一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车技术方案

本实用新型专利技术公开一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车，其包括车体、悬浮架和直线电机；车体通过中心牵引销和减震器与悬浮架的顶部上表面连接；直线电机包括直线电机初级和直线电机次级，直线电机次级（初级）设在悬浮架的下表面的中间，悬浮架的下表面相对直线电机次级（初级）的两侧边分别设置悬浮杜瓦，悬浮杜瓦的底部放置超导材料，直线电机初级（次级）沿轮轨列车轨道线路中间铺设且与直线电机次级（初级）相对应，轮轨列车轨道上对应悬浮杜瓦设有永磁轨道，永磁轨道固定于永磁轨道基底的上端，永磁轨道基底安装在轮轨列车轨道上。本实用新型专利技术能够共用轮轨列车的线路基建、电力系统、列控系统等，从而极大减小了线路及其它系统搭建成本。统搭建成本。统搭建成本。

【技术实现步骤摘要】
一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车


[0001]本技术涉及高温超导磁悬浮技术与高温超导磁悬浮列车工程应用领域，尤其涉及一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车。

技术介绍

[0002]轮轨列车最高商业运营速度已达到350 km/h，进一步提速将受到轮轨黏着力及机械传动限制，磁悬浮列车采用无接触的电磁力为列车提供悬浮、导向，通过直线电机进行直驱，从而达到更高的运行速度。从技术原理上分，磁悬浮列车主要包括常导电磁悬浮列车、电动磁悬浮列车、高温超导磁悬浮列车。目前，已经实现或即将实现商业化应用的磁浮列车包括中低速常导磁浮列车、高速常导磁浮列车、低温超导电动磁浮列车。
[0003]如图1所示的轮轨列车线路结构示意图，轮轨列车线路主要由道床、轨枕、钢轨与扣件组成，轨枕沿线路铺设在道床上，钢轨通过扣件固定在轨枕上，根据道床结构的不同，分为有碴轨道与无碴轨道。然而，中低速及高速常导磁浮列车采用抱轨结构，其线路需要全程高架，且需要使用特制的铁轨；低温超导电动磁浮列车则采用“U”形槽线路，其悬浮、导向、驱动装置全部设置在线路两侧，导致磁悬浮列车线路与现有轮轨列车线路不兼容，需要独立于轮轨列车线路进行建设，从而带来高昂的建设成本与资源浪费。
[0004]高温超导磁浮列车从结构原理与线路特点上看，是最接近轮轨列车系统的磁悬浮列车技术。然而，高温超导磁浮列车的悬浮承载性能与导向性能相对较弱，且悬浮能力与导向能力不能同时兼顾，往往为了获得可靠的运行稳定性，只能通过减弱系统的悬浮性能来提高其导向性能。因此，在保证系统悬浮承载性能条件下，有必要在现有技术的基础上增加辅助导向装置。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车。在不减小系统悬浮性能的条件下，使高温超导磁浮列车在轮轨列车线路上实现稳定的悬停、低速运行及高速运行，实现高温超导磁浮列车与轮轨列车系统的兼容，极大降低了线路系统的搭建成本与资源浪费。
[0006]本技术采用的技术方案是：
[0007]一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车，其包括车体、悬浮架和直线电机；车体通过中心牵引销和减震器与悬浮架的顶部上表面连接；直线电机包括直线电机初级和直线电机次级，直线电机次级（初级）设在悬浮架的下表面的中间，悬浮架的下表面相对直线电机次级（初级）的两侧边分别设置悬浮杜瓦，悬浮杜瓦的底部放置超导材料，直线电机初级（次级）沿轮轨列车轨道线路中间铺设且与直线电机次级（初级）相对应，轮轨列车轨道上对应悬浮杜瓦设有永磁轨道，永磁轨道固定于永磁轨道基底的上端，永磁轨道基底安装在轮轨列车轨道上。使高温超导磁悬浮列车共用轮轨列车的线路基建、电力系统、列控系统等，从而实现与轮轨列车系统的兼容，极大减小了线路及其它系统搭建的成本。
[0008]进一步地，中心牵引销的两侧分别设置减震器。
[0009]进一步地，轮轨列车轨道包括道床以及沿线路横向间隔铺设在道床上的轨枕，钢轨通过扣件固定在轨枕上。
[0010]进一步地，永磁轨道基底安装在钢轨的上端面，永磁轨道基底底面开设有与钢轨的上端面匹配固定的安装槽。
[0011]进一步地，永磁轨道基底代替钢轨安装在原钢轨位置，永磁轨道基底通过与永磁轨道基底匹配的永磁轨道扣件固定在轨枕上。
[0012]进一步地，永磁轨道基底设在钢轨外侧或内侧，且永磁轨道基底通过与永磁轨道基底匹配的永磁轨道扣件固定在轨枕上。
[0013]进一步地，轮轨列车轨道的两侧分别竖直设有侧梁，悬浮架的两侧边分别设有磁场源，侧梁的内侧面对应磁场源设有金属板，磁场源和金属板构成辅助导向装置。
[0014]进一步地，所述的磁场源为永磁体、电磁体、超导线圈磁体中的一种单一磁体结构或任意二种以上的组合结构；所述的金属板为金属导电板、常导线圈、“8”字形零磁通线圈中的单一结构或任意二种以上的组合结构；金属导电板采用铝、铜、铁中的一种单一材质或任意二种以上复合材质成型。
