磁浮式轨道巡检车的走行结构 【技术领域】
本发明涉及一种高速磁浮交通领域内的特种车辆结构，尤其涉及一种磁浮式轨道巡检车的走行结构。
背景技术
高速常导电磁悬浮交通技术的发展使人类在地面以500km/h高速运行的愿望得以实现。虽然该项技术还没有被较为广泛的应用，但是运行安全的保证问题却是非常需要关心的事。针对高速磁浮车辆与轨道之间很小的悬浮间隙(10.0mm左右)的技术特点，要求在磁浮列车运行前必须先进行轨道检查。如图1所示，为高速常导电磁悬浮交通系统的轨道7的结构示意图。所述的轨道7的主体结构部分7f为混凝土结构，所述的轨道7具有各个功能面，包括：滑行面7b、导向面7c、定子面7d，由于这些功能面会因多种原因产生变形、偏差、松动等，有时也会在露天的轨道上残留有异物，所以一定要求在磁浮列车运行前必须先进行轨道检查，以防止发生列车安全事故。另一方面，轨道上安装的长定子线圈也需要进行检查，以防止脱落的电缆挤进列车的悬浮磁铁模块中，损坏车辆部件从而造成事故。为此，在高速磁浮交通领域就提出了需要提供一种轨道巡检车，用以对轨道进行高速巡检和低速检测，以满足磁浮交通系统的要求。
但是，目前已经设计与研制出的磁浮轨道工程中的轨道巡检车，其重量(载荷)应作用在轨道梁7的滑行面7b的中心线7a上。如：中国专利CN200410024773.X和CN 200410024772.5中所公开的轨道巡检车结构，都是以橡胶充气轮作为支撑轮，利用变速箱和传动轴牵引该支撑轮，另外，在车架两侧还设置了导向轮机构，为轨道巡检车车辆沿磁浮轨道梁行驶作导向和定位支承作用，保障其运行的安全。另外，也有利用卡车改造而成的轨道巡检车。然而，上述所提到的这些轨道巡检车都存在着一个关键缺陷，无法高速运行，即不具备高速巡检运行的条件。对于较长路线的高速磁浮交通系统，如果为了轨道巡检而留出长时间的停运“天窗”时间，将极大影响客运线路的运输能力。
根据CN200580001218.8、CN200580001016.3、CN200720182647.6等专利文件中所公开的常导电磁悬浮车辆的走行结构，利用长定子直线电机反向牵引制动磁浮列车，且具备高速运行的能力。所述的常导电磁悬浮车辆的走行结构较为复杂，其由悬浮架和设置在悬浮架上的悬浮磁铁、导向磁铁、涡流制动磁铁等组成；该走行结构通过导向磁铁的导向作用，使得悬浮架在运行过程中及时转向，并通过涡流制动磁铁使得列车还具有涡流制动模式。由此，需要利用本身具备高速运行能力的走行结构，并在其基础上再设置支撑轮结构以实现低速运行检测功能，从而实现轨道巡检车同时具备高速巡检和低速检测的能力，缩短巡检的时间。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种磁浮式轨道巡检车的走行结构，其实现了长定子直线电机牵引和外转子电机支撑轮牵引兼容的双牵引模式，使得该轨道巡检车同时具备了高速巡检和低速检测的功能；另外，该走行结构可依靠自身行走轮，牵引轨道巡检车返回维修基底或邻近车站，具备自救能力，并能对发生事故的客运列车实施救援。
为了达到上述目的，本发明提供一种磁浮式轨道巡检车的走行结构，其固定安装在轨道巡检车的车厢底板下部，包含若干依次设置的悬浮架和设置在该悬浮架上的长定子直线电机牵引装置，特点是，还包含设置在所述悬浮架两侧上的外转子电机驱动支撑轮装置；
所述的悬浮架包含若干横梁框架和安装在该横梁框架两端的托臂框架；该横梁框架与轨道巡检车的车厢底板下部连接；
所述的长定子直线电机牵引装置包含安装在托臂框架上的悬浮磁铁模块、若干导向磁铁模块和若干涡流制动磁铁模块；
