專利名稱：磁浮鐵路行車線路以及組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1前序部分所述類型的行車線路以及一種組件和一種按權(quán)利要求16前序部分所述的它的制造方法。
這類行車線路和組件是已知的(DE3928277C2、DE3928278C2)。行車線路可用混凝土或鋼梁以及根據(jù)需要架設(shè)在支架上或地面附近。在沿一條事先確定的路線的方向連續(xù)排列的梁上安裝所有為運行磁浮鐵路所需的設(shè)備部件。這尤其指的是導引磁浮鐵路機車車輛所需的側(cè)向?qū)к壱约爸С泻万?qū)動所需的形式上為定子組的反作用軌道，它們的功能面必須準確地位于通過選線給定的空間曲線上。
為了簡化這類行車線路的架設(shè)，設(shè)備部件尤其定子組由直線延伸的單元組成，它們在彎曲的行車線路段內(nèi)按折線的方式來近似當?shù)氐目臻g曲線。由此產(chǎn)生的與理想線的偏差非常小，因為由于機車車輛構(gòu)造的原因行車線路的曲率半徑不允許小于約350m。
定子組通常設(shè)計在行車線路下側(cè)的功能面用于與為在車輛與行車線路之間產(chǎn)生不接觸的懸浮技術(shù)所需要的磁場而設(shè)在機車車輛上的承力磁鐵連接。此外，具有大多同樣在其下側(cè)的長定子線性驅(qū)動裝置的磁浮鐵路的定子組交替地制有齒和槽，槽內(nèi)置入單相或多相交流由行波繞組(DE19620221 A1)，用于產(chǎn)生為驅(qū)動磁浮鐵路所需的行波場。通常在機車車輛的兩側(cè)設(shè)一致的線性驅(qū)動裝置，并因而行車線路的每個車軌配備兩個平行定子。由此形成兩個分開的但機械上互相固定的驅(qū)動系統(tǒng)。為了使它們能產(chǎn)生相同的推力，要求在兩側(cè)的定子槽的柵格相對于一條位于兩條相關(guān)空間曲線之間想象的中心線是一致的并且同步延伸，也就是說兩側(cè)定子必須有一致的沿行車線路的全長連續(xù)相同的齒／槽節(jié)距。
在彎曲的行車線路段內(nèi)產(chǎn)生一個問題，即這兩個定子的空間曲線由于它們的間距而彼此有不同的長度，也就是說，沿彎道內(nèi)側(cè)延伸的空間曲線比沿此同一個彎道的外側(cè)延伸的空間曲線短。迄今這樣來解決上述問題，即，或采用等長的定子組以及外部的定子組鋪設(shè)時有比內(nèi)部定子組大的材料間隙，或?qū)⑼獠慷ㄗ咏M設(shè)計為長于內(nèi)部的定子組。
從設(shè)計和成本方面看采用等長的定子組是有利的，但與此同時帶來缺點。這些缺點例如在于，大小不同的間隙影響長定子磁場的理想分布。因為單個定子組比較短(例如1000mm至2000mm)，因此在越過它們時導致力的周期性快速變化，機車車輛是借助此力保持處于懸浮狀態(tài)的，由此帶來的結(jié)果是，可能激勵行車線路或機車車輛零件振動。這種振動不僅會縮短行車線路和車輛所有部分的使用壽命，而且會對乘車舒適性和產(chǎn)生噪聲有不利的影響。通過使用較長的外部定子組盡管原則上可以避免此問題，但這樣做的缺點是，對于從大約350m起的所有曲率半徑必須生產(chǎn)特殊的定子組，出自于成本方面的原因這是不希望的。因此在實際上只是在選出的曲率半徑范圍內(nèi)才配設(shè)有長度相應地適配的定子組，所以即使在采用這種方法時也至少部分地必須考慮有大的間隙寬度。
此外，在這里所關(guān)心的類型的行車線路中，由一塊塊薄板組成的定子組，為了避免很快腐蝕，要求用例如1至2mm的防腐層圍繞。但從磁性的角度觀察這樣做的結(jié)果是，除了已提及的材料間隙外還要加上由于保護層造成的間隙，所以對于車輛的支承和行駛特性而言是重要的磁隙比定子組相鄰端側(cè)之間出現(xiàn)的純材料的間隙要大得多。因此，材料的間隙應保持為盡可能地小。
若涉及制造具有至少兩個車軌，例如一個往和一個返軌的行車線路，則磁隙尺寸的問題變得更加嚴重。在這種情況下，在彎曲的行車線路段中，在處于最靠里的空間曲線段的長度與處于最靠外的空間曲線段的長度之間的差別更大，其結(jié)果是在使用同類定子組和梁時，或必須考慮在兩個車軌之間錯移，或必須采取特殊的措施，例如與預選的齒／槽節(jié)距不同，這就進一步影響行駛和支承特性。
因此本發(fā)明的目的是，設(shè)計前言所述類型的行車線路和組件，使得即使采用長度只有小量差別的定子組也能在很大程度上避免在跨越時周期性地改變支承力。此外應提供一種可經(jīng)濟地使用的制造行車線路的方法，這種方法在采用相同定子組和少量系列梁的情況下尤其適用于生產(chǎn)具有兩個或多個車軌的行車線路，不會出現(xiàn)車軌之間不希望的大的錯移或產(chǎn)生其它的干擾。
權(quán)利要求1、15和16特征部分所述的特征用于達到此目的。
本發(fā)明以下列認識為基礎(chǔ)，即，為了能基本避免大的定子間隙和由此引起的不良影響，行車線路不僅由少量不同長度的定子類型組成，而且在每個定子段內(nèi)令這些定子組按這樣的方式互相組合，即，使它們總是產(chǎn)生最有利的材料間隙寬度。這可以在定子槽的柵格沒有或有很小改變的情況下達到。由此帶來另一個優(yōu)點，即，要使用的梁也可以統(tǒng)一和可分為少量類型。盡管為了生產(chǎn)不同的定子類型成本略有提高，但這樣做在完全不同的行車線路構(gòu)型的選線和設(shè)計以及為建設(shè)行車線路所需要的邏輯性方面帶來突出的優(yōu)點。
由從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明其他有利的特征。
下面結(jié)合表示實施例的附圖進一步說明本發(fā)明，附圖表示

