DE2612559A1

DE2612559A1 - Linear induction motor driven vehicle - has superconducting armatures along length of vehicle above reaction rails of secondary armatures with flanged wheel and rail support

Info

Publication number: DE2612559A1
Application number: DE19762612559
Authority: DE
Inventors: Joachim Prof Dr Ing Holtz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1977-09-29
Also published as: DE2612559C3; DE2612559B2; JPS52116518A

Abstract

The magnetically levitated vehicle has mechanical and electrodynamic support systems designed to facilitate the transition from slow speed supported motion to higher speed levitated travel. Super-conducting armatures (2a, 2b) are arranged along the length of the vehicle (1) above reaction rails (3a, 3b) in the form of secondary armatures along the track. The mechanical support system comprises flanged wheels (4a, 4b) and rails (8a, 8b). The guide system comprises a further super-conducting coil (5) positioned opposite secondary coils (6) in the form of short circuit coils in the track.

Description

Anordnung für ein MagnetschwebefahrzeugArrangement for a magnetic levitation vehicle

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für ein Magnetschwebefahrzeug, bei dem für geringe Geschwindigkeiten eine mechanische Trageinrichtung mit Tragrädern und für hohe Geschwindigkeiten eine elektrodynamische Trageinrichtung vorgesehen ist, die primäre stromdurchflossene, insbesondere supraleitende Leiterschleifen im Fahrzeug und schienenförmig angeordnete sekundäre Leiterschleifen bzw./etneniiastseinSe Reaktionsw schiene auf dem Fahrweg aufweist.The invention relates to an arrangement for a magnetic levitation vehicle, a mechanical support device with support wheels for low speeds and an electrodynamic support device is provided for high speeds is, the primary current-carrying, especially superconducting conductor loops in the vehicle and secondary conductor loops or / or main branches arranged in rails Reaction rail has on the route.

Bei einem derartigen Magnetschwebefahrzeug hat die Fahrwiderstandskurve im Bereich kleiner Geschwindigkeiten ein ausgeprägtes Maximum, das von der elektrodynamischen Bremskraft herrührt und als Bremsberg bezeichnet wird. Zur Verringerung dieses Bremsberges wurde bereits vorgeschlagen, die als Tragmagnete ausgebildeten primären Leiterschleifen im Fahrzeug beweglich anzuordnen, so daß ihr Abstand zu den sekundären Leiterschleifen bzw. zur Reaktionsschiene über hydraulische Stellglieder geändert werden kann. In der Rollphase kann die elektrodynamische Trageinrichtung durch Hochstellen der Tragmagnete nahezu außer Betrieb gesetzt werden, da sich die Tragkraft mit dem Quadrat des Abstandes verringert. Nachteilig ist bei diesem Vorschlag der zusätzliche Aufwand für die Stellglieder, die für eine Stellkraft ausgelegt sein müssen, die dem Fahrzeuggewicht entspricht.In such a magnetic levitation vehicle, the driving resistance curve has in the range of low speeds a pronounced maximum, that of the electrodynamic Braking force originates and is referred to as Bremsberg. To reduce this brake mountain it has already been proposed that the primary conductor loops designed as support magnets to be arranged movably in the vehicle, so that their distance to the secondary conductor loops or can be changed to the reaction rail via hydraulic actuators. In the rolling phase can be achieved by the electrodynamic support device by raising the support magnets can be almost put out of operation, since the load capacity increases with the square of the distance decreased. The disadvantage of this proposal is the additional effort for the Actuators that must be designed for an actuating force that corresponds to the weight of the vehicle is equivalent to.