所述的外转子电机驱动支撑轮装置包含安装在所述横梁框架两端、且位于托臂框架内侧的电机支撑轮承载装置，以及通过该电机支撑轮承载装置固定安装在横梁框架底部两端的外转子电机支撑轮；
所述地外转子电机支撑轮的中心线与轨道滑行面的承载中心线重合；
所述的外转子电机支撑轮通过导向磁铁模块的导向作用，随悬浮架的转向而进行适应磁浮线路弯道的转向运动。
所述的横梁框架包含横梁，和用以连接横梁的横梁中部连接件。
所述的悬浮磁铁模块包含若干标准悬浮磁铁模块和若干设置在所述的走行结构两端的加长悬浮磁铁模块。
所述的电机支撑轮承载装置包含支撑臂和外侧支撑臂，其通过螺栓分别与悬浮架的横梁的底面和外侧面连接。
所述的支撑臂和外侧支撑臂是由锻铝制成的。
所述的支撑臂和外侧支撑臂之间还设置有空簧支撑件，该空簧支撑件分别与支撑臂和外侧支撑臂通过螺栓横向连接，以增加整个电机支撑轮承载装置的承载能力，从而保证轨道巡检车的外转子电机驱动支撑轮装置的承载能力。
所述的外转子电机驱动支撑轮装置还包含安装在外转子电机支撑轮外侧的气液转换制动装置，其包含气液转换制动盘和安装在该气液转换制动盘上的液压夹钳装置。
所述的悬浮架的若干横梁框架之间分别通过纵梁连接；在该纵梁内部安装有与车厢底板连接的牵引拉杆，其作为巡检车纵向载荷的传递机构，传递巡检车牵引和制动时的车厢惯性力。
本发明提供的磁浮式轨道巡检车的走行结构，实现了双牵引模式，即长定子直线电机牵引和外转子电机支撑轮牵引。因此，本发明的磁浮式轨道巡检车能够在悬浮状态下依靠长定子直线电机的牵引，以200km/h的速度进行高速巡检，也能够在电机支撑轮与轨道滑行面接触的状态下(失去悬浮状态)，依靠外转子电机支撑轮牵引，以60km/h的速度进行低速检测以寻找轨道故障点。同时，本发明的走行结构在这样的双牵引模式基础上，可使得所述的轨道巡检车能够实现在任何故障工况下的自救能力，即该轨道巡检车可以依靠车载的外传子电机支撑轮作为驱动动力，返回维修基地(或临近车站)。
本发明提供的磁浮式轨道巡检车的走行结构，具备4种制动模式，分别包括：
1、由所述的悬浮磁铁模块与安装在轨道上的长定子线圈来实现的巡检车直线电机反向牵引制动模式，其通过地面牵引供电站向轨道长定子线圈通入反向牵引电流，迫使巡检车减速制动。
2、由所述的涡流制动磁铁模块实现的巡检车涡流制动模式，其通过向该车载的涡流制动磁铁模块通入多个等级大小的电流，迫使巡检车可按多个等级减速制动。
3、由所述的外转子电机驱动支撑轮装置实现的外转子电机轮反向制动模式，其通过向外转子电机驱动支撑轮装置通入可控的反向转动电流，迫使巡检车减速制动。
4、由所述的气液转换制动装置实现的气液转换盘式制动模式，其利用外转子电机支撑轮上的气液转换制动盘，采用液压制动方式迫使巡检车减速直至停车。
上述4种制动模式可使得该轨道巡检车具备采用不同方法来灵活停车的功能，适应轨道线路上的安全运行功能。
在本发明提供的磁浮式轨道巡检车的走行结构的力传导方面，利用悬浮架上的纵梁内的牵引拉杆直接与车厢底板连接的结构，实现了在轨道巡检车运行时有效地传递牵引与制动惯性力。
本发明提供的磁浮式轨道巡检车的走行结构中，由于设置了外转子电机支撑轮的中心线与轨道滑行面的承载中心线重合，故可实现轨道巡检车在最大载荷工况下的支撑与驱动模式，充分最大化的发挥了外转子电机驱动支撑轮装置的承载能力。
本发明提供的磁浮式轨道巡检车的走行结构中，在利用锻铝制成的支撑臂和外侧支撑臂与悬浮架的横梁通过螺栓连接，从而将外转子电机支撑轮固定在悬浮架上；并且该支撑臂和外侧支撑臂之间还通过螺栓横向连接设置了空簧支撑件，从而使得整个电机支撑轮承载装置的承载能力得到加强，保证了轨道巡检车的外转子电机驱动支撑轮装置的承载能力。
