CN103395418A - 一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高速列车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高速磁悬浮速列车，在磁悬浮列车中每节车厢的左侧面与右侧面上均开有进气口；同时，对每节车厢的底面进行气动修型，形成具有两个进气通道的车厢底面。两个进气通道均沿车厢轴向设计，位于车厢底面左右两侧；两个进气通道的前端与进气口连通，且两个进气通道均为由前至后收缩的结构。由此在磁悬浮列车在高速运行时，来流由车厢左侧壁与右侧壁上的进气口分别进入到左进气通道与右进气通道中，并在左进气通道与右进气通道中发生减速增压，形成高压区，从而对车厢产生向上的抬升力。本发明的优点为：保留了传统磁悬浮列车阻力小、速度高的优势，还可降低列车超高速运行能耗，提高运输效率。

Description

一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高速列车
技术领域
本发明涉及地面效应空气动力学和高速列车领域，具体来说，是一种根据地面效应空气动力学原理对现有磁悬浮列车车底进行改进设计的两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高速列车。
背景技术
1964年日本建成了世界上第一条高速铁路，使得当时成为了夕阳产业的铁路运输业重新焕发了勃勃生机。随后，高速铁路技术迅速发展，各种各样的高速列车概念不断出现。目前的高速列车主要包括轮轨和悬浮两种类型。
轮轨高速列车是目前实际使用的主要高速列车类型，依靠轮轨间的摩擦力推动列车前进。轮轨高速列车已经达到574.8km/h的最高试验时速，技术相对成熟。但是，以更为长远的眼光来看，轮轨推动形式将无法满足未来超高速行驶的需求，因为超高速行驶时轮轨间的巨大载荷和列车受到的气动阻力会带来严重的轮轨磨损疲劳问题和轮轨打滑问题。因此，未来超高速列车的形式应该是悬浮类型的。
悬浮高速列车目前包括磁悬浮和气动悬浮两种类型。气动悬浮列车的悬浮和推进都是依靠气动力实现的，其悬浮力主要由车身加装的机翼提供，推进力由螺旋桨或喷气式发动机提供。螺旋桨或发动机的安装
必然会破坏列车简洁的气动外形，增大气动阻力，并且会带来噪音等一系列问题，因此转为电磁力推进更为合适。
磁悬浮列车的悬浮力和推进力均由一组安装在列车和轨道上的电磁铁产生的电磁力提供，需要消耗大量电能，电磁铁自身的重量也会增大列车的能耗。虽然超导电磁铁可以大大降低电能消耗，但使导体达到超导状态需要将导体冷却到极低的温度。日本于1999年成功进行了时速500km/h的超导磁悬浮列车试验，其关键技术之一就是车载超低温冷冻系统，每一车载强磁单元上分别装有一台液氦及一台液氮压缩制冷机，用以提供能够将导体冷却至超导状态的低温液氦和液氮。这样来看，尽管超导电磁铁的使用降低了电能消耗，但是实现超导状态所需的压缩制冷机又会额外地消耗大量电能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高速列车，对磁悬浮列车车厢进行了改进，将高速行驶时车身提供的气动升力作为悬浮力，将车身和轨道间的电磁力作为推进力，将气动力同电磁力共同作为导向力。
本发明两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，在磁悬浮列车中每节车厢的左侧面与右侧面上均开有进气口；同时，对每节车厢的底面进行气动修型，形成具有两个进气通道的车厢底面，具体为：
令两个进气通道分别为左进气通道与右进气通道，均沿车厢轴向设计；左进气通道与右进气通道均具有侧面A与侧面B。左进气通道的侧面A前侧边与车厢左侧壁相接，相接处位于车厢左侧壁上进气口的前端。右进气通道的侧面A前侧边与车厢右侧壁相连，相接处位于车厢右侧壁上进气口的前端。左进气通道与右进气通道的侧面A后侧边间相接，过渡为一体后，与沿车厢轴向上竖直设计的分隔面前侧边相接。由此左进气通道的侧面A与分隔面共同作为左进气通道的内侧面；右进气通道的侧面A与分隔面共同作为右进气通道的内侧面。
左进气通道与右进气通道的侧面B即为车厢的左侧壁与右侧壁，分别作为左进气通道与右进气通道的外侧面。
上述左进气通道与右进气通道的内侧面与外侧面间水平设计有顶面；且左进气通道与右进气通道的内侧面高度由前至后逐渐减小。由此将顶面设计为由前至后向下倾斜的坡面，进而实现与左进气通道与右进气通道的内侧面的坡度匹配相接。
