势能动力火车及驱动系统技术方案

一种采用多种动力源进行驱动的势能动力火车及驱动系统，属于交通运输工具，它由火车头（机车）和车厢构成。在火车头上还装置有整车控制系统、发动机、发电机、电动机、动力转换装置、整流稳压增压变频装置、蓄电装置、车用电气设备；在车厢下装置车底势能发电装置或在车厢下的火车轮子上装置可伸缩移动定子的车轮发电装置、车轮发电装置，也可在车厢下装置整流稳压增压变频装置、蓄电装置；整车控制系统通过线路管道和传感器分别和发动机、电动机、发电机、动力转换装置、整流稳压增压变频装置、蓄电装置、可伸缩移动定子的车轮发电装置、车底势能发电装置、车轮发电装置、车轮架相连。本发明专利技术不仅具有油电互补的工作模式，更能利用火车在行驶中的潜能和势能发电，并利用该电能驱动火车前进。因此可节能环保，减少污染物的排放，具有巨大的社会经济环保效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种釆用多种动力源进行驱动的势能动力火车及驱动 系统，属于交通运输工具。技术背景火车，是现代社会的一种重要交通工具。火车有最早是以燃煤烧水 产生蒸汽驱动的蒸汽机车，后又有以燃油的内燃机车以及用电的电动机 车。煤炭和石油都是不可再生的重要资源，而电动机车所需要的电能也 是靠发电厂提供的。在我国，核电、水电的比例很小，大部分是火力发 电，而火力发电也是要靠燃烧煤炭、石油、天燃气等能源来实现的。由 于社会经济的发展，各种能源日益枯竭，价格上涨，如近期世界范围内 的石油、煤炭等价格的上涨严重危害和制约了人类社会经济的发展。利 用和燃烧能源，又会产生极大的环境污染。最近有报道日本有混合动力 火车问世，它是由柴油发动机和锂离子电池带动，当刹车时，电池便开 始充电。但是火车是在轨道上运行的，基本不存在人和物占道抢道的问 题，站与站的间距较远， 一般很少刹车。特别是现在的火车已进入高速 时代，站与站间距更远，刹车次数更少。因此，靠刹车来给电池充电显 然是有限的。人们知道，地球的表面地形以多山地丘陵为主，在我国山地丘陵占70%以上。有山地丘陵必然产生火车轨道的高低起伏，当火 车行驶在下坡轨道时，由于地球的引力、火车自身的质量、车轮和轨道 的摩擦和惯性作用，使火车产生一种很强大的自动向下向前行驶的俯冲 力，这种自动向下向前行驶的俯冲力所蕴藏的自然能量，也就是所谓的 势能，就目前的火车而言还没有很好的或充分地利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种不仅能以燃油、电 为动力驱动，更能利用火车在行驶中的潜能和势能发电，并能重复产生 电能，再次循环使用，同时逻辑控制易于实现的一种势能动力火车及驱 动系统，具有经济效益好和更加节能环保的优点。本专利技术由火车头(机车)和车厢构成，车厢有一节至数十节不等。火车头是驱动牵引火车前进的，它由车身、底盘等组成。底盘由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等构成。在车身和底盘上设置整车控制系统、发动机、电动机、发电机、动力转换装置、整流稳压增压变频装置、蓄电装置、车用电气设备等。在底盘上有火车驱动轮子。车厢是火车的装载部分，可坐人载物。车厢由厢身和车厢底盘构成。为了减少火车头的负荷，在车厢上也可安装整流稳压增压变频装置和蓄电装置。在车厢底盘上有行驶系统.制动系统等。在车厢底盘上的火车轮子由轮子、车轮轴、支架等构成。火车轮子上装置可伸缩移动定子的车轮发电装置。可伸缩移动定子的车轮发电装置由转子、定子、定子离合器和端盖构成。转子安装固定在轮子的一侧，随轮子转动。定子和端盖安装固定在车轮轴的轴端。定子离合器一侧安装在定子上，另一侧安装在端盖上，可选择由气动、电动或液动控制定子与转子的自动分离组合。在车轮轴上还有导线槽和滑动齿条，可将定子与端盖安装固定在车轮轴上，并可将定子上的导线从中穿过。在车轮轴中还可有中心孔，可使定子离合器的气动、电动或液动装置的传输管道从中通过或可使定子上的导线从中通过。在定子和转子之间，也可设置可伸缩开合的电磁屏蔽装置。火车头与车厢以及车厢与车厢之间由车厢连接装置连接，从而组成一列火车。车厢上的火车轮子的可伸缩移动定子的车轮发电装置和火车头上整流稳压增压变频装置及蓄电装置电连接。发动机使用燃油(汽油、柴油)、天燃气，也可使用氢燃料。发动机产生的动力经动力转换装置分割， 一小部分动能供发电机发电，产生的电能存入蓄电装置或供车载电气设备使用，另外一大部分动能经传动系统和行驶系统至火车驱动轮子使火车行驶。蓄电装置由锂离子电池组构成。蓄电装置与整流稳压增压变频装置、发电机、电动机和可伸缩移动定子的车轮发电装置相连。电动机产生的动能也可经底盘上的传动系统和行驶系统至火车驱动轮子使火车行驶。根据需要，在本专利技术的火车轮子上也可不设置可伸缩移动定子的车轮发电装置、车轮架和车轮发电装置，而在火车车厢的下面设置车底势能发电装置。