一种磁动力快速输运系统的制作方法

2021-02-04 11:02:14|

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本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种磁动力快速输运系统。

背景技术：

随着人类社会的不断发展，交通运输技术日益更迭，由于城市的规模不断壮大，现有道路交通的压力也日益严峻。常规的公路运输由于交通拥堵、高污染等问题无法满足人们的交通运输需求，而轨道交通凭借其自身具有专用轨道而避免了拥堵问题，进而得到大力推广。然而，现有轨道交通大多采用旋转电机加机械传动机构驱动，其将电机的旋转运动转化为车辆沿轨道运动的过程中，存在能量的损耗，且也导致车辆和轨道的结构较为复杂，进而导致维护成本较高。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种磁动力快速输运系统，旨在简化行走车和轨道的结构，降低维护成本。

为实现上述目的，本发明提出的磁动力快速输运系统，包括：

轨道，具有多个驱动段和至少一个惯性段，任意两所述驱动段之间通过一所述惯性段相连接；

行走车，包括转向架和安装于所述转向架上的托运板，所述转向架运行于所述轨道上；以及

磁力驱动装置，包括安装于所述驱动段上的第一驱动件、和安装于所述转向架上的第二驱动件，所述第二驱动件与所述第一驱动件之间产生磁力，以驱动所述行走车沿所述轨道移动。

优选地，所述驱动段呈直线状设置，所述惯性段在水平面内呈弧状设置。

优选地，所述轨道包括两平行设置的钢轨，所述第一驱动件包括安装于两所述钢轨之间的直线电机的长定子；所述第二驱动件包括安装于所述转向架底部的车辆侧感应板；或

所述轨道包括两平行设置的钢轨，所述第一驱动件包括安装于两所述钢轨之间的地面侧感应板；所述第二驱动件包括安装于所述转向架底部的直线电机的定子。

优选地，所述轨道包括两平行设置的钢轨，所述第一驱动件包括安装于两所述钢轨之间的直线电机的长定子；

所述第二驱动件包括安装于所述转向架底部的多个动子磁极，且多个所述动子磁极沿所述轨道延伸方向呈间隔排布。

优选地，所述转向架包括构架和安装于所述构架下侧的对轮，所述托运板安装于所述构架上，所述对轮包括车轴、轴箱、和车轮，所述轴箱和所述车轮均设有两个，两所述轴箱分别安装于所述车轴的两端，两所述车轮分别安装于所述车轴的两端，且两所述车轮位于两所述轴箱之间；

所述行走车还包括第一减振件，所述第一减振件的一端与所述轴箱连接，另一端与所述构架的下表面连接。

优选地，所述行走车还包括第二减振件，所述第二减振件的一端与所述托运板连接，另一端与所述构架连接。

优选地，所述行走车还包括设于所述托运板上的锁合件，所述锁合件用于将放置于所述托运板上的待载物固定于所述托运板上。

优选地，所述行走车的数量为多个，多个行走车沿所述轨道的长度方向依次可拆卸连接。

优选地，所述磁动力快速输运系统还包括：控制装置、供电站以及多个变流器，多个所述变流器依次首尾相连，且所述控制装置分别与每一所述变流器连接，所述变流器与所述第一驱动件呈一一对应连接，相邻两所述变流器在所述轨道上形成一供电区间；

所述控制装置用以在任一所述供电区间发生故障时，控制相邻的所述供电区间向故障区间供电。

优选地，所述控制装置包括：区间供电模块，所述区间供电模块包括第一供电回路、第二供电回路、开关电路、第一电压检测电路、第二电压检测电路和控制电路；

所述开关电路连接在所述第一供电回路和所述第二供电回路之间，所述第一电压检测电路并联在所述第一供电回路上，所述第二电压检测电路并联在所述第二供电回路上，所述第一电压检测电路的信号输出端和所述第二电压检测电路的信号输出端分别与所述控制电路的信号端连接，所述开关电路的受控端与所述控制电路的控制端连接；

所述第一电压检测电路，用于检测所述第一供电回路的工作电压，并输出第一电压反馈信号；

所述第二电压检测电路，用于检测所述第二供电回路的工作电压，并输出第二电压反馈信号；

所述控制电路，用于根据所述第一电压反馈信号和所述第二电压反馈信号判断所述第一供电回路或者所述第二供电回路的工作状态，并在所述第一供电回路或者所述第二供电回路工作异常时，控制所述开关电路导通，以使所述第一供电回路或者所述第二供电回路为另一供电回路供电。

