[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1743202A
[43]公开日2006年3月8日
[21]申请号200510091804.8[22]申请日2005.08.12
[21]申请号200510091804.8
[30]优先权
[32]2004.09.03 [33]CN [31]200410075333.7
[71]申请人尚德敏
地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街
92号哈尔滨工业大学能源学院
[72]发明人尚德敏 [51]Int.CI.B60L 13/10 (2006.01)
权利要求书 6 页 说明书 14 页 附图 10 页
[54]发明名称
一种高速铁路
[57]摘要
鼓风机和直线电机组成。真空箱固定在车厢上方，
它上方敞口，与高架通道的顶板相配合，引风机抽
除真空箱与顶板间的空气，真空箱底板带动下面的
车厢上升，实现车厢底下悬浮；鼓风机产生高压空
气，高气压使鼓风管出口与顶板间产生空气隙，带
动真空箱上口与顶板间产生同样间隙，实现车厢上
方悬浮。车厢上的直线电机初级与高架通道上的反
应板相作用，驱动悬浮列车前进，时速可达400公
里以上。真空箱左右设置受电弓，与高架通道左右
侧板上设置的接触线相作用，提供悬浮列车全部电
力。
200510091804.8权 利 要 求 书第1/6页 1.一种高速铁路，包括高架通道和悬浮列车，其特征在于：所述高架通道是由弧形的顶板(4)、左右侧板(3、17)、左右侧板内表面对称水平设置的接触线(18、11)、托板(214、14)、设置在顶板(4)下表面的直线电机复合反应板(48、49)、顶板(4)上方水平架设的横梁(2)、支撑横梁(2)两端的支架(1、201)所组成；所述悬浮列车是由首尾两节悬浮头车和中间若干节悬浮车厢所组成，悬浮车厢是由车厢(15)、悬浮机构、驱动机构和车内供电设备所组成，悬浮头车是由头车(66)、悬浮机构、驱动机构、操控机构和车内供电设备所组成，悬浮车厢与悬浮头车的悬浮机构、驱动机构、
车内供电设备是相同的；所述悬浮机构是由真空箱和气压装置所组成，真空箱上方开口与高架通道的顶板(4)下表面相配合，真空箱的底板下有搭板(13)，非悬浮时，搭板(13)落在托板(214、14)上；气压装置设在真空箱内，它由引风设备和鼓风设备组成；所述驱动机构是车厢(15)和头车(66)上的直线电机的初级，它和高架通道顶板(4)下表面的复合反应板(48、49)相作用，后者是直线电机的次级；所述车内供电设备包括真空箱左右侧壁的外表面对称设置两个受电弓(19、10)、车厢内的主变压器、整流器、逆变器，每节车厢有一套车内供电设备；所述操控机构是位于头车(66)内的操作台和控制器，控制器内有全列车的总控制电路；所述车厢(15)，位于真空箱下方，载乘客用，与真空箱底板间有连杆(216、16)相连；所述头车(66)，它有一个流线型的头部和瞭望窗，位于悬浮列车的两头，它通过连杆连接在真空箱底板下方，头车(66)内有司机和操控机构。 2.按照权利要求1所述的高速铁路，其特征在于：所述高架通道中，架空水平放置的横梁(2)的左右两端，被对称矗立的支架(1、201)所支承，支架是按一定间隔，在铁路沿线两侧均匀设置的，支架的根部固定在地面上的混凝土基础中，横梁(2)和支架可以用钢材做成；在横梁(2)下边固定着高架通道的顶板(4)，顶板(4)的横断面是下凹的圆弧形，其圆心在顶板(4)的正上方；作为驱动列车直线电机的次级的复合反应板(48、49)构成顶板(4)的一部分，位于顶板(4)下表面的中部，其中上反应板(48)为铁板，厚度20m m，下反应板(49)为铜板或铝板，厚度10m m；顶板(4)的两侧边固定在横梁(2)和支架(1、201)的结合部，同时，从这个结合部，紧贴着支架(1、201)向下对称设置高架通道的左右侧板(3、17)，左右侧板
(3、17)固定在横梁(2)和左右支架(1、201)上，顶板(4)和左右侧板(3、17)用厚度不低于2c m的高强度合金钢板做成；在左右侧板(3、17)内侧表面的中上部，分别通过绝缘板固定着接触线(18、11)，接触线材质是铸铜(Cu)或铜锡合金(CuSn)，截面积170mm2，绝缘板的宽度也就是左右接触线到左右侧板(3、17)的距离不小于0.4米；在侧板(3、17)内表面的最下端，对称地设置有水平的托板(214、14)，托板用高强度钢材制成。
3.按照权利要求1所述的一种高速铁路，其特征在于：所述真空箱(8)总体上是一个