最后，基于本发明中的外转子电机支撑轮的自身并无导向，所以该固定在悬浮架上的电机支撑轮将随悬浮架的转向进行适应磁浮线路弯道的转向运动，也就是随导向磁铁模块的导向进行运行方向的调整，使得导向磁铁模块独立于悬浮磁铁模块，在低速检测模式中仍然保持工作运行模式。
【附图说明】
图1是高速常导电磁悬浮交通系统的轨道结构示意图；
图2是常导电磁悬浮式轨道巡检车的截面图；
图3是本发明所述的磁浮式轨道巡检车的走行结构的示意图；
图4是本发明所述的磁浮式轨道巡检车的走行结构与轨道相对位置的示意图；
图5是本发明中安装有外转子电机驱动支撑轮装置的悬浮架的结构示意图；
图6是本发明中安装在横梁框架两端的外转子电机驱动支撑轮装置的结构示意图。
【具体实施方式】
以下根据图1～图6，具体详细的说明本发明的较佳实施例。
如图2所示，是常导电磁悬浮式轨道巡检车的截面图。由图中可以看到，本发明提供的磁浮式轨道巡检车的走行结构2，其固定安装在轨道巡检车的车厢底板6之下。在该车厢底板6之上安装有车厢1，在该车厢1的两端设置有维护平台1e、升降维护平台3、车地通信设备4(包括安装支架)、维护平台上的护栏和前栏杆门6d。所述的车厢1的两端还配有带前开门的车头1a，在其中部的车顶上安装有车载空调系统1c。由此可以显示出，本发明所述的磁浮式轨道巡检车的走行机构2在整个轨道巡检车中的安装位置。
如图3所示，为本发明所述的磁浮式轨道巡检车的走行结构2的结构示意图，其包含4个依次设置的悬浮架2b，设置在该悬浮架2b上的长定子直线电机牵引装置和外转子电机驱动支撑轮装置2a；
如图5所示，所述的悬浮架2b包含2个横梁框架和分别安装在该2个横梁框架两端的4个托臂框架；该横梁框架与轨道巡检车的车厢底板下部连接。所述的横梁框架包含2个横梁2b1，和用以连接2个横梁2b1的横梁中部连接件2b2，该横梁2b1和横梁中部连接件2b2通过螺栓连接成框架结构，在该框架结构的中部安装有空簧摇振2b3和吊杆框2b4，该吊杆框2b4与车厢底板6连接。所述的托臂框架包含分别安装在横梁2b1的两端的托臂2b5，其通过托臂上连接件2b6和托臂下连接件2b7，连接形成所述的托臂框架。
所述的悬浮架2b的2个横梁框架之间通过纵梁2b8连接；在该纵梁2b8内部安装有与车厢底板6连接的牵引拉杆(图中未示)，其作为巡检车纵向载荷的传递机构，传递巡检车牵引和制动时的车厢惯性力。
再参考图3，所述的长定子直线电机牵引装置包含通过悬挂方式安装在托臂框架上的10个标准悬浮磁铁模块2e和4个设置在整个走行结构的两端的加长悬浮磁铁模块2g，还包含通过铰接件安装在托臂框架上的12个导向磁铁模块2f和2个涡流制动磁铁模块2d。
所述的外转子电机驱动支撑轮装置2a设置在悬浮架2b的两侧，如图2和图3所示；且设置在悬浮架2b的横梁2b1的两端，如图5和图6所示。
具体参考图6，该外转子电机驱动支撑轮装置2a包含安装在所述横梁2b1的两端、且位于托臂框架内侧的电机支撑轮承载装置，以及通过该电机支撑轮承载装置固定安装在横梁2b1底部两端的外转子电机支撑轮2a3；在本实施例中，共设置有32个外转子电机支撑轮2a3。
所述的外转子电机支撑轮2a3的中心线与轨道7的滑行面7b的承载中心线7a重合(如图1所示)；故可实现轨道巡检车在最大载荷工况下的支撑与驱动模式，充分最大化的发挥了外转子电机驱动支撑轮装置的承载能力。
