包括氣動彈簧控制系統的磁懸浮車輛的製作方法

2023-04-28 14:17:46 1

專利名稱：包括氣動彈簧控制系統的磁懸浮車輛的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在權利要求1的前序部分中提到的種類的磁懸浮車輛。
背景技術：
這種類型的已知磁懸浮車輛包含在其縱向方向上延伸的吊架，該吊架一方面連接到能夠實現磁懸浮的承載(支承)磁體上，另一方面經由氣動彈簧支撐包括乘客單元的實際車體。因而，氣動彈簧在例如8巴的預選公稱空氣壓力下操作，並且與水平控制裝置形式的氣動彈簧控制裝置相聯接，該控制裝置用來在操作期間控制空氣壓力，從而防止車輛的橫向傾斜。為了冗餘度的原因，常見的做法是，在安裝氣動彈簧的那些位置處設置吊架，具有兩個、其中每一個由適當的框架部分形成的相鄰的支撐點，以利用這些支撐點將吊架的每一個支撐在一個單獨的承載磁體上。如此得到的優點是，從車體經氣動彈簧傳遞到吊架上的負載通常在每個支撐點處由兩個承載磁體承受，而在兩個承載磁體的其中一個失效的情況下，流經另一個承載磁體的電流是如此之大，從而它也承受被分配給不能工作的那個承載磁體的負載部分。
必須看到這種配置的缺點仍能工作的承載磁體在這樣一種失效的時段內以大大高於公稱電流的電流操作，以便保持預定的支撐間隙。這要求承載磁體的這樣一種堅固設計，從而它們即使在較長失效的情況下也能夠毫無問題地承受任何熱過載。儘管可設想對受到這種失效影響的氣動彈簧進行排氣，但這會具有這樣的後果可能沒有負載從它傳遞到承載磁體的適當對上。

發明內容
有鑑於此，構成本發明的基礎的技術問題是，如此設計和構造以上描述的種類的磁懸浮車輛，從而如果發生失效，則保持可操作的承載磁體仍可承受經由氣動彈簧傳遞的負載部分而不過載，即使它不是為了失效情形而設計也是如此。
在權利要求1的特徵部分中特徵用來解決這個問題。
本發明具有這樣的優點在分配給氣動彈簧的兩個承載磁體的其中一個失效的情況下，氣動彈簧中的壓力可減小到與非失效承載磁體的公稱承載能力相對應的這樣一種壓力。由於在氣動彈簧中的壓力構成對於傳遞到承載磁體上的力的一種度量，所以將普通空氣壓力減小到其一半一般就足夠了。由此產生的另一個優點是沒有由這個承載磁體承受的負載可以分布到磁懸浮車輛的多個(例如16個)氣動彈簧的幾個其它氣動彈簧上，從而在失效的情況下在承載磁體的任一個處不會出現太高負載。
本發明的其它有利特徵通過從屬權利要求變得清楚。


下面藉助於實施例和所附的附圖更詳細地解釋本發明，其中圖1示意地表示通過通常的磁懸浮鐵路和與其相關的導軌的部分截面；圖2示意地表示通常磁懸浮車輛的側視圖；圖3是根據圖2的磁懸浮車輛的X的細節放大圖，具有另外的元件；及圖4表示用於根據圖3的磁懸浮車輛的氣動彈簧的電動-氣動控制裝置的迴路圖。
具體實施例方式
圖1示意地表示通過磁懸浮車輛31的橫截面，該磁懸浮車輛31按照常規可運動地安裝到在路線的縱向方向上延伸的導軌上，所述導軌包括由鋼和/或混凝土製成的支撐件32以及安裝在其上的導軌板33。磁懸浮車輛31的推動例如由長定子電機實現，該長定子電機包括附加到所述導軌板33下面的並且連續地布置在其縱向方向上的定子疊片34。定子疊片34具有交替接續的齒和槽(這裡未示出)，供有可變幅值和頻率的三相電流的繞組插入在這些齒和槽中。長定子電機的實際激勵場由起承載磁體35的作用的至少一個第一磁體裝置產生，該承載磁體35由至少一個橫向託架36附加到所述磁懸浮車輛31上，並且具有面向定子疊片34的向下敞開槽的磁極，如圖1中所示。承載磁體35不僅提供激勵場，而且在磁懸浮車輛31的操作期間通過在所述承載磁體35與所述導軌或定子疊片34之間保持例如10mm的給定間隙37而實現承載和懸浮功能。
