CN108437845B - 一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，包括多个依次排布的悬浮架，每个悬浮架两侧分别设有2组悬浮脚，每组悬浮脚分别包括外侧悬浮脚和内侧悬浮脚，悬浮架内以及悬浮架之间依次设置悬浮电磁铁，位于同一悬浮架内的悬浮电磁铁两端通过固定一系悬挂结构与该悬浮架上的内侧悬浮脚连接，相邻悬浮架之间的悬浮电磁铁一端通过固定一系悬挂结构与对应端悬浮架的外侧悬浮脚连接，另一端通过纵向游动式一系悬挂结构与对应端悬浮架的外侧悬浮脚连接，走行结构首末两端的悬浮架的外侧悬浮脚通过固定一系悬挂结构与悬浮电磁铁连接。与现有技术相比，本发明提高了磁浮车辆小曲线通过能力，为高速磁浮车辆技术转换到城市轨道交通运用提供了可能。

Description

一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆技术领域，尤其是涉及一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构。

背景技术

电磁悬浮的磁浮列车是一种依靠车上安装的电磁铁对钢质轨道的电磁吸引力，使列车无接触地悬浮在轨道上；也利用同样原理进行磁力导向；并利用直线电机将电能轨道上直接转换成推进力，来推动列车前进的新颖的交通运输工具。

按列车的驱动方式分类，磁浮列车可分为两种类型，一种是长转子、短定子异步直线电机驱动，这种电机的“定子”安装在车辆的底部，“转子”线圈安装在轨道上。它适合于低速运行；另一种是长定子、短转子同步直线电机驱动，此方式是将电机的“转子”线圈装在车辆上，“定子”线圈装在轨道上，它适合于高速运行。上海线高速磁浮列车属于长定子类型。

随着经济的快速持续发展，城市化进程的加速，城市对于交通的需求也越来越高，城市快速轨道交通以其占地少、能源损耗低、环境污染少、运输量大、行驶速度快、安全可靠性高，准点舒适等特性正逐步赢得了人们的认同。

适于高速运行的磁悬浮列车的最大特点在于它没有通常的轮轨***，由于消除了与轮轨之间的接触，因此具有列车运行平稳，车轨之间没有磨损等优点；由于磁悬浮***采用车辆环抱导轨的结构，不会发生脱轨和颠覆事故，提高了列车运行的安全性和可靠性；磁悬浮列车在运行中既不产生机械滚动和摩擦噪声，也不排放任何废气、废物，对周边环境的污染极小，有利于环境保护；加上磁悬浮列车由于没有钢轨、车轮、接触导线等摩擦组件，可以省去大量维修工作和维修费用；磁浮交通是解决城市轨道交通快速、高效、环保问题的新方法。上海磁悬浮列车专线是中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线，从2002年末运行到现在，车辆一直保持高速安全运行，是目前世界上唯一的商业运行高速磁浮线。因此，上海高速磁浮车辆技术经改进设计后，运用于城市轨道交通也具有一定的优势。但在技术的运用过程中，需要首先增强上海线高速磁浮车辆技术曲线通过能力，原车R350m曲线通过不能满足城市交通有需求，需要调整到R150m甚至更小的曲线通过。针对具体的结构而言，需要改进一系悬挂，使其允许悬浮电磁铁和托臂之间的纵向运动位移增大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，包括多个依次排布的悬浮架，每个悬浮架两侧分别设有2组悬浮脚，每组悬浮脚分别包括外侧悬浮脚和内侧悬浮脚，悬浮架内以及悬浮架之间依次悬浮设置悬浮电磁铁，位于同一悬浮架内的悬浮电磁铁两端通过固定一系悬挂结构与该悬浮架上的内侧悬浮脚连接，相邻悬浮架之间的悬浮电磁铁一端通过固定一系悬挂结构与对应端悬浮架的外侧悬浮脚连接，另一端通过纵向游动式一系悬挂结构与对应端悬浮架的外侧悬浮脚连接，走行结构首末两端的悬浮架的外侧悬浮脚通过固定一系悬挂结构与悬浮电磁铁连接。

所述的固定一系悬挂结构包括一系金属橡胶弹簧和固定一系过渡件，一系金属橡胶弹簧上表面固定连接对应的悬浮脚，一系金属橡胶弹簧下表面固定连接固定一系过渡件，固定一系过渡件固定在悬浮电磁铁上。

