一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用，其特征是包括：信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块。本发明专利技术能克服列车与车轨间的机械阻力，保持乘客乘坐的平衡感和舒适感，并自动防止碰撞，从而提高胶囊列车的安全性、舒适度和经济价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通工具领域，特别涉及一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用。
技术介绍
空气动力学对整个人类社会的发展起到了极大的推动作用，尤其是在航空航天
，空气动力学的建立与发展为人类在此领域内的重大突破奠定了关键的理论基础。在列车不断提速的今天，空气动力学对运行中列车的影响成为相关设计人员不得不考虑的重点。据相关文献记载，列车运行的阻力主要包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力；当列车保持高速运行时，制约速度的主要阻力来自于空气。例如，当一辆列车保持每小时200公里的速度行驶的时候，其受到的空气阻力占总阻力的70％左右。目前已有多名国内外专家着手进行对采用真空管道的高速列车方面的研究；美国某公司正在研制一个革命性交通项目——真空管道运输系统，计划项目建成后，从北京到纽约只需2小时，环游世界也不过只需6个小时；中国也在进行类似的真空管磁悬浮轨道车研究。这些研究致力于消除空气阻力对高速列车的影响，皆采用真空运行环境，理论上列车时速将提升至好几千公里每小时。但是，要实现真空环境，对外部管道的强度和密封性要求很高；另外，乘客在车厢内需要呼吸新鲜空气，需在列车上加设供氧模块或采用专用设备实现车厢内部与大气环境的气体交换，由此可见，此类真空管道列车制造成本高、制造难度大。目前，世界上有十多个国家或地区建设有高速列车。以技术较全面、运行规模较大的中国高铁系统为例，和谐号动车组运行速度一般在每小时250公里到300公里之间。目前其主要驱动形式为电力驱动，其主要驱动原理为外部电能通过接触网引到机车内，驱动牵引电机带动动车组行驶。我们知道，在电能运输过程、电机运行过程和列车制动过程中存在一定的能量损耗，故动车组的能量利用率不高。近年来，动车组事故多发，乘客的生命安全得不到最大的保障。显然，仅靠列车控制中心的调配是远远不够的，因为工作人员难免会有工作疏忽。目前国内已有相关专家进行了碰撞安全防护装置的试验，不过仍在研究当中，尚未投入生产。此外，动车组速度较快，故在列车轨道转弯处将轨道做成倾斜状态，使列车自重力在水平面上的分力来平衡列车转弯时的向心力，防止列车脱轨。但在列车不断提速的今天，若仍采用倾斜式的轨道，那么轨道的倾斜角度将日益增大，无形中提高搭建难度和成本。而且，此倾斜角度不可变，所以列车在经过时，速度只能保持在一个特定值的上下波动区间内。若速度太小或太大，乘客会感觉到往内侧滑或往外侧甩的不适感。申请号为201410300568.5的
中国专利技术专利提出了一种通过自动调整车舱倾斜角度来适应拐弯情况以提升乘客舒适度的超级管道列车，采用内壳、外壳双层结构，通过旋转轴承以及车舱底部的配重块，使内舱可以在列车拐弯时做自由转动，自由调整倾斜角度。但以上内舱没有设置对应锁紧转置，由于惯性的存在，内舱在列车运行时可能会不断的摇晃，降低舒适度；而且加设的配重块会增大列车重量，从而不得不提升相应的驱动力，增大了能耗。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术存在的不足之处，提供一种绿色低能耗的用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用，以期能克服列车与车轨间的机械阻力，保持乘客乘坐的平衡感和舒适感，并自动防止碰撞，从而提高胶囊列车的安全性、舒适度和经济价值。本专利技术为达到上述专利技术目的采用如下技术方案：本专利技术一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统的特点包括：信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块；所述动力模块分别与所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块、所述监测模块相连接，所述信息采集模块与所述信息处理模块、所述监测模块相连接，所述信息处理模块与所述执行模块相连接，所述动力模块、所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块分别与所述基本机械结构模块相连接；所述信息采集模块用于收集四类信息，包括：列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息，并将所述列车的位置信息发给所述监测模块、将剩下的三类信息发给所述信息处理模块；所述监测模块与列车控制中心相连接，对所接收到的列车位置信息进行处理，确定列车与其它列车间的位置关系，用于防止列车碰撞；所述信息处理模块根据所接收到的三类信息，判断列车当前速度是否达到预期速度，若未达到预期速度，则判断当前加速度是否大于设定加速度；若大于，则利用执行模块减小当前加速度；否则，保持当前加速度；若达到预期速度，则判断当前加速度是否等于零加速度；若不等于，则减小当前加速度；若等于，则保持零加速度；所述信息处理模块判断所接收到的列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持所述执行模块对所述基本机械结构模块的控制状态；若不等于，则利用所述执行模块控制所述基本机械结构模块进行调整；所述动力模块用于为所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，用于保持各模块正常运作；还设置有电流回收装置，用于回收所述基本机械结构模块的多余电能。本专利技术所述的胶囊列车系统的特点也在于，所述信息采集模块包括：GPS定位器、GPS测速器、加速度传感器和压力传感器，分别用于获取所述列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息。所述基本机械结构模块包括：车厢、矩形线圈组件、列车道、座椅及其支架；所述车厢为单厢单人结构；所述执行模块包括：发电机、空气压缩机和电机；所述发电机用于为所述矩形线圈组件供电，从而利用所述矩形线圈组件驱动所述车厢沿着所述列车道行驶；所述空气压缩机用于在车厢底部和列车道之间形成气流，从而抬升所述车厢处于悬浮状态，并消除所述车厢与所述列车道之间的机械摩擦；所述电机设置在所述座椅下方并用于调整所述座椅的倾角。