两二系簧悬浮架及具有其的磁悬浮列车
技术领域
本发明涉及高速磁悬浮交通系统
技术领域
，尤其涉及一种两二系簧悬浮架及具有其的磁悬浮列车。背景技术
为了进一步提升列车运行速度，继轮轨列车之后，人们发明了磁悬浮列车，目前世界上有两种磁悬浮制式适用于商业运营，一种是以上海示范线为代表的电磁悬浮制式(EMS,Electro-magnetic Suspension)，一种是以日本山梨线为代表的电动悬浮制式(EDS,Electro-dynamics Suspension)。
与高铁列车相同的是，EDS制式列车的组成也主要包括车体和走行部两大部分，车体为旅客的乘坐空间，走行部位于车体的下方，通过空气弹簧或钢簧支撑着车体(业内将走行部上支撑车体的空簧弹簧或钢簧称为二系簧)并起到缓冲和减震作用，磁悬浮列车使用的走行部称为悬浮架。
电动悬浮制式列车的每个悬浮架上还安装有2块超导磁体、4只支撑轮、4只导向轮。两块超导磁体分别安装于悬浮架的左右两侧，每块超导磁体内设置由4个超导线圈，线圈内通电时会形成4个磁极，这些磁极连同安装于轨道左右两侧的推进线圈共同形成了直线电机的转子和定子，推进线圈内通入一定频率和强度的电流后即可推动悬浮架进而是整列车前进或制动。另外轨道的左右两侧还安装有悬浮导向线圈，当列车移动时，安装于悬浮架左右两侧的超导磁体的磁力线切割这些悬浮导向线圈，在悬浮导向线圈内产生磁场，超导体的磁场与悬浮导向线圈磁场之间产生相互的电磁力作用，当列车达到一定速度时，这种电磁力足够强大，就能为列车提供悬浮力和导向力，如图15(a)至15(c)所示。而当列车静止或低速运行时则需要支撑轮和导向轮对列车提供垂向支撑力和水平方向的导向力。
超导磁体内的4个磁极是由置于低温环境中的超导材料中通入强电流形成的，一旦低温环境遭到破坏，超导材料将丧失超导性能，从而超导磁极就会丧失电磁力作用，为了解决此问题人们将每个超导磁体内的4个超导线圈两两一组，分别封装在两个提供低温环境的封闭装置之内(业内称此封闭装置为“杜瓦”)，这样一来当一个线圈发生失超时，只使同一个杜瓦之内的另一个线圈发生失超，封装于另一个杜瓦内的两个线圈不受影响，仍可正常工作。
即便如此，当一个悬浮架上的两个线圈失超时，相当于该悬浮架失去1/4的悬浮力和导向力，并且悬浮架受力不再平衡，若悬浮架与车体之间的机械关联设计不当的话，极易导致悬浮架与轨道发生碰触，对于高速运行的列车而言会造成严重的安全问题。
磁悬浮列车本身可以达到很高的运行速度，但是在地表稠密大气中高速运行的空气阻力大、能耗大，用作商业运营的经济性差，近些年来，人们开始考虑将磁浮列车置于真空管道之中，由于真空管道中的空气密度极低，磁悬浮列车能够达到更高的运行速度。显然以更高的速度在真空环境中运行的磁悬浮列车运行的安全性问题需要更加引起重视。
目前，如图16(a)至16(c)所示，日本山梨线高速磁悬浮列车使用的悬浮架的基本构成包括：构架(图17(a)至17(c))、支撑轮装置(图19(a)至19(c))、导向轮装置(图20(a)至20(c))、二系簧、一系簧、超导磁体(图18(a)至18(c))。
该悬浮架的典型特征是具有4只二系簧，这4只二系簧两两一组分别用于支撑相邻一节车体，与这种悬浮架相匹配的是相邻的两节车体之间采用车钩相联系，如图21(a)和21(b)所示。
这种四二系簧悬浮架的4个二系簧两两一组，分别支撑相邻的两节车体，如图21(a)和21(b)所示，相邻的两节车体因为分别由二系悬挂进行垂向支撑，所以两节车体之间只能采用车钩进行连接，无法设计成为铰接方式。所谓铰接是指通过某种机构(称为铰接装置)将两个相邻的车体连接之后，相邻的两节车体之间只可以相对转动，不存在相对的平移自由度(若铰接装置内设置弹性元件，则两节车体可以发生的平移运动幅度只是弹性元件的变形量)。
使用车钩相互联系的两节相邻的车体之间存在着5个相对运动的自由度：相对绕X轴的扭转运动、绕Y轴的偏航运动、绕Z轴的俯仰运动以及沿着Y轴的上下窜动、沿Z轴的横向错动，其中绕X、Y、Z轴的回转运动是列车运行时所必须的，而沿着Y轴的上下窜动、沿Z轴的横向错动则是不需要的，如图22(a)和22(b)所示。
对于EDS制式的磁悬浮列车而言，当悬浮架上的某个杜瓦内的两个超导线圈失超时，悬浮架瞬间失去平衡，而适用车钩相连接的两节车体之间由于存在相对的垂向窜动和横向错动的自由度，两节车体不能为悬浮架提供安全约束限位作用，悬浮架必然会与轨道发生碰触，带来极大的行车安全隐患，为解决此问题，日本山梨线在悬浮架上设置机械式的应急支撑轮和应急导向轮(图16(a)至16(c)未标出)，应该说在速度不高的情况下这种应急装置是可用的，但是在高速条件下这种机械式的应急装置的可行性值得商榷。
图23(a)为从侧视方向看超导磁体内的两个超导线圈失超时，悬浮架及车体的运动情况，可见在垂向上车体不能为失超的悬浮架提供约束作用，相反车体会伴随悬浮架一端的跌落而跌落。
图23(b)为从俯视方向看超导磁体内的两个超导线圈失超时，悬浮架及车体的运动情况，可见在横向上，车体也不能为失超的悬浮架提供约束作用，相反车体会伴随悬浮架一端的剧烈横移而发生横移运动。
发明内容
