气垫列车的制作方法

本发明涉及轨道交通技术，尤其涉及到一种气垫列车。

背景技术：

在传统铁路中，轮轨间的粘着作用产生牵引力，但粘着作用随着速度的提高而降低，因此粘着铁路速度有一个极限。为突破这一速度极限，同时也为了彻底克服粘着铁路轮轨之间的摩擦、振动和不稳定性等问题，20世纪70年代，在欧美和日本，出现了两种非粘着气垫列车：气垫列车和磁悬浮车。气垫列车利用燃气机产生高压气体，喷入车辆与导轨间形成气垫，再利用涡轮喷气机驱动车辆前进。法国研制的气垫火车aerotrain时速达到428公里。磁悬浮车利用磁的作用力，使列车悬浮和驱动。无论是气垫列车，还是磁悬浮车，都是在轨道上运行。

气垫车利用燃气机产生高压气体，向车厢与导轨或地面间喷入，在车厢底部气体围裙内形成气垫，托起车厢。由于燃气机、喷气发动机剧烈振动，历史上的气垫车不仅能耗大，而且噪音大、污染大，时至今日，气垫车在欧美已几乎绝迹。

由于在能耗与噪音方面，欧美和日本的气垫列车不如磁悬浮车，因此除个别国家的实验线路外，大多数国家都放弃了气垫列车，而选择了磁悬浮列车。但磁悬浮铁路造价昂贵，世界上还没有一条长距离的商业运行磁悬浮车。

我国为探讨修建磁悬浮铁路的可能性，买进德国的技术和设备，在上海修了一条31公里长的实验性磁悬浮铁路，耗费了89个亿。因为磁悬浮车成本高及电磁污染诸多问题，国家最终否定了在京沪线修建磁悬浮铁路。目前在京沪线上，轮轨式的高速铁路已经开通运行。

但是，气垫列车不仅造价便宜，还有其他很多优点。它在历史上被否定，主要是因为能耗、污染和噪音。如果能克服它的缺点，发挥它的长处，就有可能在铁路和其它轨道交通领域，使气垫列车重新崛起，大行其道，彻底改变人类的生产和生活面貌。

在2008年5月，我的发明：一种高速铁路，申请号为2005100918048，被授予发明专利权。在该发明中，给出了由悬浮列车和高架通道组成的一种车厢悬挂式的负压气垫轨道交通装置。

技术实现要素：

针对历史上，欧美的气垫列车的种种弊端，为了克服其能耗、污染和噪音方面的缺点，本发明给出一种由地面供气供电、交流电动机驱动的气垫列车。

本发明气垫列车，它造价低、噪音低、能耗低、污染低、速度高、稳定性好、安全、舒适。它既适用于城际铁路和城市铁路，也适用于工矿企业和游乐园。

为达到上述目的，本发明给出的气垫列车的组成包括：悬浮车、动力装置、轨道装置、供气装置。

悬浮车包括车厢、顶轮、底轮、弹性推板和挡风板，悬浮车依靠供气装置提供高压空气，在车厢底部和轨道间形成气垫而得以悬浮。

动力装置包括交流供电站、接触线、受电弓、控制柜、交流电动机、左右驱动轮，交流供电站设在地面上，通过接触线和受电弓向悬浮车提供电力，通过操作悬浮车控制柜，交流电动机带动左右驱动轮，左右驱动轮水平转动。

轨道装置包括立柱、顶板、侧板、驱动板和基板，立柱用于轨道悬空支撑，顶板、侧板和基板构成悬浮车行进的槽型轨道，侧板上的驱动板承受驱动轮作用，其间的摩擦力带动悬浮车进退或刹车。

供气装置包括鼓风机、送风道、风门。供气装置的鼓风机设在地面上；供气装置的送风道和风门安装在槽型轨道的下方。

悬浮车由车厢、顶轮、底轮、弹性推板和挡风板组成；悬浮车依靠供气装置提供高压空气，在由车厢底板、挡风板、轨道装置的侧板和基板等围成的很薄的一层水平空间内形成气垫，托起悬浮车的车厢；悬浮车的顶轮位于车厢厢体左右外侧，倒行在轨道装置左右条形顶板的下表面上；底轮位于车厢底部，当悬浮车气垫放气停车下降时，依靠底轮，坐落在轨道基板上；弹性推板位于车厢底部，气垫列车行进时，弹性推板依靠弹簧作用，向下伸出一个条状板，推开供气装置送风道上的风门，向气垫中补充高压空气；挡风板位于悬浮车底板四周的外缘，是高压气垫的气体围裙，它与轨道装置的其它气垫围护结构，共同围成气垫空间。

