CN218777420U - 一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，涉及磁悬浮技术领域，包括悬挂式墩柱、走行部、高温超导悬浮***和牵引制动***。所述悬挂式墩柱上端连接轨道梁，所述走行部设置于轨道梁内腔，所述走行部底部中心连接平铰构件，所述平铰构件铰接于吊臂顶部，所述吊臂底部连接车体。所述高温超导悬浮***包括低恒温容器和永磁轨道，所述永磁轨道位于低恒温容器正下方。所述牵引制动***连接于所述顶板上表面。本实用新型通过采用高温超导磁悬浮技术实现列车的悬浮和导向，解除车轮与轨道的摩擦；同时高温超导磁悬浮技术无需通电自悬浮、自稳定、自导向的独特物理特性使得整个***结构简单，运行安全可靠。

Description

一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮技术领域，具体而言，涉及一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车。

背景技术

空中轨道列车（简称空轨）是悬挂式单轨交通***。轨道在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中，适用于中小城市交通工具。由于空轨将地面交通移至空中，在无需扩展城市现有道路设施的基础上可缓解城市交通难题，具有建设成本低、地形适应能力强、工程建设快、占地面积小、可拆卸可移动等优点。

现有空轨技术采用传统轮式或磁悬浮。其中，传统轮式走行方式运行中车轮与轨道滚动摩擦以及轴承摩擦，摩擦所产生的粉尘、噪音无法避免；列车运营耗电量大，设备维护费用高。现有磁悬浮空轨研究多采用电磁悬浮或永磁电动悬浮技术；电磁悬浮技术悬浮、导向、驱动均需主动控制，控制***复杂，设备多，结构之间气隙小，曲线通过能力差，且运营中耗电量大，运营成本高；永磁电动悬浮技术利用电机带动永磁体旋转与感应板作用产生斥力，通过永磁体和感应板斜置分解斥力为列车提供悬浮力和导向力，该导向力在曲线过弯时稳定性较差，工程应用难度较大并且采用长定子直线电机提供驱动力，电机投资费用较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，以解决上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本申请提供了一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，包括：悬挂式墩柱、走行部、高温超导悬浮***和牵引制动***。所述悬挂式墩柱上端连接轨道梁，所述轨道梁横截面为“冂”字形，底部两侧向中间设有悬臂。所述走行部设置于轨道梁内腔，所述走行部横截面为倒立的“土”字形，顶部为矩形顶板、中间侧面为倒梯形竖板，竖板靠下两侧对称设有悬臂翼板，所述走行部底部中心连接平铰构件，所述平铰构件位于所述轨道梁两悬臂之间，所述平铰构件铰接于吊臂顶部，所述吊臂底部连接车体。所述高温超导悬浮***包括低恒温容器和永磁轨道，所述低恒温容器连接所述走行部，所述永磁轨道设置在所述轨道梁悬臂上表面，所述永磁轨道位于低恒温容器正下方，低恒温容器内部设有高温超导体，利用注入液氮进行冷却，高温超导体在液氮温区中具有良好的超导性能，利用永磁轨道产生的外磁场，配合高温超导体独有的强磁通钉扎能力，高温超导悬浮***使车体实现自悬浮和导向。所述牵引制动***设置所述顶板与所述轨道梁之间，所述牵引制动***连接于所述顶板上表面。

进一步的，所述低恒温容器与走行部之间设有减震装置，所述减震装置包括抗拉弹簧减震器和垫梁，所述抗拉弹簧减震器为圆柱形结构，上下两端分别嵌入所述顶板和下方垫梁的孔槽内，所述垫梁下方连接低恒温容器。

进一步的，所述抗拉弹簧减震器包括底部垫块、顶部垫块、拉杆、弹簧，所述底部垫块与垫梁固定连接，所述拉杆下端与底部垫块固定连接，所述顶部垫块上端与所述顶板固定连接；所述顶部垫块顶端设有空腔，底面中间留有孔洞；所述拉杆为T形构造，包括上面的横杆和连接横杆中部的竖杆，所述竖杆从弹簧中间和顶部垫块底面中间的孔洞穿过，所述拉杆顶端位于所述顶部垫块顶端的空腔内，所述拉杆顶端与顶部垫块之间设有垫块；所述弹簧上下两端分别与顶部垫块和底部垫块固定连接。所述顶板与垫梁之间有一定的间隙，其间隙大于抗拉弹簧减震器的压缩变形量。所述拉杆与顶板之间有一定的间隙，其间隙大于抗拉弹簧减震器的压缩变形量。

