专利名称：磁悬挂列车的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种利用永磁铁的引力，把车厢悬挂起来行驶的新型列车的设计，即磁悬挂列车。
从列车被发明之日起，列车就以其速度快、安全、平稳、耗能少，而被世界各地普遍使用。但随着社会的发展，一般的列车已不能满足时代的需要。如今国际上使用的列车和地铁都是双铁轨机车，整个车体都通过铁轮压在铁轨上，产生很大的摩擦力，这就决定了它需要强大的动力驱动，和决定着它的速度不能太大，而且它的噪音大，柴油燃烧所放出来的废气还严重污染环境。目前科学家们正在研究一种应用超导体的磁悬浮列车，但它的轨道耗资巨大，耗能也很大，而且会产生电磁雾。目前比较理想的常温超导体却仍未问世。
本发明的目的是，利用永磁铁的引力把车厢悬挂在高架桥的下面或地铁的隧道的洞顶，通过限位轮调节永磁铁与高架桥下面的软磁铁的距离，使车厢受到的重力跟向上的吸引力几乎相等，那么机车受到的摩擦力也就变得很小，从而使阻力变得很小。这样就大大节约了能源，大幅度提高了机车的速度。
本磁悬挂列车的构造如
图1所示，永磁铁和软磁铁之间存在着引力，它们的引力大小会随着它们之间的距离的改变而改变。距离变小时，引力就增大；距离变大时，引力就减小。磁悬挂列车就是把U型永磁铁(10)固定在车厢(11)的顶部，再使永磁铁(10)与固定在高架桥(9)下面或地铁的隧道的洞顶的软磁铁(2)相吸，在引力的作用下列车悬挂起来。再在车厢(11)的四个角装上限位轮(4)，上下移动限位轮(相对车厢来说)，从而调节永磁铁和软磁铁(2)的距离，使车厢(11)所受的重力跟向上的引力几乎相等(允许有小小相差)，限位轮(4)对轨道(3)的压力也就很小，又由于物体所受的摩擦力跟其接触面的压力成正比(f＝μN)，所以列车受到的摩擦力很小，列车不需多大的驱动力就可以行驶，与磁悬浮列车相比，它的耗能更小，列车将全部用电驱动，减少对环境的污染。磁悬挂列车悬挂在高架桥下面，它的轨道当然要在高架桥的下表面，而且轨道和软磁铁融为一体，构成“凸”字形软磁铁(2)，列车通过限位轮夹在“凸”字形软磁铁的铁舌(即轨道)上行驶。当列车要拐弯时，轨道中必须建有叉道。磁悬挂列车的叉道与普通列车相似，它的构造如图5所示。将叉道处的软磁铁(2)部分挖空，装上规格刚好相同的拐板(17)、(18)、(19)、(20)，通过液压筒(22)、(24)推动拐板(17)、(18)、(19)、(20)，使拐板在挖空位置上左右平动，从而改变列车行驶的轨道，达到拐弯的目的。整个列车线路的行车程序和管理规则不变。
由于列车被悬挂起来，重力跟向上的吸引力几乎相等，使列车与轨道间的摩擦力变得很小，阻力小了，使列车的速度大幅度提高，噪音更小，大大节约了能源，列车用电驱动，不会造成环境污染，是一种清洁环保的交通工具。磁悬挂列车的高架桥的桥面可作两车道的高速公路，高架桥得到了充分利用。磁悬挂列车还特别适合作地铁机车，根据地铁隧道的特点，不需投资建高架桥，只要在洞顶增建“凸”字形软磁铁即可，投资小。
图1是磁悬挂列车的整体结构示意图。
图2是磁悬挂列车的高架桥的构造示意图。
图3是磁悬挂列车的车厢的构造示意图。
图4是图1中磁悬挂列车的A-A剖面图、B-B剖面图以限位装置与软磁铁的具体构造示意图。
图5是磁悬挂列车叉道的构造和组装示意图。
下面结合附图对磁悬挂列车的实施方案作详细的描述。磁悬挂列车分为高架桥、车厢和叉道三大部分。磁悬挂列车的轨道(3)不同于一般列车的轨道，它分为地面上列车的轨道和地铁的轨道。地面上列车的轨道是用混凝土柱(8)架起来的高架桥(9)，高架桥(9)的构造如图2所示，在地面上每隔若干米竖起两排等高的混凝土柱(8)，再在柱头上建混凝土桥板(9)，这和立交桥相似。混凝土桥板(9)下面通过两条截面是长方形的混凝土(1)与截面是“凸”字形的软磁铁(2)接洽，这就构成了整个高架桥(9)。由于混凝土的抗压不抗拉性，所以在混凝土桥板(9)下面增加长方形混凝土(1)，来增强高架桥(9)的抗拉性。“凸”字形软磁铁(2)的铁舌(3)，既作软磁铁，又作限位轮(4)的轨道，轨道(3)和软磁铁融为一体，两个限位轮(上轮和下轮)夹在铁舌(3)上，固定整个车厢(11)和用于调节永磁铁(10)与软磁铁(2)的距离。