所述的纵向游动式一系悬挂结构包括一系金属橡胶弹簧、滚动直线导轨副和游动一系过渡件，所述的一系金属橡胶弹簧上表面固定连接对应的悬浮脚，一系金属橡胶弹簧下表面滑动设置在滚动直线导轨副上，所述的滚动直线导轨副固定连接游动一系过渡件，游动一系过渡件固定在悬浮电磁铁上。

所述的一系金属橡胶弹簧包括叠层设置的金属板和橡胶层，且一系金属橡胶弹簧最上层和最下层均设置为金属板。

一系金属橡胶弹簧最上层金属板上设有用于与固定连接的销轴和螺栓杆，一系金属橡胶弹簧最下层金属板上设有用于与固定一系过渡件或滚动直线导轨副连接的销轴和螺栓孔。

所述的金属板为钢板。

所述的滚动直线导轨副包括直线导轨和滑块，所述的滑块滑动设置在直线导轨上，所述的一系金属橡胶弹簧下表面固定在滑块上，所述的一系金属橡胶弹簧在滑块作用下产生沿直线导轨方向的纵向位移。

所述的直线导轨上表面安装一排滚动体，所述的滑块通过滚动体与直线导轨滑动设置。

所述的悬浮架上的每对悬浮脚分别包括横梁，所述的横梁两端分别对称设置向内环抱的托臂，托臂末端通过固定一系悬挂结构或纵向游动式一系悬挂结构与对应的悬浮电磁铁连接。

每个悬浮架两侧的2对悬浮脚通过纵梁固定连接，悬浮架两侧的外侧悬浮脚和内侧悬浮脚上的横梁分别通过横梁连接件固定连接，横梁两端的2个托臂分别通过托臂连接件固定连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明设计固定一系悬挂结构和纵向游动式一系悬挂结构，同一悬浮架上的悬浮电磁铁通过固定一系悬挂结构与悬浮架悬浮设置，而相邻两个悬浮架之间的悬浮电磁铁一端通过固定一系悬挂结构，另一端通过纵向游动式一系悬挂结构与悬浮架悬浮设置，解决磁浮车辆小曲线通过时托臂和悬浮电磁铁之间的允许最大位移问题，且还满足结构之间的正常载荷传递，明显提高磁浮车辆小曲线通过能力，为将高速磁浮车辆技术转换到城市轨道交通运用提供了可能；

（2）高速磁浮车辆走行机构在通过小曲线时，位于悬浮架内的悬浮磁铁由于悬浮架内部刚度较大，因此，一系悬挂结构不需要较大的运动补偿，因此设置固定一系悬挂结构，固定一系悬挂结构中的一系金属橡胶弹簧的自身变形就能满足结构的运动关系，托臂和悬浮电磁铁之间形成垂向刚度、阻尼，且能够满足较小范围的托臂和电磁铁之间的运动，比如纵向运动，转动等；

（3）本发明相邻前后两个悬浮架都适应了各自的轨道曲线，这就导致前后悬浮架相邻托臂之间，在轨道内侧，两个悬浮架之间相邻托臂靠近，在轨道外侧，相邻托臂远离，而悬浮电磁铁的长度保持不变，这就要求轨道内侧的一系悬挂***有纵向压缩的能力，轨道外侧的一系悬挂***有纵向拉开的能力，由于曲线半径偏小，这就要求运动补偿的距离更大，完全靠一系弹簧的变形不能满足其悬浮架之间的压缩或拉伸，因此本发明相邻两个悬浮架之间的悬浮电磁铁一端通过固定一系悬挂结构，另一端通过纵向游动式一系悬挂结构与悬浮架悬浮设置，使悬浮架之间能够自由的挤压或拉伸，且能够满足悬浮电磁的垂向载荷和纵向载荷的正常传递。

