吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统

申请号 CN200410032561.6 申请日 2004-04-09 公开(公告)号 CN1680135A 公开(公告)日 2005-10-12
申请人 李岭群; 发明人 李岭群;
摘要 一种吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,由轨道和磁悬浮车辆组成,轨道由 钢 筋 混凝土 浇铸的龙 门 柱 和与龙门柱一体浇铸的倒T形门梁组成龙门架;混凝土浇铸的工字梁,其端头搭接在倒T形门梁上,工字梁的下方固定有吊轨,该吊轨为一呈ㄇ型的钢制弓枕,弓枕内上方设置有导磁板轨,弓枕内两侧各设置有导磁翼轨,该导磁翼轨的中间有一凹槽为导向轨;磁悬浮车辆为一体制成,上部为悬浮动 力 舱,下部为车厢;悬浮动力舱镶嵌在弓枕内,其外顶部的顶磁 基板 上设有顶永磁;舱体外部两侧的翼磁基上各安装有翼永磁,每侧翼永磁为上下二个;悬浮动力舱内部安装有一组动力机构,安装在悬浮动力舱内的中部;两组导向定 滑轮 ,安装在悬浮动力舱内的两端。
权利要求

1.一种吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,由轨道和磁悬浮车 辆两部分组成,其中:
轨道部分,由混凝土浇铸的龙柱和与龙门柱一体浇铸的倒T形 门梁组成龙门架;用混凝土浇铸而成的工字梁,其端头搭接在倒T形门梁 上,工字梁的下方固定有吊轨,该吊轨为一呈ㄇ型的钢制弓枕,弓枕内上 方设置有导磁板轨,弓枕内两侧各设置有导磁翼轨,该导磁翼轨的中间有 一凹槽为导向轨;
磁悬浮车辆部分,上部为悬浮动舱,下部为车厢一体制成;悬浮动 力舱镶嵌在弓枕内,其外顶部的顶磁基板上设有顶永磁;舱体外部两侧的 翼磁基上各安装有翼永磁,每侧翼永磁为上下二个,中间有一间隙,其中 之一是N极,另一是S极;悬浮动力舱内部安装有一组动力机构,由驱动 轮-驱动电机-车载电源-逆变控制系统组成,安装在悬浮动力舱内的中部; 两组导向定滑轮,安装在悬浮动力舱内的两端;
舱体外上方的顶永磁与弓枕内上方的导磁板轨相距20-160mm,相对 应形成与重力方向相反的悬浮力;舱体外两侧的翼永磁与弓枕两侧的导磁 翼轨相距5-35mm,相对应形成上下平衡吸悬浮力;
由上述组成的车辆在行驶时,受到悬浮力和上下平衡力的双重作用呈 悬浮状,该导向定滑轮与驱动轮为同一平面并均与弓枕两侧的导向轨接 触,将车辆控制在两条导磁翼轨中间。
2.如权利要求1所述的吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,其 特征在于,所述工字梁端头与倒T形门梁之间设有温度缝。
3.如权利要求1所述的吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,其 特征在于,所述工字梁中部设有通孔。
4.如权利要求1所述的吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,其 特征在于,所述导磁板轨和导磁翼轨为磁性钢板制成。
5.如权利要求1所述的吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,其 特征在于,所述顶磁基板的两侧外端设有滑靴。
6.如权利要求1所述的吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,其 特征在于,所述车厢为客舱或货舱。
7.如权利要求1或6所述的吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统, 其特征在于,所述车厢为合金或玻璃钢制成,并具有流线形。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种使用悬挂永磁悬浮式路-车运输系统,具体地说,涉及 一种高架吊轨,列车在吊轨下方,采用永磁双吸平衡补偿式悬浮技术的路- 车系统。

