專利名稱：動力系統(tǒng)外置式薄壁真空管道磁浮交通系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空管道磁浮交通系統(tǒng)中直線電機(jī)、磁懸浮系統(tǒng)和線路軌道設(shè)施的布 局，屬于真空管道交通之動力系統(tǒng)設(shè)置與管道結(jié)構(gòu)工藝相結(jié)合的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空管道高速磁浮交通就是讓磁浮列車在抽成真空的管道中行駛，速度可以達(dá)到 600km/h甚至6000km/h以上。其基本構(gòu)成有真空管道、磁浮車輛、直線電機(jī)和運行控制 設(shè)備。與直線電機(jī)配套的車載部件和與懸浮系統(tǒng)配套的車載設(shè)備必須安裝在車上，而固定 在軌道或管道上的動力設(shè)備有些既可以放置在管道內(nèi)，也可以布置在管道外部。當(dāng)這些動 力設(shè)備或檢測、控制系統(tǒng)布置在管道內(nèi)時，由于管道內(nèi)部是密封的空間，且在運行期間是真 空，這會給系統(tǒng)的安裝、檢修與維護(hù)帶來很大困難。已有■、穌論娜刪設(shè)計躲布的真空■茲浮麵方案，其動力細(xì)瞭浮_都放 置于中，如專利“ApparatusforVacuumTubeTransportation” (US2488287, Nov. 15，1949)、 “ VacuumTubeTransportationSystem，，(US25 1 1 979, June20, 1950)、 "Evacuatedtubetransport" (US5950543, S印temberl4, 1999)、“超導(dǎo)磁懸浮運輸系統(tǒng)，，(申 請?zhí)?0131697. 4，公開號CN1287961A，
公開日2001. 03. 21)、“磁懸浮真空隧道列車”(串請 號03145686. 3，公開號CN1569537A，
公開日2005. 01. 26)、“亞真空高速列車運行系統(tǒng)”(申 請?zhí)?00610200724. 6，公開號CN101020460,
公開日2007. 08. 22)、“一種在真空隧道(管 道)里行駛的超高速鐵路列車系統(tǒng)”(申請?zhí)?00610116705. 5，公開號CN101152866，
公開日
2008. 04. 02)、專利“一種用于真空管道交通的接駁走廊”(申請?zhí)?00710049111. 1，公開號 CN101054087，
公開日2007. 10. 17)、“真空管道運輸系統(tǒng)”(申請?zhí)?00810120049. 5，公開號 CN101323306，
公開日2008. 12. 17)和瑞士 Swissmetro的“瑞士地鐵”模式所描述的方式。這種把直線電機(jī)、懸浮機(jī)構(gòu)等動力系統(tǒng)置于管道內(nèi)的構(gòu)造帶來的問題是
(1)在管道內(nèi)安裝直線電機(jī)和懸浮機(jī)構(gòu)給建設(shè)施工造成很大麻煩和困難，如果管道斷 面較小，如小于3m，則在密閉的管道內(nèi)進(jìn)行人工和機(jī)械作業(yè)幾乎不可能；
(2)直線電機(jī)和懸浮機(jī)構(gòu)是真空管道交通運行時的主要熱源，將導(dǎo)致管道內(nèi)熱量積 聚，影響列車正常行駛和運行安全；
