CN107972528A - 一种超导磁悬浮天街有轨交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超导磁悬浮天街有轨交通工具，应用于以线性建筑楼为特点的天街，包括车体，车体内底面设有超导低温容器，超导低温容器内设有高温超导体块材，高温超导体块材正下方、位于地基上表面设置有永磁轨道；车体连接有可伸缩折叠的车轮装置；超导磁悬浮天街有轨交通工具还包括控制车轮装置实现伸缩折叠的控制系统。本发明的有益效果为：结构简单，将断电后车体的滑动摩擦转变为滚动摩擦，降低了刚性碰撞对车体、轨道及乘客的损伤。机械结构与人工智能的结合，具有高的灵敏度和执行力，提升车体可靠性的同时保护了人身安全。轨道基面设有电热丝，滑槽内开有通孔及时清除了轨道基面的积水或积雪，更加保障了车体运行的安全性。

Description

一种超导磁悬浮天街有轨交通工具

技术领域

本发明涉及交通运输领域，特别涉及一种超导磁悬浮天街有轨交通工具。

背景技术

在土地资源紧张的大背景下，合理有效利用土地，开发新型创新城市建设项目成为趋势。在此大环境下，以线性建筑楼为特点的天街的理念应运而生。该天街位于地上部分垂直向上依次包括大车专用道路层、小客车快速通道层、多层停车层、多功能用房层、基于磁悬浮技术的观光交通工具行驶的轨道交通层和顶层的太阳能发电层。其中，轨道交通层包括无人驾驶磁悬浮拖车层、无人驾驶磁悬浮出租车推广层和快速磁悬短距公交车层。各层对应的磁悬浮公交车、磁悬浮出租车和磁悬浮拖车既是现有轨道交通研究的前沿方向，又是未来轨道交通的必然发展趋势。

磁悬浮轨道交通工具是一种利用电磁力实现车体的无接触支承和导向，通过直线电机实现无接触牵引和制动的轨道交通工具。磁悬浮轨道交通工具由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此只受来自空气的阻力，目前比较成熟的磁悬浮轨道交通工具有中、低速磁浮列车和高速磁浮列车。磁悬浮轨道交通工具没有轮子，如果突然停电，靠滑动摩擦是很危险的。而对于磁悬浮，当遭遇突然停电，采取的是机械臂锁死轨道强制停车，这正是磁悬浮相对于轮轨滑动摩擦制动方式而言会更加危险，会导致车毁人亡的悲剧。

如若轨道内有积水或积雪，雪水会与直线电机接触，冬天轨道积雪融化，会在轨道上形成冰柱，这些都会对磁悬浮轨道交通工具运行造成影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超导磁悬浮天街有轨交通工具。

本发明具体技术方案如下：

一种超导磁悬浮天街有轨交通工具，应用于以线性建筑楼为特点的天街，所述天街为集道路、停车、创业创新、绿色农业、节能环保、科技旅游、观光、娱乐、防洪、防空、军事、税收为一体的智能立体综合体。所述天街包括地下部分和地上部分：

所述地下部分垂直向下依次至少包括设备层和污水处理层；

所述地上部分垂直向上依次至少包括

设于地面一层的大车专用道路层；

与所述大车专用道路层斜通道相通的小客车快速通道层；

与所述小客车快速通道层通道相通的多层停车层；

配置为办公、教育、科技、金融、养老的多功能用房层；

基于磁悬浮技术的观光交通工具行驶的轨道交通层，所述轨道交通层还包括无人驾驶磁悬浮拖车层、无人驾驶磁悬浮出租车推广层和快速磁悬短距公交车层；

以及顶层的太阳能发电层；

所述超导磁悬浮天街有轨交通工具包括无人驾驶磁悬浮拖车、无人驾驶磁悬浮出租车和快速磁悬短距公交车；

所述超导磁悬浮天街有轨交通工具中的任意一种均包括车体，所述车体内底面设有超导低温容器，所述超导低温容器内设有高温超导体块材，所述高温超导体块材正下方、位于地基上表面设置有永磁轨道；所述车体连接有可伸缩折叠的车轮装置；所述车体内顶面安装有车载充电电池组，所述车载充电电池组与所述车轮装置电连接；

