【技术实现步骤摘要】
智能空中抱轨悬挂飞行列车系统
[0001]本专利技术涉及一种飞行列车系统技术，确切的说，是一种智能空中抱轨悬挂飞行列车系统。
技术介绍
[0002]早在20世纪80年代，日本工程师就提出一项给高铁列车安装机翼的建议。高铁列车安装机翼的有益效果在于：利用空气动力产生的机翼升力减轻高铁列车的重量，从而大大减小列车车轮的摩擦阻力，能有效地降低高铁列车总体的能耗和运营成本，这是一项很好的建议。但是日本早期的应用尝试却因为机翼太大太宽，使列车无法在现有基础的铁路空间内安全运行而宣告失败；因此飞行列车系统技术的研制一直暂停到现在；现有的轨道交通一直延用传统的轮轨技术，过去利用轮轨技术的列车是低速列车，如今利用轮轨技术的列车是高铁列车；发展到现代的高铁列车的技术现状是：速度虽然提高了，但是轮轨的摩擦阻力增大了，电能消耗增大了，速度和能耗都已经到了极限；未来轨道交通的发展方向是：在安全的基础上不仅要提高速度，而且要节能降耗；因此现有的高铁列车系统必须要用高新技术进行升级换代，才能实现节能降耗。目前高新技术的轨道交通有飞行列车系统技术和高温超导磁悬浮列车系统技术；我国现有的飞行列车系统技术以及高温超导磁悬浮列车系统技术都在进行初步的研制中，已经成为未来轨道交通技术研究的热点；高温超导磁悬浮列车系统的技术复杂，建造成本高；飞行列车系统的技术简单，建造成本低；因此飞行列车系统技术应该是未来轨道交通优先发展的项目；中国西南地区的一组科学家提出一种在高铁列车的顶部增加多个机翼的技术方案，该技术方案已经列入北京启动的CR450项目的一部分，并且...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种智能空中抱轨悬挂飞行列车系统，包括智能空中抱轨子系统和悬挂飞行列车子系统；智能空中抱轨子系统包括高架抱轨飞行通道、L型桥墩、方钢桥梁、三角板支架、直行单轨连接架、左转弯单轨连接架、右转弯单轨连接架、载重平缝单轨道、智能供电牵引机构、区间供电牵引短定子、高压输电线、变流器、无线智能控制器、光电接近开关；悬挂飞行列车子系统包括悬挂飞行列车、独立系统单元、自动仰角大机翼、固定式前机翼、固定式后机翼、绞链式转向架、前轮对转向架、制动转向架、后轮对转向架、上车轮、下车轮、前吊轴、后吊轴、机翼仰角自动控制机构、压力传感器、重力自动控制机构、制动机构、二合一长动子、直线直流永磁电机、直线交流发电机、不间断电源控制器、蓄电池组、中央电脑控制器、操作台、调速编码器、制动编码器，其特征在于：所述智能空中抱轨悬挂飞行列车系统设置智能空中抱轨子系统，智能空中抱轨子系统设有高架抱轨飞行通道，高架抱轨飞行通道是一种享有的独立路权的空中高速通道，高架抱轨飞行通道与地面公路之间是互不干涉的立体交通，高架抱轨飞行通道的上空广阔无任何障碍，适合宽大的机翼飞行，高架抱轨飞行通道的地面上设置多个等分排列的L型桥墩，多个L型桥墩的底座（1）均埋设在地面以下，底座支撑智能空中抱轨悬挂飞行列车系统的重心；多个等分的L型桥墩上端均设置方钢桥梁（2），方钢桥梁的长度等于多个L型桥墩之间的距离，方钢桥梁的前、后端均设有槽口（3），多个L型桥墩上端均支撑在多个方钢桥梁前、后端的槽口内，方钢桥梁的前、后端均设有安装孔，多个L型桥墩上端均设有前穿墙螺杆（4）和后穿墙螺杆（5），多个前穿墙螺杆和后穿墙螺杆将多个方钢桥梁紧固在多个L型桥墩上端，将多个方钢桥梁对接成长距离的坚固的高架桥梁；所述方钢桥梁的右端焊接多个等分的三角板支架，所述三角板支架包括直角三角板支架（6）、锐角三角板支架（7）和钝角三角板支架（8），3种角度不同的三角板支架分别用于直行高架抱轨飞行通道、左转弯高架抱轨飞行通道和右转弯高架抱轨飞行通道；多个三角板支架的左上端焊接条形板（9），条形板右端设有连接板（10），条形板与连