一种半悬浮式磁浮小火车运输系统

摘要

本发明公开了一种半悬浮式磁浮小火车运输系统，包括：列车系统、轨道桥梁系统及供电系统，列车系统包括两节端车和若干节设于两节端车之间的中车，端车均采用胶轮在轨道系统上运行，中车均采用悬浮方式在轨道系统上运行，仅端车设置牵引装置并依靠供电系统为列车供电、同时对列车提供牵引动力；轨道系统在大坡度线路上设有齿轨，端车设有与齿轨相互啮合的、用于提供牵引力的齿轮装置。本系统在现有中低速磁浮系统基础上缩小了尺寸，降低了系统复杂程度，具备磁浮轨道交通所具备的优势，如线路运行安全性高、噪声低、转弯半径小、环保性能好等优点。同时，列车系统可在大坡度线路上爬坡行驶，使系统具备更强的线路适应性。

说明书

技术领域

本发明涉及磁悬浮轨道交通技术领域，更具体地说，涉及一种半悬浮式磁浮小火车运输系统。

背景技术

随着我国旅游业的迅速发展，旅游交通已日渐成为有效保障景区和客源地间的旅客流动量的重要手段，旅游交通在旅游业中所起的作用日益明显。旅游交通的便利与否直接关系到景区的受众程度，是景区旅游业发展和进步的重要指标，能对整个区域旅游业发展产生重大影响。

其中，中低速磁浮交通技术作为轨道交通的一种新制式，依托特有的悬浮特性可以为观众提供独特的科技和视觉冲击，其本身即是一种成熟的交通工具和旅游品牌，相比地铁轻轨，具有安全舒适、无振动、低噪音、无污染、造价和维护成本低等优势，适合人们对于高品质通勤和旅游的需求。也即磁浮旅游轨道的市场前景十分良好，具有巨大的市场需求。

现有技术中，中低速磁浮交通系统的结构形式有所优化，但其尺寸和运量依然保持了传统轨道交通模式，保留了大量的现有中低速磁浮子系统，存在运行不稳定、线路适应性较差等问题，导致中低速磁浮交通系统的市场竞争力和工程推广能力较差。

综上所述，如何提高磁浮交通系统的运行稳定性和线路适应性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种半悬浮式磁浮小火车运输系统，可以提高磁浮交通系统的运行稳定性和线路适应性，继而提高中低速磁浮交通系统的市场竞争力和工程推广能力。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种半悬浮式磁浮小火车运输系统，包括：列车系统、轨道系统及供电系统，所述列车系统包括两节端车和若干节设于两节所述端车之间的中车，所述端车均采用胶轮在所述轨道系统上运行，所述中车均采用悬浮方式在所述轨道系统上运行，所述端车和所述中车之间、所述中车和所述中车之间均通过车钩进行连挂，所述端车均与所述供电系统连接、以对所述中车提供牵引动力；所述轨道系统在大坡度线路上设有齿轨，所述端车设有与所述齿轨相互啮合的、用于提供牵引力的齿轮装置。

优选的，所述轨道系统包括轨道、用于支撑所述轨道的轨道梁以及用于为所述中车提供悬浮力的反应轨，所述反应轨设于所述轨道梁上，所述胶轮可沿所述轨道运行。

优选的，所述端车包括端车车体、用于支撑所述端车车体的端车转向架、用于驱动所述胶轮转动的动力装置以及用于约束所述端车车体运行方向的导向装置，所述端车车体设于所述端车转向架上，所述端车转向架下方设有所述胶轮和所述动力装置，所述胶轮和所述供电系统均与所述动力装置连接，所述端车转向架的两侧设有多组所述导向装置。

优选的，所述供电系统的供电装置设于所述轨道梁上，所述端车包括用于和所述供电装置接触以实现车辆供电的端车集电靴，所述端车集电靴和所述动力装置连接；

或所述供电系统的供电装置为蓄电池，所述蓄电池设于所述端车车体上，所述蓄电池和所述动力装置连接；

或所述动力装置为燃油发动机或内燃机。

优选的，所述中车包括中车车体、用于支撑所述中车车体的中车转向架、用于与所述反应轨配合产生悬浮作用的悬浮模块以及悬浮控制器，所述中车车体设于所述中车转向架上，所述中车转向架的左右两侧对应设有所述悬浮模块，所述悬浮模块之间设有用于提高结构稳定性的防滚装置，所述悬浮模块的底部设有悬浮电磁铁，所述悬浮电磁铁和所述悬浮控制器连接，所述悬浮控制器设于所述中车车体的底架上。

