一种直线驱动及电磁导向的悬挂式列车的制作方法

本实用新型涉及交通运输
技术领域：
，特别涉及一种直线驱动及电磁导向的悬挂式列车。
背景技术：
：悬挂式列车是一种新制式轨道交通工具，作为一种多元化的城市轨道交通系统，具有占地面积少，建设周期短，投资成本低等诸多优点，可服务于旅游区的观光揽胜、城市楼宇之间的立体交通、高架立交的补充交通等，凭借其自身诸多优点预计将在我国有着广阔的发展及应用前景。目前，现有的悬挂式单轨车辆为达到降噪目的，其走行轮大多采用胶轮。而走行轮本身承载车辆重力，在实际运营过程中胶轮的磨耗较为严重，进而造成系统运营维护成本增高。另外，现有的悬挂式列车运行方向的控制由导向轮完成，导向轮需要通过跟轨道箱梁侧面的接触和摩擦来实现车辆方向的控制，一方面会造成导向轮的磨耗，另一方面由于导向轮和轨道箱梁侧面有间隙，导向的过程中会产生来回的晃动，所有导致车辆抗侧向的能力差。当前，德国、日本、美国、中国均开展了对悬挂式单轨列车的研究，中国的贵州黄果树、四川成都、天津滨海新区等城市均已有项目的规划和建设，研究优化制式的悬挂式列车，对多元化交通和未来交通模式探索均是迫切而有益的。技术实现要素：本实用新型的目的是提供一种直线驱动及电磁导向的悬挂式列车。本实用新型的技术方案如下：一种直线驱动及电磁导向的悬挂式列车，包括轨道箱梁，轨道箱梁顶板的下方设置有反应板；还包括套装在轨道箱梁内部的第一车架，第一车架的上方设置有前部直线电机和后部直线电机，左侧和右侧分别设置有左侧前部导向电磁铁、左侧后部导向电磁铁、右侧前部导向电磁铁和右侧后部导向电磁铁，每一个导向电磁铁均设置有与其配合的导向传感器；前部直线电机和后部直线电机均临近反应板，左侧前部导向电磁铁和左侧后部导向电磁铁及其导向传感器均临近轨道箱梁的左侧板，右侧前部导向电磁铁和右侧后部导向电磁铁及其导向传感器均临近轨道箱梁的右侧板；第一车架的左侧和右侧，还分别设置有导向轮组；第一车架的下方还设置有轮轴，轮轴的两端分别套装车辆支撑轮，车辆支撑轮放置在轨道箱梁下板走行面；还包括与第一车架结构相同的第二车架，第一车架的下方还通过前吊臂连接到车体前部，第二车架的下方还通过后吊臂连接到车体后部。进一步地，所述第一车架和第二车架，上方的中部还分别设置有减重电磁铁；每一个减重电磁铁均设置有与其配合的减重传感器；减重电磁铁及其减重传感器均临近轨道箱梁顶板。本实用新型的结构，有利于缓解现有悬挂式单轨列车导向轮的磨耗，增加车辆的抗侧向能力，简化车辆结构和降低运营维护的成本。附图说明图1是系统整体结构的左侧示意图。图2是系统整体结构的右侧示意图。图3是系统整体结构中直线驱动部分的剖面图。图4是系统整体结构中电磁减重部分的剖面图。图5是两个系统组合构成一个完成车辆单元的示意图。图6是具体实施例中减重电磁铁的设计示意图。图7是具体实施例中导向电磁铁的设计示意图。图8是具体实施例中短定子异步直线电机的设计示意图。图中标号表示：直线驱动系统100，直线驱动系统反应板101，异步短定子直线电机102，异步短定子直线电机103，直线电机控制器104，直线电机控制器105、直线电机定子铁芯106和直线电机定子绕组107；电磁导向系统200，导向电磁铁201、导向电磁铁202、导向电磁铁203、导向电磁铁204、导向控制器205、导向控制器206、导向控制器207、导向控制器208、导向传感器209、导向传感器210、导向传感器211、导向传感器212、导向电磁铁磁极213和导向电磁铁线包214；电磁减重系统300，减重电磁铁301、减重控制器302、减重传感器303、减重电磁铁磁极304和减重电磁铁线包305；车辆导向轮组400、车辆支撑轮4、轨道箱梁500、轨道箱梁顶面501、轨道箱梁走行面502，车架1，车体2，吊臂3。具体实施方式采用直线电机驱动的方式来实现悬挂列车的走行，则可以省掉机械的传动装置，现有制式中车轮承担的驱动部分将省去，只承担支撑功能，实现悬挂式列车轮轴系统的简化，提高其可靠性。同时配合电磁减重技术，充分利用悬挂式列车系统轨道箱梁的内部的顶面部分，利用电磁吸力，使得箱梁顶面对车辆产生一个向上的作用力，从而使得车辆的胶轮与箱梁走行面之间的压力减小，达到有效降低胶轮磨损的作用。同时，采用电磁导向方式，既可有效的避免导向轮的磨耗，降低运营维护成本，又可提供足够的抗侧向力，保障列车平稳运行。具体实施例如下：如图1、图2、图3和图4，系统包括直线驱动系统100、电磁导向系统200、电磁减重系统300、车辆导向轮组400和轨道箱梁500。其中，直线驱动系统由反应板101，异步短定子直线电机102，异步短定子直线电机103，直线电机控制器104，直线电机控制器105组成；电磁导向系统200由导向电磁铁201、导向电磁铁202、导向电磁铁203、导向电磁铁204、导向控制器205、导向控制器206、导向控制器207、导向控制器208、导向传感器209、导向传感器210、导向传感器211和导向传感器212组成；电磁减重系统300由减重电磁铁301、减重控制器302和减重传感器303组成。