车底势能发电装置主要由底座、势能釆集系统、势能传输系统和发电机等构成。势能采集系统由减震座、起落架、势能釆集器等构成。势能传输系统有两种结构形式，其一由数个传动节组成， 传动节与传动节之间用传动节轴连接，传动节轴上有传动节轮，传动节 传动节轮可绕传动节轴转动；其二由传动臂、传动臂轴和传动臂轮构成，传动臂的一端和势能釆集系统势能釆集器上的支架固装在一起，它的另 一端有传动臂轴，传动臂轴上有传动臂轮，传动臂轮可以绕传动臂轴转 动。势能釆集系统上的传动轮、势能传输系统上的传动节轮及传动臂轮 和发电机轮由传动带连在一起。底座的一面安装在车架底盘上，另一面 可安装势能采集系统、势能传输系统和发电机。势能釆集系统可升降起 落。势能釆集系统中的势能釆集器的轮子垂直于火车道轨之上，它下降 接触轨道釆集的势能经传输系统至发电机轮使发电机工作产生电能。整 车控制系统通过线路管道和传感器和车底势能发电装置连接。整车控制 系统内也装置有电子坡度分析判断装置，自动分析判定火车车身是处于 上坡、下坡还是水平行驶，从而自动掌控可伸缩移动定子的车轮发电装 置中的定子与转子的自动分离或组合，掌控判定车底势能发电装置的势 能釆集器的起落升降。整车控制系统通过线路管道和传感器分别与可伸 缩移动定子的车轮发电装置、整流稳压增压变频装置、蓄电装置、车轮 发电装置、车底势能发电装置、电动机、发动机、发电机、动力转换装置相连。本专利技术的有益效果是本专利技术釆取上述技术方案后，不仅能以燃油、 电、氢为动力驱动，具有油电互补的工作模式，更能利用火车在行驶中的 潜能和势能发电，并利用该电能驱动火车前进，再次循环使用，同时逻 辑控制易于实现。因此更节能环保，具有巨大的社会经济环境效益。 附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图l为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的另一种结构示意图。图3所示为本专利技术中的车底势能发电装置在车厢下的位置的示意图。图中l.火车头，2.车厢，3.车身，4.底盘，5.发动机，6.发电机， 7.电动机，8.动力转换装置，9.整车控制系统，IO.整流稳压增压变频 装置，ll.蓄电装置，12.火车驱动轮子，13厢身，14车厢底盘，15火 车轮子，16可伸縮移动定子的车轮发电装置，17.车厢连接装置，18. 车轮架，19.车轮发电装置，20.车底势能发电装置。 具体实施例方式在图1中，(1)是火车头(机车)，是驱动牵引整列火车前进的。(2)为车厢，是火车的装载部分，可坐人载物。在一列火车中，车厢 (2)有数节至数拾节。火车头(1)由车身(3)和底盘(4)构成。车 身(3)主要作用是保证司机便于操作及装置有各种驾驶操纵控制仪器 仪表及电气设备。底盘(4)由传动系统、行驶系统、转向系统和制动 系统等构成。在车身(3)和底盘(4)上设置发动机(5)、发电机(6)、 电动机(7)、动力转换装置(8)、整车控制系统(9)、整流稳压增压变 频装置U0)、蓄电装置(11)和车用电气设备等。在底盘(4)上有火 车驱动轮子(12)。车厢(2)由厢身(13)和车厢底盘(14)构成。厢 身(13)可坐人载物。在车厢底盘(14)上有厢架、行驶系统及制动系 统等。在车厢底盘(14)上的火车轮子(15)由轮子、车轮轴、支架等 构成。在火车轮子(15)上装置有可伸缩移动定子的车轮发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种势能动力火车及驱动系统，由火车头（机车）和车厢构成，其特征是在火车头上还装置有整车控制系统、发动机、发电机、电动机、动力转换装置、整流稳压增压变频装置、蓄电装置及车用电气设备；在车厢下装置车底势能发电装置或在车厢下的火车轮子上装置可伸缩移动定子的车轮发电装置、车轮发电装置；也可在车厢下装置整流稳压增压变频装置和蓄电装置；整车控制系统通过线路管道和传感器分别和发动机、电动机、发电机、动力转换装置、整流稳压增压变频装置、蓄电装置、可伸缩移动定子的车轮发电装置、车底势能发电装置、车轮发电装置、车轮架相连接。

【技术特征摘要】
1、一种势能动力火车及驱动系统，由火车头(机车)和车厢构成，其特征是在火车头上还装置有整车控制系统、发动机、发电机、电动机、动力转换装置、整流稳压增压变频装置、蓄电装置及车用电气设备；在车厢下装置车底势能发电装置或在车厢下的火车轮子上装置可伸缩移动定子的车轮发电装置、车轮发电装置；也可在车厢下装置整流稳压增压变频装置和蓄电装置；整车控制系统通过线路管道和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冠卿，郑同社，陈洪涛，陈洪波，
申请(专利权)人：陈冠卿，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]