專利名稱：導(dǎo)軌載體以及用它制造的磁懸浮鐵路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述類型的導(dǎo)軌載體，并且涉及一種用它制造的磁懸浮鐵路。
背景技術(shù)：
除預(yù)計用來驅(qū)動車輛并通常被設(shè)計和建造成長定子直線電機的定子疊片之外，以及除預(yù)計用來引導(dǎo)的橫向?qū)к壷?，磁懸浮鐵路的導(dǎo)軌還包括設(shè)有所謂的滑行表面的導(dǎo)軌載體。在大多數(shù)情況下，這些滑行表面安裝在導(dǎo)軌載體的上頂面上，并且在正常停止期間和在緊急情況下，滑行表面用于借助于在其下側(cè)處安裝的滑行板使車輛著陸。名稱“滑行”表面和“滑行”僅用來表示不僅在靜止期間而且在車輛的行駛期間滑行板均可著陸在滑行表面上，并且然后滑行板可在滑行表面上以滑動模式運動，直到車輛靜止。例如，這樣一種情形可出現(xiàn)在承載磁體失效的情況下，因為在這種情況下，車輛和/或其懸浮機架的相關(guān)段將下沉至這樣的程度以致車輛著陸，并且至少一個滑行板位于滑行表面上。因此，并由于磁懸浮車輛可實現(xiàn)的400km/h或更高的高速，就產(chǎn)生顯著的摩擦能量，這些摩擦能量在有關(guān)滑行配合件的區(qū)域中產(chǎn)生高溫和強烈磨損。
迄今為止，幾乎沒有注意在緊急著陸情況下的摩擦狀態(tài)?；行阅芨_切地說或多或少地由用于滑行板和滑行表面的材料偶然地生成。假定滑行表面像導(dǎo)軌載體那樣由鋼或混凝土制成，并且滑行板必須由這樣一種材料制成，該材料的特征在于與鋼或混凝土相比具有高的抗磨損力。關(guān)于此點，也已知在由鋼制成的滑行條處構(gòu)造滑行表面，并且給滑行表面提供基于環(huán)氧樹脂和/或聚氨酯的由鋅粉和云母赤鐵礦制成的防腐蝕保護層。
在下面所述類型的磁懸浮鐵路的實際操作中，表明以這種方式獲得的滑行性能由于各種原因不夠充分。特別是，可能希望的是，故障一發(fā)生不是立即和在沿導(dǎo)軌的任何地方對于故障車輛進(jìn)行修理或維護，而是如有可能，讓故障車輛繼續(xù)行駛，直到它們到達(dá)適于修理和維護工作的車間。然而，在這樣的情況下，在承載磁體失效的情況下在至今已知的滑行板和滑行表面之間出現(xiàn)的高摩擦力會導(dǎo)致很高的機械負(fù)載和溫度，從而只能通過沿導(dǎo)軌以比較短的距離設(shè)置這些修理車間，才保證安全到達(dá)最近的修理車間而沒有滑行板和/或滑行表面的過早完全磨損。如果在修理車間之間的這些距離太大，則影響車輛的多種故障也會導(dǎo)致對于滑行表面的損壞，并因此要求對有關(guān)滑行表面和甚至對于整個導(dǎo)軌的修理，這會帶來顯著的操作成本，并因此必須避免。
為了避免這樣的問題，已經(jīng)建議，為導(dǎo)軌載體的滑行表面至少在其外部區(qū)域中提供丙烯酸聚氨酯(polyurethane-acryl)涂層，對于該涂層摻雜減小摩擦和磨損的材料，例如石墨和/或聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene)。然而，通過這種類型的涂層，不能足夠地減小在之前描述的成本增加的修理工作。相反，實際試驗表明，這種類型的涂層肯定導(dǎo)致比至今實現(xiàn)的那些更有利的摩擦值，但不具有充分的低磨損性能。特別是，如果導(dǎo)軌載體也由把滑行表面用作導(dǎo)軌并且頻繁地加速和減速的維護和組裝車輛使用(這是通常的做法)，并且/或者如果滑行表面至少部分地覆蓋有吹起的沙子或類似污染物(這是不可避免的)，則情況如以上所述。其結(jié)果是，滑行表面的涂層特別要求成本的增加維護或修理工作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于以上概述的種類的滑行表面的構(gòu)造，這種構(gòu)造不僅改進(jìn)滑行配合件(滑行表面/滑行板)的滑行性能，而且也得到要求很少維護的低磨損涂層。
在權(quán)利要求和14的特征化特征用來解決這個問題。
由于根據(jù)本發(fā)明的滑行表面設(shè)有由與滑行板材料相匹配的陶瓷材料和/或陶瓷硬度(機械耐受度)的物質(zhì)制成的涂層，所以滑行性能可優(yōu)化成，在承載磁體等失效的情況下和/或在滑行板的著陸期間，磁懸浮車輛仍然可運行比較長的距離，而不引起對于導(dǎo)軌和/或車輛嚴(yán)重的情形。因而可以增大要沿導(dǎo)軌設(shè)置的修理車間之間的距離，這就顯著減小基本建設(shè)成本和操作成本?；斜砻嬖诰o急著陸情況下或當(dāng)與維護和組裝車輛一起使用它們時的極低磨損，另外產(chǎn)生顯著延長維護間隔的好處。
