暗軌永磁吸引懸浮與導向路－車系統的製作方法
2023-06-14 22:02:11
專利名稱：暗軌永磁吸引懸浮與導向路－車系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用永磁懸浮式列車運輸系統。具體地說，涉及一種軌道在地下，車輛在地上的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車技術系統。
背景技術：
城市有軌交通曆來是城市現代化的標誌，在「公交」運輸中發揮重要功能。在當今的技術領域中，地鐵、輕軌起著重要作用。他們有很多優點，但也存在明顯之不足地鐵造價高(5-7億人民幣/公裡)，出入地鐵站不方便；輕軌地表佔地多，每公裡1.2萬平方米左右，地表碎石鋪設軌基，環保效果差；噪聲大。這兩個輪軌技術的共同缺點是震動大，運行速度低，能耗高，技術集成度低，施工方法粗放，建造速度慢。
現有磁懸浮列車技術多為地表高架、高速、城際運行技術。具體地說，有三種類型德國TR系列磁懸浮列車，其採用的是常導氣隙傳感電磁吸懸浮技術；日本MLX系列磁懸浮列車，其採用的是超導電動磁懸浮技術；中國磁懸浮列車，其採用的是管道真空永磁補償式懸浮列車-高架路-站系統技術。這三類技術速度在450公裡/小時以上，不利於站距為500-1000米的市區內公交運輸。這些技術參見《磁懸浮鐵路系統與技術》(中國科學與技術出版社2003.11)；《管道真空永磁補償式懸浮列車-高架路-站系統》(中國專利號ZL00105737.5)。
發明內容
本發明的目的在於提供一種造價低廉，具有良好市區公交運輸能力和功能，速度在300公裡左右的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車運輸系統。
本發明提出的懸浮路-車運輸系統，由暗軌和磁懸浮車輛兩大部分組成，其中暗軌為設於地下由鋼筋混凝土製成的雙孔涵道，每孔涵道與地表各有一軌縫開口相通；每孔涵道內上方於軌縫開口兩側分別安置有凹形吊軌。
磁懸浮車輛由設置於地下的懸浮動力艙和設置於地上的車廂組成，動力艙和車廂之間由板狀腹梁連接為一體。懸浮動力艙為兩個對稱的艙體分別鑲嵌在雙孔涵道內。懸浮動力艙兩翼的頂端的滑靴分別環抱著兩條凹形導磁吊軌，成一體化鑲嵌結構，確保列車不脫軌。懸浮動力艙當中設有鐵磁性基板，在基板的上面固定有平行排列的兩條吸引永磁體，其中一條為N極，另一條為S極，與上方吊軌兩側相對應，永磁體與吊軌之間有5-60毫米的工作氣隙。在基板的下面等間距地固定有液壓缸，液壓缸安裝在驅動輪與氣隙限位輪之間，液壓缸的作用調整吸引永磁體與凹形吊軌之間的工作氣隙，增大懸浮力或增大與凹形吊軌之間的工作氣隙，減小懸浮力。氣隙限位輪的軸固定在動力艙壁上，氣隙限位輪的作用是使車體與凹形吊軌脫離接觸，兩組氣隙限位輪安裝在懸浮動力艙的兩端。每節懸浮動力艙內部設有一組動力機構，由驅動輪-驅動電機-車載電源-自動控制系統組成，安裝在懸浮動力艙中部。兩組氣隙限位輪安裝在懸浮動力艙的兩端。
圖1為本發明地面整體效果示意圖。
圖2為本發明中暗軌部分的剖面示意圖。
圖3為本發明磁懸浮車輛動力部分的剖面示意圖。
圖4為圖1中A-A剖面示意圖，顯示本發明懸浮車輛限位輪與軌道的結合關係。
圖5為圖1中B-B剖面示意圖，顯示本發明磁懸浮車輛吸引永磁體和液壓缸連接狀況並與吊軌的結合關係。
圖6為圖1中C-C剖面示意圖，顯示本發明磁懸浮車輛各部分的結合關係。
具體實施例方式
以下所述的內容是結合附圖對本發明做的詳細說明，而不應該被理解為是對本發明的限定。同時需要說明的是，由於本發明暗軌及動力艙有關裝置是左右部分相對稱，因此在下面的敘述中，為簡明起見，只描述其中的一部分。