说明书附图

图1为本发明满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构的整体结构示意图；

图2为图1中A部分局部放大图；

图3为图1中B部分局部放大图；

图4为悬浮架的结构示意图；

图5为固定一系悬挂结构的安装示意图；

图6为固定一系悬挂结构的放大示意图；

图7为纵向游动式一系悬挂结构的安装示意图；

图8为纵向游动式一系悬挂结构的放大示意图；

图9为一系金属橡胶弹簧的结构示意图；

图10为滚动直线导轨副的结构示意图。

图中，1为悬浮架，2为外侧悬浮脚，3为内侧悬浮脚，4为悬浮电磁铁，5为轨道，6为一系金属橡胶弹簧，7为固定一系过渡件，8为滚动直线导轨副，9为游动一系过渡件，11为横梁，12为托臂，13为横梁连接件，14为托臂连接件，15为纵梁，61为金属板，62为橡胶层，63为销轴，64为螺栓杆，65为螺栓孔，81为直线导轨，82为滑块，83为滚动体，a为固定一系悬挂结构，b为纵向游动式一系悬挂结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1~3所示，一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，包括多个依次排布的悬浮架1，每个悬浮架1两侧分别设有2对悬浮脚，每对悬浮脚分别包括外侧悬浮脚2和内侧悬浮脚3，悬浮架1内以及悬浮架1之间依次悬浮设置悬浮电磁铁4，位于同一悬浮架1内的悬浮电磁铁4两端通过固定一系悬挂结构a与该悬浮架1上的内侧悬浮脚3连接，相邻悬浮架1之间的悬浮电磁铁4一端通过固定一系悬挂结构a与对应端悬浮架1的外侧悬浮脚2连接，另一端通过纵向游动式一系悬挂结构b与对应端悬浮架1的外侧悬浮脚2连接，走行结构首末两端的悬浮架1的外侧悬浮脚2通过固定一系悬挂结构a与悬浮电磁铁4连接。走行机构结构上部连接车体，下部与轨道5发生作用。

如图4所示，悬浮架1上的每对悬浮脚分别包括横梁11，横梁11两端分别连接有对称设置并向内环抱的托臂12，托臂12末端通过固定一系悬挂结构a或纵向游动式一系悬挂结构b与对应的悬浮电磁铁4连接。每个悬浮架1两侧的2对通过纵梁15固定连接，悬浮架1两侧的外侧悬浮脚2和内侧悬浮脚3上的横梁11分别通过横梁连接件13固定连接，横梁11两端的2个托臂12分别通过托臂连接件14固定连接。

高速磁浮车辆走行机构一系悬挂是位于托臂12和悬浮电磁铁4之间的弹性连接，弹性结构采用金属橡胶结构，为了保证一系弹簧设计参数在使用过程中保持稳定，这就需要保证一系金属橡胶弹簧6切向变形不能太大。高速磁浮车辆走行机构在通过小曲线时，位于悬浮架1内部的悬浮磁铁由于悬浮架1内部刚度较大，因此，一系悬挂***不需要较大的运动补偿，金属橡胶弹簧的自身变形就能满足结构的运动关系，因此位于同一悬浮架1内部的悬浮电磁铁4两端的一系悬挂结构采用固定一系悬挂结构a。而在悬浮架1之间搭接的悬浮电磁铁4，由于前后两个悬浮架1都适应了各自的轨道5曲线，这就导致前后悬浮架1相邻托臂12之间，在内轨侧，两个悬浮架1之间相邻托臂12靠近，在轨道5外侧，相邻托臂12远离。而悬浮电磁铁4的长度保持不变，这就要求内轨侧的一系悬挂***有纵向压缩的能力，外轨侧的一系悬挂***有纵向拉开的能力。由于曲线半径偏小，这就要求运动补偿的距离更大，完全靠一系弹簧的变形不能满足其悬浮架1之间的压缩或拉伸，需设计纵向补偿结构，用来满足其运动要求。因此，在这种状态下的电磁与托臂12的一系结构，必须满足其曲线姿态要求，因此，相邻两个悬浮架1之间的悬浮电磁铁4一端通过固定一系悬挂结构a，另一端通过纵向游动式一系悬挂结构b与悬浮架1悬浮设置，此时悬浮电磁铁4两端的一系弹簧一端相对固定，另一端相对自由的方式，使悬浮架1之间能够自由的挤压或拉伸，且能够满足悬浮电磁的垂向载荷和纵向载荷的正常传递。由于走行机构在曲线上时，悬浮架1和悬浮架1之间的托臂12在曲线内侧相互靠拢，曲线外侧相互远离，因此，需要有较大的纵向位移补偿，通过悬浮磁铁一端选用固定一系悬挂结构a，另一端选用游动一系悬挂结构的方式，解决了悬浮架1之间的较大纵向位移补偿问题。无论是固定一系悬挂结构a，还是游动一系悬挂结构都能传递垂向载荷，且在传递载荷的时候，由于一系金属橡胶弹簧6变形较小，因此弹簧的基本参数变化较小，对整个走行机构***、特别是悬浮控制***具有积极意义。

