暗轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统 |
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申请号 | CN200410032560.1 | 申请日 | 2004-04-09 | 公开(公告)号 | CN1302944C | 公开(公告)日 | 2007-03-07 |
申请人 | 李岭群; | 发明人 | 李岭群; | ||||
摘要 | 一种暗轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,暗轨设于地下的双孔涵道,每孔涵道与地面各有一轨缝开口相通;每一孔涵道内的两侧各设置有一导磁翼轨,该导磁翼轨的中部为导向轨;位于轨缝开口两侧涵道的内上方分别安置有导磁板轨。磁悬浮车辆由设于地下的悬浮动 力 舱和设于地上的车厢组成,动力舱和车厢之间由板状腹梁连接为一体;二个悬浮动力舱分别镶嵌在双孔涵道内。舱体外部上方设有顶永磁,与导磁板轨平面彼此相对。舱体外两侧安置翼永磁,与导磁翼轨相对应;一腹梁自舱体内与地面上的车厢底部相连接。悬浮动力舱内部安装有一组动力机构和两组导向定 滑轮 ,与涵道两侧的导向轨 接触 。 | ||||||
权利要求 | 1.一种暗轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统,由暗轨和磁悬浮车 辆两部分组成,其中暗轨为设于地下由钢筋混凝土制成的双孔涵道,每孔 涵道与地面各有一轨缝开口相通; |
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说明书全文 | 技术领域本发明涉及一种使用永磁悬浮式列车运输系统。具体地说,涉及一种 轨道在地下,车辆在地上的暗轨永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统。 背景技术城市有轨交通历来是城市现代化的标志,在“公交”运输中发挥重要 功能。在当今的技术领域中,地铁、轻轨、起着重要作用。他们有很多优 点,但也存明显之不足:地铁造价高(5-7亿人民币/公里),出入地铁站不 方便;轻轨地表占地多,每公里1.2万平方米左右,地表碎石铺设轨基,环 保效果差;噪声大。这两个轮轨技术的共同缺点是震动大、运行速度低、 能耗高,技术集成度低,施工方法粗放、建造速度慢。 现有磁悬浮列车技术多为地表高架、高速、城际运行技术。具体地说, 有三种类型:德国TR系列磁悬浮列车,其采用的是常导气隙传感电磁吸悬 浮技术;日本MLX系列磁悬浮列车,其采用的是超导电动磁悬浮技术;中 国磁悬浮列车,其采用的是管道真空永磁补偿式悬浮列车-高架路-站系统技 术。这三类技术速度在450公里/小时以上,不利于站距为500~1000米的 市区内公交运输。这些技术参见《磁悬浮铁路系统与技术》(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) 发明内容本发明的目的在于提供一种造价低廉,具有良好市区公交运输功能, 并有较大运输能力的,速度在300公里左右的暗轨永磁双吸平衡补偿式悬 浮路-车运输系统。 本发明提出的悬浮路-车运输系统,由暗轨和磁悬浮车辆两大部分组成。 其中暗轨为设于地下由钢筋混泥土制成的双孔涵道,每孔涵道与地面 各有一轨缝开口相通; 每一孔涵道内的两侧各设置有一导磁翼轨,该导磁翼轨的中部为导向 轨; 涵道内上方位于轨缝开口两侧分别安置有导磁板轨; 磁悬浮车辆由设于地下的悬浮动力舱和设于地上的车厢组成,动力舱 和车厢之间由板状腹梁连接为一体; 悬浮动力舱为二个相对称的舱体,分别镶嵌在双孔涵道内; 舱体外部两侧安装有翼永磁,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;该翼永磁与导磁翼轨相距5-35mm,相对 应形成上下平衡吸悬浮力; 舱体外侧上方安装有顶永磁,该顶永磁与涵道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; 自舱体内底部固定有一腹梁,该腹梁通过轨缝开口与地上的车厢底部相 连接成为一体; 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; 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水平面并均与涵道两侧的导向轨接触, 将车辆控制在两条导磁翼轨中间。 所述悬浮动力舱是合金制成。 所述导磁板轨和导磁翼轨为铁磁性钢板制成。 所述顶永磁是固定在舱体外上方的导磁基板上。 所述导磁基板的两侧外端设有滑靴。 所述翼永磁是固定在舱体外侧的翼磁基上。 所述地上的车厢为客舱或货舱。 所述地上的车厢为合金、玻璃或玻璃钢制成,并具有流线形。 所述板状腹梁由合金制成。 附图说明 图1为本发明的地面整体效果示意图。 图2为本发明中暗轨部分的剖面示意图。 图3为本发明中磁悬浮车辆部分的剖面示意图。 图4为图1沿B-B的剖面示意图。 图5为图1沿A-A的剖面示意图。 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,是本发明从地面上所能看到的整体效果示意图;列车头 1呈流线性,车门2、车窗3与车体蒙皮4之间中平整光滑接触,以确保层 状空气流畅,减少阻力。 