為了磁懸浮車輛31在軌道上的適當導向，導軌板33設有由引導磁體39面對的橫向附加導軌38，該引導磁體39也安裝到託架36上並且用來在車輛的操作期間在其本身與導軌38之間保持與間隙37相對應的間隙40。
根據圖2，磁懸浮車輛31包括車體2，在車體2的下側處幾個氣動彈簧4在縱向車輛軸線3的方向上對於彼此以一定距離安裝。氣動彈簧4每個作用在吊架段5的前端和後端上，該吊架段5形成承載所述車體2的吊架，並且在吊架段5之間提供表示為中間間隔的鉸接點6(接點)，該鉸接點6用來使吊架段5完成要求的縱向和橫向運動。
在它們的端部處，吊架段5設有支撐在承載磁體35上的框架部分等形式的支撐元件5a。每個支撐元件5a具有在縱向軸線3的方向上一個位於另一個後面並且用另外的彈簧8緊固到相應承載磁體35上的兩個支撐點5b(圖3)。特別是，該布置已經如此選擇，從而一個承載磁體35作用在支撐元件5a的每個支撐點5b處，所述承載磁體在圖2和3中分別用35A和35B指示。而且，有可能剛性地彼此連接兩個承載磁體(例如，在圖2中的35A和35C)，如在圖2中由陰影線指示的那樣。最後，圖3表示滑翔軌9，該滑翔軌9安裝到用於磁懸浮車輛31的軌道32、33上，並且當承載磁體35已經斷電並因此不能起「承載」作用時，在圖1中表示的所述磁懸浮車輛31藉助於緊固到吊架段5上的滑翔板10落在滑翔軌9上。
分配給每個承載磁體35A、35B的是控制迴路11A、11B，該控制迴路11A、11B用來使布置在所述軌道2、3或其定子疊片34與承載磁體35的分配磁極之間的支撐間隙37為例如10mm的尺寸，所述支撐間隙建立磁懸浮車輛31的懸浮狀態。磁懸浮車輛31在縱向軸線3的方向上的運動例如由在圖1中描述的長定子線性電機起動。
磁懸浮車輛31和其磁體排列對於專家一般是已知的，例如通過印刷出版物US-PS 4,698,895、DE 30 04 704 C2、DE 39 28 277 A1、及PCT WO 97/30504 A1，為簡單起見這些出版物通過參考形成本公開的一部分。
分配給氣動彈簧4的是根據本發明的控制裝置14，該控制裝置14起藉助於圖4描述的功能的作用，並且聯接到作用在分配給氣動彈簧4的吊架段5的兩個支撐點5B上的那兩個控制迴路11A、11B上。
根據圖4，控制裝置14包括壓縮空氣源15，該壓縮空氣源15例如可以是壓縮機或這裡沒有什麼意義的水平控制單元，並且經管線16連接到所述氣動彈簧4上。集成到在壓縮空氣源15與氣動彈簧4之間的管線16中的是兩個控制閥17和18，這兩個控制閥17和18每個經節流閥19、20引導到排氣管線21、22或者引導到外面的大氣。兩個控制閥17和18經控制線23、24以如下方式至少是可控制的在第一位置中，它們接通管線16以允許壓縮空氣通過，但提供相對於排氣管線21、22的關閉；或者在第二位置中，它們至少把在氣動彈簧4側上的管線16連接到排氣管線21、22上。此外，兩個壓力開關25、26分配給管線16，這兩個壓力開關25、26監視在管線16中的空氣壓力，並且當達到預選空氣壓力時發送開關信號。因而，兩個壓力開關25、26都連接到控制迴路11A上和連接到控制迴路11B上。最後，控制閥27也集成到用於排氣的管線16中，也集成到管線16中的壓力開關28與該控制閥27相關聯，並且控制閥27可經控制線29切換成允許壓縮空氣通過或者切斷管線16。為了簡單起見，這裡沒有表明或表示對於本發明不重要的其它元件。