在磁悬浮列车在高速运行时，来流由车厢左侧壁与右侧壁上的进气口分别进入到左进气通道与右进气通道中，并在左进气通道与右进气通道中发生减速增压，形成高压区，从而对车厢产生向上的抬升力。
本发明的优点在于：
1、本发明超高速列车，利用地面效应产生的气动升力代替电磁力使列车悬浮，既保留了传统磁悬浮列车阻力小、速度高的优势，又改善了电磁悬浮的电能消耗问题，同时降低了车载超导相关设备的重量，因此可以降低列车超高速运行时的能耗，提高了运输效率；
2、本发明超高速列车中两个进气通道结构简单，安装方便。
附图说明
图1是本发明高速磁悬浮列车整体结构示意图；
图2是本发明高速磁悬浮列车中进气通道结构示意图。
图中：
1-车厢 2-轨道挡板 3-轨道 4-进气口
5-左进气通道 6-右进气通道 7-侧面A 8-侧面B
9-分隔面 10-顶面
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高速磁悬浮速列车，对现有磁悬浮列车进行改进，具有如下轨道形式：如图1所示，每节车厢1的左右两侧壁上均设计有轨道挡板2，通过轨道侧板2将轨道3包围在中间，依靠电磁力进行驱动。
本发明中，根据地面效应空气动力学原理，对现有磁悬浮列车中每节车厢的左侧面与右侧面上均开有进气口4，进气口4高于轨道的上表面，距离车厢1前端的距离为30%L，L为车厢1长度，且进气口4与车厢1侧面的底边贯通，如图2所示；同时，对每节车厢1的底面进行气动修型，形成具有两个进气通道的车厢底面，具体为：
令两个进气通道分别为左进气通道5与右进气通道6，均沿车厢1轴向设计；左进气通道5与右进气通道6均具有侧面A7与侧面B8。左进气通道5的侧面A7前侧边与车厢1左侧壁相接，相接处位于车厢1左侧壁上进气口4的前端。右进气通道6的侧面A前侧边与车厢右侧壁相连，相接处位于车厢1右侧壁上进气口4的前端。左进气通道5与右进气通道6中侧面A的后侧边相接，过渡为一体后，与沿车厢1轴向上竖直设计的分隔面9前侧边相接，且分隔面9过车厢1的轴线。由此左进气通道的侧面A7与分隔面9共同作为左进气通道5的内侧面；右进气通道6的侧面A7与分隔面9共同作为右进气通道6的内侧面。上述左进气通道5的侧面A7与右进气通道6的侧面A7在距离车厢1前端37%L处与分隔面9相接，L为车厢1长度；分隔面9的后侧边位于距离车箱1后端5%L处；且左进气通道5与右进气通道6的侧面A7均为弧形面，相对凸出。
左进气通道5与右进气通道6的侧面B8即为车厢1的左侧壁与右侧壁，分别作为左进气通道5与右进气通道6的外侧面；且左进气通道5与右进气通道6的外侧面与内侧面平行。
上述左进气通道5与右进气通道6的内侧面与外侧面间水平设计有顶面10；且左进气通道5与右进气通道6的内侧面在距离车厢1前端23%L处开始，高度由前至后逐渐减小，由此将顶面10设计为由前至后向下倾斜的坡面，进而实现与左进气通道5与右进气通道6的内侧面的坡度匹配相接。由此形成由前至后收缩的左进气通道5与右进气通道6。令所述左进气通道5与右进气通道6中顶面10与轨道3顶面间的距离为L1，分隔面9底边与轨道3顶面间距为L2，由此本发明中设计L1：L2的比值为6:1。
由此，在磁悬浮列车在高速运行时，来流由车厢1左侧壁与右侧壁上的进气口4分别进入到左进气通道5与右进气通道6中，并在左进气通道5与右进气通道6中发生减速增压，形成高压区，从而对车厢1产生向上的抬升力。且左进气通道5与右进气通道6间通过分隔面9隔开，为两独立的气流通道，可减少两通道内的气流相互干扰，尽可能保证两路气流的稳定。在磁悬浮列车静止和低速行驶时，车箱底面受到的气动升力较小，此时使用电磁力作为悬浮力的补充；在磁悬浮列车超高速行驶时，由于气动力同速度的平方成正比，因此左进气通道5与右进气通道6中的高压区可产生足够大的升力，此时磁悬浮列车完全依靠气动力悬浮。
具有上述结构的高速磁悬浮列车中，轨道侧板2同轨道3的侧表面之间也存在地面效应，因此轨道侧板2和轨道3之间也为高压区域。直线运行状态下，车厢左右两个轨道侧板2受到的空气压力相同。进入转弯状态时，弯道内侧的轨道侧板2同轨道3侧表面的间距会减小，弯道外侧的轨道侧板2同轨道3侧表面的间距会增大。根据地面效应空气动力学，间距的减小会使压力增大，因此内侧轨道侧板2受到的空气压力要大于外侧轨道侧板2，从而产生转向所需的部分向心力。但是，由于这个向心力是压力差，数值较小，不足以完全提供转弯的导向力，所以列车的转向始终需要电磁力作为补充。