本發(fā)明的其它有利特征由從屬權(quán)利要求成為顯然的。


基于附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中圖1表示穿過具有導(dǎo)軌載體和車輛的普通磁懸浮鐵路的示意性橫截面；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的由混凝土制成的導(dǎo)軌載體的示意性立體局部視圖，其中也由混凝土制成的滑行表面設(shè)有包括陶瓷材料的夸大表明的涂層；及圖3表示根據(jù)本發(fā)明的與由混凝土制成的導(dǎo)軌載體的圖2相對應(yīng)的部分視圖，由鋼制成的滑行條插入在該載體中，該滑行條設(shè)有由陶瓷材料和添加劑制成的涂層。
具體實施例方式
圖1示意地表示通過具有長定子直線電機形式的驅(qū)動的磁懸浮鐵路的示意橫截面。該磁懸浮鐵路包括多個導(dǎo)軌載體2，該導(dǎo)軌載體2沿預(yù)定路線方向上一個布置在另一個后面并且攜帶定子疊片3，該定子疊片3設(shè)有繞組并且安裝在導(dǎo)軌板2的下側(cè)處。沿著導(dǎo)軌載體2，車輛4可借助于承載磁體5行駛，該承載磁體5與定子疊片2的下側(cè)相對地站立，并且同時為長定子直線電機提供激勵磁場。
在導(dǎo)軌板2的上側(cè)處，設(shè)置沿行駛方向延伸的滑行表面6，該滑行表面6例如設(shè)計成緊固到導(dǎo)軌板2上的特殊滑行條7的表面?；斜砻?與固定到車輛4的下側(cè)上并且在車輛4的靜止期間支撐在滑行表面6上的滑行板8共同作用，從而在定子疊片3與承載磁體5之間有比較大的間隙9。為了車輛行駛，承載磁體5初始被致動，以便從滑行表面6升起滑行板8，并且在如此建立的懸浮狀態(tài)下調(diào)節(jié)例如9至10mm的間隙尺寸。以后，車輛4置于運動中。
這個種類的磁懸浮車輛對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員一般是已知的(例如，“Neue Verkehrstechnologien(新型交通技術(shù))”，HenschelMagnetfahrtechnik(磁性行駛技術(shù))6/86)。
圖2指示性地表示根據(jù)本發(fā)明的一種導(dǎo)軌載體11，該導(dǎo)軌載體11在其上側(cè)處設(shè)有與它以單件布置制造的隆起或帶12，該隆起或帶條12在其上側(cè)上設(shè)有用于磁懸浮車輛4的滑行板8的滑行表面14。例如，這樣一種混凝土型的導(dǎo)軌載體11從出版公報ZEV-Glas.Ann 105，1989，205-215頁或“Magnetbahn Transrapid，die neue Dimension desReisens(磁性火車，旅行的新規(guī)模)”，Hestra Verlag Darmstadt，1989，21-23頁，以上通過參考由此成為本公開的對象。
盡管迄今為止帶12像導(dǎo)軌載體11那樣由混凝土制成，但根據(jù)本發(fā)明的滑行表面14設(shè)有涂層，該涂層包含一個布置在另一個上的兩個層15和17。因而，內(nèi)部層15直接涂敷在滑行表面14上，而層17被構(gòu)造成外部層，從而對于根據(jù)圖2的導(dǎo)軌梁11，實際上是外部層17的上部表面必須指示為滑行表面，因為通常它是與根據(jù)圖1的滑行板8相接觸的唯一層。然而，在本專利申請的范圍內(nèi)，優(yōu)選的是把帶12的表面14指示為實際滑行表面，并且把包括層15和17的膜指示為滑行表面14的涂層。
在根據(jù)圖2的實施例中，此外根據(jù)本發(fā)明設(shè)想的是，至少在與滑行板8的材料相適應(yīng)(匹配)的低摩擦和低磨損陶瓷材料的外部區(qū)域中制造涂層。特別有利的是，這種陶瓷材料包括氧化物-陶瓷材料，特別是氧化鋁(Al2O3)和二氧化鈦(TiO2)混合物。
