本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車。

技術(shù)背景

磁懸浮列車系統(tǒng)屬于如下運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于，車輛在至少一個(gè)方向上引導(dǎo)車輛的承載系統(tǒng)上進(jìn)行非實(shí)體接觸式運(yùn)行。針對(duì)受引導(dǎo)的非接觸式運(yùn)行，承載系統(tǒng)和車輛必須在物理上處在交互作用中。對(duì)此，已知的系統(tǒng)例如使用氣墊或如下磁力，磁力與重力或其它的通過(guò)車輛或其它力源作用的力相均衡。在磁懸浮列車系統(tǒng)中，優(yōu)選使用軌道作為承載系統(tǒng)，其在三個(gè)空間方向中的兩個(gè)空間方向上預(yù)先給定了車輛的運(yùn)動(dòng)性。因此，僅在軌道的剩下的不受引導(dǎo)的水平取向上可以實(shí)現(xiàn)車輛的運(yùn)動(dòng)。

磁懸浮列車系統(tǒng)在懸浮狀態(tài)中不存在例如在運(yùn)行面上的固體摩擦或液體摩擦，并且因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于高運(yùn)輸速度來(lái)說(shuō)特別合適的低摩擦運(yùn)行。優(yōu)選借助要么在車輛中要么在承載系統(tǒng)中的同樣非實(shí)體接觸式的電磁直線馬達(dá)或者還借助車輛側(cè)的渦輪機(jī)(stromungsmaschine)實(shí)現(xiàn)了針對(duì)車輛推進(jìn)的驅(qū)動(dòng)。

磁作用的懸浮列車設(shè)計(jì)早已公知。其分為電動(dòng)式(elektrodynamisch)、電磁式以及永磁式懸浮列車系統(tǒng)。

1911年就已在gb19119573中描述了第一個(gè)電動(dòng)式懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，車輛在由鋁制成的軌路上借助周期的或不連續(xù)的磁場(chǎng)以排斥力保持在懸浮中。不僅描述了水平而且描述了垂直作用的磁場(chǎng)，其中，利用螺旋槳(propeller)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。在此，在導(dǎo)電的、但非磁的軌路中產(chǎn)生渦流。由車輛速度引起的交變磁場(chǎng)對(duì)于調(diào)整前面提到的排斥力和由此懸浮狀態(tài)來(lái)說(shuō)是強(qiáng)制性必須的。

1937年在de643316中描述了電磁式磁懸浮列車設(shè)計(jì)。在其中，借助以電磁體產(chǎn)生的場(chǎng)使車輛懸浮在鐵的、即鐵磁的行駛軌道上被引導(dǎo)。電磁體分散地布置在軌道之間和在車輛處。在此重要的是，借助間距控制系統(tǒng)對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，感應(yīng)式或電容式地獲知行駛軌道與車輛之間的間距。

在de3927453c2中，示例性地描述了永磁式設(shè)計(jì)，在其中，使用了被動(dòng)式永磁體和軟鐵-極元件(weicheisen-polelement)。

因此，磁懸浮列車系統(tǒng)特別適合于實(shí)現(xiàn)尤其用于客運(yùn)的高速列車。相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)已經(jīng)在測(cè)試階段并且以如下提出的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。

de3004704c2公開了一種電磁式懸浮原理，如例如在transrapid的系統(tǒng)中已經(jīng)使用。軌道通過(guò)具有層壓的鐵芯的軌路來(lái)形成，該軌路與車輛側(cè)的水平和垂直作用的磁源(magnetquelle)、優(yōu)選是電磁體以磁的方式處在交互作用中。在軌路與磁源之間作用有吸引力，所述吸引力均衡地抵抗車輛的重力和在側(cè)向作用的引導(dǎo)力。為了通過(guò)吸引力提升車輛，磁源的部分布置在軌路之下，即，軌路載體包圍軌路邊緣。為了維持車輛與軌道之間的間隙寬度，間隙調(diào)節(jié)主動(dòng)地干涉磁源的操控。

磁懸浮列車系統(tǒng)的當(dāng)前設(shè)計(jì)使用超導(dǎo)磁體，其與能導(dǎo)電的線圈處于磁交互作用中并且產(chǎn)生相對(duì)于線圈作用的磁力。如果超導(dǎo)體在外部的不均勻的磁場(chǎng)中被冷卻到低于其超導(dǎo)的躍變溫度tc，那么外部的磁場(chǎng)的形狀被凍結(jié)在超導(dǎo)體中的相應(yīng)位置中。提到的力主要視磁體的取向而定取向?yàn)榇怪庇谲壍赖奶嵘蛉∠驗(yàn)槠叫杏谲壍赖耐七M(jìn)力。

