專利名稱：磁懸掛列車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種利用永磁鐵的引力，把車廂懸掛起來行駛的新型列車的設(shè)計(jì)，即磁懸掛列車。
從列車被發(fā)明之日起，列車就以其速度快、安全、平穩(wěn)、耗能少，而被世界各地普遍使用。但隨著社會的發(fā)展，一般的列車已不能滿足時(shí)代的需要。如今國際上使用的列車和地鐵都是雙鐵軌機(jī)車，整個(gè)車體都通過鐵輪壓在鐵軌上，產(chǎn)生很大的摩擦力，這就決定了它需要強(qiáng)大的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，和決定著它的速度不能太大，而且它的噪音大，柴油燃燒所放出來的廢氣還嚴(yán)重污染環(huán)境。目前科學(xué)家們正在研究一種應(yīng)用超導(dǎo)體的磁懸浮列車，但它的軌道耗資巨大，耗能也很大，而且會產(chǎn)生電磁霧。目前比較理想的常溫超導(dǎo)體卻仍未問世。
本發(fā)明的目的是，利用永磁鐵的引力把車廂懸掛在高架橋的下面或地鐵的隧道的洞頂，通過限位輪調(diào)節(jié)永磁鐵與高架橋下面的軟磁鐵的距離，使車廂受到的重力跟向上的吸引力幾乎相等，那么機(jī)車受到的摩擦力也就變得很小，從而使阻力變得很小。這樣就大大節(jié)約了能源，大幅度提高了機(jī)車的速度。
本磁懸掛列車的構(gòu)造如
圖1所示，永磁鐵和軟磁鐵之間存在著引力，它們的引力大小會隨著它們之間的距離的改變而改變。距離變小時(shí)，引力就增大；距離變大時(shí)，引力就減小。磁懸掛列車就是把U型永磁鐵(10)固定在車廂(11)的頂部，再使永磁鐵(10)與固定在高架橋(9)下面或地鐵的隧道的洞頂?shù)能洿盆F(2)相吸，在引力的作用下列車懸掛起來。再在車廂(11)的四個(gè)角裝上限位輪(4)，上下移動(dòng)限位輪(相對車廂來說)，從而調(diào)節(jié)永磁鐵和軟磁鐵(2)的距離，使車廂(11)所受的重力跟向上的引力幾乎相等(允許有小小相差)，限位輪(4)對軌道(3)的壓力也就很小，又由于物體所受的摩擦力跟其接觸面的壓力成正比(f＝μN(yùn))，所以列車受到的摩擦力很小，列車不需多大的驅(qū)動(dòng)力就可以行駛，與磁懸浮列車相比，它的耗能更小，列車將全部用電驅(qū)動(dòng)，減少對環(huán)境的污染。磁懸掛列車懸掛在高架橋下面，它的軌道當(dāng)然要在高架橋的下表面，而且軌道和軟磁鐵融為一體，構(gòu)成“凸”字形軟磁鐵(2)，列車通過限位輪夾在“凸”字形軟磁鐵的鐵舌(即軌道)上行駛。當(dāng)列車要拐彎時(shí)，軌道中必須建有叉道。磁懸掛列車的叉道與普通列車相似，它的構(gòu)造如圖5所示。將叉道處的軟磁鐵(2)部分挖空，裝上規(guī)格剛好相同的拐板(17)、(18)、(19)、(20)，通過液壓筒(22)、(24)推動(dòng)拐板(17)、(18)、(19)、(20)，使拐板在挖空位置上左右平動(dòng)，從而改變列車行駛的軌道，達(dá)到拐彎的目的。整個(gè)列車線路的行車程序和管理規(guī)則不變。
由于列車被懸掛起來，重力跟向上的吸引力幾乎相等，使列車與軌道間的摩擦力變得很小，阻力小了，使列車的速度大幅度提高，噪音更小，大大節(jié)約了能源，列車用電驅(qū)動(dòng)，不會造成環(huán)境污染，是一種清潔環(huán)保的交通工具。磁懸掛列車的高架橋的橋面可作兩車道的高速公路，高架橋得到了充分利用。磁懸掛列車還特別適合作地鐵機(jī)車，根據(jù)地鐵隧道的特點(diǎn)，不需投資建高架橋，只要在洞頂增建“凸”字形軟磁鐵即可，投資小。
圖1是磁懸掛列車的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是磁懸掛列車的高架橋的構(gòu)造示意圖。