兩個層15和17優(yōu)選地設(shè)有氧化物-陶瓷材料。因而，涂敷到導(dǎo)軌載體1的混凝土滑行表面14上的內(nèi)部層15有利地包括韌性和延性材料，以便得到對于混凝土的良好粘合力并至少部分地補償各個成分的可能不同的熱膨脹。相反，與滑行板8形成滑行對的外部層17優(yōu)選地包括具有非常低磨損性能的材料。為此目的，例如，第一層15主要或唯一地包含按質(zhì)量50％至70％的氧化鋁和按質(zhì)量50％至30％的二氧化鈦的剩余部分的混合物，而外部層17例如包含按質(zhì)量至少90％的氧化鋁和按質(zhì)量達(dá)10％的二氧化鈦的剩余部分。
根據(jù)圖3的實施例代表復(fù)合(組合)構(gòu)造的導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌包含由混凝土制成并且一個布置另一個后面的多個導(dǎo)軌載體18，其中由鋼制成并且設(shè)有滑行表面19的滑行條20插入到導(dǎo)軌載體18的上表面中(例如，EP-B1-0 381 136)。在這個實施例中的滑行表面19超越剩余導(dǎo)軌載體18的表面突出一點，并且可以以實際已知方式設(shè)有防腐蝕保護涂層。
根據(jù)本發(fā)明，涂層提供在根據(jù)圖3的實施例中，該涂層像在圖2中表示的涂層那樣包含氧化鋁和二氧化鈦的混合物，但還有至少一種輔助物質(zhì)。為此目的，涂層接納一個與圖2的層15類似地構(gòu)造的內(nèi)部層22。相反，以外部層23的形式涂敷所述輔助物質(zhì)，該輔助物質(zhì)在圖3的實施例中是聚合聚氨酯樹脂，對于該樹脂摻雜按質(zhì)量例如20％至40％的石墨作為滑行劑。
此外在圖3的實施例中考慮的是這一情形，即由陶瓷材料構(gòu)成的層22的表面具有比較大的粗糙度，特別是當(dāng)由熱噴射過程涂敷時，如在圖3中由粗糙度波峰23和粗糙度波谷25示意指示的那樣?？赡苌婕暗氖牵谝欢ㄔ囆袝r間之后和在粗糙度尖端24被磨去之后才得到最終滑行性能，這是不希望的。以石墨作為包括的潤滑劑和/或滑行劑的聚合聚氨酯樹脂這里用于借助于摩擦學(xué)活性材料封閉和/或密封層22的粗糙度波谷25的目的。由此實現(xiàn)的是，在涂敷上述涂層之后立即得到希望的改進(jìn)的摩擦和磨損特性。特別是，避免涂層呈現(xiàn)特有的試行特性，即，在通過磨損弄平層22的粗糙度波峰24之后才得到具有低摩擦值的固定狀態(tài)。圖3的實施例的特殊優(yōu)點另外在于這一事實，即，在由磨損引起的外部層23的剝蝕之后，內(nèi)部層22立即具有充分的所需磨損性能。
用作添加劑的樹脂體系優(yōu)選地是普通的體系，它由制造商提供有摩擦學(xué)活性成分并且通過噴射或輥涂過程像由陶瓷材料制成的層22那樣涂敷到滑行表面19上。
為了改進(jìn)在滑行表面14、19上的內(nèi)部層15、22的粘合性，有利的是使這些表面預(yù)先經(jīng)受噴砂處理、磨削過程等，以便由此使它們粗糙。
陶瓷材料優(yōu)選地由熱噴射過程涂敷到滑行表面14、19上。適于這個目的的例如是火焰噴射和高速火焰噴射、等離子噴射、爆燃噴射、激光噴射、電弧噴射或冷氣體噴射過程，優(yōu)選地利用粉末或金屬絲形式的噴射添加劑。
對于包括或至少主要包括陶瓷材料的層15、17和/或22，各種組分的氧化鋁或二氧化鈦優(yōu)選地用作夾層(疊層材料)。然而，可選擇地，可利用基于陶瓷材料和/或金屬和非金屬樹脂物質(zhì)的其它材料以及包括這些材料與金屬成分或塑料材料的混合物，它們在本專利申請的范圍內(nèi)統(tǒng)稱為“陶瓷材料”。而且，這些摩擦學(xué)優(yōu)化的材料可涂敷到所有形式的導(dǎo)軌梁上，因為它們大體良好地粘結(jié)到混凝土、鋼或混合結(jié)構(gòu)上。
特別期望的摩擦和磨損性能另外通過與SiC滑行板材料的摩擦學(xué)接觸而實現(xiàn)。因此，在下面描述兩個優(yōu)選實施例，其每一個最佳地適合于由C-CSiC制成的滑行板材料，并且被認(rèn)為是與混凝土和/或混合導(dǎo)軌載體相關(guān)的當(dāng)前最好的材料。這里涉及的材料是用碳纖維增強并且部分與硅反應(yīng)的C-C碳，從而部分地形成碳化硅(SiC)，它賦予碳所需的硬度。最后的滑行板材料因此可稱作用碳纖維增強并且添加SiC的碳陶瓷材料。
例1根據(jù)圖2由混凝土制成的導(dǎo)軌載體用噴砂過程預(yù)處理。以后其滑行表面涂有由包括Al2O3和TiO2的混合物制成的非金屬硬材料層。整體層包括分離地一個涂敷在另一個之后的兩個單獨的層15和19。面對混凝土的內(nèi)部層15包括60％的Al2O3和40％的TiO2。它具有0.3mm厚度，并且它比較有韌性和延性。以非常良好磨損性能為特征的外部層也是0.3mm厚，并且包括97％的Al2O3和3％的TiO2?；鹧鎳娚溥^程用作涂敷過程。
