接；每个导向电磁铁组具有左右两个导向电磁铁，两个导向电磁铁分别与右导向轨(212)和左导向轨(213)相对而立形成电磁耦合为悬浮单元提供导向和抗侧翻力；悬浮电磁铁单元与控制其电流大小的悬浮控制器连接，各悬浮控制器接受悬浮传感器所感知的悬浮架与平板悬浮轨相对高度信号和与各导向轨的距离信号。

2.如权利要求1所述的一种悬挂式磁浮列车的分离式三轨悬浮与驱动系统，其特征在于，悬浮轨(201)、右导向轨(212)和左导向轨(213)的截面形状均为长方形。

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