圖3是磁懸掛列車的車廂的構(gòu)造示意圖。
圖4是圖1中磁懸掛列車的A-A剖面圖、B-B剖面圖以限位裝置與軟磁鐵的具體構(gòu)造示意圖。
圖5是磁懸掛列車叉道的構(gòu)造和組裝示意圖。
下面結(jié)合附圖對磁懸掛列車的實(shí)施方案作詳細(xì)的描述。磁懸掛列車分為高架橋、車廂和叉道三大部分。磁懸掛列車的軌道(3)不同于一般列車的軌道，它分為地面上列車的軌道和地鐵的軌道。地面上列車的軌道是用混凝土柱(8)架起來的高架橋(9)，高架橋(9)的構(gòu)造如圖2所示，在地面上每隔若干米豎起兩排等高的混凝土柱(8)，再在柱頭上建混凝土橋板(9)，這和立交橋相似?；炷翗虬?9)下面通過兩條截面是長方形的混凝土(1)與截面是“凸”字形的軟磁鐵(2)接洽，這就構(gòu)成了整個(gè)高架橋(9)。由于混凝土的抗壓不抗拉性，所以在混凝土橋板(9)下面增加長方形混凝土(1)，來增強(qiáng)高架橋(9)的抗拉性。“凸”字形軟磁鐵(2)的鐵舌(3)，既作軟磁鐵，又作限位輪(4)的軌道，軌道(3)和軟磁鐵融為一體，兩個(gè)限位輪(上輪和下輪)夾在鐵舌(3)上，固定整個(gè)車廂(11)和用于調(diào)節(jié)永磁鐵(10)與軟磁鐵(2)的距離。高架橋的橋面可作兩車道的高速公路，供小噸位的車輛行駛，橋面車道通過斜坡與地面車道相連通，在地面行駛的車輛可以上到橋面，在橋面行駛的車輛也可以下到地面，非常便利，這肯定又是一條重要的交通干線。根據(jù)需要橋面還可以在其它方面加以利用，這就使高架橋得到了綜合利用，可謂一舉得。地鐵的軌道是建在地下的，地鐵的隧道四周都密封，這正適合建造磁懸掛列車，隧道兩旁的圍墻能牢固地支撐起洞頂，高架橋就免建了，只需在隧道洞頂增建“凸”字形軟磁鐵就夠了。
車廂(11)是懸掛在軌道(3)下面的，它是靠裝在車廂(11)頂部的永磁鐵(10)吸引軌道上的軟磁鐵(2)，而使自身受到引力的作用懸掛起來，它的結(jié)構(gòu)如圖3所示，在車廂的頂部鑲嵌上強(qiáng)力永磁鐵(10)，強(qiáng)引力永磁鐵(10)的引力越大，體積和質(zhì)量越小，就越合適，它制成U形，磁極左右公布，U形口向著軟磁鐵(2)(如圖4的B-B剖面圖)，使磁感線盡量多地集中在軟磁鐵(2)上，減少磁感線向外輻射，對周圍造成影響。車廂(11)四個(gè)角都裝上限位輪(4)，前兩對和后兩對限位輪分別組成一副，限位輪(4)分為上、下輪，它們的軸都固定在同一塊鋼板(12)上，上輪是光滑的小鐵圓輪，下輪是帶有齒牙的大鐵圓輪，上下輪夾在鐵舌(3)上，起固定車廂在軌道下和調(diào)節(jié)永磁鐵與軟磁鐵距離的作用。由于列車懸掛起來，限位輪(4)與軌道間的摩擦力很小，列車要驅(qū)動(dòng)或剎停都需要受到外力作用，這就必須把下輪帶上齒牙，同時(shí)在軌道的下表面也裝上規(guī)格相同的齒牙(13)，使下輪和軌道(3)不能發(fā)生相對滑動(dòng)(如圖4)，只要在下輪內(nèi)裝上剎車股就可以制動(dòng)。固定限位輪的鋼板(12)下面緊連著一個(gè)液壓筒(6)，液壓筒(6)穿過焊接在車廂上的軸承(5)，并且可以在軸承里上下滑動(dòng)，液壓筒(6)的內(nèi)圓柱與下面的測壓器(7)連接，測壓器也焊接在車廂里，限位輪(4)、鋼板(12)、軸承(5)、液壓筒(6)、液壓泵(14)和測壓器(7)構(gòu)成整個(gè)限位裝置。兩個(gè)測壓器(7)將測出的數(shù)據(jù)平均值的信息，傳給液壓泵(14)，液壓泵(14)收到這個(gè)數(shù)據(jù)信息后馬上驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)液壓筒(6)直到車廂受力平衡為止。