專利名稱：暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路－車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用永磁懸浮式列車運(yùn)輸系統(tǒng)。具體地說，涉及一種軌道在地下，車輛在地上的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市有軌交通歷來是城市現(xiàn)代化的標(biāo)志，在“公交”運(yùn)輸中發(fā)揮重要功能。在當(dāng)今的技術(shù)領(lǐng)域中，地鐵、輕軌、起著重要作用。他們有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存明顯之不足地鐵造價高(5-7億人民幣/公里)，出入地鐵站不方便；輕軌地表占地多，每公里1.2萬平方米左右，地表碎石鋪設(shè)軌基，環(huán)保效果差；噪聲大。這兩個輪軌技術(shù)的共同缺點(diǎn)是震動大、運(yùn)行速度低、能耗高，技術(shù)集成度低，施工方法粗放、建造速度慢。
現(xiàn)有磁懸浮列車技術(shù)多為地表高架、高速、城際運(yùn)行技術(shù)。具體地說，有三種類型德國TR系列磁懸浮列車，其采用的是常導(dǎo)氣隙傳感電磁吸懸浮技術(shù)；日本MLX系列磁懸浮列車，其采用的是超導(dǎo)電動磁懸浮技術(shù)；中國磁懸浮列車，其采用的是管道真空永磁補(bǔ)償式懸浮列車-高架路-站系統(tǒng)技術(shù)。這三類技術(shù)速度在450公里/小時以上，不利于站距為500～1000米的市區(qū)內(nèi)公交運(yùn)輸。這些技術(shù)參見《磁懸浮鐵路系統(tǒng)與技術(shù)》(中國科學(xué)與技術(shù)出版社2003.11)；《管道真空永磁補(bǔ)償式懸浮列車-高架路-站系統(tǒng)》(中國專利號ZL00105737.5)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種造價低廉，具有良好市區(qū)公交運(yùn)輸功能，并有較大運(yùn)輸能力的，速度在300公里左右的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車運(yùn)輸系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的懸浮路-車運(yùn)輸系統(tǒng)，由暗軌和磁懸浮車輛兩大部分組成。
其中暗軌為設(shè)于地下由鋼筋混泥土制成的雙孔涵道，每孔涵道與地面各有一軌縫開口相通；每一孔涵道內(nèi)的兩側(cè)各設(shè)置有一導(dǎo)磁翼軌，該導(dǎo)磁翼軌的中部為導(dǎo)向軌；涵道內(nèi)上方位于軌縫開口兩側(cè)分別安置有導(dǎo)磁板軌；磁懸浮車輛由設(shè)于地下的懸浮動力艙和設(shè)于地上的車廂組成，動力艙和車廂之間由板狀腹梁連接為一體；懸浮動力艙為二個相對稱的艙體，分別鑲嵌在雙孔涵道內(nèi)；艙體外部兩側(cè)安裝有翼永磁，每側(cè)翼永磁為上下二個，中間有一間隙，其中之一是N極，另一是S極；該翼永磁與導(dǎo)磁翼軌相距5-35mm，相對應(yīng)形成上下平衡吸懸浮力；艙體外側(cè)上方安裝有頂永磁，該頂永磁與涵道內(nèi)上方的導(dǎo)磁板軌相距20-160mm，相對應(yīng)形成與重力方向相反的懸浮力；自艙體內(nèi)底部固定有一腹梁，該腹梁通過軌縫開口與地上的車廂底部相連接成為一體；懸浮動力艙內(nèi)部安裝有一組動力機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動輪-驅(qū)動電機(jī)-車載電源-逆變控制系統(tǒng)組成，安裝在懸浮動力艙內(nèi)的中部；兩組導(dǎo)向定滑輪，安裝在懸浮動力艙內(nèi)的兩端；由上述組成的車輛在行駛時，受到懸浮力和上下平衡力的雙重作用呈懸浮狀，該導(dǎo)向定滑輪與驅(qū)動輪為同一水平面并均與涵道兩側(cè)的導(dǎo)向軌接觸，將車輛控制在兩條導(dǎo)磁翼軌中間。
所述懸浮動力艙是合金制成。
