飞车运输系统.pdf

本发明是飞车运输系统，它是由飞车、管状导轨及车站组成。飞车可单架(也可多节组成列车)运行，由喷气式发动机推动，在管状导轨的空间中飞行，时速650km～超音速，它有四种升力，三种调向装置，三种精确的调向方法，飞行是全自动化，节数相同时，动力约是火车的3～5倍，比磁悬浮列车速度高、运力大、刹车性能好，安全系数极高，成本约是高速公路的60％。立架式管状导轨构成一条钢铁长城式的高速运输系统，适用于中远程客货运输。

1、  一种飞车运输系统，其特征是飞车(53)有动力的推动下，在管状导轨(23)的导向空间(24)中运行。

2、  根据权利要求1所述的飞车(53)，其特征是具有曲面(37)升力，飞翼(39)升力，永久磁铁(70)升力，电磁铁(71)升力。

3、  根据权利要求1所述的飞车(53)，其特征是具有前舵(73)调向装置，尾舵(50)调向装置，风扇(55)调向装置，机械导轮(1)(60′)、(2)(83)、(3)(64)、(4)(60)、(5)(61)、(6)(65)、(7)(43)、(8)(38)、(9)(36)、(10)(44)、(11)(46)、(12)(41)的导向装置。

4、  根据权利要求1所述的管状导轨(23)，其特征是高架结构式，有四面内侧，八导轨的三维导向空间(24)。

5、  根据权利要求1所述的飞车(53)，其特征是两头尖，中间大的流线型车体(53)。

6、  根据权利要求1所述的飞车(53)，其特征是具有水平偏移信息调向方法，由飞车(53)的测矩仪(121)，测出飞车(53)中心(86)，相对管轨(23)中心(22)的相对水平偏移量后，作为调向信息，由飞车内自动系统中计算机进行判断和计算，确定有关数据后，选定调向等级，及调向装置，发出调向指令，进行调向，在飞车(53)的运行过程中，这种调向过程在不断进行，直使飞车(53)的中心(86)与管轨(23)的中心(22)重合或在允许偏移量的范围内。

7、  根据权利要求1所述的飞车(53)，其特征是具有条码信息水平调向方法，由激光仪(2)(125)读出管轨(23)的条码(2)(126)中的路况信息内容，送进自控系统计算机中计算，判断，再按路况所对应的调向参数进行调向，以保证飞车53在管轨(23)的中心(22)中运行。

