【技术实现步骤摘要】
高架半管智能五轨高温超导磁悬浮列车系统
[0001]本专利技术涉及一种高温超导磁悬浮列车，确切的说，是一种高架半管智能五轨高温超导磁悬浮列车系统。
技术介绍
[0002]目前我国现有技术的高温超导磁悬浮列车还处于实验阶段，高温超导磁悬浮列车是一种基于高温超导体与永磁轨道之间的磁通钉扎作用的磁悬浮列车，列车无需精确的主动控制便可稳定地悬浮于轨道之上，实现列车的自动悬浮、自动稳定和自动导向，高温超导磁悬浮列车不仅磁悬浮状态稳定，而且不存在磁阻，列车行驶时除了空气阻力外，不存在任何阻力，列车速度能够提高到600公里/小时，并且节能效果显著。高温超导体的专利技术使其所需的低温冷却系统变的简单，冷却成本大大降低；高温超导磁悬浮列车的技术优势明显高于常导磁悬浮列车和低温超导磁悬浮列车，高温超导磁悬浮列车已成为未来轨道交通技术研究的热点。现有技术的高温超导磁悬浮列车研究方案基本上有两种，一种是在空气中运行的抱轨式高温超导磁悬浮列车，例如：申请号是“2020104551615”，名称是“三明治结构高温超导磁悬浮列车”的申请文件。还有一种是在真空管道内运行的高温超导磁悬浮列车，它的速度能够提高到1000公里/小时。目前我国现有这两种技术的高温超导磁悬浮列车的实验系统多使用永磁体搭建的永磁轨道，永磁轨道的缺点在于：永磁轨道的产生的磁场分布受限于单位永磁体的磁化强度和磁化方向，缺乏可变性；轨道一旦铺设完成，其磁场强度就不可调节；轨道的磁场强度会随时间推移产生一定程度的衰减；永磁轨道的磁场是不可关断的，全程的永磁轨道会造成一定程度的磁污染；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高架半管智能五轨高温超导磁悬浮列车系统，包括高架半管智能五轨子系统和磁悬浮列车子系统；高架半管智能五轨子系统包括高架桥半管通道、左电磁轨道、右电磁轨道、中电磁轨道、左小电磁轨道、右小电磁轨道、高压输电线、变流器、无线智能控制器、光电接近开关；磁悬浮列车子系统包括磁悬浮列车、独立系统单元、前转向架、绞链转向架、后转向架、高温超导块材、前、后监控式智能杜瓦、小监控式智能杜瓦、正压液氮储存杜瓦罐、负压氮气回收杜瓦罐、压缩机、高压冷凝器、电磁阀、直线直流永磁电机、直线交流发电机、不间断电源控制器、蓄电池组、中央电脑控制器、操作台、调速编码器、制动编码器，其特征在于：所述高架半管智能五轨高温超导磁悬浮列车系统设置高架半管智能五轨子系统，高架半管智能五轨子系统设有高架桥半管通道，高架桥半管通道是一种享有独立路权的高速通道，高架桥半管通道与地面公路之间是互不干涉的立体交通，高架桥半管通道设置多个等分的桥墩（1），多个桥墩上端设置半管通道，半管通道的横截面为U形，半管通道的下端是弧形梁（2），弧形梁的左右端设有对称的左挡护墙（3）和右挡护墙（4），左挡护墙、右挡护墙、弧形梁和桥墩均用钢筋混凝土制造，弧形梁的中部是凹平面通道，凹平面通道的中部设有多个等分的排水孔（5），凹平面通道的两边设置对称的左斜面通道和右斜面通道，左斜面通道上端设置左电磁轨道，右斜面通道上端设置右电磁轨道，左、右电磁轨道的型号相同，对称于凹平面通道的左、右两边，左、右电磁轨道均设有下扁铁（6），下扁铁的上端均设有左竖铁（7）和右竖铁（8），下扁铁、左竖铁和右竖铁一