(3)要進(jìn)行人工檢修時，必須全系統(tǒng)停止運行，且需要檢修的部分管道經(jīng)充氣加壓后 檢修人員才能進(jìn)入，或者檢修人員必須穿戴真空壓力服才能在管道中作業(yè)，或者就需要如 專利“真空管道交通可開啟式管道結(jié)構(gòu)與工藝”(申請?zhí)?01010175386. 1)所描述的那樣把 管道設(shè)置成可開啟式的；
(4)直線電機(jī)、懸浮機(jī)構(gòu)占用管道內(nèi)有效空間，加大管道壁荷載，增加真空管道線路建 設(shè)成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對真空管道磁浮交通的直線電機(jī)、懸浮機(jī)構(gòu)等動力系統(tǒng)置于管道內(nèi)時的上述問 題，本發(fā)明給出動力系統(tǒng)外置式薄壁真空管道磁浮交通系統(tǒng)，即采用較小壁厚的真空管道， 把直線電機(jī)線圈、軌道懸浮機(jī)構(gòu)和其他線路設(shè)備，布置在管道外面，在有一薄管壁作隔離的 狀態(tài)下給管道內(nèi)的車輛提供運行動力和懸浮力。這種布置的優(yōu)點是，直線電機(jī)定子和懸浮 機(jī)構(gòu)的安裝施工可以方便地在管道外部進(jìn)行，運行過程中的日常檢修也在管道外部完成， 有利于機(jī)電系統(tǒng)散熱，不占用管道內(nèi)空間，能使真空管道的建設(shè)、維修和系統(tǒng)運營成本大幅 度降低。
本發(fā)明的技術(shù)方案是真空管道采用薄壁管道，要求管壁材質(zhì)對直線電機(jī)電磁場、 懸浮機(jī)構(gòu)的懸浮磁場沒有影響，如采用不會磁化的不銹鋼、碳合金、玻璃鋼或高強(qiáng)度有機(jī)材 料等；直線電機(jī)線圈和懸浮機(jī)構(gòu)布置在管道外部。如圖1所示，直線電機(jī)動子(5 )安裝在車輛(2 )的底部，直線電機(jī)定子(6 )安裝在 管道(1)底部且在管壁外部，要求緊帖管道外壁以減小直線電機(jī)定子(6)與動子(5)之間的 氣隙。車載懸浮裝置(3 )對稱地安裝在車輛(2 )靠近下部的兩側(cè)，與其對應(yīng)的固定于管道線 路的懸浮裝置(4)安裝在管道(1)靠近下部的兩側(cè)，布置在管道(1)外部，且緊帖管道壁以 使車輛(2 )獲得盡可能大的凈懸浮高度。車輛(2 )下部安裝支撐輪(8 )，管道壁內(nèi)部與支撐 輪(8)對應(yīng)的位置設(shè)置軌道，供懸浮系統(tǒng)停止工作或失效時車輛(2)停放或走行。為了盡可能使直線電機(jī)定子(6)接近動子(5)，減小氣隙，可局部減小直線電機(jī)動 子(6)所在部位的管道壁厚(16)，如圖2所示。如果所選擇的管道材質(zhì)對磁場或磁力線有 影響，則可采用復(fù)合管壁的形式，即把部分管壁局部用其他不影響磁場或磁力線的材料予 以替換，如圖3所示。對于懸浮機(jī)構(gòu)(4)所在位置的管道壁，也可采用類似的方法局部減小 壁厚，或者局部用其他材料替換。減小壁厚和復(fù)合管壁的措施必須以保證管道整體強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定為前提。根據(jù)本發(fā)明的原理，部分真空管道磁浮交通的通訊、檢測和運行控制系統(tǒng)也可布 置在管道外部。


