專利名稱：軌道交通拖車磁懸浮技術的制作方法
技術領域：
本發明 涉及一種拖車磁懸浮技術。尤其是涉及一種軌道交通裝在被拖動車輛上的永磁體薄片與軌道下平面產生的垂直地面向上的吸引力去抵消車體及負載的重力的磁懸浮技術。
背景技術：
目前，軌道交通磁懸浮技術只有超導磁懸浮一種。我們國家高速鐵路的制造和安裝水平相當高，誤差只有O. I毫米。本發明只要求軌道外展的內平面光華、平整，現存的軌道技術完全滿足要求。因此，本發明的磁懸浮技術具有廣闊的應用前景。車輛運輸阻力主要有車輛的重力產生的摩擦和空氣對車體的摩擦兩種因素。磁懸浮技術和真空管技術能夠解決這兩種阻力問題。但是，超導磁懸浮技術造價太高。以北京SI線為例，每公里造價6億人民幣。而我發明的磁懸浮技術只對現有的軌道改變形狀和在客貨車體上加裝永磁體薄片即可，成本很低。如果在現有的鐵軌外側口朝外鋪設10毫米厚，槽幫和槽底均為20厘米的槽鋼固定在舊軌道外側或全部更換為本發明的通用軌道，每公里比原來的軌道多用鋼約90噸，造價不到50萬人民幣。每公里造價相差一千多倍，但運力卻可提高數倍。在這之前我已申請了控制方法與這次不同的發明專利，申請號是201010169340. 9并于2012年I月3日和6月3日分別提交了內容與這次相同的意見陳述書，因超范圍和超時限均未被接受，故又重新申請該發明專利。

發明內容
本發明的技術方案是首先，根據需要將軌道的上平面向外延展適當寬度，把同一側軌道下的永磁體薄片以N極全部朝上或S極全部朝上固定在與承重軸的軸端相連的與柱塞一體的鋼板上，并使永磁體的上平面與通用軌道的下平面保持適當距離的結構。由此產生的垂直地面向上的吸引力通過承載梁直接作用在承重車軸上。使車輛產生向上的懸浮力去克服由重力產生的摩擦阻力。并根據車輛負載的變化，由取樣棒固定在車廂和杠桿上、錐度相同的楔形連動滑塊固定在杠桿上及槽形滑道中，分別插在柱塞上面和底上的錐度都相等的楔形錐體在連動滑塊中間、柱塞套在柱塞中，固定在柱塞上的旋轉保護輪等構成的連桿機構，使得隨著重力的改變能自動改變永磁體與軌道下平面的距離，從而適時的改變了車輛的懸浮力，使之與車輛產生的重力始終保持動態平衡。為了使永磁體不與軌道下平面產生摩擦，截面是橢圓形的托桶固定在與承重軸一體的承載梁上。柱塞裝在托桶內，將永磁體固定在與柱塞一體的鋼板上，托桶靠軌道一側都留有開口，用于限制永磁體上行和下行時與軌道的最小和最大距離，大大提高了本發明的實用性能。在柱塞底部彈簧的作用下，柱塞通常總是在上死點位置。在柱塞內還加裝了一個柱塞，旋轉保護輪的輪軸焊接在柱塞的內壁上，錐度相同的楔形錐體分別插在柱塞的上面和底上，總使保護輪與永磁體的運動方向相反，運動距離相等，因此旋轉保護輪隨著重力的變化使永磁體與軌道總保持一個適當的最小距離，阻止永磁體與軌道摩擦，總是在平衡點附近維持懸浮力與重力的動態平衡。為了不影響車輛轉彎，分別在前后輪組的4只輪子兩根輪軸的正中間加裝了鋼板和立軸并在立軸兩端固定上下兩根承重軸，在承重軸兩端固定承載梁。在輪軸兩端、輪子內側再用鋼板把兩根輪軸固定，使輪子及連接兩根輪軸的鋼板在承重軸上的承載小輪中間可以繞立軸在一定范圍內自由轉動的結構，以及車廂用數個套管固定在承載梁上，使車廂在承載梁上只能上下運動。