动力装置由交流供电站、接触线、受电弓、控制柜、配电箱、交流电动机、变速器和驱动轮组成；交流供电站设在地面上，连接设在轨道上的接触线，受电弓在车厢上，位于车厢底部，它与位于轨道上的三槽接触线滑动接触，获得三相交流电；控制柜、配电箱、交流电动机、变速器在车厢内部，变速器连接驱动轮；驱动轮包括悬浮车左右侧壁对称设置的两个水平旋转的驱动轮，驱动轮与轨道侧板上的驱动板表面发生摩擦作用，产生水平推力，用以驱动气垫列车前进；交流电动机固定在悬浮车车厢底板上，电动机两个轴头左右水平伸出，分别通过减速器与左右驱动轮相连接，左右对称驱动悬浮车。

轨道装置由立柱、顶板、侧板、驱动板和基板组成；在气垫列车轨道沿途，按一定距离间隔设有立柱，立柱扎根于地面基础中，它支撑整个轨道，使其悬空在一定高度上；在轨道装置左右立柱的顶部，各有一个水平设置的条形的顶板，它压住车厢的顶轮，使车厢保持在一定高度；在顶板以下，靠在立柱内侧的是侧板，左右侧板竖立在轨道两侧，侧板内侧有驱动板，驱动板与悬浮车的驱动轮挤压接触，给出悬浮车前进所需要的摩擦力；侧板与轨道装 置底部的基板，及车厢挡风板围成的空间中，形成的高压气垫托起车厢悬浮；当没有气垫时，悬浮车的底轮降落在基板上。

供气装置由鼓风机、送风道、弧形板、风门、风门拉手、风门拉簧和风门滑道组成；设在地面的鼓风机产生高压空气，通过送风道将高压空气送进气垫列车车厢底部的气垫中；送风道是一个横截面为半月形的粗大空气管，它由弧形板、风门和轨道装置的基板围成，半月形的弧形面向下；风门与轨道基板配合，形成送风道的比较平坦的上表面，当有气垫列车从上通过时，车厢底部的弹性推板推动送风道风门上的风门拉手，牵拉风门拉簧，风门沿着风门滑道向前滑动，风门前端钻入轨道基板下，露出送风道上的风口，向气垫中补充高压空气；当气垫列车即将完全通过，风门拉簧将风门拉回原处，重新挡住送风道风口。

本发明的优点是：

1、本发明推出的气垫列车，它兼有速度高、安全、舒适的优点，可以全天候运行，从结构原理上讲，它不存在脱轨或翻车的危险。

2、本发明的气垫列车的挡风板与气垫围护结构间的空气隙小，漏气量低，因而本发明能耗低。本发明的气垫列车以电力为能源，没有废气污染。本发明的气垫列车的鼓风机设在地面上，本发明的气垫列车噪音低。

3、本发明的轨道装置结构简单，消耗材料少，轨道架空铺设，占地面积少，因此本发明建造成本低。

4、本发明的气垫列车，既可用作城际铁路，也可用于城市铁路，比如地铁、轻轨和市郊铁路。本发明气垫列车，也可为工矿企业和游乐园，提供一种悬浮悬浮交通方式，为人们的生产和生活，增添一道靓丽的风景。

附图说明

图1是本发明气垫列车实施例的总体结构图；

图2是本发明气垫列车实施例的悬浮车结构图；

图3是本发明气垫列车实施例的动力装置结构图；

图4是本发明气垫列车实施例的轨道装置结构图；

图5是本发明气垫列车实施例的供气装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

图1给出了本发明气垫列车实施例的总体结构图。

本发明给出的气垫列车实施例总体的结构包括：悬浮车100、动力装置200、轨道装置 300、供气装置400。

悬浮车100由车厢、顶轮、底轮、弹性推板和挡风板组成。悬浮车100依靠供气装置400提供高压空气，挤压进入车厢底部，在由挡风板围成的很薄的平面空间内形成气垫，悬浮车100悬浮在轨道装置300的轨道上方1～2厘米。

