CN107406009A - 运输系统 - Google Patents

Abstract

高速运输系统包括：至少一个运输结构，其具有至少一个轨道；至少一个胶囊，其被配置为行进通过多个站之间的至少一个结构；推进系统，其被配置为推进所述至少一个胶囊通过所述结构；以及悬浮系统，其被配置为在所述结构内使所述胶囊悬浮。至少一个轨道被定位成提供用以实现所述胶囊的稳定性的平衡力向量。

Description

运输系统

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2015年2月8日的美国临时申请62/113,511的权益，上述文献的公开内容明确地通过引用而全文并入于此。

技术领域

本发明涉及在各个位置之间高速运输人和/或物的系统和方法。

背景技术

经由水、陆地、路轨、空运的传统运输模式彻底改变了我们当前文化的运动和发展。然而，这些传统的运输模式对环境、社会和经济的不利影响引起了寻找利用运输技术的显著改进以高效地在各个位置之间移动人和物的可选运输模式的运动。已经考虑了利用路轨或其它结构化引导组件的高速运输系统来解决现有运输的挑战，同时提高安全性、降低传统运输模式对环境的影响并减少例如往返于主要大都市社区之间的整体时间。

发明内容

本发明的至少一些实施例涉及一种高速运输系统，所述高速运输系统包括：至少一个运输结构，其具有至少一个轨道；至少一个胶囊，其被配置为在多个站之间行进通过至少一个结构；推进系统，其被配置为推进所述至少一个胶囊通过所述结构；以及悬浮系统，其被配置为使所述胶囊在所述结构内悬浮，其中，所述至少一个轨道被定位成提供用以实现所述胶囊的稳定性的平衡力向量。

在一些实施例中，所述至少一个轨道被定位成提供用以实现所述胶囊的水平稳定性的平衡水平力向量。

在附加实施例中，所述至少一个轨道被定位成提供用以实现所述胶囊的垂直稳定性的平衡垂直力向量。

在其它实施例中，所述悬浮系统包括至少一个流体轴承，所述流体轴承被布置在所述胶囊上并且与布置在所述结构中的所述至少一个轨道相互作用。

在另外其它实施例中，各个所述流体轴承包括空气轴承。

在一些实施例中，各个所述流体轴承包括液体轴承。

在附加实施例中，所述悬浮系统包括磁悬浮系统。

在其它实施例中，所述磁悬浮系统包括至少一个Halbach阵列。

在又一实施例中，所述磁悬浮系统包括至少一个电磁体。

在一些实施例中，所述磁悬浮系统包括至少一个永磁体。

在附加实施例中，所述至少一个胶囊附加地包括用于在所述至少一个轨道上至少间歇性地支承该胶囊的轮子。

在其它实施例中，所述胶囊包括被布置成与所述至少一个轨道相互作用的至少一个空气轴承。

在又一实施例中，所述至少一个空气轴承具有U形轮廓。

在一些实施例中，所述至少一个空气轴承具有V形轮廓。

在附加实施例中，所述至少一个空气轴承包括从所述胶囊延伸的一对翼片。

在其它实施例中，所述至少一个轨道在所述结构中被布置在所述胶囊下方，使得所述至少一个轨道支承所述胶囊的重量。

在其它附加实施例中，所述至少一个轨道在所述结构中被布置在所述胶囊上方，使得所述胶囊从该轨道下垂。

在一些实施例中，所述系统还包括至少一个切换站，所述至少一个切换站被布置在沿所述至少一个结构的运输路径中，所述运输路径具有一个上游运输路径和一个下游运输路径、以及至少一个附加的上游或下游运输路径。

在附加实施例中，所述运输路径包括一个上游路径和多个分叉的下游路径。

在其它实施例中，所述运输路径包括一个下游路径和多个分叉的上游路径。

在又一实施例中，所述至少一个切换站包括具有两个分叉的轨道部分的可移动滑道，该滑道能够移动以使其中一个分叉的轨道部分与上游轨道部分和下游轨道部分对准。

在一些实施例中，所述至少一个切换站包括可移动门，该门能够操作以选择性地转动从而将上游轨道部分与所选择的下游轨道部分相连接。

在附加实施例中，所述至少一个切换站包括可驱使侧的轨道，从即将到来的胶囊的路径中选择性地移除所述可驱使侧的轨道，使得当该胶囊接近所述切换站时，仅其中一个可驱使侧的轨道与该胶囊的相应侧的空气轴承相接合以将该胶囊从上游轨道部分引导至一个下游轨道部分。

在其它实施例中，所述流体轴承被配置为在所述轨道和所述流体轴承之间注入流体以支承所述胶囊。

在又一实施例中，各个所述流体轴承能够操作以使流体在所述流体轴承内循环和/或使流体从上游轴承循环。

在一些实施例中，所述胶囊包括沿着该胶囊的外表面的多个支承轴承。

在附加实施例中，所述多个支承轴承中的至少一部分支承轴承包括独立悬架，所述独立悬架被配置为调节所述轨道上方的各个支承轴承的相对高度以补偿所述轨道上的任何突起。

在其它实施例中，所述系统还包括前馈信号生成器，所述前馈信号生成器能够操作以向后方支承轴承传送用于所述多个支承轴承中的一个支承轴承的工作条件以辅助控制所述后方支承轴承。

在又一实施例中，所述前馈信号生成器提供与轴承角度和轴承流体流速至少之一的控制有关的数据。

在一些实施例中，所述悬浮系统被配置为使得所述胶囊上的轴承和所述至少一个轨道之间的间隙中的流体发生相位变化，并且利用所述间隙中的所述流体的相位变化来使所述胶囊悬浮在所述至少一个轨道的上方。

在附加实施例中，各个所述空气轴承利用与所述结构内部的低压环境相比压力更高的空气。

在其它实施例中，所述轮子被定位在相对于所述至少一个轨道的使得在所述悬浮系统运行时不接触所述至少一个轨道的高度处。

在又一实施例中，所述悬浮系统在所述胶囊上的元件被定位在相对于所述至少一个轨道的使得在所述轮子运行时不接触所述至少一个轨道的高度处。

在一些实施例中，所述轮子被定位且布置成能够相对于所述胶囊内的凹陷位置进行部署。

在附加实施例中，所述至少一个轨道包括能够操作以对所述至少一个轨道进行加热或冷却的温度控制系统。

在其它实施例中，所述温度控制系统包括加热器，所述加热器包括能够操作以对所述至少一个轨道进行加热的电导体。

在又一实施例中，所述温度控制系统包括能够操作以对所述至少一个轨道进行冷却的空调系统。

在一些实施例中，所述系统还包括主动式轨道对准系统，所述主动式轨道对准系统包括：至少一个传感器，其能够操作以检测所述至少一个轨道的未对准；处理器，其被配置为基于所检测到的未对准来确定轨道调节；以及轨道致动器，其能够进行所述轨道调节以将所述至少一个轨道移动到适当对准。

在附加实施例中，所述运输结构包括管道。

在其它实施例中，所述磁悬浮系统包括至少一个超导磁体。

附图说明

根据以下结合附图考虑的通过示例的方式示出系统的实施例的描述，将理解关于作为系统的特性的新颖特征(关于系统的结构和操作方法这两者)、以及系统的更多目的和优点。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了图示和描述，并且它们不意图作为对系统的限制的定义。为了更全面地理解本发明以及其其它目的和更多特征，可以结合以下典型且非限制性附图来参考本发明的以下详细描述，其中在附图中：

图1是根据本发明的实施例的运输系统的示意图；

图2A～2C示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型胶囊(capsule)的图；

图3A～3C示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的至少一个管道的图；

图4A～4C是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的管道以及用于将该管道定位在水体中的某一深度处的支承结构的典型示意性图；

图5是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的管道以及用于将该管道定位在水体中的某一深度处的支承结构的另一典型示意性图；

图6A～6E是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的附加管道以及用于将该管道定位在水体中的某一深度处的支承结构的典型示意性图；

图7A～7C是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的附加管道以及用于将该管道定位在水体中的某一深度处的支承结构的典型示意性图；

图8A～8G是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型管道和用于将该管道定位在水体中的某一深度处的支承结构的图以及离岸航运港口的图(及其结果)；

图9A～9C是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的管道制造处理和设备的典型图；

图10是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的又一管道制造处理和系统的图；

图11A～11D是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的管道结构的典型示意性图；

图12A～12B是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的其它管道制造处理和结构的典型示意性图；

图13是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的管道制造处理和结构的另一典型示意性图；

图14是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的管道制造处理和结构的另一典型示意性图；

图15是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的管道制造处理和结构的另一典型示意性图；

图16是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型且非限制性的轨道和轴承结构的图；

图17示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的附加典型轨道和轴承结构；

图18是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的又一典型轨道和轴承结构的图；

图19是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的附加典型轨道和轴承结构的图；

图20示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的附加典型轨道和轴承结构；

图21A～21B示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的附加典型轨道和轴承结构的图；

图22A～22C示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型轨道切换系统；

图23A～23B示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的附加典型轨道、流体轴承结构以及轴承流体回收系统的方面；

图24A～24B示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型轨道和轴承结构的图；

图25A～25B示出根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型流体轴承结构和用于控制(或调节)该流体轴承结构的操作的前馈系统；

图26是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的另一流体轴承结构的示意性典型图；

图27是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的另一轨道和轴承结构的示意性典型图；

图28A～28C是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的轨道和胶囊推进元件的示意性典型图；

图29是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的轨道和胶囊推进元件的示意性典型图；

图30A～30D是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的用于推进胶囊的推进元件的示意性典型图；

图31A～31B是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的用于在轨道上面(或上方)支承胶囊的悬浮元件和轮子元件的示意性典型图；

图32是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型轨道热控制系统的示意图；

图33是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型胶囊再定向系统的图；

图34是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型胶囊装载系统的图；

图35是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型货物装载系统的图；

图36是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型支架系统的图；

图37是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的被动式电磁制动系统的示意图；

图38A和38B是根据本发明的实施例的正在变窄的典型管道通道的示意性图；

图39是根据本发明的实施例的运输系统中所使用的典型被动式悬浮系统的图；以及

图40是根据这里描述的控制系统的实施例所使用的典型系统环境。

具体实施方式

在以下描述中，将关于附图来描述本发明的各个实施例。根据需要，这里讨论了本发明的实施例的具体实施方式；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是可以以各种可选形式实施的本发明的实施例的示例。附图不是必须按比例的，并且一些特征可能被放大或者最小化以显示特定组件的详情。因此，这里公开的特定结构和功能详情不被理解为限制性的，而仅被理解为用于教导本领域技术人员从不同方面采用本发明的代表性基础。