8、  根据权利要求1年述的飞车(53)，其特征是飞车(53)从开门、关门、开车、加速、减速、恒速、且较平稳地在管轨中运行。遇险报警、停车等全部是全自动进行。

9、  根据权利利要求1所述的飞车(53)，其特征是在飞车前方装有隐式的刹车器(33)，可用旋桨101旋转时的反作用力进行刹车。

飞车运输系统
技术领域    本发明涉及一种运输系统，特别是飞车运输系统。
背景技术    1974年春，在贵州凯里，有一客车掉到几十米深的山沟中，从上看下去情景非常可怕……当时就很想解决这个课题。
现有的运输工具很多：如飞机，速度快，但成本高；火车，运力大，但速度慢；汽车灵活，种类多，但运力小，事故多；在“汽车家族”一书中，日本1965年因汽车事故死亡人数30多万人。磁悬浮列车，投资大，成本也较高，时速最高500km。本发明的目的，就是要创造一种既能快运，多运，又安全，成本不高的运输工具。终于在2003年春天中的一天，想到用立体导轨实现导向的方法，经改进后在理论上能实现本发明的目的，就是一种飞车运输系统，系统内的飞车有动力的推动下，在管状导轨(简称管轨)中的导向空间中运行，它具有高速度，可与飞机相比，运力与火车相当，不会撞车，不会出轨，高安全系数，是汽车无法相比的。速度高，运力大，易刹车优于磁悬浮列车。
当方案确定之后，进行专利查新，发现李云奇著，上海科技出版社出版，书号3151192361“真空世界”中，提到美国兰德公司提出真空列车，是用电磁推动，时速可达22500km，到现在20年多了，未见实现，原因很可能是，用电磁推力，又是地下真空运行，其成本高，不易回收。
发明内容    本飞车运输系统，正好避开了美公司要害之处。采用反作用力推动飞车，又是在地面上建立管状导轨的运输系统，本系统由飞车、管轨，飞车车站(简称车站)等组成。飞车可单架(辆、节)在管轨中运行，也可多架前后连接成列车运行。管轨是一节节连接起来，若干段组成两站之间的线，几个以上的站组成总站。本飞车运输系统，所有结构的装置及设施都是在现有技术上改进和创新的，还应用了多项高新技术，成本不高，现实意义大，有极高的实现可能。本系统占地面积小于高速公路的1/5，管轨总成本是高速公路的60％左右，设计时速可达650km以上等优点。管轨是高架结构，可以在工厂中大量生产，成本可低，不易被人损坏，不易产生行人事故，在节数相同的条件下，比现有铁道运力约高3～5倍，管轨有两种形式，普通式和开放式。
在管轨内装有双向有线和无线电收发设备，与车(飞车的简称)与站构成通讯网，为飞车全自动运行创造条件。
飞车是流线型车体，中间部分横截面是矩形状，飞车在管轨中运行主要是飞行状态，它具有四种升力，有三种导向方法，有三种速度，1、第一速度(普通速度)，时速650～1000km，飞车可通过四面的导轮进行贴近四面导轨运行。2、第二速度(亚音速)，时速1000～1224km。3、第三速度(超音速)，时速大于1224km。
车内设有人工驾驶舱、客舱、货舱，还有自控系统及相应的配套装置及器件，如发电机、计算机、传感器等等。
附图说明    以下将结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
图1是管状导轨的结构图。          图6是刹车器图。
图2是管状导轨的侧视图。          图7是刹车器的俯视图。
图3是飞车的侧视图。              图8是前舵分档调向原理图。
图4是飞车的俯视图。              图9是图8的右视图。
图5是飞车的后视图。              图10是激光技术应用图。
具体实施方式    在管轨结构图1中，路墩13上装有路架11，在路架上装有一层塑胶12，在塑胶上装有带钢板的路板10，在路板的钢板右上方装有右支架4，在左上方装有左支架18，在左右支架的上方，装有顶架1，以上所有组件是牢固连接在一起，构成一个内空的矩形导向空间24，在这个空间的四个角，分别装有导轨(1)2，其中导轨(2)3，导轨(3)8，导轨(4)9，导轨(5)14，导轨(6)15，导轨(7)19和导轨(8)20，其中导轨(1)2，导轨(8)20是下凸形。为了增加强度在左支架18的左侧装有左斜支架16，在右支架的右侧装有右斜支架5，为了防雨水，在顶架1和左右支架中都装有斜百叶6，为了防人和物入内，在整个管轨23的外表面装上钢网25(见图2)，管轨与管轨之间是通过连接孔17用螺钉连接起来的。在管轨的右斜支架5与右支架4之间装有无线电双向收发通讯设备7，给车和站之间起中转收发通讯作用。在管轨顶架1内下方装有动力电线21。以上便是高架结构式管轨23的普通形式，在其内侧形成矩形(也可以是其他形状)通道，是具有四面内侧，八导轨的三维导向空间24。