在de1952757a中描述了用于電動(dòng)式懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的超導(dǎo)式懸置。i類超導(dǎo)體(例如鉛)的抗磁特性可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建表面流，其產(chǎn)生抵抗來(lái)自外部作用的場(chǎng)的磁場(chǎng)。

同樣地，由de4204732a1示例性已知磁懸浮列車，在其中，多個(gè)串行布置的車輛側(cè)的超導(dǎo)的磁體反抗軌路側(cè)的承載線圈。該方案(ansatz)也在當(dāng)前的磁懸浮(maglev)-系統(tǒng)中受到注視，在日本的東京與大阪之間的日本磁懸浮列車工程，在其中，直線馬達(dá)與用以將驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力傳遞到軌路上的線圈有關(guān)聯(lián)。

在使用超導(dǎo)體的情況下原則上的挑戰(zhàn)是產(chǎn)生所需的低于躍變溫度tc的冷卻。在最近幾年才開發(fā)出具有高于氮?dú)夥悬c(diǎn)的tc的超導(dǎo)體材料，這明顯簡(jiǎn)化了技術(shù)上的實(shí)施，在之前是完全不可能實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)具有超導(dǎo)體的磁體與高躍變溫度tc的組合，可以實(shí)現(xiàn)磁懸浮和運(yùn)動(dòng)，其中，能利用超導(dǎo)體的抗磁性(diamagnetismus)。

在de10218439a1示例性地描述了一種用于懸置和引導(dǎo)懸浮車輛的磁體布置設(shè)計(jì)。在其中，由磁體部分布置和實(shí)體上與磁體部分布置連接的由一種或多種超導(dǎo)體(優(yōu)選是熔融織構(gòu)的ybacuo-材料)構(gòu)成超導(dǎo)體布置組成的布置與三個(gè)磁軌道的布置相對(duì)置。公開了一種具有軌路側(cè)或車輛側(cè)的超導(dǎo)體布置的實(shí)施方案。超導(dǎo)的組件在確定的實(shí)施方案中設(shè)有隔熱材料和/或抵抗氧化和/或濕氣作用的保護(hù)層。

在所有的使用了超導(dǎo)體元件的已知設(shè)計(jì)中，超導(dǎo)體元件被用于確保磁式或電動(dòng)式交互作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車，在其中，軌路也特別適合于運(yùn)輸能量。

該任務(wù)利用具有權(quán)利要求1的特征的軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車來(lái)解決。引用的從屬權(quán)利要求給出了有利的設(shè)計(jì)方案。

為了解決該任務(wù)提出了如下的軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車系統(tǒng)，其中，軌路優(yōu)選通過(guò)具有超導(dǎo)元件的引導(dǎo)軌來(lái)構(gòu)造。引導(dǎo)軌預(yù)先給定了針對(duì)在其上懸浮的車輛的行駛路徑。為此，車輛具有與行駛路徑無(wú)接觸式處于磁交互作用中的磁機(jī)構(gòu)。因此，軌路側(cè)的超導(dǎo)元件用于以已知的前面提到的方式產(chǎn)生和固定磁場(chǎng)并且由此至少部分地形成相對(duì)于車輛側(cè)的磁機(jī)構(gòu)的對(duì)應(yīng)磁極。

在一種設(shè)計(jì)方案中，車輛側(cè)的機(jī)構(gòu)優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)元件。該磁機(jī)構(gòu)的替選設(shè)計(jì)方案包括在行駛路徑的方向上成列布置的磁體，其在朝向軌路或行駛軌道中的對(duì)應(yīng)(korrespondieren)磁機(jī)構(gòu)的方向上具有交替地相反的極性方向。在兩種情況下，機(jī)構(gòu)與軌路側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)或機(jī)構(gòu)處在交互作用中，并且相對(duì)其產(chǎn)生磁力。

重要的特征包括至少一個(gè)超導(dǎo)元件，所述至少一個(gè)超導(dǎo)元件通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)選的是沿著、即平行于行駛路徑的至少一個(gè)超導(dǎo)體形成。此外，至少一個(gè)超導(dǎo)體或超導(dǎo)體的至少一部分構(gòu)型為連續(xù)的超導(dǎo)電線路并且作為這樣的線路被使用。因此，至少一個(gè)超導(dǎo)體具有給每個(gè)導(dǎo)體的至少兩個(gè)電接口。優(yōu)選地，這些電接口分別布置在導(dǎo)體的兩個(gè)端部。