这里所示的详情利用示例的方式并且仅用于说明性地讨论本发明的实施例，并且是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面最有用且最容易理解的描述而呈现的。在这方面，没有尝试比对本发明的基本理解所必需的更详细地示出本发明的结构详情，使得使用附图所进行的描述对于本领域技术人员而言如何在实践中实施本发明的形式是显而易见的。

除非上下文另有明确规定，这里所使用的单数形式“a”、“an”和“the”包括复数引用。例如，除非特别排除，对“磁性材料”的引用还将意味着可以存在一种或多种磁性材料的混合物。

除了另有规定的情况，说明书和权利要求书中所使用的所有表示数量的数字被理解为在所有情况下通过术语“约”来修饰。因此，除非有相反指示，说明书和权利要求书中阐述的数值参数是可以根据旨在通过本发明的实施例获得的期望属性而变化的近似值。至少不应认为是尝试将等同原则的应用限制到权利要求书的范围，各数值参数应该根据有效数字的数量和一般舍入约定来进行解释。

另外，本说明书内的数值范围的列举被认为是该范围内的所有数值和数值范围的公开(除非另有明确指示)。例如，如果范围从约1到约50，则认为其包括例如该范围内的1、7、34、46.1、23.7或任何其它值或范围。

除非有相反的特别说明，这里公开的各个实施例可以单独地或者各个组合地使用。

运输系统概述

参考图1，示出根据本发明的方面的运输系统10。在实施例中，运输系统10包括行进通过两个或更多个站16之间的至少一个管道14的一个或多个胶囊或运输舱12。在本发明的一个典型实施例中，运输系统10的一个或多个胶囊12移动通过至少一个管道14内的低压环境。根据本发明的某些方面，低压环境包括(但不限于)低于海平面处的1个大气压(或约为1巴)的任何压力。

包含一些结构和系统示例的Hyperloop Alpha(一本由Elon Musk著作的白皮书)中讨论了高速运输系统中的一些元件，上述文献的全部内容明确地通过引用而全文并入于此。

在本发明的典型且非限制性实施例中，系统包括闭环系统中连接例如站16的一个或多个部分抽真空管道14。在其它考虑的实施例中，系统可以包括原点和目的地之间的单向连接。在实施例中，管道14的大小可被设计成用于胶囊12周围的最佳空气流动，以在预期或设计行进速度下改进性能和能源消耗效率。根据本发明的方面，管道14中的低压环境使胶囊12上的阻力最小，同时保持从管道中抽出空气的相对容易性。

在实施例中，可以使用从例如胶囊的底侧排出并且与相应轨道相互作用的增压流体流(例如，空气或液体)来使胶囊悬浮在轨道上方。在其它考虑的实施例中，可以例如使用具有例如非超导磁体的被动式磁悬浮(例如，磁浮)来使胶囊悬浮。在某些实施例中，可以使用火箭、翼、气动(控制)面、离子引擎、电磁体和/或滑块垫来使胶囊悬浮。另外，胶囊可以包括(例如在胶囊上呈Halbach阵列的)一个或多个永磁体，其中该一个或多个永磁体与被动式导轨相互作用以使胶囊悬浮。通过利用被动式磁悬浮，可以实现高的升阻比，从而带来非常低的功耗。此外，根据本发明的一些方面，被动式(例如，永久)磁悬浮系统的效率可以随着载具速度的增加而(至少在某些方面)增加。其它实施例可以利用超导磁体来使胶囊悬浮。

通过实现本发明的方面，胶囊可以按需操作或使用，这进一步支持按需经济。例如，在实施例中，胶囊可以频繁地每十秒离开站(例如，在运输系统的管道中发射)。例如，以这样的方式，胶囊可以按需操作或使用。在实施例中，实现本发明的方面将导致城市的转型并且将解锁房地产价值，且将具有重塑例如航运业和物流业的能力。另外，实现本发明的方面将深刻地影响人类行为以及人类与地球的互动，并且将减少运输和航运污染。

虽然本发明的实施例涉及使用低压环境，但在一些考虑的实施例中，环境可以处于大气压(即，非低压环境)下，这与低压环境相比可能更容易维持。例如(以及如这里更详细讨论的)，对于一些较短的行进距离(例如，足够短以使得胶囊在需要再次减速之前可能不容易获得高速)，使系统在处于大气压下的环境中运行可以更高效，从而例如减少了维持低压环境的成本。例如，如果行进路线只有30km长，则胶囊可能(由于该路线的相对较短距离而)不能够实现其最高速度。在这样的实施例中，本发明考虑到将环境的工作压力减小到大气压以下可能是不必要的。

根据本发明的方面，在实施例中，环境的压力可以通过设计而以均匀压力(例如，均匀低压)工作。然而，发明人考虑到，本发明的实施例可以包括正以不同压力(例如，两个不同的低压)工作的管道的不同区域。例如，管道的一个区段可以维持在常压下以装载胶囊。一旦装载好胶囊，可以关闭气闸并且可以使管道区段减压到运输系统的低压，此后，打开另一气闸并且沿运输系统的路径来发送胶囊。与本申请同一日期提交于美国专利商标局的共同转让美国申请(代理人案卷号P48971)中讨论了高速运输系统的气闸和闸阀的方面，其内容明确地通过引用而全文并入于此。

胶囊在管道的整个长度上以低速和高速两者进行运输，并且可以利用气动升力而在增压气垫上支承胶囊，或者可以利用例如火箭、翼、气动(控制)面、离子引擎、电磁体、滑块垫、永磁体(例如，Halbach阵列)或超导磁体来使胶囊悬浮。在一些实施例中，还可以在轮子上(例如，间歇性地)支承胶囊。如这里更详细讨论的，应当理解，可以提供许多其它机构和环境来实现本发明的目的。

根据本发明的方面，胶囊、管道元件和轨道能够彼此通信，以例如控制行进在管道内的胶囊和/或控制管道或轨道的工作条件。作为一个示例，同一管道内的胶囊之间的间隔可以使用知道其它胶囊的相对位置的自主载具来维持。应当理解，通过自主的方式，载具不是由载具上的操作者来驱动的，而是使用至少一个计算机化控制器来操作的。因此，如果管道路径前方的载具(例如，由于故障)减速了，则位于该减速的胶囊上游的其它胶囊可以包括用以检测、识别和分析这种情况的传感器，并且可以使上游胶囊的速度变慢。作为另一示例，胶囊可以与中央命令(其知道系统中的各胶囊的位置和速度)进行通信，并且从中央控制接收如果在所述胶囊前方的胶囊移动太慢、则使该胶囊的速度变慢的指令。作为系统元件之间为了控制工作条件而进行的通信的其它示例，在地震事件期间，管道的用于检测地震活动(例如，更接近地震活动的震中)的部分可以与更远离震中的管道部分进行通信，以为了考虑地震活动而调节管道的工作条件和/或管道支承结构(例如，热膨胀接头或者减震元件)。

在实施例中，如果例如在胶囊本身之间或者在胶囊和轨道或管道之间存在通信损耗，则运输系统(或其一部分)可能停止、并例如使空气压力进入管道的低压环境中以辅助胶囊的减速。也就是说，通过移除或减少管道中的低压环境(例如，使压力达到大气压)，胶囊将遇到更大的空气阻力，这将导致胶囊减速。在实施例中，胶囊可以各自配备有在紧急(例如，低压环境的损失)情况下足以向胶囊提供辅助推进力(例如，以推进胶囊(或者使胶囊缓慢行进)至下一站或紧急出口)的车载紧急动力系统。如果有需要，则附加的紧急措施可以包括例如与轨道相邻的途径，作为从胶囊离开的乘客的走道。紧急走道可以包括用以辅助下车的乘客在紧急走道中导航的照明，并且还可以包括用以向下车的乘客提供可呼吸的空气的气流(例如，氧气)系统。在实施例中，可以例如在故障或紧急的情况下提供用于从管道出来的乘客出口的区域。

参考图2A，示出运输系统的胶囊(或运输舱)12的典型且非限制性的图。在实施例中，胶囊12可以成流线型以在该胶囊12行进通过运输系统的至少一个管道14的低压环境时减少空气阻力系数。根据本发明的方面，在某些实施例中，被布置在胶囊前端的压缩机能够操作以摄取到来的空气的至少一部分并使其通过胶囊(而不是使空气在载具周围位移)。例如，如图2A中的典型实施例示意性地示出，胶囊12可以在其前沿面包括压缩机。在实施例中，压缩机能够操作以摄取迎面而来的空气并且利用经压缩的空气来进行悬浮处理(例如，在经由使用经压缩的空气和气动升力进行操作的空气轴承来支承胶囊的情况下进行悬浮处理)。另外，如图2A中的典型实施例示意性地示出，在实施例中，可以使用经压缩的空气来使例如位于胶囊后端处的涡轮旋转，以向胶囊12提供动力。如图2A中的典型实施例示意性地示出，胶囊12还可以包括被构造且布置成驱动压缩机的马达、以及用于存储例如从涡轮获得的能量的电池。在与本申请同一日期提交于美国专利商标局的、名为“Power SupplySystem And Method For A Movable Vehicle Within A Structure”的共同转让美国申请(代理人案卷号P48985)中讨论了附加的动力系统，上述申请的内容明确地通过引用而全文并入于此。胶囊12还包括可以被配置用于人类、货物和/或人类和货物两者的有效负载区域。

如图2B中的典型实施例所示的，胶囊12’的内部(例如，有效负载区域)可以被配置为在考虑到例如安全和舒适的情况下用于运载多个乘客的乘客服务载具。根据本发明的方面，在管道和/或胶囊被配置或构造用于人类乘客的情况下，其可以包括更严格的安全和/或逃生措施。例如，运载人类的胶囊可以包括(或者具有更稳健的)环境控制和生命保障(ECLS)系统。

对于典型且非限制性实施例，胶囊12可被配置为运载八个人，并且在另一非限制性实施例中，胶囊12可以被配置为运载八十个人。根据本发明的方面，较小的胶囊(例如，被配置为运载8名乘客的胶囊)并不需要长的时间来装载以达到其容量，从而使得这样的胶囊被更频繁地发送(一装载好就发送)。以这样的方式，对于较小容量的胶囊，胶囊能够以按需的方式发出。相反，对于被配置为运载例如80个人的胶囊，可能需要更多的时间来填充胶囊以达到其容量，这可能需要一些乘客在离开之前等待更长的时间段。然而，根据本发明的方面，对于较大容量的胶囊，可能不需要频繁地发送胶囊。