請參閱圖1，是本發明從地面上的所看到的整體效果示意圖；列車頭1呈流線型，車門2、車窗3與車體蒙皮4之間平整光滑接觸，以確保層狀空氣流暢，減少阻力。車廂為客艙或貨艙，由合金或玻璃鋼製成。
請參閱圖2，是本發明暗軌部分的剖面示意圖。用鋼筋混凝土骨架5製成的雙孔涵道6設於地下。該雙孔涵道6的頂部中央各有一個約30-120毫米寬的軌縫開口7與地面相通。每一孔涵道6內位於軌道縫開口7的兩側，涵道內的上方分別安置有鐵磁性鋼板製成的倒置凹形吊軌8，該吊軌8與鋼筋混凝上骨架5之間設有枕塊16，通過螺栓17將吊軌8和枕塊16固定在鋼筋混凝土骨架5上連成整體。雙孔涵道每隔4-20米設-溫度縫。
請參閱圖3，為本發明磁懸浮車廂和動力艙的剖面示意圖，本發明懸浮車輛中的上部車廂10為合金或玻璃鋼一體製成。下部懸浮動力艙19為本發明整體車輛動力機構，其結構為左右對稱，分別鑲嵌在雙孔涵道內，並將吊軌8包在其中。動力艙19整體通過腹梁11與上部車廂10連接。該動力艙19中部安裝有動力機構，該動力機構由驅動輪18與驅動電機22通過輪軸26相連，固定在動力艙壁27上。動力艙壁27的上部端頭是安全滑靴28，由彈性金屬製成，其作用是當後述的吸引永磁體23與凹形吊軌8之間工作失效時，由於有安全滑靴28，車輛依然可依靠滑靴28在吊軌8頂端滑行，保護列車不脫軌。驅動輪18運行在吊軌8的凹槽32內。動力艙還容納有車載電源和逆變控制系統組成，由於車載電源和逆變控制系統為目前電力機車所通用的裝置，且不是本發明的討論重點，因此附圖中沒有標出。上述動力艙中的驅動輪18等動力機構安裝在磁懸浮車廂的中部。
請參閱圖4，顯示了本發明懸浮車輛的限位輪與軌道的結合關係。氣隙限位輪24位於動力艙19的兩端，該氣隙限位輪24與前面提到的驅動輪18在一條直線上。氣隙限位輪24是為防止後述吸引永磁體23與吊軌8接觸之間相接觸，就功能來說驅動輪18也兼有氣隙限位輪24的功能。氣隙限位輪24通過輪軸31固定在動力艙19的艙壁27上，並且也是在吊軌8的凹槽軌道32內運行。
請參閱圖5，顯示了本發明磁懸浮車輛的吸引永磁體和液壓缸連接狀況並與吊軌的結合關係，液壓缸25設置在驅動輪18和氣隙限位輪24之間。吸引永磁體23為二條，吸引永磁體可為固體永磁、超導永磁或電磁。分別固定在導磁鋼板製成的基板29左右兩鍘，相對於吊軌8兩個側面，吸引永磁體的安裝是其中一條與吊軌8相對的是N極，另一條與吊軌8相對的是S極。基板29的底部固定在升降液壓缸25上，液壓缸25的作用是依據列車的載重大小調整吸引永磁體23與吊軌8之間的工作氣隙，以增大或減少永磁吸引力。工作氣隙一般保持在5-60mm。
請參閱圖6，為圖3、4、5所示各部分的結合關係，能夠更清晰地理解本發明的技術方案。
本發明的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車技術系統的工作原理是，當空車運行時，通過液壓系統降低吸引永磁體的高度，以增大其與凹形吊軌之間的氣隙，減少吸引力即減少氣隙限位輪的壓力。此時氣隙限位輪的壓力F1等於吸引永磁體與凹形吊軌之間的引力F減去空車自重F2後的壓力，該壓力F是保持列車處於懸浮狀態的安全壓力，其表達式為F＝F1+F2。當重車運行時，通過液壓系統升高吸引永磁體的高度，以減少其與凹形吊軌之間的氣隙增大吸引力。其引力增大值F3與列車所載物體的重量有關，其表達式為F＝F1+F2+F3。當列車轉彎時，離心力將列車與凹形吊軌錯開，此時吸引永磁體的引力與列車的重力之間產生了小於180°的夾角，依據平行四邊形法則，其合力方向與離心力方向相反，此力約束列車不會脫軌。當出現不安全情況時，動力艙的滑靴起保險作用。