本发明提供了一种两二系簧悬浮架及具有其的磁悬浮列车，能够解决现有技术中悬浮架上的部分超导线圈失超所导致的列车高速运行时的安全性差的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种两二系簧悬浮架，该两二系簧悬浮架包括：构架；第一超导磁体和第二超导磁体，第一超导磁体和第二超导磁体用于与列车轨道内的线圈相作用以生成推进力、悬浮力和导向力；一系簧组件，第一超导磁体通过一系簧组件设置在构架的一侧，第二超导磁体通过一系簧组件设置在构架的另一侧；第一二系簧和第二二系簧，第一二系簧设置在构架的一侧中间位置，第二二系簧设置在构架的另一侧中间位置，第一二系簧和第二二系簧相对于构架的沿第一方向的中心线对称设置；悬浮架限位止挡组件，悬浮架限位止挡组件设置在构架上，悬浮架限位止挡组件用于与车体上的车体限位止挡组件相配合以限制两二系簧悬浮架相对于车体沿第二方向以及沿第三方向的移动，第一方向、第二方向和第三方向彼此相垂直；其中，当第一车体和第二车体铰接连接时，第一二系簧和第二二系簧设置在第一车体和第二车体的铰接位置处且用于对第一车体或第二车体的两侧提供支撑作用。
进一步地，第一二系簧和第二二系簧均包括圆钢簧或空气弹簧。
进一步地，一系簧组件包括第一一系簧、第二一系簧、第三一系簧和第四一系簧，第一一系簧和第二一系簧沿第一方向设置在构架的一侧，第一超导磁体的一端通过第一一系簧安装在构架的一侧，第一超导磁体的另一端通过第二一系簧安装在构架的一侧；第三一系簧和第四一系簧沿第一方向设置在构架的另一侧，第二超导磁体的一端通过第三一系簧安装在构架的一侧，第二超导磁体的另一端通过第四一系簧安装在构架的另一侧。
进一步地，两二系簧悬浮架还包括支撑轮组件和导向轮组件，支撑轮组件和导向轮组件均设置在构架上，支撑轮组件用于对车体进行支撑，导向轮组件用于对车体进行导向。
根据本发明的另一方面，提供了一种磁悬浮列车，磁悬浮列车包括如上所述的两二系簧悬浮架。
进一步地，两二系簧悬浮架的悬浮架限位止挡组件包括第一悬浮架垂向限位止挡、第一悬浮架横向限位止挡、第二悬浮架垂向限位止挡和第二悬浮架横向限位止挡，第一悬浮架垂向限位止挡和第一悬浮架横向限位止挡间隔设置在构架的一侧，第二悬浮架垂向限位止挡和第二悬浮架横向限位止挡间隔设置在构架的另一侧；磁悬浮列车的车体包括第一车体垂向限位止挡、第一车体横向限位止挡、第二车体垂向限位止挡和第二车体横向限位止挡，第一悬浮架垂向限位止挡与第一车体垂向限位止挡相配合以及第二悬浮架垂向限位止挡与第二车体垂向限位止挡相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向的移动，第一悬浮架横向限位止挡与第一车体横向限位止挡相配合以及第二悬浮架横向限位止挡与第二车体横向限位止挡相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第三方向的移动。
进一步地，第一车体垂向限位止挡包括间隔设置的第一车体垂向挡块和第二车体垂向挡块，第一悬浮架垂向限位止挡设置在第一车体垂向挡块和第二车体垂向挡块之间；第二车体垂向限位止挡包括间隔设置的第三车体垂向挡块和第四车体垂向挡块，第二悬浮架垂向限位止挡设置在第三车体垂向挡块和第四车体垂向挡块之间。
进一步地，两二系簧悬浮架的悬浮架限位止挡组件包括第一悬浮架垂横向限位止挡和第二悬浮架垂横向限位止挡，第一悬浮架垂横向限位止挡设置在构架的一侧，第二悬浮架垂横向限位止挡设置在构架的另一侧；磁悬浮列车的车体包括第一车体垂横向限位止挡和第二车体垂横向限位止挡，第一悬浮架垂横向限位止挡与第一车体垂横向限位止挡相配合以及第二悬浮架垂横向限位止挡与第二车体垂横向限位止挡相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向及第三方向的移动。
进一步地，第一车体垂横向限位止挡包括依次相连接的第一横向挡板、第一垂向挡板和第二垂向挡板，第一垂向挡板和第二垂向挡板沿水平面平行设置，第一悬浮架垂横向限位止挡设置在第一垂向挡板和第二垂向挡板之间以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向的移动；第二车体垂横向限位止挡包括依次相连接的第二横向挡板、第三垂向挡板和第四垂向挡板，第三垂向挡板和第四垂向挡板沿水平面平行设置，第二悬浮架垂横向限位止挡设置在第三垂向挡板和第四垂向挡板之间以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向的移动，第一横向挡板与第一悬浮架垂横向限位止挡相配合以及第二横向挡板与第二悬浮架垂横向限位止挡相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第三方向的移动。
进一步地，磁悬浮列车包括头车车体、尾车车体、多个中间车体和多个两二系簧悬浮架，头车车体、多个中间车体和尾车车体依次铰接连接，多个两二系簧悬浮架依次设置在头车车体的头端底部、头车车体与靠近头车车体的中间车体的铰接位置、多个中间车体中的任意两个中间车体的铰接位置、靠近尾车车体的中间车体和尾车车体的铰接位置以及尾车车体的尾端底部。