乘客可以在位于管道端部或者沿管道长度的分支处的各站进入和离开胶囊(例如，如图2B中所示)。根据本发明的方面，胶囊座位可以符合乘客的身体以例如在行进时所经历的高速加速和/或减速期间保持舒适。在一些实施例中，座位可以是可定向的和/或可调节的，以最好地应对由载具引起的对乘客的加速负荷。

在本发明的可选实施例中，胶囊被配置为使得能够在各个位置之间运输诸如材料或物品(例如，汽车、货物集装箱)连同乘客等的有效负载。对于这样的实施例，发明人考虑了具有针对乘客和货物的分开的装载站的实施例。也就是说，可以(例如，首先)在货物装载站处将货物装载到胶囊中。一旦填充好胶囊的装货区，该胶囊可被引导至乘客装载区域，其中乘客可以从该乘客装载区域进入胶囊。以这样的方式，由于货物已经在乘客登车之前装载好，因此已经登上胶囊的乘客无需等待货物装载。

在又一考虑的实施例中，例如如图2C中的典型实施例所示的，胶囊12”可以被配置为仅包含货物(也就是，胶囊可以不被配置为运载人类乘客)。在这种情况下，胶囊可以被配置为运输一个或两个FEU(四十英尺换算单位)集装箱13。在典型且非限制性实施例中，运输系统能够操作以每十秒一次频率地发送胶囊。通过实现本发明的方面，运输系统能够操作以提供用于运送时间敏感的物品的经济有效且迅速的方法。此外，由于允许的G荷载，因此被配置为且可操作用于仅运输货物的胶囊(与运载人类的胶囊相比)可以以更快的速度运行。

例如，在胶囊仅运输例如非人类货物的实施例中，可以不限制(或者可以较少限制)胶囊行进通过管道的速度。在胶囊移动通过弯曲(或转弯)的路径时，该胶囊的内容物将受到增加的G力。在胶囊的内容物包括人类(或其它动物)的情况下，可以在这样的弯曲路径中减小胶囊速度以减少乘客所经历的G力程度。然而，非人类货物可能较少受到增加的G力的影响，并且在这样的实施例中，可能无需在弯曲路径期间使运载非人类货物的胶囊减速(或者与运载人类的胶囊相比，可以较小程度地使运载非人类货物的胶囊减速)。另外，对于胶囊仅运输例如非人类货物的这类实施例中，胶囊可能不需要与运载人类的胶囊所利用的安全机构相同水平的安全机构(例如，生命保障系统)。

在实施例中，胶囊可以被配置(或构造)为具有被指定用于容纳货物的空间，使得货物更有可能承担预期的G力。这类指定空间应该被设计为将货物或其它有效负载保持在其装载位置处，使得在胶囊的行进期间，货物和/或有效负载以及胶囊内的物体不会发生移动。如应当理解的，如果在行进期间要移动(或转移)货物，则这样的移动可能会打乱胶囊的平衡，并且不利地影响胶囊的行进。

根据本发明的其它方面，可以使用货物或有效负载定向测试器来测试(或测量)所装载(例如，装载有货物和/或包括乘客的其它有效负载)的胶囊，以确保胶囊得到适当的装载(例如，得到适当的平衡)并且在货物装载的胶囊未得到适当(例如，均匀)装载的情况下提供指示(例如，警告)。例如，对于沿管道的大部分行进距离而言，胶囊是滑行的并且可以围绕其纵轴在管道中(例如，在行进通过管道中的转弯时)自由地相对转动。如果胶囊未得到适当的或充足的平衡，则胶囊的这种转动可能变得太极端而不能保持舒适的行进体验。可以提供秤以及附着式传感器和警报来测量重量和/或平衡(例如，胶囊中的重量分布)并且在需要时提供警报。

根据本发明的附加方面，在利用运载人类的胶囊(或运输舱)和运载货物的胶囊两者的实施例中，这些各个胶囊可以在大小上有所不同，并且在实施例中可以利用各自针对相应的胶囊进行了优化的分开的轨道系统和管道。

如图2A所示，胶囊12包括一个或多个车载压缩机。在与本申请同一日期提交于美国专利商标局的、名为“Axial Compressor Configuration”的共同转让美国申请(代理人案卷号P48981)中讨论了压缩机的附加方面，上述申请的内容明确地通过引用而全文并入于此。

根据本发明的方面，压缩机使得胶囊能够经过相对狭窄的管道14而不阻碍在胶囊和管壁之间行进的气流。例如，胶囊12在管道14内的运行可能导致在胶囊12的前面聚集气团，这可能增加阻力系数和/或不利地影响当前胶囊前方的胶囊。压缩机能够操作以压缩绕过胶囊12的空气。也就是说，代替在胶囊12周围通过迎面而来的空气，在某些实施例中，压缩机能够操作以摄取迎面而来的空气中的至少一部分来使其穿过胶囊中所设置的通路，以减少胶囊12上的阻力。在典型且非限制性实施例中，压缩机的压缩比可以是30/1，可以是4/1，或者可以是该范围内的某个值。在其它实施例中，胶囊可以不包括车载压缩机。

压缩机还可以操作以例如向胶囊12相对于空气轴承的底侧供给空气，其中这些空气轴承提供气垫以在整个行程中支承胶囊的重量。在其它实施例中，胶囊可以例如在初始加速(例如，在空气轴承和升力不足以使胶囊悬浮的情况下以较低速度加速)期间和/或紧急情况期间利用轮子。如这里更详细讨论的，在一些实施例中，轮子可以被布置于仅在空气轴承(或其它悬浮系统)不足以使轮子从轨道升起的情况下与轨道接合的固定高度处。在其它考虑的实施例中，轮子可以能够相对于凹陷位置进行部署。

根据本发明的方面，胶囊12可以经由贴固在沿低压管道的各个位置处(例如，沿管道的各站和/或所选位置处)的磁性直线加速器或直线马达(例如，直线同步马达(LSM)或直线感应马达(LIM))来加速，其中每个胶囊12中或上包含转子。在与本申请同一日期提交于美国专利商标局的、名为“Continuous Winding For Electric Motors”的共同转让申请(代理人案卷号P48975)和名为“Dynamic Linear Stator Segment Control”的共同转让申请(代理人案卷号P48991)这两者中讨论了直线马达的方面，上述申请的内容明确地通过引用而全文并入于此。

转子位于胶囊上，以经由直线加速器将动量传递到胶囊。在本发明的实施例中，移动马达元件或转子位于胶囊上，以与位于轨道上的驱动胶囊的定子或静止马达元件相配合。定子被构造和布置成局部地对胶囊进行引导和加速和/或减速。

直线加速器被构造成沿管道长度在各个位置处以对胶囊进行加速。也就是说，根据本发明的方面，直线加速器可以不沿着(例如，从点A到点B的)整个轨道而定位，而是仅位于离散段中。当胶囊在低压环境中运行时，一旦加速，胶囊会在失去显著速度之前行进一段显著距离(例如，胶囊可以在失去其初始速度的10％之前行进100km)。如此，当胶囊从点A向点B行进时，一旦加速，胶囊可能仅需要(通过直线加速器(例如，LSM或LIM)的离散段提供的)间歇性速度提升。

在其它典型实施例中，胶囊12可以使用以下各项中的一项或多项来加速(和减速)：喷射推力、涡轮风扇、涡轮螺旋桨、推进器、液压缸、气压缸、线缆、流体、流体喷射和/或热梯度。

现参考图3A，更详细地描述了运输系统10的一个或多个管道14。在本发明的一个典型且非限制性实施例中，一对圆柱形管道18、20通常按并排结构定位。根据本发明的方面，管道18、20的并排结构降低了运输系统的整体物理占地面积，并且提供了公共设施和系统组件的高效使用和管理。如图3A中的典型实施例所示，管道18、20通过沿行进路径间隔开的一系列支承件(例如，支柱或桥塔22)而支承在地面上方。在典型实施例中，支柱22沿着运输路径按大约每100英尺(30m)放置，并且在转弯处或根据需要来在支柱之间考虑其它间隔。

在这样的实施例中，使用支柱(或支承件)22来支承运输系统的管道18、20，这提供了许多益处。在实施例中，支柱22可以包括用以调节横向和/或垂直力或(例如，由于胶囊移动、热因素或地震事件引起的力而造成的)位移的一个或多个减震器。管道18、20无需固定到支柱22，而是可以固定到支柱22所支承的减震系统。支柱22和减震系统被构造和布置成在垂直方向上约束管道18、20，同时允许热膨胀的纵向滑动以及减震的横向滑动。一些实施例还允许支柱22与管道18、20之间、和/或支柱与地面之间的垂直方向的一些移动。另外，根据本发明的方面，支柱到管道连接的位置可以是可垂直和/或横向调节的，以例如确保管道的适当对准并且提供更平滑的行驶。在本发明的另一实施例中，可以在各站设置滑动接头以调节例如由于热膨胀造成的管道长度变化。

图3B示出运输系统10的管道14的典型且非限制性图，其局部剖视图示出其内具有胶囊12的管道14的内部。如图3B所示，管道14无需固定到支柱22，而是可以固定到支柱22所支承的减震系统23。减震系统23被构造和布置成在垂直方向上约束管道14，同时允许热膨胀的纵向滑动以及减震的横向滑动。在与本申请同一日期提交于美国专利商标局的、名为“Expansion Joints,Dampers and Control Systems for a Tubular TransportationStructure Stability System”的共同转让美国申请(代理人案卷号P48977)中讨论了减震系统的附加实施例和详情，上述申请的全部内容明确地通过引用而全文并入于此。