本發明暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車技術系統與現有技術相比有如下優點1)造價低，相當於德國TR系列磁懸浮路-車技術系統的1/6。
2)節能，相當於德國TR系列磁懸浮路-車技術系統的65％。
3)運力大相當於德國TR系列磁懸浮路-車技術系統的10倍。
4)自重輕，每延長米僅0.7噸，是德國TR系列列車自重的1/3。
權利要求
1.一種暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，由暗軌和磁懸浮車輛兩大部分組成，其中暗軌為設於地下由鋼筋混凝土製成的雙孔涵道，每孔涵道與地表各有一軌縫開口相通；每孔涵道內上方於軌縫開口兩側分別安置有倒置凹形吊軌；磁懸浮車輛由設置於地下的懸浮動力艙和設置於地上的車廂組成，動力艙和車廂之間由板狀腹梁連接為一體；懸浮動力艙為兩個對稱的艙體分別鑲嵌在雙孔涵道內；懸浮動力艙艙壁的兩上端分別環抱兩條吊軌；懸浮動力艙中設有鐵磁性基板，基板的上面固定有平行排列的兩條吸引永磁體，其中一條為N極，另一條為S極，與上方吊軌相距5-60mm，相對應形成吸引懸浮力；基板下固定有液壓缸，調整永磁體與吊軌之間的工作氣隙；液壓缸安裝在驅動輪與氣隙限位輪之間；兩組氣隙限位輪通過輪軸固定在動力艙壁上；氣隙限位輪分別安裝在懸浮動力艙的兩端；一組動力機構，由驅動輪-驅動電機-車載電源-自動控制系統組成，安裝在懸浮動力艙中部。
2.權利要求1所述的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，其特徵在於，雙孔涵道每隔4-20米設—溫度縫。
3.權利要求1所述的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，其特徵在於，凹形吊軌和基板由鐵磁性鋼板製成。
4.權利要求1所述的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，其特徵在於，吸引永磁體為固體永磁、超導永磁或電磁。
5.權利要求1所述的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，其特徵在於，懸浮動力艙艙壁的兩上部端頭設有滑靴。
6.權利要求1所述的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，其特徵在於，該滑靴由彈性金屬製成。
7.權利要求1所述的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，其特徵在於，車廂為客艙或貨艙。
8.權利要求1所述的暗軌永磁吸引懸浮與導向路-車系統，其特徵在於，車廂為合金或玻璃鋼製成，並具有流線型。
全文摘要
一種暗軌永磁吸引懸浮與導向路－車系統，其中暗軌為設於地下的雙孔涵道，每孔涵道與地表各有一軌縫開口相通；每孔涵道內上方於軌縫開口兩側分別安置有倒置凹形吊軌；磁懸浮車輛是由動力艙和車廂之間由板狀腹梁連接為一體；懸浮動力艙分別鑲嵌在雙孔涵道內；懸浮動力艙艙壁的兩上端分別環抱兩條吊軌；懸浮動力艙中設有鐵磁性基板，基板的上面固定有平行排列的兩條吸引永磁體，其中一條為N極，另一條為S極，與上方吊軌相距5－60mm；基板下固定有液壓缸，液壓缸安裝在驅動輪與氣隙限位輪之間；一組動力機構，安裝在懸浮動力艙中部；兩組氣隙限位輪通過輪軸固定在動力艙壁上；氣隙限位輪分別安裝在懸浮動力艙的兩端。
文檔編號E01B25/30GK1775586SQ20041009261
公開日2006年5月24日 申請日期2004年11月15日 優先權日2004年11月15日
發明者李嶺群 申請人:李嶺群