扁平、长方形的箱子，上方开口，无盖，分为上箱和下箱两部分；上箱侧壁由三部分组成，它们是上侧壁(9)、气室壁(24)和弹性壁(23)；上侧壁(9)是刚性壁，用钢板、不锈钢板或铝合金板做成，它位于上箱侧壁的两端，它与上箱侧壁中段的分界线为距侧壁两端为C的两条纵向虚线；在上侧壁(9)内侧有风箱(21)，风箱(21)与上侧壁(9)形成的上方开口与高架通道的顶板(4)下表面向配合，风箱(21)底部有一个进气口(26)，在真空箱上箱左右上侧壁的端部，对称地共设有四个这样的风箱，系用钢板、不锈钢板或铝合金板做成；气室壁(24)和弹性壁(23)均用弹性材料做成，气室壁(24)用橡胶板，弹性壁(23)用金属波纹板；气室壁(24)长度即上箱侧壁中段的长度为B，B约为真空箱总长度的三分之二，气室壁(24)位于上箱侧壁中段的上部，其下部是弹性壁(23)，弹性壁(23)与气室壁(24)长度相同；气室壁(24)的内侧有气室(27)，气室(27)有一通气孔(22)与外界相通，若干个同样的气室佈满气室壁(24)的内侧，气室上方开口与高架通道顶板相配合，气室的其余壁面不透气；气室的四壁及底面均用弹性的橡胶材料做成；气室的四
面侧壁的高度较小，而底面的宽度较大，其高宽比为四分之一；真空箱(8)沿水平中心线，左右是完全对称的，一侧是气室(27)，另一侧是相同的气室(29)；真空箱上箱四面侧壁中，与高架通道侧板平行的两个较长的侧壁的上边缘是平直线，而另外的两个与高架通道侧板垂直的侧壁称作端壁(20)的上边缘是圆弧线，这个圆弧的半径与高架通道顶板(4)的圆弧半径相同，二者相配合；真空箱(8)上下两箱中间的水平隔板(5)的中部是空的，上下通气，水平隔板(5)用钢板做成；下侧壁(12)是弹性壁，用金属波纹板做成，真空箱底板(7)用高强度钢板做成；压力弹簧(6)支撑在水平隔板(5)和底板(7)之间，底板(7)四角处各设一个压力弹簧。
4.按照权利要求1所述的一种高速铁路，其特征在于：所述引风设备由引风机(33)、变速器(34)、引风机电机(35)、高度传感器(36)、引风控制器(248)所组成；引风机电机(35)通过变速器(34)带动引风机(33)，抽除真空箱(8)与顶板(4)间部分空气，当真空箱底板(7)上下压力差足够大时，底板(7)连同车厢(15)一起上升，真空箱弹性的下侧壁(12)和压力弹簧(6)被压缩，真空箱底板(7)下的搭板(13)离开高架通道侧板上的托板(214、14)也上升；在真空箱(8)水平隔板与底板(7)间有一个高度传感器(36)，它给出高度信号，传到引风控制器(248)，经过与设定值比较，引风控制器(248)给出控制信号到车内供电设备(215)，调整引风机电机(35)的变频器的输出频率，控制引风机(33)的转速，使真空箱底板(7)保持在某一指定高度；上箱上侧壁上的气室(27)的进气孔(22)外通大气，气室(27)底板下是推力弹簧(28)和弹性壁，恰当地选择气室(27)底板面积和进气口(22)的大小，可使气室(27)上周边和整个气室壁(24)上边缘与顶板(4)间产生3
m m间隙；真空葙(8)长度为20米，宽度为3米，真空葙的上周边与顶板(4)的间隙为3mm，每个真空葙内选用两台高压引风机，型号为9-19，N014，每台电机功率132k W，每台风机风量25916m3/h，全压11771P a，真空葙底板(7)每平
方米有一吨的悬浮力。
5.按照权利要求1所述的一种高速铁路，其特征在于：所述鼓风设备由鼓风机(40)、鼓风机电机(41)、软管(42)、风箱(21)、距离传感器(44)、鼓风控制器(249)所组成，鼓风机(40)及鼓风机电机(41)都固定在真空箱(8)内的底板(7)上；鼓风机(40)在鼓风机电机(41)的带动下工作，鼓风机(40)的进气口(43)从真空箱(8)内吸气，鼓风机(40)的出口输出高压空气，通过软管(42)进入到风箱(21)；风箱(21)是一个长方形无盖的扁平小箱，它在侧壁(9)的内侧，其上开口的四个周边与圆弧形的高架通道顶板(4)的下表面相配合，风箱(21)底板上有一进气孔接在鼓风机(40)的出口上；从鼓风机(40)引来的高压空气进入风箱(21)，在风箱(21)的上周边与顶板(4)间产生间隙，这个间隙为3m m，带动真空箱(8)上侧壁(9)及端壁(20)也同时离开高架通道顶板(4)下表面3m m；上侧壁(9)的两端各有一个风箱，对面侧壁上也有两个风箱，真空箱内共有四个同样的风箱；风箱(21)宽0.5m，长1.0m，风箱(21)的上周边与顶板(4)间隙3m m，每个风箱配用一个高压鼓风机，型号为9-19，N09，15k W，风量6752m3/h，全压4632Pa，此时，每个风箱与顶板(4)间的高压空气的推力为236kgf；风箱(21)的一侧设置一个距离传感器(44)，检测风箱(21)上周边与顶板(4)间的距离，给出信号传到鼓风控制器(249)，经过与设定值比较，鼓风控制器(249)给出控制信号到
