[发明专利]一种高速列车用超导涡流制动器

说明书

本发明公开了一种高速列车用超导涡流制动器，包括有一对形成交替的N、S极的超导磁体单元以及低温制冷单元；超导磁体单元固定安装在高速列车转向架底部并与转向架下方的导轨顶面之间设有气隙；低温制冷单元安装在高速列车转向架上；每个超导磁体单元均包括有有超导容器，超导容器均包括有自内而外依次嵌套的线圈盒、冷屏和杜瓦，线圈盒内均注满有液氦，线圈盒内均设有浸泡在液氦中的超导线圈，所述冷屏内为高真空环境，冷屏外壁均密布有液氮流通管道。既满足高速运行时的制动效果，又能迎合高速列车轻量化和节能减排的需求。

技术领域

本发明属于机车制动技术领域，尤其涉及高速列车的制动技术。

背景技术

目前，高速列车的制动方式主要有闸片制动、盘形制动、电制动等。以上制动均属于粘着制动，其主动效果受轮轨之间粘着性能即轮轨摩擦系数的影响，且制动盘、闸片等部件的机械摩擦压力大，损耗严重。对于既定的列车及运行线路而言，轮轨摩擦系数主要受以下因素影响：一、轨面条件：雨雪冰霜及树木落叶等恶劣自然条件将大大降低轮轨摩擦系数；二、列车速度：轮轨摩擦系数随列车速度的提高而迅速下降，实际运营经验表明，当列车速度＞300km/h时轮轨摩擦系数急剧下降，列车滑行现象严重。且当面对长下坡的线路时，仅依靠粘着制动方式进行制动，部件寿命周期也随之大大下降。

涡流制动脱离了轮轨粘着关系，与既有的轮轨粘着制动力组合使用，可大大增加列车制动效果。当前的高速列车涡流制动，根据励磁方式，可分为永磁涡流制动、电磁涡流制动。永磁涡流制动的优点如无需外部供电，质量轻，热负荷小，运行成本低，但缺点如制动力不可调，非工作状态有磁性。现阶段电磁涡流制动均采用常规磁体即铁芯缠绕绕组，优点如较大的制动力，可通过调节励磁电流调节制动力，因此电磁涡流制动为高速列车涡流制动技术未来的主要发展方向，但仍存在如制动力的大小受重量体积限制，电功率消耗较大，线圈温度高，在高速区间(＞300km/h)时制动力下降严重等缺点。因此从高速列车轻量化与节能减排、以及保持高速区间足够的制动力等角度考虑，设计一种新型的高速列车用涡流制动器对于涡流制动技术的未来发展来说是非常有必要的。

发明内容

本发明针对现阶段电磁涡流制动上述不足，提出一种高速列车用超导涡流制动器，使得其既满足高速运行时的制动效果，又能迎合高速列车轻量化和节能减排的需求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高速列车用超导涡流制动器，其特征在于：包括有一对形成交替的N、S极的超导磁体单元以及低温制冷单元；超导磁体单元固定安装在高速列车转向架底部并与转向架下方的导轨顶面之间设有气隙；低温制冷单元安装在高速列车转向架上；每个超导磁体单元均包括有超导容器，超导容器均包括有自内而外依次嵌套的线圈盒、冷屏和杜瓦，线圈盒内均注满有液氦，线圈盒上均设有液氦进、出口；线圈盒内均设有浸泡在液氦中的超导线圈，线圈盒上均设有线圈终端进、出口；所述冷屏内为高真空环境，冷屏外壁均密布有液氮流通管道，冷屏上均设有与液氮流通管道对应的液氮进、出口；低温制冷单元包括有液氮储罐和液氦储罐，液氦储罐的出口与两个超导容器中的液氦进口连通，液氮储罐的出口与两个超导容器中的液氮进口连通。

一种高速列车用超导涡流制动器，其特征在于：每个超导容器的两侧均分别设有与冷屏一体的内管和与杜瓦一体的外管，外管均套在对应的内管外；超导容器的两侧均分别安装有横向拉杆；横向拉杆均包括有横向拉杆内绝热块、横向弹簧、横向拉杆外绝热块和横向传力杆，横向拉杆内绝热块分别固定在线圈盒的两侧侧壁上，横向传力杆分别固定套装在对应的内管中，横向传力杆的外端均伸出对应的内管外并固定在对应外管的端部，横向传力杆的内端分别与对应的横向拉杆外绝热块固定连接，横向拉杆内、外绝热块之间设有横向弹簧。