图3C示出运输系统300的管道14的典型且非限制性图。如图3C所示，管道14上具有用于捕获太阳能的一个或多个太阳板(例如，光伏电池)305。所捕获的太阳能可以存储在未示出的适当存储装置(例如，电池)中。所存储的太阳能可以例如在运输系统内使用(例如，以向胶囊推进系统、管道增压系统和/或生命保障系统供电)，以及/或者用于将过剩的电力传递(例如，出售)回至电力公司和/或传递(例如，出售)给其它下游用户。根据本发明的方面，通过利用太阳能来向运输系统供电，可以减少或最小化用于运输系统的操作的能量和/或环境成本。根据本发明的其它方面，由于运输系统将涉及管道14的安装，因此使得用于安装太阳能系统的附加成本最小化。应当理解，太阳能系统300可以利用可能位于例如一个或多个“中心”位置和/或分布在整个运输系统中的合适的传统电力存储和分布控制(例如，一个或多个处理器)。如图3C进一步所示，根据本发明的方面，管道14沿另一运输系统(例如，高速公路310、火车轨道、自行车道和/或人行道315)的路权(right of way，ROW)布置，其中该另一运输系统可以例如是已经存在的和/或与运输系统300同时开发的。与图3B中的支承件22(其具有带两个支柱腿的倒置“U”形)相比，图3C中的典型实施例的支承件22’利用单支柱结构。

根据本发明的方面，通过将运输管道布置在陆地上(例如，地平面上)或陆地内(例如，地平面下)，可以消除或减少对地平面的需求。另外，地平面上的管道可以更容易跨越天然屏障。例如，桥可能例如由于每个胶囊的低质量而较便宜，并且隧道可能例如由于管道对外部压力的抵抗而较便宜。另外，将运输管道布置在陆地上(例如，地平面上)或陆地内(例如，地平面下)，这样可以存在较少的构造障碍(例如，容易获得路权(或ROW))。在实施例中，管道可以例如在地平面上或者经由地平面下的隧道到达市中心。

可选管道位置

现参考图4A～8G，示出本发明的运输系统的一系列可选实施例。与图3A～3C中的典型且非限制性地面上(或地平面上)的运输系统不同，在实施例中，至少一个管道可以至少部分地设置在诸如地面下或水体以下等的可选位置处，以例如实现优越的结构和/或运行性能、以及/或者减少征地和/或空中权利成本并且利用其它运输模式来避免干扰。例如，在水上或水中构造(例如，至少部分地构造)运输系统，这会存在较少的构造障碍(例如，容易获得路权(或ROW))。另外，通过将运输系统定位在水体之中(或之上)，沿着运输路径可能会有较少的障碍物，从而使得运输路径更直(且更短)。另外，基于水的系统(例如，基于水下的系统)使得可以例如经由隧道(例如，小隧道)将货物递送至内陆港口的离岸港口成为可能。如以下进一步讨论的，实现本发明的方面还将使得能够对例如先前被港口利用过的海滨物业进行重新分配。

通常，胶囊的垂直/上下移动(例如，为了改变海拔以上升到丘陵或山脉)比胶囊的左右移动更难实现。因此，根据本发明的方面，通过使运输系统位于水体之上(或之中)，可以避免(或减少)具有显著海拔变化的运输路径。

图4A示出本发明的用于将管道14定位在水体410中的预定深度D(例如，预定深度)处的水下支承结构400的一个典型且非限制性实施例。如图4A所示，至少一个管道14被设置在水410的表面下方并且通过一个或多个浮标26而保持在指定深度D处。

根据本发明的附加方面，在实施例中，管道14可以由如下的材料构成，这种材料使得管道的状态可以是在水中自然浮起的、中性浮起的、或自然下沉的。对于典型实施例，管道很容易自然浮起，并且可以包括用以实现中性浮力的配重。附加实施例可以利用锚固件、杆状浮标和/或张力滞后平台来辅助保持管道在水中的位置和/或定向。在进一步考虑的实施例中，管道14可以具有沿管道14的不同部分的不同浮力特性。例如，管道14的不同部分可以包括不同的材料、不同的构造和/或不同的厚度，以提供沿管道14的不同部分的不同浮力特性。浮标26可以适应于管道14的物理状态以确保管道保持在通常静态的位置。

浮标26能够以各种方式进行配置以实现本发明的目的。如图4A所示，浮标26包括被配置在第一端处的浮动元件415以及(例如，可释放地)在第一端处接合浮动元件415并且(例如，可释放地)在第二端处接合管道14的外表面的一部分的连接部分420。在实施例中，连接部分420可以是线缆(例如，钢缆)、纤维、织带、有机材料或金属棒，其在端部处具有适当的连接件以将浮动元件415和管道14相连接。管道14可以设置有适当的(例如，被焊接或以其它方式紧固至管道的)容纳环，以例如容纳连接部分420的连接。可以考虑浮标26的浮动元件415可以被设置在水的表面上(例如如图4A所示)，或者可选地，浮标26’的浮动元件415’可以被设置在水410的表面上方(例如，如图4B所示)以实现本发明的目的。在实施例中，浮标26还可以例如利用线缆(未示出)固定到海床，以保持浮标26的相对位置。虽然本说明书描述了管道在预定深度处的定位，但应当理解，地表水可以具有例如2～40米之间的偏差。如此，(至少部分地)利用浮标进行支承的实施例可以在水面具有偏差时具有相对深度的变化。如此，本发明中的预定深度的描述不应被理解为限制本发明的任何实施例。

在图4B所示的本发明的典型且非限制性实施例中，运输系统400’可以包括与管道14进行机电通信的一个或多个支承结构28。在实施例中，支承结构28可以为管道14提供第二浮动支承。可选地或附加地，支承结构28可以在运输系统中提供可选功能，包括但不限于在管道14和一个或多个远程监视站(未示出)之间接收和发送数据、提供空气交换和换气连接以及/或者用作紧急逃生路径的口以及/或者与用于船只和/或直升机的乘客停泊区域的连接。例如，在实施例中，浮标26和/或支承结构28中的一个或多个可以包括天线或遥测系统、太阳能或其它电力系统、人类出入接口系统(例如，直升机停机坪或船码头)、照相机、照明系统、Wi-Fi(或无线保真)系统、一个或多个压载舱、以及/或者推进器和驱动器。另外，浮标26和/或支承结构28可以包括生命保障系统，其中生命保障系统包括例如以下各项中的一项或多项：用以向管道14提供空气的通气管系统(例如，包括导管或管)、管道14的通风孔、用于保持或重建管道内的低压环境的真空泵、以及用于乘客从运输系统逃生的水平面载具(例如，船只)。

还应当理解，浮标26还可以被配置为支持针对支承结构28的服务目的。例如，如图4C中所示的，支承结构28’包括具有一个或多个浮动元件415的浮标26”。

图5示出本发明的用于将管道定位在水体410中的预定深度D处的支承结构500的另一典型且非限制性实施例。至少一个管道14(此处被示出为处于并排结构的两个管道14)被配置在水410的表面下方并且通过至少一个主动式稳定器(例如，垂直的主动式稳定器30和/或水平的主动式稳定器30’)和至少一个被动式稳定器32而保持在指定深度D处。一个或多个主动式稳定器30、30’经由各自的稳定器连接件505而固定至管道14，并且各自包括一个或多个马达(未示出)，其中可以启动马达以调节管道14的位置和/或转动来保持通常静态的相对位置和/或定向。一个或多个处理器可以被配置为(例如，从陀螺仪、光学传感器和/或压力传感器)接收相对位置和/或定向信息，并且控制主动式稳定器30、30’和/或压载物以保持相对位置和/或定向。被动式稳定器32被构造和布置成用作稳定龙骨(其可以如所示的垂直或水平地定向)。结构500还可以包括用以确定管道14的深度和/或定向的一个或多个传感器(例如，压力传感器和/或陀螺仪)。支承结构500还包括一个或多个压载物34，其中该一个或多个压载物34可以经由各自的压载连接件510而连接至管道14。在实施例中，一个或多个被动式稳定器32可以与主动式稳定器30、30’和压载物34(例如，压载舱和阀门系统)相配合，以调节和/或保持管道14在水410中的深度和/或转动。压载物34可以例如用海水进行填充以减少支承结构500的浮力，或者可选地，可以用空气进行填充以增加支承结构500的浮力。如图5所示，一个或多个被动式稳定器32在距管道14的某一距离处(经由稳定器连接件505)连接至管道14，并且被构造和布置成向管道14提供稳定性。如应当理解的，如图5所示，垂直的主动式稳定器30提供了垂直方向(例如，向上和/或向下)的稳定性和/或调节以调节管道14的深度，而水平的主动式稳定器30’提供了水平方向(例如，向左和/或向右)的稳定性和/或调节以调节管道14的位置。如这里所述，其它实施例可以利用杆状浮标、摆锤和自然振荡频率来提供附加的水平和/或垂直稳定性。

图6A～6E示出本发明的用于将管道定位在水体中的某一深度处的支承结构的附加实施例。如图6A所示，在管道14的两个区段之间的运输系统的离散位置处，设置一系列接头36。在一些实施例中，例如，这些接头36可以用于具有较慢胶囊速度的区域(例如，各站附近、和/或陆地/海洋接合处)。根据本发明的方面，接头36使得相应的管道区段能够(例如利用水体的流动)进行调节(或移动)，同时保持用于胶囊行进的稳定管道环境。应当理解，接头36是360°地绕着管道14。在实施例中，接头36可以包括橡胶材料、弹性材料、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、其它柔性材料、和/或复合材料(例如，利用柔性金属线缆、电线、纤维或绞线进行加固的聚合材料)。接头36可以例如使用焊接、夹紧或者使用紧固件而附接到各个管道14。

在本发明的一个典型且非限制性实施例中，各接头36使得一个管道14能够在一个或多个预定偏转角θ内相对于其相邻管道14进行相对角运动。应当理解，应该确定一个或多个预定偏转角θ，以防止相邻管道区段14之间的角度过大。也就是说，当胶囊在管道14内行进时，如果相邻管道区段之间的偏转角过大，则例如乘客可能在胶囊穿过该偏转角时受到非常高的G力。如此，根据本发明的方面，相邻管道区段14之间的偏转量可以被限制为最大偏转角θ。在实施例中，最大偏转角θ可以基于例如胶囊设计速度和货物类型(例如，人类货物、非人类货物或无生命货物)来确定。

如图6B所示，如果接头36到达预定偏转极限θ，则接头36在角度偏转极限θ停止且就位，从而允许相应接头(例如，下游或上游接头36)能够偏转以保持例如如图6C所示的胶囊系统行进路径38。此外，根据本发明的方面，图6B中所示的偏转可以是垂直偏转(例如，向上或向下)、水平偏转(例如，向左或向右)，或者可以是垂直偏转和水平偏转两者的组合。可以利用限制接头36的弯曲的一个或多个结构来限制接头36的移动范围。例如，可以在接头36周围或之内布置大致双锥形的限制器，以防止接头弯曲超过双锥形(其被配置为仅允许最大偏转角θ)的包容角。对于另一典型实施例，接头36可以包括被配置为限制管道向最大偏转角θ的相对弯曲和/或控制(例如，限制或延迟)接头36的变直的机电致动器。在接头“锁定”之后，其被配置为且可操作用于将偏转传递至相邻管道。以这样的方式，在达到最大偏转的情况下，接头36能够操作以将荷载传递至相邻管道。