接板互相垂直，条形板右端焊接在连接板纵向的中线位置，方钢桥梁与条形板和连接板的长度均相等，方钢桥梁与条形板和连接板以及3种三角板支架分别组成3种单轨连接架；方钢桥梁与条形板和连接板以及直角三角板支架组成直行单轨连接架，悬挂飞行列车在直行单轨连接架上的飞行姿是垂直的；方钢桥梁与条形板和连接板以及锐角三角板支架组成左转弯单轨连接架，悬挂飞行列车在左转弯单轨连接架上的飞行姿态是向左倾斜；方钢桥梁与条形板和连接板以及钝角三角板支架组成右转弯单轨连接架，悬挂飞行列车在右转弯单轨连接架上的飞行姿态是向右倾斜；所述的多个单轨连接架的前、后端对接成长距离的单轨连接架总成；所述连接板的右端并排连接单轨板（11），单轨板与连接板的长、宽、高均相等，多个单轨板之间的前后端对接，多个连接板之间的前后端对接，多个单轨板与多个连接板之间并排对接，多个单轨板前后端的对接缝与多个连接板前后端的对接缝互相错位，单轨板与连接板并排对齐，多个单轨板与多个连接板的上下端均设有多个沉头螺丝钉（12），多个沉头螺丝钉将多个单轨板与多个连接板紧固为长距离的载重平缝单轨道（13），所述载重平缝单轨道相当于平整的无缝钢轨，因为多个单轨板的前后端之间的对接缝隙与多个连接板的前后端之间的对接缝隙互相错位，多个单轨板与多个连接板并排连接的轨道上端平面和下端平面均一致，所以车轮滚动在载重平缝单轨道的上端或者下端时，多个对接缝隙位置上的车轮均受力于轨道平面的支撑，车轮不受对接缝隙的影响，不产生对接缝隙的噪声；所述高架抱轨飞行通道设置智能供电牵引机构，智能供电牵引机构包括高压输电线、变流器、长距离的单轨
连接架总成、区间供电牵引短定子和直线电机；所述直线电机包括直线直流永磁电机和直线交流发电机；所述长距离的单轨连接架总成设有长距离的条形板，长距离的条形板上端设置多个直线短定子，所述直线短定子设有长方形硅钢片铁芯（14），长方形硅钢片铁芯上端设有3个等分的T形齿牙（15），3个T形齿牙之间形成2个线圈槽，长方形硅钢片铁芯的下端设有左L形支架（16）和右L形支架（17），长方形硅钢片铁芯的下端设有3个连接螺丝杆（18）和3个螺丝帽（19），连接螺丝杆和螺丝帽将左L形支架、长方形硅钢片铁芯和右L形支架紧固为一体的长方形硅钢片铁芯总成；左L形支架下端和右L形支架下端均设有2个螺丝钉，左端2个螺丝钉(20)和右端2个螺丝钉(21)将多个长方形硅钢片铁芯总成紧固在条形板的上端；所述3个T形齿牙的每一个T形齿牙集中绕制一个单线圈(22)，相邻的单线圈分别为A相线圈、B相线圈和C相线圈，三相线圈绕组之间的电角度为120度，相邻的T形齿牙之间的电角度为120度；2个线圈槽内均设有霍尔传感器(23)，中间的T形齿牙设有霍尔槽，霍尔槽内安装相同的霍尔传感器，3个霍尔传感器之间的电角度为60度，三相线圈绕组连接为Y形的电路形式，三相线圈绕组前端的3根线为直线直流永磁电机的输入端，三相线圈绕组后端的3根线连接一起为中性线；长方形硅钢片铁芯总成与三相线圈绕组和霍尔传感器组成一个直线短定子，一个直线短定子与直线长动子组成一个直线电机，多个直线短定子与直线长动子组成多个直线电机，多个直线短定子集中在一起，组成区间供电牵引短定子，区间供电牵引短定子中的多个直线短定子之间设有等分的间隔(24)，区间供电牵引短定子与直线长动子组成多个集中的直线电机；多个区间供电牵引短定子之间设有等分的区间距离，区间距离等于飞行列车的长度，多个等分的区间供电牵引短定子组成长距离的区间供电牵引短定子；所述的直线短定子是直线直流永磁电机和直线交流发电机公共的短定子，使直线电机具有供电功能和牵引功能；所述的L型桥墩右上端均设有高压绝缘子(25)，多个高压绝缘子的左端均支撑着高压输电线(26)，高压输电线的长度与高架单轨飞行通道的长度相等；多个L型桥墩后端设置多个等分的变流器，多个变流器之间的等分距离