体化制造成槽型铁，槽型铁的长度为10米，下扁铁的中部设有多个等分的铁芯孔，下扁铁的左、右端均设有多个等分的安装孔，左斜面通道上端设有多个等分的左螺杆和右螺杆，右斜面通道上端同样设有多个等分的左螺杆（9）和右螺杆（10），左螺杆和右螺杆的下端均预制在弧形梁的内部，左螺杆和右螺杆的上端均设有螺帽，左斜面通道上端的多个左螺杆和右螺杆均与左槽型铁左端的多个等分的安装孔和右端的多个等分的安装孔对应入座，多个螺帽将左槽型铁紧固在左斜面通道的上端；右斜面通道上端的多个左螺杆和右螺杆均与右槽型铁左端的多个等分的安装孔和右端的多个等分的安装孔对应入座，多个螺帽将右槽型铁紧固在右斜面通道的上端；左、右电磁轨道均设有上扁铁（11），上扁铁的长度为10米，上扁铁的中部设有一排多个等分的圆铁芯（12），多个圆铁芯大小相等，上扁铁与多个等分的圆铁芯之间是铆装连接，组成10米长的左铁芯组和右铁芯组，圆铁芯的直径小于槽型铁的铁芯孔的直径，多个等分的圆铁芯下端分别与多个等分的铁芯孔对应吻合、松配合连接；多个等分的圆铁芯外围均设有单线圈（13），多个单线圈的绕制方向均相同，左铁芯组的多个单线圈串联为左电磁线圈组，右铁芯组的多个单线圈串联为右电磁线圈组，多个单线圈通直流电产生相同的磁通极性，由电磁线圈组、铁芯组和槽型铁分别组装成10米长的左电磁轨道和右电磁轨道，多个10米长的左、右电磁轨道对接成长距离的左、右电磁轨道；所述左竖铁和右竖铁的上端高于上扁铁的平面，上扁铁位于左竖铁和右竖铁的中间，形成电磁轨道槽；多个左槽型铁和右槽型铁的内端均设有出线孔（14），电磁线圈组输入端的引线从出线孔引出；左、右电磁轨道是高温超导磁悬浮列车的磁悬浮轨道、导向轨道和制动轨道；所述左挡护墙右上端设有左小电磁轨道（15）；右挡护墙左上端设有右小电磁轨道（16），左小电磁轨道和右小电磁轨道型号相同，对称于半管通道的左、右端；左小电磁轨道和右小电磁轨道小于左电磁轨道和右电磁轨道，左小电磁轨道和右小电磁轨道的结构与左电磁轨道和右电磁轨道的结构相同、长度相等；左小电磁轨道和右小电磁轨道是磁悬浮列车的导向加强轨道，用于克服磁悬浮列车高速转弯时的离心
力；所述凹平面通道的中部设置多个等分的中电磁轨道，多个中电磁轨道之间有间隔；中电磁轨道设有条形硅钢片铁芯（17），条形硅钢片铁芯上端设有3个等分的T形齿牙（18），3个T形齿牙之间形成2个线圈槽，条形硅钢片铁芯的下端设有左L形支架（19）和右L形支架（20），条形硅钢片铁芯的下端设有3个连接螺丝杆（21）和3个螺丝帽（22），连接螺丝杆和螺丝帽将左L形支架、条形硅钢片铁芯和右L形支架紧固为一体的条形硅钢片铁芯总成；左L形支架和右L形支架下端均设有2个安装孔，凹平面通道上端设有多个左螺丝杆（23）和多个右螺丝杆（24），左螺丝杆和右螺丝杆的下端均预制在凹平面通道的内部，左螺丝杆和右螺丝杆的上端均设有螺丝帽（25），多个条形硅钢片铁芯总成的4个安装孔均与凹平面通道的左螺丝杆和右螺丝杆对应，多个螺丝帽将多个条形硅钢片铁芯总成紧固在凹平面通道中部；所述3个T形齿牙的每一个T形齿牙集中一个单线圈（26），相邻的单线圈分别为A相线圈、B相线圈和C相线圈，三相线圈绕组的之间的电角度为120度，相邻的T形齿牙之间的电角度为120度；2个线圈槽内设有霍尔传感器（27、28），中间的T形齿牙设有霍