反应板101固定在悬挂式单轨车辆系统的轨道箱梁500内的上表面正中位置，异步短定子直线电机102和103安装在悬挂式单轨车辆的车架上部，与反应板101位置对应，直线电机控制器104和105安装在悬挂式单轨车辆的车架上；导向电磁铁201、202、203和204分别固定在悬挂式单轨车辆车架的侧面四角，与轨道箱梁500的左右内侧面对应，电磁导向系统200的导向控制器和导向传感器均安装在悬挂式单轨车辆的车架上；减重电磁铁301安装在悬挂式单轨车辆的车架上部，与轨道箱梁500内的上表面对应，电磁减重系统300的减重控制器和减重传感器均安装在悬挂式单轨车辆的车架上。车辆导向轮组400固定在悬挂式单轨车辆车架的两侧。轨道箱梁500内上表面安装的反应板101由抗磁导电材料制成，轨道箱梁500由导磁材料制成。悬挂式单轨车辆由直线驱动系统100提供走行和常规制动的动力，车辆的运行姿态由电磁导向系统200来控制，通过电磁减重系统300可使得车辆轮胎受到的压力减小，车辆导向轮组400可起到防护作用，在电磁导向系统200出现故障的情况下，可做应急导向使用。异步短定子直线电机102和103通过与反应板101之间的电磁作用产生驱动力，驱动悬挂式单轨车辆运行，驱动力的大小由直线电机控制器104和105来通过控制输入的电流大小、频率、相序实现。四个导向电磁铁201、202、203、204均可与轨道箱梁500的内侧面通过电磁作用产生吸力，导向控制器可根据导向传感器采集的距离值来控制导向电磁铁与轨道箱梁之间吸力的大小，当某个导向传感器采集的距离值大于其额定的距离范围时，增加其对应的导向电磁铁的电磁吸力，当某个导向传感器采集的距离值小于其额定的距离范围时，减小其对应的导向电磁铁的电磁吸力，四个导向电磁铁共同作用，可实现调整车架运行姿态的作用。减重电磁铁301通过与轨道箱梁500面的电磁作用产生电磁吸力，减重控制器302可根据减重传感器303采集的距离值来控制减重电磁铁301与轨道箱梁500之间吸力的大小。考虑到实际线路的不平顺，轨道箱梁安装误差和线路沉降的因素，实际运行过程中，减重电磁铁与轨道箱梁内上表面之间的距离值不是固定不变的，当减重传感器采集的距离值大于额定距离值时，增大减重电磁铁与轨道箱梁之间的吸力，当减重传感器采集的距离值小于额定距离值时，减小减重电磁铁与轨道箱梁之间的吸力，通过减重电磁铁产生的吸力，可使悬挂式单轨车辆系统的车轮与轨道箱梁之间的作用力减小，达到减重的目的。如图5，将两个悬挂式车辆和两套用于悬挂式车辆的直线驱动和电磁导向系统组合，在每个车辆的下部加上吊臂，然后通过吊臂将车厢固定，就可实现一个完整的能够用于编组的悬挂式列车单元，用于实现载客运营。如图6、图7和图8，轨道箱梁的截面尺寸为780mm*1100mm，其板厚为15mm(除顶板厚度为25mm外)，长度为30m，材料为q235；反应板的截面尺寸为400mm*4mm，长度为30m，材料均为铝；减重电磁铁为“山”型，截面尺寸为650mm*200mm，两边极板厚25mm，中间极板厚50mm，长度为1m，材料为q235，线包材料为铜，填充率0.6，工作气隙8mm；异步短定子直线电机铁芯宽240mm，极距为216mm，电机极数8，电机长1900mm，每极每相槽数3，总槽数80，气隙磁密0.18t，等效气隙19mm，绕组材料为铜，铁芯选用硅钢片；导向电磁铁的截面尺寸为150mm*150mm，极板厚15mm，长度为300mm，材料为q235，线包材料为铜，填充率0.6，工作气隙6mm。通过有限元仿真分析得出在以上设计参数的情况下，该系统的推力，减重力，导向力的结果见下表。部件类型输出力(单位n)备注异步短定子直线电机5460推力减重电磁铁52399减重力导向电磁铁7672导向力由上表可知，对于单个悬挂式车辆的直线驱动和电磁导向系统，其两个直线电机共能够提供10920n的推力，其一个减重电磁铁能够提供52399n的减重力，其单个导向电磁铁能够提供7672n的导向力。如图5，两个悬挂式车辆的直线驱动和电磁导向系统，可以组合成一个悬挂式列车单元，其总推力可达到21840n，可近似等效为2184kg，其总减重力可达到104798n，可近似等效为10480kg。由上述分析知，采用直线驱动、电磁减重、电磁导向的方法，可以有效缓解胶轮压力，增加胶轮使用寿命，同时可以简化车辆的机械结构，通过增加电磁导向，使得现有车辆中的导向轮变为安全防护轮，几乎无接触摩擦，有效减低运营维护成本。综上，本发明一种用于悬挂式车辆的直线驱动和电磁导向系统，整个系统具有结构简单，运营维护成本低的特点，能很好地满足城市辅助交通，旅游区交通，楼宇间交通的需求。当前第1页1 2 3 

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