在实施例中，管道可以在陆地上方(例如，悬置离开陆地或水面)、在陆地上(例如，在陆地或水的表面上)、在地面下和/或在水面下。根据本发明的方面，图6D示出具有被设置在水410的表面下方并且通过接头36连接至入口管道42的至少一个管道14的管道结构600’。如图6D所示，入口管道42包括可以至少部分地设置在水中的第一端、以及延伸到陆地44的与水410抵接的部分中的第二端。

图6E示出本发明的另一实施例600，其中一个或多个浮标26和/或支承构件(未示出)与各自的接头36(经由连接件420)相连接。根据本发明的方面，例如，在相对平静的水中(例如，在海湾或港口区域)，当浮标26的浮动元件415在水410的表面上移动时，管道区段14能够在各自接头36的允许角度范围内相对于彼此移动。

在实施例中，当达到最大偏转角θ时，接头36可以在使受影响的管道区段14能够朝向直线对准而“变直”之前被暂时(例如，在短时间内)锁定在该最大偏转角θ处。在实施例中，受影响的管道区段14的“变直”可能变慢。例如，作用在管道区段14上的力(例如，潮汐力)可以使两个管道区段相对于彼此偏转，这样将会使接头36弯曲。假设对于该示例、接头36弯曲到其最大偏转角θ，则当力(例如，潮汐力)减弱时(否则可能使得管道区段回到其完全对准的状态)，接头36在一段时间(例如，15秒)内保持在最大偏转角θ处，然后(例如，缓慢地)释放。根据本发明的方面，通过延迟和/或减缓接头36的角定向(例如，从最大偏转角θ)的释放，可以避免管道方向的突然变化。在某些实施例中，当胶囊正在接近或者位于以最大偏转角θ弯曲的接头36内时，可以利用延迟和/或减缓的变直。

在实施例中，运输系统可以被配置为(例如，暂时地)停止，以使系统中的胶囊的速度变慢、或者在例如水体正经历可能导致高水平的管道移动的极端湍流(例如，大波浪)的情况下停止向系统中发送附加胶囊。例如，可以配置和/或利用传感器和/或GPS信息来检测极端条件(例如，比正常波浪大、有影响的天气)并主动控制例如运输系统的多个部分以调节该条件。这样的传感器可以例如包括加速度计、陀螺仪和/或光学传感器。这样的主动控制可以例如包括使干扰的直接区域中的胶囊减速以及调节上游胶囊的速度。可以例如通过控制推进系统不向经过的胶囊提供加速、部署胶囊制动系统(例如，被动式电磁制动)或者部署减速装置来使胶囊减速。在与本申请同一日期提交于美国专利商标局的、名为“Deployable Decelerator”的共同转让美国申请(代理人案卷号P48993)中还讨论了制动系统的示例，上述申请的内容通过引用而全文并入于此。在附加实施例中，主动控制可以包括沿着行进路径预测未来并且调节通过速度和/或调节管道区段的对准。系统可利用管道和/或胶囊的通信能力来发送和/或接收用于调节通过速度和/或调节管道区段的对准的指令。

图7A～7D示出本发明的用于将管道14定位在水体中的预定深度处的支承结构的又一实施例。如图7A所示，对于该典型且非限制性实施例，横跨的支承构件740在多个浮标26之间延伸以向系统提供横向支承和结构。应当理解，该横跨的支承构件740是可选的。至少一个管道14被设置在水410的表面下方并且通过多个浮标26而保持在指定深度D处。由于结构可能经受扭转偏转，因此该结构可以例如沿着管道的长度包括一个或多个稳定器(例如，被动的或主动的)、锚固件或其它合适的结构，以减小或最小化这样的扭转偏转。

如图7B和7C所示，在本发明的另一实施例中，多个浮标可以按各种数量进行分组以确保管道14相对于彼此的适当对准。例如，如图7B所示，一对浮标26经由附接件(未示出)而附接到相对侧上的各接头36。如图7C所示，三个浮标26经由附接件(未示出)而附接到各接头36，其中两个浮标被布置在“曲线”的外侧，且一个浮标被布置在“曲线”的内侧。虽然图7C中的典型实施例示出被布置在“曲线”的外侧的两个浮标以及被布置在“曲线”的内侧的一个浮标，但本发明考虑了其它布置。例如，可以将两个浮标布置在“曲线”的内侧并且将一个浮标布置在“曲线”的外侧，或者可以将一组四个浮标26附接到各接头36。此外，虽然该实施例示出附接在接头36处的浮标，但是本发明考虑到附加浮标可以附接到管道14本身。浮标可以例如使用具有合适连接器(例如，钩)的钢缆而附接到接头36和/或管道14本身。

图8A～8G示出本发明的实施例的其它典型且非限制性方面。如这里讨论的，在实施例中，管道可以在陆地上方(例如，悬置离开陆地或水面)、在陆地上(例如，在陆地或水的表面上)、在地面下和/或在水面下。根据本发明的方面，图8A示出具有被设置在水410的表面下方并且通过接头36连接至入口管道42的至少一个管道14的管道配置800。如图8A所示，入口管道42包括至少部分地设置在水中的第一端、以及延伸到陆地44的与水410抵接的部分中的第二端。根据本发明的方面，入口管道42可以被配置为能够接入站16和/或接入管道805的延伸到内陆的其它区段。

根据本发明的实施例的方面，图8B、8C、8D、8E和8F示出用于从基于水的接入端口接入运输系统的平台。例如，如图8B所示，对于该配置850，将平台46设置在运输系统中所提供的站48的上方。接入通道50(例如，包括一个或多个升降梯、楼梯以及自动扶梯等)连接站48和平台46。在实施例中，平台46可以(例如，使用浮标)自由浮动、可释放地固定到系统的管道或站、或者固定到管道下方的海床。如图8B所示，对于配置850，平台46利用垂直梁805和A形框支承件810固定到管道14下方的海床815。在实施例中，例如，平台46可以是石油钻机，并且管道和胶囊可以被配置为将石油产物或材料从钻机运输到例如岸上石油炼制设施。如上所述，替代于(或附加于)固定到海床815，平台46可以可释放地固定到系统的管道14或站48。根据本发明的方面，例如，对于可释放地固定到系统的管道或站的平台46，如果该平台46需要移动至另一位置，则平台46可以从其当前位置释放、沿管道14移动至新的位置并且在新的位置处重新附接到管道14。在实施例中，平台46可以包括张力腿平台和/或单柱平台。

离岸装载/内陆港口

如图8C中的典型实施例所示，配置875包括被构造和布置成使得船只54或其它非水路运输载具(例如，直升机)能够接入水下站48的停泊平台52。如图8C所示，对于该配置875，平台52浮动在海床815上方的水410的表面上，并且对于该典型且非限制性实施例，利用附接到固定至平台52的垂直梁880的浮标26。在某些实施例中，平台52可以被系至海床。

图8D示出包括被构造和布置成使得船只54或其它非水路运输载具(例如，直升机)能够接入水下站48的停泊平台52的典型配置875’。如图8D所示，对于该配置875’，平台52浮动在水面上。接入通道50(例如，包括一个或多个货物升降梯、楼梯以及自动扶梯)连接站48和平台52。平台52可以可选地定位在陆地上。配置875’可以包括被配置为将货物从轮船移动至站48并且移动至站48处的胶囊中、然后将胶囊移动至管道14中的有人操纵的、自主的和/或半自主的设备(例如起重机、升降梯、装载机和转动滑道)。

图8E示出根据本发明的方面的配置875的典型俯视图，其中平台52被布置在距港口890距离d处的海410上，并且运输管道14使平台52与港口890相连。如图8E所示，船只54停泊在用于卸载(和/或装载)货物的平台处。一旦卸载，则经由在管道14(其可以在水上和/或水下)内行进的胶囊(未示出)将货物(未示出)运输至港口890。

传统地，航行到港口中的船只将排成一列、延伸至海上，并且等待轮到其卸载(和/或装载)货物。这导致看似货船的连绵队列从港口延伸到海中，从而造成碍眼和靠近海岸的污染。然而，通过实现本发明的方面，可以在距港口距离d处进行货物的卸载。在实施例中，距离d可以例如是十五英里。根据本发明的方面，通过将平台52定位在远离海岸处，货船的队列将不能从岸上观察到(或者可能不太可见)，因此减少了货船的碍眼，并且减少了靠近海岸的污染。根据本发明的其它方面，通过将平台52定位在远离海岸处，货物运送的效率可以增加。

图8F示出根据本发明的方面的配置875的典型俯视图，其中平台52被布置在距港口890距离d处的海410上，并且管道14使平台52与内陆货物卸载/装载位置895相连(同时绕过港口区域890)。如应当理解的，港口区域890可以利用非常有价值的大量海岸线物业。例如，(彼此相邻的)洛杉矶和长滩的港口沿着68英里的海滨占据了约10700英亩的陆地和水。

如以上讨论的，对于本发明的实施例，货船不再需要一直行进到港口区域890来卸载或装载货物。考虑到这一点，通过利用本发明的方面，可以将“港口”本身的位置(例如，诸如起重机、货物集装箱存储区域以及用以将所移除的货物装载到其它类型的载具(例如，卡车和/或火车)上以供下游分配的装载/卸载设备等的卸载/装载设备(例如，有人操纵的和/或自主的或半自主的设备)的位置)移动至远离海岸线的位置。也就是说，当货船不再需要一直行进到海岸线时，有机会将“港口”的基础设施迁移至内陆位置，从而释放了先前用作海岸线港口的海岸线区域以用于其它发展机会(例如，住宅或商业房地产)。因此，如图8F所示，根据本发明的方面，货物卸载/装载位置895位于内陆并且远离港口区域890，从而释放了港口区域890以供其它陆地使用机会。

图8G示出具有港口区域890的马赛港897的典型当前图(上)、以及根据本发明的方面将港口定位在远处(未示出)并且重新发展海滨物业之后的相同区域899的图(下)。如图8G中的图所示，通过将港口区域890和基础设施移离海岸线，这种非常有价值的房地产可以被重新用于例如住宅和/或商业房地产。