车内供电设备(215)，调整鼓风机电机(41)的变频器的输出频率，控制鼓风机(40)的转速，使风箱(21)上周边、上侧壁(9)、端壁(20)都与顶板(4)间保持在3m m的距离上。
6.按照权利要求1所述的一种高速铁路，其特征在于：所述真空箱(208)的风箱(221)的侧壁上，有进气口(226)与大气相通；恰当地选择风箱进气口(226)和风箱(221)底板的大小，并启动真空箱(208)内的气压装置，可使风箱(221)上周边与顶板(4)间产生3m m间隙，带动真空箱(208)的上侧壁(209)及端壁(220)的上边缘与顶板(4)间也产生3m m间隙；基于同样的原理，在气压差作用下，含有进气孔(222)的气室(227)下压弹性壁(223)和推力弹簧，气室(227)的上周边、上侧壁(224)的上边缘也与顶板(4)保持3m m的间隙；真空箱(208)内的气压装置为引风设备，包括引风机(233)及引风机电机，真空葙(208)长度为20米，宽度为3米，真空葙的上周边与顶板(4)的间隙为3m m，每个真空葙内选用两台高压引风机，型号为9-19，N014，每台电机功率132k W，每台风机风量25916m3/h，全压11771P a，真空葙底板(207)每平方米有一吨的悬浮力。
7.按照权利要求1所述的一种高速铁路，其特征在于：所述驱动机构是扁平直线电机的初级(53)，扁平直线电机的初级(53)的铁心(60)是用长条形硅钢片冲出槽孔后叠制而成，在其槽孔中设置有高强度漆包铜线绕制成的三相绕组(61)，从绕组(61)中接出的三相电源线接头为x、y、z，该直线电机初级(53)的基本参数如下： 初级铁心长度：2476mm
极距：280.8mm
初级铁心叠片厚度：300mm
初级铁心叠片高度：124mm
每相每极槽数：3
极数：8
绕组接线方法：Y
功率：120kW
频率：21HZ(0-50HZ可调)
电压：1100V(三相交流)
电流：170A
同步速度：42.5km/h
最高速度：70km/h
扁平直线电机的次级即在顶板(4)下表面中部设置的复合反应板(48、49)，直线感应电机初级(53)的磁性面朝上，正对着复合反应板(48、49)，其间距离为12mm，直线电机初级(53)磁性面上移动的电磁场作用于反应板(48、49)，产生驱动悬浮列车前进的推力。
8.按照权利要求1所述的一种高速铁路，其特征在于：所述驱动机构是磁盘直线电机的初级，磁盘直线电机的初级包括驱动用异步电机(71)、变速器(73)、磁铁盘(72)、距离传感器(74、75)、磁盘控制器(271)，次级为设在高架通道顶板(4)下表面中部的复合反应板(48、49)；设在真空箱底板(7)上的驱动用异步电机(71)水平输出轴通过一联轴器与变速器(73)相连，变速器(73)的输出轴垂直向上，其向上伸出的输出轴端部水平固定磁铁盘(72)；磁铁盘(72)的构造是在一个圆形铁盘(81)的上表面，紧挨铁盘(81)的外圆，按照N、S、N、S磁极顺序将若干(偶数)个永磁体依次连着排放，在铁盘(81)上表面的外环形成连续的永磁体磁场，以其中一个永磁体(80)为例，它的一个极S朝上，另一个极N与铁盘(81)紧紧吸在一起，每个永磁体都是扇形，所有永磁体拼成一个磁环，吸在铁盘(81)的上表面，永磁体的厚度为80mm，径向长度为300mm，铁盘(81)直径为1.2m，厚度为80mm，铁盘(81)的中心有一轴孔，它与异步电机的输出轴相配合，在永磁体之间、永磁体与铁盘(81)之间均涂以高强粘接剂；磁铁盘(72)朝上的磁性面与复合反应板(48、49)的下表面间距为12mm；在磁盘直线电机前后，各设一个距离传感器(74、75)，检测复合反应板(48、49)到真空箱底板7的距离，给出信号传到磁盘控制器(271)，经过与设定值比较，磁盘控制器(271)给出控制信号到车内供电设备(215)内的引风机变频器，调整引风机转速，使磁铁盘(72)与复
合反应板间距离保持在设定值上；磁铁盘(72)的直径为1.2m，复合反应板与磁铁盘重合宽度300m m，异步电机(71)的容量是300k W，电压为2000伏，工作频率0-140HZ。
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