高架桥的桥面可作两车道的高速公路，供小吨位的车辆行驶，桥面车道通过斜坡与地面车道相连通，在地面行驶的车辆可以上到桥面，在桥面行驶的车辆也可以下到地面，非常便利，这肯定又是一条重要的交通干线。根据需要桥面还可以在其它方面加以利用，这就使高架桥得到了综合利用，可谓一举得。地铁的轨道是建在地下的，地铁的隧道四周都密封，这正适合建造磁悬挂列车，隧道两旁的围墙能牢固地支撑起洞顶，高架桥就免建了，只需在隧道洞顶增建“凸”字形软磁铁就够了。
车厢(11)是悬挂在轨道(3)下面的，它是靠装在车厢(11)顶部的永磁铁(10)吸引轨道上的软磁铁(2)，而使自身受到引力的作用悬挂起来，它的结构如图3所示，在车厢的顶部镶嵌上强力永磁铁(10)，强引力永磁铁(10)的引力越大，体积和质量越小，就越合适，它制成U形，磁极左右公布，U形口向着软磁铁(2)(如图4的B-B剖面图)，使磁感线尽量多地集中在软磁铁(2)上，减少磁感线向外辐射，对周围造成影响。车厢(11)四个角都装上限位轮(4)，前两对和后两对限位轮分别组成一副，限位轮(4)分为上、下轮，它们的轴都固定在同一块钢板(12)上，上轮是光滑的小铁圆轮，下轮是带有齿牙的大铁圆轮，上下轮夹在铁舌(3)上，起固定车厢在轨道下和调节永磁铁与软磁铁距离的作用。由于列车悬挂起来，限位轮(4)与轨道间的摩擦力很小，列车要驱动或刹停都需要受到外力作用，这就必须把下轮带上齿牙，同时在轨道的下表面也装上规格相同的齿牙(13)，使下轮和轨道(3)不能发生相对滑动(如图4)，只要在下轮内装上刹车股就可以制动。固定限位轮的钢板(12)下面紧连着一个液压筒(6)，液压筒(6)穿过焊接在车厢上的轴承(5)，并且可以在轴承里上下滑动，液压筒(6)的内圆柱与下面的测压器(7)连接，测压器也焊接在车厢里，限位轮(4)、钢板(12)、轴承(5)、液压筒(6)、液压泵(14)和测压器(7)构成整个限位装置。两个测压器(7)将测出的数据平均值的信息，传给液压泵(14)，液压泵(14)收到这个数据信息后马上驱动，调节液压筒(6)直到车厢受力平衡为止。当车厢增重时，重力大于引力，车厢通过与其连接的测压器(7)向下拉液压筒(6)，由于与液压筒连接的限位轮(4)夹在铁舌(3)上固定不动，所以，测压器(7)受到液压圆柱一个向上的压力(相对测压器来说)，这时测压器(7)将这个数据信息传给液压泵(14)，液压泵(14)收到数据信息后，驱动电泵把液压筒(6)内的液体抽出一部分，液压筒收缩，使车厢向上提起，引力增大，直到重力等于引力，液压泵(14)停止工作。同理，当车厢减重时，重力小于引力，车厢被液压筒(6)向下推下，直到重力等于引力。车厢很长，前后受力不一定相同，所以前后两副限位轮(4)须独立工作。这样就达到了全自动调节，使车厢长期保持平衡状态。
磁悬挂列车还必须解决轨道中的叉道问题，磁悬挂列车与普通列车的拐弯方式相似，都是由一条轨道分叉为两条轨道，只是它们的拐弯具体形式不同，磁悬挂列车的叉道原理如(图4)所示，在直轨道CD(即整条“凸”字形软磁铁)斜斜插入另一条轨道CE(即软磁铁D和E以一定夹角汇合于软磁铁C)，如图5中的II所示的叉道结构示意图。由于固定上下两个限位轮的厚钢板(12)，是从车厢(11)顶伸上，并高于软磁铁(2)面(如图4的A-A剖面图)，所以当列车要通过轨道CD时，软磁铁CD与E之间，必须空出一条足以让钢板(12)通过的轨道沟GH。同理，当列车要通过轨道CE时，在软磁铁CE与D之间也要空出一条轨道沟FH。两条轨道沟把“凸”字形软磁铁轨道CD、CE分成C、D、E三大块。从F、G处分别去掉软磁铁D、E的尖端部分，并在F、G处打制出一小段铁舌(15)、(16)，铁舌(15)、(16)和软磁铁C两边的铁舌(3)一起支撑住拐板(17)、(18)。在D、E两块软磁铁的分叉处挖去一个等腰梯形H，等腰梯形的上底和下底都有铁舌伸出，用来支撑拐板(19)、(20)。所有拐板都是由厚度为软磁铁的一半的上下两块铁板叠合而成(其实拐板是由一块铁板铸制出来的，这里是为了方便理解)，为了方便读图，在图5中的III用甲表示上铁板，用乙表示下铁板，用丙表示上、下铁板重叠。