圖1是動力系統(tǒng)外置式薄壁真空管道磁浮交通系統(tǒng)橫斷面示意圖。圖中(1)為真 空管道，(2)為磁浮車輛，(3)為車載懸浮裝置，(4)為固定在線路上的懸浮裝置，(5)為安 裝在車上的直線電機(jī)動子，(6)為固定在線路上的直線電機(jī)定子，(7)為布置于管道內(nèi)的支 撐磁浮車輛以及供磁浮車輛行走的軌道，(8)為磁浮車輛上的支撐輪。圖2和圖3是圖1中(56)的放大圖。圖2中(16)是削減壁厚的管道壁，圖3中 (17)是不同于主體管壁材質(zhì)的、對磁場和磁力線無影響材質(zhì)的管壁部分，其他如上所述。圖4是支撐輪和支撐軌道位于兩側(cè)時的示意圖，圖中(9)為固定在管道內(nèi)壁的支 撐軌道，(10)為固定在車輛側(cè)面的支撐輪，其他如上所述。圖5是直線電機(jī)布置在頂部的系統(tǒng)橫斷面示意圖。圖中標(biāo)示如上所述。圖6是直線電機(jī)和懸浮裝置都位于頂部的系統(tǒng)橫斷面示意圖。圖中標(biāo)示如上所 述。圖7是兼有斥力懸浮和吸力懸浮的混合懸浮的系統(tǒng)橫斷面示意圖。圖中(65)可以是懸浮裝置，也可以是驅(qū)動裝置，其他如上所述。圖8是懸浮裝置與驅(qū)動裝置均位于側(cè)面的系統(tǒng)橫斷面示意圖。圖中(11)為車載 懸浮與驅(qū)動裝置，(12)為固定在管道(1)上的懸浮與驅(qū)動裝置，其他如上所述。
圖9是拱形管道斷面的系統(tǒng)橫斷面示意圖。圖中(18)為車載懸浮與驅(qū)動裝置，為固定在管道側(cè)壁上的懸浮與驅(qū)動裝置，(20)為削減厚度的側(cè)面垂直部分管道壁， (21)為拱形管道的底部管道壁，其他如上所述。圖10是具有“T”軌道的系統(tǒng)橫斷面示意圖。圖中(13)為車載懸浮與驅(qū)動裝置， (14)為固定在管道上的懸浮與驅(qū)動裝置，(15)為支撐結(jié)構(gòu)，其他如上所述。
具體實施例方式實施方式一
對于斥力式懸浮、電動懸浮和高溫超導(dǎo)磁懸浮，直線電機(jī)和懸浮系統(tǒng)的布局可采用如 圖ι所示的結(jié)構(gòu)。例如當(dāng)使用高溫超導(dǎo)磁懸浮時，車載懸浮機(jī)構(gòu)(3)即為包含超導(dǎo)塊材和 液氮的低溫杜瓦，固定在管壁外部的懸浮機(jī)構(gòu)(4)即為永磁導(dǎo)軌。為車輛(2)提供支撐和供行走用的支撐輪(8)和軌道也可布置在車輛/管道下半 部分的兩側(cè)，如圖4所示。直線電機(jī)也可布置在頂部，即把動子(3)安裝在車輛頂部，把定子(4)安裝在管道 頂部，如圖5所示。實施方式二
對于吸力式懸浮，懸浮機(jī)構(gòu)應(yīng)該設(shè)置在車輛(2)和管道(1)靠近頂部的地方，如圖6所
7J\ ο也可采用混合懸浮的方式，把提供斥力的懸浮機(jī)構(gòu)布置在下方，把提供吸力的懸 浮機(jī)構(gòu)布置在上方，如圖7所示。圖7中(65)可以是直線電機(jī)，也可以是懸浮機(jī)構(gòu)。實施方式三
日本山梨試驗線的超導(dǎo)磁懸浮車屬于電動懸浮，懸浮與驅(qū)動裝置都在車輛和線路的兩 側(cè)。對于這種懸浮模式，相應(yīng)地將懸浮機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)布置在車輛和管道兩側(cè)即可。如圖 8所示，車載懸浮機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)(11)布置在車輛(2)兩側(cè)，固定在管道上的懸浮機(jī)構(gòu)與驅(qū) 動機(jī)構(gòu)(12)布置在管道壁外部。在這種懸浮方式下，管道還可以設(shè)計成拱形的，如圖9所示。圖9中(18)為車載 懸浮與驅(qū)動裝置/直線電機(jī)，(19)為屬于軌道構(gòu)成部分的固定的懸浮與驅(qū)動裝置/直線電 機(jī)。安裝懸浮與驅(qū)動裝置(19)處的管壁可以采用較小的壁厚(20)，S卩小于拱頂管壁(1)厚 度；同時，下部垂直部分管壁和底部水平位置的管壁(21)應(yīng)該較厚，厚度大于拱頂管壁(1) 厚度。也可采用不同材質(zhì)建造成復(fù)合管壁。因為電動懸浮的磁浮列車在低速和停站時不需要提供懸浮力，由車輪提供支撐和 車輛的行走，所以這種動力系統(tǒng)與懸浮系統(tǒng)的布置方式不會影響車門的布置，也不會影響 真空管道磁浮交通車站與車門連接走廊的布置。實施方式四