进一步的，所述平铰构件包括可在平面转动的平铰和位于所述走行部下端两侧的弹簧拉杆，所述弹簧拉杆连接平铰上表面与走行部下端。

进一步的，所述走行部底部与轨道梁之间设有应急走行装置，所述应急走行装置包括固定板件、走行轮，所述固定板件与减震装置下方连接，所述固定板件与走行轮采用轴承连接，所述走行轮与所述轨道梁的悬臂的距离小于所述低恒温容器与所述永磁轨道的距离。

进一步的，本实用新型设有两种不同的牵引制动***，第一种牵引制动***采用短定子直线电机驱动，包括直线电机定子和直线电机动子，所述直线电机定子设置在顶板上表面，所述直线电机动子沿线路铺设在轨道梁内腔顶部，所述直线电机定子和直线电机动子竖直位置对应。

进一步的，基于第一种牵引制动***，所述顶板两侧设有辅助导向限位装置，所述辅助导向限位装置包括永磁铁和物理限位轮，所述永磁铁设置在悬臂翼板两端，所述永磁铁与所述永磁轨道侧面的水平位置对应并设有工作间隙；所述物理限位轮布置在顶板上表面两侧，所述物理限位轮与轨道梁内壁的距离小于所述永磁铁与所述永磁轨道之间的距离。

进一步的，第二种牵引制动***采用磁轮驱动，包括磁轮和导体板，所述磁轮设置在所述走行部上方两侧，所述导体板沿线路延伸方向全线铺设在轨道梁内腔侧面，所述导体板与所述磁轮水平位置对应并设有工作间隙。

进一步的，基于第二种牵引制动***，所述竖板两侧设有辅助导向限位装置，所述辅助导向限位装置包括永磁铁，所述永磁铁设置在悬臂翼板两端，所述永磁铁与所述永磁轨道侧面的水平位置对应并设有工作间隙。

进一步的，所述磁轮包括轮毂和永磁轮，所述永磁轮由多块永磁体根据磁化方向按Halbach周期阵列设置为环形结构，通过所述轮毂固定。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过采用高温超导磁悬浮技术实现列车的悬浮和导向，解除车轮与轨道的摩擦；同时高温超导磁悬浮技术无需通电自悬浮、自稳定、自导向的独特物理特性使得整个***结构简单，运行安全可靠。

本实用新型提出的一种牵引制动***通过磁轮驱动技术在提供驱动力同时可提供辅助导向力，永磁铁与磁悬浮磁轨侧面相互作用也可提供辅助导向力；该辅助导向设置在低成本的情况下，提高了车辆运行中的稳定性还提供了多重安全冗余考虑，且走行部与轨道梁之间完全无接触，可将车辆运行噪音降到最低的同时增加其舒适度。

本实用新型综合考虑了悬挂空轨列车的悬浮、导向、牵引制动、应急走行、安全舒适性高的需求，结合超导磁悬浮以及悬挂式空轨交通特点，优化了结构布置形式。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例一立体图；