完工的涂層具有約0.6mm的厚度和優(yōu)良的滑行性能，同時具有非常少的磨損，特別是如果使用由上述基于C-CSiC并且用碳纖維加強的陶瓷材料制成的滑行板8。
例2根據(jù)圖3由混凝土和鋼制成的混合導(dǎo)軌梁的表面通過應(yīng)用磨削過程預(yù)處理。為了保證對于各個結(jié)構(gòu)成分的不同熱膨脹的部分補償，實現(xiàn)涂層的分級建立。如在例1中表示的那樣，面對導(dǎo)軌載體并且是0.4mm厚的內(nèi)部層22包括60％的Al2O3和40％的TiO2。同樣把火焰噴射過程用作涂敷過程。涂敷0.3mm厚的涂層用作外部層23，它基于包含30％石墨的聚合聚氨酯(PU)樹脂。
完工的涂層具有約0.7mm的厚度和優(yōu)良的滑行性能。在外部聚氨酯樹脂層23的磨蝕后剩余的硬固體層具有高的抗磨損性和良好的立即適用的滑行性能。這特別有效，因為粗糙度波谷25已經(jīng)填充有聚氨酯樹脂等，并且因為粗糙度波峰24因此對于希望的低摩擦阻力沒有顯著影響。與由以上概述的用碳纖維加強的C-CSiC基陶瓷材料制成的滑行板8相關(guān)，獲得特別有利的狀態(tài)。
借助于例1和2實現(xiàn)的優(yōu)點是大大地減小滑行表面和滑行板的摩擦學(xué)對的滑行摩擦系數(shù)，并且所述摩擦學(xué)對的抗磨損性增加十倍。而且，由此總地實現(xiàn)涂層的優(yōu)良粘合強度。
本發(fā)明并不限于能以多種方式多樣化的這里所描述的實施例。特別是，這適用于在個別情況下存在的導(dǎo)軌載體的結(jié)構(gòu)，它除描述的混凝土和/或復(fù)合型結(jié)構(gòu)之外，也可以是完全由鋼構(gòu)成的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。而且，在本發(fā)明的范圍內(nèi)所使用的術(shù)語“導(dǎo)軌載體”包括適于所述類型的磁懸浮車輛的導(dǎo)軌的制造的所有結(jié)構(gòu)(梁、板及模塊化結(jié)構(gòu)等)，而不管滑行表面14、19是設(shè)置在混凝土梁的隆起處，還是設(shè)置在特定滑行條處，該滑行條由鋼或混凝土制成并通過焊接、螺栓連接或以任何其它方式與其它元件一起連接到完工導(dǎo)軌載體上，還是滑行表面14、19只是由混凝土、復(fù)合型或鋼載體構(gòu)成的大致平的表面。此外顯然的是作為例子指示的涂層材料也可完全或部分地用具有相應(yīng)性能的其它材料替換；可應(yīng)用在圖3的層23中的添加劑的其它部分；并且對于不同的層可選擇除這里所述的那些之外的厚度，優(yōu)選總共最大1mm的厚度。例如，基于環(huán)氧或丙烯酸酯樹脂的材料可選擇地用作外部層23的母材。而且有利的是，以一定的尺寸不足來分別制造滑行表面14、19，以便在涂敷之后在涂層的表面與定子疊片3的下側(cè)之間得到要求的鉗尺寸(導(dǎo)軌深度)?？蛇x擇地，由涂層引起的鉗尺寸的增加也可由滑行板8的相應(yīng)改變來補償。最后，不言自明的是，不同的特征也能以除以上描述和表示的那些之外的組合應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)軌載體，其具有至少一個用于磁懸浮車輛(4)的滑行表面(14，19)，所述磁懸浮車輛(4)至少具有一個預(yù)計用于著陸在所述滑行表面(14，19)上的滑行板(8)，其中所述滑行表面(14，19)設(shè)有與所述滑行板的材料相匹配的低摩擦涂層，其特征在于，通過涂敷陶瓷材料而提供所述涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述陶瓷材料主要包括氧化物-陶瓷材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述陶瓷材料大致由氧化鋁和/或二氧化鈦構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，通過使用陶瓷材料和至少一種添加劑涂敷所述涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述添加劑是具有用作滑行劑的石墨的聚合聚氨酯樹脂。