Claims (10)

1.一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高速磁悬浮速列车，其特征在于：在磁悬浮列车中每节车厢的左侧面与右侧面上均开有进气口；同时，对每节车厢的底面进行气动修型，形成具有两个进气通道的车厢底面，具体为：
令两个进气通道分别为左进气通道与右进气通道，均沿车厢轴向设计；左进气通道与右进气通道均具有侧面A与侧面B；左进气通道的侧面A前侧边与车厢左侧壁相接，相接处位于车厢左侧壁上进气口的前端；右进气通道的侧面A前侧边与车厢右侧壁相连，相接处位于车厢右侧壁上进气口的前端；左进气通道与右进气通道的侧面A后侧边逐渐相接，过渡为一体后，与沿车厢轴向上竖直设计的分隔面前侧边相接；由此左进气通道的侧面A与分隔面共同作为左进气通道的内侧面；右进气通道的侧面A与分隔面共同作为右进气通道的内侧面；
左进气通道与右进气通道的侧面B即为车厢的左侧壁与右侧壁，分别作为左进气通道与右进气通道的外侧面；
上述左进气通道与右进气通道的内侧面与外侧面间水平设计有顶面；且左进气通道与右进气通道的内侧面高度由前至后逐渐减小；由此将顶面设计为由前至后向下倾斜的坡面，进而实现与左进气通道与右进气通道的内侧面的坡度匹配相接。
2.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述进气口高于轨道的上表面，距离车厢前端的距离为30%L，L为车厢长度。
3.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述进气口与车厢侧面的底边贯通。
4.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述分隔面过车厢的轴线。
5.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述左进气通道的侧面A与右进气通道的侧面A在距离车厢前端37%L处与分隔面相接，L为车厢长度。
6.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述分隔面的后侧边位于距离车箱后端5%L处，L为车厢长度。
7.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述左进气通道与右进气通道的侧面A均为弧形面，相对凸出。
8.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述左进气通道与右进气通道的外侧面与内侧面平行。
9.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：所述左进气通道与右进气通道的内侧面高度在距离车厢前端23%L处开始减小，L为车厢长度。
10.如权利要求1所述一种两侧进气气动悬浮和电磁推进的超高磁悬浮速列车，其特征在于：令所述左进气通道与右进气通道中顶面与轨道顶面间的距离为L1，分隔面底边与轨道顶面间距为L2，由此设计L1：L2的比值为6:1。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108407824A (zh) * 2018-04-26 2018-08-17 西南交通大学 用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法
CN108622115A (zh) * 2017-03-23 2018-10-09 李启飞 混合式气垫悬浮轨道列车
CN108622114A (zh) * 2017-03-23 2018-10-09 李启飞 气动导向混合式气垫悬浮轨道列车
CN109109873A (zh) * 2017-06-24 2019-01-01 赵润生 气垫式悬浮列车及整体路基轨道系统
CN109532889A (zh) * 2018-11-21 2019-03-29 彭国洪 迎角底翼冲压气悬浮列车
CN111038272A (zh) * 2020-01-02 2020-04-21 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 具有气动升力控制装置的轨道车辆
CN112829771A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 崔彬 真空管道流体膜悬浮车系统
CN114148352A (zh) * 2021-08-20 2022-03-08 王全文 一种轨道交通装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049592A1 (fr) * 1996-03-19 1997-12-31 Central Design Bureau For Marine Engineering (Cdb Me) 'rubin' Procede de generation de traction pour vehicule et dispositif de mise en oeuvre de ce procede
WO1999008918A1 (en) * 1997-08-15 1999-02-25 Cummins Richard D Air-levitated train
CN1730329A (zh) * 2005-05-18 2006-02-08 周东宁 磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车
WO2010030209A1 (ru) * 2008-09-10 2010-03-18 Komissarov Alexander Nikolaevitch Транспортная система и способ её эксплуатации
CN103085805A (zh) * 2013-01-29 2013-05-08 北京航空航天大学 一种利用地面效应气动悬浮和电磁推进的新型超高速列车