本专利技术所述的高速轨道交通的胶囊列车系统的运行方法的特点是按如下步骤进行：步骤一、所述动力模块向所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，使得列车脱离轨道，进入悬浮状态；步骤二、初始化所述胶囊列车系统；步骤三、调试所述信息采集模块的精度；步骤四、所述动力模块向矩形线圈组件输入所设定的初始电流；步骤五、所述信息处理模块利用所述信息采集模块获取列车速度信息，判断是否达到预期速度：若未达到，则进入步骤六；否则，进入步骤七；步骤六、判断当前加速度是否大于设定加速度；若大于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件的电流，从而减小当前加速度，转回步骤五；否则，保持当前加速度，并转回步骤五；步骤七、判断当前加速度是否等于零加速度；若不等于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件的电流，从而减小当前加速度；并返回步骤七；若等于，则保持零加速度；并执行步骤八；步骤八、控制中心利用监测模块监测各列车间的相对距离，当所述相对距离小于设定值时，则利用监测模块报警，并执行步骤十一；否则，执行步骤九；步骤九、利用所述监测模块监测列车与终点的相对距离，当所述相对距离大于阈值时，转入步骤八；否则，执行步骤十；步骤十、利用执行模块中的发电机提供反向电流给所述矩形线圈组件，从而使得车厢以恒定的加速度进行减速行驶，并读取列车当前速度信息，判断列车当前速度是否为零，若当前速度不为零，转入步骤十；若当前速度为零，进入步骤十一；步骤十一、动力模块断电。本专利技术所述的高速轨道交通的胶囊列车系统的座椅调整方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统，其特征包括：信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块；所述动力模块分别与所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块、所述监测模块相连接，所述信息采集模块与所述信息处理模块、所述监测模块相连接，所述信息处理模块与所述执行模块相连接，所述动力模块、所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块分别与所述基本机械结构模块相连接；所述信息采集模块用于收集四类信息，包括：列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息，并将所述列车的位置信息发给所述监测模块、将剩下的三类信息发给所述信息处理模块；所述监测模块与列车控制中心相连接，对所接收到的列车位置信息进行处理，确定列车与其它列车间的位置关系，用于防止列车碰撞；所述信息处理模块根据所接收到的三类信息，判断列车当前速度是否达到预期速度，若未达到预期速度，则判断当前加速度是否大于设定加速度；若大于，则利用执行模块减小当前加速度；否则，保持当前加速度；若达到预期速度，则判断当前加速度是否等于零加速度；若不等于，则减小当前加速度；若等于，则保持零加速度；所述信息处理模块判断所接收到的列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持所述执行模块对所述基本机械结构模块的控制状态；若不等于，则利用所述执行模块控制所述基本机械结构模块进行调整；所述动力模块用于为所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，用于保持各模块正常运作；还设置有电流回收装置，用于回收所述基本机械结构模块的多余电能。...

【技术特征摘要】
1.一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统，其特征包括：信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块；所述动力模块分别与所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块、所述监测模块相连接，所述信息采集模块与所述信息处理模块、所述监测模块相连接，所述信息处理模块与所述执行模块相连接，所述动力模块、所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块分别与所述基本机械结构模块相连接；所述信息采集模块用于收集四类信息，包括：列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息，并将所述列车的位置信息发给所述监测模块、将剩下的三类信息发给所述信息处理模块；所述监测模块与列车控制中心相连接，对所接收到的列车位置信息进行处理，确定列车与其它列车间的位置关系，用于防止列车碰撞；所述信息处理模块根据所接收到的三类信息，判断列车当前速度是否达到预期速度，若未达到预期速度，则判断当前加速度是否大于设定加速度；若大于，则利用执行模块减小当前加速度；否则，保持当前加速度；若达到预期速度，则判断当前加速度是否等于零加速度；若不等于，则减小当前加速度；若等于，则保持零加速度；所述信息处理模块判断所接收到的列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持所述执行模块对所述基本机械结构模块的控制状态；若不等于，则利用所述执行模块控制所述基本机械结构模块进行调整；所述动力模块用于为所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，用于保持各模块正常运作；还设置有电流回收装置，用于回收所述基本机械结构模块的多余电能。2.根据权利要求1所述的胶囊列车系统，其特征是：所述信息采集模块包括：GPS定位器、GPS测速器、加速度传感器和压力传感器，分别用于获取所述列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息。3.根据权利要求1所述的胶囊列车系统，其特征是：所述基本机械结构模块包括：车厢、矩形线圈组件、列车道、座椅及其支架；所述车厢为单厢单人结构；所述执行模块包括：发电机、空气压缩机和电机；所述发电机用于为所述矩形线圈组件供电，从而利用所述矩形线圈组件驱动所述车厢沿着所述列车道行驶；...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘若愚，褚伟，张公让，朱克毓，梁昌勇，林朋，曹龙涛，谢彬，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34