CN218777419U - 一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，涉及磁悬浮技术领域，包括：转向架、轨条梁和辅助安装支架，所述转向架上端连接车体底面、下端连接低恒温容器；所述轨条梁上表面设有永磁轨道，所述低恒温容器与永磁轨道竖直位置对应，为列车提供悬浮力和导向力；所述轨条梁两侧壁分别设有导体板；所述辅助安装支架对称设置在轨条梁两侧，其上端连接转向架，下端内侧设有磁轮，所述导体板与所述磁轮水平位置对应，为列车提供牵引、制动力以及辅助导向力。本实用新型综合考虑磁浮交通和跨座式单轨交通特点，优化了结构布置形式，具有绿色环保、结构简单、功能完善、工程造价可控、易于工程化应用的优点。

Description

一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮技术领域，具体而言，涉及一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统。

背景技术

跨座式轨道交通被称为跨座式单轨，其定位于中小运量，具有线路占地面积小、修建方便，车辆转弯半径小、适用性强等优势，获得众多城市的关注与青睐。但是，传统轮轨跨座式交通系统也存在诸多缺点：车轮与轨道梁之间的摩擦系数较大，轮胎易磨损、须经常换新；车轮运行阻力大，能耗高，速度慢，效率低；胶轮与轨道梁摩擦发热量大、易释放有害气体，磨损产生的粉尘易导致环境污染；车轮引起的噪音催生的次生环境影响。磁悬浮技术应用可解决上述问题，但现有磁悬浮技术采用直线电机驱动，其中长定子直线同步电机励磁控制系统控制策略复杂，并且需搭建的初级绕组距离长，建设成本高；而短定子直线感应电机效率低、推力小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，以改善上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本申请提供了一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统包括：转向架、轨条梁和辅助安装支架，所述转向架上端连接车体底面、下端连接低恒温容器，所述低恒温容器内设有超导材料；所述轨条梁上表面设有永磁轨道，所述低恒温容器与永磁轨道竖直位置对应形成高温超导磁悬浮系统，其独特的钉扎力为列车提供稳定的悬浮力和导向力，前进方向无磁阻力；所述轨条梁两侧壁分别设有导体板；所述辅助安装支架对称设置在轨条梁两侧，其上端连接转向架，下端内侧设有磁轮，所述导体板与所述磁轮水平位置对应形成磁轮驱动系统，在无接触的情况下提供列车牵引、制动力以及辅助导向力。

进一步的，所述辅助安装支架下端内侧还设有辅助保护轮，所述辅助保护轮与所述导体板位于同一水平面，所述辅助保护轮与导体板的间隙小于导体板与磁轮的间隙。在列车正常运行时，辅助保护轮与导体板不接触，仅在紧急悬浮失超时起到导向和抗倾覆保护作用。

进一步的，所述辅助安装支架下端内侧设有辅助制动装置，所述辅助制动装置包括第一固定板件、伸缩件和摩擦块，所述第一固定板件连接辅助安装支架，所述伸缩件嵌入第一固定板件并连接摩擦块，所述摩擦块与所述导体板位于同一水平，所述摩擦块与导体板的间隙大于辅助保护轮与导体板的间隙。

进一步的，所述转向架下端设有应急走行装置，所述应急走行装置包括第二固定板件和走行轮，所述第二固定板件连接转向架，所述走行轮与第二固定板件采用轴承连接，所述走行轮与轨条梁表面的间隙小于低恒温容器与永磁轨道之间的悬浮间隙。

进一步的，所述磁轮由内圈的轮毂和外圈的永磁轮组成，所述永磁轮由多块永磁体根据磁化方向按Halbach周期阵列设置为环形结构。

进一步的，所述辅助安装支架与轨条梁之间设有供电设备，根据电源供电方式选取所需供电设备。当采用接触轨供电时，所述供电设备包括集电装置、供电轨和接地装置，所述集电装置安装在辅助安装支架上，所述供电轨安装在轨条梁肋板底面或侧壁上，所述接地装置安装在辅助安装支架上。当采用移动电源供电时，所述供电设备为移动电源并设置在车体内。

进一步的，所述永磁轨道由永磁体块材组成。

进一步的，所述车体通过中心牵引销和减震器与转向架连接。

本实用新型的有益效果为：

1、采用高温超导磁悬浮技术实现列车的悬浮和导向，在解除车轮与轨道的摩擦带来的问题的同时，压缩桥梁上部结构宽度，保留了跨座式轨道在城市交通中占地小、选线灵活的技术特点。

2、采用磁轮驱动装置替换直线电机驱动形式，降低了建设成本，同时使运营控制系统更加简洁高效。

3、本实用新型综合考虑磁浮交通悬浮、导向、牵引、制动、应急走行的需求，结合超导磁悬浮以及跨座式单轨交通特点，优化结构布置形式，具有绿色环保、结构简单、功能完善、工程造价可控、易于工程化应用的优点。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型结构正视图；