圖1用于按本發(fā)明的行車線路的梁的示意透視圖；圖2在使用圖1所示梁的情況下在彎曲的行車線路段上方看的示意俯視圖，其中，用陰影線表示設(shè)在梁表面下方的定子組；圖3普通的“第一”定子組側(cè)視圖；圖4行車線路段第二種實施形式與圖2對應的視圖；圖5至7按本發(fā)明設(shè)計的“第一”、“第二”和“第四”定子組端齒側(cè)視圖，與圖3相比放大表示；圖8兩個在間隙區(qū)互相鄰接的“第一”和“第二”定子組的放大側(cè)視圖；圖9兩個在間隙區(qū)互相鄰接的長度不同的“第二”定子組放大側(cè)視圖；以及圖10示意表示用于具有兩個車軌的行車線路的一個設(shè)計段。
圖1表示一種鋼或混凝土制的梁1，它適用于架設(shè)按本發(fā)明的磁浮鐵路行車線路，磁浮鐵路有一個至少具有兩個平行定子的長定子線性驅(qū)動裝置。在本實施例中所涉及的梁1是沿預定線路彎曲的，如用一條畫在其中面內(nèi)的空間曲線2所示。此外示意表示了有相互垂直的軸3、4和5的笛卡兒坐標系。梁1和定子可繞全部的三根軸3、4和5彎曲，其中，繞軸3的彎曲對應于列車在曲線上行駛，繞軸4的彎曲相當于上坡或下坡行駛，以及繞軸5的彎曲意味著沿曲線外軌超高方向的坡度。
在梁1的下側(cè)和空間曲線2的兩側(cè)各安裝一個定子段6或7，在本實施例中定子段6位于繞軸3延伸的弧形段外側(cè)，定子段7則位于此弧形段的內(nèi)側(cè)。定子段6和7沿空間曲線8和9排列，空間曲線8和9例如有梁1的空間曲線2作為共同的中心線。應當理解這只是作為范例，也就是說空間曲線2、8和9的位置也可以規(guī)定其他方式。作為替換的方式例如空間曲線2、8和9可以設(shè)在一個平面內(nèi)，這一平面位于應形成的在長定子與機車車輛的支承磁鐵之間的空氣隙內(nèi)。定子段6和7分別由一些定子組組成，定子組沿空間曲線8或9的方向連續(xù)地和按折線的方式排列。它們在梁1上的固定可按已知的不同方法進行。此外，在圖中沒有畫出的整個行車線路由許多沿空間曲線2的方向連續(xù)排列的梁1組成，這些梁取決于路線可以是直的或彎曲的。最后，這些梁1按已知的方式在中部借助于固定支承和在兩端各借助于一個浮動支承安裝在支架上或其他下部結(jié)構(gòu)上，并因而分成兩個區(qū)域。還有，也可以只設(shè)一個區(qū)域或多于兩個區(qū)域和具有按其他布局的固定和浮動支承的梁。
所說明類型的梁、它們的支承、定子組在梁上的固定以及在定子段6和7的槽內(nèi)例如三相交流電繞組的安裝都是眾所周知的(DE3323696C2、DE3404061C1、DE3928277C1、DE3928278C2)，因此不需要詳細說明。
圖2表示按圖1的梁1俯視圖。依此，空間曲線2、8和9的投影便是在本實施例中的路線，但也可以是其他任意曲線，例如螺旋線或正弦波形。此外圖2還表示梁1有一條用線10表示的想象的中面并位于兩條想象的用點劃線表示的平面11和12之間，它們設(shè)置為與空間曲線2、8和9正交或垂直。因此，圖中未畫出的梁的固定和浮動支承的軸線同樣布置為與空間曲線2、8和9正交，這同樣適用于梁始端1a和梁末端1b。這樣一種布局對于制造包括兩個各具有兩個定子的車軌(例如往返軌)的行車線路是特別恰當?shù)摹?br> 固定在梁1上的定子段6和7在本實施例中各由六個直的定子組6a至6f及7a至7f組成。每一個這種定子組有針對定子組6c的圖3所示的總體形狀和在其下側(cè)包括一些長度相同的交替的齒14和槽15，它們有一個與空間曲線2有關(guān)的預選的柵距或預選的齒／槽節(jié)距16。在端部的端齒17通常只有其余齒14的一半寬，因此兩個互相鄰接的定子組的端齒17總是共同構(gòu)成一個具有齒14的長度的齒。
按本發(fā)明，梁1與它是直或是彎曲的無關(guān)總是布置在空間曲線2上位于平面11、12內(nèi)的兩個點18和19(圖2)之間，它們的間距等于齒／槽節(jié)距16的整數(shù)倍。在這里，梁1沿路線方向(空間曲線2)短一個尺寸，它允許在梁始端1a或梁末端1b與相關(guān)的想象平面11或12之間各留下一個間隙20、21，它與相鄰梁的相應間隙21或20共同形成一個伸縮縫。在這里應特別指出，在安裝在梁始端1a或末端1b處的定子組6a、6f或7a、7f之間也構(gòu)成足夠大的伸縮縫20a、21a以及定子組6a、6f或7a、7f按這樣的方式布置，即，使得即使在可預期的最高溫度及所有其他運行中產(chǎn)生的負荷下，定子組在此區(qū)域內(nèi)也不可能相碰撞或定子繞組也不可能在它們之間被擠碎。
如圖2所示，在平面11和12之間的空間曲線段有不同長度，換句話說沿空間曲線8測量平面11、12的間距比沿空間曲線9測得的間距大。因此，若所有定子組都有相同的材料總長度，那么定子段6的定子組6a至6f之間形成的間隙23必然大于定子段7的定子組7a至7f之間形成的間隙24，這尤其在曲率半徑小的情況下會由于在越過間隙23、24時不一樣的支承力而導致前言已說明的振動激勵。
因此按本發(fā)明建議，對于處在內(nèi)部和外部定子段6和7的定子端組6a、6f、7a、7f之間的中間定子組規(guī)定三種類型，亦即“第一”、“第二”、“第三”定子組。所有定子組都是直的。“第一”定子組有中等長度。在這里“第一”定子組的長度選擇為，使在點18、19之間的距離可無剩余地被它分割，或反之，在點18、19之間的距離尺寸確定為既是“第一”定子組齒／槽節(jié)距16的整數(shù)倍也是“第一”定子組長度的整數(shù)倍。與之不同，“第二”定子組有比“第一”定子組大的和“第三”定子組有比“第一”定子組小的長度。此外，外部和內(nèi)部定子段6或7按這樣的方式由“第一”、“第二”和“第三”定子組組成，即，使在這些定子組之間以及在它們與定子端組之間的材料間隙23、24全部可以制成小于一個預選的材料最大間隙尺寸。按本發(fā)明尤其可以在下列情況下滿足此條件，即一個定子段6或7的材料總間隙，亦即其間隙23或24的總和總是等于可以通過組合“第一”、“第二”和“第三”定子組達到的最小值。