靠近車廂連接處的輪子內側、軸的兩端均與車廂的聯接掛鉤固為一體的結構，使得這時的輪組只能跟隨前節車廂隨著軌道的形狀自由轉彎。如果再加上原來靠慣性改變輪徑的方法轉彎效果會更好。實驗表明永磁體與鐵磁質的距離越近時其吸引力越大。使用我手上6年前的永磁體做與鐵的吸引力實驗，當(釹鐵硼？)永磁體磁場方向完全相同，距離鐵磁質5. O毫米時，其作用力的平均值為每平方厘米O. 3公斤；相距4. O毫米時，永磁體與鐵的吸引力均值為每平方厘米O. 4公斤；距離為3. O毫米時，吸引力平均值為每平方厘米O. 6公斤；距離為2. 4毫米時，吸引力平均值為每平方厘米O. 8公斤；距離為2. O毫米時，其吸引力平均值為每平方厘米I. O公斤，距離為I. 5毫米時，吸引力均值為每平方厘米I. 2公斤。如果將軌道上平面向外延展20厘米，一節車箱長按20米計算，在軌道下面20厘米寬、20米長的兩條軌 道下面的永磁體薄片有80000平方厘米，每平方厘米的吸引力為I. 2公斤時，對這節車體將產生96噸垂直地面向上的吸引力。本發明的有益效果是第一是節能。如果包括車體在內99%的重力被抵消，即每節100噸重的車，現在只有I噸重了。就是說原先拉一節車的功率，現在至少可以拉90節。使運力提高數十倍。從而在達到解決客貨運輸運力緊張問題的同時也達到了節能減排環保的目的。第二是該技術還可以應用到貨車、地鐵和城市輕軌上，進一步提高客貨運輸能力。應用該技術真正做到多拉、快跑，用鐵路完成絕大多數的客貨運輸任務。并根據需要，選擇目前磁性最強的新的永磁體和最順磁的鐵磁質做外展軌道，相同條件的對比實驗，新的好永磁體一定會比實驗用的已經6年多的舊永磁體對鐵磁質的吸引力和作用距離都大。第三是更安全更平穩。因為車輪的軸通過連接裝置已被反扣在外展的軌道下面，加之重力與懸浮力方向相反，懸浮力總是跟隨重力的改變而改變的阻尼作用，即使車速再高也會很安全、平穩。實施例及


下面結合附圖對本發明做進一步說明。圖I是從車廂尾部看過去本發明的整體結構示意圖；圖2是圖I的部分構件左視結構示意圖；圖3是圖2的部分構件左視結構示意圖，相當于圖I右下角部分構件的結構放大示意圖；圖中(1)是車廂，(2)是彈簧，(3)是分別固定在車廂和承載梁上的數個套管，它使車廂被綁定在承載梁上，使車廂只能在一定范圍內上下運動。(4)是固定在承重軸(10)端點處的承載梁，(5)是固定在承載梁(4)上的數個橢圓形托桶，它截面的短軸靠近軌道的托桶面上有開口 [如圖3所示]，截面內長軸處連動滑塊(17)的的兩邊有擋板形成的槽形滑道[此處未畫出]。(6)是通用軌道。(7)是車輪。(8)是套在承重軸(10)上的承載小輪。(9)是固定兩個輪軸(11)的承載鋼板。(10)是承重軸。(11)是輪軸。(12)是立軸，它在連接兩個輪軸的鋼板的中間。(13)是連接兩個輪軸(11)并固定立軸(12)的鋼板。(14)是固定在承載梁(4)上的支桿。(15)是固定在車廂和杠桿上的帶活接的取樣棒。(16)是固定在支桿(14)支點上的杠桿。(17)是錐度都相同的楔形滑塊，滑塊上帶滾輪。(18)是插在柱塞(21)的上面錐度都相同的數個錐體。(19)是在柱塞(22)的外表面上焊接鋼板(24)的焊接點。(20)是底部彈簧。(21)是套在柱塞(22)中的柱塞，(23)是固定在鋼板