请参阅图2,本发明于地下由钢筋混凝土骨架5制成双孔涵道6。该双 孔涵道6的顶部中央各有一约30-120mm宽的轨缝开口7与地面相通。 每一孔涵道内位于轨缝开口7的两侧、涵道的内上方分别安置有铁磁 性钢板制成的导磁板轨8,用螺栓固定在涵道6顶板预埋件上。各涵道的两 侧分别安置有铁磁性钢板制成的导磁翼轨9,该导磁翼轨9用螺栓固定在涵 道6侧壁预埋件上,该导磁翼轨9的中部有一凹槽为导向轨10。 请参阅图3,本发明磁悬浮车辆由两大部分组成。分为地上部分和地下 部分:在地面上的是磁悬浮车辆的客(货)车厢11,其外形与通常的车辆 一样,本发明的悬浮动力舱12设置在地下,地面上的客(货)车厢11与 地下的悬浮动力舱12之间由一合金制的板状腹梁13通过轨缝开口7连接 为一体。该板状腹梁13可以从悬浮动力舱12内底部一直伸至地面上的车 厢11底部,以提高列车整体的坚固性和稳定性。该悬浮动力舱12内部安 装有一组动力机构,该动力机构中由驱动轮19与驱动电机20同轴相连, 通过轮梁21固定在腹梁13及悬浮动力舱12的舱壁22上,以及车载电源 和逆变控制系统组成,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,因此附图中没有标出。上述动力机 构安装在悬浮动力舱12的中部,即图1中A-A位置,可以看出该动力机构 安装在整个车辆的中间部位。 请参阅图4,为图1沿B-B线的剖视图,一组导向定滑轮24,通过轮 梁21固定在腹梁13及悬浮动力舱壁22上。本发明在悬浮动力舱的两端各 安装有一组导向定滑轮。该导向定滑轮24与驱动轮19为同一水平面并均 与涵道两侧的导向轨10接触,控制悬浮动力舱12的左右自由度,将机车 控制在两条导磁翼轨中央。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。 在悬浮动力舱12的外部顶部安置有导磁基板15,该基板15上用螺栓 固定有顶永磁14,该导磁基板15的两端设有滑靴16。在悬浮动力舱12外 部两侧固定有翼磁基18,该翼磁基18上用螺栓固定有翼永磁17,每侧翼 永磁17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12上的顶永磁14与涵道内的导磁板轨8两者之间保留有 20-160mm的气隙,对应形成与重力方向相反的悬浮力。悬浮动力舱12两 侧的翼永磁17与涵道内的导磁翼轨9相对应,两者之间保留有5-35mm的 气隙。当翼永磁17和导磁翼轨9两者水平高度相同时,即列车重力与顶永 磁14和导磁板轨8之间的悬浮力大小相等而方向相反,则翼永磁17与导 磁翼轨9之间没有与重力方向平行的作用力,此高度为平衡点高度;当翼 永磁17高度大于导磁翼轨9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14与导磁板轨8之间的悬浮力,则翼永磁17与导磁翼 轨9作用力垂直向下,与顶永磁14与导磁板轨8之间的作用力方向相反; 当翼永磁17高度小于导磁翼轨9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14与导磁板轨8之间的悬浮力,则翼永磁17与导 磁翼轨9作用力垂直向上,与顶永磁14与导磁板轨8之间的作用力方向相 同。简言之,顶永磁14与其上方的导磁板轨8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17与导磁翼轨9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,由于有滑靴16,车辆依然可依靠滑 靴16在导磁翼轨9顶端滑行,以确保安全。 磁悬浮动力舱12还装置有车载电源25和逆变控制系统26。 请参阅图5,为图1沿A-A线的剖面图,也是本发明的整体效果示意 图。这幅示意图中能够更清晰地理解本发明的技术方案。 本发明地上部分的客(货)舱11是容纳乘客或货物的舱体,依据结构 动力学原理设计为流线形,材质可以是合金、玻璃以及玻璃钢等制成。 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的悬 浮力的双重作用呈悬浮状,驱动电机20带动驱动轮19驱动车辆行动,车 辆的导向由定滑轮24控制。 本发明的磁悬浮路-车运输系统与城市地铁相比有如下优点: ①安全。地铁的轮轨集中载荷受力,材料易疲劳,事故安全隐患大, 此外还有脱轨翻车的隐患;本发明路-车系统通过磁场受力为均布荷载,材 料不易疲劳,事故安全隐患小,此外本发明采用一体化镶嵌结构,从根本 上杜绝了脱轨、翻车。 ②能耗低。本发明通过磁场力使路-车在垂直方向上脱离接触,摩擦阻 力小,风阻小,在以300公里/小时以内运行时比轮轨技术节能30%以上。 ③速度高,噪声小。地铁速度在50-100公里/小时左右,本发明的时速 在300公里/小时,噪声可低于50%。 ④综合造价低。地铁每公里造价5-7亿元人民币。本发明约为0.4亿人 民币。 此外,最为突出的是环保效果:轻轨为碎石铺设路基,车辆在明轨上 行使。而本发明的地表面可种植各类草坪23,以维护城市的绿化,看上去 车在“草上飞”。 |