WO2012048449A1 - 具有机翼的轨道交通工具 - Google Patents

Description

具有机翼的轨道交通工具 具有机翼的轨道交通工具

技术领域

本发明是一种全新的交通工具，它既有飞机的速度和特性，又像火车 一样在轨道上飞驰。

背景技术

2008年初中国南方的湖南、 贵州、 江西、 江苏、 安徽等省的 21个 区、 市发生的严重的冰雪灾害， 使输电铁塔垮塌 43.7万多座， 输电线路 损毁 36900多条， 169县停电， 铁路、 公路运输完全中断， 仅京珠高速路 2万多辆车受阻， 不能行动， 最短 3天， 最长达 7天。 20多个机场关闭， 3700多个航班取消。 190多万正在回家过春节的人群被阻途中，一切交通 工具都不能发挥作用，连饮用水都发生困难。在此情况下， 国家不得不采 取非常措施， 调动约 90万军队， 225万多民兵， 并动员当地成千万工人 和民众参与抢险救灾， 直接经济损失达 1500多亿元， 投入的人力物力更 是难以统计。

这样重大灾害， 今后还会发生吗？这是谁也无法预料的， 关键是要 找到对付这种灾难的对策和办法，有了好的对策和可靠的办法，更大的灾 难也就可以从容应对了。由上述灾难中不难看出，当前急需解决的关键问 题就是： 如何使输电线路不怕冰雪， 如何使交通工具在冰雪上畅通无阻。

发明内容

根据现有输电线路裸露于空中， 必然结冰的缺点， 电力机车没有电 寸步难行，汽车在冰雪上行走必然打滑的问题以及飞机不能在冰雪上起飞 和降落的弊端， 加之， 近年来空难事故不断发生。使我想到： 应该创造一 种全新的交通工具，使其在轨道上行驶， 这样就避免了打滑的问题，并把 轨道架在空中，把输电线路藏于轨道下面，这样就不受任何天气的影响了， 如果把它做成像飞机一样在轨道上飞行，既可替代飞机又不需要机场，而 成为陆地上跑得最快又安全可靠全天候的交通工具一轨道飞车。

有了这种交通工具就有可能替代磁悬浮列车， 因为磁悬浮的原理是： 在两条轨道上必需铺设像电机定子那样的线圈，使其产生磁力，轨道有多 长，线圈就得铺多长，估计造价是很高的，而相当于电机转子是安装在机 车上的，通电后，利用两种线圈产生的强大磁力将机车悬浮起来，并推动 列车前进，所以其电能消耗也是巨大的。为了验证我的估计，并体验磁悬 浮的优越性， 2008年我专程去上海参观和乘坐磁悬浮列车， 从亲身体验 中看到其优越性还是明显的，当最高时速达 431公里时，车体仍然是平稳 的就像坐在飞机里一样，可见将时速提高到 500公里以上也是可行的（资 料介绍不载人运行曾达到 517公里 /小时）， 听到的声音也与坐飞机差不 多。 但是， 造价确实很高， 30公里投资 100亿元， 单程车票 50元， 双程 车票 80元， 仍然是亏损的， 为维持运营每年需补贴 1亿元。 完全证明了 我的估计，所以德国和日本的磁悬浮列车都停止了运营，唯独上海还在继 续运营。 可见， 这种交通工具的发展是受到投资和运营成本制约的。

目前中国正在大量投资和建设的高速铁路为何不能达到像磁悬浮列 车那样的速度呢？这也是由于轮轨式交通的结构特性所决定的，有人曾做 过精密计算， 轮轨式交通的最高时速只能达到 350公里， 超过这个速度， 钢轮与钢轨的粘着力就会变得很小，钢轮就会在钢轨上打滑，失去前进的 动力， 实践证明了其理论的正确性。

由上述分析不能看出，利用机翼替代磁悬浮是最节省的方法，不仅轨 道造价大大节省，运营成本也会大大节省， 即使往返的轨道分开建设（速 度很高时， 往返轨道不能相距太近， 否则就不安全）， 投资也比磁悬浮轨 道节省很多，也许比现有高速铁路的轨道也要节省。因为这种飞车其速度 越快时，轨道载荷越小， 当升力 =重力时，轨道载荷 =0， 当升力 >重力时， 轨道上将受到微微向上的拉力，这种力是很小的，不会产生坏的作用，不 过，还是要调整升力， 使其尽量达到平衡， 此时轨道只起导向作用（这就 是它最大的优越性， 陆地上其它任何交通工具都无法可比的）， 不像现有 高速铁路要受动载荷， 而且要求高。