背景技术

磁悬浮技术被喻为二十一世纪交通领域的绿色革命,近年来取得了长 足进展。如德国的TR系列“常导”型电磁悬浮列车,采用直线电机驱动, 时速可达450km/h。这种电磁悬浮列车需要将路基高架,再将车体底部环抱 在轨道的上方,以避免车体脱轨或倾覆。日本MLX系列“超导”型磁悬浮 列车需要使用低温超导线圈,借以产生强大的磁场,列车在U型槽内行 走,槽的侧壁间隔安装“8”字型导电环,既有导向作用,更是借以对列车 产生浮力的感应线圈,时速可达550km/h。中国GKC06系列“永磁”型悬 浮列车采用永磁补偿式悬浮技术,直线电机驱动,时速可达1080km/h。这 些技术参见《磁悬浮路系统与技术》(中国科学与技术出版社2003.11); 《管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统》(中国专利号: ZL00105737.5)。
德国TR与日本MLX系列磁悬浮列车技术均属于“卧轨式”布局,列 车运行重心高,稳定性差;采用电磁及超导永磁悬浮结构,直线电机驱动 造价高。上海采用的德国TR系列技术每公里造价3亿人民币,日本MLX 技术更是高达6.8亿人民币,昂贵的投资限制技术的推广。中国GKC06磁 悬浮技术虽然在稳定重心,降低造价,节约耗能方面有重大突破,但沿途 需铺设造价较高的钕铁轨磁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统, 本发明不需要铺设钕铁硼轨磁,造价低廉,运力强大,时速在600km/h,具 有广泛适应性与作业兼容性。
本发明提出的吊轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,由轨道和磁悬 浮车辆二部分组成,其中:
轨道部分,由混凝土浇铸的龙柱和与龙门柱一体浇铸的倒T形 门梁组成龙门架;用混凝土浇铸而成的工字梁,其端头搭接在倒T形门梁 上,工字梁的下方固定有吊轨,该吊轨为一呈“ㄇ”型的钢制弓枕,弓枕 内上方设置有导磁板轨,弓枕内两侧各设置有导磁翼轨,该导磁翼轨的中 间有一凹槽为导向轨;
磁悬浮车辆部分,上部为悬浮动力舱,下部为车厢一体制成;悬浮动 力舱镶嵌在弓枕内,其外顶部的顶磁基板上设有顶永磁;舱体外部两侧的 翼磁基上各安装有翼永磁,每侧翼永磁为上下二个,中间有一间隙,其中 之一是N极,另一是S极;悬浮动力舱内部安装有一组动力机构,由驱动 轮-驱动电机-车载电源-逆变控制系统组成,安装在悬浮动力舱内的中部; 两组导向定滑轮,安装在悬浮动力舱内的两端;
舱体外上方的顶永磁与弓枕内上方的导磁板轨相距20-160mm,相对应 形成与重力方向相反的悬浮力;舱体外两侧的翼永磁与弓枕两侧的导磁翼 轨相距5-35mm,相对应形成上下平衡吸悬浮力;
由上述组成的车辆在行驶时,受到悬浮力和上下平衡力的双重作用呈 悬浮状,该导向定滑轮与驱动轮为同一平面并均与弓枕两侧的导向轨接 触,将车辆控制在两条导磁翼轨中间。
所述工字梁端头与倒T形门梁之间设有温度缝。
所述工字梁中部设有通孔。
所述导磁板轨和导磁翼轨为铁磁性钢板制成。
所述顶磁基板的两侧外端设有滑靴。
所述车厢为客舱或货舱。
所述车厢为合金或玻璃钢制成,并具有流线形。
附图说明
图1为本发明外部形状侧视图。
图2为图1中沿A-A剖面示意图。
图3为本发明吊轨的剖面示意图。
图4为本发明磁悬浮车辆的剖面示意图。
图5为图1中沿B-B剖面示意图,显示了本发明磁悬浮车辆与轨道的 结合关系。
图6为图1中沿C-C剖面示意图。