所述的电机支撑轮承载装置包含锻铝制成的支撑臂2a1和外侧支撑臂2a5，其通过螺栓分别与悬浮架2b的横梁2b1的底面和外侧面连接；该支撑臂2a1和外侧支撑臂2a5之间还设置有通过螺栓横向连接的空簧支撑件2a2，而不是原先在现有技术中使用的客运磁浮列车的滑橇装置，以增加整个电机支撑轮承载装置的承载能力，从而保证轨道巡检车的外转子电机驱动支撑轮装置的承载能力。
所述的外转子电机驱动支撑轮装置2a还包含安装在外转子电机支撑轮2a3外侧的气液转换制动装置，其包含气液转换制动盘2a4和安装在该气液转换制动盘2a4上的液压夹钳装置2a6，由此实现了本发明的走行结构的其中一种制动模式，即气液转换盘式制动模式，其利用外转子电机支撑轮2a3上的气液转换制动盘2a4，采用液压制动方式迫使巡检车减速直至停车。
而本发明的走行结构的其他3种制动模式则分别为：
由所述的悬浮磁铁模块2e和2g与安装在轨道7上的长定子线圈来实现的巡检车直线电机反向牵引制动模式，其通过地面牵引供电站向轨道长定子线圈通入反向牵引电流，迫使巡检车减速制动。
由所述的涡流制动磁铁模块2d实现的巡检车涡流制动模式，其通过向该车载的涡流制动磁铁模块2d通入八个等级大小的电流，迫使巡检车可按八个等级减速制动。
由所述的外转子电机驱动支撑轮装置2a实现的外转子电机轮反向制动模式，其通过向外转子电机驱动支撑轮装置2a通入可控的反向转动电流，迫使巡检车减速制动。
上述4种制动模式可使得该轨道巡检车具备采用不同方法来灵活停车的功能，适应轨道线路上的安全运行功能。
如图4所示，悬浮架2b的托臂框架上除了安装有悬浮磁铁模块2e和2g、导向磁铁模块2f、涡流制动磁铁模块2d以外，在悬浮架2b的横梁2b1的两端利用螺栓紧固方式安装有外转子电机驱动支撑轮装置2a。所述的外转子电机驱动支撑轮装置2a是一个固定定子，承载空心轴，其外轮圈为转子的电机轮2a3，该实心橡胶电机轮2a3与轨道7的滑行面7b接触；该外转子电机支撑轮2a3通过导向磁铁模块2f的导向作用，随悬浮架的转向进行适应线路弯道的转向运动。
由此，本发明提供的磁浮式轨道巡检车的走行结构，实现了双牵引模式，即长定子直线电机牵引和外转子电机支撑轮牵引。其中，外转子电机支撑轮2a3对应轨道梁7的滑行面7b，导向磁铁模块2f和涡流制动磁铁模块2d对应轨道7的导向面7c，悬浮磁铁模块2e和2g对应长定子面7d。当磁浮式轨道巡检车在悬浮状态下依靠长定子直线电机的牵引，以200km/h的速度进行高速巡检时，悬浮磁铁模块2e、2g与定子面7d保持10.0mm左右的悬浮间隙，导向磁铁模块2f和涡流制动磁铁模块2d与导向面7c始终保持着12.0mm的间隙。当磁浮式轨道巡检车在电机支撑轮与轨道滑行面接触的状态下(失去悬浮状态)，依靠外转子电机支撑轮牵引，以60km/h的速度进行低速检测以寻找轨道故障点时，电机支撑轮2a与轨道7的滑行面7b接触，悬浮磁铁模块2e、2g停止工作并与定子面7d保持16.0mm左右的悬浮间隙，但是由于外转子电机支撑轮2a3的自身并无导向，所以该固定在悬浮架2b上的电机支撑轮2a3将随悬浮架2b的转向进行适应线路弯道的转向运动，也就是随导向磁铁模块2f的导向进行运行方向的调整，导向磁铁模块2f独立于悬浮磁铁模块，在低速检测模式中仍然继续维持工作，并和涡流制动磁铁模块2d与导向面7c始终保持着12.0mm的间隙。
同时，本发明的走行结构在这样的双牵引模式基础上，可使得所述的轨道巡检车能够实现在任何故障工况下的自救能力，即该轨道巡检车可以依靠车载的外传子电机支撑轮作为驱动动力，返回维修基地(或临近车站)。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。