(24)上的永磁體，永磁體與軌道的吸引力加之底部彈簧的彈力使柱塞(22)總是被死死的定在上死點位置。(24)是固定在柱塞(22)外表面上的鋼板。(25)是旋轉保護輪，它的輪軸焊接在柱塞(21)的內表面上。(26)是插在柱塞(22)底上和柱塞(21)底下與錐體(18)錐度相同的數個錐體，它的作用是使保護輪的上邊緣與軌道始終維持若即若離的狀態。(27)是柱塞(21)內表面的焊接保護輪(25)輪軸的焊接點。(28)是連動滑塊(17)上的活結。它們共同構成連桿及其控制系統。當車輛空載時，可先通過試驗或根據對彈簧(2)總的倔強系數涉及的車廂下降高度與永磁體到軌道距離的變化產生吸引力大小的計算大致確定取樣棒(15)在杠桿(16)上
的位置，[即確定杠桿力臂的大小]再用取樣棒(15)上的活結進行微調。本例一節車廂按24噸計算，調節取樣棒(15)上的活接，使取樣棒帶動杠桿(16)及連動滑塊(17)做上下運動，[參看圖2]使錐體(18)和(26)同時向左或向右運動，使柱塞(22)和(21)同時做向上和向下的運動。因此適時的改變著永磁體與軌道的距離，錐體(26)也同時適時的改變著保護輪上邊緣到柱塞(22)底部的距離，限制永磁體因為吸引力的原因繼續縮小與軌道的距離。[保護輪(25)及其柱塞(21)相當于支在外展軌道和柱塞(22)的底中間]當調整到軌道下平面與永磁體的距離為5. O毫米時，旋轉活結(28)，恰使保護輪(10)比永磁體平面高出略小于5. O毫米，也就是保護輪與軌道剛剛要接觸還沒有產生作用力時，鎖死(15)上的活接和活接(28)。此時車體受到的懸浮力正好是24噸。負載時，按每節客車承載200人載重16噸計算，根據一節車廂所有彈簧(2)總的倔強系數，(比如每厘米8噸)當滿載時，車廂高度下降2厘米。取樣棒(15)下壓杠桿
(16)，帶動連動滑塊(17)也下降2厘米多，[下降的具體距離視杠桿力臂長短而定]由圖2所示，錐體(18)和(26)都因連動滑塊的擠壓而向左運動，在吸引力和彈簧(20)的作用下，此時永磁體與軌道的距離應該由5. O毫米隨著負載的增加逐漸縮小到3. 5毫米，[由此可以計算出連動滑塊(17)和錐體(18)及(26)錐度的大小]由于錐體(18)和(26)的錐度相等，當柱塞(22)帶動永磁體(23)向上運動時，柱塞(21)上面的彈簧也同時壓迫保護輪
(25)向下運動與之相等的距離，[否則永磁體將無法縮小與軌道的距離]保護輪超過永磁體的高度也逐漸由5. O毫米縮小到3. 5毫米。使此時它增加的懸浮力也剛好是16噸。如果空車重24噸，要載重66噸，永磁體與軌道的起始距離應為5. O毫米，保護輪比永磁體面應高出略小于5. O毫米。隨著車的逐漸加載，連桿系統使永磁體與軌道的距離由5. O毫米逐漸變為I. 8毫米，車體的懸浮力由24噸逐漸升到90噸。保護輪(25)高出永磁體平面的距離也由5. O毫米逐漸縮小到I. 8毫米。必須注意，隨著車體重力的變化，連桿系統使永磁體與軌道的距離也不斷的變化，當懸浮力大于重力時，車體將被懸浮。多余的懸浮力將作用在保護輪(25)與軌道的下平面上，并產生摩擦阻力。相反，如果重力大于懸浮力，多余的重力也將產生摩擦阻力作用在輪軌的上面。最好的狀態還是懸浮力與重力相等，也就是零重力狀態。這很難做到。(保留百分之一的重力，提高運力幾十倍是很好的選擇)這里我們可以人為設定一個永磁體上平面到軌道下平面允許的最小距離，比如對于客車可設定這個距離是3. 