管道运输的其它考虑的实施例可以利用高速管道运输系统，以将货物移动到(例如，位于海岸线或边远位置处的)港口基础设施区域以外的一个或多个下游目的地(例如，最终目的地、机场或一些其它运输枢纽)。在这样的实施例中，货物可以从海上停泊区域的货船卸载，并且放置在用于高速运输系统的运输的胶囊中。与上述实施例相比，可以通过低速运输管道(例如使用不同的推进系统和/或未抽真空运输管道)将包含货物的胶囊从海上停泊区域运输至港口基础设施区域。在到达港口基础设施区域时，可以将胶囊从低速运输管道移动(或以其它方式引导)至高速运输管道。通过利用本发明的这些方面，可以通过利用公共运输载具(即，胶囊)将货物移动通过货物传送路线的多个阶段(例如，移离轮船并且移出港口区域)，来加速从货物集装箱卸载货物(以及向货物集装箱装载货物)并且将货物集装箱移动至载具以运输至下游(例如，最终)目的地。在其它考虑的实施例中，高速运输系统可以(例如，在不利用海上停泊区域或其连接的情况下)起始于港口基础设施区域本身。这样的高速运输系统可以向一个或多个下游目的地(例如，运输枢纽、工厂、最终目的地)提供管道运输路径。

现场制造

参考回到图3A～3C，运输系统10的管道14被构造和布置成接收并支承胶囊在其中的高速行进。如此，可以考虑，可以使用利用各种材料的一个或多个不同制造处理来创建管道14，这可以取决于运输系统的技术和环境要求、管道14的位置以及其它考虑。在本发明的一个实施例中，管道14可以由加固的均匀厚度的钢或金属复合材料形成，并且以并排结构焊接在一起以使得胶囊能够在两个方向上行进(即，每个方向上一个管道)。可以考虑，对于考虑了诸如压差、支柱之间的弯曲和压曲、因胶囊重量和加速引起的荷载以及地震考虑等的荷载情况，需要指定的管壁厚度以提供足够强度。

在本发明的实施例中，管道可以现场制造，其中例如馈入原料并且在适当的位置上建立复合管道结构。对于一个典型且非限制性实施例，现场制造系统可以每台机器每天生产多达1km的双向管道，并且本发明也考虑了其它生产速率。

图9A和9B示意性地示出本发明的用于制造运输系统的管道14的典型且非限制性实施例。例如，图9A示意性地示出用以在陆地上(或者在陆地上所布置的支柱22上)制造和组装管道14的现场制造系统900的使用。在本实施例中，可移动管道加工机器56能够操作以在陆地上移动，并且被引导为沿着构造路线58。将原料60馈送至示意性示出的合适的管道制造系统905，该管道制造系统905能够操作以输出管道区段14。如应当理解的，可以基于管道构造的类型、原料的类型以及其它考虑来对合适的管道制造系统905进行配置。将完成的管道区段14放置在支柱22上的位置并且(例如，经由支架和其它已知支承件直接或间接地)附接至支柱22。在某些实施例中，可移动管道加工机器56和/或支柱22的大小被设计成使得可移动管道加工机器56可以越过下游支柱22，下游支柱22可以在可移动管道加工机器56通过之前沿着构造路线58放置(或者与管道同时放置)。如图9A所示，可移动管道加工机器900包括被配置为推进可移动管道加工机器900的马达(未示出)、通过马达进行驱动并且能够操作以支承沿运输系统的大致路径58行驶的可移动管道加工机器900的轮子或踏板920。

图9B示意性地示出在水体410上所使用的用以制造和组装水下使用(例如，布置在海床815上)的管道14的现场制造系统950的使用。在该实施例中，浮动的可移动管道加工机器62(例如，轮船、船只、游艇或海轮)被引导为沿着构造路线58。将原料60(例如，经由输送器)馈送至示意性示出的合适的管道制造系统905，该管道制造系统905能够操作以构造管道区段14、并且例如通过适当配置的端口955将管道区段14从浮动的可移动管道加工机器62输出。虽然典型说明的实施例示出经由端口955部署的管道区段14，但是在其它考虑的实施例中，管道区段14可以相对于浮动的可移动管道加工机器62的一侧(或多侧)进行部署。可选地，浮动的可移动管道加工机器62可以使管道区段14相对于该浮动的可移动管道加工机器62的后上侧进行部署。另外，虽然典型示意图中未示出，但是浮动的可移动管道加工机器62还可以包括例如用以将管道区段移离浮动的可移动管道加工机器62并且将管道区段14放置在海床815上的起重机。另外，如图9B所示，在部署管道区段的情况下，浮动的可移动管道加工机器62还可以被配置为在其经过构造路线58时将接头36和浮标26以及支承构件(未示出)部署到水中。

在其它典型且非限制性实施例中，如图9C中的900’所示的，可移动现场制造系统56’可以位于单个位置处以制造多个管道区段(例如，五十个管道区段)，然后移动到新的位置。也就是说，与以上讨论的实施例(其中现场制造系统900正沿着具有其所形成的各管道区段的运输路径向前移动)相对比，对于该实施例900’，现场制造系统56’位于用于制造多个管道区段的地点，此后该现场制造系统56’可以移动至新的位置(例如，沿着平面运输路径的下游位置)以生产新的一批管道区段。

如图9C所示，可移动现场制造系统56’包括其上布置的能够操作以将一个或多个管道14从可移动管道加工机器移动至运输路径上的位置的一个或多个管道起重机925。在某些实施例中，可移动现场制造系统56’还包括其上布置的能够操作以将构造供应品和/或材料935从支承载具940移动至管道制造系统56’上的一个或多个起重机930。管道制造系统56’还可以包括被配置为容纳直升机的停机坪945。如图9C所示，管道制造系统56’还可以包括被配置为存储管道构造材料和/或构造中的管道的一个或多个存储区域、以及/或者被配置为存储支柱构造材料和/或构造中的支柱的一个或多个存储区域。在某些实施例中，可移动管道加工另外被配置为制造用于运输系统的一个或多个支承件、桥塔和/或管道插入件(例如，轨道、线缆、传感器等)。

在典型且非限制性实施例中，设备包括被配置为使管壁材料弯曲为圆柱形的材料弯曲器、以及被配置为焊接管壁材料的端部之间的接缝以形成管道的焊机。设备可以附加地包括以下各项中的一项或多项：被配置为制造壁材的铸造器；以及被配置为轧制管壁材料以实现管壁材料的均匀壁厚的轧辊。

在某些实施例中，制造一个或多个运输管道的步骤包括：形成运输管道的管道区段；在管道区段中安装一个或多个轨道；将管道区段附接到支承结构；以及将相邻管道区段彼此相连以形成运输管道。

图10示意性地示出根据本发明的另一实施例的添加剂管道制造系统1000。如图10所示，在管道加工系统1005中利用一种或多种添加剂66(例如，耐腐蚀材料、保护外层)来组合并处理原料60(例如，铁、碳以及其它元素，以形成钢或钢复合物)，以改进所制造的管道14的物理特性。如应当理解的，管道制造系统1005可以被配置为基于管道构造的类型、(例如，用以生产不锈钢钛的)原料60和添加剂材料66的类型以及其它考虑。此外，可以基于管道构造的类型和原料60的类型来选择添加剂材料66。在实施例中，其它添加剂材料66例如包括涂敷至管道的涂层。

图11A～11D示意性地示出根据本发明的方面的附加管道和支承结构。如图11A中的配置1100所示，管道区段14可以是预加工的或现场制造的，并且以并排结构组装在支柱22上。图11B示出并排结构的管道区段14的剖视图A-A。管道14可以通过减震系统(例如，间接地)连接至支柱22。

还可以考虑，支柱22可以是预加工的或现场制造的，并且并入了添加剂和/或诸如这里所讨论的减震器和加固构件等的支承元件，以改进支柱22的物理特性。在图11A和11B所示的典型实施例中，管道14在结构支柱22之间延伸，并且是自支承结构。换句话说，管道14的强度和支柱22之间的距离被配置、构造且布置成使得管道14独自足以支承各个支柱22之间的管道14的重量(以及从通过的胶囊施加在管道14上的力)，以防止管道14的任何显著偏转。

如图11C所示，管道区段14可以是预加工的或现场制造的，并且以并排结构组装在支柱22之间所延伸的并且固定到支柱22的一个或多个支承结构70上。根据本发明的方面，支承结构70被配置为容纳、支承且固定运输系统的管道区段14。

图11D示出并排结构的管道区段14的剖视图B-B。另外，还可以考虑，支柱22可以是预加工的或现场制造的，并且并入了添加剂和/或诸如减震器和加固构件等的支承元件，以改进支柱22的物理特性。

在图11C和11D所示的典型实施例中，在结构支柱22之间延伸的支承结构70是自支承结构，并且管道可以不是自支承结构(与图11A和11B中的典型实施例相对)。换句话说，管道14连同支承结构70的强度以及支柱22之间的距离被选择、配置、构造和/或布置成使得管道14和支承结构70足以支承各个支柱22之间的管道14和支承结构70的重量，以防止管道14的任何显著偏转。

由于支柱22之间的管道14的重量，因此为了承受(例如，当胶囊经过管道14时由该胶囊造成的)管道14内预期的力而对管道14的厚度的优化可能不足以防止管道14上的不期望的向下偏转力。因此，通过利用支承结构70，可以针对(例如，当胶囊经过管道14时由该胶囊造成的)管道内预期的力来优化管道14本身，同时优化支承结构70的厚度，以防止管道14的任何显著偏转。

管道结构和制造

运输系统的管道内的胶囊的操作受益于为了获得最大性能和效率而配置的管道的内层。以下讨论的本发明的一个或多个实施例提供了针对该挑战的、不仅用于运输系统还用于包括例如油气管线行业等的其它行业应用的解决方案。另外，虽然管道结构被配置用于运输胶囊，但是管道还可以被配置用于容纳例如第三方线缆和/或布线系统。根据本发明的方面，通过附加地将管道用于第三方线缆和/或布线系统，可以支付或分摊用于构造和/或维持管道运输系统的成本。换句话说，可以使运输路径的路权(ROW)货币化以放置例如可以安装在运输系统的管道之中或之上的电力、通信布线和/或管线。