等于多个区间供电牵引短定子之间的区间距离，多个变流器均与多个区间供电牵引短定子对应；所述变流器设有外壳(27)，外壳内部设有变压器(28)，变压器的下端设有整流器(29)，变压器的上端设有无线智能控制器(30)，外壳的右上端设有光电接近开关(31)；因为飞行列车在飞行状态下行驶阻力小，所需的牵引功率小，所以高压输电线的电压低于现有高铁接触网的电压，变流器的功率小于现有高铁变流器的功率；所述光电接近开关是一种反射式光电传感器，当光电接近开关接近动车组时，光电接近开关立即导通，当光电接近开关离开动车组时，光电接近开关立即关闭；所述多个无线智能控制器内均设有无线遥控接收模块、电子开关模块和多个无刷电机控制模块，多个无刷电机控制模块一对一控制多个集中的直线电机；多个无线遥控接收模块均设有相同的地址码，光电接近开关的输出端连接电子开关模块的输入端，电子开关模块的输出端连接变压器的初级线圈；高压输电线经过绝缘子连接电子开关模块的输入端，高压输电线上的高压交流电经过电子开关模块的开关电路到变压器初级线圈的火线端，初级线圈的地线端连接接地回路线；当电子开关打开，变压器初级线圈通电，变压器的次级线圈输出低压交流电输送到整流器的输入端，整流器输出低压直流电源连接多个无刷电机控制模块的电源端；多个无刷电机控制模块的输出线经过外壳穿线孔分别连接到区间供电牵引短定子的多个集中的直线电机输入端；多个无刷电机控制模块输出电压一致的可调的低压三相交流电输送到多个集中的直线电机的三相线圈绕组输入端，三相线
圈绕组引出的3相输出线是直线直流永磁电机的电枢线，三相线圈绕组内引出5根霍尔传感器控制线连接无刷电机控制模块的输入端，3个霍尔传感器输出的换相信号控制无刷电机控制模块输出低压三相交流电；无线遥控接收模块的输出端连接多个无刷电机控制模块的调速端，无线遥控调节多个无刷电机控制模块的输出电压；当多个无刷电机控制模块输出的低压三相交流电分别到多个三相线圈绕组后，多个集中的直线电机的长方形硅钢片铁芯上端面分别产生移动的交流磁场，移动的交流磁场与3个霍尔传感器输出的换相信号同步；3个霍尔传感器输出的换相信号的频率与所述的直线长动子的线速度成正比，直线电机直接牵引悬挂飞行列车，因此3个霍尔传感器输出的换相信号通过电脑可以换算出悬挂飞行列车的飞行速度，在信息显示器上显示出实时的飞行数据；所述的区间供电牵引短定子是智能控制的，区间供电牵引短定子通电时，其余部分的多个区间供电牵引短定子均处于断电状态，有效避免了全程区间供电牵引短定子的磁污染和电损耗；所述智能空中抱轨悬挂飞行列车系统设置悬挂飞行列车子系统，悬挂飞行列车子系统设有悬挂飞行列车，悬挂飞行列车设有多个飞行车厢，包括飞行头车厢和飞行尾车厢，飞行头车厢和飞行尾车厢之间设有多节飞行中车厢，多个飞行车厢均为独立系统单元，多个独立系统单元均设置相同的自动仰角大机翼、固定式前机翼、固定式后机翼、绞链式转向架、前轮对转向架、制动转向架、后轮对转向架、上车轮、下车轮、前吊轴、后吊轴、机翼仰角自动控制机构、压力传感器、重力自动控制机构、供电机构、牵引机构和制动机构，各个机构均受中央电脑控制器统一控制；多个独立系统单元之间互相独立，互相不受影响；所述飞行头车厢和飞行尾车厢均设有驾驶室，驾驶室内设有操作台，操作台设有中央电脑控制器(32)、操作键盘(33)、信息显示器(34)，操作台上端设有调速推拉手柄(35)和制动推拉手柄(36)，调速推拉手柄下端设有调速编码器(37)，制动推拉手柄下端设有制动编码器(38)，中央电脑控制器内设有无线遥控发射模块；调速编码器和制动编码器的输出端分别连接无线遥控发射模块的相关输入端；所述独立系统单元设有车厢(39)，车厢底部设有底板(40)，底板下端设有底盘(41)，车厢顶部设有吊仓(42)，吊仓顶盖的横截面为弧形，吊仓顶盖上端的纵向中线分别设有前吊轴(43