當(dāng)車廂增重時(shí)，重力大于引力，車廂通過與其連接的測壓器(7)向下拉液壓筒(6)，由于與液壓筒連接的限位輪(4)夾在鐵舌(3)上固定不動(dòng)，所以，測壓器(7)受到液壓圓柱一個(gè)向上的壓力(相對測壓器來說)，這時(shí)測壓器(7)將這個(gè)數(shù)據(jù)信息傳給液壓泵(14)，液壓泵(14)收到數(shù)據(jù)信息后，驅(qū)動(dòng)電泵把液壓筒(6)內(nèi)的液體抽出一部分，液壓筒收縮，使車廂向上提起，引力增大，直到重力等于引力，液壓泵(14)停止工作。同理，當(dāng)車廂減重時(shí)，重力小于引力，車廂被液壓筒(6)向下推下，直到重力等于引力。車廂很長，前后受力不一定相同，所以前后兩副限位輪(4)須獨(dú)立工作。這樣就達(dá)到了全自動(dòng)調(diào)節(jié)，使車廂長期保持平衡狀態(tài)。
磁懸掛列車還必須解決軌道中的叉道問題，磁懸掛列車與普通列車的拐彎方式相似，都是由一條軌道分叉為兩條軌道，只是它們的拐彎具體形式不同，磁懸掛列車的叉道原理如(圖4)所示，在直軌道CD(即整條“凸”字形軟磁鐵)斜斜插入另一條軌道CE(即軟磁鐵D和E以一定夾角匯合于軟磁鐵C)，如圖5中的II所示的叉道結(jié)構(gòu)示意圖。由于固定上下兩個(gè)限位輪的厚鋼板(12)，是從車廂(11)頂伸上，并高于軟磁鐵(2)面(如圖4的A-A剖面圖)，所以當(dāng)列車要通過軌道CD時(shí)，軟磁鐵CD與E之間，必須空出一條足以讓鋼板(12)通過的軌道溝GH。同理，當(dāng)列車要通過軌道CE時(shí)，在軟磁鐵CE與D之間也要空出一條軌道溝FH。兩條軌道溝把“凸”字形軟磁鐵軌道CD、CE分成C、D、E三大塊。從F、G處分別去掉軟磁鐵D、E的尖端部分，并在F、G處打制出一小段鐵舌(15)、(16)，鐵舌(15)、(16)和軟磁鐵C兩邊的鐵舌(3)一起支撐住拐板(17)、(18)。在D、E兩塊軟磁鐵的分叉處挖去一個(gè)等腰梯形H，等腰梯形的上底和下底都有鐵舌伸出，用來支撐拐板(19)、(20)。所有拐板都是由厚度為軟磁鐵的一半的上下兩塊鐵板疊合而成(其實(shí)拐板是由一塊鐵板鑄制出來的，這里是為了方便理解)，為了方便讀圖，在圖5中的III用甲表示上鐵板，用乙表示下鐵板，用丙表示上、下鐵板重疊。拐板(17)、(18)是由上、下兩塊三角形鐵板疊合而成，它們剛好能鑲補(bǔ)軌道F、G處的缺失。拐板(19)、(20)是由上層是平行四邊形的鐵板和下層是五邊形的鐵板疊合而成，它們也剛好鑲補(bǔ)軟磁鐵D、E中梯形處的缺失。如圖5中的III的所示的兩塊“∏”形的拱板(21)，焊接在兩拐板(17)、(18)上，它們之間裝有一個(gè)液壓筒(22)，拐板(17)、(18)“∏”形拱板(21)和液壓筒(22)構(gòu)成一個(gè)固定的整體，液壓筒(22)推動(dòng)拐板(17)、(18)在軟磁鐵C兩側(cè)左右平動(dòng)，從而使軟磁鐵C能分別與軟磁鐵D、E鑲補(bǔ)成完整的軌道。同理，“∏”形拱板(23)焊接在拐板(19)、(20)上，在它的后面裝一個(gè)液壓筒(24)，液壓筒(24)推動(dòng)拐板(19)、(20)在梯形缺失處左右平動(dòng)，改變軌道。兩個(gè)液壓筒(22)、(24)由一個(gè)液壓泵驅(qū)動(dòng)。當(dāng)列車需要在軌道CD行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)液壓泵使兩液壓筒(22)、(24)把四塊拐板一起向左推動(dòng)，這時(shí)，軌道CD中的缺失處F和梯形的右半部分被拐板(17)、(20)完美鑲補(bǔ)完整，而G處和梯形左半部分的拐板(18)、(19)同時(shí)離開軌道CD，使軟磁鐵CD與軟磁鐵E間空出一條軌道溝GH，這時(shí)列車就可以順利通過軌道CD。