尔槽，霍尔槽内安装霍尔传感器（29），3个霍尔传感器之间的电角度为60度，3个霍尔传感器根据永磁电机动子的位置输出三相换相信号到无刷电机控制模块的输入端；三相线圈绕组连接为Y形的电路形式，三相线圈绕组前端的3根线为直线直流永磁电机的输入端，三相线圈绕组后端的3根线并联连接一起为中性线；条形硅钢片铁芯总成与三相线圈绕组组成中电磁轨道，中电磁轨道是短轨道，多个等分的中电磁轨道断续连接成长距离的中电磁轨道，多个中电磁轨道之间的等分距离设为区间距离，区间距离小于磁悬浮列车的长度，多个中电磁轨道是磁悬浮列车的牵引轨道和供电轨道，是直线直流永磁电机和直线交流发电机公共的多个短定子；所述左挡护墙左上端设置多个等分的变流器，多个变流器之间的距离等于多个中电磁轨道之间的区间距离，多个变流器均与多个中电磁轨道对应；多个变流器左端均设有高压绝缘子（30），多个高压绝缘子的左端均支撑着单相交流电的高压输电线（31），高压输电线的长度与半管式长轨道梁的长度相等；变流器设有外壳，外壳内部设有变压器（32），变压器的下端设有整流器（33），变压器的上端设有无线智能控制器（34），外壳的右上端设有光电接近开关（35）；因为高温超导磁悬浮列车的行驶阻力小，所需的牵引功率小，5个电磁轨道的电功率消耗少，所以高压输电线的电压低于现有高铁接触网的电压，所述变流器的功率小于现有高铁变流器的功率；所述光电接近开关是一种反射式光电传感器，当光电接近开关接近磁悬浮列车时，光电接近开关立即导通，当光电接近开关离开磁悬浮列车时，光电接近开关延长一段时间后关闭；所述多个无线智能控制器内均设有无线遥控接收模块、电子开关模块、电子直流调压模块和无刷电机控制模块，光电接近开关的输出端连接电子开关模块的输入端，电子开关模块的输出端连接变压器的初级线圈；高压输电线上的高压交流电经过电子开关模块的开关电路到变压器初级线圈的火线端，初级线圈的地线端连接接地回路线；无线遥控接收模块的输出端分别连接电子直流调压模块的调压端和无刷电机控制模块的调速端；当电子开关打开，变压器初级线圈通电，变压器的次级线圈输出低压交流电输送到整流器的输入端，整流器输出低压直流电源连接电子直流调压模块和无刷电机控制模块的电源端；所述长距离的左、右电磁轨道和长距离的左、右小电磁轨道均设有多个等长的区间电磁轨道，4个区间电磁轨道的长度均与多个变流器和多个中电磁轨道对应；4个区间电磁轨道的电磁线圈组全部串联连接；多个4个区间电磁轨道和多个中电磁轨道与高架桥半管通道组成长距离的具有智能控制功能的5个电磁轨道；高架桥半管通道中部设有多个等分的排水孔
（5），多个电子直流调压模块和无刷电机控制模块的输出线（36）经过多个排水孔到多个4个区间电磁轨道和多个中电磁轨道的输入端；电子直流调压模块输出电压可调的低压直流电源送到对应的4个区间电磁线圈组输入端，4个区间电磁轨道的电磁线圈组接通低压直流电源后，所述的长扁铁均产生N极的宽条形均匀磁场，所述的4个竖铁均产生窄条形的S极磁场，宽条形的N极磁场左右端的S极磁场对于高温超导块材的钉扎磁通的左右端产生约束力；无刷电机控制模块输出电压可调的低压三相交流电送到对应的中电磁线圈组的输入端；中电磁线圈组引出的3相线是直线直流永磁电机的电枢线，中电磁线圈组引出5根霍尔传感器控制线连接对应的无刷电机控制模块的输入端；在霍尔传感器的