一系悬挂结构，位于托臂12和悬浮电磁之间的结构***，包括一系金属橡胶弹簧6、功能部件、过渡连接件，主要提供垂向刚度、阻尼，且能满足结构之间的运行协调，传递垂向载荷和纵向载荷。

具体地，如图5~6所示固定一系悬挂结构a包括一系金属橡胶弹簧6和固定一系过渡件7，一系金属橡胶弹簧6上表面固定连接悬浮脚，一系金属橡胶弹簧6下表面固定连接固定一系过渡件7，固定一系过渡件7固定在悬浮电磁铁4上。

如图7~8所示，纵向游动式一系悬挂结构b包括一系金属橡胶弹簧6、滚动直线导轨副8和游动一系过渡件9，一系金属橡胶弹簧6上表面固定连接悬浮脚，一系金属橡胶弹簧6下表面滑动设置在滚动直线导轨副8上，滚动直线导轨副8固定连接游动一系过渡件9，游动一系过渡件9固定在悬浮电磁铁4上。

如图9所示，一系金属橡胶弹簧6包括交替叠层的金属板61和橡胶层62，且一系金属橡胶弹簧6最上层和最下层均设置为金属板61，金属板61为钢板16。一系金属橡胶弹簧6最上层金属板61上设有用于与悬浮脚固定连接的销轴63和螺栓杆64，一系金属橡胶弹簧6最下层金属板61上设有用于与固定一系过渡件7或滚动直线导轨副8连接的销轴63和螺栓孔65。

如图10所示，滚动直线导轨副8包括直线导轨81和滑块82，滑块82滑动设置在直线导轨81上，一系金属橡胶弹簧6下表面固定在滑块82上，一系金属橡胶弹簧6在滑块82作用下产生沿直线导轨81方向的纵向位移。直线导轨81上表面安装一排滚动体83，滑块82通过滚动体83与直线导轨81滑动设置，滚动体83可以采用滚珠或滚柱等。直线导轨81和滑块82之间通过滚动体83能够自由滑动，且滑动摩擦阻力系数很小。

具体地，对于固定一系悬挂结构a：悬浮架1的托臂12通过螺栓安装与横梁11上，托臂12与一系金属橡胶弹簧6的上部采用螺栓连接，并采用固定销轴63定位，一系金属橡胶弹簧6的下部与固定一系过渡件7通过螺钉连接，固定销轴63定位，固定一系过渡件7固接在悬浮磁铁的箱形梁上。通过这种连接形式，托臂12和悬浮电磁铁4之间形成垂向刚度、阻尼，且能够满足较小范围的托臂12和电磁铁之间的运动，比如纵向运动，转动等。如果一系金属橡胶弹簧6的纵向位移过大，结构的垂向刚度、阻尼将受到很大影响，另外，一系金属橡胶弹簧6的纵向运动量也是有一定限制的。在悬浮电磁铁4与轨道5作用，产生悬浮以及牵引（制动）载荷，实现车辆的悬浮、牵引以及制动功能。载荷通过一系金属橡胶弹簧6传递给托臂12，托臂12再将载荷传给横梁11。载荷传递过程中，一系金属橡胶弹簧6具有一定刚度、阻尼，对车辆起到减振作用，另外，通过一系金属橡胶弹簧6的变形，能满足托臂12与悬浮电磁铁4之间的运动补偿。

对于纵向游动式一系悬挂结构b：托臂12通过螺栓安装与横梁11上，托臂12与一系金属橡胶弹簧6的上部采用螺栓连接，固定销轴63定位，一系金属橡胶弹簧6的下部与滚动直线导轨副8的直线导轨81通过螺钉连接，固定销轴63定位，滚动直线导轨副8的滑块82固定在游动一系过渡件9上，游动一系过渡件9固定在悬浮磁铁箱梁上。通过这种连接形式，托臂12和悬浮电磁铁4之间形成垂向刚度、阻尼，且能够满足纵向***，此时，一系悬挂***不能够传递纵向载荷。在悬浮电磁铁4与轨道5作用，产生悬浮以及牵引（制动）载荷，但由于滚动直线导轨副8结构只能传递垂向载荷，因而无法实现牵引以及制动功能。载荷通过一系金属橡胶弹簧6传递给托臂12，托臂12再将载荷传给横梁11。载荷传递过程中，一系金属橡胶弹簧6具有一定刚度、阻尼，对车辆起到减振作用，另外，通过滚动直线导轨副8，能满足托臂12与悬浮电磁铁4之间的大位移的运动补偿。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (8)