所述超导磁悬浮天街有轨交通工具还包括控制所述车轮装置实现伸缩折叠的控制系统；所述控制系统包括：

通断电监测模块，用于监测所述永磁轨道的通断电情况；

升降控制模块，用于控制所述车轮装置的升降情况；

升降位置监测模块，设置于所述车体底面，用于监测所述车轮装置的升降位置是否到位；

伸缩折叠控制模块，用于控制所述车轮装置的伸缩折叠情况；

伸缩折叠位置监测模块，设置于所述车体底面，用于监测所述车轮装置的伸缩折叠位置是否到位；

备用电源系统控制模块，用于控制所述天街的备用电源系统的启停；

微处理器，用于接收、处理其它各功能模块发出的功能信息，并与各逻辑部件进行信息交换。

进一步的，所述车轮装置包括升降杆、伸缩折叠杆和车轮，所述升降杆的顶端通过枢接轴与所述车体枢接，所述升降杆的底端连接有车轮支架，所述车轮支架与所述车轮的轮毂连接，所述升降杆升降时，通过所述车轮支架带动所述车轮进行升降；所述伸缩折叠杆的一端与所述车体枢接，所述伸缩折叠杆的另一端与所述升降杆转动连接；所述升降杆沿所述枢接轴可向所述车体内部折叠；

所述升降杆与所述升降控制模块和所述升降位置监测模块电连接；所述伸缩折叠杆与所述伸缩折叠控制模块和所述伸缩折叠位置监测模块电连接。

进一步的，所述车轮支架朝向所述车体外侧连接有防护组件，所述防护组件包括一端与所述车体底部枢接的外护杆，所述外护杆内侧面设有沿所述外护杆滑动的滑杆，所述车轮外侧面设置有连接杆，当所述车轮升起到位后，所述滑杆底面与所述连接杆顶面吸合。

进一步的，所述升降杆内侧面连接有防护限位块。

进一步的，所述永磁轨道包括内嵌于所述地基中的电磁铁和轨道基面，所述轨道基面凹陷有与所述车轮配合的滑槽；所述天街设置有备用电源系统，所述电磁铁与所述备用电源系统电连接；

所述备用电源系统与所述备用电源系统控制模块电连接。

进一步的，所述轨道基面内嵌有电热丝。

进一步的，所述滑槽底面开有若干通孔。

进一步的，所述超导低温容器内装有液氮，所述超导低温容器上表面开有通气孔。

本发明的有益效果如下：

本发明结构简单，通过增加车轮装置将现有磁悬浮轨道交通工具突遇断电后的滑动摩擦转变为滚动摩擦，大大降低了刚性碰撞对车体、轨道及乘客的损伤，保障了生命及财产安全。机械结构与人工智能的有效组合，具有很高的灵敏度和精准的执行力，提升车体可靠性的同时更加保护了人身安全。轨道基面设有电热丝，滑槽内开有通孔及时清除了轨道基面的积水或积雪，更加保障了车体运行的安全性。

附图说明

图1为超导磁悬浮天街有轨交通工具的结构示意图；

图2为运行时车轮装置的结构示意图；

图3为断电后车轮装置伸展未下降状态的结构示意图；

图4为断电后车轮装置完全展开状态的结构示意图；

图5为天街的结构示意图；

图6为控制车轮装置动作的控制流程图。

其中：1、车体；2、超导低温容器；3、高温超导体块材；4、地基；5、永磁轨道；5-0、电磁铁；5-1、轨道基面；5-1-0、滑槽；6、车轮装置；6-0、升降杆；6-1、伸缩折叠杆；6-2、车轮；6-3、枢接轴；6-4、车轮支架；6-5、防护组件；6-5-0、外护杆；6-5-1、滑杆； 6-5-2、连接杆；6-6、防护限位块；7、备用电源系统8、车载充电电池组；9、次级线圈；10、通断电监测模块；11、升降控制模块；12、升降位置监测模块；13、伸缩折叠控制模块；14、伸缩折叠位置监测模块；15、备用电源系统控制模块；16、微处理器。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

图1为超导磁悬浮天街有轨交通工具的结构示意图；图5为天街的结构示意图；图6为控制车轮装置动作的控制流程图。如图1、图5 和图6所示，一种超导磁悬浮天街有轨交通工具，应用于以线性建筑楼为特点的天街，天街至少包括设于高层的轨道交通层，轨道交通层由下至上依次包括无人驾驶磁悬浮拖车层、无人驾驶磁悬浮出租车推广层和快速磁悬短距公交车层；超导磁悬浮天街有轨交通工具包括无人驾驶磁悬浮拖车、无人驾驶磁悬浮出租车和快速磁悬短距公交车。

