专利名称：吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路－车系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用悬挂永磁悬浮式路-车运输系统，具体地说，涉及一种管道高架，吊轨在管道内上方，列车在吊轨下方，采用永磁双吸平衡补偿式悬浮技术的路-车系统。
背景技术：
磁悬浮技术被喻为二十一世纪交通领域的绿色革命，近年来取得了长足进展。如德国的TR系列“常导”型电磁悬浮列车，采用直线电机驱动，时速可达450km/h。这种电磁悬浮列车需要将路基高架，再将车体底部环抱在轨道的上方，以避免车体脱轨或倾覆。日本MLX系列“超导”型磁悬浮列车需要使用低温超导线圈，借以产生强大的磁场力，列车在U型槽内行走，槽的侧壁间隔安装“8”字型导电环，既有导向作用，更是借以对列车产生浮力的感应线圈，时速可达550km/h。中国GKC06系列“永磁”型悬浮列车采用永磁补偿式悬浮技术，直线电机驱动，时速可达1080km/h。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)。
德国TR与日本MLX系列磁悬浮列车技术均属于“卧轨式”布局，列车运行重心高，稳定性差；采用电磁及超导永磁悬浮结构，直线电机驱动造价高。上海采用的德国TR系列技术每公里造价3亿人民币，日本MLX技术更是高达6.8亿人民币，昂贵的投资限制技术的推广。中国GKC06磁悬浮技术虽然在稳定重心，降低造价，节约耗能方面有重大突破，但需铺设造价较高的钕铁硼轨磁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，本发明不需要铺设钕铁硼轨磁，造价低廉，运力强大，时速在1080km/h，具有广泛适应性与作业兼容性。
本发明提出的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，由轨道和磁悬浮车辆二部分组成，其中轨道部分，由钢筋混凝土浇铸的龙门柱和与龙门柱一体浇铸的倒T形门梁组成龙门架；用混凝土浇铸而成的工字梁，其端头搭接在倒T形门梁上，工字梁下方用螺栓固定有钢制管道，管道内间隔设有金属抗压环，该抗压环上部复合有一呈ㄇ型的钢制弓枕，弓枕内上方设置有导磁板轨，弓枕内两侧各设置有导磁翼轨，该导磁翼轨的下凹部为导向轨；磁悬浮车辆部分，上部为悬浮动力舱、下部为车厢一体制成；车厢整体设置在管道内；悬浮动力舱镶嵌在弓枕内，悬浮动力舱外顶部的顶磁基板上设有顶永磁；悬浮动力舱外部两侧的翼磁基上各安装有翼永磁，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；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；舱体外上方的顶永磁与弓枕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；舱体外两侧的翼永磁与弓枕两侧的导磁翼轨相距5-35mm，相对应形成上下平衡吸悬浮力；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弓枕两侧的导向轨接触，将车辆控制在两条导磁翼轨中间。
所述工字梁端头与倒T形门梁之间设有温度缝。
所述工字梁中部设有通风孔。
所述管道是用螺栓将每个路节总承连接起来，在每个连接点设有伸缩缝。
所述管道两侧设有瞭望窗。
所述抗压环为钢板制成。
所述顶磁基板的两侧外端设有滑靴。
所述导磁板轨和导磁翼轨为铁磁性钢板制成。
所述车厢为客舱或货舱。
所述车厢为合金或玻璃钢制成，并具有流线形。
图1为本发明外部形状侧视图。
图2为图1中沿A-A剖面示意图。
图3为本发明管道的剖面示意图。
图4为本发明磁悬浮车辆剖面示意图。
图5为图1中沿B-B剖面示意图。
图6为图1中沿C-C剖面示意图。
具体实施例方式
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，是本发明的侧面整体效果示意图，从图中可以看出本发明由轨道和磁悬浮车辆二部分组成，其中列车头1呈流线性，车门2、司机门3、行李舱车门4、车窗5与蒙皮6之间为平整光滑密封接触，以减少运行中风的阻力和车厢氧气泄漏。整个列车在密封真空管道7内运行，该管道7的真空度为10-2左右。管道两侧设有瞭望窗8，该瞭望窗8可作为紧急出口和进气通道。地面为绿化草坪18，管道底部距地面草坪18约为6米。