现参考图12A和12B，示出本发明的其它管道制造处理。可以考虑，管道72可以包括第一层或内层74以及一个或多个外层76。内层74和外层76可以由各种复合物、塑料和/或金属制成，以满足运输系统的设计要求、并且最大限度地提高在内层中的胶囊的行进效率以及对外层的结构和环境要求。例如，在实施例中，可以针对周围环境条件来优化外层76(例如，以减少来自天气和/或腐蚀的损耗)。另外，在其它实施例中，外层76可被优化为抵抗来自例如枪射击的穿刺。此外，可以针对管道内的低压环境的条件来优化内层74。内层74和外层76可以通过包括但不限于粘合剂接合、金属接合和硬焊(brazing)等的各种机械和/或化学连接处理而固定在彼此相邻的位置中。

如图12A和12B所示，管道72还包括设置在内层74和外层76之间的一个或多个填充层78。在本发明的实施例中，填充层78可以由泡沫金属材料等形成，该材料可以保持基底金属材料的许多物理特性，同时增加强度、降低导热性并且显著地减小填充层78和管道72的重量。还可以考虑，可以使用其它纤维、聚合物和复合材料来创建填充层78。根据本发明的方面，通过利用填充层78，可以减小内层74和/或外层76的壁厚。

填充层78的材料可以是用于向管道构造提供(与强度相对的或者除了强度以外的)刚度的泡沫材料(例如，诸如金属泡沫等的非常重的泡沫、或者诸如蜂窝或金字塔结构等的一些其它适当硬度的框架材料)。此外，泡沫材料可以被优化为提供隔热和/或隔音。通过利用填充层78形成管道，由于(与同一直径的均匀钢管厚度相比)钢层的整体厚度减小，因此管道制造的成本可以降低。此外，通过利用诸如泡沫等的(与管壁的其它材料相比)重量较低的填充层78，管道区段的整个重量可以降低，同时提供具有相同(或相似)强度和/或刚度特性的管道。

虽然所示的典型实施例示出三层，但是在实施例中，管道构造可以包括不止三层。例如，管道可以包括不止一个“内”层和/或不止一个“外”层。另外，管道可以在中间金属层与内层或外层之间包括附加中间金属层和附加填充层，从而提供金属-填充-金属-填充-金属层状构造。

图13示出根据本发明的方面的另一典型且非限制性管道结构。与处于压缩状态的管道相比，处于张拉状态的管道更有效地应对所接收到的荷载。例如，与受到张拉荷载的管道相比，圆柱形管道更有可能在受到压缩荷载的情况下屈曲。根据本发明的该方面，管道1300包括内壁80和至少部分地围绕内壁80的外部结构82。内壁80和外部结构82的组合提供净张力管道(即，处于张拉状态的管道)。

在本发明的一个典型且非限制性实施例中，内壁80通过诸如内部压力等的荷载处理而膨胀，以在内壁80中创建张拉状态84。接着，在荷载处理结束时，外部结构82固定到内壁80，从而在外部结构82中创建净压缩状态86。在该状态下，内壁80保持张拉，并因此为外部结构82提供稳定的支承表面。

在本发明的另一实施例中，内壁80可以通过(代替或除内部压力以外的)加热处理而膨胀，从而使内壁拉长。对于典型实施例，可以在该加热处理期间使用高达或超过200°F的温度。当外部结构82固定到内壁80时，在加热处理结束之后冷却相结合的内壁80和外部结构82。该处理提供了与以上描述的机械荷载处理相似的结果，使得内壁80处于张拉状态84，而外部结构82处于压缩状态86。

图14和图15示出本发明的运输系统中所使用的可选管道结构。在各实施例中，单个管道88替代上述并排的一对管道。如图14所示，对于该典型且非限制性结构1400，管道88包括例如在管道88的外壁92的内周之间延伸的一个或多个压缩构件90。根据本发明的方面，压缩构件90呈现了在外壁中诱发张力94的约束荷载1405。也就是说，对于管道的该结构，管道88处于净张拉状态。

根据本发明的方面，在该状态下，诱发的张力荷载94使管道88的外壁92在净张拉状态下创建等效的加压稳定结构。在实施例中，胶囊(或运输舱)12可以在管道88内的压缩构件90的各侧行进。通过实现本发明的这些方面，管壁厚度可以减小，从而需要较少的材料并且带来管道构造的成本降低。另外，通过实现净张拉管道，较便宜的管壁材料能够足以提供对于管道而言必要的强度和/或刚度，从而需要较少的材料并且带来管道构造的成本降低。

根据本发明的附加方面，图15示出本发明的另一典型且非限制性实施例，其中一对压缩构件90诱发外壁92上的张力，使得在管道88内创建例如针对运输舱12的四条行进路径。在对于这样的四路构造的实施例中，可以为货物胶囊指定两条路径，并且可以为人类(或组合的人类/货物)胶囊指定另两条路径。虽然运输舱12被示意性地示出为具有相同的直径，但应当理解，运输舱可以被配置成具有不同的大小。例如，被配置用于货物的轨道上的运输舱的直径可以比被指定用于人类乘客的运输舱的直径大。

可选地，对于陆地和海洋(例如，水上或水下)用途，管道结构可以是相同的。也就是说，当管道路径在陆地上(或地下)和水上(或水下)行进时，可以使用相同的管道结构。在其它考虑的实施例中，管道路径可以包括位于该管道路径的不同区域处的多个管道结构。

虽然管道结构的许多典型说明的实施例的截面是圆形的，但也可以使用其它截面形状(例如，椭圆形、菱形、矩形)。例如，虽然圆形截面形状提供了处于均匀压缩状态(或者在实施例中处于张拉状态)的管道，但是除了结构或设计考虑之外，管道结构还可以基于(例如，至少部分地基于)审美考虑。

此外，虽然管道的许多说明的典型实施例的壁厚是均匀的，但是管壁的厚度也可以是可变的。例如，在受到较高G力的胶囊行进路径的区域中(例如，在路径的转弯或弯曲中)，可以增加管道的厚度。可选地，管壁可以围绕管道的整个圆周增厚，或者管壁增厚可以仅围绕管道的一部分圆周(例如，由于在载具经过运输路径中的曲线时作用在该载具上的离心力而因此将载具驱动朝向的壁部分)。相反，在其它实施例中，在受到较低G力的胶囊行进路径的区域中(例如，在路径的较直部分中)，可以减小管道的厚度。

根据本发明的附加方面，可以为了预期的胶囊速度和/或为了辅助控制胶囊速度来优化管壁厚度。例如，在实施例中，管壁厚度可以增加，使得管道14的内径减小。当管道14的内径减小时，围绕胶囊12的空气流路也会减小。根据本发明的方面，通过减小围绕胶囊12的空气流路，胶囊12上的阻力增加并且胶囊12减速。还可以增加管壁厚度，使得管道14的内径在运输系统的期望胶囊减速(例如，接近站或者运输路径中的显著曲线或转弯)的区域中减小。

在其它考虑的实施例中，管道的一部分可以包括窗口(或至少部分半透明的材料)，并且胶囊本身可以包括窗口(或至少部分半透明的材料)。通过在管道和胶囊中提供这样的窗口，乘客将能够“看到”运输系统的外部，这例如可以减少幽闭恐惧感并为乘客提供与在火车上行进相似的体验(例如，当胶囊经过管道路径时观察周围环境的体验)。利用至少部分半透明的材料将例如使得乘客至少能够观察到来自管道外部的入射光。这种透明或部分半透明的材料可以例如包括(例如，与帆船的风帆相似的)石墨烯和/或碳加固材料。在与本申请同一日期提交于美国专利商标局的、名为“Low-Pressure EnvironmentStructures”的共同转让美国申请(代理人案卷号P48973)中讨论了可以代替管道所使用的低压环境的附加可选结构，上述申请的内容明确地通过引用而全文并入于此。任何这样的低压环境结构可以代替和/或与管道一起使用，并且包括(但不限于)可以承受张拉荷载的材料。

在其它考虑的实施例中，胶囊可以包括观看屏幕(例如，LCD或LED屏幕)，这种观看屏幕在胶囊穿过管道运输路径时提供外部环境的图。在实施例中，可以利用照相机来(例如，实时)获取外部环境的图像，然后这些图像被投射在胶囊中的观看屏幕上。在其它考虑的实施例中，观看图像可以是预先确定的(例如，预先记录的)，以在胶囊穿过管道运输路径时投射外部环境的标准图(例如，不是实时显示)。

悬浮系统和方法

图16～24B示意性地示出根据本发明的方面的用于使胶囊12悬浮在轨道表面100(在实施例中可以是静态的和/或动态环境)上的各种系统和方法。胶囊12可以使用流体轴承(例如，液体或空气轴承)或者通过磁悬浮(例如，使用Halbach阵列)来悬浮。另外，在某些实施例中，胶囊12还可以单独地或与悬浮系统相结合地利用在一个或多个轨道上行驶的轮子。

例如，如图16所示，在管道14内设置与胶囊或运输舱12上的一个或多个轴承102相配合的一个或多个轨道100。在某些实施例中，轴承102使用流过轴承102的加压流体(例如，空气或液体)的薄膜以在轴承表面102和轨道100之间提供无接触、低摩擦的承载结合面，使得轴承面102和轨道面100之间的压力足以支承胶囊12。可以考虑，如(这里讨论的)图23A和23B所示，可以代替一个或多个空气轴承而使用诸如流体动力轴承等的可选悬浮处理和/或结构，以实现相同的目的。

如图17～21所示，本发明考虑到可以结合本发明的实施例来实现各种轨道结构。例如，图17示出可以结合本发明的实施例实现的四种不同轨道结构的示意性图。根据本发明的方面，轨道可以铺设在管道14中，并且在胶囊12上设置相应的空气轴承102。应当理解，虽然这些实施例被示出为利用空气轴承，但在实施例中，可以利用其它轴承，例如磁悬浮轴承或其它流体轴承(例如，液体轴承)。还应当理解，还可以并入第二辅助引导工具(未示出)以确保胶囊12的横向(和/或垂直)稳定性。

对于典型轨道结构1700，两个轨道100被分别设置成以相对于垂直线成约45°角地从管道14延伸。在实施例中，轨道100可以被焊接和/或紧固到管道14的内壁。胶囊12具有被构造且布置成与两个轨道100相互作用的相应空气(或其它)轴承102。根据本发明的方面，通过利用轨道结构1700，两个轨道100通过提供平衡的水平力向量来提供附加的水平稳定性。