管轨的开放式(图中未表示)，是在普通式基础上把顶架分成两个分离体，在顶架1与左支架18之间和顶架1与右支架4之间，各装上铰链，可在铰链的作用下分别向左右两侧翻转，让顶部敝开，可方便维修。
在管轨23，受到某种意外情况时，如洪水、地震、滑坡，使管轨变形。管轨中装有相应的传感器及相配套的装置、器件和线路(图中未表示)，随时向车及站报警，以防危险，减少不必要损失。管轨的内高为Ly，内宽为Lx，管轨的平直度要求较高，在一般情况下，两站之间的管轨线路要求是直线的，在特别需要拐弯时，其半径≥1500m。
车站中都装有一套完整的电子指挥及调度设备，列车到站时各节都对应设有候车室，且都装在电称上，随时鉴控：客重+行李重+货重＝客货重＜规定重量。保证：客货重+空车重＜总升力。
由钢铁组成高架式管状导轨的高速飞车运输系统，构成一条钢铁运输长城，它将在世界运输业中起重要作用。
图3、图4、图5是飞车53的结构图，车53(车、车身、车体给于同一序号)两头尖，中间大的流线型车体53。车53中间部分的横截面是矩形的，车的外高(包括导轮凸出部分)是hy，车的外宽(包括导轮凸出部分)是hx。要求Ly＞hy，留有车53的飞行高度，Lx＞hx留有余留量，即有一定的飞行宽度和拐弯余地。
车53前方是前支架32，装有凸连接器31，在前支架的前端两侧各装有风扇55调向装置，前支架的中间部位装有隐式的刹车器33(见图6、7)，刹车器的长轴96是固定在飞车的车体53上，在长轴前端装有导块91，形成β′导角，传动管98套在长轴96外，而传动管又套在套筒94内，传动管前端装有螺桨(1)92，(与螺桨(2)97，螺桨(3)100组成三叶旋桨101)，螺桨根部装有奖轴93，当传动管98向前推进时，螺桨在导块91的导角β′的作用下，向上仰起角β，车在前进时空气是相对向后流动，所以螺桨受这风力F_f向后推，可使仰起角β增加，当传动管98在车内的设备动力的作用下，沿着旋转方向99旋转时产生对旋桨地反作用力Fe，指向螺桨，螺桨受到F_f和Fe这两个合力的作用再使角β增加，螺桨根部受到传动管的档块95限位，螺桨便限定在垂直位置上。F_f和Fe的合力与车53的前进方向34相反，可刹车，调节螺桨的旋转速度，便可调节刹车快慢。刹车完毕，车停之后，传动管98和旋桨101便可向后缩进套筒94内，可减少前进中的阻力。在飞车的前方装有隐式刹车器33，可用旋桨101旋转时的反作用力进行刹车。
飞车53的后支架48的末端，装有凹连接器51，在后支架偏下处，装有一台(或两台)喷气式发动机(1)52，用左上支架47，左下支架49固定，在发动机的上方装有尾舵50，起导向装置的作用。车53有动力作用下，在管轨23的导向空间24中运行。有了动力，有速度可产生升力。发动机(2)67由右上支架68及右下支架87固定。
车53具有四种升力：在车的上方的机壳面，加工成波状曲线形，叫曲面37。当车前进时，曲面37上的气流速度大于平板车底54的速度，据气体动力学的原理，车底向上的压力大于曲面37向下的压力，就形成一种曲面37升力——F_y1。
车53上左侧，装有左铝机架69，上右侧装有右铝机架72，这两个铝机架与曲面37形成下凹空间62，在下凹空间62中间垂直装有前舵73，稳定板63，尾舵50，而且三者在一条线上。
在稳定板63的两外侧，左铝机架69和右铝机架72的两内侧，曲面37的上方，即下凹空间62内还装有多扇横飞翼39，它的横截面与飞机飞翼截面基本相同，在飞车53前进时飞翼39产生升力——F_y2。飞翼39可排在车身53的上方，也可延长左右两铝机架，排列在车头和车尾上方，能满足总升力的要求便可。有部分飞翼的仰角可由自控系统调节，且能微调，给飞车在管轨中心飞行创造条件。在左右两铝机架内装有永久磁铁70及电磁铁71，两种磁铁对管轨23上两侧的钢铁下凸导轨(1)2和导轨(8)20产生吸力，使永久磁铁70形成升力——F_y3，电磁铁71形成升力——F_y4，通过自控系统可调节电磁铁的电流，便能调节升力F_y4的大小。