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049592A1 (fr) * 1996-03-19 1997-12-31 Central Design Bureau For Marine Engineering (Cdb Me) 'rubin' Procede de generation de traction pour vehicule et dispositif de mise en oeuvre de ce procede
WO1999008918A1 (en) * 1997-08-15 1999-02-25 Cummins Richard D Air-levitated train
CN1730329A (zh) * 2005-05-18 2006-02-08 周东宁 磁悬浮平衡围裙喷缝气封增压室型气垫列车
WO2010030209A1 (ru) * 2008-09-10 2010-03-18 Komissarov Alexander Nikolaevitch Транспортная система и способ её эксплуатации
CN103085805A (zh) * 2013-01-29 2013-05-08 北京航空航天大学 一种利用地面效应气动悬浮和电磁推进的新型超高速列车

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108622115A (zh) * 2017-03-23 2018-10-09 李启飞 混合式气垫悬浮轨道列车
CN108622114A (zh) * 2017-03-23 2018-10-09 李启飞 气动导向混合式气垫悬浮轨道列车
CN109109873A (zh) * 2017-06-24 2019-01-01 赵润生 气垫式悬浮列车及整体路基轨道系统
CN108407824A (zh) * 2018-04-26 2018-08-17 西南交通大学 用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法
CN108407824B (zh) * 2018-04-26 2020-04-28 西南交通大学 用于火车驱动的多翼式重接型电磁推进装置及使用方法
CN109532889A (zh) * 2018-11-21 2019-03-29 彭国洪 迎角底翼冲压气悬浮列车
CN112829771A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 崔彬 真空管道流体膜悬浮车系统
CN111038272A (zh) * 2020-01-02 2020-04-21 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 具有气动升力控制装置的轨道车辆
CN111038272B (zh) * 2020-01-02 2021-04-20 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 具有气动升力控制装置的轨道车辆
WO2021135042A1 (zh) 2020-01-02 2021-07-08 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 具有气动升力控制装置的轨道车辆
US11718182B2 (en) 2020-01-02 2023-08-08 Crrc Qingdao Sifang Co., Ltd. Railway vehicle with aerodynamic lift control device
CN114148352A (zh) * 2021-08-20 2022-03-08 王全文 一种轨道交通装置

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