应用本发明的技术方案，提供了一种两二系簧悬浮架，由于该悬浮架具有两个二系簧，两个二系簧设置在悬浮架的中部，在悬浮架上设置有限位止挡组件，并且相邻车体的车厢之间采用铰接连接方式，两个二系簧仅对其中一个车体的车厢起直接支撑作用，当一个超导磁体的部分超导线圈失超之后，悬浮架受到的电磁悬浮力和导向力不再平衡，相邻车厢之间不发生相对的沿横向的(Z轴，第三方向)的错动和沿垂向(Y轴，第二方向)的窜动，从而使得悬浮架的各种回转运动的幅度非常有限，悬浮架仍能保持正位状态。由此，在部分超导线圈失超的情况下悬浮架不会与轨道发生滑擦磕碰，提高了磁悬浮列车高速运行的安全性。
附图说明
图1(a)至图1(c)示出了根据本发明的第一实施例提供的两二系簧悬浮架的主视图、俯视图和侧视图；
图2(a)至图2(c)示出了根据本发明的第一实施例提供的两二系簧悬浮架的构架的主视图、俯视图和侧视图；
图3(a)示出了根据本发明的第一实施例提供的悬浮架限位止挡组件与车体限位止挡组件相配合的侧视图；
图3(b)示出了根据本发明的第一实施例提供的悬浮架限位止挡组件与车体限位止挡组件相配合的俯视图；
图4(a)至图4(c)示出了根据本发明的第二实施例提供的两二系簧悬浮架的主视图、俯视图和侧视图；
图5(a)至图5(c)示出了根据本发明的第二实施例提供的两二系簧悬浮架的构架的主视图、俯视图和侧视图；
图6(a)示出了根据本发明的第二实施例提供的悬浮架限位止挡组件与车体限位止挡组件相配合的侧视图；
图6(b)示出了图6(a)中提供的悬浮架限位止挡组件与车体限位止挡组件相配合的C-C处剖面图；
图7(a)和7(b)示出了根据本发明的第三实施例提供的具有两二系簧悬浮架的磁悬浮列车的侧视图和俯视图；
图8(a)和8(b)示出了根据本发明的第三实施例提供的具有两二系簧悬浮架的磁悬浮列车的车厢的侧视图和俯视图；
图9(a)和9(b)示出了根据本发明的第三实施例提供的磁悬浮列车所安装的两二系簧悬浮架的侧视图和俯视图；
图10(a)和10(b)示出了根据本发明的第四实施例提供的具有两二系簧悬浮架的磁悬浮列车的侧视图和俯视图；
图11(a)和11(b)示出了根据本发明的第四实施例提供的具有两二系簧悬浮架的磁悬浮列车的车厢的侧视图和俯视图；
图12示出了根据本发明的具体实施例提供的磁悬浮列车相邻车体与悬浮架之间的关联关系的示意图；
图13示出了根据本发明的具体实施例提供的车间铰接的连接方式对发生故障悬浮架的姿态保持作用的侧视图；
图14示出了根据本发明的具体实施例提供的车间铰接的连接方式对发生故障悬浮架的姿态保持作用的俯视图；
图15(a)至15(c)示出了现有技术中提供的EDS制式磁悬浮列车悬浮架上的超导磁体及其受到的电磁力的主视图、俯视图和侧视图；
图16(a)至16(c)示出了现有技术中提供的日本山梨线高速磁浮悬浮架的主视图、俯视图和侧视图；
图17(a)至17(c)示出了现有技术中提供的日本山梨线高速磁浮悬浮架的构架的主视图、俯视图和侧视图；
图18(a)至18(c)示出了现有技术中提供的日本山梨线高速磁浮悬浮架的超导磁体的主视图、俯视图和侧视图；
图19(a)至19(c)示出了现有技术中提供的日本山梨线高速磁浮悬浮架的悬浮架支撑轮装置的主视图、俯视图和侧视图；
图20(a)至20(c)示出了现有技术中提供的日本山梨线高速磁浮悬浮架的悬浮架导向轮装置的主视图、俯视图和侧视图；
图21(a)和21(b)示出了现有技术中提供的由安装四二系簧悬浮架列车的相邻两节车体与悬浮架关系的侧视图和俯视图；
图22(a)和22(b)示出了现有技术中提供的使用车钩相连的两节车体之间的垂向相对窜动和横向相对窜动的示意图；
图23(a)和23(b)示出了现有技术中提供的一个杜瓦内两个超导线圈失超时4个二系簧悬浮架的运动姿态的侧视图和俯视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、构架；11、第一侧梁；12、第二侧梁；10a、一系簧安装接口；10b、二系簧安装接口；10c、导向轮安装接口；10d、支撑轮安装接口；20、第一超导磁体；30、第二超导磁体；40、一系簧组件；50、第一二系簧；60、第二二系簧；70、悬浮架限位止挡组件；701a、第一悬浮架垂向限位止挡；702a、第一悬浮架横向限位止挡；703a、第二悬浮架垂向限位止挡；704a、第二悬浮架横向限位止挡；701b、第一悬浮架垂横向限位止挡；702b、第二悬浮架垂横向限位止挡；80、支撑轮组件；90、导向轮组件；100、支撑杆；1000、两二系簧悬浮架；2000、头车车体；3000、尾车车体；4000、中间车体；5000、铰接装置；4001a、第一车体垂向限位止挡；4001a1、第一车体垂向挡块；4001a2、第二车体垂向挡块；4002a、第一车体横向限位止挡；4003a、第二车体垂向限位止挡；4003a1、第三车体垂向挡块；4003a2、第四车体垂向挡块；4004a、第二车体横向限位止挡；4001b、第一车体垂横向限位止挡；4001b1、第一横向挡板；4001b2、第一垂向挡板；4001b3、第二垂向挡板；4002b、第二车体垂横向限位止挡；4002b1、第二横向挡板；4002b2、第三垂向挡板；4002b3、第四垂向挡板；4003a、第一车体二系簧安装接口；4003b、第二车体二系簧安装接口。