因此，超導(dǎo)元件(導(dǎo)體)不僅用于產(chǎn)生和固定磁場(chǎng)，而且也被用作超導(dǎo)電線路，用于在沿著行駛路徑的軌路中無(wú)損耗或低損耗地運(yùn)輸電能。

接口優(yōu)選通過(guò)低歐姆的正常導(dǎo)體-超導(dǎo)體(normalleiter-supraleiter)接觸部，優(yōu)選是擠壓接觸部或者還有基于釬焊的連接部形成。

一種設(shè)計(jì)方案規(guī)定，多個(gè)超導(dǎo)件一個(gè)接一個(gè)地、即成列地連接(verschalten)成線路。優(yōu)選地，一個(gè)接一個(gè)地布置在軌路或引導(dǎo)軌中的導(dǎo)體的端部彼此電連接，并且這樣形成對(duì)應(yīng)連接的導(dǎo)體的電接口。

特別的挑戰(zhàn)在于，確保在軌路中在線路的整個(gè)延伸上低于tc的溫度。這優(yōu)選通過(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其方式是：具有超導(dǎo)元件的整個(gè)行駛路段處在低溫恒溫器中，低溫恒溫器在其內(nèi)部中被冷卻到期望的運(yùn)行溫度t＜tc。在此，冷卻優(yōu)選在封閉的冷卻循環(huán)中實(shí)現(xiàn)。

一種設(shè)計(jì)方案規(guī)定，將平行地在引導(dǎo)軌中延伸的超導(dǎo)體并聯(lián)，即，它們?cè)谥辽賰蓚€(gè)部位上彼此電連接。通過(guò)由并聯(lián)的導(dǎo)體由此產(chǎn)生的冗余的線路連接，能以有利的方式通過(guò)相應(yīng)相鄰的帶材消除在導(dǎo)體的超導(dǎo)特性中的局部干擾。

前面提到的類型的超導(dǎo)體優(yōu)選是帶材或包括帶材，替選的是同樣是優(yōu)選的線材或優(yōu)選的線材。

軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車的設(shè)計(jì)方案設(shè)置有不連續(xù)部位，優(yōu)選在行駛路徑的方向上在超導(dǎo)元件的導(dǎo)電能力和/或幾何結(jié)構(gòu)方面。此外優(yōu)選地，不連續(xù)部位布置在超導(dǎo)元件的表面處，在本設(shè)計(jì)方案的范圍內(nèi)，其作為超導(dǎo)元件中或其上的凹部或凸部(aufsatz)。

不連續(xù)部位能通過(guò)布置在車輛中的機(jī)構(gòu)來(lái)檢測(cè)。它們優(yōu)選包括光學(xué)的或磁的傳感器，在行駛在行駛路徑時(shí)這些傳感器識(shí)別出不連續(xù)部位并且觸發(fā)信號(hào)。在另外的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中，用于檢測(cè)不連續(xù)性的機(jī)構(gòu)通過(guò)車輛的前面提到的與車輛無(wú)接觸式處在磁交互作用中的磁機(jī)構(gòu)形成。所觸發(fā)的信號(hào)優(yōu)選用于觸發(fā)事件，例如制動(dòng)。替選地，不連續(xù)性用作在行駛過(guò)程中車輛定位時(shí)的目標(biāo)標(biāo)記。

因此，軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車的一種設(shè)計(jì)方案規(guī)定，多個(gè)超導(dǎo)體、例如帶材或線材一個(gè)接一個(gè)地、即成列地被布置并且優(yōu)選通過(guò)軟磁的磁通引導(dǎo)件來(lái)電連接。因此，在導(dǎo)體中生成了在均勻的電流穿流中的不連續(xù)部位，不連續(xù)部位在通常的帶材或線材中不出現(xiàn)并且用于具有有利地小的損耗的有利地均勻的電流穿流。然而，不連續(xù)部位以軟磁的磁通引導(dǎo)件產(chǎn)生在軌路的表面處的局部不均勻的磁場(chǎng)，它們能以有利的前面提到的方式被利用。

本發(fā)明還包括將軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車作為用于人員和貨物的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的用途。

優(yōu)選的實(shí)施方案設(shè)置有作為線性定位、例如用于在生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)輸任務(wù)和定位的應(yīng)用。超導(dǎo)體中的標(biāo)記

附圖說(shuō)明

借助實(shí)施例利用下面的附圖闡述了軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車及設(shè)計(jì)方案。其中：