超导磁悬浮天街有轨交通工具中的任意一种均包括车体1，车体1 内底面设有超导低温容器2，超导低温容器2内设有高温超导体块材3，高温超导体块材3正下方、位于地基4上表面设置有永磁轨道5。本实施例正是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮轨道交通工具，充分利用车上高温超导体块材3形成的磁场与永磁轨道5 形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行。

车体1还连接有可伸缩折叠的车轮装置6。车体1运行时，车轮装置6收缩到车体1内，降低了运行时的空气阻力。若突遇断电，则车轮装置6自动伸展，与永磁轨道5上表面贴合，避免了车体1与轨道的刚性碰撞。

车体1内顶面安装有车载充电电池组8，车载充电电池组8与车轮装置6电连接。

超导磁悬浮天街有轨交通工具还包括控制车轮装置6实现伸缩折叠的控制系统。该控制系统包括：

通断电监测模块10，用于监测永磁轨道5的通断电情况；

升降控制模块11，用于控制车轮装置6的升降情况；

升降位置监测模块12，设置于车体1底面，用于监测车轮装置6 的升降位置是否到位；升降位置监测模块12可选用IMS-100位置检测传感器。

伸缩折叠控制模块13，用于控制车轮装置6的伸缩折叠情况；

伸缩折叠位置监测模块14，设置于车体1底面，用于监测车轮装置6的伸缩折叠位置是否到位；本实施例中，伸缩折叠位置监测模块 14亦可选用IMS-100位置检测传感器。

备用电源系统控制模块15，用于控制天街的备用电源系统的启停；

微处理器16，用于接收、处理其它各功能模块发出的功能信息，并与各逻辑部件进行信息交换。

永磁轨道5包括内嵌于地基4中的电磁铁5-0和轨道基面5-1。轨道基面5-1凹陷有与车轮6-2配合的滑槽5-1-0，天街设置有备用电源系统7，电磁铁5-0与备用电源系统7电连接。

备用电源系统7与备用电源系统控制模块15电连接。

图2为运行时车轮装置的结构示意图；如图2所示，在磁悬浮天街有轨交通工具行驶过程中，车轮装置6为收缩状态，且位于车体1 的底盘内。车轮装置6包括升降杆6-0、伸缩折叠杆6-1和车轮6-2。升降杆6-0的顶端通过枢接轴6-3与车体1枢接，升降杆6-0的底端连接有车轮支架6-4，车轮支架6-4与车轮6-2的轮毂连接，升降杆6-0 升降时，通过车轮支架6-4带动车轮6-2进行升降；伸缩折叠杆6-1的一端与车体1枢接，伸缩折叠杆6-1的另一端与升降杆6-0中部偏上的外壁转动连接，升降杆6-0绕枢接轴6-3转动可进行向车体1内部折叠。当伸缩折叠杆6-1进行伸缩折叠动作时，升降杆6-0绕枢接轴6-3 转动进而向车体1内部折叠或向车体1外部展开；同时，在升降杆6-0 高度不变的情况下，伸缩折叠杆6-1绕着与升降杆6-0的连接处进行相对转动。本实施例中，升降杆6-0和伸缩折叠杆6-1为电动升降杆。

升降杆6-0与升降控制模块11和升降位置监测模块12电连接；伸缩折叠杆6-1与伸缩折叠控制模块13和伸缩折叠位置监测模块14 电连接。

突遇断电后，通断电监测模块10监测到永磁轨道5处于断电状态，将该断电信号发送给微处理器16；微处理器16接收到来自通断电监测模块10发送的断电信号并进行处理后，将天街的备用电源系统开启控制信号发送给备用电源系统控制模块15，备用电源系统控制模块15 接收到相关信号后同步开启，备用电源系统7为电磁铁5-0提供电力支撑，以维持车体1的正常运行。