具体实施方式
如图1(a)至图6(b)所示，根据本发明的具体实施例提供了一种两二系簧悬浮架，该两二系簧悬浮架包括构架10、第一超导磁体20、第二超导磁体30、一系簧组件40、第一二系簧50、第二二系簧60和悬浮架限位止挡组件70，第一超导磁体20和第二超导磁体30用于与列车轨道内的线圈相作用以生成推进力、悬浮力和导向力，第一超导磁体20通过一系簧组件40设置在构架10的一侧，第二超导磁体30通过一系簧组件40设置在构架10的另一侧，第一二系簧50设置在构架10的一侧中间位置，第二二系簧60设置在构架10的另一侧中间位置，第一二系簧50和第二二系簧60相对于构架10的沿第一方向的中心线对称设置，悬浮架限位止挡组件70设置在构架10上，悬浮架限位止挡组件70用于与车体上的车体限位止挡组件相配合以限制两二系簧悬浮架相对于车体沿第二方向以及沿第三方向的移动，第一方向、第二方向和第三方向彼此相垂直；其中，当第一车体和第二车体铰接连接时，第一二系簧50和第二二系簧60设置在第一车体和第二车体的铰接位置处且用于对第一车体或第二车体的两侧提供支撑作用。
应用此种配置方式，提供了一种两二系簧悬浮架，该两二系簧悬浮架通过设置两个二系簧以及悬浮架限位止挡组件，并将该两个二系簧设置在悬浮架的中部，悬浮架与车体连接时，两个悬浮架设置在任意相邻的两个车体的铰接位置处且用于对两个车体中的任意一个车体的两侧提供支撑作用，悬浮架限位止挡组件与车体上的车体限位止挡组件相配合以限制两二系簧悬浮架相对于车体沿第二方向以及沿第三方向的移动，此种方式使得当一个超导磁体的部分超导线圈失超之后，悬浮架受到的电磁悬浮力和导向力不再平衡，但是由于在悬浮架上设置有限位止挡组件，并且相邻车体的车厢之间采用铰接连接方式，两个二系簧仅对其中一个车体的车厢起直接支撑作用，相邻车厢之间不发生相对的沿横向的(Z轴，第三方向)的错动和沿垂向(Y轴，第二方向)的窜动，从而使得悬浮架的各种回转运动的幅度非常有限，悬浮架仍能保持正位状态。由此，在部分超导线圈失超的情况下悬浮架不会与轨道发生滑擦磕碰，提高了磁悬浮列车高速运行的安全性。
作为本发明的一个具体实施例，与装用四个二系簧悬浮架的列车相比，装用两个二系簧悬浮架列车的安全性能大大提高。当一个超导磁体的部分超导线圈失超之后，悬浮架受到的电磁悬浮力和导向力不再平衡，而发生绕X、Y、Z轴的回转运动(绕X轴(第一方向)的回转为滚转运动，绕Y轴的回转称为偏航运动，绕Z轴的回转称为俯仰运动)，但是由于在悬浮架上设置有限位止挡组件，并且相邻车厢之间采用铰接的连接方式，相邻车厢之间不发生相对的沿横向的(Z轴)的错动和沿垂向(Y轴)的窜动，从而使得悬浮架的各种回转运动的幅度非常有限，悬浮架仍能保持正位状态。在部分超导线圈失超的情况下悬浮架不会与轨道发生滑擦磕碰，提高了磁悬浮列车高速运行的安全性。
如图12所示，相邻车体的车厢之间以上下铰盘方式相互连接，并以两二系簧悬浮架进行支撑，当悬浮架的一个超导磁体上的两个超导线圈3-4失超时，从列车的侧向看，超导磁体的一端在超导磁体、构架在重力作用下有跌落趋势，但是由于1#车体与2#车体之间不可以相对错动，所以1#车体和2#车体会对有跌落趋势的超导磁体、构架跌落的提供限位约束，使其保持姿态而不发生跌落，如图13所示。从俯视图来看，当左侧超导线圈3-4失超时，走行部在右侧超导线圈斥力的作用下会发生偏航运动的趋势，基于同样的原理由于1#车体与2#车体之间不存在相对错动的自由度，所以1#车体与2#车体共同对走行部提供限位约束，使其保持姿态而不发生跌落，如图14所示。以上从运动学角度对比了两个二系簧与四个二系簧的安全性，实际上从结构强度角度而言，铰盘的对两节客舱的连接强度远大于车钩，更能保持相邻客舱之间的整体性，所以装用两个二系簧悬浮架的列车的安全性更高。
进一步地，在本发明中，为了实现对车体的支撑，可将第一二系簧50和第二二系簧60均配置为包括圆钢簧或空气弹簧。具体地，在构架上对应超导磁体悬浮力的纵向(附图中X轴，第一方向)中心位置上分左右各设置一个二系簧，一个构架上共计两个二系簧关于悬浮架的纵向中心线呈对称布置，一个构架上的两个二系簧支撑同一节车体的左右两侧，二系簧可以为一个空气弹簧，也可以为一组圆钢簧。
此外，在本发明中，为了实现对超导磁体的支撑，可将一系簧组件40配置为包括第一一系簧、第二一系簧、第三一系簧和第四一系簧，第一一系簧和第二一系簧沿第一方向设置在构架10的一侧，第一超导磁体20的一端通过第一一系簧安装在构架10的一侧，第一超导磁体20的另一端通过第二一系簧安装在构架10的一侧；第三一系簧和第四一系簧沿第一方向设置在构架10的另一侧，第二超导磁体30的一端通过第三一系簧安装在构架10的一侧，第二超导磁体30的另一端通过第四一系簧安装在构架10的另一侧。
在此种配置方式下，超导磁体通过一系簧组件安装在构架上，当列车高速运行时超导磁体受到的悬浮力和导向力传递到构架上，而当列车速度低于一定值时，构架则为超导磁体提供支撑作用。为了提高悬浮架的稳定性，第一超导磁体和第二超导磁体之间通过若干支撑杆100相互联系为一个整体。