不过，此时还应该知道，机翼之所以能将机身悬浮起来，其速度是决 定因素，没有足够的速度是悬浮不起来的，现有一般飞机的起飞速度大约 都在 300公里 /小时以上， 所以轮轨式是不可能的， 只有采用喷气式发动 机才能使其加速， 目前所有喷气式发动机都是利用航空煤油作动力的，是 会产生污染的，但是研究表明，利用电能做动力也是可行的， 即利用电能 压缩空气，用喷射空气方法使机车加速，这就是电动式喷气发动机，也就 很好地解决了污染的问题，大概目前世界上还没有这种机器，相信中国人 是一定可以创造出来的， 而且其时速可以达到 500公里以上。

有了这种发动机，相信中国人还可以创造出另一项奇迹，能让飞车 (火 车）和汽车一样在坡形轨道上行驶，甚至能越过一定坡度的高山，这是目 前高速铁路不可能做到的， 有了这一特性， 就可使轨道的建设大大节省。

由于它要在距地面 10米以上的空中运行， 所以它不怕冰雪灾害， 也 不怕水灾，只要轨道不被淹没就可运行，它既像飞机又不需要机场，更不 怕像飞机那样出现故障从空中掉下，更不会像汽车那样出现撞车（它与地 面车辆和行人没有矛盾）。 所以它就成了最快又最安全不受任何天气影响 的全天候的交通工具 。

这种交通工具它还有一大好处， 不需要占用大量耕地， 轨道下面同 样可以耕种。这样，它还有一大特性和优势，就是它的建设成本比现有高 速铁路的造价还要低，它的票价比现有高速铁路的票价还更便宜。再加它 的快速， 安全， 不受任何天气影响的优越性， 它必定把大量公路，铁路和 空中旅客吸引过来， 并使他们得到快速、 安全、 舒适地旅行。

有了这种交通工具， 像 2008年初那样严重的冰雪灾害也就不怕了， 可以从容应对了， 每年的春运高峰也就不成问题了。 有了这种交通工具， 人们之间的距离也就相对缩小了，北京到上海人们只需要 3小时就可以见 面， 北京到广州只需 5〜6小时， 北京到乌鲁木齐也许 7〜8小时就可以到 达。 因此， 可以说， 它是 21世纪必然高速发展的最重要的交通工具， 它 不仅是大城市之间必不可少的交通工具，也是国际间重要的交通工具，当 把中国建成五纵五横的快速交通网，又把周边国家联系起来，并把欧亚大 陆桥予以实现， 就是中国腾飞的时代， 也是毛泽东所说： "中国应当对于 人类有较大贡献"之时。到那时，这个系统不仅可以保证中国人快速安全 地自由流动，也可以保证世界人民快速安全地自由流动，并减少空中悲剧 的发生。还可为千万人创造就业机会，并提高他们的收益， 国家也可以积 累万亿元财富， 为彻底消除贫困， 走向共同富裕创造条件。

另外， 按我估计， 不久的将来， 中国将会造出用于输送电能的低温 或高温超导电缆，在建设飞车的轨道时，如能现在就设计出将来安放电缆 的空间，就可避免将来的重复建设和大量投资，现在只需花少量的投入就 可以为以后的发展创造条件，按我设计只需在轨道下面附设一个电缆安装 间， 就可以放 12〜16条电缆（超导电力电缆和光纤通讯电缆）， 这样， 不 仅为国家节省大量的投资， 还可为运输企业带来可观的收益， 按我估计， 全国五纵五横的快速,网，就可为电力建设节省几千亿元的投资，同时为运 输企业带来几百亿甚至千亿元的收益。不仅如此，它还为电力企业和通讯 企业创造了极为安全可靠的条件，再大的冰雪灾害和人为损坏也伤害不着 了。而且又可解决许多大城市铁塔林立， 电线密布的不安全局面。这样的 规划和建设才符合科学发展观及超前思维。