1.一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，包括多个依次排布的悬浮架（1），每个悬浮架（1）两侧分别设有2组悬浮脚，每组悬浮脚分别包括外侧悬浮脚（2）和内侧悬浮脚（3），悬浮架（1）内以及悬浮架（1）之间依次悬浮设置悬浮电磁铁（4），其特征在于，位于同一悬浮架（1）内的悬浮电磁铁（4）两端通过固定一系悬挂结构（a）与该悬浮架（1）上的内侧悬浮脚（3）连接，相邻悬浮架（1）之间的悬浮电磁铁（4）一端通过固定一系悬挂结构（a）与对应端悬浮架（1）的外侧悬浮脚（2）连接，另一端通过纵向游动式一系悬挂结构（b）与对应端悬浮架（1）的外侧悬浮脚（2）连接，走行结构首末两端的悬浮架（1）的外侧悬浮脚（2）通过固定一系悬挂结构（a）与悬浮电磁铁（4）连接；

所述的固定一系悬挂结构（a）包括一系金属橡胶弹簧（6）和固定一系过渡件（7），一系金属橡胶弹簧（6）上表面固定连接对应的悬浮脚，一系金属橡胶弹簧（6）下表面固定连接固定一系过渡件（7），固定一系过渡件（7）固定在悬浮电磁铁（4）上；

所述的纵向游动式一系悬挂结构（b）包括一系金属橡胶弹簧（6）、滚动直线导轨副（8）和游动一系过渡件（9），所述的一系金属橡胶弹簧（6）上表面固定连接对应的悬浮脚，一系金属橡胶弹簧（6）下表面滑动设置在滚动直线导轨副（8）上，所述的滚动直线导轨副（8）固定连接游动一系过渡件（9），游动一系过渡件（9）固定在悬浮电磁铁（4）上。

2.根据权利要求1所述的一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，其特征在于，所述的一系金属橡胶弹簧（6）包括叠层设置的金属板（61）和橡胶层（62），且一系金属橡胶弹簧（6）最上层和最下层均设置为金属板（61）。

3.根据权利要求2所述的一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，其特征在于，一系金属橡胶弹簧（6）最上层金属板（61）上设有用于与固定连接的销轴（63）和螺栓杆（64），一系金属橡胶弹簧（6）最下层金属板（61）上设有用于与固定一系过渡件（7）或滚动直线导轨副（8）连接的销轴（63）和螺栓孔（65）。

4.根据权利要求2所述的一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，其特征在于，所述的金属板（61）为钢板。

5.根据权利要求1所述的一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，其特征在于，所述的滚动直线导轨副（8）包括直线导轨（81）和滑块（82），所述的滑块（82）滑动设置在直线导轨（81）上，所述的一系金属橡胶弹簧（6）下表面固定在滑块（82）上，所述的一系金属橡胶弹簧（6）在滑块（82）作用下产生沿直线导轨（81）方向的纵向位移。

6.根据权利要求5所述的一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，其特征在于，所述的直线导轨（81）上表面安装一排滚动体（83），所述的滑块（82）通过滚动体（83）与直线导轨（81）滑动设置。

7.根据权利要求1所述的一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，其特征在于，所述的悬浮架（1）上的每对悬浮脚分别包括横梁（11），所述的横梁（11）两端分别对称设置向内环抱的托臂（12），托臂（12）末端通过固定一系悬挂结构（a）或纵向游动式一系悬挂结构（b）与对应的悬浮电磁铁（4）连接。

8.根据权利要求7所述的一种满足磁浮车辆小曲线通过的走行结构，其特征在于，每个悬浮架（1）两侧的2对悬浮脚通过纵梁（15）固定连接，悬浮架（1）两侧的外侧悬浮脚（2）和内侧悬浮脚（3）上的横梁（11）分别通过横梁连接件（13）固定连接，横梁（11）两端的2个托臂（12）分别通过托臂连接件（14）固定连接。

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