动力装置200包括：交流供电站、接触线、受电弓、控制柜、配电箱、交流电动机、变速器、驱动轮。交流供电站设在地面上，它通过接触线向气垫列车提供电力。受电弓在车厢上，位于车厢底部，它与位于轨道装置上的接触线滑动接触，从而获得电力。控制柜、配电箱、交流电动机、变速器在车厢内部，变速器连接驱动轮，驱动悬浮车进退或刹车。

轨道装置300包括：立柱、顶板、侧板、驱动板、基板。立柱用于在地面上方悬空支撑整个轨道装置，根据强度考虑，每隔一定距离设一个立柱。顶板在轨道装置的顶部，左右各有一个条形的顶板，它的功能是压住车厢的顶轮，控制车厢悬浮高度。侧板竖立在轨道装置的两侧，其上有驱动板与悬浮车的驱动轮接触，给出悬浮车前进所需要的摩擦力。侧板与轨道装置底部的基板，及车厢挡风板围成的空间中，形成的高压气垫托起车厢悬浮。

供气装置400包括：鼓风机、送风道、弧形板、风门。气垫列车的车厢依靠气垫悬浮，需要连续不断的供给高压空气。由设在地面的鼓风机产生高压空气，通过送风道源源不断地将高压空气送进气垫列车车厢底部的气垫中。风道是一个横截面为半月形的粗大空气管，它由弧形板、风门和轨道装置的基板围成。风道里的空气，通常是由轨道装置沿途地面上多个鼓风机供给的。风门与轨道装置底部的基板配合，形成供气装置的平坦的顶部。当有气垫列车从上通过时，风门受控打开，风道中的高压空气立即涌入车厢底部，补充道气垫中，使车厢悬浮通过。

图2给出了本发明气垫列车实施例的悬浮车结构图。

本发明气垫列车实施例的悬浮车由车厢105、顶轮115、底轮110、弹性推板113和挡风板组成。

悬浮车100依靠供气装置提供高压空气，挤压进入车厢底部，在由车厢105、挡风板120、轨道装置的侧板和基板等围成的很薄的一层水平空间内形成气垫，托起悬浮车的车厢105，悬浮在轨道装置基板上方1～2厘米。

悬浮车的顶轮115倒扣在轨道装置左右条形顶板的下表面上，它不是驱动轮，悬浮车前进时，它和轨道装置左右条形顶板的下表面间的摩擦力使它旋转。顶轮115的直接作用是限制悬浮车的升起高度，间接作用是使悬浮车厢保持端正。

底轮110位于车厢底部，它是非驱动车轮。当悬浮车悬浮行进时，底轮110悬空，不起任何作用；当悬浮车停车下降时，依靠底轮110，坐落在轨道基板上。特殊情况下，悬浮车也可以在驱动轮的带动下，不用气垫悬浮，而是依靠底轮110，接触并行驶在轨道装置的基 板上。

弹性推板113位于车厢底部，依靠弹簧作用，向下伸出，但未触及基板和风门。当气垫列车行进中路过风道风门时，弹性推板113抵住送风道上的风门拉手，推开送风道上的风门，从风门向气垫中补充高压空气。当送风道上的风门全开时，风门拉手不再前进，弹性推板113受力弯曲从风门拉手上划过。当气垫列车非悬浮时，提起弹性推板113，使其不与风门或基板刮碰。

挡风板有两种，位于悬浮车左右的挡风板120和位于悬浮车前后的挡风板125，它们是高压气垫的气体围裙，它与其它刚性的结构：车厢底部、轨道侧板、轨道基板、风门等气垫围护结构，共同围成气垫空间。当悬浮车行进时，有弹簧调节的挡风板，可以适应悬浮车的各种晃动、偏离，挡风板始终紧紧靠近刚性的其它气垫围护结构，既不接触，也不远离，保证气垫气体泄漏量最少。