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求1至5中任意一項所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述涂層被涂敷成數(shù)層，并且至少一個內(nèi)部層(15，22)包含所述陶瓷材料。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求1至6中任意一項所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述涂層以分級構(gòu)造被建立。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述內(nèi)部層(15)包括一混合物，該混合物包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50％至70％的氧化鋁和其余的二氧化鈦，位于所述內(nèi)部層(15)上的第二外部層(17)由一混合物構(gòu)成，該混合物包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)至少為90％的氧化鋁和其余的二氧化鈦。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述內(nèi)部層(22)包括一混合物，該混合物包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50％至70％的氧化鋁和其余的二氧化鈦，位于所述內(nèi)部層(22)上的第二外部層(23)包括聚合聚氨酯樹脂，該樹脂具有質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20％至40％的石墨。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求1至9中任意一項所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述涂層具有最大1mm的厚度。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求6至10中任意一項所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述內(nèi)部層(15，22)具有0.2mm至0.5mm的厚度。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求9至11中任意一項所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，所述外部層(17，23)具有0.2mm至0.4mm的厚度。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求1至12中任意一項所述的導(dǎo)軌載體，其特征在于，在涂敷所述涂層之前，使所述滑行表面(14，19)粗糙化。
14.一種磁懸浮鐵路，其具有導(dǎo)軌和至少一個磁懸浮車輛(4)，所述導(dǎo)軌具有多個分別設(shè)有至少一個滑行表面(14，19)的導(dǎo)軌載體(11，18)，所述磁懸浮車輛(4)具有預(yù)計用于著陸在其中一個所述滑行表面(14，19)上的至少一個滑行板(8)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至13中的一個或幾個權(quán)利要求設(shè)計所述導(dǎo)軌載體(11，18)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁懸浮鐵路，其特征在于，所述磁懸浮車輛(4)的所述滑行板(8)由用碳纖維加強并添加SiC的碳制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)軌梁(11)和一種包括它的磁懸浮鐵路。所述導(dǎo)軌梁(11)包括用于磁懸浮鐵路的車輛的滑行板的滑行表面(14)。根據(jù)本發(fā)明，所述滑行表面(14)設(shè)有涂層(15，17)，該涂層(15，17)包括與滑行板材料相適應(yīng)的非摩擦和硬磨損陶瓷材料。
文檔編號E01B25/32GK1878913SQ200580001239
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者L·米勒, W·胡芬巴赫, 鄭清華, K·孔茨 申請人:蒂森克魯伯快速運輸有限公司