[发明专利]高速轨道及轮轨列车

说明书

技术领域

此发明属于轨道交通领域，具体包括高速轨道及轮轨列车。

背景技术

世界上第一条电气化铁路，是德国的西门子公司和哈尔斯克公司于1879年在柏林贸易展览会上铺设的，长300米，轨距为1000毫米。此后，随着科学技术的发展、铁路运量的增长和对能源利用率的重视，全世界电气化铁路营业里程逐年增加。电气化铁路是由电力机车和牵引供电装置组成的，电力机车本身不携带能源，靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能。牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。

由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接触网至少有以下要求：1.在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性；2.要求接触网对地绝缘好，安全可靠，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量廷长设备的使用年限。在接触网运营中，为了保证接触线在一定张力的情况下不断线，要求每年至少要进行一次接触线磨耗测量，当接触网接触线磨耗到一定程度时应当补强或更换。若发现全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的25％时，应当全部更换。平均磨耗没达到25％，局部磨耗超过30％时可局部补强，当局部磨耗达到40％时应切换。

在传统的轮轨铁路中，车辆所获得的牵引力、导向力和支承力均依靠轮轨相互作用获得，机车的牵引动力都来自于传统的旋转电机，传统电气化铁路其缺点在于：1.电力机车的受电弓和接触网由于磨损需要经常检修、更换；2.轮轨之间的粘着系数随列车速度的增加而减小，走行阻力却随列车速度的增加而增加，当车速增至粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时，就达到了极限。飞机的起飞速度在430公里左右，故TGV、ICE和新干线等高速机车技术在速度上已没有多大潜力；3.列车速度越大，列车发生脱的风险越大。

磁悬浮技术的研究源于德国，1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利，发明时间晚于铁路。目前磁悬浮系统的最大实验速度是581公里。悬浮系统的设计，主要分为两个方向，分别是德国所采用的常导型(TR系统)和日本所采用的超导型(MLX系统)，从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统(EMS)和电力悬浮系统(EDS)。磁悬浮交通其主要缺点在于：1.由于磁悬浮系统是以电磁力实现悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是停电后列车的制动问题仍然是要解决的问题，其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验；2.上述系统中的磁悬浮轨道与传统轮轨铁路在驱动、支承(悬浮)、导向和道岔等方面的原理和所采用技术完全不同，因此不能彼此相互兼容连接形成交通网，只能应用于点对点的交通运输，且基建成本高昂。

根据定子长度的不同，直线电机可以划分为长定子直线电机和短定子直线电机。长定子直线电机目前还只被应用于磁悬浮运输系统，且目前的直线电机至少需要三条导线，使用三相交流电为导线轮流通电产生移动磁场与磁悬浮列车上的转子磁组相互作用，为列车提供牵引力。长定子直线电机的定子(初级线圈)设置在导轨上的如TR系统和MLX系统，其定子绕组可以无限长地铺设，故称为“长定子”；短定子直线电机的定子设置在车辆上，如日本的HSST系统，由于其长度受列车长度的限制，故称为“短定子”。

发明内容

本发明的目的主要在于提供能与普通铁路相互兼容的、安全的、环保的、高速轨道及轮轨列车。

本发明的技术解决方法如下：

高速轨道的基本特征在于，高速轨道中铺设有两条相互平行的、具有铁磁性的、主要成分为金属的金属轨(1、2)，其可与磁体相互吸引；虚拟面(W)为两条金属轨(1、2)的对称面；高速轨道中至少设置有两条直线电机的电线，其成曲折形饶成长定子绕组。

一种高速轨道的特征还在于，多个成一排设置的绕组支座(L)，其具有垂直于纵向方向、相互基本上等间距的槽(L1、L2、L3……)，至少两条直线电机的电线其成曲折形饶成长定子绕组(E)，并部分地设置于绕组支座(L)的槽(L1、L2、L3……)中构成一条长定子轨道；高速轨道内有一条上述长定子轨道被设置位于两条金属轨(1、2)之间的中部。

一种高速轨道的特征还在于，多个成一排设置的绕组支座(L)，其具有垂直于纵向方向、相互基本上等间距的槽(L1、L2、L3……)，至少一条直线电机的电线其成曲折形饶成长定子绕组(E)，并部分地设置于绕组支座(L)的槽(L1、L2、L3……)中构成一条长定子轨道；高速轨道内有两条上述长定子轨道基本关于虚拟面(W)对称。