优选的，所述中车车体和所述中车转向架之间设有二次系。

优选的，所述底架的左端和所述中车转向架的左端之间、所述底架的右端和所述中车转向架的右端之间均设有阻尼拉杆。

优选的，所述端车和所述中车均为单车单转向架结构件或单车多转向架结构件。

在使用本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统时，由胶轮牵引的端车连挂着无动力的若干节悬浮的中车在轨道系统上运行，其有效结合了轮式车辆与磁浮车辆的优点，具有线路运行安全性高、噪声低、转弯半径小、环保性能好等优点，使得列车整体为半悬浮模式，也即端车采用车轮支撑、中车均采用悬浮模式，其中，端部的轮式车辆可有效提高列车运行稳定性，而悬浮状态的中车极大提高了乘客的乘坐舒适性。同时，由于列车动力均来源于头尾两节端车，即使两节端车中某一端车出现故障问题，也可由另一个端车继续牵动整个列车行驶，以提高系统运行稳定性。并且，由于轨道系统在大坡度线路上设有齿轨，端车设有与齿轨相互啮合的齿轮装置，该齿轮装置可有效提高端车在大坡度线路上的爬坡能力，保证列车正常行驶，有效提高磁浮交通系统的线路适应性。

综上所述，本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统，可以提高磁浮交通系统的运行稳定性和线路适应性，继而提高中低速磁浮交通系统的市场竞争力和工程推广能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统为单车单转向架时的结构示意图；

图2为本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统为单车双转向架时的结构示意图；

图3为端车的正视图；

图4为端车为单车单转向架结构时的侧视图；

图5为端车为单车双转向架结构时的侧视图；

图6为中车的正视图；

图7为中车为单车单转向架结构时的侧视图；

图8为中车为单车双转向架结构时的侧视图。

图1-图8中：

1为端车、11为端车车体、12为端车转向架、13为动力装置、14为导向装置、15为齿轮装置、16为端车集电靴、2为中车、21为中车车体、22为中车转向架、23为悬浮控制器、24为二次系、25为阻尼拉杆、3为胶轮、4为车钩、5为轨道、6为轨道梁、7为反应轨、8为齿轨、9为供电装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种半悬浮式磁浮小火车运输系统，可以提高磁浮交通系统的运行稳定性和线路适应性，继而提高中低速磁浮交通系统的市场竞争力和工程推广能力。

请参考图1至图8。

本具体实施例提供了一种半悬浮式磁浮小火车运输系统，包括：列车系统、轨道系统及供电系统，列车系统包括两节端车1和若干节设于两节端车1之间的中车2，端车1均采用胶轮3在轨道系统上运行，中车2均采用悬浮方式在轨道系统上运行，端车1和中车2之间、中车2和中车2之间均通过车钩4进行连挂，端车1均与供电系统连接、以对中车2提供牵引动力；轨道系统在大坡度线路上设有齿轨8，端车1设有与齿轨8相互啮合的、用于提供牵引力的齿轮装置15。

需要说明的是，两节端车1均与供电系统连接、以对中车2提供牵引动力，而中车2不具备动力，也即整个列车系统由端车1牵引运行，中车2数量可依据具体情况而定。因此，即使两节端车1中某一端车1出现故障问题，也可由另一个端车1继续牵动整个列车行驶，以提高系统运行稳定性。

还需要说明的是，本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统适用于景区，其包含列车系统、轨道系统及供电系统等，是对现有磁浮系统进行小型化和简化处理，例如本系统的列车系统载客量无需过大，故可有效降低车辆载荷和结构复杂度，使得本系统具备更强的工程适用性，以满足不同市场和环境条件对系统的需求。并且，端车1和中车2的车体之间可以相互贯通，以形成全列贯通的列车，端车1和中车2的车体之间也可以相互独立互不贯通，以形成不贯通的列车。可以根据实际需求和实际情况对列车的贯通形式进行确定。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对列车系统、轨道系统、供电系统、齿轨8、齿轮装置15、端车1以及中车2的形状、结构、尺寸、位置、个数等进行确定。

在使用本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统时，由胶轮3牵引的端车1连挂着无动力的若干节悬浮的中车2在轨道系统上运行，其有效结合了轮式车辆与磁浮车辆的优点，具有线路运行安全性高、噪声低、转弯半径小、环保性能好等优点，并可使得列车整体为半悬浮模式，也即端车1采用车轮支撑、中车2均采用悬浮模式，其中，端部的轮式车辆可有效提高列车运行稳定性，而悬浮状态的中车2极大提高了乘客的乘坐舒适性。同时，由于列车动力均来源于头尾两节端车1，即使两节端车1中某一端车1出现故障问题，也可由另一个端车1继续牵动整个列车行驶，以提高系统运行稳定性。并且，由于轨道系统在大坡度线路上设有齿轨8，端车1设有与齿轨8相互啮合的齿轮装置15，该齿轮装置15可有效提高端车1在大坡度线路上的爬坡能力，保证列车正常行驶，有效提高磁浮交通系统的线路适应性。