进一步地，在本发明中，为了实现对车体的支撑和导向作用，两二系簧悬浮架还包括支撑轮组件80和导向轮组件90，支撑轮组件80和导向轮组件90均设置在构架10上，支撑轮组件80用于对车体进行支撑，导向轮组件90用于对车体进行导向。
具体地，在本发明中，构架是悬浮架的主体结构，悬浮架上的其它装置都直接或间接安装在构架上。支撑轮组件80包括四个支撑轮，在构架的前后端部，分左右各设置一个支撑轮，一个构架上共计4个支撑轮；导向轮组件90包括四个导向轮，在构架的前后端部，分左右各设置一个导向轮，一个构架上共计4个导向轮。
根据本发明的另一方面，如7(a)至图11(b)所示，提高了一种磁悬浮列车，该磁悬浮列车包括如上所述的两二系簧悬浮架1000。由于本发明所提供的悬浮架在部分超导线圈失超的情况下不会与轨道发生滑擦磕碰，因此，将其运用到磁悬浮列车中，极大地提高了磁悬浮列车高速运行的安全性。
进一步的，作为本发明的一个具体实施例，如图3(a)和3(b)所示，两二系簧悬浮架1000的悬浮架限位止挡组件70包括第一悬浮架垂向限位止挡701a、第一悬浮架横向限位止挡702a、第二悬浮架垂向限位止挡703a和第二悬浮架横向限位止挡704a，第一悬浮架垂向限位止挡701a和第一悬浮架横向限位止挡702a间隔设置在构架10的一侧，第二悬浮架垂向限位止挡703a和第二悬浮架横向限位止挡704a间隔设置在构架10的另一侧；磁悬浮列车的车体包括第一车体垂向限位止挡4001a、第一车体横向限位止挡4002a、第二车体垂向限位止挡4003a和第二车体横向限位止挡4004a，第一悬浮架垂向限位止挡701a与第一车体垂向限位止挡4001a相配合以及第二悬浮架垂向限位止挡703a与第二车体垂向限位止挡4003a相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向的移动，第一悬浮架横向限位止挡702a与第一车体横向限位止挡4002a相配合以及第二悬浮架横向限位止挡704a与第二车体横向限位止挡4004a相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第三方向的移动。
具体地，如图3(a)和3(b)所示，为了限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向的移动，第一车体垂向限位止挡4001a包括间隔设置的第一车体垂向挡块4001a1和第二车体垂向挡块4001a2，第一悬浮架垂向限位止挡701a设置在第一车体垂向挡块4001a1和第二车体垂向挡块4001a2之间；第二车体垂向限位止挡4003a包括间隔设置的第三车体垂向挡块4003a1和第四车体垂向挡块4003a2，第二悬浮架垂向限位止挡703a设置在第三车体垂向挡块4003a1和第四车体垂向挡块4003a2之间。
进一步地，在本发明中，为了简化结构，作为本发明的另一实施例，如图6(a)和6(b)所示，两二系簧悬浮架1000的悬浮架限位止挡组件70包括第一悬浮架垂横向限位止挡701b和第二悬浮架垂横向限位止挡702b，第一悬浮架垂横向限位止挡701b设置在构架10的一侧，第二悬浮架垂横向限位止挡702b设置在构架10的另一侧；磁悬浮列车的车体包括第一车体垂横向限位止挡4001b和第二车体垂横向限位止挡4002b，第一悬浮架垂横向限位止挡701b与第一车体垂横向限位止挡4001b相配合以及第二悬浮架垂横向限位止挡702b与第二车体垂横向限位止挡4002b相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向及第三方向的移动。
具体地，如图6(b)所示，为了限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向和第三方向的移动，第一车体垂横向限位止挡4001b包括依次相连接的第一横向挡板4001b1、第一垂向挡板4001b2和第二垂向挡板4001b3，第一垂向挡板4001b2和第二垂向挡板4001b3沿水平面平行设置，第一悬浮架垂横向限位止挡701b设置在第一垂向挡板4001b2和第二垂向挡板4001b3之间以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向的移动；第二车体垂横向限位止挡4002b包括依次相连接的第二横向挡板4002b1、第三垂向挡板4002b2和第四垂向挡板4002b3，第三垂向挡板4002b2和第四垂向挡板4002b3沿水平面平行设置，第二悬浮架垂横向限位止挡702b设置在第三垂向挡板4002b2和第四垂向挡板4002b3之间以限制两二系悬浮架相对于车体沿第二方向的移动，第一横向挡板4001b1与第一悬浮架垂横向限位止挡701b相配合以及第二横向挡板4002b1与第二悬浮架垂横向限位止挡702b相配合以限制两二系悬浮架相对于车体沿第三方向的移动。
进一步地，在本发明中，具有两二系簧悬浮架的磁悬浮列车由车体和两二系簧悬浮架构成，车体分为首尾车和中间车，所谓首尾车就是列车的第一节车和最后一节车，中间车位于第一节和最后一节车之间。首尾车具有头型设计，列车编组中一般具有一节头车和一节尾车，中间车可以是一节也可是多节，当然也可以没有中间车而直接将两节首尾车编组成列。