图2为本实用新型实施例一结构主视图；

图3为本实用新型走行部主视图；

图4为本实用新型走行部侧视图；

图5为本实用新型实施例一顶板连接示意图；

图6为本实用新型实施例一轨道梁内部结构主视图；

图7为本实用新型实施例一轨道梁内部结构侧视图；

图8为本实用新型实施例一轨道梁内部结构去掉高温超导悬浮***侧视图；

图9为本实用新型减震装置连接示意图；

图10为本实用新型减震装置结构示意图；

图11为本实用新型应急走行装置结构示意图；

图12为本实用新型实施例二结构主视图；

图13为本实用新型实施例二顶板连接示意图；

图14为本实用新型实施例二轨道梁内部结构主视图；

图15为本实用新型施例二轨道梁内部结构侧视图；

图16为本实用新型实施例二轨道梁内部结构去掉高温超导悬浮***侧视图；

图17为本实用新型永磁铁位置关系示意图。

图中标记：1、悬挂式墩柱；2、车体；3、走行部；4、轨道梁；5、吊臂；6、平铰构件；7、高温超导悬浮***；8、牵引制动***；9、辅助导向限位装置；10、应急走行装置；11、减震装置；31、顶板；32、竖板；33、悬臂翼板；61、平铰；62、弹簧拉杆；71、低恒温容器；72、永磁轨道；81、直线电机定子；82、直线电机动子；83、磁轮；84、导体板；91、永磁铁；92、物理限位轮；101、固定板件；102、走行轮；111、抗拉弹簧减震器；112、垫梁；113、底部垫块；114、顶部垫块；115、拉杆；116、弹簧；117、垫块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，包括：悬挂式墩柱1、走行部3、高温超导悬浮***7和牵引制动***8。所述悬挂式墩柱1上端连接轨道梁4，所述轨道梁4横截面为“冂”字形，底部两侧向中间设有悬臂。

如图3所示和图4所示，所述走行部3设置于轨道梁4内腔，所述走行部3横截面为倒立的“土”字形，顶部为矩形顶板31、中间侧面为倒梯形竖板32，竖板靠下两侧对称设有悬臂翼板33，所述走行部3底部中心连接平铰构件6。所述平铰构件6包括可在平面转动的平铰61和位于所述走行部3下端两侧的弹簧拉杆62，所述弹簧拉杆62连接平铰61上表面与走行部3下端。所述平铰构件6位于所述轨道梁4两悬臂之间，所述平铰构件6铰接于吊臂5顶部，所述吊臂5底部连接车体2。

如图5、图6、图7、图8所示，所述高温超导悬浮***7包括低恒温容器71和永磁轨道72，所述低恒温容器71连接所述走行部3，所述永磁轨道72设置在所述轨道梁4悬臂上表面，所述永磁轨道72位于低恒温容器71正下方，低恒温容器71内部设有高温超导体，利用注入液氮进行冷却，高温超导体在液氮温区（77K）中具有良好的超导性能，利用永磁轨道72产生的外磁场，配合高温超导体独有的强磁通钉扎能力，高温超导悬浮***7使车体2实现自悬浮和导向。所述牵引制动***8设置所述顶板31与所述轨道梁4之间，所述牵引制动***8连接所述顶板31上表面。

本实施例的牵引制动***8采用短定子直线电机驱动，包括直线电机定子81和直线电机动子82，所述直线电机定子81设置在顶板31上表面，所述直线电机动子82沿线路铺设在轨道梁4内腔顶部，所述直线电机定子81和直线电机动子82竖直位置对应。比起长定子直线电机提供驱动力，本实施例降低了建设成本和运营成本。

如图6、图8和图17所示所述顶板31两侧设有辅助导向限位装置9，所述辅助导向限位装置9包括永磁铁91和物理限位轮92，所述永磁铁91设置在悬臂翼板33两端，所述永磁铁91与所述永磁轨道72侧面的水平位置对应并设有工作间隙；所述物理限位轮92布置在顶板31上表面两侧，所述物理限位轮92与轨道梁4内壁的距离小于所述永磁铁91与所述永磁轨道72之间的距离。

如图9和图10所示，所述低恒温容器71与走行部3之间设有减震装置11，所述减震装置11包括抗拉弹簧减震器111和垫梁112，所述抗拉弹簧减震器111为圆柱形结构，上下两端分别嵌入所述顶板31和下方垫梁112的孔槽内，所述垫梁112下方连接低恒温容器71。所述抗拉弹簧减震器111包括底部垫块113、顶部垫块114、拉杆115、弹簧116，所述底部垫块113与垫梁112固定连接，所述拉杆115下端与底部垫块113固定连接，所述顶部垫块114上端与所述顶板31固定连接；所述顶部垫块114顶端设有空腔，底面中间留有孔洞；所述拉杆115为T形构造，包括上面的横杆和连接横杆中部的竖杆，所述竖杆从弹簧116中间和顶部垫块114底面中间的孔洞穿过，所述拉杆115顶端位于所述顶部垫块114顶端的空腔内，所述拉杆115顶端与顶部垫块114之间设有垫块117；所述弹簧116上下两端分别与顶部垫块114和底部垫块113固定连接。所述顶板31与垫梁112之间有一定的间隙，其间隙大于抗拉弹簧减震器111的压缩变形量。所述拉杆115与顶板31之间有一定的间隙，其间隙大于抗拉弹簧减震器111的压缩变形量。