Weitere Schwierigkeiten bestehen in der Versorgung der beweglichen supraleitenden Tragmagnete mit einem Kühlmedium über flexible Leitungen.Further difficulties exist in the supply of the movable ones superconducting lifting magnets with a cooling medium via flexible lines.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für ein Magnetschwebefahrzeug der beschriebenen Art zur Erleich- terung des Start- und Landevorganges zu schaffen, die keine zusätzlichen beweglichen Teile am Fahrzeug benötigt.The invention is therefore based on the object of providing an arrangement for a magnetic levitation vehicle of the type described to facilitate treatment the take-off and landing process to create no additional moving parts required on the vehicle.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß in einem Bereich des Fahrweges, in dem die Fahrgeschwindigkeit bei Einhaltung eines vorgegebenen Fahrprogrammes unterhalb der Startgeschwindigkeit liegt, keine tragkrafterzeugenden sekundären Leiterschleifen bzw. keine Reaktionsschienen vorgesehen sind, und daß in einem anschließenden Bereich des Fahrweges, in dem der Ubergang der Tragkraft von der mechanischen Trageinrichtung auf die elektrodynamische Trageinrichtung,bzw. umgekehrt, stattfindet. Maßnahmen zu einer stetigen Veränderung der Tragkraft an den sekundären Leiterschleifen bzw. an den Reaktionsschienen getroffen sind.According to the invention it is provided that in one area of the route, in which the driving speed when adhering to a specified driving program is below the take-off speed, no secondary load-bearing forces Conductor loops or no reaction rails are provided, and that in a subsequent Area of the route in which the transfer of the load capacity from the mechanical load bearing device on the electrodynamic support device, or. conversely, takes place. measures to a constant change in the load-bearing capacity on the secondary conductor loops or are hit on the reaction rails.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können die Tragmagnete starr im Fahrzeug angeordnet werden. Es werden keine Stellglieder und Hydraulikeinrichtungen sowie keine flexiblen Versorgungsleitungen für das Kühlmedium der supraleitenden Tragmagnete benötigt. Das Heben und Absenken des Schwebefahrzeugs in der Übergangsphase zwischen Roll- und Schwebebetrieb wird durch besondere Ausbildung der Reaktionsteile im Fahrweg übernommen.In the arrangement according to the invention, the lifting magnets can be rigid in the Vehicle can be arranged. There are no actuators and hydraulic devices as well as no flexible supply lines for the cooling medium of the superconducting Lifting magnets required. Raising and lowering the hover vehicle in the transition phase between rolling and hovering operation is due to the special design of the reaction parts taken over in the guideway.

Es lassen sich Einsparungen am Fahrzeuggewicht und bei der Hilfsenergie erzielen. Als besonderer Vorteil ist zu werten, daß während des Beschleunigungsvorganges die elektrodynamische Bremskraft den Wert Null hat. Man erreicht damit kürzere Beschleunigungsstrecken, kürzere Beschleunigungszeiten und benötigt kleinere Beschleunigungsleistungen.Savings can be made in terms of vehicle weight and auxiliary energy achieve. A particular advantage is that during the acceleration process the electrodynamic braking force has the value zero. This enables shorter acceleration distances to be achieved, shorter acceleration times and requires smaller acceleration powers.

Die Erfindung und ihre in den Unteransprüchen näher gekennzeichneten Ausgestaltungen werden anhand der beigefügten Zeichnungen beipielhaft beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Magnetschwebefahrzeug mit einer mechanischen und einer elektrodynamischen Trageinrichtung, Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in Seitenansicht (Fig. 2a) und in Draufsicht (Fig. 2b), Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in Seitenansicht (Fig. 3a) und in DrauSsicht (Fig. 3b), Fig. 4 eine Anordnung von Tragspulen.The invention and its characterized in the subclaims Refinements are described by way of example with reference to the accompanying drawings. 1 shows a cross section through a magnetic levitation vehicle with a mechanical one and an electrodynamic support device, Fig. 2 shows a first Embodiment of an arrangement according to the invention in side view (Fig. 2a) and in plan view (Fig. 2b), Fig. 3 shows a further embodiment of an inventive Arrangement in side view (Fig. 3a) and in front view (Fig. 3b), Fig. 4 shows an arrangement of support spools.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Magnetschwebefahrzeug 1, an dessen Längsseiten supraleitende Leiterschleifen 2a und 2b der elektrodynamischen Trageinrichtung angeordnet sind, denen Reaktionsschienen 3a und 3b als sekundäre Leiterschleifen gegendberstehen, die auf dem Fahrweg angeordnet sind. Das Magnetschwebefahrzeug 1 weist außerdem noch eine mechanische Trageinrichtung auf, die durch die Räder 4a, 4b und die Schienen 8a, 8b schematisch dargestellt ist. Als Führungseinrichtung ist in der Fahrzeugmitte eine weitere supraleitende Spule 5 vorgesehen, der im Fahrweg als Kurzschlußspulen ausgebildete Sekundär spulen 6 gegenüberstehen, die die Form einer geschlossenen Acht aufweisen. Das Fahrzeug befindet sich in Fig. 1 beispielsweise im Ruhezustand. Die Leiterschleifen 2a, 2b weisen einen kleinen Abstand zu den Reaktionsschienen 3a, 3b und zur Fahrbahnoberkante 7 auf.Fig. 1 shows a cross section through a magnetic levitation vehicle 1, on its long sides superconducting conductor loops 2a and 2b of the electrodynamic ones Carrying device are arranged, which reaction rails 3a and 3b as secondary Opposite conductor loops, which are arranged on the driveway. The magnetic levitation vehicle 1 also has a mechanical support device that is supported by the wheels 4a, 4b and the rails 8a, 8b is shown schematically. As a guide device a further superconducting coil 5 is provided in the middle of the vehicle, the one in the driveway formed as short-circuit coils secondary coils 6 face the shape have a closed figure eight. The vehicle is shown in FIG. 1, for example at rest. The conductor loops 2a, 2b are at a small distance from the reaction rails 3a, 3b and to the upper edge of the road 7.