本发明技术方案通过在导轨的驱动段上安装第一驱动件、在行走车的转向架上安装第二驱动件，第二驱动件与第一驱动件之间产生磁力，以驱动行走车沿所述轨道移动，实现了采用直线驱动方式对行走车进行驱动，避免在行走车上安装旋转电机，简化了磁动力快速输运系统的结构，降低了维护成本；此外，本方案还采用具有驱动段和惯性段的轨道，任意两驱动段之间通过一惯性段相连接，第一驱动件仅安装于驱动段，如此一来，行走车仅在行驶于驱动段时才受到磁力驱动，而当行驶于惯性段时，可依靠自身惯性继续移动。如此，由于第一驱动件的铺设长度大大缩减，一方面可显著降低铺设成本，另一方面也降低了第一驱动件的供电量，实现节约资源、节约能源的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明磁动力快速输运系统一实施例中行走车在轨道上的结构示意图；

图2为图1中行走车的结构示意图；

图3为图1中磁力驱动装置在一实施例中的结构示意图；

图4为图1中磁力驱动装置在另一实施例中的结构示意图；

图5为图1中磁力驱动装置在一优选实施例中的结构示意图；

图6为图1中轨道在一实施例中的分段示意图；

图7为本发明磁动力快速输运系统采用多个行走车重联运行时的示意图；

图8为本发明磁动力快速输运系统采用区间供电方案的的示意图；

图9为图8中磁动力快速输运系统的供电原理图；

图10为图9中磁动力快速输运系统的控制电路的电路图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种磁动力快速输运系统。

在本发明一实施例中，参照图1、图2及图6，该磁动力快速输运系统1包括：

轨道10，具有多个驱动段101和至少一个惯性段102，任意两所述驱动段101之间通过一所述惯性段102相连接；

行走车20，包括转向架210和安装于所述转向架210上的托运板220，所述转向架210运行于所述轨道10上；以及

磁力驱动装置30，包括安装于所述驱动段101上的第一驱动件310、和安装于所述转向架210上的第二驱动件320，所述第二驱动件320与所述第一驱动件310之间产生磁力，以驱动所述行走车20沿所述轨道10移动。

具体的，本磁动力快速输运系统1主要包括轨道10、行走车20和磁力驱动装置30，行走车20包括转向架210和托运板220，行走车20通过转向架210滑动设置在轨道10上，托运板220设置在转向架210的上侧，托运板220可用于载人和/或载物。例如托运板220用于载物运输时，可直接在托运板220承载货物，或者在托运板220上安装货箱(例如集装箱)，从而提高装卸货物的效果。其中，本磁动力快速输运系统1可以应用多种场合，例如应用在地面上、高架桥上或者是地下隧道当中，此处不作具体限定。

磁力驱动装置30包括能够在通电状态下产生磁力的第一驱动件310和第二驱动件320，其中第一驱动件310和第二驱动件320之间产生的磁力方向是沿轨道10的延伸方向设置的，由于第一驱动件310安装在轨道10上，第二驱动件320安装在行走车20的转向架210上，从而在第一驱动件310和第二驱动件320产生的磁力驱动下，驱动行走车20相对轨道10移动。

需要说明的是，第一驱动件310通常是沿轨道10铺设的，长距离的铺设势必会导致轨道10铺设成本的直线飙升，进而无法实现中远距离的实际投产。本实施例中，为了降低成本，轨道10具有驱动段101和惯性段102，任意两驱动段101之间通过一惯性段102相连接，第一驱动件310仅安装于驱动段101，如此一来，行走车20仅在行驶于驱动段101时才受到磁力驱动，而当行驶于惯性段102时，可依靠自身惯性继续移动。如此，由于第一驱动件310的铺设长度大大缩减，一方面可显著降低铺设成本，另一方面也降低了第一驱动件310的供电量，实现节约资源、节约能源的效果。

本发明技术方案通过在导轨的驱动段101上安装第一驱动件310、在行走车20的转向架210上安装第二驱动件320，第二驱动件320在第一驱动件310的磁力作用下驱动行走车20沿轨道10移动，实现了采用直线驱动方式对行走车20进行驱动，避免在行走车20上安装旋转电机，简化了磁动力快速输运系统1的结构，降低了维护成本。