圖2和3借助于一種簡單的實施例表示了這種情況，下面說明此假定柵距或齒／槽節(jié)距為86mm。因此在“第一”定子組中齒和槽的長度各為43mm，而端齒17為此長度的一半即21．5mm，所以“第一”定子組的長度是柵距的整數(shù)倍。對于“第一”定子組(例如圖2和3中的6c)，當存在12個槽15、11個齒14和兩個端齒17時，由此得出的總長度為1032mm。若如在此實施例中那樣每根梁1應安裝六個這種定子組，則在點18與19之間的距離選為此尺寸的六倍，也就是相應的系統(tǒng)距離為6192mm，這等于齒／槽節(jié)距16的72倍。此系統(tǒng)距離沿路線方向的重復次數(shù)與所使用的梁1數(shù)量相同。
此外假定梁1沿一條半徑為350m的空間曲線2繞軸3彎曲以及繞軸5的橫向坡度為12度，而繞軸4的縱向坡度確定為0°。在這種情況下外部空間曲線8處于軸11、12之間的那一段例如有長度為6212．51mm，以及，內(nèi)部空間曲線9的相應段有長度例如6174．09mm，這意味著差值為38．42mm。當采用六個“第一”定子組和各有五個間隙23、24時，這就在外部導致間隙23的平均寬度約為4．1mm，而在內(nèi)部甚至在間隙24的寬度為0mm時便已得出定子段7的長度將大于平面11、12沿空間曲線9的間距。
為了減小外部的間隙寬度，外部的定子段有一個具有長度為1035mm的定子組(例如圖2中的6d)和另外兩個各長1040mm的定子組(例如圖2中的6b和6d)。這些相對于具有1032mm的“第一”定子組加長了的定子組6b、6d和6e下面稱為“第二”定子組。它們使定子段7有總長度為3·1032mm+2·1040mm+1·1035mm=6211mm，由此得出與上面已說明的所涉及空間曲線段的長度6212．51mm只相差1．5mm，這相應于每個間隙23的平均間隙寬度只有約0．3mm。
在另一個圖4所示的實施例中，在梁1的其他尺寸相同的情況下，假定其繞圖1中的軸3的曲率半徑為5000m。點18、19之間的距離與圖2相同為6·1032mm=6192mm。與圖2不同，在軸11與12之間的空間曲線段在外部的有長度為例如6193．44mm和在內(nèi)部的有長度為例如6190．75mm，相差只等于2．69mm。在此例子中，外部鋪設(shè)六個“第一”定子組26a至26f，它們得出總長度為6·1032mm=6192mm，它比所涉及的空間曲線段只小1．44mm。因此，在有五個間隙的情況下得出總間隙為1．44mm或平均間隙寬度約為0．29mm，這與按圖2的例子類似。
對于位于內(nèi)部的定子段則情況有所不同。若例如在圖2中沿空間曲線9鋪設(shè)的定子組有長度各為1032mm，那么它們的總長度與平面11、12的間距為6174．09mm相比甚至在間隙24消失的情況下還大出許多。因此設(shè)置具有長度為1029mm或1024mm的“第三”定子組7b、7c、7d和7e，在這種情況下，圖2中定子組7b、7d和7e有長度為1029mm和定子組7c為1024mm長。若定子端組7a和7f也由“第一”定子組構(gòu)成，則由此得出的總長度為3·1029mm+1·1024mm+2·1032mm=6175mm，這總共還只比軸11、12沿空間曲線9的距離6174．09mm多0．91mm。這一微小的過量關(guān)系不大，因為在兩根梁1的接縫處按本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實施形式總是設(shè)長度只有1024mm而不是1032mm的定子端組6a、6f或7a、7f。因此考慮到這種情況在兩個定子段6或7之間的接縫處設(shè)有伸縮縫20a+21a，在本實施例中其寬度總共為16mm。所以每個定子端組6a、6f、7a、7f按這樣的伸縮縫的一半縮短。若存在著如圖2位于內(nèi)部的定子段7中那樣特別不利的情況，則靠外的定子端組7a、7f也可以按這樣的方式鋪設(shè)，即它們在梁1的始端1a或末端1b處分別略微地伸入伸縮縫內(nèi)最好二分之一，亦即在這里是0．455mm。其結(jié)果是，在兩根相同的梁1相接時在內(nèi)部的定子段7之間形成一個只有16mm-0．91mm=15．09mm的伸縮縫。因為伸縮縫的寬度選擇為有一定的裕量，因此縮短0．91mm毫無疑問是可以允許的。
在圖4的情況下，當在內(nèi)部的定子段27內(nèi)使用六個“第一”定子組27a-27f時得出總長度為6·1032=6192，這比兩軸11、12彼此之間的距離為6190．75mm大1．25mm。為了在這里避免定子組27a、27f必須伸入伸縮縫內(nèi)，“第一”定子組之一用長度為1029mm的“第三”定子組(例如27d)來代替。于是計算得出定子組27a-27f的總長度為5·1032mm+1·1029mm=6189mm，這相當于與所涉及的空間曲線段的長度相差1．75mm以及平均間隙寬度為0．35mm。
在以上的說明中定子段6、7、26、27的長度始終涉及平面11、12。若如結(jié)合圖2中的內(nèi)部定子段7所說明的那樣原則上設(shè)16mm的伸縮縫，則定子端組6a、6f或7a、7f等的長度也一律可以表示為1024mm(定子段的長度)+8mm(半個伸縮縫)。于是對于此定子端組而言的尺寸1032mm是一個“理想”尺寸，其中包括了半個伸縮縫20或21。此外，梁1的始端和末端1a、1b與定子段的端部顯然不必總是互相齊平地結(jié)束。還完全可以設(shè)想，梁始端和末端1a、1b沿空間曲線8、9的距離選擇為短于或長于定子段6、7或26、27相應的總長度。
