一种磁浮列车及其液压导向装置、导向方法与流程

本发明涉及一种磁浮列车及其液压导向装置、导向方法，属于磁浮列车车辆领域。

背景技术：

现有中低速磁浮列车导向装置的设计主要有两种结构：机械式导向结构和液压导向结构。

机械导向结构，如图1所示，主要结构包含两套转臂，两套纵向拉杆以及四套横向拉杆。纵向拉杆与转臂相连，转臂与车体固结，从而形成可变现的平行四边形框架，四套横向拉杆连接悬浮架单元中的模块装配。列车通过曲线时，模块相对车体滑动，带动横向拉杆和平行四边形结构运动实现各悬浮架单元在曲线通过沿曲线径向排列，提高车辆的曲线通过。

机械式导向结构采用大量结构件，重量较大，而重量的增加对磁浮车辆悬浮能力和纵向牵引力的提高非常不利；同时，前后转臂跨度很大，且纵向拉杆存在纵向、横向运动，甚至垂向抖动，需要在车体下部留有足够的运动空间，使得车下的设备布置非常困难。

中国发明专利申请CN20151015197.3公开了一种磁浮列车及其迫导向装置的液压导向结构，如图2所示，该液压导向结构主要包括一位滑台横梁上安装的双杆油缸、中间滑台横梁上安装的双杆油缸及连接两工作油缸的液压管路。先进入曲线滑台液压油缸的运动带动后进入曲线滑台液压油缸活塞杆运动，达到使各悬浮模块沿曲线径向排列。

相比机械式导向机构，CN20151015197.3公开的液压导向结构简单，重量较轻，节省空间。但存在以下不足：导向机构的主要目的是通过使悬浮架单元沿曲线径向排列，以保证车辆顺利通过弯道，在直线路段不希望导向机构作用。但是由于液压油液具有不可压缩特性，任一液压油缸的微小横向运动都会快速反馈到同组另一个液压油缸上，这将使一、三位滑台（或四、六位滑台）横向干扰位移因素耦合，这种不期望的横向运动耦合，将影响列车控制，降低磁浮列车的平稳性和乘坐舒适性。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种磁浮列车及其液压导向装置、导向方法，该液压导向装置在保证悬浮模块通过曲线时可呈径向分布的同时，可有效防止直线轨道上一、三位滑台小幅横向运动的相互耦合，避免其对列车运行平稳性带来不利影响，提高磁浮列车的平稳性和乘坐舒适性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种磁浮列车的液压导向装置，包括两组依次串接活动相连的一位滑台装置、二位滑台装置和三位滑台装置；两组一位滑台装置之间通过第一液压油缸活动相连，两组三位滑台装置之间通过第二液压油缸活动相连；其结构特点是：所述第一液压油缸和第二液压油缸均为具有双杆活塞结构的缓冲式液压油缸，且在第一液压油缸和第二液压油缸之间通过装有差压阀单元的液压管路连通，该差压阀单元用于调整第一液压油缸和第二液压油缸之间的压差。

由此，本发明针对现有的液压导向装置，创造性地增加两套差压阀单元，并通过用缓冲式液压油缸替换液压油缸，在保证悬浮模块通过曲线时可呈径向分布的同时，有效防止了直线轨道上一、三位滑台小幅横向运动的相互耦合，避免了其对列车运行平稳性带来不利影响，提高了磁浮列车的平稳性和乘坐舒适性。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

所述第一液压油缸具有通过活塞分隔的第一储油腔和第二储油腔，所述第二液压油缸具有通过活塞分隔的第三储油腔和第四储油腔。

所述第一储油腔和第三储油腔之间通过装有差压阀单元的液压管路连通，所述第二储油腔和第四储油腔之间通过另一装有差压阀单元的液压管路连通。

所述所述的第一储油腔、第二储油腔、第三储油腔和第四储油腔内均设有用于缓冲液压油缸内油压的缓冲元件。

所述缓冲元件为气囊缓冲单元；优选所述气囊缓冲单元包括设置在所述第一储油腔中的第一气囊单元，设置在第二储油腔中的第二气囊单元，设置在第三储油腔中的第三气囊单元和设置在第四储油腔中的第四气囊单元。

所述所述第一液压油缸和第二液压油缸均包括油缸体，该油缸体内通过活塞分隔成两个储油腔，活塞的两端各固定连接一根活塞杆，在两个储油腔内各设有一个气囊，且在油缸体上装有调整气囊压力的气阀；两根活塞杆中的一根活塞杆的伸出端与两组一位滑台装置或三位滑台装置的一个一位滑台装置或三位滑台装置活动相连，两根活塞杆中的另一根活塞杆的伸出端与两组一位滑台装置或三位滑台装置的另一个一位滑台装置或三位滑台装置活动相连。