对于应用于真空管道的磁浮列车，其各节车厢可以相互贯通，即人员可以在各节车厢之间流动，也可以相互不贯通，优选地，是各节车厢之间相互贯通。相互贯通各节车厢的之间在车体的上下侧设置两个连接点，不相联通的各节车厢之间只在下侧设置一个连接点。车厢之间只在下侧设置一个连接点的情况，将连接点设置为铰接方式进行连接，所谓铰接的连接方式是指相邻的两节车厢之间只具有绕纵轴、横轴、竖轴(分别对应附图X轴、Z轴、Y轴)相对的转动自由度，而不具沿纵轴、横轴、竖轴相对的平移自由度，或者仅仅具有铰接装置中的弹性元件的弹性变形量所允许的小幅度(不超过30mm)平移自由度。
车厢之间设置为上下两个连接点的情况，将下连接点设置为铰接方式进行连接，上连接点可以采用车钩方式或铰接方式进行连接，优选地，采用铰接方式进行连接，上铰接装置中设置弹性单元，且弹性单元的弹性变形量大于下侧铰接装置。在相邻两节车体铰接装置下方设置两二系簧悬浮架，悬浮架的两个二系簧支撑在同一节车体上，在首尾车的头型一端的下方各设置一个两二系簧悬浮架。
作为本发明的一个具体实施例，磁悬浮列车包括头车车体2000、尾车车体3000、多个中间车体4000和多个两二系簧悬浮架1000，头车车体2000、多个中间车体4000和尾车车体3000依次铰接连接，多个两二系簧悬浮架1000依次设置在头车车体2000的头端底部、头车车体2000与靠近头车车体2000的中间车体4000的铰接位置、多个中间车体4000中的任意两个中间车体4000的铰接位置、靠近尾车车体3000的中间车体4000和尾车车体3000的铰接位置以及尾车车体3000的尾端底部。
为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1(a)至图11(b)对本发明所提供的两二系簧悬浮架及磁悬浮列车进行详细说明。
第一实施例：如图1(a)至图3(b)所示，根据本发明的第一实施例提供了一种两二系簧悬浮架，该两二系簧悬浮架包括构架10、第一超导磁体20、第二超导磁体30、一系簧组件40、第一二系簧50、第二二系簧60、悬浮架限位止挡组件70、支撑轮组件80、导向轮组件90和支撑杆100，悬浮架限位止挡组件70由四组限位止挡组成，每组限位止挡均包括悬浮架垂向限位止挡和悬浮架横向限位止挡，第一二系簧50和第二二系簧60均由两组圆钢簧组成。
如图2(a)至2(c)所示，构架10是悬浮架的主体结构，在构架10的第一侧梁11(即左侧梁)和第二侧梁12(即右侧梁)上各设置有两组二系簧安装接口10b、四个一系簧安装接口10a、四个导向轮安装接口10c、四个支撑轮安装接口10d以及四组限位止挡，四组限位止挡分布设置在构架的四个端部，从垂向(Y轴)、横向(Z轴)上限制悬浮架与车体的相对运动，四组限位止挡关于悬浮架的横向中心线和纵向中心线呈对称布置。所述左右是指沿着Z轴方向以X轴为中心线为界进行的区域划分。
在第一实施例中，构架10的第一侧梁11和第二侧梁12上各安装有一组圆钢簧，每组圆钢簧为两只，两组圆钢簧都用于支撑相邻的两节车体中的一节上车体。
每组限位止挡分为垂向限位止挡和横向限位止挡，如图3(a)和3(b)所示，在构架10的左侧设置有两个第二悬浮架垂向限位止挡703a和两个第二悬浮架横向限位止挡704a，在构架10的右侧设置有两个第一悬浮架垂向限位止挡701a和两个第一悬浮架横向限位止挡702a，第一悬浮架垂向限位止挡701a与第一车体垂向限位止挡4001a相配合以及第二悬浮架垂向限位止挡703a与第二车体垂向限位止挡4003a相配合，当悬浮架垂向限位止挡与车体垂向限位止挡在垂向的相对位移量达到二者之间的垂向间隙时，二者发生接触从而限制垂向相对位移的进一步增大。第一悬浮架横向限位止挡702a与第一车体横向限位止挡4002a相配合以及第二悬浮架横向限位止挡704a与第二车体横向限位止挡4004a相配合，当悬浮架横向限位止挡与车体横向限位止挡的相对位移量达到二者之间的横向间隙时，二者发生接触从而限制横向相对位移的进一步增大。
第二实施例：如图4(a)至图6(b)所示，根据本发明的第二实施例提供了一种两二系簧悬浮架，该两二系簧悬浮架包括构架10、第一超导磁体20、第二超导磁体30、一系簧组件40、第一二系簧50、第二二系簧60、悬浮架限位止挡组件70、支撑轮组件80、导向轮组件90和支撑杆100，悬浮架限位止挡组件70由四个限位止挡组成，第一二系簧50和第二二系簧60均由二系空簧组成。
如图5(a)至5(c)所示，构架10是悬浮架的主体结构，在构架10的第一侧梁11(即左侧梁)和第二侧梁12(即右侧梁)上各设置有两个二系簧安装接口10b、四个一系簧安装接口10a、四个导向轮安装接口10c、四个支撑轮安装接口10d以及四个垂横向限位止挡。所述左右是指沿着Z轴方向以X轴为中心线为界进行的区域划分。
在第二实施例中，第一侧梁11和第二侧梁12上各安装有一个空气弹簧，两个空气弹簧都用于支撑相邻的两节车体中的一节上车体。