5毫米，此時要求使用橢圓形托桶(5)開口的外殼阻擋鋼板(24)及永磁體(23)繼續上行，[如圖3所示]此時無論負載怎樣增加，這個距離都不會小于3. 5毫米了。就是說，客車上的永磁體與軌道的正常工作距離是在3. 5毫米到5. O毫米之間變化。另外，為了連桿系統方便控制懸浮力的改變，可酌情考慮把鋼板(24)和永磁體(23)適當分段并且在道口、道叉及急轉彎處不設軌道的外展結構，防止永磁體與軌道接觸。
當卸載時，車廂⑴在彈簧(2)的作用下，帶動取樣棒(15)向上運動。杠桿(16)的左邊帶動連動滑塊向下運動，擠壓錐體(18) (26)向右運動，迫使柱塞(22)帶動永磁體
(23)向下運動的同時，柱塞(21)帶動保護輪(25)向上運動與之相等的距離，使保護輪始終呆在與軌道若即若離的地方。這時永磁體與軌道的距離逐漸增加，懸浮力逐漸減少，與負載時的情形剛好相反。
權利要求
1.軌道交通拖車磁懸浮技術的實施方法，首先，根據需要將軌道的上平面向外延展適當寬度，把同一側軌道下的永磁體薄片以N極全部朝上或S極全部朝上固定在與承重軸的軸端相連的與柱塞一體的鋼板上，并使永磁體的上平面與通用軌道的下平面保持適當距離的結構，由此產生的垂直地面向上的吸引力通過承載梁直接作用在承重車軸上，使車輛產生向上的懸浮力去克服由重力產生的摩擦阻力，并根據車輛負載的變化，由取樣棒固定在車廂和杠桿上、錐度相同的楔形連動滑塊固定在杠桿上及槽形滑道中，分別插在柱塞上面和底上的錐度都相等的楔形錐體在連動滑塊中間，柱塞套在柱塞中，固定在柱塞上的旋轉保護輪等構成的連桿機構，使得隨著重力的改變能自動改變永磁體與軌道下平面的距離，從而適時的改變了車輛的懸浮力，使之與車輛產生的重力始終保持動態平衡，為了使永磁體不與軌道產生摩擦，截面是橢圓形的托桶固定在與承重軸一體的承載梁上，柱塞裝在托桶內，將永磁體固定在與柱塞一體的鋼板上，托桶靠軌道一側都留有開口，用于限制永磁體上行和下行時與軌道的最小和最大距離，大大提高了本發明的實用性能，在柱塞底部彈簧的作用下，柱塞通常總是在上死點位置，在柱塞內還加裝了一個柱塞，旋轉保護輪的輪軸焊接在柱塞的內壁上，錐度相同的楔形錐體分別插在柱塞的上面和底上，總使保護輪與永磁體的運動方向相反，運動距離相等，因此旋轉保護輪隨著重力的變化使永磁體與軌道總保持一個適當的最小距離，阻止永磁體與軌道摩擦，總是在平衡點附近維持懸浮力與重力的動態平衡，為了不影響車輛轉彎，分別在前后輪組的4只輪子兩根輪軸的正中間加裝了鋼板和立軸并在立軸兩端固定上下兩根承重軸，在承重軸兩端固定承載梁，在輪軸兩端、輪子內側再用鋼板把兩根輪軸固定，使輪子及連接兩根輪軸的鋼板在承重軸上的承載小輪中間可以繞立軸在一定范圍內自由轉動的結構，以及車廂用數個套管固定在承載梁上，使車廂在承載梁上只能上下運動，靠近車廂連接處的輪子內側、軸的兩端均與車廂的聯接掛鉤固為一體的結構，使得這時的輪組只能跟隨前節車廂隨著軌道的形狀自由轉彎。
2.根據權利要求I所述的軌道交通拖車磁懸浮技術的實施方法，其特征在于把同一側軌道下的永磁體薄片(23)以N極全部朝上或S極全部朝上固定在與承重軸(10)的軸端相連的與柱塞(22) —體的鋼板(24)上，并使永磁體的上平面與通用軌道￠)的下平面保持適當距離的結構，使得由此產生的垂直地面向上的吸引力通過承載梁(4)直接作用在承重車軸(10)上，車輛產生向上的懸浮力去克服由重力產生的摩擦阻力。