合乎目的的是，所說明的長度不僅對于中間定子組而且對于定子端組均可看作“理想”長度。在這里所關(guān)心的類型的定子組例如這樣制造，即，堆疊適當裁剪好的電工鋼片，然后例如采用加壓膠凝法用形式上為防腐和／或絕緣層的涂層圍繞(見例如DE19703497A1)。由圖5至7可看到的情況便是實際使用狀況。
圖5表示“第一”定子組(圖2中的6c)的端齒17a(例如與圖3中左面的端齒17類似)。依此，定子組6c有一個薄板疊28，它的周圍被例如1mm厚的涂層29圍繞。在這里，薄板疊28在考慮到柵距(在本實施例中為86mm)的情況下制造，決定磁性特性的僅是此薄板疊。因此薄板疊28決定了定子組6c的“磁性”長度。由此得出齒14和槽15從磁性的角度看例如長度各為43mm，而槽15從“材料”的角度看由于有涂層29所以長度只有43mm-2mm=41mm，而從磁性的觀點看這沒有重要意義。但在定子組6c的兩端必須考慮涂層29，因為兩個端齒在這里在假想的理想線或平面30處互相碰靠。此外應考慮兩個定子組并不是在形成0mm的理想間隙的情況下彼此鄰接，而應考慮例如0．2mm的實際裝配間隙。若在定子組的每一端注意計入二分之一這樣的裝配間隙，如圖5中用線30表示的那樣，那么得出端齒17a的“理想”長度a為21．5mm，“材料”長度b為21．4mm，以及“磁性”長度為20．4mm。在這種情況下尺寸a-b=0．1在材料上自動消失沒有出現(xiàn)，但在定子組裝配時應考慮總共0．2mm的裝配間隙。
聯(lián)系到借助于圖2和4說明的長度，這意味著在考慮到每個定子組有兩個端齒17(圖3)這種情況時，一個“第一”定子組6c有一個“理想”長度為1032mm，“材料”長度為1031．8mm，以及“磁性”長度為1029．8mm。由此，由于端齒17a的薄板長度縮短了1．1mm引起的在其端部起作用的磁場干擾，從磁浮鐵路的支承和行駛特性方面看是能允許的。
圖6表示在長度為1035mm的“第二”定子組(例如圖2中的6d)中的情況。因為定子組6d比按圖5的定子組6c總共長3mm，所以在其他情況相同時在每一端有一個端齒17b，它有尺寸a=23mm，b=22．9mm和c=21．9mm，也就是說每個端齒的“磁性”長度與圖5相比長1．5mm。因此總體上看此定子組6d有“理想”長度為1035mm，“材料”長度為1034．8mm，以及“磁性”長度為1032．8mm。
若“第二”定子組長度為1040mm(例如圖2中的6e)，則此尺寸c=24．4mm。若所涉及的是其長度與“第二”定子組相比縮短了的“第三”定子組，則在“理想”長度為1029mm(例如圖2中的7b)時尺寸c=18．9mm，在“理想”長度為1024mm(例如圖2中的7c)時得出尺寸c=16．4mm。
最后，圖7表示圖2中用于定子端組7a的端齒17c。在這里，“理想”長度1024mm不是一直計算到考慮裝配間隙的線30，而例如計算到圖2中的平面11，這一平面包括了二分之一伸縮縫，亦即附加8mm的間隙寬度。在這種情況下端齒17c有“磁性”長度僅為c=12．4mm，“材料”長度b=13．4mm以及“理想”長度d=13．4mm+0．1mm(裝配間隙分量)+8mm(伸縮縫分量)=21．5mm。定子組7a的第二個端齒與按圖5的定子組6c的端齒一致。
根據(jù)借助圖7說明的情況，具有d=21．5mm的端齒17c的“理想”長度與按圖5的端齒17a的“理想”長度完全相同。因此，兩個這種定子組在伸縮縫所在區(qū)內(nèi)互相對接，于是總的齒長為2·21．5mm=43mm，也就是說，盡管由于小的“磁性”長度產(chǎn)生干擾，但齒／槽節(jié)距不發(fā)生任何改變。此外，因為這種干擾只出現(xiàn)在兩根梁1之間的區(qū)域內(nèi)并因而不具有對應于定子組長度的周期性，所以這些干擾相對而言關(guān)系不大。這一結(jié)論尤其適用于使用普通的梁時，它們比梁1長齒／槽節(jié)距的許多倍。此外，將定子端組7a設(shè)計為使之如同定子組7b那樣也可用作“第三”定子組。
“第二”和“第三”定子組的使用與使用定子端組一樣要在考慮齒／槽節(jié)距的情況下進行。圖8表示了例如定子組6c和6d之間的接縫處。在這里尺寸a-b(例如為0．1mm)與圖5和6中那樣表示在想象的裝配間隙0．2mm處的定子組6c、6d的分量，而尺寸e(例如=0．3mm)意味著附加的間隙分量，它由上面借助于圖2說明的外部定子段“理想”長度與平面11、12間空間曲線8長度之間的差值1．51mm得出。按本發(fā)明留下的磁場干擾來自于這兩個接縫的端齒17a、17b共同有一個“理想”長度為21．5mm+23．0mm+0．3mm=44．8mm，而不是43mm。除此以外節(jié)距保持不變。
最后，圖9表示定子組6d和6e之間的接縫。因為定子組6e的端齒17c有理想長度為25．5mm，在這里由兩個定子組6d、6e構(gòu)成的齒的總長度為23mm+25．5mm+0．3mm=48．8mm而不是43mm。除此以外節(jié)距保持不變。
通過按本發(fā)明改變端齒的長度為一個齒／槽節(jié)距16(圖3)中的一部分，一方面做到了對磁浮鐵路機車車輛支承特性起決定性作用的端齒之間的“磁”隙即使在最不利的情況下也保持得很小(例如在圖8和9中為2．5mm)。因此顯著減小了產(chǎn)生機械振動的危險。另一方面在兩個端齒之間的區(qū)域內(nèi)影響驅(qū)動的磁場干擾也保持得較小，所以不會對乘車舒適性產(chǎn)生任何損害。最后，通過合理組合所說明的五種不同的中間定子組以及在梁始端或末端1a、1b各添加一個定子端組，實際上曲率減小到曲率半徑例如350m的所有彎曲的行車線路構(gòu)型均實現(xiàn)了在梁1內(nèi)部的定子組接縫處不會產(chǎn)生比預選的最大“材料”間隙寬度(圖8、9)例如約0．6mm(其中包括0．2mm裝配間隙)有更大寬度的間隙。