请结合图2和图3，钢制管道7用螺栓固定在工字梁13下方，钢制管道7由若干个路节总承组成，每个路节总承比如但不限于12米长，相互之间用螺栓固定连接，在每个连接点上设有密封伸缩缝。管道7由真空泵41抽成真空。有关密封伸缩缝和真空泵是本领域技术人员所公知的，本发明对此不多作描述，也不推荐附图。工字梁13由预应力钢筋混凝土制成，其中部设有通风孔14，以减少风的压力。工字梁13的端头15搭接在倒T型门梁16上。工字梁13端头15与倒T形门梁16之间设有温度缝，并用螺栓固定连接。倒T型门梁16与其之下的龙门柱17为混凝土一体浇铸形成龙门架19。龙门架19的中央固定两条管道7，这种复线架设技术将使单向发车的时间缩短，提高动力。为增强钢制管道7的坚固性，管道7的管壁20的内侧间隔地比如但不限于1.2米处设有一抗压环21。一呈ㄇ型的钢制弓枕22复合在抗压环21上。弓枕22内上方用螺栓固定有铁磁性钢板制成的导磁板轨23，弓枕22内两侧各用螺栓固定有导磁翼轨24，该导磁翼轨24的下凹部为导向轨25。
请参阅图4，本发明磁悬浮车辆为合金或玻璃钢一体制成，由上部悬浮动力舱和下部客舱两部分组成。下部客舱也可以是货舱，或分为客舱层27和货舱层28。该悬浮动力舱26镶嵌在弓枕22内，悬浮动力舱26内部安装有一组动力机构，该动力机构中由驱动轮35与驱动电机37同轴相连，固定在轮梁36上。上述动力机构安装在悬浮动力舱26中部。在悬浮动力舱26的外顶部安置有顶永磁29，该顶永磁29用螺栓固定在顶磁基板30上，该顶磁基板30用螺栓固定在悬浮动力舱26的环形龙骨32上。该顶磁基板30的两侧外端下方为滑靴31。在悬浮动力舱26两侧安置有翼永磁33，该翼永磁33通过翼磁基34用螺栓固定在悬浮动力舱26的环形龙骨32上，每侧翼永磁33分为上下二个，中间有一间隙，其中之一是N极，另一个是S极。
请参阅图5，为本发明磁悬浮车辆安装在管道内轨道的示意图。悬浮动力舱26上的顶永磁29与弓枕22内上方的导磁板轨23两者之间保留有20-160mm的气隙，对应形成与重力方向相反的悬浮力。动力舱26两侧的翼永磁33与弓枕22内两侧的导磁翼轨24相对应，两者之间保留有5-35mm的气隙，形成上下平衡的悬浮力，将列车控制在预定高度上。
当翼永磁33和导磁翼轨24两者水平高度相同时，即列车顶永磁29和导磁板轨23之间的吸悬浮力与列车重力大小相等而方向相反时，则翼永磁33与导磁翼轨24之间没有平行于重力方向作用力，此高度为平衡点高度；当翼永磁33高度大于导磁翼轨24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29与导磁板轨23之间的悬浮力时，则翼永磁33与导磁翼轨24作用力垂直向下，与顶永磁29与导磁板轨23之间的作用力方向相反；当翼永磁33高度小于导磁翼轨24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29与导磁板轨23之间的悬浮力时，则翼永磁33与导磁翼轨24作用力垂直向上，与顶永磁29与导磁板轨23之间的作用力方向相同。简言之，顶永磁29与其上方的导磁板轨23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33与导磁翼轨24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31，车辆依然可依靠滑靴31在导磁翼轨24顶端滑行，以确保安全。
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。
请参阅图6，为图1沿C-C线的剖面图。本发明在悬浮动力舱两端各安装有一组导向定滑轮38，固定在轮梁36上。该导向定滑轮38与驱动轮35为同一水平面并均与弓枕22内两侧的导向轨25接触，控制悬浮动力舱26的左右自由度，将机车控制在两条导磁翼轨中央。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吸力的双重作用呈悬浮状，驱动电机37带动驱动轮35驱动车辆行动，车辆的导向由定滑轮38控制。
从图6中可以理解导向定滑轮38与弓枕22内两侧导向轨25的接触。该动力舱26还装置有车载电源39和逆变控制系统40，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，因此附图中没有详细标出。