图2为本实用新型结构侧视图；

图3为本实用新型磁轮串联示意图；

图4为本实用新型磁轮与辅助保护轮安装示意图；

图5为本实用新型辅助制动装置结构示意图；

图6为本实用新型应急走行装置结构示意图；

图7为本实用新型供电设备结构示意图。

图中标记：1、车体；2、转向架；3、低恒温容器；4、永磁轨道；5、轨条梁；6、辅助安装支架；7、磁轮；8、辅助保护轮；9、辅助制动装置；10、导体板；11、应急走行装置；12、供电设备；71、动力系统；72、控制系统；91、第一固定板件；92、伸缩件；93、摩擦块；111、第二固定板件；112、走行轮；121、集电装置；122、供电轨；123、接地装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，包括：转向架2、轨条梁5和辅助安装支架6，所述转向架2上端连接车体1底面、下端连接低恒温容器3，本实施例中低恒温容器3采用杜瓦，其内部设有液态和超导材料；所述轨条梁5上面设有永磁轨道4，所述低恒温容器3与永磁轨道4竖直位置对应形成高温超导磁悬浮系统，本实施例中高温超导磁悬浮系统关于轨条梁5对称设有互相平行的两组，且沿线路全线铺设在轨条梁5上，其钉扎力为列车提供稳定的悬浮力和导向力，前进方向无磁阻力。所诉轨条梁5既承担车辆荷载，又是车辆运行的轨条，由于悬浮系统中两条永磁轨道4间距宽度需要，同时考虑减小梁部自重和土建成本控制，本实施例的轨条梁5考虑按T型结构布置。所述轨条梁5两侧壁分别设有导体板10；所述辅助安装支架6对称设置在轨条梁5两侧，形状尽量与轨条梁5贴合，其上端连接转向架2，下端内侧设有磁轮7。单个转向架2一侧布置的辅助安装支架6可纵向串联连接，也可单个独立设置。所述导体板10与所述磁轮7水平位置对应组成磁轮驱动系统，在无接触的情况下提供列车牵引、制动力和辅助导向力。

如图3所示，所述磁轮7通过动力系统71获得驱动力产生转动，所述动力系统71通过控制系统72获得电源，磁轮7数量根据牵引力需求配置，并由动力系统71同步驱动，同一辆列车上的动力系统71由控制系统72同步控制。磁轮7的永磁轮在动力系统的驱动下以轮毂为中心旋转，永磁轮的永磁体使得导体板10产生感应涡流，形成一个与永磁轮旋转磁场方向相反的镜像磁场，镜像磁场与永磁轮旋转磁场相互作用产生驱动车体1运动的驱动力和法向力（转化为列车辅助导向力）。当磁轮7的旋转形成的等效线速度大于车体1的水平运动速度时，导体板10产生感应涡流形成的旋转磁场产生驱动力，实现车体1的加速运行；当磁轮7的旋转形成的等效线速度等于车体1的水平运动速度时，导体板10产生感应涡流形成的旋转磁场产生驱动力为零，实现车体1的匀速运行；当磁轮7的旋转形成的等效线速度小于车体1的水平运动速度时，导体板10产生感应涡流形成的旋转磁场产生驱动力变为制动力，实现车体1的减速运行直至列车停止。

如图4所示，所述辅助安装支架6下端内侧还设有辅助保护轮8，所述辅助保护轮8与所述导体板10位于同一水平面，所述辅助保护轮8与导体板10的间隙小于导体板10与磁轮7的间隙。在列车正常运行时，由于高温超导悬浮自导向和磁轮系统工作时产生的辅助导向力作用，辅助保护轮8与导体板10不接触；仅在紧急悬浮失超时，高温超导悬浮自导向缺失，同时列车减速磁轮系统辅助导向力减小，辅助保护轮8在车体1出现横移量过大时，通过与导体板10滚动接触，实现对车辆运行中的辅助导向和横向物理限位保护，同时防止特殊情况下车辆倾覆脱轨。

如图5所示，所述辅助安装支架6下端内侧设有辅助制动装置9，所述辅助制动装置9包括第一固定板件91、伸缩件92和摩擦块93，所述第一固定板件91为“凵”字形，连接辅助安装支架6并内部设有凹槽，所述伸缩件92为“T”字形，设有弹簧组件，所述伸缩件92嵌入第一固定板件91的凹槽内并与摩擦块93弹性连接，所述摩擦块93形状于第一固定板件91与伸缩件92形成的空隙相同，且间隙配合。列车正常运行时，伸缩件92保持收缩状态，摩擦块93与导体板10保持一定的间隙；其间隙大于辅助保护轮8与导体板10之间间隙，保证列车正常运行时摩擦块93与导体板10不接触。当列车需要制动时，伸缩件92伸长，推动摩擦块93向轨条梁5中心移动直到摩擦块93与导体板10接触，利用物理摩擦实现辅助制动的功能。