所說明的中間定子組和定子端組合乎目的地按這樣的方式互相組合，即令-1mm≤G≤2mm其中G是配屬于定子段6、7、26、27的在平面11與12間的空間曲線段長度與包含在此定子段內(nèi)的中間定子組及定子端組“理想”長度之和之間的差值。因此G是材料總間隙寬度的度量，它是在定子段內(nèi)除了裝配間隙和由涂層產(chǎn)生的間隙外應考慮的。若量G均勻地分布在定子段6、7、26、27內(nèi)包含的全部中間定子組或定子端組中，則當G＜2mm時除提及的其他間隙外產(chǎn)生一個平均材料間隙，它小于0．4mm。而對于-1mm≤G的情況，則由于彎曲引起的附加的材料總間隙G=0，因為在這種情況下多余的定子組長度設(shè)在伸縮縫內(nèi)。
在考慮預定的齒／槽節(jié)距的情況下采用“第二”和“第三”定子組和定子端組，按一種替換方案也可以這樣實現(xiàn)，即，借助于圖5至7說明的端齒長度的變化分別按份額分配在所有存在于定子組內(nèi)的齒和槽中。當總共24個齒／槽和長度變化例如3mm時，意味著柵格或齒／槽節(jié)距的改變?yōu)?．125mm，這對于支承特性和行駛特性影響都不大。另一種可能性在于，端齒長度的改變只分配在存在的齒上，這相當于齒的可認為正當?shù)拈L度變化為0．25mm，其優(yōu)點是槽15的寬度保持不變，這對于可靠地裝入交流電繞組是希望的。
下面借助于一種具有在點18和19之間測量的長度為6192mm的梁1來說明本發(fā)明。但顯然也可以使用有其他長度的梁。按本發(fā)明建議，附加地使用兩根其他的梁，它們例如是梁1的四倍或十倍長并可配備所說明的相同的定子組。在采用這些梁時，相關(guān)點18、19的距離例如24768mm或61920mm，此距離同樣等于齒／槽節(jié)距16的整數(shù)倍，也等于“第一”定子組長度的整數(shù)倍。這兩種梁在下面如梁1那樣稱為系列梁。
若點18、19的距離例如為61920mm，則在彼此相繼的梁或相關(guān)的定子端組之間優(yōu)選地設(shè)一86mm的伸縮縫。為了實現(xiàn)此伸縮縫，類似于上面的說明采用另一個具有“理想”長度為1032mm的定子端組，但它與定子端組6a、6f等不同其“材料”長度為945．8mm和“磁性”長度為943．8mm。此定子端組區(qū)別于“第一”定子組之處在于，它正好短一個齒／槽節(jié)距16為86mm，因此其“理想”長度包含一個裝配間隙分量0．1mm和一個伸縮縫分量86mm在內(nèi)。此外與梁1不同，在這種長度的系列梁中規(guī)定伸縮縫86mm只在兩根梁之間的接縫處出現(xiàn)一次，也就是說正常地設(shè)計鄰接的梁相關(guān)的始端或末端。如在1024mm長的定子端組的情況下那樣，945．8mm材料長度的定子端組也可以作為“第三”定子組使用。
在考慮到這一尺寸的情況下，對于具有繞圖1中軸3的曲率半徑例如為350m和具有繞軸4和5的縱向及橫向坡度分別為0°的梁，例如在平面11和12之間并沿空間曲線9或8的內(nèi)側(cè)總長度為61723．63mm和外側(cè)總長度為62116．37mm。內(nèi)部的定子段例如按下列方式實現(xiàn)使用55個具有“理想”長度為1029mm的“第三”定子組和四個具有“理想”長度為1024mm的“第三”定子組，此外在梁的始端或末端安裝一個具有“理想”長度為1032mm和“材料”長度為945．8mm的定子組。于是得出55·1029mm+4·1024mm+1·1032mm=61723mm，由此產(chǎn)生總偏差只有G=0．63mm或附加的平均間隙寬度為0．01mm。在曲線外側(cè)則采用55個具有“理想”長度為1035mm的“第二”定子組和四個具有“理想”長度為1040mm的“第二”定子組，而在端部之一增添上述定子端組。由此得出55·1035mm+4·1040mm+1·1032mm=62117mm，這意味著形成一個過量只有G=0．63mm。此過量類似于前面早已說明的例子那樣來考慮，即，此定子端組以此尺寸伸入伸縮縫內(nèi)，所以伸縮縫只有85．37mm，這毫無疑問是可以接受的。因此在定子組之間附加的平均材料間隙寬度等于零。
對于裝在彼此距離為24768mm的點18與19之間的系列梁可作相應的計算。
由此獲得了附加的優(yōu)點，即所有的行車線路按標準構(gòu)件裝配型式可由一種能最經(jīng)濟地生產(chǎn)的組件組成，它例如只包含三種不同長度的系列梁、四種不同長度的中間定子組以及兩種不同長度的定子端組，后者在需要時也可用作中間定子組。因此只需要將空間曲線2通過點18、19分成段，它們的長度尺寸與在具體情況下所使用的梁的長度相對應，由此可以大大簡化行車線路的設(shè)計。
不同長度的定子組的分配原則上可任意進行。但優(yōu)選地“第二”定子組只使用于外部定子段，“第三”定子組只使用于內(nèi)部定子段。此外恰當?shù)氖?，與標準長度(1032mm)不同的定子組在整個定子段中均勻地分布。
借助于上述實施例說明的本發(fā)明尤其在設(shè)計和制造具有兩個車軌的行車線路時也帶來突出的優(yōu)點，如下面借助于圖10所述。此外本發(fā)明可以沒有困難地移植到有多于兩個車軌的路線上。
圖10表示有兩個車軌31和32的磁浮鐵路行車線路，它們有彎曲的和必要時也有直的行車線路段。每個車軌31、32類似于按圖1至9的行車線路設(shè)計，并因此用空間曲線2a或2b和各兩條空間曲線8a、8b或9a、9b來表征，它們對應于按圖2和4的空間曲線2、8和9。在這里的前提條件是，在方法的第一步不僅確定這些空間曲線，而且還要確定相關(guān)的強制點33、34。在這里，強制點33例如可涉及整個行車線路的始端，而強制點34例如意味著形式上為橋梁、車站等特殊建筑物的始端。位于這兩個強制點33、34之間的行車線路部分下面稱為設(shè)計段35。