如图8和图11所示，所述走行部3底部与轨道梁4之间设有应急走行装置10，所述应急走行装置10包括固定板件101、走行轮102，所述固定板件101与减震装置11下方连接，所述固定板件101与走行轮102采用轴承连接，所述走行轮102与所述轨道梁4的悬臂的距离小于所述低恒温容器71与所述永磁轨道72的距离。

实施例2：

如图12所示，本实施例包括与实施例一结构以及连接方式相同的悬挂式墩柱1、车体2、走行部3、轨道梁4、吊臂5、平铰构件6、高温超导悬浮***7、应急走行装置10、减震装置11。

如图13、图14、图15、图16所示，本实施例的牵引制动***8采用磁轮驱动，包括磁轮83和导体板84，所述磁轮83设置在所述走行部3上方两侧，所述导体板84沿线路全线铺设在轨道梁4内腔侧面，所述导体板84与所述磁轮83水平位置对应并设有工作间隙。所述磁轮83包括轮毂和永磁轮，所述永磁轮由多块永磁体根据磁化方向按Halbach周期阵列设置为环形结构，通过所述轮毂固定。所述磁轮83的永磁轮在轮毂电机驱动下以轮毂为中心旋转，永磁轮的永磁体使得所述导体板84产生感应涡流，形成一个与永磁轮旋转磁场方向相反的镜像磁场，镜像磁场与永磁轮旋转磁场相互作用产生驱动走行部带动车体运动的驱动力。当所述磁轮83的旋转形成的等效线速度大于车体的水平运动速度时，所述导体板84产生感应涡流形成的旋转磁场产生驱动力，实现车体的加速运行；当所述磁轮83的旋转形成的等效线速度等于车体的水平运动速度时，所述导体板84产生感应涡流形成的旋转磁场产生驱动力为零，实现车体的匀速运行；当所述磁轮83的旋转形成的等效线速度小于车体的水平运动速度时，所述导体板84产生感应涡流形成的旋转磁场产生驱动力变为制动力，实现车体2的减速运行直至列车停止。

如图16和图17所示，所述顶板31两侧设有辅助导向限位装置9，所述辅助导向限位装置9包括永磁铁91，所述永磁铁91设置在悬臂翼板33两端，所述永磁铁91与所述永磁轨道72侧面的水平位置对应并设有工作间隙。该实施例中辅助导向限位装置9保留了实施例一永磁铁91，取消了物理限位轮92。因为本实施例采用的牵引制动***8中所述磁轮83与所述导体板84相互作用产生的镜像磁场和永磁轮旋转磁场之间形成斥力，该斥力可起到限位作用，无需物理限位轮92。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于，包括：

悬挂式墩柱（1），所述悬挂式墩柱（1）上端连接轨道梁（4），所述轨道梁（4）横截面为“冂”字形，底部两侧向中间设有悬臂；

走行部（3），所述走行部（3）设置于轨道梁（4）内腔，所述走行部（3）横截面为倒立的“土”字形，顶部为矩形顶板（31）、中间侧面为倒梯形竖板（32），所述走行部（3）底部中心连接平铰构件（6），所述平铰构件（6）位于所述轨道梁（4）两悬臂之间，所述平铰构件（6）铰接于吊臂（5）顶部，所述吊臂（5）底部连接车体（2）；

高温超导悬浮***（7），所述高温超导悬浮***（7）包括低恒温容器（71）和永磁轨道（72），所述低恒温容器（71）连接所述走行部（3），所述永磁轨道（72）设置在所述轨道梁（4）悬臂上表面，所述永磁轨道（72）位于低恒温容器（71）正下方；