换相信号控制下，所述的无刷电机控制模块输出低压三相交流电到中电磁线圈组，中电磁轨道的3个T形齿牙产生的移动交流磁场与3个霍尔传感器的换相信号同步；所述的区间电磁轨道是智能控制的，区间电磁轨道通电时，其余部分的电磁轨道均处于断电状态，有效避免了全程电磁轨道的磁污染和电损耗；所述高架半管智能五轨高温超导磁悬浮列车系统设置磁悬浮列车子系统，磁悬浮列车子系统设有磁悬浮列车，磁悬浮列车设有头车厢和尾车厢，头车厢和尾车厢之间设有多节中车厢，每个车厢均为独立系统单元，多个独立系统单元均设置相同的高温超导磁悬浮机构、低温制冷机构、供电机构、牵引机构、电脑控制机构以及制动机构，多个独立系统单元之间互相独立，互相不受影响；所述头车厢和尾车厢均设有驾驶室（37），驾驶室内设有操作台（38），操作台设有中央电脑控制器（39）、操作键盘（40）、显示器（41）、调速编码器（42）和制动编码器（43），中央电脑控制器内设有无线遥控发射模块（44）；独立系统单元设有底盘（45），底盘上端设有车厢（46），底盘下端设有空气弹簧，空气弹簧下端设有前转向架和后转向架；所述的前、后转向架的横截面为梯形框架，前、后转向架是两个大小相等的梯形框架（47），所述梯形框架的下端设有左斜面和右斜面，左斜面和右斜面的大小相等、左、右对称；梯形框架的中上部左端设有左空气弹簧（48）、中上部右端设有右空气弹簧（49），前转向架的左、右空气弹簧支撑着底盘的前端，后转向架的左、右空气弹簧支撑着底盘的后端；前、后转向架之间设有绞链转向架（50），绞链转向架的横截面为长方形框架，绞链转向架的前端中部和后端中部均设有上绞链孔和下绞链孔；前转向架的后端中部和后转向架的前端中部均设有上连接板（51）和下连接板（52），前、后转向架的上连接板与下连接板均设有绞链轴（53），前转向架后端上连接板和下连接板的绞链轴连接绞链转向架前端的上绞链孔和下绞链孔；后转向架前端上连接板和下连接板的绞链轴连接绞链转向架后端的上绞链孔和下绞链孔；前转向架与绞链转向架以及后转向架经过绞链轴连接后，组成能够弯曲的长转向架，长转向架的长度等于车厢的长度；前转向架的左斜面前端和右斜面前端均设有前监控式智能杜瓦（54）；前转向架的左斜面后端和右斜面后端均设有后监控式智能杜瓦（55）；后转向架的左斜面和右斜面设有与前转向架同样的前监控式智能杜瓦和后监控式智能杜瓦；前、后转向架共计有8个相同的监控式智能杜瓦，左边4个监控式智能杜瓦和右边4个监控式智能杜瓦对称于梯形框架，左边4个监控式智能杜瓦和右边4个监控式智能杜瓦下端的斜面分别与左电磁轨道和右电磁轨道上端的斜面对应一致；8个监控式智能杜瓦内部均设有冷却的高温超导块材，左、右高温超导块材在左、右电磁轨道的电磁感应下产生超导涡流，超导涡流产生强大的钉扎磁通，8个高温超导块材强大的排斥磁力相当于8个车轮支撑独立系统单元的车厢；左、右电磁轨道的左斜面通道和右斜面通道形成对称的钝角，使左、右电磁轨道的排斥磁力指向磁悬浮列车的重心，使磁悬浮列车转弯时导向稳定，高温