)和后吊轴(44)，前吊轴和后吊轴上端设有绞链式转向架，绞链式转向架的长度等于车厢的长度，绞链式转向架包括前轮对转向架(45)、后轮对转向架(46)和制动转向架(47)，3个转向架的架构均相同，3个转向架之间均由相同的绞链轴(48)连接，多个绞链轴均设有上轴挡(49)和下轴挡(50)；制动转向架位于前轮对转向架和后轮对转向架之间，所述3个转向架均设有大小相同的C型钢架，所述C型钢架设有垂直连接板(51)，垂直连接板上端设有上平板(52)，上平板右端设有上直板(53)，上直板下端设有直角板(54)，垂直连接板、上平板、上直板和直角板的长度均相等；垂直连接板下端设有下平板(55)，下平板右端设有下直板(56)，垂直连接板、下平板和下直板的长度均相等；垂直连接板、上平板、上直板、直角板、下平板和下直板一体化制造成C型钢架，C型钢架的横截面为C形；位于垂直连接板左端面的4角分别设有轴套耳，垂直连接板的前端设有上外轴套耳(57)和下外轴套耳(58)，垂直连接板的后端设有上内轴套耳(59)和下内轴套耳(60)，4个轴套耳均设有轴孔，前车轮转向架后端的2个内轴套耳的轴孔与制动转向架前端的2个外轴套耳的轴孔对齐后装入绞链轴；后车轮转向架前端的2个外轴套耳的轴孔与制动转向架后端的2个内轴套耳的轴孔对齐后装入绞链轴，3个转向架连接成可弯曲的绞链式转向架；所述的前吊轴和后吊轴均设有上轴铆挡(61)和下轴铆挡(62)，上、下轴铆挡将吊仓壁铆紧，将前吊轴和后吊轴分别紧固在吊仓的前
端和后端；所述的前轮对转向架和后轮对转向架的下平板的中部均设有轴孔，前、后轴孔分别与前吊轴和后吊轴对应安装，前吊轴上端和后吊轴上端均设有拉力轴承(63)，拉力轴承承受车厢的重量时，使前吊轴和后吊轴转动时的摩擦阻力小；前吊轴位于前轮对转向架的垂直中线上，后吊轴位于后轮对转向架的垂直中线上；所述的制动转向架的上端设有自动仰角大机翼，自动仰角大机翼下端的横向中线上设有机身(64)，机身为流线体，横截面为U形；以机身为中线，自动仰角大机翼分为左机翼和右机翼，左机翼和右机翼是两个对称的梯形机翼，对称于机身的左右端，自动仰角大机翼中部的横截面为大流线形宽机翼横截面(65)，自动仰角大机翼的左右端为小流线形窄机翼(66)，自动仰角大机翼的下端面为水平端面，自动仰角大机翼的上端面为前高后低的斜面；自动仰角大机翼内部设有机翼骨架，骨架外表包装铝皮；自动仰角大机翼位于绞链式转向架的顶端，顶端空间广阔无障碍；当悬挂飞行列车高速行驶时，自动仰角大机翼下面的气流平行流动，无气流阻力，自动仰角大机翼前端有气流阻力，自动仰角大机翼上面的气流向后下方流动，使自动仰角大机翼上面的气压变低，自动仰角大机翼上面和下面的气压差产生机翼升力，悬挂飞行列车速度越高，自动仰角大机翼的升力越大；另外自动仰角大机翼的升力与机翼的仰角成正比，因此机身内部设有机翼仰角自动控制机构；机身内中部安装减速电机(67)，减速电机前端设有电机控制器(68)，电机控制器的输出端连接减速电机，多个电机控制器的输入端分别连接中央电脑控制器相关的输出端；减速电机的驱动轴后端设有螺丝杆(69)，螺丝杆上设有螺丝套(70)，螺丝套上端焊接滑块(71)，滑块上端设有滑槽轨道(72)，滑槽轨道固定在机身内上端面，螺丝套中心设有螺丝孔，螺丝孔与螺丝杆之间旋动配合，滑块能在滑槽轨道槽内前后滑动，滑块中部设有滑块短轴(73)，滑块短轴的左、右端设有左轴套(74)和右轴套(75)，左、右轴套的后端焊接平动杠杆(76)，平动杠杆后端焊接平动短轴(77)，平动短轴的左、右端设有左轴套(78)和右轴套(79)，左、右轴套的下端焊接直角杠杆(80)，直角杠杆的下端焊接机身后轴(81)，机身后端设有后左轴套(82)和后右轴套(83)，机身后轴左端装入后左轴套，机身后轴右端装入后右轴套，直角杠杆的后端焊接后吊短轴(84)，