3.根據權利要求I所述的軌道交通拖車磁懸浮技術的實施方法，其特征在于根據車輛負載的變化，由取樣棒(15)固定在車廂(I)和杠桿(16)上、錐度相同的楔形連動滑塊(17)固定在杠桿(16)上及槽形滑道中，分別插在柱塞(22)上面和底上的錐度都相等的楔形錐體(18)和(26)在連動滑塊(17)中間、柱塞(21)套在柱塞(22)中，固定在柱塞(21)上的旋轉保護輪(25)等構成的連桿機構，使得隨著重力的改變能自動改變永磁體與軌道下平面的距離，從而適時的改變了車輛的懸浮力，使之與車輛產生的重力始終保持動態平衡。
4.根據權利要求I所述的軌道交通拖車磁懸浮技術的實施方法，其特征在于截面是橢圓形的托桶(5)固定在與承重軸(10) —體的承載梁(4)上，柱塞(22)裝在托桶(5)中，托桶靠軌道一側都留有開口的結構，用于限制永磁體上行和下行時與軌道的最小和最大距離，使得本發明的實用性能大大提高了。
5.根據權利要求I所述的軌道交通拖車磁懸浮技術的實施方法，其特征在于在柱塞(22)內還加裝了一個柱塞(21)，旋轉保護輪(25)的輪軸焊接在柱塞(21)的內壁上，錐度相同的楔形錐體(18)和(26)分別插在柱塞(22)的上面和底上的結構，總使得保護輪(25)與永磁體(23)的運動方向相反，運動距離相等，因此旋轉保護輪隨著重力的變化使得永磁體與軌道總保持一個適當的最小距離，阻止永磁體與軌道摩擦，總是在平衡點附近維持懸浮力與重力的動態平衡。
6.根據權利要求I所述的軌道交通拖車磁懸浮技術的實施方法，其特征在于分別在前后輪組的4只輪子(7)、兩根輪軸(11)的正中間加裝了鋼板(13)和立軸(12)并在立軸兩端固定上下兩根承重軸(10)，在承重軸(10)兩端固定承載梁(4)，在輪軸(11)兩端、輪子(7)的內側再用鋼板(9)把兩根輪軸(11)固定，使輪子(7)及連接兩根輪軸(11)的鋼板(9)在承重軸(10)上的承載小輪⑶中間可以繞立軸(12)在一定范圍內自由轉動的結構，以及車廂(I)用數個套管(3)固定在承載梁(4)上，使車廂(I)在承載梁(4)上只能上下運動，靠近車廂連接處的輪子(7)的內側、在軸(11)的兩端均與車廂的聯接掛鉤固為一體的結構，使得這時的輪組只能跟隨前節車廂隨著軌道的形狀自由轉彎。
全文摘要
本發明涉及一種軌道交通被拖動車輛的磁懸浮技術。是一種裝在拖車上的永磁體薄片與通用軌道的下平面產生向上的吸引力去抵消車體及負載向下的重力，解決車輛因重力產生的摩擦阻力間題的技術。把與通用軌道上平面寬度相等的永磁體薄片的N或S極全部朝上固定在與軸端相連與柱塞一體的鐵板上，并使永磁體的上平面與軌道的下平面保持適當距離，使之產生向上的吸引力直接作用在車軸上并產生懸浮力。根據車輛及負載的變化，連桿機構自動改變永磁體與軌道下平面的距離，從而適時的改變了車輛的懸浮力，使之與車輛產生的重力始終保持動態平衡，可使運力提高數倍。
文檔編號B60L13/04GK102815227SQ201210296860
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者李瑞琛 申請人:李瑞琛