超导块材的强大磁场使高温超导块材与电磁轨道之间的磁通具有钉扎效应和抗磁效应，磁悬浮列车无需精确的主动控制便可稳定地悬浮于电磁轨道之上，实现磁悬浮列车的自悬浮、自导向和自稳定；独立系统单元的车厢左下端和右下端均设有前安装孔和后安装孔，所述车厢左下端的前安装孔内安装前左小监控式智能杜瓦；后安装孔内安装后左小监控式智能杜瓦（56），前左小监控式智能杜瓦和后左小监控式智能杜瓦的左端面均与左小电磁轨道对应；车厢右下端的前安装孔内安装前右小监控式智能杜瓦和后右小监控式智能杜瓦（57），前右小监控式智能杜瓦和后右小监控式智能杜瓦的右端面均与右小电磁轨道对应；4个小监控式智能杜瓦的体积小于前监控式智能杜瓦和后监控式智能杜瓦，二者的结构基本相同；4个小监控式智能杜瓦分别与左小电磁轨道和右小电磁轨道之间设有对称的平行的气隙；4个小监控式智能杜瓦与左、右小电磁轨道之间的钉扎磁通能有效克服磁悬浮列车高速转弯时的离心力，使磁悬浮列车高速转弯时安全，车身平稳；前转向架的前监控式智能杜瓦和后监控式智能杜瓦之间设有前制动器；后转向架的前监控式智能杜瓦和后监控式智能杜瓦之间设有后制动器；在前、后转向架的左、右端均设有对称的左制动器和右制动器，独立系统单元共计有4个制动器，4个制动器均相同，所述制动器设有工字形支架（58），工字形支架上端设有前螺丝钉（59）和后螺丝钉（60），前、后螺丝钉将左工字形支架固定在转向架的左斜面中部；前、后螺丝钉将右工字形支架固定在转向架的右斜面中部；所述左、右工字形支架下端均设有制动蹄片（61），左制动蹄片和右制动蹄片下端的斜面分别与左、右电磁轨道上端的斜面一致，左、右制动蹄片的长度小于前监控式智能杜瓦和后监控式智能杜瓦之间的距离，左、右制动蹄片的宽度小于电磁轨道槽的宽度，当左、右制动蹄片座落在左、右电磁轨道槽内时，实现磁悬浮列车的制动；当8个监控式智能杜瓦的排斥磁力支撑磁悬浮列车悬浮时，8个监控式智能杜瓦下端的斜面分别与左、右电磁轨道上端的斜面之间形成相等的平行的气隙A（62）；前制动器的左、右制动蹄片的后端均设有前接近传感器（63）；后制动器的左、右制动蹄片的前端均设有后接近传感器（64）；所述长转向架的下端中部设有直线直流永磁电机动子和直线交流发电机动子，直线直流永磁电机动子和直线交流发电机动子是一种二合一的长动子；前转向架与绞链转向架和后转向架的下端中部均设有条形铁（65），3个条形铁的中部均设有多个等分的螺母孔，多个螺丝钉（66）将3个条形铁分别固定在前转向架与绞链转向架和后转向架的下端中部，3个条形铁的长度分别与前转向架与绞链转向架和后转向架的长度相等；3个条形铁的下端均设有多个大小相等的方块永磁体（67），多个方块永磁体在3个条形铁的下端排列成3个永磁条（68）；方块永磁体是垂直磁通方向，相邻的方块永磁体的极性互为相反，多个方块永磁体之间均设有铜质的沉头螺丝钉（69），多个沉头螺丝钉与3个条形铁的中部多个等分的螺母孔对应，多个沉头螺丝钉将多个方块永磁体分别固定在3个条形铁的下端，稳固3个永磁条；3个条形铁的左端均设有与条形铁的长度相等的条形硅钢片铁芯（70），条形硅钢片铁芯上设有多个等分的螺杆孔，条形硅钢片铁芯左端设有条形压板（71），条形铁的左端设有多个等分的螺丝杆（72），多个螺丝杆经过条形压板将条形硅钢片铁芯固定在条形铁的左端；条形硅钢片铁芯下端的平面与永磁条下端的平面一致，组成动子条形平面，动子条形平面与中电磁轨道上端的平面对应、平行，二者之间有气隙；条形硅钢片铁芯的宽度是条形铁宽度的1/7，条形硅钢片铁芯的下端设有多个等分的T形齿牙，多个T形齿牙之间形成多个线圈槽，条形硅钢片铁芯的多个线圈槽内设有3相线圈绕组（73），条形铁的左下端设有条形缺口（74），条形缺口为3相线圈绕组