所述二位滑台装置用于与车体活动相连。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种磁浮列车，包括车体，所述车体底部安装有所述的磁浮列车的液压导向装置，所述车体底部与二位滑台装置活动相连。

所述车体底部还装有两组四位滑台装置、五位滑台装置和六位滑台装置；所述五位滑台装置与车体底部活动相连；两组一位滑台装置、二位滑台装置、三位滑台装置、四位滑台装置、五位滑台装置和六位滑台装置依次对应串接活动相连的；两组四位滑台装置和六位滑台装置之间设有与两组一位滑台装置和三位滑台装置之间相同的磁浮列车的液压导向装置。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种磁浮列车的液压导向装置的导向方法，所述磁浮列车的液压导向装置包括两组依次串接活动相连的一位滑台装置、二位滑台装置和三位滑台装置；两组一位滑台装置之间通过第一液压油缸活动相连，两组三位滑台装置之间通过第二液压油缸活动相连；所述第一液压油缸具有通过活塞分隔的第一储油腔和第二储油腔，所述第二液压油缸具有通过活塞分隔的第三储油腔和第四储油腔；所述第一储油腔和第三储油腔之间通过装有差压阀单元的液压管路连通，所述第二储油腔和第四储油腔之间通过另一装有差压阀单元的液压管路连通；所述的第一储油腔、第二储油腔、第三储油腔和第四储油腔内均设有用于缓冲液压油缸内油压的缓冲元件；所述导向方法包括如下步骤：

1、当磁浮车辆进入曲线轨道时，假设一位滑台装置先进入曲线轨道，一位滑台装置将带动第一液压油缸运动，同时液压油液由第二储油腔流入第四储油腔，第三储油腔流向第一储油腔，从而推动第二液压油缸的活塞运动，进而第二液压油缸的活塞杆推动三位滑台装置一同运动，运动方向与一位滑台装置运动方向相反；

2、当磁浮列车在直轨上行驶，一位滑台装置、三位滑台装置均位于直线磁轨上，假设此时行驶方向为一位滑台装置朝前，且局部扭曲为逆时针方向，当轨道出现局部扭曲时，一位滑台装置产生横向位移而带动第一液压油缸产生同方向的横向位移，由于此时一位滑台的作用力较小，活塞运动所产生的压力差小于差压阀单元的开启压差设定值，油路断开，第二储油腔与第四储油腔之间的油液不流通而不会驱动三位滑台装置跟随运动。

藉由上述结构，本发明的液压导向装置主要由两个缓冲式液压油缸和两套差压阀单元组成，液压油缸由活塞分为左右两侧，两个液压油缸之间同侧用油管进行连接，每侧油管设置一套差压阀单元。

所述缓冲式液压油缸包括一套双杆活塞结构和两个储油腔，每个储油腔内一位或外置一个充注一定容积稳定气体（例如，氮气）的可压缩气囊。

所述缓冲式液压油缸与气囊对应位置可设置气阀，以便调整气囊压力。

所述差压阀单元设置于管路中间，当差压阀单元两侧连接的两端油路压力差大于某一设定值时，差压阀开启，油路打开，反之，油路关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在现有液压油缸储油腔内一位设置可压缩气囊单元，通过液体与气体的组合模式，利用气体的可压缩性，解决了现有液压导向机构单独液体介质不可压缩问题。

2、通过在连接液压管路中增加差压阀单元，使得两组缓冲式液压油缸对应连通的储油腔中允许一定压力差存在，当压力差小于差压阀单元开启设定值时，差压阀单元关闭，阻止油液通过液压管路从一端缓冲式液压油缸流向另一端缓冲式液压油缸，从而当一位液压油缸运动时，该机械运动不能通过油液传递到中间液压油缸使之跟随运动，阻止了不期望的横向运动耦合。

3、在液压导向机构增加气囊单元加差压阀单元的组合，既能保留现有液压导向的优势，简化结构，减轻重量，节省空间，又可兼顾机械结构导向的特点，有选择地传递运动。在直线轨道时，新型液压导向结构通过缓冲式液压油缸中气囊的及差压阀单元的作用，增加了液压导向系统的柔性，可以过滤因轨道扭曲所导致的一些不期望的小幅横向运动的传递，使整个系统具有一定的缓冲和减振功能；在进入曲线运动时，新型液压导向结构又可以有效传递导向力，充分发挥导向功能使车辆顺利通过曲线。