附图说明

根据一年多的研究， 现提出一种初步设计方案， 其具体结构见图 1。

1 ― ―轨道 9一 —轨墩

2一一首车 10一一限高轮

3―一起动电机及传动机构 11―一驱动轮

4―一机翼 12―一轨道梁

5―一辅助喷气发动机 13 ―一备用超导电缆安装间

6 -一中车 14一一副翼

7 一尾车 15 一一襟翼

8 -一电动式主喷气发动机 具体实施方式

本方案的实施， 可以分成以下几步完成：

第一步 模型实验

由于本方案是前所未有的设想， 不可能一步就取得成功， 因此， 第一 步必需通过模型试验的方式， 证明其方案的可行性， 为此， 首先制作首车， 中车及尾车的仿真模型， 再做电动式喷气发动机模型， 只要电动式喷气发 动机能推动模型前进， 并使车厢能悬浮起来， 就是试验成功， 证明本方案 是可行的。

第二步 制造样车进行空载实验

样车可以按将来实际运营需要进行设计制造，也可按缩小的比例制造， 通过实验取得经验后， 再设计正式产品。

这种实验的目的就是要通过实验发现种种问题， 然后采用各种办法逐 步进行解决， 使其最后取得成功。

按我设想， 首先利用起动电机和传动机构使驱动轮拖动列车运行， 并 使其平稳加速， 当时速接近 300公里时， 再启动主喷气发动机使列车加速 到 500公里 /时以上， 此时机翼产生的升力就将车厢慢慢悬浮起来， 同时限 高轮又将悬浮高度限制在一定的范围内， 使车轮不至脱离轨道， 这时自动 控制装置还可自动控制机翼的升力， 并使车厢自动达到平衡， 整列车厢就 在机翼的悬浮下延着轨道飞翔。当列车快要进站时， 只要关闭喷气发动机， 就可利用惯性和车轮慢慢减速运行， 这样， 无论起动和停车， 乘客都不会 有不舒服的感觉。

万一主发动机发生故障， 自动控制装置就会自动起动所有辅助发动机, 使列车继续保持平稳运行， 而不会使列车中途停下， 即是有的辅助发动机 也发生故障， 列车也同样可保持高速不变， 因为每个辅助发动机， 除保证 本车飞行的动力外还有多余的能量储备可以提供， 总自动控制台都可自动 控制。

另外， 一旦列车遇到强台风， 飓风或龙卷风时， 列车的机翼还可以自 动折叠或收缩， 这时就可利用车轮减速前进， 从而避免意外事故的发生， 确保行车的安全。 此外， 当某节车厢发生故障需要检修时， 每个车站都有 检修通道， 列车到站后就可将其退出主道， 移到辅道， 同时换上新车运行。 列车到达终点站后， 还可将整列车开到岔道中， 进行整体维修和保养。 每 组列车的数量可根据实际需要进行编排， 预计最少 4节， 最多 12节， 就可 避免民航飞机那样空载飞行。

对上述可能出现和遇到的问题都能想出办法予以解决， 并进行实验， 取得成功后， 这种实验就算完成了。

第三步 建造标准列车和标准轨道进行正式运营

当一切可能遇到和想到的问题都进行实验和解决以后， 就可根据实践 经验进行标准化设计了。

但是， 应该想到空载实验与实际运营还是有很大差别的， 因此， 开始 阶段还应该看作实验阶段， 就像常规做法一样称作 "试运营"， 从不定期少 量乘客实验， 逐步增加到满载乘客实验， 在确保没有问题， 一切取得正常 情况下就可以正式运营了。

Claims

权 利 要 求 书

1、 一种交通工具， 其特征是， 它由多节车厢组成， 在轨道上运行， 其轨道是架设在空中的， 它的车厢两侧设置有可使车厢悬浮的机翼。

2、 根据权利要求 1所述的交通工具， 其特征是， 它的首车上设置 有起动电机和传动机构，连接传动机构并拖动车厢在轨道上运行的是驱 动轮。

3、 根据权利要求 1所述的交通工具， 其特征是， 它的车厢两侧下 面设置有可限制车厢悬浮高度的限高轮。

4、 根据权利要求 1所述的交通工具， 其特征是， 它的机翼上设置 有可使机车加速的辅助喷气发动机。

5、 根据权利要求 1所述的交通工具， 其特征是， 它的机翼上设置 有可调整升力和平衡的襟翼和副翼。

6、 根据权利要求 1所述的交通工具， 其特征是， 它的机翼与车厢 连接处设置有必要时可使机翼自动折叠和收缩的机构。

7、 根据权利要求 1所述的交通工具， 其特征是， 它的尾车上设置 有可使整组列车加速的电动式主喷气发动机。

8、 根据权利要求 1所述的交通工具， 其特征是， 它的轨道下面设 置有将来安装超导电力电缆和光纤通讯电缆的空间。