牵引制动***（8），所述牵引制动***（8）设置所述顶板（31）与所述轨道梁（4）之间，所述牵引制动***（8）连接于所述顶板（31）上表面。

2.根据权利要求1所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述低恒温容器（71）与走行部（3）之间设有减震装置（11），所述减震装置（11）包括抗拉弹簧减震器（111）和垫梁（112），所述抗拉弹簧减震器（111）为圆柱形结构，上下两端分别嵌入所述顶板（31）和下方垫梁（112）的孔槽内，所述垫梁（112）下方连接低恒温容器（71）。

3.根据权利要求2所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述抗拉弹簧减震器（111）包括底部垫块（113）、顶部垫块（114）、拉杆（115）、弹簧（116），所述底部垫块（113）与垫梁（112）固定连接，所述拉杆（115）下端与底部垫块（113）固定连接，所述顶部垫块（114）上端与所述顶板（31）固定连接；所述顶部垫块（114）顶端设有空腔，底面中间留有孔洞；所述拉杆（115）为T形构造，包括上面的横杆和连接横杆中部的竖杆，所述竖杆从弹簧（116）中间和顶部垫块（114）底面中间的孔洞穿过，所述拉杆（115）顶端位于所述顶部垫块（114）顶端的空腔内，所述拉杆（115）顶端与顶部垫块（114）之间设有垫块（117）；所述弹簧（116）上下两端分别与顶部垫块（114）和底部垫块（113）固定连接。

4.根据权利要求1所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述牵引制动***（8）采用短定子直线电机，包括直线电机定子（81）和直线电机动子（82），所述直线电机定子（81）设置在顶板（31）上表面，所述直线电机动子（82）沿线路铺设在轨道梁（4）内腔顶部，所述直线电机定子（81）和直线电机动子（82）竖直位置对应。

5.根据权利要求4所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述走行部（3）两侧设有辅助导向限位装置（9），所述辅助导向限位装置（9）包括永磁铁（91）和物理限位轮（92），所述竖板（32）靠下两侧对称设有悬臂翼板（33），所述永磁铁（91）设置在悬臂翼板（33）两端，所述永磁铁（91）与所述永磁轨道（72）侧面的水平位置对应并设有工作间隙；所述物理限位轮（92）布置在顶板（31）上表面两侧，所述物理限位轮（92）与轨道梁（4）内壁的距离小于所述永磁铁（91）与所述永磁轨道（72）之间的距离。

6.根据权利要求1所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述牵引制动***（8）包括磁轮（83）和导体板（84），所述磁轮（83）设置在所述走行部（3）上方两侧，所述导体板（84）沿线路全线延伸方向在轨道梁（4）内腔侧面，所述导体板（84）与所述磁轮（83）水平位置对应并设有工作间隙。

7.根据权利要求6所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述顶板（31）两侧设有辅助导向限位装置（9），所述辅助导向限位装置（9）包括永磁铁（91），所述永磁铁（91）设在竖板（32）两侧，所述永磁铁（91）与所述永磁轨道（72）侧面的水平位置对应并设有工作间隙。

8.根据权利要求6所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述磁轮（83）包括轮毂和永磁轮，所述永磁轮由多块永磁体根据磁化方向按Halbach周期阵列设置为环形结构，通过所述轮毂固定。

9.根据权利要求1所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述平铰构件（6）包括可在平面转动的平铰（61）和位于所述走行部（3）下端两侧的弹簧拉杆（62），所述弹簧拉杆（62）连接平铰（61）上表面与走行部（3）下端。

10.根据权利要求1所述的悬挂式高温超导磁悬浮空轨列车，其特征在于：所述走行部（3）底部与轨道梁（4）之间设有应急走行装置（10），所述应急走行装置（10）包括固定板件（101）、走行轮（102），所述固定板件（101）与减震装置（11）下方连接，所述固定板件（101）与走行轮（102）采用轴承连接，所述走行轮（102）与所述轨道梁（4）的悬臂的距离小于所述低恒温容器（71）与所述永磁轨道（72）的距离。

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