所述導(dǎo)磁板軌和導(dǎo)磁翼軌為鐵磁性鋼板制成。
所述頂永磁是固定在艙體外上方的導(dǎo)磁基板上。
所述導(dǎo)磁基板的兩側(cè)外端設(shè)有滑靴。
所述翼永磁是固定在艙體外側(cè)的翼磁基上。
所述地上的車廂為客艙或貨艙。
所述地上的車廂為合金、玻璃或玻璃鋼制成，并具有流線形。
所述板狀腹梁由合金制成。


圖1為本發(fā)明的地面整體效果示意圖。
圖2為本發(fā)明中暗軌部分的剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明中磁懸浮車輛部分的剖面示意圖。
圖4為圖1沿B-B的剖面示意圖。
圖5為圖1沿A-A的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下所述的內(nèi)容是結(jié)合附圖對本發(fā)明作的詳細(xì)描述，而不應(yīng)被理解為是對本發(fā)明的限定。
請先參閱圖1，是本發(fā)明從地面上所能看到的整體效果示意圖；列車頭1呈流線性，車門2、車窗3與車體蒙皮4之間中平整光滑接觸，以確保層狀空氣流暢，減少阻力。
請參閱圖2，本發(fā)明于地下由鋼筋混凝土骨架5制成雙孔涵道6。該雙孔涵道6的頂部中央各有一約30-120mm寬的軌縫開口7與地面相通。
每一孔涵道內(nèi)位于軌縫開口7的兩側(cè)、涵道的內(nèi)上方分別安置有鐵磁性鋼板制成的導(dǎo)磁板軌8，用螺栓固定在涵道6頂板預(yù)埋件上。各涵道的兩側(cè)分別安置有鐵磁性鋼板制成的導(dǎo)磁翼軌9，該導(dǎo)磁翼軌9用螺栓固定在涵道6側(cè)壁預(yù)埋件上，該導(dǎo)磁翼軌9的中部有一凹槽為導(dǎo)向軌10。
請參閱圖3，本發(fā)明磁懸浮車輛由兩大部分組成。分為地上部分和地下部分在地面上的是磁懸浮車輛的客(貨)車廂11，其外形與通常的車輛一樣，本發(fā)明的懸浮動力艙12設(shè)置在地下，地面上的客(貨)車廂11與地下的懸浮動力艙12之間由一合金制的板狀腹梁13通過軌縫開口7連接為一體。該板狀腹梁13可以從懸浮動力艙12內(nèi)底部一直伸至地面上的車廂11底部，以提高列車整體的堅固性和穩(wěn)定性。該懸浮動力艙12內(nèi)部安裝有一組動力機(jī)構(gòu)，該動力機(jī)構(gòu)中由驅(qū)動輪19與驅(qū)動電機(jī)20同軸相連，通過輪梁21固定在腹梁13及懸浮動力艙12的艙壁22上，以及車載電源和逆變控制系統(tǒng)組成，由于車載電源和逆變控制系統(tǒng)為目前電力機(jī)車所通用的裝置，且不是本發(fā)明的討論重點(diǎn)，因此附圖中沒有標(biāo)出。上述動力機(jī)構(gòu)安裝在懸浮動力艙12的中部，即圖1中A-A位置，可以看出該動力機(jī)構(gòu)安裝在整個車輛的中間部位。
請參閱圖4，為圖1沿B-B線的剖視圖，一組導(dǎo)向定滑輪24，通過輪梁21固定在腹梁13及懸浮動力艙壁22上。本發(fā)明在懸浮動力艙的兩端各安裝有一組導(dǎo)向定滑輪。該導(dǎo)向定滑輪24與驅(qū)動輪19為同一水平面并均與涵道兩側(cè)的導(dǎo)向軌10接觸，控制懸浮動力艙12的左右自由度，將機(jī)車控制在兩條導(dǎo)磁翼軌中央。傳統(tǒng)的電動機(jī)車其兩端均安裝有驅(qū)動輪，在機(jī)車往復(fù)運(yùn)動時，該驅(qū)動輪起到動力、導(dǎo)向和支撐車體作用。但每增加一組驅(qū)動輪的成本是很高的，并且又增加了車體的自身重量，重量越重，消耗的動能又相應(yīng)增加。本發(fā)明改變了這一傳統(tǒng)電力機(jī)車的動力和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在機(jī)車中部安裝動力機(jī)構(gòu)，兩端采用定滑輪作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。這樣可以大幅度的降低機(jī)車制造成本和機(jī)車的重量。
在懸浮動力艙12的外部頂部安置有導(dǎo)磁基板15，該基板15上用螺栓固定有頂永磁14，該導(dǎo)磁基板15的兩端設(shè)有滑靴16。在懸浮動力艙12外部兩側(cè)固定有翼磁基18，該翼磁基18上用螺栓固定有翼永磁17，每側(cè)翼永磁17為上下二個，中間有一間隙，其中之一是N極，另一是S極。