對于具有“T”形軌道的懸浮方式，如上海浦東機(jī)場線磁懸浮，在保證管道壁有足夠承 壓水平的前提下，也可按如圖10所示的斷面結(jié)構(gòu)在管道壁外部鑲嵌設(shè)置懸浮與驅(qū)動裝置(14)。這種布置在安裝、檢修時不如上述三種實施方式所給出的結(jié)構(gòu)那樣方便， 但比動力與 懸浮系統(tǒng)完全布置在管道內(nèi)的模式要便于安裝和檢修。
權(quán)利要求
一種動力系統(tǒng)外置式薄壁真空管道高速磁浮交通系統(tǒng)，其特征是采用較小壁厚的真空管道，把直線電機(jī)線圈、軌道懸浮機(jī)構(gòu)布置在管道外面，在有一薄管壁作隔離的狀態(tài)下給管道內(nèi)的車輛提供運行動力和懸浮力；其優(yōu)點是，直線電機(jī)定子和懸浮機(jī)構(gòu)的安裝施工可以方便地在管道外部進(jìn)行，運行過程中的日常檢修也在管道外部完成，有利于機(jī)電系統(tǒng)散熱，不占用管道內(nèi)空間，能降低真空管道交通的建設(shè)、維修和系統(tǒng)運營成本。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，真空管道管壁可采用不銹鋼、碳合金、玻璃鋼或高強(qiáng)度有機(jī)材料； 在保證管道整體管壁強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，對安裝直線電機(jī)或懸浮裝置的局部管壁可 以銑削成較小的壁厚，以減小直線電機(jī)氣隙、提高車輛的凈懸浮高度；也可制作成復(fù)合管壁 的結(jié)構(gòu)形式，即安裝直線電機(jī)和懸浮裝置處的管壁用不同的材質(zhì)，保證磁場和磁力線不受 影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，直線電機(jī)可以布置在頂部，也可布置在底部；斥力式懸浮裝置布置 在系統(tǒng)的下半部，吸力式懸浮裝置布置在系統(tǒng)的上半部。
全文摘要
本發(fā)明給出了一種動力系統(tǒng)外置式薄壁真空管道磁浮交通系統(tǒng)，即采用較小壁厚的真空管道，把直線電機(jī)線圈、軌道懸浮機(jī)構(gòu)和其他通訊、檢測和控制設(shè)備，布置在管道外面，在有一薄管壁作隔離的狀態(tài)下給管道內(nèi)的車輛提供運行動力、懸浮力和控制。要求管壁材質(zhì)對直線電機(jī)電磁場、懸浮裝置的懸浮磁場沒有影響，如采用不磁化的不銹鋼、碳合金、玻璃鋼或高強(qiáng)度有機(jī)材料，或者拼制成復(fù)合材質(zhì)的管道。這種布置的優(yōu)點是直線電機(jī)定子和懸浮機(jī)構(gòu)的安裝施工可以方便地在管道外部進(jìn)行；運行過程中的日常檢修也在管道外部完成；有利于機(jī)電系統(tǒng)散熱，避免真空管道內(nèi)部熱聚集；不占用管道內(nèi)空間；能降低真空管道高速磁浮交通的建設(shè)、維修和系統(tǒng)運營成本。
文檔編號B60L13/04GK101837790SQ20101019210
公開日2010年9月22日 申請日期2010年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月6日
發(fā)明者丁鐵騎, 周君, 張耀平, 李勝善, 梁靜, 郭翔鶴 申請人:張耀平