适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架的制作方法

1.本实用新型涉及磁浮车辆走行机构技术领域，尤其涉及一种适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架。


背景技术：

2.根据相关数据，现有轨道交通车辆速度达到600km/h后，空气阻力占总阻力的比值达到90％以上且振动剧烈，再加上机械摩擦、粘着系数等因素，严重制约了轨道交通列车速度的进一步提升。低真空管道磁浮交通作为一种新型交通系统，在低气压的管道中运行，空气阻力对其影响较小；采用超导侧壁式悬浮导向装，不受机械摩擦和粘着系数的限制，且悬浮和导向间隙较大，安全性较强；采用的超导长定子直线电机，具有牵引能力强，从而使得列车可以达到更高的运行速度，是一种理想的未来交通工具。
3.悬浮架为低真空管道磁浮列车的核心子系统之一，现有技术中已有的一种悬浮架是一种采用三级悬挂(含磁轨)、采用轮式应急支撑导向、单拉杆牵引的悬浮架，其主要特点在于其左、右超导磁体先通过刚性连接装置连接在一起，再通过橡胶弹簧和纵向牵引拉杆与构架连接。然而，该现有的悬浮架采用三级悬挂虽然降低了车辆振动、具备较好的舒适性，但5至6米长的超导磁体仅通过其前后端部的2个橡胶弹簧以及侧边的2个纵向牵引拉杆与构架安装连接和传递载荷，对超导磁体的外杜瓦的强度和刚度要求极高，增大了内杜瓦到外杜瓦的传力和隔热设计难度，在超导磁体技术未完全成熟、尚属于薄弱环节的阶段，这种设计方式不利于实现系统最优；此外，采用单拉杆牵引不利于实现悬浮架车间铰接安装，导致单列车悬浮架数量增大、磁场影响区域增多、列车整体性弱，影响经济性和安全性。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架，能够解决现有技术中的技术问题。
5.本实用新型提供了一种适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架，其中，该悬浮架包括构架、导向轮总成、弹性装置、超导磁体及其附属件、中央牵引装置、支撑轮总成、横向阻尼装置、垂向阻尼装置、阻尼线圈、应急导向装置和应急支撑装置，
6.所述导向轮总成和所述应急导向装置设置在所述架构顶部的四角,所述超导磁体及其附属件设置在所述架构两侧，所述支撑轮总成和所述应急支撑装置设置在所述架构的底部，在列车的电磁悬浮力和导向力不足时，所述导向轮总成用于提供导向力而所述支撑轮总成用于提供支撑力以维持列车运行，在所述导向轮总成、所述支撑轮总成或所述超导磁体及其附属件故障时，所述应急导向装置用于缓和横向碰撞并提供稳定支撑而所述应急支撑装置用于缓和垂向碰撞并提供稳定支撑；
7.所述中央牵引装置设置在所述构架横梁之间用于传递与车体的牵引力和制动力；
8.所述阻尼线圈设置在所述超导磁体及其附属件两侧，所述横向阻尼装置在所述构架前后端部斜对称设置，所述垂向阻尼装置和所述弹性装置设置在所述构架顶部四角，且
所述横向阻尼装置、所述垂向阻尼装置和所述弹性装置与车体连接，所述弹性装置所述横向阻尼装置、所述垂向阻尼装置和所述阻尼线圈共同作用实现列车减振。
9.优选地，所述横向阻尼装置和所述垂向阻尼装置为阻尼可控的半主动减振器。
10.优选地，所述弹性装置为主动空气弹簧或被动空气弹簧。
11.优选地，所述支撑轮总成内置刹车单元，用于在列车降落时提供机械制动力。
12.优选地，所述中央牵引装置为z字形双牵引拉杆结构。
13.优选地，所述构架包括以目字型结构连接的至少两个构架端梁、至少两个构架侧梁和至少两个构架横梁。
14.优选地，所述架构的材料为铝合金型材和板材。
15.通过上述技术方案，能够使超导磁体从集中承载变为分散承载，降低了对外杜瓦的强度和刚度要求，同时还降低了超导磁体内部传力和隔热设计难度，减轻了超导磁体重量。
附图说明
16.所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。
17.图1示出了根据本实用新型实施例的一种适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架的示意图；