懸浮動力艙12上的頂永磁14與涵道內(nèi)的導(dǎo)磁板軌8兩者之間保留有20-160mm的氣隙，對應(yīng)形成與重力方向相反的懸浮力。懸浮動力艙12兩側(cè)的翼永磁17與涵道內(nèi)的導(dǎo)磁翼軌9相對應(yīng)，兩者之間保留有5-35mm的氣隙。當(dāng)翼永磁17和導(dǎo)磁翼軌9兩者水平高度相同時，即列車重力與頂永磁14和導(dǎo)磁板軌8之間的懸浮力大小相等而方向相反，則翼永磁17與導(dǎo)磁翼軌9之間沒有與重力方向平行的作用力，此高度為平衡點(diǎn)高度；當(dāng)翼永磁17高度大于導(dǎo)磁翼軌9高度時，也就是在平衡點(diǎn)高度之上時，即列車的重力小于頂永磁14與導(dǎo)磁板軌8之間的懸浮力，則翼永磁17與導(dǎo)磁翼軌9作用力垂直向下，與頂永磁14與導(dǎo)磁板軌8之間的作用力方向相反；當(dāng)翼永磁17高度小于導(dǎo)磁翼軌9高度時，也就是在平衡點(diǎn)高度之下時，即列車的重力大于頂永磁14與導(dǎo)磁板軌8之間的懸浮力，則翼永磁17與導(dǎo)磁翼軌9作用力垂直向上，與頂永磁14與導(dǎo)磁板軌8之間的作用力方向相同。簡言之，頂永磁14與其上方的導(dǎo)磁板軌8相對應(yīng)形成吸懸浮機(jī)構(gòu)，對列車形成向上的吸懸浮力；翼永磁17與導(dǎo)磁翼軌9相對應(yīng)形成上下平衡吸懸浮力，兩個力協(xié)同工作，從而形成了“雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮”，將列車控制在預(yù)定高度上。如果懸浮力失效，由于有滑靴16，車輛依然可依靠滑靴16在導(dǎo)磁翼軌9頂端滑行，以確保安全。
磁懸浮動力艙12還裝置有車載電源25和逆變控制系統(tǒng)26。
請參閱圖5，為圖1沿A-A線的剖面圖，也是本發(fā)明的整體效果示意圖。這幅示意圖中能夠更清晰地理解本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明地上部分的客(貨)艙11是容納乘客或貨物的艙體，依據(jù)結(jié)構(gòu)動力學(xué)原理設(shè)計為流線形，材質(zhì)可以是合金、玻璃以及玻璃鋼等制成。
本發(fā)明的磁懸浮車輛在行駛時，該車輛受到吸懸浮力和上下平衡的懸浮力的雙重作用呈懸浮狀，驅(qū)動電機(jī)20帶動驅(qū)動輪19驅(qū)動車輛行動，車輛的導(dǎo)向由定滑輪24控制。
本發(fā)明的磁懸浮路-車運(yùn)輸系統(tǒng)與城市地鐵相比有如下優(yōu)點(diǎn)①安全。地鐵的輪軌集中載荷受力，材料易疲勞，事故安全隱患大，此外還有脫軌翻車的隱患；本發(fā)明路-車系統(tǒng)通過磁場受力為均布荷載，材料不易疲勞，事故安全隱患小，此外本發(fā)明采用一體化鑲嵌結(jié)構(gòu)，從根本上杜絕了脫軌、翻車。
②能耗低。本發(fā)明通過磁場力使路-車在垂直方向上脫離接觸，摩擦阻力小，風(fēng)阻小，在以300公里/小時以內(nèi)運(yùn)行時比輪軌技術(shù)節(jié)能30％以上。
③速度高，噪聲小。地鐵速度在50-100公里/小時左右，本發(fā)明的時速在300公里/小時，噪聲可低于50％。
④綜合造價低。地鐵每公里造價5-7億元人民幣。本發(fā)明約為0.4億人民幣。
此外，最為突出的是環(huán)保效果輕軌為碎石鋪設(shè)路基，車輛在明軌上行使。而本發(fā)明的地表面可種植各類草坪23，以維護(hù)城市的綠化，看上去車在“草上飛”。
權(quán)利要求