[0015]进一步地，当系统低速运行时，磁场源采用电磁体，金属板采用高磁导率的铁板，通过主动控制实现列车的辅助导向；当系统高速运行时，磁场源采用永磁体、超导线（带）圈磁体中的单一磁体结构或任意二种以上的组合结构，金属板采用高电导率的铝板、铜板、铝铜复合板或“8”字形零磁通线圈，使辅助导向装置工作在电动磁悬浮状态，从而在高速下具备高导向性能。
[0016]进一步地，所述的车体、悬浮杜瓦与悬浮架采用轻铝合金、碳纤维、环氧树脂与钢材中的单一材质或任意二种以上材质的组合进行建造，在确保结构强度可靠的条件下，最大程度减少列车的自重，从而提高系统的承载能力；所述的减震器为机械减震器、空气减震器、油压减震器、磁悬浮减震器中的一种单一结构或任意二种以上的组合结构。
[0017]进一步地，悬浮杜瓦采用注入液氮、低压固氮处理、制冷机制冷中的一种单一制冷方法或任意二种以上的组合制冷方法对超导材料进行冷却。
[0018]进一步地，所述的永磁轨道为永磁体、电磁体、超导线圈磁体中的一种单一磁体结构或任意二种以上的组合结构。
[0019]进一步地，直线电机初级为带铁心或空心三相绕组；直线电机次级为金属导电板、永磁体、电磁体、超导线材磁体中的一种单一结构或任意二种以上的组合结构；金属导电板采用铝、铜、铁中的一种单一材质或任意二种以上复合材质成型。
[0020]进一步地，超导材料为ReBaCuO（Re为稀土元素）或其它超导材料的块材、带材堆叠、线圈中一种单一组合结构或任意二种以上的组合结构。进一步地，优选超导材料为YBa2Cu3O7‑
x
。
[0021]进一步地，所述的轨枕采用木枕、钢枕、混凝土材料预制或现场浇筑成型；所述的道床采用碎石铺设成型，或采用混凝土预制或现场浇筑成型。
[0022]进一步地，永磁轨道采用永磁体进行组装时，永磁轨道的横向结构按Halbach阵列进行排列。
[0023]本技术采用以上技术方案，在现有轮轨列车线路的基础上，将永磁轨道替换
钢轨或铺设在钢轨旁边或钢轨正上方，在线路中间与两侧分别增加驱动装置与辅助导向装置，使高温超导磁悬浮列车共用轮轨列车的线路基建、电力系统、列控系统等，从而实现稳定的悬停、低速运行及高速运行，极大降低了线路系统的搭建成本与资源浪费。
附图说明
[0024]以下结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细说明；
[0025]图1 现有技术中轮轨列车线路结构示意图；
[0026]图2 高温超导磁浮列车复合轮轨线路系统结构图；
[0027]图3 高温超导磁浮列车复合轮轨线路俯视图；
[0028]图4 高温超导磁浮列车复合轮轨线路侧视图；
[0029]图5 永磁轨道复合钢轨线路设置示意图；
[0030]图6 永磁轨道线路设置示意图。
[0031]附图中标号的名称：
[0032]1‑
车体，2
‑
中心牵引销，3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车，其特征在于：其包括车体、悬浮架和直线电机；车体通过中心牵引销和减震器与悬浮架的顶部上表面连接；直线电机包括直线电机初级和直线电机次级，直线电机次级或直线电机初级设在悬浮架的下表面的中间，与直线电机次级或直线电机初级相对应直线电机初级或者直线电机次级沿轮轨列车轨道线路中间铺设，悬浮架的下表面相对直线电机次级或直线电机初级的两侧边分别设置悬浮杜瓦，悬浮杜瓦的底部放置超导材料，轮轨列车轨道上对应悬浮杜瓦设有永磁轨道，永磁轨道固定于永磁轨道基底的上端，永磁轨道基底安装在轮轨列车轨道上。2.根据权利要求1所述的一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车，其特征在于：轮轨列车轨道包括道床以及沿线路横向间隔铺设在道床上的轨枕，钢轨通过扣件固定在轨枕上；永磁轨道基底安装在钢轨的上端面，永磁轨道基底底面开设有与钢轨的上端面匹配固定的安装槽；或者永磁轨道基底设在钢轨外侧或内侧，且永磁轨道基底通过与永磁轨道基底匹配的永磁轨道扣件固定在轨枕上。3.根据权利要求2所述的一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车，其特征在于：永磁轨道基底代替钢轨安装在原钢轨位置，永磁轨道基底通过与永磁轨道基底匹配的永磁轨道扣件固定在轨枕上。4.根据权利要求1所述的一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车，其特征在于：悬浮架的两侧边分别设有磁场源，轮轨列车轨道的两侧分别竖直设有侧梁，侧梁的内侧面对应磁场源设有金属板，磁场源和金属板构成辅助导向装置。5.根据权利要求4所述的一种兼容轮轨列车系统的高温超导磁悬浮列车，其特征在于：所述的磁场源为永磁体、电磁体、超导线圈磁体中的一种单一磁体结构或任意二种以上的组合结构；所述的金属板为金属导电板、常导线圈、“8”字形零磁通线圈中的单一结构或任意二种以上的组合结构；金属导电板采用铝、铜、铁中的一种单一材质或任意二种以上复合材质成型；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：周大进，朱理铭，程翠华，赵勇，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：新型
国别省市：