根據圖4的上述控制裝置14的操作如下在把磁懸浮車輛31帶入工作中之前，在已經打開控制閥27並且切換控制閥17、18以允許壓縮空氣通過之後把氣動彈簧4調節和經管線16設置到預選公稱空氣壓力。當已經達到這個公稱壓力時，由壓力開關28發信號，再次關閉控制閥27。磁懸浮車輛現在可帶入工作中。如果，例如如果在吊架段5處的承載磁體35A的負載承受能力不能工作，則承載磁體35B通常藉助於這裡未表示的適當控制迴路11B通過增大通過其繞組的電流，接收與在失效之前存在的狀態相比為兩倍的負載承受能力。與此相反，根據本發明在這種情形下，實現到由壓縮空氣源15輸送的和/或以前在氣動彈簧4中建立的公稱空氣壓力的預選比值的氣動彈簧4的自動排氣(例如，從8巴的原始值到僅3.5巴)，以便恢復承載磁體35B的原始負載承受能力並且/或者把經氣動彈簧4傳遞到承載磁體35B的部分負載調節到與承載磁體35B在其公稱電流下的負載承受能力相對應的值。為此目的，控制閥17經控制管線23被帶入一個位置，在該位置管線16經節流閥19連接到排氣管線21上，從而來自氣動彈簧4的空氣通過這條路徑逸出。控制閥17藉助於故障信號控制，該故障信號從已經不能工作的承載磁體35A的控制迴路11A輸送到控制裝置14，並且/或者例如當承載磁體35A已經失電或者如果有任何其它故障時產生該故障信號。
繼續氣動彈簧4的排氣，直到相應壓力開關25指示在閉合的控制閥27與氣動彈簧4之間的管線16中並因而也在氣動彈簧4本身中只存在原始空氣壓力的比值。其次，控制閥17再次經控制線23切換到自由通路，因而隔離管線16與排氣管線21。現在氣動彈簧4在與公稱空氣壓力相比被減小的壓力下操作。由於這個值優選地選擇成，現在經氣動彈簧4傳遞的負載大體與承載磁體35B在公稱電流下提供的負載承受能力相對應，所以沒有被分配給承載磁體35B的負載部分優選地儘可能均勻地分布到磁懸浮車輛31的其餘承載磁體35(圖1)。由此大大地避免使承載磁體35過載。
為了避免當以上描述的控制裝置14不能工作時(特別是例如由於控制閥17、節流閥21等的缺陷)不提供氣動彈簧4的排氣，根據本發明提供冗餘裝置，該裝置包括元件部分18、20、22、24、及26。這個裝置按如下工作如果由於描述的故障作用，氣動彈簧4的排氣不發生，則通過非失效承載磁體35B的繞組的電流通過控制迴路11B自動地增加超過公稱電流。在控制迴路11B中，這導致例如在相關執行器元件的輸出處的相應增大。控制迴路11A、11B因此另外地設有閾值開關等形式的極限值監視裝置，當達到和/或超過特別是關於在承載磁體35B的繞組中的電流的預選極限值時，該極限值監視裝置經圖4的控制線24把控制閥18運動到一個位置，在該位置中它把管線16與排氣管線22相連接。由此，氣動彈簧4與以上給出的描述相類似地被排氣，直到指定的壓力開關26又指示已經達到希望的較低空氣壓力，並且把控制閥18與排氣管線22自動地隔離。因而，經描述的冗餘路徑，實現與藉助於控制閥17得到的相同的結果。如果在管線16中的壓力再次增大到公稱空氣壓力，則這可通過致動控制閥27來完成，控制閥27然後把壓縮空氣源15與氣動彈簧4相連接，直到它已經獲得希望的公稱空氣壓力。隨後，控制閥27再次閉合。
當承載磁體35B而不是承載磁體35A不能工作時，進行類似的方法。
本發明不限於能以多種方式多樣化的所述實施例。特別是，這應用於在吊架段5和/或支撐元件5a的區域中的負載的所述分布。負載的這種分布，特別地，這種負載分布也可類似地提供在磁懸浮車輛31的兩個縱向側，如果磁懸浮車輛1在右邊和左邊裝有用於這個目的的適當的承載磁體的話。依據給定情況的個別要求，原則上可決定如何藉助於氣動彈簧4提供負載到承載磁體35的分布。以上作為例子指示的空氣壓力也可用其它壓力值代替。此外，控制裝置14的構造能以與在圖4中表示的不同的方式實現，特別是通過藉助於微處理器等控制各種控制過程。而且，顯然在磁懸浮車輛1中存在的所有氣動彈簧4能以相應方式和方法控制。最後，不言自明的是，不同的特徵也能以除以上描述和表示的那些之外的組合被應用。
權利要求