提供空间；3个条形硅钢片铁芯与3相线圈绕组组成直线交流发电机的3个发电机动子，3个发电机动子与中电磁轨道组成3个直线交流永磁发电机；3个永磁条连接为长转向架永磁条，3个永磁条之间有间隔，磁悬浮列车的车厢之间有间隔，磁悬浮列车下端的多个长转向架永磁条组成一个有间隔的长永磁条动子，长永磁条动子的长度与磁悬浮列车的长度相等，长永磁条动子与多个中电磁轨道组成直线直流永磁电机；所述长永磁条动子的条形平面均与中电磁轨道上端的平面对应，对应面之间设有相等的平行的气隙B（75）；当8个监控式智能杜瓦的排斥磁力支撑磁悬浮列车悬浮时，左、右制动蹄片下端的斜面分别与左、右电磁轨道上端的斜面之间形成相等的平行的气隙C（76）；此时为磁悬浮的稳定状态，磁悬浮稳定状态下的气隙A大于气隙B，气隙B大于气隙C；所述绞链转向架内中部设有蓄电池组（77），蓄电池组为独立系统单元的制冷机构和电脑控制机构提供不间断电源，蓄电池组后端设有3个不间断电源控制器（78、79、80），蓄电池组的正负极与3个不间断电源控制器的电源输出端并联连接，3个不间断电源控制器的输入端分别连接3个直线交流发电机动子的输出端；所述多个独立系统单元的车厢内均设有连接电缆（81），多个独立系统单元的底盘均设有穿线孔，底盘下端的蓄电池组的输出线以及多个传感器的输出线经过穿线孔进入车厢内，再经过连接电缆与制冷机构和电脑控制机构连接；中电磁轨道是直线直流永磁电机和直线交流发电机的公共短定子，所述直线直流永磁电机是一种高速两极无刷直流永磁电机，所述直线交流发电机是一种两极3相交流感应发电机；无刷电机控制模块输出电压大小可调的3相交流电压到公共短定子，公共短定子产生的3相移动磁场牵引长永磁条，公共短定子产生的3相移动磁场频率与3个霍尔传感器的换相频率同步，3个直线交流发电机的动子铁芯跟随公共短定子的3相移动磁场同步移动，3个直线交流发电机动子铁芯的3相线圈同步感应出频率相同的3相交流电压输出到各自的不间断电源控制器的输入端，所述不间断电源控制器包括整流电路、稳压电路和自动关机电路，3个不间断电源控制器自动给蓄电池组充电，充满电自动关机；独立系统单元的12个监控式智能杜瓦内部均设有冷却的高温超导块材，12个高温超导块材在4个电磁轨道的电磁感应下产生超导涡流，超导涡流产生强大的钉扎磁通，8个前后监控式智能杜瓦的高温超导块材强大的排斥磁力支撑独立系统单元的列车车厢，4个小监控式智能杜瓦的高温超导块材强大的钉扎磁通稳定列车车厢的左、右端，高温超导块材与电磁轨道之间的磁通具有钉扎效应和抗磁效应，磁悬浮列车无需精确的主动控制便可稳定地悬浮于电磁轨道之上，实现磁悬浮列车的自悬浮、自导向和自稳定；磁悬浮列车在高架半管通道内运行相当于磁悬浮列车在真空管道内运行的稳定效果，管道内运行的磁悬浮列车在任何情况下都不会出现出轨和翻车事故，确保了磁悬浮列车在高速转弯时的安全性和可靠性；独立系统单元的所述8个前后监控式智能杜瓦的型号均相同，均设有高温超导块材支架、杜瓦外壳、真空3角阀、电磁阀和温度传感器；所述的前后监控式智能杜瓦设有圆底座（82），圆底座中部设...
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