后吊短轴的左、右端设有上左轴套(85)和上右轴套(86)，上左轴套和上右轴套的下端焊接后吊杠杆(87)；所述制动转向架的后上端焊接下左轴套（88）和下右轴套（89），下左轴套和下右轴套的轴孔内设有后短轴（90），后短轴的上端焊接在后吊杠杆的下端；所述制动转向架的前上端焊接左轴套耳（91）和右轴套耳（92），左轴套耳和右轴套耳之间设有前轴套（93），左轴套耳、右轴套耳和前轴套的轴孔内设有前短轴（94），前轴套的上端焊接在机身的前下端；机翼仰角自动控制机构控制机身后端的升降，实现机翼仰角的变化，机身前端跟随前左轴套和前右轴套转动；机身后端设有杠杆窗口(95)，杠杆窗口为直角杠杆提供活动空间；为了防止自动仰角大机翼的仰角控制超范围而引起悬挂飞行列车失速的问题，所述的机翼仰角自动控制机构设有自动关机电路；所述的螺丝滑块后下端设有霍尔传感器(96)，机身内的底部设有前永磁颗粒(97)和后永磁颗粒(98)，前永磁颗粒与后永磁颗粒之间的距离就是自动仰角大机翼的仰角控制范围；霍尔传感器的输出线连接电机控制器的输入端，电机控制器的输出端连接减速电机，电机控制器电源端的输入线经过机身线孔(99)和吊仓线孔(100)连接吊仓内的供电机构；当减速电机正转时螺丝杆向前拉动螺丝滑块和平动杠杆，平动杠杆向前拉动直角杠杆，直角杠杆向上撬动后吊杠杆，后吊杠杆是上下不动的，相对移动的直角杠杆向下移动，带动自动仰角大机翼后端下降，使自动仰角大机翼的仰角增大，机翼升力增大；当减速电机反转时
螺丝杆向后推动螺丝滑块和平动杠杆，平动杠杆向后推动直角杠杆，直角杠杆向下撬动后吊杠杆，后吊杠杆是上下不动的，相对移动的直角杠杆向上移动，带动自动仰角大机翼后端上升，使自动仰角大机翼的仰角减小，机翼升力减小；霍尔传感器跟随螺丝滑块前、后移动，当前永磁颗粒或者后永磁颗粒接近霍尔传感器均能触发电机控制器自动关机，自动关断减速电机的电源；为了满足独立系统单元车厢在最大载重时所必需的机翼升力，独立系统单元车厢的上方设置3个机翼；自动仰角大机翼设置在制动转向架的上端，前轮对转向架的上端设有固定式前机翼(101)；后轮对转向架的上端设有固定式后机翼(102)；固定式前机翼下端的横向中线部设有流线体机架(103)，流线体机架下端安装在前轮对转向架的上平板上端中部；固定式后机翼下端的横向中线部直接安装在后轮对转向架的上平板上端中部；固定式前机翼和固定式后机翼均是型号相同的小机翼，其结构特征与自动仰角大机翼相同，3个机翼的前后端将独立系统单元的车厢全覆盖；为了防止3个机翼的前后端之间的气流干扰造成不良的空气阻力，3个机翼的高度位置相互错开，自动仰角大机翼在最高位置，固定式后机翼在最低位置，固定式前机翼在中间位置；所述前轮对转向架的C型钢架上端设有上前车轮(104)和上后车轮(105)， C型钢架下端设有下前车轮(106)和下后车轮(107)，所述的4个车轮的结构均相同； 2个上车轮与2个下车轮对称于载重平缝单轨道的上、下端； 2个前车轮和2个后车轮对称于前轮对转向架的垂直中线；所述的车轮外圆均设有梯形槽(108)；两个上车轮梯形槽的槽底滚动在载重平缝单轨道的上端面，两个下车轮梯形槽的槽底与载重平缝单轨道的下端面之间均设有相等的间隙，2个上车轮支撑来自车厢向下的重力；所述的垂直连接板上端设有上前螺母孔和上后螺母孔，所述上直板设有上前轴孔和上后轴孔；垂直连接板下端设有下前螺母孔和下后螺母孔，下直板设有下前轴孔和下后轴孔，4个螺母孔分别与4个轴孔对应，4个车轮均设有安装螺柱(109)，安装螺柱右端设有车轮轴(110)，车轮轴与安装螺柱之间有台阶，4个安装螺柱分别旋紧在4个螺母孔内，4个车轮轴分别装进4个对应轴孔内；4个车轮轴上均设有左挡轴承(...
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