1.一種磁懸浮車輛，包括車體(2)；吊架(5)，其與縱向車輛軸線(3)相平行地延伸；多個承載磁體(35)，其在所述縱向軸線(3)的方向上一個布置在另一個的後面，並且成對(35A、35B)作用在所述吊架(5)的相鄰支撐點(5b)上；及至少一個可控制的氣動彈簧(4)，其布置在相鄰支撐點(5b)的區域中並且在預選公稱空氣壓力下操作，所述彈簧(4)把車體(2)支撐在吊架(5)上，其特徵在於，控制裝置(14)被分配給所述氣動彈簧(4)，其方式使得在兩個承載磁體(35A、35B)的其中一個失效時，在氣動彈簧(4)中的壓力可自動減小到所述公稱空氣壓力的預選比值。
2.根據權利要求1所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，所述控制裝置(14)由在承載磁體(35A、35B)的其中一個失效時產生的故障信號致動。
3.根據權利要求2所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，所述故障信號由不能工作的承載磁體(例如，35A)的控制迴路(例如，11A)產生。
4.根據權利要求2或3所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，所述故障信號由沒有失效的承載磁體(例如，35B)的控制迴路(例如，11B)產生。
5.根據前面權利要求2至4中任意一項所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，所述控制裝置(14)包括第一控制閥(17)，所述氣動彈簧(4)通過該第一控制閥(17)被排氣，直到達到公稱空氣壓力的預選比值。
6.根據前面權利要求2至5中任意一項所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，所述控制裝置(14)包括第二控制閥(18)，所述氣動彈簧(4)通過該第二控制閥(18)被排氣，直到達到公稱空氣壓力的預選比值。
7.根據權利要求5或6所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，第一控制閥(17)的控制通過不能工作的承載磁體(例如，35A)的故障信號實現。
8.根據前面權利要求5至7中任意一項所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，第二控制閥(18)的控制通過沒有失效的承載磁體(例如，35B)的故障信號實現。
9.根據前面權利要求1至8中任意一項所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，所述公稱空氣壓力的比值已經選擇成，由車體(2)施加在沒有已經失效的承載磁體(例如，35B)上的力大體減小到一半。
10.根據權利要求9所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，所述預選比值大約對應於公稱空氣壓力的一半。
11.根據前面權利要求2至10中任意一項所述的磁懸浮車輛，其特徵在於，依據供給到承載磁體(35A、35B)的繞組的電流產生故障信號。
全文摘要
本發明涉及一種磁懸浮車輛，該磁懸浮車輛包括藉助於氣動彈簧(4)安裝在懸浮底盤(5)上的車體(2)，所述懸浮底盤又藉助於相鄰支撐點(5b)支撐在懸浮磁體對(35A、35B)上。根據本發明，控制裝置(14)以這樣一種方式與氣動彈簧(4)相聯，從而如果兩個懸浮磁體的其中一個(例如，35A)失效，則彈簧(4)的空氣壓力可自動減小到公稱空氣壓力的預選比值。
文檔編號B61F5/22GK1842455SQ200580001057
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月10日 優先權日2004年3月18日
發明者O·胡貝爾, S·孔茨 申請人:蒂森克魯伯快速運輸有限公司