本发明的磁悬浮路-车运输系统与现有技术相比有如下优点造价低，相当于德国TR系列的1/3；节能，相当于德国TR系列的20％；运力大，相当于德国TR系列的5倍，即可客运又可货运；列车自重轻，0.8吨/米；而德国TR系列为2.2吨/米，日本MLX系列的相关指标与德国TR系列相当或不如德国的指标。
权利要求
1.一种吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，由轨道和磁悬浮车辆两部分组成，其中轨道部分，由钢筋混凝土浇铸的龙门柱和与龙门柱一体浇铸的倒T形门梁组成龙门架；用混凝土浇铸而成的工字梁，其端头搭接在倒T形门梁上，工字梁下方用螺栓固定有钢制管道，管道内间隔设有金属抗压环，该抗压环上部复合有一呈ㄇ型的钢制弓枕，弓枕内上方设置有导磁板轨，弓枕内两侧各设置有导磁翼轨，该导磁翼轨的下凹部为导向轨；磁悬浮车辆部分，上部为悬浮动力舱、下部为车厢一体制成；车厢整体设置在管道内；悬浮动力舱镶嵌在弓枕内，悬浮动力舱外顶部的顶磁基板上设有顶永磁；悬浮动力舱外部两侧的翼磁基上各安装有翼永磁，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；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；舱体外上方的顶永磁与弓枕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；舱体外两侧的翼永磁与弓枕两侧的导磁翼轨相距5-35mm，相对应形成上下平衡吸悬浮力；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弓枕两侧的导向轨接触，将车辆控制在两条导磁翼轨中间。
2.如权利要求1所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述工字梁端头与倒T形门梁之间设有温度缝。
3.如权利要求1所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述工字梁中部设有通风孔。
4.如权利要求1所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述管道是用螺栓将每个路节总承连接起来，在每个连接点设有密封伸缩缝。
5.如权利要求1或4所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述管道两侧设有瞭望窗。
6.如权利要求1所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述抗压环为钢板制成。
7.如权利要求1所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述顶磁基板的两侧外端设有滑靴。
8.如权利要求1所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述导磁板轨和导磁翼轨为铁磁性钢板制成。
9.如权利要求1所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述车厢为客舱或货舱。
10.如权利要求1或9所述的吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路-车系统，其特征在于，所述车厢为合金或玻璃钢制成，并具有流线形。
全文摘要
一种吊轨管道真空永磁双吸平衡补偿式悬浮路－车系统，由轨道和磁悬浮车辆组成，轨道由钢筋混凝土浇铸的龙门柱和一体浇铸的倒T形门梁组成龙门架；混凝土浇铸的工字梁，其端头搭接在倒T形门梁上，工字梁下方固定有钢制管道，管道内设有钢制抗压环，抗压环复合有一ㄇ型的钢制弓枕，弓枕内上方设置有导磁板轨，弓枕内两侧各设置有导磁翼轨，该导磁翼轨的下凹部为导向轨；磁悬浮车辆为一体制成，上部为悬浮动力舱，下部为车厢，整体设置在管道内；动力舱镶嵌在弓枕内，动力舱外顶部设有顶永磁；舱体外部两侧的翼磁基上各安装有翼永磁；悬浮动力舱内部安装有一组动力机构，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。
文档编号B61B13/00GK1680136SQ20041003256
公开日2005年10月12日 申请日期2004年4月9日 优先权日2004年4月9日
发明者李岭群 申请人:李岭群