同步，微处理器16接收到来自通断电监测模块10发送的断电信号并进行处理后，将控制车轮装置6伸展的控制信号发送至伸缩折叠控制模块13，并将监测车轮装置6的伸缩位置是否到位的控制信号发送至伸缩折叠位置监测模块14。随即，伸缩折叠控制模块13接收到相关信号后，伸缩折叠杆6-1开始工作，带动车轮装置6沿枢接轴6-3由车体1内相外伸展，同时，伸缩折叠位置监测模块14即IMS-100位置检测传感器启动。待车轮装置6伸展到位后，IMS-100位置检测传感器将监测到的到位信号发送至微处理器16，微处理器16将接收到的上述信息进行处理后，将控制车轮装置6的下降的控制信号发送至升降控制模块11，将监测车轮装置6的下降位置是否到位控制信号发送至升降位置监测模块12即IMS-100位置检测传感器，同时，将停止车轮装置6伸展的控制信号发送至伸缩折叠控制模块13。随即，车轮装置 6停止伸展动作，升降杆6-0开始工作，带动车轮装置6竖直下降。待车轮装置6下降到位后，IMS-100位置检测传感器将监测到的到位信号发送至微处理器16，微处理器16将接收到的上述信息进行处理后，将停止车轮装置6下降的控制信号发送至升降控制模块11，随即，车轮装置6停止下降动作。如图3和图4所示。此时，车轮6-2与滑槽 5-1-0贴合，构成滚动摩擦。

待电力恢复后，微处理器16接收到来自通断电监测模块10发送的通电信号并进行处理后，按照上述智能执行步骤相反操作。备用电源系统7停止为电磁铁5-0提供电力支撑，车轮装置6重新升起收缩且位于车体1的底盘内。

实施例2

实施例2在实施例1的基础上，提供了一种更为优选的超导磁悬浮天街有轨交通工具结构，如图2或图3或图4所示。具体的，该实施例2进一步限定了车轮支架6-3朝向车体1外侧连接有防护组件6-5。防护组件6-5包括一端与车体1底部枢接的外护杆6-5-0，外护杆6-5-0 内侧面设有沿外护杆6-5-0滑动的滑杆6-5-1，车轮6-2外侧面设置有连接杆6-5-2，当车轮6-2升起到位后，滑杆6-5-1底面与连接杆6-5-2 顶面吸合。本实施例中，滑杆6-5-1为金属杆，连接杆6-5-2为带有磁性吸力效果的磁性金属杆。优选的，滑杆6-5-1的轴向中心线与连接杆 6-5-2的轴向中心线重合。

当车轮6-2上升到位时，连接杆6-5-2的顶面与滑杆6-5-1的底面吸合。在车轮装置6收缩折叠过程中，连接杆6-5-2吸附着滑杆6-5-1，在吸附力作用下使得滑杆6-5-1沿外护杆6-5-0向下滑动直至车轮装置6收缩折叠到位。当车轮6-2开始下降时，连接杆6-5-2的顶面与滑杆 6-5-1的底面脱离，连接杆6-5-2随着车轮6-2下降，连接杆6-5-2固定不动。

相反，在车轮装置6伸展过程中，连接杆6-5-2吸附着滑杆6-5-1，在吸附力作用下使得滑杆6-5-1沿外护杆6-5-0向上滑动直至车轮装置 6伸展到位。

防护组件6-5的设计防止车轮装置6遭到意外物体的碰撞，延长了车轮装置6的使用寿命。

进一步优选的，升降杆6-0内侧面连接有防护限位块6-6，避免车轮装置6因伸缩折叠位置监测模块14失灵导致的收缩多度，从而引起车轮装置6的损坏，提高了车轮装置6收缩时的安全性。

实施例3

实施例3在实施例1或实施例2的基础上，提供了一种更为优选的超导磁悬浮天街有轨交通工具结构。具体的，该实施例3进一步限定了轨道基面5-1内嵌有电热丝。冬季如若轨道内有积雪，天街管理人员打开电热丝加热开关，轨道基面5-1表面温度升高，轨道积雪融化，降低了积雪对磁悬浮轨道交通工具运行造成影响，保障了人身及财产安全。

优选的，滑槽5-1-0底面开有若干通孔，滑槽5-1-0内的积水可通过通孔渗入到地基4内，避免了车轮6-2与滑槽5-1-0接触时打滑。

超导低温容器2内装有液氮，超导低温容器2上表面开有通气孔。保证气化的氮气及时排出空间有限的超导低温容器2，有效避免因内外压差差异较大而引发的爆炸。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超导磁悬浮天街有轨交通工具，应用于以线性建筑楼为特点的天街，其特征在于，所述天街至少包括设于高层的轨道交通层，所述轨道交通层由下至上依次包括无人驾驶磁悬浮拖车层、无人驾驶磁悬浮出租车推广层和快速磁悬短距公交车层；所述超导磁悬浮天街有轨交通工具包括无人驾驶磁悬浮拖车、无人驾驶磁悬浮出租车和快速磁悬短距公交车；