在設(shè)計段35內(nèi)制造行車線路按本發(fā)明從首先這樣來確定強制點33、34之間的距離開始，即，令在第二強制點34與外部的車軌段鄰接的那個車軌31的空間曲線2a有一個正好等于預選的齒／槽節(jié)距(這里例如為86mm)整數(shù)倍的長度。這完全可以做到，因為跟隨在此強制點34后面的特殊建筑物的始端完全可以向前或向后鋪設(shè)為此所需的最大等于二分之一齒／槽節(jié)距的量(這里為43mm)。除此之外，沿另一個車軌32在兩個強制點33、34之間的距離，顯然大于或小于沿車軌31一個量u，u小于或最多等于柵距的一半，亦即在這里最多等于43mm。最后，對于類似于圖2和4的外部車軌段理解為位于行車線路曲線外部的那個車軌段。若在強制點34(或33)鄰接的是一個直的車軌段，那么只要此原先與直段不同的段是一個外部段，則它同樣稱為外部車軌段。這相應地也適用于內(nèi)部車軌段。
現(xiàn)在，以此為出發(fā)點，沿預選的設(shè)計方向(箭頭2)和在第一強制點33處起始先設(shè)計行車線路的梁，為此在強制點33按上述說明安裝一根規(guī)定用于在外部相接的車軌段的系列梁36。與之相接地安排另一根梁37用于外部車軌段，而且其長度一直達到曲率轉(zhuǎn)換點38，在這里它表示為一條與空間曲線2b正交地延伸的線。系列梁36和37的始端和末端確定示意表示的浮動支承39和40的位置，以及系列梁36和37的中心決定了相應的固定支承41的位置，這些支承按普通的方法計算并通過設(shè)計相關(guān)的支架或其他下部結(jié)構(gòu)補充完全。
示意表示的平面42或梁始端和末端相當于圖2和4中點18和19處于其上的平面11和12，以及平面43或梁中心相當于平面10，在這里根據(jù)情況和地形，平面43和固定支承41也可以相對于梁偏心地設(shè)置。
有關(guān)在強制點33相接的車軌31的內(nèi)部車軌段原則上可按相同的方式進行。由于在內(nèi)部區(qū)弧長較短，顯然帶來的結(jié)果是在梁的始端或末端之間造成越來越大的錯移，如在曲率轉(zhuǎn)換點38區(qū)域內(nèi)用量v所表示的那樣。在最不利的情況下此錯移v如此之大，以致用于此梁的支承不能借助用于外部車軌段的相同的支架及下部結(jié)構(gòu)架設(shè)，也就是說實際上形成兩個用于兩個車軌的完全獨立的行車線路，從成本上考慮這是不希望的。因此，按本發(fā)明建議，對于內(nèi)部的車軌段采用與用在外部車軌段中的系列梁相比為較短的梁，使得在端部的錯移v始終小于一個可接受的尺寸。
為此，從強制點33出發(fā)，對于內(nèi)部車軌段首先設(shè)梁44，它的長度原先與系列梁36的長度一致，但縮短齒／槽節(jié)距的若干整數(shù)倍，使得決定其端部的平面42a相對于平面42錯移一個量w，它小于二分之一個齒／槽節(jié)距。根據(jù)情況，梁44可以按此量越過平面42伸出或在此平面42之前結(jié)束。相應地處理沿設(shè)計方向z后面的梁，例如梁45，它按上面結(jié)合圖1至9詳細闡明的相同的方式裝在梁44上。按照下一個平面42的位置，如果需要此梁45再縮短齒／槽節(jié)距的整數(shù)倍，使錯移v小于這里為43mm。
因為在外部的梁37超過曲率中點38伸出不大于其長度的一半，所以它構(gòu)成外部段最后的系列梁。在繼續(xù)的延伸過程中沿著現(xiàn)在位于外部的車軌31的車軌段使用系列梁，此時第一根系列梁46連接在梁45上，而在車軌32的現(xiàn)在位于內(nèi)部的車軌段上則使用縮短齒／槽節(jié)距整數(shù)倍的梁(例如47)。這種方法繼續(xù)實施，直至到達另一個曲率轉(zhuǎn)換點或強制點34。
在強制點34的區(qū)域內(nèi)通常不可能使用系列梁，除非它碰巧有所需要的長度。因此在那里在外部區(qū)仍使用梁48，它比齒／槽節(jié)距小整數(shù)倍，以及相應地這也適用于在內(nèi)部車軌段端部的梁49。此外，基于所說明的方法，梁48顯然在強制點34處的錯移為零，而梁49卻以錯移量u與此強制點鄰接，u小于齒／槽節(jié)距的一半，在這里梁49可以在強制點34之前或之后不遠處結(jié)束。
若使用的系列梁37長到它超過曲率轉(zhuǎn)換點38伸出其長度二分之一以上，那么在前面的梁已經(jīng)隨著車軌的轉(zhuǎn)換開始成為系列梁，換句話說在這種情況下梁45已經(jīng)是系列梁，而梁37是一縮短的梁。
所說明的方法有突出的優(yōu)點，按此方法，浮動支承39、40的位置可由沿兩個車軌31、32布置的系列梁的設(shè)計得出以及對于總是縮短了的梁的浮動支承可以使用同一些支架和下部結(jié)構(gòu)，因為梁端部的錯移u、v、w或x比較小，以及在任何地方都不大于在這里為43mm。相應地也適用于固定支承41，它們最多可能錯移這個數(shù)值。
在不同梁的類型和長度確定后，它們可逐個鋪設(shè)定子組。對于系列梁這按照前面所作的說明進行。不言而喻，對于各系列梁的長度而言按圖2和4的點18、19始終是決定性的，所以它所涉及的是在平面42等之間計量的“理想”長度，如由結(jié)合圖2和4所作的說明可知。至于縮短的梁則存在唯一的差別是它們的長度比系列梁短齒／槽節(jié)距的整數(shù)倍。因此它們可以與系列梁一樣配備定子組，其中為了縮短一個齒／槽節(jié)距可例如使用前面稱為定子端組的定子組，它的材料長度為945．8mm，也就是比“第一”定子組短一個齒／槽節(jié)距。
因此，對于兩個車軌31和32既可以使用所說明的組件的系列梁也可以使用其定子組，而只需縮短位于里面的梁。此外，在第二強制點34處可按相似的方法繼續(xù)連接，此時首先按86的柵距安排必要時存在的特殊建筑物，然后按已說明的方式設(shè)計下一個行車線路段。因此要制造的整個鐵路線路按一次選擇的柵距設(shè)計或分成具有與齒／槽節(jié)距對應的長度的段，然后沿預選的方向z設(shè)計。