综上所述，本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统，可以提高磁浮交通系统的运行稳定性和线路适应性，继而提高中低速磁浮交通系统的市场竞争力和工程推广能力。

在上述实施例的基础上，优选的，轨道系统包括轨道5、用于支撑轨道5的轨道梁6以及用于为中车2提供悬浮力的反应轨7，反应轨7设于轨道梁6上，胶轮3可沿轨道5运行。

需要说明的是，轨道梁6作为整个轨道系统的基础支撑构件，可根据工程实际适用情况采用混凝土结构梁或钢结构梁进行制作。而反应轨7可以通过紧固装置安装于轨道梁6上，反应轨7用于与中车2上的悬浮电磁铁相互作用产生电磁力，从而为中车2提供悬浮力和导向力。例如反应轨7可以通过紧固件及相关预埋件安装在轨道梁6的端部翼板下侧。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对轨道5、轨道梁6以及反应轨7的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

优选的，端车1包括端车车体11、用于支撑端车车体11的端车转向架12、用于驱动胶轮3转动的动力装置13以及用于约束端车车体11运行方向的导向装置14，端车车体11设于端车转向架12上，端车转向架12下方设有胶轮3和动力装置13，胶轮3和供电系统均与动力装置13连接，端车转向架12的两侧设有多组导向装置14。

需要说明的是，端车1主要为列车系统提供牵引动力，端车1依靠胶轮3在轨道5上运行。可以将端车1设置为司机室，以供列车运行控制使用。其中，端车车体11的主要材质可以设置为铝合金，其主要包含底架、侧墙、端墙及车顶等主要构件。端车车体11下方为端车转向架12，胶轮3安装在端车转向架12上，端车转向架12下方安装有动力装置13，动力装置13可采用旋转电机或内燃机等方式，通过车轴及减速架构驱动胶轮3旋转，从而为列车系统提供动力。而且，可以在端车转向架12的侧部分别设置多组导向装置14，导向装置14借助胶轮3形走在轨道梁6的侧部，导向装置14可有效约束端车车体11的运动轨迹，以保证端车车体11沿着轨道5方向运行。

优选的，可以在轨道梁6上设有齿轨8，并将齿轮装置15设置在端车转向架12上，齿轮装置15为与胶轮3并行的齿轮动力系统，该齿轮动力系统与运行线路方向上的齿轨8相互啮合，用于当车辆行驶在大坡度线路时提供牵引力。

因此，仅需在特殊线路区间，如大坡度区段的轨道5上设置齿轨8，齿轮装置15通过减速机构与车轴连接，并与轨道5上的齿轨8互相啮合，以对在特殊线路下行驶的车辆提供牵引力，齿轮啮合的牵引力能够提供较大扭矩，可使车辆在大纵坡等特殊线路条件下正常运行。本系统结合了胶轮3牵引和齿轨8牵引这两种方式，端车1借助胶轮3和齿轮装置15联合提供牵引和制动力，极大程度的提高了列车系统的爬坡性能，使得列车系统具有很强的线路适应能力。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对端车车体11、端车转向架12、动力装置13以及导向装置14的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

优选的，供电系统的供电装置9设于轨道梁6上，端车1包括用于和供电装置9接触以实现车辆供电的端车集电靴16，端车集电靴16和动力装置13连接；或供电系统的供电装置9为蓄电池，蓄电池设于端车车体11上，蓄电池和动力装置13连接；或动力装置13为燃油发动机或内燃机。其中，将动力装置13设置为燃油发动机或内燃机，是指端车1的动力来源为燃油动力装置，无需额外增加供电装置9。

本实施例中，端车1的电力来源可采用第三接触轨供电、蓄电池供电及燃油动力装置供电等供电方式。端车1的制动主要依靠端车1胶轮3的盘式制动和齿轮齿轨8制动。其中，齿轮齿轨8制动主要在特殊线路区间(如大坡度区段)启用。

当供电系统采用第三接触轨(或滑触线)供电时，可将供电装置9(接触轨或滑触线)安装于轨道梁6上，由端车转向架12上的集电靴与供电装置9接触取流并为列车系统供电；当供电系统采用蓄电池或燃油发动机供电时，则由端车车体11自身携带的蓄电池和燃油动力装置为列车系统供电。因此，本系统可根据实际情况和实际需求选取不同的供电模式。

需要进一步说明的是，当供电系统采用燃油动力装置供电时，可以在端车转向架12的底部安装动力装置13，并将动力装置13设置为旋转电机、燃油发动机或内燃机，动力装置13通过减速机构与车轴连接并驱动胶轮3旋转，从而为车辆提供牵引力。