所述超导磁悬浮天街有轨交通工具中的任意一种均包括车体(1)，所述车体(1)内底面设有超导低温容器(2)，所述超导低温容器(2)内设有高温超导体块材(3)，所述高温超导体块材(3)正下方、位于地基(4)上表面设置有永磁轨道(5)；所述车体(1)连接有可伸缩折叠的车轮装置(6)；所述车体(1)内顶面安装有车载充电电池组(8)，所述车载充电电池组(8)与所述车轮装置(6)电连接；

所述超导磁悬浮天街有轨交通工具还包括控制所述车轮装置(6)实现伸缩折叠的控制系统；所述控制系统包括：

通断电监测模块(10)，用于监测所述永磁轨道(5)的通断电情况；

升降控制模块(11)，用于控制所述车轮装置(6)的升降情况；

升降位置监测模块(12)，设置于所述车体(1)底面，用于监测所述车轮装置(6)的升降位置是否到位；

伸缩折叠控制模块(13)，用于控制所述车轮装置(6)的伸缩折叠情况；

伸缩折叠位置监测模块(14)，设置于所述车体(1)底面，用于监测所述车轮装置(6)的伸缩折叠位置是否到位；

备用电源系统控制模块(15)，用于控制所述天街的备用电源系统的启停；

微处理器(16)，用于接收、处理其它各功能模块发出的功能信息，并与各逻辑部件进行信息交换。

2.根据权利要求1所述的超导磁悬浮天街有轨交通工具，其特征在于，所述车轮装置(6)包括升降杆(6-0)、伸缩折叠杆(6-1)和车轮(6-2)，所述升降杆(6-0)的顶端通过枢接轴(6-3)与所述车体(1)枢接，所述升降杆(6-0)的底端连接有车轮支架(6-4)，所述车轮支架(6-4)与所述车轮(6-2)的轮毂连接，所述升降杆(6-0)升降时，通过所述车轮支架(6-4)带动所述车轮(6-2)进行升降；所述伸缩折叠杆(6-1)的一端与所述车体(1)枢接，所述伸缩折叠杆(6-1)的另一端与所述升降杆(6-0)转动连接；所述升降杆(6-0)绕所述枢接轴(6-3)转动可进行向所述车体(1)内部折叠；

所述升降杆(6-0)与所述升降控制模块(11)和所述升降位置监测模块(12)电连接；所述伸缩折叠杆(6-1)与所述伸缩折叠控制模块(13)和所述伸缩折叠位置监测模块(14)电连接。

3.根据权利要求2所述的超导磁悬浮天街有轨交通工具，其特征在于，所述车轮支架(6-3)朝向所述车体(1)外侧连接有防护组件(6-5)，所述防护组件(6-5)包括一端与所述车体(1)底部枢接的外护杆(6-5-0)，所述外护杆(6-5-0)内侧面设有沿所述外护杆(6-5-0)滑动的滑杆(6-5-1)，所述车轮(6-2)外侧面设置有连接杆(6-5-2)，当所述车轮(6-2)升起到位后，所述滑杆(6-5-1)底面与所述连接杆(6-5-2)顶面吸合。

4.根据权利要求2所述的超导磁悬浮天街有轨交通工具，其特征在于，所述升降杆(6-0)内侧面连接有防护限位块(6-6)。

5.根据权利要求2所述的超导磁悬浮天街有轨交通工具，其特征在于，所述永磁轨道(5)包括内嵌于所述地基(4)中的电磁铁(5-0)和轨道基面(5-1)，所述轨道基面(5-1)凹陷有与所述车轮(6-2)配合的滑槽(5-1-0)；所述天街设置有备用电源系统(7)，所述电磁铁(5-0)与所述备用电源系统(7)电连接；

所述备用电源系统(7)与所述备用电源系统控制模块(15)电连接。

6.根据权利要求5所述的超导磁悬浮天街有轨交通工具，其特征在于，所述轨道基面(5-1)内嵌有电热丝。

7.根据权利要求5所述的超导磁悬浮天街有轨交通工具，其特征在于，所述滑槽(5-1-0)底面开有若干通孔。

8.根据权利要求1至7任一所述的超导磁悬浮天街有轨交通工具，其特征在于，所述超导低温容器(2)内装有液氮，所述超导低温容器(2)上表面开有通气孔。