具体实施方式

以下所述的内容是结合附图对本发明作的详细描述,而不应被理解为 是对本发明的限定。
请先参阅图1,是本发明的侧面整体效果示意图,从图中可以看出本发 明由轨道和磁悬浮车辆二部分组成,其中:
列车头1呈流线性,流面向下;车门2、车窗4、行李舱车门3与蒙皮 5之间,以及列车各节连接缝6之间为平整光滑接触,以减少运行中风的阻 力。整个列车15悬吊在轨道上,地面为绿化草坪13,列车底部距地面草坪 13约6米。
请结合图2和图3,吊轨7在列车上方,固定在工字梁8的下方。工字 梁8由预应力钢筋混凝土制成,其中部设有通风孔9,以减少风的压力。工 字梁8的端头10搭接在倒T型门梁11上。工字梁8端头10与倒T形门梁 11之间设有温度缝,并用螺栓固定连接。倒T型门梁11与其之下的龙门柱 12为混凝土一体浇铸形成龙门架14。龙门架14的中央固定两条吊轨7,这 种复线架设技术将使单向发车的时间缩短,提高动力。吊轨7为一“ㄇ” 型钢制弓枕16,弓枕16内上方用螺栓固定有铁磁性钢板制成的导磁板轨 17,弓枕16内两侧各用螺栓固定有导磁翼轨18,该导磁翼轨18的中间有 一凹槽,为导向轨28。
请结合参阅图4和图5,分别为本发明的磁悬浮车辆的剖面示意图和磁 悬浮车辆与轨道相连接的剖面示意图。本发明磁悬浮车辆为合金或玻璃钢 一体制成,由上部动力舱和下部客舱两部分组成,下部也可以是货舱,也 可以分成客舱20和货舱21。磁悬浮动力舱19镶嵌在弓枕16内,磁悬浮动 力舱19内部安装有一组动力机构,该动力机构中由驱动轮29与驱动电机 31同轴相连,固定在轮梁30上。上述动力机构安装在悬浮动力舱19的中 部。
在悬浮动力舱19的外顶部安置有顶永磁22,该顶永磁22通过顶磁基 板23用螺栓固定在动力舱19的环形龙骨24上。该顶磁基板23的两端下 方为滑靴26。在悬浮动力舱19两侧安置有翼永磁25,两侧的翼永磁25分 为上下二个,其中之一是N极,另一是S极。该翼永磁25通过翼磁基27 用螺栓固定在磁悬浮动力舱19的环形龙骨24上。
磁悬浮动力舱19上的顶永磁22与弓枕16内上方的导磁板轨17两者 之间保留有20-160mm的气隙,对应形成与重力方向相反的悬浮力。动力舱 19两侧的翼永磁25与弓枕16内两侧的导磁翼轨18相对应,两者之间保留 有5-35mm的气隙,形成上下平衡的悬浮力,将列车控制在预定高度上。
当翼永磁25和导磁翼轨18两者水平高度相同时,即列车顶永磁22和 导磁板轨17之间的吸悬浮力与列车重力大小相等而方向相反时,则翼永磁 25与导磁翼轨18之间没有平等于重力方向作用力,此高度为平衡点高度; 当翼永磁25高度大于导磁翼轨18高度时,也就是在平衡点高度之上时, 即列车的重力小于顶永磁22与导磁板轨17之间的悬浮力时,则翼永磁25 与导磁翼轨18作用力垂直向下,与顶永磁22与导磁板轨17之间的作用力 方向相反;当翼永磁22高度小于导磁翼轨18高度时,也就是在平衡点高 度之下时,即列车的重力大于顶永磁22与导磁板轨17之间的悬浮力时, 则翼永磁25与导磁翼轨18作用力垂直向上,与顶永磁22与导磁板轨17 之间的作用力方向相同。简言之,顶永磁22与其上方的导磁板轨17相对 应形成吸悬浮机构,对列车形成向上的吸悬浮力;翼永磁22与导磁翼轨18 相对应形成上下平衡吸悬浮力,两个力协同工作,从而形成了“双吸平衡 补偿式悬浮”,将列车控制在预定高度上。如果悬浮力失效,车辆依然可 依靠滑靴26在导磁翼轨18顶端滑行,以确保安全。
传统的电动机车其两端均安装有驱动轮,在机车往复运动时,该驱动 轮起到动力、导向和支撑车体作用。但每增加一组驱动轮的成本是很高的, 并且又增加了车体的自身重量,重量越重,消耗的动能又相应增加。本发 明改变了这一传统电力机车的动力和导向机构,在机车中部安装动力机构, 两端采用定滑轮作为导向机构。这样可以大幅度的降低机车制造成本和机 车的重量。
本发明在悬浮动力舱两端各安装有一组导向定滑轮32,固定在轮梁30 上。该导向定滑轮32与驱动轮29为同一水平面并均与弓枕16内两侧的导 向轨28接触,控制悬浮动力舱19的左右自由度,将机车控制在两条导磁 翼轨中央。本发明的磁悬浮车辆在行驶时,该车辆受到吸悬浮力和上下平 衡吸力的双重作用呈悬浮状,驱动电机31带动驱动轮29驱动车辆运动, 车辆的导向由定滑轮32控制。
请参阅图6,为图1沿C-C线的剖面图,从图6中可以理解导向定滑 轮32与弓枕16内两侧导向轨28的接触。该磁悬浮动力舱19还装置有车 载电源33和逆变控制系统34,由于车载电源和逆变控制系统为目前电力机 车所通用的装置,且不是本发明的讨论重点,因此附图中没有详细标出。
本发明的磁悬浮路-车运输系统与现有技术相比有如下优点:
造价低,相当于德国TR系列的1/4;
节能,相当于德国TR系列的70%;
运力大,相当于德国TR系列的5倍,即可客运又可货运;
列车自重轻,0.8吨/米;而德国TR系列为2.2吨/米,日本MLX系列 的相关指标与德国TR系列相当。
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