當(dāng)列車要在軌道CE行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)液壓泵使兩液壓筒(22)、(24)把四塊拐板一起向右推動(dòng)，這時(shí)，軌道CE中的缺失處G和梯形的左半部分軌道被拐板(18)、(19)鑲補(bǔ)完整，而F處和梯形的右半部分的拐板(17)、(20)同時(shí)離開軌道CE，列車就可以順利通過軌道CE。這樣就實(shí)現(xiàn)了列車在叉道上的拐彎，而且磁懸掛列車與普通列車的拐彎規(guī)程基本相同，整個(gè)線路的行車程序和管理規(guī)則不變。
權(quán)利要求
一種利用永磁鐵的引力把車廂懸掛起來行駛的新型列車——磁懸掛列車，它的特征和權(quán)利要求如下1、列車被懸掛起來行駛。
2.列車?yán)昧擞来盆F的引力使列車懸掛起來，且列車受到的重力跟向上的引力幾乎相等，使摩擦力變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的特征，列車是靠裝在車廂頂部的永磁鐵吸引裝在高架橋下面和地鐵隧道的洞頂?shù)能洿盆F，而使列車懸掛在高架橋下面或隧道的洞頂行駛。
4.高架橋是由混凝土柱、混凝土橋板、長方形混凝土和“凸”字形軟磁鐵組成，橋面是兩車道的高速公路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特征，混凝土柱支撐起混凝土橋板，混凝土橋板通過長方形混凝土與“凸”字形軟磁鐵連接。“凸”字形軟磁鐵的鐵舌是軌道，軌道和軟磁鐵融為一體。
6.車廂的四個(gè)角上裝有限位輪，頂部裝有永磁鐵，限位輪夾在軌道上，固定車廂在軟磁鐵下面行駛。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的特征，限位裝置是由限位輪、鋼板、液壓筒、液壓泵、軸承和測壓器組成。測壓器測量限位輪與軌道間的壓力，并把測出的數(shù)據(jù)信息傳給液壓泵，液壓泵控制液壓筒，從而調(diào)節(jié)永磁鐵與軟磁鐵間的距離，使列車受到的重力跟向上的引力幾乎相等。
8.列車的叉道是由兩條“凸”字形軟磁鐵匯合成一條“凸”字形軟磁鐵構(gòu)成，且“凸”字形軟磁鐵的換軌處被部分挖空。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的特征，每條軌道與另一條“凸”字形軟磁鐵之間都空出一條軌道溝，“凸”字形軟磁鐵的挖空處裝有能夠鑲補(bǔ)及移離軌道的拐板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8、9所述的特征，拐板是鑄制成剛好能鑲補(bǔ)軌道的挖空處缺失的規(guī)格，在同一副拐板上都焊接有“∏”形拱板和液壓筒，液壓筒推動(dòng)拐板在挖空處移動(dòng)，改變軌道。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種利永磁鐵的引力，把車廂懸掛起來行駛的新型列車的設(shè)計(jì)，即磁懸掛列車，它在車廂的頂部裝有永磁鐵，和在高架橋下面和地鐵隧道的洞頂裝上“凸”字形軟磁鐵(如圖1)，利用永磁鐵的引力把車廂懸掛在高架橋下面或地鐵隧道的洞頂，通過車廂四個(gè)角上的限位輪調(diào)節(jié)永磁鐵與軟磁鐵的距離，使車廂受到的重力跟向上的引力幾乎相等，從而使列車受到的摩擦力變得很小，大幅度提高列車的速度，大大節(jié)約了能源。高架橋的橋面還建成兩車道的高速公路，使高架橋得到充分的利用。
文檔編號B61B13/08GK1417072SQ0113041
公開日2003年5月14日 申請日期2001年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月1日
發(fā)明者陳光達(dá) 申請人:陳光達(dá)