上述用于設(shè)計和建設(shè)行車線路的方法當它涉及大長度例如61920mm或24768mm的系列梁時是特別有利的。在使用較短的大多平地鋪設(shè)的梁(例如按圖2和4的梁1)時，通常不一定要采用所說明的方法，因為在這種情況下完全可以制備用于梁1的單獨的下部結(jié)構(gòu)。因此始終只有在由這些梁構(gòu)成的行車線路段的端頭處才需要插入這些梁縮短的段，以便使相關(guān)的強制點具有的錯移量達到小于43mm。
本發(fā)明不限于已說明的實施例，它們可以用簡單的方式改變。這尤其是指所說明的長度、齒／槽節(jié)距、裝配間隙、伸縮縫和其他尺寸數(shù)據(jù)。由梁和定子組組成的相應的組件當然也可以通過其他齒／槽節(jié)距來實現(xiàn)。此外，不僅有各兩種不同的“第二”或“第三”定子組和一種“第一”定子組，可再設(shè)具有與說明的長度不同的和／或與說明的分級不同的其他“第一”、“第二”和“第三”定子組，或可以取消這一個或那一個“第二”或“第三”定子組，在這種情況下也可能得出其他用于G的不等式。
此外，為了將行車線路與特殊建筑物例如橋梁等連接，可以設(shè)其他的“第三”定子組，在這種定子組中例如完全沒有預選齒／槽的數(shù)量或被任意縮短，以補償與該特殊建筑物連接所需的長度差或提供伸縮縫。還有，借助本發(fā)明也可以實現(xiàn)有兩個以上定子的車輛用的行車線路或有兩個車軌及四個定子的行車線路或有三個或更多個車軌的行車線路，其中，這些車軌可裝在同一些梁上或裝在互相機械地連接并支承在共同的固定和浮動支承上的梁上。最后，不言而喻，也可以采用區(qū)別于所畫出和說明的組合的不同的特點。
權(quán)利要求
1．有一個至少具有兩個平行定子的長定子線性驅(qū)動裝置的磁浮鐵路的行車線路，包括許多沿路線排列規(guī)定用于構(gòu)成直的和彎曲的行車線路段的梁(1)和安裝在梁(1)上的定子段，定子段沿平行的配屬于它們的空間曲線段布置和由直的定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)及排列在定子端組之間同樣是直的中間定子組(6b-e；7b-e；26b-e；27b-e)組成，在彎曲的行車線路段區(qū)域內(nèi)這些定子組在構(gòu)成外部和內(nèi)部定子段(6、7、26、27)的情況下按折線的方式鋪設(shè)并通過間隙(23、24)彼此分開，其中，定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)和中間的定子組(6b-e；7b-e；26b-e；27b-e)，涉及位于兩個空間曲線段之間的一條想象的空間曲線(2)，有一個預選的齒／槽節(jié)距(16)和不同的“理想”長度，后者彼此相差一個齒／槽節(jié)距(16)中的一部分，其特征為在至少一個外部或內(nèi)部定子段(6、7、26、27)內(nèi)，中間的定子組(6b-e；7b-e；26b-e；27b-e)在考慮到它們不同的“理想”長度的情況下按這樣的方式互相組合，即，使在此定子段(6、7、26、27)的定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)與中間定子組(6b-e；7b-e；26b-e；27b-e)之間的“材料”總間隙有盡可能小的寬度。
2．按照權(quán)利要求1所述的行車線路，其特征為中間定子組包括具有“理想”長度的“第一”定子組(6c、26b-e；27b、c、e)，此長度等于齒／槽節(jié)距(16)的整數(shù)倍。
3．按照權(quán)利要求2所述的行車線路，其特征為中間定子組包括“第二”及“第三”定子組(6b、d、e；7b-e；27d)，它們的“理想”長度大于或小于“第一”定子組(6c；26b-e；27b、c、e)一個齒／槽節(jié)距(16)中一部分。
4．按照權(quán)利要求1至3之一所述的行車線路，其特征為在空間曲線(2)兩點(18、19)之間鋪設(shè)梁(1)，這兩點之間的距離等于齒／槽節(jié)距(16)的整數(shù)倍。
5．按照權(quán)利要求4所述的行車線路，其特征為點(18、19)的距離基本上也等于“第一”定子組(6c；26b-e；27b、c、e)“理想”長度的整數(shù)倍。
6．按照權(quán)利要求1至5之一所述的行車線路，其特征為在兩根梁(1)沿路線方向互相鄰接的定子段之間總是設(shè)伸縮縫(20、21a)，配屬于它們的定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)在考慮到伸縮縫(20a、21a)尺寸的情況下有這樣一個“材料”長度，即，這一長度比“第一”定子組(6c；26b-e；27b、c、e)的長度小一個齒／槽節(jié)距(16)中的一部分。
7．按照權(quán)利要求1至6之一所述的行車線路，其特征為在兩根梁(1)沿路線方向互相鄰接的定子段之間總是設(shè)伸縮縫(20a、21a)，配屬于它們的定子端組與“第一”定子組(6c；26b-c；27b、c、e)相比短一個齒／槽節(jié)距(16)。
8．按照權(quán)利要求4至7之一所述的行車線路，其特征為點(18、19)位于空間曲線(2)法向平面(11、12)內(nèi)。
9．按照權(quán)利要求3至8之一所述的行車線路，其特征為“第二”和“第三”定子組(6b、d、e或7b-e、27d)及定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)有與“第一”定子組(6c；26b-e；27b、c、e)的齒／槽節(jié)距(16)一致的齒／槽節(jié)距(16)，以及，較大或較小的“理想”長度通過適當加長或縮短端齒(17b、c)達到。