1.一種暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，由暗軌和磁懸浮車輛兩部分組成，其中暗軌為設(shè)于地下由鋼筋混凝土制成的雙孔涵道，每孔涵道與地面各有一軌縫開口相通；每一孔涵道內(nèi)的兩側(cè)各設(shè)置有一導(dǎo)磁翼軌，該導(dǎo)磁翼軌的中部為導(dǎo)向軌；涵道內(nèi)上方位于軌縫開口兩側(cè)分別安置有導(dǎo)磁板軌；磁懸浮車輛由設(shè)于地下的懸浮動力艙和設(shè)于地上的車廂組成，磁懸浮動力艙和車廂底部之間由板狀腹梁通過軌縫開口相連接成為一體；懸浮動力艙為二個相對稱的艙體，分別鑲嵌在雙孔涵道內(nèi)；艙體外部兩側(cè)安裝有翼永磁，每側(cè)翼永磁為上下二個，中間有一間隙，其中之一是N極，另一是S極；該翼永磁與導(dǎo)磁翼軌相距5-35mm，相對應(yīng)形成上下平衡吸懸浮力；艙體外側(cè)上方安裝有頂永磁，該頂永磁與涵道內(nèi)上方的導(dǎo)磁板軌相距20-160mm，相對應(yīng)形成與重力方向相反的懸浮力；懸浮動力艙內(nèi)部安裝有一組動力機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動輪-驅(qū)動電機(jī)-車載電源-逆變控制系統(tǒng)組成，安裝在懸浮動力艙內(nèi)的中部；兩組導(dǎo)向定滑輪，安裝在懸浮動力艙內(nèi)的兩端；由上述組成的車輛在行駛時，受到懸浮力和上下平衡力的雙重作用呈懸浮狀，該導(dǎo)向定滑輪與驅(qū)動輪為同一水平面并均與涵道兩側(cè)的導(dǎo)向軌接觸，將車輛控制在兩條導(dǎo)磁翼軌中間。
2.如權(quán)利要求1所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述懸浮動力艙是合金制成。
3.如權(quán)利要求1所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)磁板軌和導(dǎo)磁翼軌是鐵磁性鋼板制成。
4.如權(quán)利要求1所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述頂永磁是固定在艙體外上方的導(dǎo)磁基板上。
5.如權(quán)利要求4所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)磁基板的兩側(cè)外端設(shè)有滑靴。
6.如權(quán)利要求1所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述翼永磁是固定在艙體外側(cè)的翼磁基上。
7.如權(quán)利要求1所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述地上的車廂為客艙或貨艙。
8.如權(quán)利要求1或7所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述地上的車廂為合金、玻璃或玻璃鋼制成，并具有流線形。
9.如權(quán)利要求1所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述板狀腹梁由動力艙內(nèi)底部伸至地面車廂的底部。
10.如權(quán)利要求1或9所述的暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路-車系統(tǒng)，其特征在于，所述板狀腹由梁合金制成。
全文摘要
一種暗軌永磁雙吸平衡補(bǔ)償式懸浮路－車系統(tǒng)，暗軌設(shè)于地下的雙孔涵道，每孔涵道與地面各有一軌縫開口相通；每一孔涵道內(nèi)的兩側(cè)各設(shè)置有一導(dǎo)磁翼軌，該導(dǎo)磁翼軌的中部為導(dǎo)向軌；位于軌縫開口兩側(cè)涵道的內(nèi)上方分別安置有導(dǎo)磁板軌。磁懸浮車輛由設(shè)于地下的懸浮動力艙和設(shè)于地上的車廂組成，動力艙和車廂之間由板狀腹梁連接為一體；二個懸浮動力艙分別鑲嵌在雙孔涵道內(nèi)。艙體外部上方設(shè)有頂永磁，與導(dǎo)磁板軌平面彼此相對。艙體外兩側(cè)安置翼永磁，與導(dǎo)磁翼軌相對應(yīng)；一腹梁自艙體內(nèi)與地面上的車廂底部相連接。懸浮動力艙內(nèi)部安裝有一組動力機(jī)構(gòu)和兩組導(dǎo)向定滑輪，與涵道兩側(cè)的導(dǎo)向軌接觸。
文檔編號B60L13/10GK1680134SQ200410032560
公開日2005年10月12日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者李嶺群 申請人:李嶺群