18.图2示出了根据本实用新型实施例的一种适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架的正视图；
19.图3示出了根据本实用新型实施例的超导磁体内部传力与连接示意图；
20.图4示出了根据本实用新型实施例的悬浮架车间铰接安装示意图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。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。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技
术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。
24.在本实用新型中，所述适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架可以设置在磁悬浮列车的车体底部。
25.如图1和2所示，本实用新型实施例提供了一种适用于低真空管道超导电动磁浮的悬浮架，其中，该悬浮架包括构架1、导向轮总成2、弹性装置3、超导磁体及其附属件4、中央牵引装置5、支撑轮总成6、横向阻尼装置7、垂向阻尼装置8、阻尼线圈9、应急导向装置10和应急支撑装置11，
26.所述导向轮总成2和所述应急导向装置10设置在所述架构1顶部的四角,所述超导磁体及其附属件4设置在所述架构1两侧，所述支撑轮总成6和所述应急支撑装置11设置在所述架构的底部，在列车的电磁悬浮力和导向力不足时，所述导向轮总成2用于提供导向力而所述支撑轮总成6用于提供支撑力以维持列车运行，在所述导向轮总成2、所述支撑轮总成10或所述超导磁体及其附属件4故障时，所述应急导向装置10用于缓和横向碰撞并提供稳定支撑而所述应急支撑装置11用于缓和垂向碰撞并提供稳定支撑(例如，直至列车停止)；
27.所述中央牵引装置5设置在所述构架1横梁之间用于传递与车体的牵引力和制动力；
28.所述阻尼线圈9设置在所述超导磁体及其附属件4两侧，所述横向阻尼装置7在所述构架1前后端部斜对称设置，所述垂向阻尼装置8和所述弹性装置3设置在所述构架1顶部四角，且所述横向阻尼装置7、所述垂向阻尼装置8和所述弹性装置3与车体连接，所述弹性装置3、所述横向阻尼装置7、所述垂向阻尼装置8和所述阻尼线圈9共同作用实现列车减振。
29.其中，所述阻尼线圈9为列车提供可控阻尼，所述弹性装置3为列车提供三向刚度和部分阻尼，所述横向阻尼装置7为列车提供可靠的横向阻尼力，所述垂向阻尼装置8为列车提供可靠的垂向阻尼力。
30.通过上述技术方案，能够使超导磁体从集中承载变为分散承载，降低了对外杜瓦的强度和刚度要求，同时还降低了超导磁体内部传力和隔热设计难度，减轻了超导磁体重量。
31.根据本实用新型一种实施例，所述横向阻尼装置7和所述垂向阻尼装置8为阻尼可控的半主动减振器。
32.根据本实用新型一种实施例，所述弹性装置3为主动空气弹簧或被动空气弹簧。
33.采用阻尼可控的半主动减振器、阻尼线圈以及被动空气弹簧或主动空气弹簧，可以使得超导磁体与构架固定连接时，车辆的运行舒适性和平稳性依旧可以满足标准要求。
34.根据本实用新型一种实施例，所述支撑轮总成6内置刹车单元，用于在列车降落时提供机械制动力。
35.由此，可以辅助列车实现刹车。
36.根据本实用新型一种实施例，所述中央牵引装置5为z字形双牵引拉杆结构。
37.通过将牵引拉杆设置为z字形双牵引拉杆，可以实现悬浮架车间铰接安装，增强了列车的整体性、降低了强磁场影响范围、减小了列车悬浮架数量，增强了列车经济性和安全性。
38.根据本实用新型一种实施例，所述构架1包括以目字型结构连接的至少两个构架端梁、至少两个构架侧梁和至少两个构架横梁。
39.其中，至少两个构架端梁、至少两个构架侧梁和至少两个构架横梁可以通过焊接方式连接，以组成目字型结构。
40.举例来讲，导向轮总成2的数量可以为至少四套，超导磁体及其附属件4的数量可以为至少两套，中央牵引装置5的数量可以为至少一套，支撑轮总成6的数量可以为至少四套，应急导向装置10的数量可以为至少四套，应急支撑装置11的数量可以为至少四套，横向减振器7的数量可以为至少两套，垂向减振器8的数量可以为至少四套，弹性装置3的数量可以为至少四套，阻尼线圈9的数量可以为至少两套。