圖1示出具有平行于行駛路徑的、軌路側(cè)的層復(fù)合的第一實(shí)施方案的示意圖，軌路側(cè)的層復(fù)合由至少一個(gè)作為導(dǎo)體的超導(dǎo)帶材和至少一個(gè)由軟磁材料、例如鐵構(gòu)成的帶材組成以及

圖2示出具有軌路側(cè)的超導(dǎo)帶材或由超導(dǎo)帶材構(gòu)成的層堆疊的另外的優(yōu)選實(shí)施方案的示意圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出的軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車的優(yōu)選實(shí)施方案設(shè)置有平行于行駛路徑(行駛方向4)的、軌路側(cè)的層復(fù)合1，其由至少一個(gè)超導(dǎo)帶材2和至少一個(gè)由軟磁材料3構(gòu)成的帶材組成。鐵帶材和超導(dǎo)帶材優(yōu)選平行地并且進(jìn)一步優(yōu)選彼此以交替次序的方式堆疊成提到的層復(fù)合。此外，由軟磁材料構(gòu)成的帶材和超導(dǎo)帶材優(yōu)選具有統(tǒng)一的寬度和長(zhǎng)度，這給層復(fù)合預(yù)先給定了優(yōu)選矩形的橫截面并且由此也預(yù)先給定了針對(duì)磁場(chǎng)的優(yōu)選方向。此外，層復(fù)合置入在軌路中或者本身形成軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車的軌路或軌道。在其中，在層復(fù)合中的帶材優(yōu)選與車輛的放置在軌路上的磁機(jī)構(gòu)正交地被取向，用以獲得最大磁場(chǎng)作用(優(yōu)選方向)。在該實(shí)施方案中，磁機(jī)構(gòu)優(yōu)選通過(guò)一個(gè)(參見(jiàn)圖1)或多個(gè)車輛側(cè)的超導(dǎo)元件5形成。

由軟磁材料3構(gòu)成的帶材至少部分地包括優(yōu)選鐵帶材或由一種或多種軟磁合金構(gòu)成的帶材，或由提到的帶材組成。在此重要的是，軟磁材料增強(qiáng)了由(被電流穿流的)超導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)并且這樣引導(dǎo)到行駛路段的表面上，由此以有利的方式提高了磁通密度梯度。

圖1示例性展示了電動(dòng)式懸浮列車設(shè)計(jì)。

軌道上運(yùn)行的磁懸浮列車的另外優(yōu)選的示例性實(shí)施方案在圖2中示意性示出。其在軌路或軌道中設(shè)置有超導(dǎo)帶材2(如示出那樣)或由超導(dǎo)帶材構(gòu)成的層堆疊，其中，這些帶材中的至少一個(gè)帶材平行于車輛的行駛路徑4并且優(yōu)選也相對(duì)于在上方行駛的車輛中的磁機(jī)構(gòu)6來(lái)取向。在該實(shí)施方案中，車輛側(cè)的磁機(jī)構(gòu)優(yōu)選通過(guò)在行駛路徑的方向上成列布置的磁體7來(lái)形成，所述磁體在朝向超導(dǎo)帶材的方向上具有交替地相反的極性方向(示出了極性方向北-南或n-s)。

圖2示例性地且視磁體7設(shè)計(jì)成電磁體或成永磁體而定地展示了電磁式磁懸浮列車設(shè)計(jì)或永磁式磁懸浮列車設(shè)計(jì)。

開頭提到的超導(dǎo)體，在圖l和2中示例性地作為超導(dǎo)帶材2示出，優(yōu)選是帶材或包括帶材，替選的是同樣是優(yōu)選的線材或包括優(yōu)選的線材。在電流穿流時(shí)，帶材和線材的區(qū)別在于附近(umliegend)的電場(chǎng)和由此磁場(chǎng)的構(gòu)造。在圖1中示出的實(shí)施方式中，線材和帶材同樣適合。但是，對(duì)于根據(jù)圖2的實(shí)施方案而言，行駛路段必須由由帶材構(gòu)成的堆疊來(lái)組成。只有通過(guò)這些帶材才可以在行駛路段中壓入相對(duì)應(yīng)的(相對(duì)于車輛適合的)磁場(chǎng)配置。

附圖標(biāo)記列表

1層復(fù)合

2超導(dǎo)帶材

3由軟磁材料構(gòu)成的帶材

4行駛方向

5超導(dǎo)元件

6磁機(jī)構(gòu)

7磁體