每个限位止挡同时具有垂向(图示中的Y轴方向)和横向(图中所示Z轴方向)两个方向的限位功能，如图6(a)和6(b)所示，在构架10的左侧设置有两个第二悬浮架垂横向限位止挡702b，在构架10的右侧设置有两个第一悬浮架垂横向限位止挡701b，每个限位止挡同时具有垂向(图示中的Y轴方向)和横向(图中所示Z轴方向)两个方向的限位功能，第一悬浮架垂横向限位止挡701b与第一车体垂横向限位止挡4001b相配合以及第二悬浮架垂横向限位止挡702b与第二车体垂横向限位止挡4002b相配合，当悬浮架垂横向限位止挡与车体垂横向限位止挡在垂向或横向上的相对位移量达到二者之间的垂向和横向间隙时，二者发生接触从而限制垂向或横向相对位移的进一步增大。
第三实施例：如图7(a)至图9(b)所示，根据本发明的第三实施例提供了一种安装有两二系簧悬浮架的磁悬浮列车，为了方便叙述，关于列车的实施例中均以三节编组为例进行说明，即列车只有一节中间车厢，实际上中间车厢可以为任意多节。
在第三实施例中，磁悬浮列车包括头车车体2000、尾车车体3000、一个中间车体4000和四个两二系簧悬浮架1000，头车车体2000与中间车体4000之间通过铰接装置5000进行连接，中间车体4000与尾车车体3000之间通过铰接装置5000进行连接。四个两二系簧悬浮架1000分别支撑在头车车体2000的外端部头型下面、尾车车体3000的外端部头型下面以及两个铰接装置5000的下面。
在头车车体2000上的外端部头型下面固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、两个第一车体垂横向限位止挡4001b和两个第二车体垂横向限位止挡4002b，在与中间车体1000铰接的一端固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b。
在中间车体4000上的与头车车体2000铰接的一端固定设置一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b，在与尾车车体3000铰接的一端固定设置一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b。
在尾车车体3000上与中间车体4000铰接的一端固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b，在尾车车体3000的外端部头型下面固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、两个第一车体垂横向限位止挡4001b和两个第二车体垂横向限位止挡4002b。
在两二系簧悬浮架1000上固定设置有一个第一二系簧50、一个第二二系簧60、两个第一悬浮架垂横向限位止挡701b和两个第二悬浮架垂横向限位止挡702b，其中，第一二系簧50和第二二系簧60均为空气弹簧。
在头车车体2000的头型端下面，两二系簧悬浮架1000的第一二系簧50和第二二系簧60分别通过头车车体2000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着头车车体的一端，同时悬浮架的四个垂横向限位止挡分别与头车车体上的四个车体垂横向限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
在头车车体2000与中间车体4000铰接的一端下面，两二系簧悬浮架1000的第一二系簧50和第二二系簧60分别通过头车车体2000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着头车车体的另一端，同时悬浮架的四个垂横向限位止挡分别与头车车体上的两个车体垂横向限位止挡以及中间车体4000上的两个车体垂横向限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
中间车体4000通过铰接装置5000与头车车体2000相关联以将自重传递给头车车体2000，从而间接地得到悬浮架的支撑。
在中间车体4000与尾车车体3000铰接的一端下面，悬浮架的第一二系簧50和第二二系簧60分别通过固定设置于尾车车体3000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着尾车车体3000的一端，同时悬浮架的四个限位止挡与固定设置在中间车体4000上的两个限位止挡及固定设置于尾车车体3000上的两个限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
中间车体4000通过铰接装置5000与尾车车体3000相关联以将自重传递给尾车车体3000，从而间接地得到悬浮架的支撑。
在尾车车体3000的头型一端下面，悬浮架的第一二系簧50和第二二系簧60通过固定设置于尾车车体3000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着尾车车体3000的另一端，同时悬浮架的四个限位止挡与固定于尾车车体3000上的四个限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