41.在该示例中，至少四套所述支撑轮总成6和至少四套导向轮总成2可以通过螺栓与构架1连接，所述支撑轮总成5安装在构架1的构架端梁底部(例如，在每个构架端梁上设置支撑轮总成6)，在列车低速运行阶段(产生的电磁悬浮力和导向力不足)提供支撑力和制动力；至少四套导向轮总成2安装在构架1的构架端梁两侧(例如，在每个构架端梁上设置导向轮总成2)，在低速阶段提供导向力；支撑轮总成6和导向轮总成2均具备收放功能，其控制系统和液压系统可以安装在车体设备舱21(如图3所示)中，当列车达到起浮速度后产生足额电磁悬浮力和导向力，此时支撑轮总成6和导向轮总成2收回，列车降落阶段速度达到降落速度后支撑轮总成6和导向轮总成2放出。
42.在该示例中，至少四套所述应急支撑装置11，可以通过螺栓与构架1连接，应急支撑装置11安装在构架1底部，其可以内置缓冲元件，在紧急情况下提供支撑和缓冲功能；至少四套应急导向装置10安装在构架1两侧，其可以内置缓冲元件，在紧急情况下提供导向和缓冲功能；应急支撑装置11和应急导向装置10可以凸出悬浮架和列车(例如，应急支撑装置突出悬浮架底部，应急导向装置突出列车两侧)，正常运行时在横向和垂向与轨道留有若干间隙，以确保列车安全运行。
43.在该示例中，至少两套所述横向减振器7，为阻尼可控的半主动减振器，可以通过螺栓安装在构架1前后端部，为列车提供可控的横向阻尼力；至少四套所述垂向减振器，为阻尼可控的半主动减振器，可以通过螺栓安装在构架1前后端部，为列车提供可控的垂向阻尼力；至少四套所述弹性装置3，为被动空气弹簧或主动空气弹簧，其底部通过螺栓安装在构架1顶部四角，顶部与车体连接，为车辆提供三向刚度和部分阻尼；至少一套所述中央牵引装置5，为z字形双牵引拉杆结构，牵引拉杆两侧通过螺栓安装在构架1中央，其中部与列车铰接装置的牵引销连接(例如，支撑端车体16的带牵引销的下铰盘17通过牵引销与z字形双牵引拉杆连接)，传递牵引力和制动力；至少两套所述阻尼线圈9，可以通过螺钉分别安装在构架1两侧超导磁体外侧面(例如，固定在外杜瓦12的外侧面上)，为列车提供可控阻尼。此外，横向减振器、垂向减振器以及阻尼线圈的控制系统以及空气弹簧的附加气室、差压阀等设备可以安装在车辆设备舱21中。
44.更具体地，对于空气弹簧而言，构架1一端的2套空气弹簧与支撑端车体16连接，另一端的2套空气弹簧与铰接端车体19连接，铰接端车体19通过上铰盘18安装在支撑端车体
16的带牵引销的下铰盘17上。
45.根据本实用新型一种实施例，所述架构1的材料为铝合金型材和板材。
46.本领域技术人员应当理解，本实用新型上述的材料和数量仅仅是示例性的，并非用于限定本实用新型。
47.根据本实用新型一种实施例，如图3所示，每套超导磁体及其附属件4可以包含1件外杜瓦12、4套超导线圈、2或4件内杜瓦13、32套绝热支撑件15、若干套冷媒装置14和多套制冷机。超导磁体可以提供强磁场，在地面直线电机作用下实现牵引和制动，磁场切割地面悬浮导向线圈产生悬浮力和导向力。
48.其中，超导磁体及其附属件例如可以通过外杜瓦12内侧面上的32个螺钉与构架1的构架侧梁固定连接，外杜瓦12内侧面上的螺纹孔与内部的绝热支撑件15一一对应，产生的电磁载荷沿超导线圈-内杜瓦—绝热支撑件—外杜瓦—构架的路径传递，其制冷机等设备可以安装在车体设备舱21中。
49.从上述实施例可以看出，本实用新型所述的悬浮架在满足列车舒适性、安全性的情况下，解决了现有技术中超导磁体外杜瓦集中承载带来的超导磁体质量、传力和隔热设计难度大问题，并实现了悬浮架车间铰接安装，提高了经济性和安全性。
50.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
51.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
52.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
53.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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。