10．按照權(quán)利要求3至8之一所述的行車線路，其特征為“第二”和“第三”定子組及定子端組有一個齒／槽節(jié)距，它大于或小于“第一”定子組(6c；26b-e；27b、c、e)齒／槽節(jié)距一個與其較大或較小“理想”長度對應的量。
11．按照權(quán)利要求3至8之一所述的行車線路，其特征為；“第二”和“第三”定子組及定子端組在槽寬不變的情況下有一個齒寬，這一齒寬大于或小于“第一”定子組齒寬一個與其較大或較小“理想”長度對應的量。
12．按照權(quán)利要求1至11之一所述的行車線路，其特征為它在使用預選的少量具有不同長度的梁類型(系列梁)的情況下制成，不同長度的梁類型分別設(shè)在點(18、19)之間，點的距離等于齒／槽節(jié)距(16)不同的整數(shù)倍和“第一”定子組(6b；26b-e；27b、c、e)不同的整數(shù)倍。
13．按照權(quán)利要求1至12之一所述的行車線路，其特征為“第二”定子組(6b、d、e)只設(shè)在外部定子段(6、26)內(nèi)，“第三”定子組(7b-e；27d)只設(shè)在內(nèi)部定子段(7、27)內(nèi)。
14．按照權(quán)利要求1至13之一所述的行車線路，其特征為定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)和中間定子組(5b-e；7b-e；26b-e；27b-e)在外部和內(nèi)部定子段(6、7、26、27)內(nèi)互相組合為使不等式-1mm≤G＜2mm成立，其中，G是配屬于定子段(6、7、26、27)的空間曲線段的長度與包含在定子段(6、7、26、27)內(nèi)的定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)及中間定子組(6b-e；7b-e；26b-e；27b-e)“理想”長度總和之差。
15．用于制造磁浮鐵路行車線路的組件，此磁浮鐵路有一個至少具有兩個平行定子的長定子線性電動機，其特征為它包括多個按照權(quán)利要求1至14中至少一項所述的定子組(6b-e；7b-e；26b-e；27b-e)、定子端組(6a、f；7a、f；26a、f；27a、f)以及系列梁(1)。
16．制造磁浮鐵路行車線路的方法，行車線路有彎曲的和必要時也有直的行車線路段，它們構(gòu)成至少兩個車軌(31、32)、設(shè)有每個車軌各一個長定子線性電動機的定子、以及有與它們的曲率相應的外部和內(nèi)部車軌段，其中，沿預定的路線確定兩條配屬于車軌(31、32)的空間曲線(2a、2b)、至少一個第一和一個第二強制點(33、34)以及一個設(shè)在這兩者之間的設(shè)計段(35)，沿設(shè)計段(35)布置行車線路的梁(36、37、44-49)和它們的支承以及定子，以及，梁(36、37、44-49)設(shè)有構(gòu)成定子的定子組，其特征為兩個強制點(33、34)之間的距離按這樣的方式確定，即，使得那個通過外部車軌段與第二強制點(34)鄰接的車軌(31)的空間曲線(2a)有一個長度，這一長度等于預選的用于行車線路的齒／槽節(jié)距(16)的整數(shù)倍；此外，在第一強制點(33)處開始，沿當?shù)氐耐獠寇囓壎卧O(shè)由按照權(quán)利要求15所述組件組成的系列梁(36、37、46、48)，而沿著各個內(nèi)部車軌段則設(shè)梁(44、45、47、49)，它們與系列梁(36、37、46、48)相比短齒／槽節(jié)距(16)的整數(shù)倍，其中，這些梁(44、45、47、49)的縮短按這樣的方式進行，即，使它們的端部相對于外部車軌段配設(shè)的系列梁(36、37、46、48)的端部最多錯移二分之一個齒／槽節(jié)距；以及，全部梁(36、37、44-49)配備有由按照權(quán)利要求15所述組件組成的定子組和定子端組。
17．按照權(quán)利要求16所述的方法，其特征為對于與第二強制點(34)鄰接的外部車軌段最后一根梁(48)有一個伸出第二強制點(34)的長度的情況，則縮短整數(shù)倍的齒／槽節(jié)距(16)，使之不錯移地與第二強制點(34)鄰接。
18．按照權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征為在到達曲率轉(zhuǎn)換點(38)時，跨過此轉(zhuǎn)換點的系列梁(37)只要它跨過曲率轉(zhuǎn)換點(38)不超過其長度的一半，便只是沿在曲率轉(zhuǎn)換點(38)之前的外部車軌段鋪設(shè)，否則設(shè)在位于曲率轉(zhuǎn)換點(38)后面在外部的那個車軌段上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有長定子線性驅(qū)動裝置的磁浮鐵路的行車線路。此行車線路包括許多沿路線排列規(guī)定用于構(gòu)成直的和彎曲的行車線路段的梁(1)和安裝在梁(1)上的定子段,定子段由直的定子端組(6a、f;7a、f)及其間直的中間定子組(6b－e;7b－e)組成,在彎曲的行車線路段區(qū)域內(nèi)這些定子組在構(gòu)成外部和內(nèi)部定子段(6、7)的情況下按折線的方式鋪設(shè)并通過間隙(23、24)彼此分開。在至少一個外部或內(nèi)部定子段(6、7)內(nèi),中間的定子組(6b－e;7b－e)在考慮到它們不同的“理想”長度的情況下按這樣的方式互相組合。
文檔編號E01B25/32GK1295000SQ0012018
公開日2001年5月16日 申請日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月21日
發(fā)明者格哈德·霍爾茨英格爾, 卡斯藤·德勞特, 福爾克·沃爾夫 申請人:迅捷國際兩合公司