在车身53的左右两则面及上方都各装有四个(或更多)万向机械导向轮(简称导轮)，右侧装有四个导轮(1)60′、(在车轮(4)60的下方)，(2)83、(3)64、(4)60；上方装有导轮(5)61、(6)65、(7)43、(8)38；左侧装有导轮(9)36、(10)44、(11)、46、(12)41，构成三面有导轮的导向装置。车底装有两对(或多对)万向乘重导轮40和45，共16个导轮，构成四面机械导轮导向装置。
在车53内装有激光干涉测距仪，通过窗口35及前方管轨的反光镜进行测距，能精确地测出飞车在路段的位置，同样也通过有线或无线告知车站和飞车驾驶员或自控系统。门42供客货出入用。
图5中为了方便于说明管轨与飞车之间的关系，设立四个导轨面，导轨1、8面81，导轨2、3面82，导轨4、5面88，导轨6、7面89，为了加固发动机，设有竖架板85，横架板66，下支架左87，下支架右90。
在图3中飞车53的车底54的后下方，装有一块可调角度的档板56，与车底54的夹角α可以由自动控制系统调节，使车底54的气流减速，形成强大的气压，垂直向上指向车底54，形成强大的升力，使F_y1大大增加。
我们知道当车53速度达到音速时，每分钟飞20400m，如果导轮在过程中都在运转，其离心力是个可怕的数字，所以导轮只能短时接触导轨，使导轮的转速达不到危险的高速，其办法就要求管轨极高的平、直度外，还要有可靠的自动调整方向系统及相应的装置和设备。
三种调向信息：
1、水平偏移调向(调向也称导向)信息，为了便于说明，据图10对下列符号进行定义和估量。
L_p——偏移量：是飞车中心线86相对于管轨中心22位置的水平偏移量，简称偏移量，偏移范围在0～500mm之间，正值是右偏移量——L_p右，负值是左偏移量——L_p左。
t——偏移时间    单位us    V_p——偏移速度    分左右偏移速度
右偏移速度——V_p右＝L_p右/t 为正值     单位mm/us
左偏移速度——V_p左＝L_p左/t 为负值     单位mm/us
L_py——允许偏移量，绝对值在1～100mm之间其中的规定值，且作Lp的单位
V_py——允许偏移速度，绝对值＜100mm/us
L_y右——右余留量0～50cm  L_y左——左余留量0～50cm
图10中装在车右侧的激光干涉测矩仪121(简称测距仪)和贴在管轨23右内侧的反光层(1)122，可侧出下列四种偏移量。
L_p右——右偏移量               L_p左——左偏移量
t_右——右偏移量对应的偏移时间  t_左——左偏移量对应的偏移时间
以上四种偏移量，共同组成了水平偏移调向信息。
2、路况调向信息及车况信息：
路况：路直、路弯、路弯半径R，这些是固定的，是第一类，还有是属于变量的，与前车之距，与后车之距，路变形、路断、路水浸等。这类是与时间有关系，是随机的这是第二类。
第一类 可以写在图10中条码(2)126相应的路段中，内容由激光仪
(2)125读取，成为调向信息。
第二类 管轨中传感器及有关装置把管轨的第二类路况信息写在可编条码(2)126相应的路段中，由激光仪(2)125读取，由自控系统进行相应处理，同时通过无线通讯设备7转告车站。
3、激光直线导向信息
在管轨直线段，由车53上激光仪发出激光经窗口35射出，由反光镜反射回来，由光电系统接收便成导向信息。(图中未表示)
三种调向(也称导向)装置
1、水平机械调向装置。图3中尾舵50调向装置及图4中前舵73调向装置都是机械调向装置共分四级。
(1)大调向由尾舵50实现，图、4所示。
(2)中调向由前舵中的中旋板115实现，图8、9所示。
(3)小调向由前舵中的小旋板116实现，图8、9所示。
(4)微调向由前舵中的微旋板117实现，图8、9所示。
在图8中  中旋板115，由中旋管112支持。小旋板116由小旋管114支持。微旋板117由微旋轴118支持。
在图8中的中旋转空间111是留给小旋板116，及微旋板117的旋转的空间。飞车53的机壳113。
2、水平风扇调向装置
图3中前支架32的一侧装有风扇55调向装置，(对应的另一侧也装上相同规格的风扇)，以反作用力进行调向。
3、激光直线导向装置
由激光器、反光镜、望远镜及光电接收器车内调向设备配合等组成。
三种调向方法：
根据以上结论，测距仪121测出水平偏移量，即L_p右及L_p左之后，需自控系统进行下列四种计算或判断：
(1)判断L_p是正值或负值。自控系统根据正负值确定是左或右调向。
(2)测定L_p右和L_p左的绝对值大小。
(3)计出V_p右及V_p左的大小。
(4)L_p右、L_p左分别与L_py对比之后，决定是否调向。
水平信息调向装置，调向量的关系表(简称调向)表1