如图6所示，所述转向架2下端设有应急走行装置11，本实施例对称设有两组，位于低恒温容器3内侧。所述应急走行装置11包括第二固定板件111和走行轮112，所述第二固定板件111连接转向架2，所述走行轮112与第二固定板件111采用轴承连接，所述走行轮112与轨条梁5表面的间隙小于低恒温容器3与永磁轨道4之间的悬浮间隙，当列车出现失超时，低恒温容器3下压，与永磁轨道4之间的悬浮间隙减小，走行轮112与轨条梁5顶面接触，走行轮112沿轨条梁5实现列车走行，同时利用辅助保护轮8导向。

所述磁轮7由内圈的轮毂和外圈的永磁轮组成，所述永磁轮由多块永磁体根据磁化方向按Halbach周期阵列设置为环形结构，通过轮毂固定。

如图7所示，所述辅助安装支架6与轨条梁5之间设有供电设备12，供电设备12由供电方式确定，电源供电方式可采用移动电源供电和接触轨供电。本实施例中采用接触轨供电，所述供电设备12包括集电装置121、供电轨122和接地装置123，所述集电装置121安装在辅助安装支架6上，所述供电轨122安装在轨条梁5肋板底面或侧壁上，集电装置121和供电轨122位置相对应，集电装置121从供电轨122受电，给车辆提供电源。所述接地装置123安装在辅助安装支架6上，每辆列车设置一套接地装置123。若列车采用移动电源供电，所述供电设备12为移动电源，并设置在车体1内。

所述永磁轨道4由永磁体块材组成，顺线路平行布置两条。

所述车体1通过中心牵引销和减震器与转向架2连接。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于，包括：

转向架（2），所述转向架（2）上端连接车体（1）底面、下端连接低恒温容器（3）；

轨条梁（5），所述轨条梁（5）上表面设有永磁轨道（4），所述低恒温容器（3）与永磁轨道（4）竖直位置对应；所述轨条梁（5）两侧壁分别设有导体板（10）;

辅助安装支架（6），所述辅助安装支架（6）对称设置在轨条梁（5）两侧，其上端连接转向架（2），下端内侧设有磁轮（7），所述导体板（10）与所述磁轮（7）水平位置对应。

2.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述辅助安装支架（6）下端内侧还设有辅助保护轮（8），所述辅助保护轮（8）与所述导体板（10）位于同一水平面，所述辅助保护轮（8）与导体板（10）的间隙小于导体板（10）与磁轮（7）的间隙。

3.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述辅助安装支架（6）下端内侧设有辅助制动装置（9），所述辅助制动装置（9）包括第一固定板件（91）、伸缩件（92）和摩擦块（93），所述第一固定板件（91）连接辅助安装支架（6），所述伸缩件（92）嵌入第一固定板件（91）并连接摩擦块（93），所述摩擦块（93）与所述导体板（10）位于同一水平，所述摩擦块（93）与导体板（10）的间隙大于辅助保护轮（8）与导体板（10）的间隙。

4.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述转向架（2）下端设有应急走行装置（11），所述应急走行装置（11）包括第二固定板件（111）和走行轮（112），所述第二固定板件（111）连接转向架（2），所述走行轮（112）与第二固定板件（111）采用轴承连接，所述走行轮（112）与轨条梁（5）表面的间隙小于低恒温容器（3）与永磁轨道（4）之间的悬浮间隙。

5.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述磁轮（7）由内圈的轮毂和外圈的永磁轮组成，所述永磁轮由多块永磁体根据磁化方向按Halbach周期阵列设置为环形结构。

6.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述辅助安装支架（6）与轨条梁（5）之间设有供电设备（12），所述供电设备（12）包括集电装置（121）、供电轨（122）和接地装置（123），所述集电装置（121）安装在辅助安装支架（6）上，所述供电轨（122）安装在轨条梁（5）肋板底面或侧壁上，所述接地装置（123）安装在辅助安装支架（6）上。

7.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述辅助安装支架（6）与轨条梁（5）之间设有供电设备（12），所述供电设备（12）为移动电源，设置在车体（1）内。

8.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述永磁轨道（4）由永磁体块材组成。

9.根据权利要求1所述的一种磁轮驱动的高温超导磁悬浮跨座式轨道交通系统，其特征在于：所述车体（1）通过中心牵引销和减震器与转向架（2）连接。

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