挡风板既不接触又不磨损的原理是：弹簧和少量泄漏的高压气体共同作用，将它与相邻的气体围护结构推开一个小缝隙。

悬浮的载客的车厢，利用铝合金或不锈钢板做成，通常为长20米，宽为3米，高度可定为2.7米。

图3给出了本发明气垫列车实施例的动力装置结构图。

本发明气垫列车实施例的动力装置括：交流供电站、接触线225、受电弓220、控制柜205、配电箱、交流电动机210、变速器217、驱动轮215。

交流供电站设在地面上，它通过设在轨道基板上的接触线225向气垫列车提供三相交流电。受电弓220在车厢上，位于车厢底部，它与位于轨道基板上的三槽接触线225滑动接触，从而获得三相交流电。控制柜205、配电箱、电动机210、变速器217在车厢内部，变速器217连接驱动轮215。

气垫列车驾驶员通过操作控制柜205的电力开关和交流变频器，控制悬浮车启动、加速、减速或刹车。

驱动轮包括左右对称设置的两个轮子，驱动轮与轨道侧板上的驱动板表面发生摩擦作用，产生水平推力，用以驱动气垫列车前进。交流电动机210固定在悬浮车车厢底板上，电动机两个轴头水平左右伸出。当交流电动机210被通电，电动机输出动力，分别通过减速器与左右驱动轮相连接，左右对称驱动悬浮车前进。

通过控制交流变频器，可以改变气垫列车速度。气垫列车的速度可以很大，比如每小时200公里，或300公里，不存在理论上限的限制。

图4给出了本发明气垫列车实施例的轨道装置结构图。

本发明气垫列车实施例的轨道装置包括：立柱310、顶板305、侧板320、驱动板315、基板325。

为了托起气垫列车的轨道装置，每隔一定距离设一个立柱310，立柱310扎根于地面基础中，它支撑整个轨道装置，使其悬空在一定高度上。

在轨道装置立柱310的顶部，左右各有一个水平设置的条形的顶板305，它的功能是压住车厢的顶轮，使其保持在一定高度，从而控制车厢悬浮高度，同时保证悬浮车端正。

在顶板305以下，并靠在立柱310内侧的是侧板320。侧板320竖立在轨道装置的两侧，侧板320的内侧有驱动板315，驱动板315与悬浮车的驱动轮挤压接触，给出悬浮车前进所需要的摩擦力。

侧板320与轨道装置底部的基板325，及车厢挡风板围成的空间中，形成的高压气垫托起车厢悬浮。基板325的另一个作用是悬浮车的路基板，当没有气垫时，悬浮车的底轮降落在基板325上。基板325既可以承载静止的悬浮车车厢，也可以承载没有气垫而用底轮前进的气垫列车的车厢。

当气垫列车行进或停车时，左右立柱310、基板325承担气垫列车的全部重量，因此，左右立柱319、基板325用高强度钢材制成。侧板320要承受气垫高压气体压力，驱动板315要承受驱动轮的挤压和摩擦力，侧板320和驱动板315的材质可以是优质碳钢。

图5给出了本发明气垫列车实施例的供气装置结构图。

本发明气垫列车实施例的供气装置的结构包括：鼓风机405、送风道410、弧形板430、风门420、风门拉手415、风门拉簧435、风门滑道440。

气垫列车的车厢依靠气垫悬浮，需要连续不断的供给高压空气。由设在地面的鼓风机405产生高压空气，通过送风道410源源不断地将高压空气送进气垫列车车厢底部的气垫中。送风道410是一个横截面为半月形的粗大空气管，它由弧形板430、风门420和轨道装置的基板325围成。风道410里的空气，是由轨道装置沿途地面上多个鼓风机405供给的。风门420与轨道装置底部的基板325配合，形成供气送风道410的平坦的顶部。当有气垫列车从上通过时，风门420受控打开，送风道410中的高压空气立即涌入车厢底部，补充到气垫中，使车厢悬浮通过。

风门420受控打开的过程是：当有气垫列车从上通过时，车厢底部的弹性推板推动送风道风门420上的风门拉手415，牵拉风门拉簧435，风门420沿着风门滑道440向前滑动，并钻入轨道基板325下边，露出送风道上的风口，向气垫中补充高压空气。一瞬间气垫列车即将完全通过，风门拉簧435将风门420拉回原处，重新挡住送风道风口。

单节车厢的长度为20米，宽度为3米。当气垫列车的挡风板与气垫围护结构的间隙为3mm时，为了使车厢的底板下的气垫，在每平方米上产生1吨的悬浮力，经计算，经送风道供给的风量不能少于40000m3/h，风压不能低于10000pa。