进一步地，在本实施例中，上述驱动段101在水平面内呈直线状设置，上述惯性段102在水平面内呈弧状设置，如此一来，轨道10在惯性段102处呈弯曲设置，可以实现行走车20的转向。其中，行走车20在通过惯性段102时，行走车20不会受到磁力驱动的作用，仅依靠自身惯性移动，从而避免了行走车20在转弯时的速度过快，减少了行走车20发生弯道翻车的安全隐患的风险几率，有利于保证本磁动力快速输运系统1的安全性。

需要说明的是，对于上述轨道10而言，惯性段102除了可设置在轨道10转弯处之外，还可以设置在轨道10的直线段，此时惯性段102也可呈直线状设置，直线段和惯性段102呈依次交替设置，从而降低第一驱动件310在轨道10的直线段处的铺设长度，以起到节约资源、节约能源的效果。

在本实施例的一实施方案中，参照图3，磁力驱动装置30采用长定子直线感应电机的结构来实现，其中：轨道10包括两平行设置的钢轨100，第一驱动件310包括安装于两钢轨100之间的直线电机的长定子311；第二驱动件320包括安装于转向架210底部的车辆侧感应板321。其中，位于地面钢轨100之间的直线电机的长定子311通入三相正弦交流电，从而在气隙中产生旋转磁场，旋转磁场切割车辆侧感应板321，进而在车辆侧感应板321中产生感应电流，感应电流与气隙磁场相互作用便产生电磁力，电磁力使得车辆侧感应板321相对地面移动，从而推动行走车20在钢轨100上移动。车辆侧感应板321优选为金属板，能够在磁场中产生感应电流，进一步优选为铝板。

在本实施例的另一实施方案中，参照图4，磁力驱动装置30采用短定子直线感应电机的结构来实现，其中：轨道10包括两平行设置的钢轨100，第一驱动件310包括安装于两钢轨100之间的地面侧感应板312；第二驱动件320包括安装于转向架210底部的直线电机的定子322。其中，位于转向架210底部的直线电机的定子322通入三相正弦交流电，从而在气隙中产生旋转磁场，旋转磁场切割地面侧感应板312，进而在地面侧感应板312中产生感应电流，感应电流与气隙磁场相互作用便产生电磁力，电磁力使得直线电机的定子322相对地面移动，从而推动行走车20在钢轨100上移动。地面侧感应板312优选为金属板，能够在磁场中产生感应电流，进一步优选为铝板。

在本实施例的一优选实施方案中，参照图5，磁力驱动装置30采用长定子同步直线电机的结构来实现，其中：轨道10包括两平行设置的钢轨100，第一驱动件310包括安装于两钢轨100之间的直线电机的长定子311；第二驱动件320包括安装于转向架210底部的多个动子磁极323，且多个动子磁极323沿轨道10延伸方向呈间隔排布。其中，位于地面钢轨100之间的直线电机的长定子311通入三相正弦交流电，从而在气隙中产生旋转磁场，而动子磁极323本身具有磁性，会受到旋转磁场的作用而发生移动，从而推动行走车20在钢轨100上移动。可以理解的是，动子磁极323可以是由永磁体和/或电磁线圈构成。

可以理解的是，由于本实施方案中，行走车20直接采用直线驱动的方式，避免了常规电机将旋转运动转化为直线运动时所造成的能耗损失，进而有利于提高驱动效率。

在本实施例中，继续参照图1和图2，上述转向架210包括构架212和安装于构架212下侧的对轮211，托运板220安装于构架212上，对轮211包括车轴211a、轴箱211b、和车轮211c，轴箱211b和车轮211c均设有两个，两轴箱211b分别安装于车轴211a的两端，两车轮211c分别安装于车轴211a的两端，且两车轮211c位于两轴箱211b之间；行走车20还包括第一减振件213，第一减振件213的一端与轴箱211b连接，另一端与构架212的下表面连接。其中，车轮211c与钢轨100抵接，车轮211c和车轴211a通过轴承连接，轴箱211b内盛有润滑油，可以对轴承进行润滑，降低车轮211c与车轴211a的摩擦阻力。通过设置第一减振件213，可降低行走车20在行驶过程中的振动以及起到降噪效果。

进一步地，该行走车20还包括第二减振件230，第二减振件230的一端与托运板220连接，另一端与构架212连接。如此一来，通过第一减振件213和第二减振件230，实现了二级减振效果，可大幅度降低行走车20在行驶过程中的振动以及起到降噪效果。