附图说明

图1是现有机械导向结构的示意图；

图2是现有的液压导向结构的示意图；

图3是本发明一种实施例的液压导向结构示意图（俯视图）；

图4是本发明一种实施例的缓冲式液压油缸剖面示意图；

图5是本发明一种实施例的曲线通过时导向装置动作图（俯视图）；

图6是本发明一种实施例的直线段时导向装置动作图（俯视图）。

图例说明：

1-第一液压油缸；2-一位滑台装置；3-二位滑台装置；4-三位滑台装置；5-液压管路；6-差压阀单元；7-第二液压油缸；11-气囊；12-气阀；13-活塞；V1-第一储油腔；V2-第二储油腔；V3-第三储油腔；V4-第四储油腔。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种磁浮列车的液压导向装置，如图3所示，主要由第一液压油缸1、一位滑台装置2、两组对称设置的差压阀单元6、两组对称设置的液压管路5、三位滑台装置4、第二液压油缸7组成。其中，第一液压油缸1两端活塞杆分别与一位滑台装置2两端通过铰接结构连接，第二液压油缸7两端活塞杆分别与三位滑台装置4两端通过铰接结构连接；液压管路5连接第一缓冲式液压油缸的第二储油腔V2与第二液压油缸7的第四储油腔V4，另外一组对称设置的液压管路5连接第一缓冲式液压油缸的第一储油腔V1与第二液压油缸7的第三储油腔V3。

两组液压管路5中间均设置差压阀单元6，用于连通或断开油路，差压阀单元6的开启压差值可预先设置或调整，当差压阀单元6两端油路的压力差大于设定的开启压差值时，差压阀单元6开启，油路连通；反之，差压阀单元6将油路断开。

如图3所示，每个缓冲式液压油缸还包括2套气囊单元，1套双杆活塞结构13。其中，第一液压油缸1的第一储油腔V1中设置第一气囊单元A1，第一液压油缸1的第二储油腔V2中设置第二气囊单元A2，第二液压油缸7的第三储油腔V3中设置第三气囊单元A3，第二液压油缸7的第四储油腔V4中设置第四气囊单元A4。其中，每个气囊单元由气囊11和气阀12组成、2个气囊11分别固定设置在缓冲式液压油缸两个储油腔的内端部，用于存储一定容积的氮气或其他稳定性气体；设置气阀12给气囊11充气或排气，检查气体压力。

如图4、图5所示，当第一液压油缸1的双杆活塞结构13受较小的外力作用时，液压管路5断开，第一液压油缸1活塞可通过压缩本身气囊11内气体体积保持平衡，由此使得缓冲式液压油缸具有一定的缓冲和减振功能，可吸收高频小幅振动。

一种磁浮列车，包括车体，所述车体底部还装有两组依次对应串接活动相连的一位滑台装置2、二位滑台装置3、三位滑台装置4、四位滑台装置、五位滑台装置和六位滑台装置。所述二位滑台装置3和五位滑台装置均与车体底部活动相连；两组四位滑台装置和六位滑台装置之间、两组一位滑台装置2和三位滑台装置4之间均设有上述磁浮列车的液压导向装置。

具体导向方法如下：

如图5所示，当磁浮车辆进入曲线轨道时，假设一位滑台装置2先进入曲线轨道，一位滑台装置2将带动第一液压油缸1的双杆活塞结构13运动，同时液压油液由第二储油腔V2流入第四储油腔V4，第三储油腔V3流向第一储油腔V1。从而推动第二液压油缸7的活塞运动，进而第二液压油缸7的活塞杆推动三位滑台装置4一同运动，运动方向与一位滑台装置运动方向相反。因此，在进入曲线运动时，该导向结构可以有效传递导向力，充分发挥导向功能使车辆顺利通过曲线。

如图6所示，当磁浮列车在直轨上行驶，一位滑台装置2、三位滑台装置4均位于直线磁轨上（假设此时行驶方向为一位滑台装置朝前，且局部扭曲为逆时针方向），当轨道出现局部扭曲时，一位滑台装置2产生横向位移S,将带动第一液压油缸1的双杆活塞结构13产生同方向的横向位移，但由于此时一位滑台2对双杆活塞结构13作用力较小，活塞运动所产生的压力差小于差压阀单元6的开启压差设定值，油路断开，第一液压油缸1的第二储油腔V2中的油液不能流入第二液压油缸7的第四储油腔V4中，进而不会驱动三位滑台装置4跟随运动。气囊11加差压阀单元6的组合，增加了液压导向系统的柔性，以此可以过滤因轨道扭曲等导致的一些不期望的小幅横向运动的向后传递，提高磁浮列车的平稳性和舒适性。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。