In Fig. 2 sind drei Bereiche des Fahrweges dargestellt. Bei Einhaltung eines vorgegebenen Fahrprogramms rollt das Fahrzeug im Bereich I auf den Tragrädern und wird im Bereich III von der elektrodynamischen Trageinrichtung im Schwebezustand gehalten.In Fig. 2 three areas of the route are shown. With compliance According to a specified driving program, the vehicle rolls in area I on the carrying wheels and is suspended in area III by the electrodynamic support device held.

Im Bereich I stehen den Leiterschleifen 2a und 2b keine Reaktionsschienen gegenüber. Hier entstehen keine elektrodynamischen Bremskräfte. Der Bereich II stellt den Übergangsbereich zwischen der Rollphase und der Schwebephase dar. Der Abstand der Reaktionsschienen, z.B. der Reaktionsschiene 3a, von der Fahrbahnoberkante 7 verändert sich im Bereich II stetig. Im Bereich II sind die Reaktionsschienen in Höhe der Fahrbahnoberkante 7 verlegt.In area I there are no reaction rails in conductor loops 2a and 2b opposite to. There are no electrodynamic braking forces here. Area II represents represents the transition area between the roll phase and the hover phase. The distance the reaction rails, e.g. the reaction rail 3a, from the upper edge of the roadway 7 changes steadily in area II. In area II, the reaction rails are in Height of the upper edge of the carriageway 7 relocated.

Hier werden die elektrodynamischen Tragkräfte voll wirksam.The electrodynamic load-bearing forces are fully effective here.

Bei einem Startvorgang bewegt sich das Fahrzeug mit zunehmender Geschwindigkeit von links nach rechts. Im Bereich II soll das Fahrzeug bei Einhaltung eines vorgegebenen Fahrprogrammes seine Startgeschwindigkeit erreichen und die Übergabe der Tragkraft von den Tragrädern auf die elektrodynamische Trageinrichtung stattfinden. Durch die sich den Leiterschleifen 2a und 2b im Fahrzeug im Bereich II stetig nähernden Reaktionsschienen wird eine stetige Zunahme der elektrodynamischen Tragkraft erreicht.When starting, the vehicle moves with increasing speed left to right. In area II, the vehicle should comply with a specified Drive program to reach its starting speed and the transfer of the load capacity take place from the support wheels to the electrodynamic support device. By which are steadily approaching the conductor loops 2a and 2b in the vehicle in area II Reaction rails, a steady increase in the electrodynamic load-bearing capacity is achieved.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung bleibt der Abstand der Reaktionsschienen, z.B. der Reaktionsschiene 3a von der Fahrbahnoberkante 7 unverändert. Die Reaktionsschienen sind jedoch im Übergangsbereich II keilförmig zulaufend ausgebildet. Hierdurch wird ihr für die resultierende Tragkraft wirksamer Querschnitt stetig verändert. Bei einer Bewegung des Fahrzeuges von links nach rechts wird somit ebenfalls eine stetige Zunahme der elektrodynamischen Tragkraft durch die besondere Form der Reaktionsschiene im Ubergangsbereich bewirkt.The embodiment of the invention shown in FIG. 3 remains the distance between the reaction rails, e.g. reaction rail 3a, from the upper edge of the roadway 7 unchanged. However, the reaction rails are wedge-shaped in the transition area II tapered trained. This makes it more effective for the resulting load-bearing capacity Constantly changing cross-section. When the vehicle moves from left to right This also results in a steady increase in the electrodynamic load-bearing capacity causes the special shape of the reaction rail in the transition area.