在本实施例中，上述行走车20还包括设于托运板220上的锁合件240，锁合件240用于将放置于托运板220上的待载物固定于托运板220上。当然，该锁合件240也可用于将货箱(例如集装箱)固定在托运板220上。在一些优化实施方案中，该锁合件240优选采用电控锁，电控锁与控制系统的速度传感器相连，当行走车20行驶时，速度传感器检测到行走车20的速度变化，从而向控制系统反馈控制电信号，控制系统向电控锁发出自动锁定信号，使得待载物牢靠地固定于托运板220，以保证货物运输过程中的安全性。

进一步地，参照图,7，为了提高本磁动力快速输运系统1的输运能力，上述行走车20的数量可以为多个，多个行走车20沿轨道10的长度方向依次可拆卸连接，从而可以实现多个行走车20进行重联运行，提高运输能力。

在本实施例中，参照图8，上述磁动力快速输运系统1还包括：控制装置40、供电站50以及多个变流器60，多个变流器60依次首尾相连，且控制装置40分别与每一变流器60连接，变流器60与第一驱动件310呈一一对应连接，相邻两变流器60在所述轨道10上形成一供电区间；控制装置40用以在任一供电区间发生故障时，控制相邻的供电区间向故障区间供电。供电站50的数量为多个，任一供电站50可分布于相邻的两个变流器60之间。

可以理解的是，本磁动力快速输运系统1采用的是区间供电的方案，每个供电区域内有行走车20运行时，控制装置40控制对应的供电区域内的变流器60开通，进而对该供电区域进行供电，保证行走车20在该供电区间的正常运行。在实际应用过程中，运输线路往往采用高压输电方式进行远距离输送，当输电线随着线路的增长，电力损耗也会逐步增大。而采用区间供电方式，可以大幅度降低每个供电区间内的电力线长度，进而有助于降低电力损耗。此外，通过控制装置40，还实现了对已发生故障的供电区间进行供电的作用，从而提高了磁动力快速输运系统1的运输可靠性和实用性。

进一步地，参照图8至图10，上述所述控制装置40包括区间供电模块400，该区间供电模块400包括第一供电回路410、第二供电回路420、开关电路430、第一电压检测电路440、第二电压检测电路450和控制电路460；开关电路430连接在第一供电回路410和第二供电回路420之间，第一电压检测电路440并联在第一供电回路410上，第二电压检测电路450并联在第二供电回路420上，第一电压检测电路440的信号输出端和第二电压检测电路450的信号输出端分别与控制电路460的信号端连接，开关电路430的受控端与控制电路460的控制端连接；第一电压检测电路440，用于检测第一供电回路410的工作电压，并输出第一电压反馈信号；第二电压检测电路450，用于检测第二供电回路420的工作电压，并输出第二电压反馈信号；控制电路460，用于根据第一电压反馈信号和第二电压反馈信号判断第一供电回路410或者第二供电回路420的工作状态，并在第一供电回路410或者第二供电回路420工作异常时，控制开关电路430导通，以使第一供电回路410或者第二供电回路420为另一供电回路供电。

进一步参照图9和图10，本磁动力快速输运系统1包括a供电区间和b供电区间，此时，a供电区间为第一供电回路410，b供电区间为第二供电回路420，当第一供电回路410和第二供电回路420工作正常时，接触器km处于断开状态；当a供电区间、b供电区间中的其中任一供电区域供电中断时，即第一供电回路410和第二供电回路420中的一个发生异常，控制电路460发出扩展供电指令，继电器k3得电，其相应辅助触点也会吸合，由于a供电区间或b供电区间供电中断，则电压检测继电器k1或k2中有一个得电，控制电路460会形成通路，扩展供电的接触器km得电会闭合，开始对另一供电区间进行扩展供电，其辅助触点也会闭合形成自锁回路。电压检测继电器k1和k2可以保证在正常工况下，及时误触发扩展供电指令，km接触器也不会得电闭合。

此外，不是一般性的，本磁动力快速输运系统1的刹车制动方案可以有多种实现方式，例如可以在磁力驱动装置30中通入反向电流，产生与行走车20行驶方向相反的电磁制动力，从而控制行走车20的减速、刹车制动；或者可以采用常规的机械制动结构(包括点不限于鼓式刹车结构、盘式刹车结构等)对行走车20的车轮211c进行制动，从而到达减速、刹车制动效果；亦或者可以采用其他提高行走车20风阻、车轮211c与地面摩擦力的结构来实现行走车20的减速、刹车制动效果，此处不再一一列举。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

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