第四实施例：如图10(a)至图11(b)所示，根据本发明的第四实施例提供了一种安装有两二系簧悬浮架的磁悬浮列车，相比于第三实施例而言，第四实施例所述的磁悬浮列车的各节车厢之间设置了上下(上下是指图示中的Y向)两个连接点，车窗也采用飞机的耐压气密舷窗设计，所以此列车可以应用于真空管道运输。
第四实施例中的磁悬浮列车包括一个头车车体2000、一个尾车车体3000、一个中间车体4000和四个两二系簧悬浮架1000，头车车体2000与中间车体4000之间通过上部铰接装置5000和下部铰接装置5000进行连接，中间车体4000与尾车车体3000通过上部铰接装置5000和下部铰接装置5000进行连接。四个两二系簧悬浮架1000分别支撑在头车车体2000的外端部头型下面、尾车车体3000的外端部头型下面以及两个铰接装置5000的下面。
在头车车体2000上的外端部头型下面固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、两个第一车体垂横向限位止挡4001b和两个第二车体垂横向限位止挡4002b，在与中间车体1000铰接的一端固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b。
在中间车体4000上的与头车车体2000铰接的一端固定设置一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b，在与尾车车体3000铰接的一端固定设置一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b。
在尾车车体3000上与中间车体4000铰接的一端固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、一个第一车体垂横向限位止挡4001b和一个第二车体垂横向限位止挡4002b，在尾车车体3000的外端部头型下面固定设置一个第一车体二系簧安装接口4003a、一个第二车体二系簧安装接口4003b、两个第一车体垂横向限位止挡4001b和两个第二车体垂横向限位止挡4002b。
在两二系簧悬浮架1000上固定设置有一个第一二系簧50、一个第二二系簧60、两个第一悬浮架垂横向限位止挡701b和两个第二悬浮架垂横向限位止挡702b，其中，第一二系簧50和第二二系簧60均为空气弹簧。
在头车车体2000的头型端下面，两二系簧悬浮架1000的第一二系簧50和第二二系簧60分别通过头车车体2000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着头车车体的一端，同时悬浮架的四个垂横向限位止挡分别与头车车体上的四个车体垂横向限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
在头车车体2000与中间车体4000铰接的一端下面，两二系簧悬浮架1000的第一二系簧50和第二二系簧60分别通过头车车体2000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着头车车体的另一端，同时悬浮架的四个垂横向限位止挡分别与头车车体上的两个车体垂横向限位止挡以及中间车体4000上的两个车体垂横向限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
中间车体4000通过上部铰接装置5000以及下部铰接装置5000与头车车体2000相关联以将自重传递给头车车体2000，从而间接地得到悬浮架的支撑。
在中间车体4000与尾车车体3000铰接的一端下面，悬浮架的第一二系簧50和第二二系簧60分别通过固定设置于尾车车体3000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着尾车车体3000的一端，同时悬浮架的四个限位止挡与固定设置在中间车体4000上的两个限位止挡及固定设置于尾车车体3000上的两个限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
中间车体4000通过上部铰接装置5000以及下部铰接装置5000与尾车车体3000相关联以将自重传递给尾车车体3000，从而间接地得到悬浮架的支撑。
在尾车车体3000的头型一端下面，悬浮架的第一二系簧50和第二二系簧60通过固定设置于尾车车体3000上的第一车体二系簧安装接口4003a和第二车体二系簧安装接口4003b支撑着尾车车体3000的另一端，同时悬浮架的四个限位止挡与固定于尾车车体3000上的四个限位止挡一一进行配合，每个限位止挡都能从垂向(图示Y方向)和横向(图示Z方向)起到运动限位的作用。
综上所述，本发明提供了一种两二系簧悬浮架及磁悬浮列车，该装用此种两二系悬浮架的铰接式磁悬浮列车与现有技术相比，当悬浮架上的部分超导线圈失超时，悬浮架所支撑的相邻的两节车体能够对悬浮架提供垂向和横向的运动限位作用，确保故障悬浮架的运动姿态不会发生大规模的平移和转动，从而不会与轨道发生碰触，从而大大提高列车高速运行时的安全性。
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