Die bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen für ein Magnetschwebefahrzeug sind für Stationen geeignet, in denen das Fahrzeug immer anhalten muß. Für Stationen, die wahlweise auch ohne Zwischenhalt schwebend durchfahren werden sollen, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß in den Bereichen, in denen durch die beschriebenen Maßnahmen die elektrodynamische Tragkraft verringert ist, zusätzliche Tragspulen vorgesehen sind, die in den Figuren 2 und 3 mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet sind. Die Tragspulen sind als Kurzschluß spulen ausgebildet und enthalten Schalter, die als elektronische Schalter oder als Schaltkontakte ausgebildet sein können. Die Schalter aller Tragspulen können jeweils gemeinsam gleichzeitig betätigt werden, wie durch ein Relais 13 angedeutet ist. Damit ist möglich, die elektrodynamische Trageinrichtung des Schwebefahrzeuges vom Fahrweg aus einzuschalten oder außer Betrieb zu setzen. Bei einem Landevorgang werden die diskreten Tragspulen durch Öffnen der Schaltkontakte abgeschaltet, bevor das Fahrzeug den Übergangsbereich II erreicht hat. Die elektrodynamische Tragkraft wird dann entsprechend der ortsabhängigen Form der Reaktonsschiene abnehmen. Die jeweilige Differenz zwischen dem Fahrzeuggewicht und der noch wirksamen elektrodynamischen Tragkraft wird von den Tragrädern aufgenommen.The previously described arrangements according to the invention for a magnetic levitation vehicle are suitable for stations in which the vehicle must always stop. For stations which can optionally be passed through floating without an intermediate stop an embodiment of the invention that in the areas in which by the described Measures the electrodynamic load capacity is reduced, additional support coils are provided, which are identified by the reference number 10 in FIGS. 2 and 3 are. The support coils are designed as short-circuit coils and contain switches, which can be designed as electronic switches or as switching contacts. The switches of all support coils can be operated simultaneously at the same time, as indicated by a relay 13. So is possible the electrodynamic Switch on the suspension device of the hovering vehicle from the guideway or take it out of operation to put. During a landing, the discrete support coils are opened by opening the Switching contacts switched off before the vehicle reaches transition area II Has. The electrodynamic load capacity is then corresponding to the location-dependent form remove the reaction rail. The respective difference between the vehicle weight and the electrodynamic carrying force that is still in effect is absorbed by the carrying wheels.

In den Fig. 2 und 3 sind lediglich zur besseren zeichnerischen Darstellung die Tragspulen 10 nebeneinander angeordnet. Man wird jedoch die Tragspulen vorzugsweise einander überlappend anordnen, um größere Tragkräfte zu erzielen. Fig. 4 zeigt schematisch eine derartige Anordnung von einander überlappenden Tragspulen 10'.In Figs. 2 and 3 are only for better illustration the support reels 10 arranged side by side. However, the support reels are preferred overlap each other in order to achieve greater load-bearing capacities. Fig. 4 shows schematically such an arrangement of overlapping support spools 10 '.

5 Patentansprüche 4 Figuren5 claims 4 figures

Claims

Claims 1 arrangement for a magnetic levitation vehicle in which a mechanical support device with support wheels for low t9 speeds and an electrodynamic support device is provided for high speeds is, the primary current-carrying, especially superconducting conductor loops secondary conductor loops or at least arranged in the form of rails in the vehicle has a massive reaction rail on the track, characterized in that in an area of the route in which the driving speed if a specified driving program is below the starting speed, no load-generating secondary conductor loops or no reaction rails are provided, and that in an adjoining area of the driveway, in which the transition of the load capacity from the mechanical support device to the electrodynamic support device, respectively.

conversely, takes place. Measures to constantly change the Load capacity on the secondary conductor loops or on the reaction rails are.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by a steadily gR changing spacing of the secondary conductor loops or

of the reaction rails from the upper edge of the roadway in the transition area.

3. Arrangement according to claim 1, characterized by a constant change the effective cross-section of the secondary conductor loops or the reaction rail in the transition area.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that in those Areas of the route where the secondary conductor loops or the reaction rails taken measures to reduce the load capacity lead, in addition discrete support coils are provided, which are controlled by jointly Switches can be separated or short-circuited.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the discrete Support coils are arranged overlapping one another.