在上述实施例的基础上，优选的，中车2包括中车车体21、用于支撑中车车体21的中车转向架22、用于与反应轨7配合产生悬浮作用的悬浮模块以及悬浮控制器23，中车车体21设于中车转向架22上，中车转向架22的左右两侧对应设有悬浮模块，悬浮模块之间设有用于提高结构稳定性的防滚装置，悬浮模块的底部设有悬浮电磁铁，悬浮电磁铁和悬浮控制器23连接，悬浮控制器23设于中车车体21的底架上。

需要说明的是，中车2主要用于实现人员的运输，中车车体21以悬浮方式在反应轨7上运行。中车车体21的主要材质为铝合金，其主要包含底架、侧墙、端墙及车顶等主要构件。中车车体21下方为中车转向架22，中车转向架22主要由纵梁、托臂及防滚装置等主要部件组成，部件主体由铝合金型材通过焊接或紧固件连接等方式组成。中车转向架22的托臂上吊装有悬浮模块，悬浮模块由安装于中车车体21的底架上的悬浮控制器23进行悬浮控制，悬浮电磁铁与安装在轨道梁6上的反应轨7产生电磁力为车辆提供悬浮力和导向力。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对中车车体21、中车转向架22、悬浮模块和悬浮控制器23的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

优选的，中车车体21和中车转向架22之间设有二次系24，以有效缓解中车车体21与中车转向架22之间的机械振动。

优选的，底架的左端和中车转向架22的左端之间、底架的右端和中车转向架22的右端之间均设有阻尼拉杆25。

需要说明的是，阻尼拉杆25用于连接中车车体21与中车转向架22，以将中车转向架22的牵引力传递至中车车体21，并保持中车车体21的稳定。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对二次系24和阻尼拉杆25的形状、结构、尺寸、位置等进行确定。

在上述实施例的基础上，优选的，端车1和中车2的主体部件均为铝合金材料件。这样可以有效降低车辆载荷和结构，从而使列车系统具备更强的线路和工程适用性，尤其适合在线路环境复杂和投资成本控制要求较高的景区推广。

优选的，端车1和中车2均为单车单转向架结构件或单车多转向架结构件。

需要说明的是，单车单转向架结构件是指一个车体对应设置在一个转向架上，而单车多转向架结构件是指一个车体设置在多个相互连接的转向架上，而车体与转向架的比例设置等可依据实际需要进行调整确定。

还需要补充说明的是，轨道梁6作为整个系统的支撑结构，可以根据线路条件灵活采用简支梁或连续梁的形式，轨道梁6的材质可采用混凝土结构梁或钢结构梁。而轨道梁6的截面需满足列车系统中不同车厢的通过性要求，其中，端车1主要是借助胶轮3和导向装置14的辅助，从轨道梁6的上部平面通过，而中车2则是依托悬浮电磁铁与反应轨7相互作用产生的悬浮力和导向力通过。

本发明提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统，几乎具备了磁浮轨道5交通所具备的所有优势，如线路运行安全性高、噪声低、环保性能好、线路适应性强以及建设维护成本低等。同时，在现有磁浮系统基础上将系统小型化，进一步降低车辆载荷和结构，使得列车具备更强的线路和工程适用性，尤其适合在线路环境复杂和投资成本控制要求较高的景区推广。同时，本系统可作为现有城市轨道5交通运输系统的补充角色，对城市运输系统的进一步完善。

本系统提出由胶轮3牵引的端车1连挂若干个无动力的磁悬浮中车2组成的列车，完美结合了轮式车辆与磁浮车辆的诸多优点，且所有车体均采用车体与转向架一对一或一对多的布置模式。列车采用半悬浮模式(端车1采用车轮支撑，中车2均采用悬浮模式)，悬浮状态的中车2极大提高了乘客的乘坐舒适性。同时，由于列车动力均来源于端车1，且两节端车1互为冗余，进一步保证了系统运行的稳定性。

此外，本系统采用了胶轮3牵引和齿轨8牵引两种方式的结合制动车辆，在良好的线路条件下仅采用胶轮3牵引制动车辆，在特殊线路条件下结合胶轮3牵引和齿轨8牵引制动车辆，使系统对高山、陡坡等大纵坡及其他特殊线路条件具备极强的适应能力，大大降低了线路条件对系统应用的限制。

本系统在现有磁浮系统基础上进行了小型化和简化设计，对车辆、轨道5、桥梁及线路等各方面均进行了结构尺寸的缩小和系统的优化。优化后的系统具备更小的结构载荷和结构尺寸，同时简化了信号系统、供电系统及站房等多类复综繁杂且投资巨大的系统，极大地降低了系统投资。另外，车辆采用独立的多车厢连挂模式，编组灵活，使得列车的转弯半径可进一步缩小，具备更强的线路适应能力，从而具备更强的产品可推广性和市场竞争力。

另外，还需要说明的是，本申请的“上下”、“左右”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的半悬浮式磁浮小火车运输系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。