拐板(17)、(18)是由上、下两块三角形铁板叠合而成，它们刚好能镶补轨道F、G处的缺失。拐板(19)、(20)是由上层是平行四边形的铁板和下层是五边形的铁板叠合而成，它们也刚好镶补软磁铁D、E中梯形处的缺失。如图5中的III的所示的两块“∏”形的拱板(21)，焊接在两拐板(17)、(18)上，它们之间装有一个液压筒(22)，拐板(17)、(18)“∏”形拱板(21)和液压筒(22)构成一个固定的整体，液压筒(22)推动拐板(17)、(18)在软磁铁C两侧左右平动，从而使软磁铁C能分别与软磁铁D、E镶补成完整的轨道。同理，“∏”形拱板(23)焊接在拐板(19)、(20)上，在它的后面装一个液压筒(24)，液压筒(24)推动拐板(19)、(20)在梯形缺失处左右平动，改变轨道。两个液压筒(22)、(24)由一个液压泵驱动。当列车需要在轨道CD行驶时，驱动液压泵使两液压筒(22)、(24)把四块拐板一起向左推动，这时，轨道CD中的缺失处F和梯形的右半部分被拐板(17)、(20)完美镶补完整，而G处和梯形左半部分的拐板(18)、(19)同时离开轨道CD，使软磁铁CD与软磁铁E间空出一条轨道沟GH，这时列车就可以顺利通过轨道CD。当列车要在轨道CE行驶时，驱动液压泵使两液压筒(22)、(24)把四块拐板一起向右推动，这时，轨道CE中的缺失处G和梯形的左半部分轨道被拐板(18)、(19)镶补完整，而F处和梯形的右半部分的拐板(17)、(20)同时离开轨道CE，列车就可以顺利通过轨道CE。这样就实现了列车在叉道上的拐弯，而且磁悬挂列车与普通列车的拐弯规程基本相同，整个线路的行车程序和管理规则不变。
权利要求
一种利用永磁铁的引力把车厢悬挂起来行驶的新型列车——磁悬挂列车，它的特征和权利要求如下1、列车被悬挂起来行驶。
2.列车利用了永磁铁的引力使列车悬挂起来，且列车受到的重力跟向上的引力几乎相等，使摩擦力变小。
3.根据权利要求1、2所述的特征，列车是靠装在车厢顶部的永磁铁吸引装在高架桥下面和地铁隧道的洞顶的软磁铁，而使列车悬挂在高架桥下面或隧道的洞顶行驶。
4.高架桥是由混凝土柱、混凝土桥板、长方形混凝土和“凸”字形软磁铁组成，桥面是两车道的高速公路。
5.根据权利要求4所述的特征，混凝土柱支撑起混凝土桥板，混凝土桥板通过长方形混凝土与“凸”字形软磁铁连接。“凸”字形软磁铁的铁舌是轨道，轨道和软磁铁融为一体。
6.车厢的四个角上装有限位轮，顶部装有永磁铁，限位轮夹在轨道上，固定车厢在软磁铁下面行驶。
7.根据权利要求6所述的特征，限位装置是由限位轮、钢板、液压筒、液压泵、轴承和测压器组成。测压器测量限位轮与轨道间的压力，并把测出的数据信息传给液压泵，液压泵控制液压筒，从而调节永磁铁与软磁铁间的距离，使列车受到的重力跟向上的引力几乎相等。
8.列车的叉道是由两条“凸”字形软磁铁汇合成一条“凸”字形软磁铁构成，且“凸”字形软磁铁的换轨处被部分挖空。
9.根据权利要求8所述的特征，每条轨道与另一条“凸”字形软磁铁之间都空出一条轨道沟，“凸”字形软磁铁的挖空处装有能够镶补及移离轨道的拐板。
10.根据权利要求8、9所述的特征，拐板是铸制成刚好能镶补轨道的挖空处缺失的规格，在同一副拐板上都焊接有“∏”形拱板和液压筒，液压筒推动拐板在挖空处移动，改变轨道。
全文摘要
本发明是关于一种利永磁铁的引力，把车厢悬挂起来行驶的新型列车的设计，即磁悬挂列车，它在车厢的顶部装有永磁铁，和在高架桥下面和地铁隧道的洞顶装上“凸”字形软磁铁(如图1)，利用永磁铁的引力把车厢悬挂在高架桥下面或地铁隧道的洞顶，通过车厢四个角上的限位轮调节永磁铁与软磁铁的距离，使车厢受到的重力跟向上的引力几乎相等，从而使列车受到的摩擦力变得很小，大幅度提高列车的速度，大大节约了能源。高架桥的桥面还建成两车道的高速公路，使高架桥得到充分的利用。
文档编号B61B13/08GK1417072SQ0113041
公开日2003年5月14日 申请日期2001年11月1日 优先权日2001年11月1日
发明者陈光达 申请人:陈光达