对于轨道结构1705，三个轨道被设置成从管道14延伸，其中一个轨道100从胶囊下方延伸(如图16中的实施例那样)，而位于胶囊12各侧的轨道100在角度上从布置在胶囊12下方的轨道100偏移(例如，约90°)。胶囊12具有被构造且布置成与三个轨道100相互作用的相应轴承102。根据本发明的方面，通过利用轨道结构1705，两侧的轨道100通过提供平衡的水平力向量来为胶囊12提供附加的水平稳定性。

对于轨道结构1710，单个轨道100’被设置成在胶囊下方从管道延伸(如图16中的实施例那样)。然而，与图16中的实施例相比，对于结构1710，单个轨道100’具有大致“U”形的轮廓。胶囊12具有被构造且布置成与具有大致“U”形轮廓的轨道100’相互作用的相应“U”形空气轴承102’。对于该实施例，“U”形空气轴承102’在向下的方向以及向右和向左的方向上提供气垫，并且各气垫与“U”形轨道100’的相应侧相互作用。在该典型实施例中，轨道100’的“U”形轮廓的壁附加地用于减少并排移动，以更有效地约束轨道100’上的胶囊12。换句话说，轨道结构1710减少了与胶囊12的行进方向正交的胶囊12的水平移动(或者提供了水平稳定性)。

对于轨道结构1715，两个轨道100”被设置成以相对于垂直线成约90°角地从管道14延伸。如图17所示，对于轨道结构1715，两个轨道100”具有“V”型轮廓。胶囊12具有被构造且布置成与两个轨道100相互作用的相应“V”形空气轴承102”。对于该实施例，各“V”形空气轴承102”在向上和向下两个方向上提供气垫，并且各气垫与“V”形轨道100”的相应侧相互作用。在该实施例中，轨道100’的“V”形轮廓的壁附加地用于减少上下移动，以更有效地约束轨道100”上的胶囊12。换句话说，该轨道结构1715通过提供平衡的垂直力向量来减少胶囊12在管道14内的垂直移动(即，提供增强的垂直稳定性)，并且通过提供平衡的水平力向量来提供附加的水平稳定性。

如图18所示，与图17中的轨道结构1700类似，对于典型轨道结构1800，两个轨道100被分别设置成以相对于垂直线成约45°角地从管道14延伸。胶囊12具有被构造且布置成与两个轨道100相互作用的相应空气轴承102。与结构1700相比，对于结构1800，两个轨道100由A形框架支承件1805支承。根据本发明的方面，例如与图17中的轨道结构1700相比，通过A形框架支承件1805，使两个轨道100设置有附加稳定性。

图19～21示出本发明的其它典型且非限制性轨道结构。图19示出轨道结构1900，其中轨道1905布置在管道14的上表面上，使得胶囊12在轨道1905下方延伸(或“悬挂”)。如图19所示，胶囊12包括具有突起1915的轴承1910(例如，流体或磁性轴承)，其中突起1915被构造且布置成与轨道1905上的相应突起1920相互作用。如应当理解的，轴承突起1915输出作用在相应突起1920上以使胶囊悬浮的力(例如，流体流动力或磁力)。

图20示出典型且非限制性轨道结构2000。如图20所示，胶囊12具有从胶囊12延伸的一对翼片2005(例如，双面翼片)，这些翼片与相应的倾斜轨道表面2010相配合以通过提供平衡的水平力向量来提高胶囊12的横向稳定性。

图21A和21B示出典型轨道结构2100，其中示意性示出的胶囊12相对于移动线缆2105等悬置。在实施例中，线缆可以由胶囊端部处的马达牵引。可选地，可以使用具有通过牵引线缆2105周期性地放置的磁体的磁性驱动器来推进胶囊12。另外，根据本发明的其它方面，管道附接点钩中的平坦区段2110可以包括要沿整个表面使用的流体动力轴承。

轨道切换

虽然典型实施例已被描述为例如从点A行进到点B，但本发明考虑到在目的地之间具有单个管道会迅速增加系统成本并且在主要运输枢纽处造成瓶颈。另外，使用骑在圆形壳体上的空气轴承来改变路线可能是困难的。因此，需要有效的技术来在运输系统内的不同路线之间切换。

对于本发明的实施例，如典型图22A～22C所示，中间路线的路线切换能力将极大地增加行进时间、减少“短暂停留”并且增加系统级效率。在实施例中，运输舱可以同时骑在两个路轨上，其中各路轨最终在转弯处转向远离另一路轨。根据本发明的方面，正确的路轨(例如，期望路径)停留在适当的位置，而可选路线路轨通过致动而被撤出使用(例如，从行进路线降低)以不影响载具行进，使得只留下正确的路轨(即，引导胶囊沿着期望路径)。虽然图22A～22C的示意性图中未示出，但应当理解，当各个胶囊穿过管道运输系统时，可以利用(例如，位于管道中并且与中央命令和/或各个胶囊进行通信的)适当控制器来驱使轨道切换系统。另外，虽然图22A～22C中未示出，但可以利用一个或多个传感器(例如，光学或位置传感器)来检测路径切换结构的当前位置并向(例如包括一个或多个计算机处理器的)控制系统提供反馈以辅助适当地定位针对期望下游路径的路径切换结构。

在实施例中，可以设计目前公开的轨道切换系统以获得胶囊的最佳荷载场景。根据本发明的方面，通过针对胶囊的最佳荷载场景设计轨道切换系统，可以极大地降低切换时间。

在其它实施例中，例如如图22A中示意性地示出的，路径切换结构2200包括滑道2205，其中该滑道2205具有分别用于引导胶囊(未示出)沿着两条可选路径2240、2245之一的两个轨道区段2210、2215。根据本发明的方面，滑道2205可以在方向2235上来回驱使(例如，液压、气动或使用伺服马达)，以移动期望轨道区段(即，轨道区段2210或轨道区段2215)与上游轨道2220对准，以引导胶囊沿着期望路径。例如，如图22A中所示的，滑道2205当前被定位成使上游轨道区段2220与下游轨道区段2225对准，以沿着路径2240发送胶囊。根据本发明的方面，通过将滑道2205向左驱使，上游轨道区段2220可以与下游轨道区段2230对准以沿着路径2245发送胶囊。

另外，如图22B的切换系统的典型图所示，对于路径切换结构2250，被构造且布置成与管道14的轮廓相匹配的大壁或挡板门2255可以围绕枢轴2260沿方向2265(例如使用马达和控制器)枢转，以将胶囊(未示出)引导至正确(例如，期望)管道路径方向(即，2240或2245)。例如，如图22B中所示的，挡板门2255当前被定位成使得上游管道区段2265与下游管道路径2245相连，以沿着路径2245发送胶囊(未示出)。根据本发明的方面，通过驱使挡板门2255逆时针转动，上游管道区段2270可以与下游管道路径2240连接以沿着路径2240发送胶囊(未示出)。

根据本发明的方面，这些可移动壁的利用允许使用空气轴承，并且保持供运输舱行驶的管道的内壳体的完整性。此外，如果不能适当地驱使挡板门，则胶囊可能仍沿着不正确的路径(例如，非期望路径)行进。在实施例中，如果不能适当地驱使挡板门2255以使得该挡板门2255处于防止任一路径通过的位置，则一个或多个传感器(未示出)可以检测不正确的位置并且使得正接近的胶囊停止(或减慢)，直到挡板门2255适当地定位为止。

虽然图22B被描述为具有沿着朝向分叉路径的方向2272行进的胶囊，但应当理解，路径切换结构2250可以用于沿着与方向2272相反的方向行进的胶囊。也就是说，除了在分叉通道处利用路径切换结构2250，本发明还考虑到沿着运输路径中的两个通道汇聚成单个通道的点来使用这样的结构。

图22C示意性地示出胶囊通过流体(例如，空气)轴承悬浮的其它典型且非限制性实施例。根据本发明的方面，可以通过“牵引”胶囊14朝向期望下游路径来控制胶囊14的方向路径，其中可以将侧面轨道其中之一驱使出胶囊的路径之外以不影响胶囊的路径，而相对的侧面轨道和底部轨道将胶囊“转向”期望下游路径。

例如，胶囊可以利用例如如图17中的结构1705所示的三个空气轴承102和相应轨道100。当接近分叉路径时，如图22C中的典型图所示，两个侧面轨道可以过渡到可驱使轨道2285。可驱使轨道2285可以在水平方向上可移动，以根据期望哪个可选方向(例如，路径2240或路径2245)而选择性地将轨道2285之一定位到相应空气轴承102的相互作用范围外。作为示例，如图22C所示，左侧的可驱使轨道2285已经向左移动，使得其超出相应的左侧空气轴承102的相互作用范围。在胶囊12继续通过轨道100悬浮的情况下，通过右侧的可驱使轨道2285来“牵引”胶囊12以引导该胶囊沿着路径2240(并且远离路径2245)。在穿过路径切换区域并且继续沿着路径2240行进时，右侧的可驱使轨道2285过渡回到右侧轨道100(即，不可驱使轨道)并且右侧空气轴承102与右侧轨道100相互作用。另外，左侧空气轴承102与路径2240的管道的左侧轨道(未示出)相互作用。

如图22C的实施例/示意性图所示，可驱使轨道2285包括侧面部分2290和悬垂部分2295。侧面部分2290和悬垂部分2295被构造且布置成辅助“牵引”胶囊12朝向所选择路径(例如，2240或2245)。在某些实施例中，侧面空气轴承102能够操作以从空气轴承102的侧面部分和顶部部分(即，朝向胶囊12)喷出空气轴承流体，以在可驱使轨道2285沿着所选择下游路径2240“牵引”胶囊12时与该可驱使轨道2285的侧面部分2290和悬垂部分2295相互作用。另外，在某些实施例中，左侧空气轴承可以至少针对通过切换区域的行程的一部分与悬垂部分2295相互作用，以帮助“推动”胶囊朝向所选择下游路径2240。在实施例中，在路径切换过渡期间未使用的空气轴承102(例如，具有如图22C所示的路径选择的左侧轴承)可以被配置为在路径切换过渡期间关闭(或减少)流体流动。

如应当理解的，如果期望沿着下游路径2245发送胶囊12，则右侧的可驱使轨道2285将移动到右侧轴承102的相互作用区域外，并且左侧的可驱使轨道2285将移动到左侧轴承102的相互作用区域中。如图22C所示，可驱使轨道2285可以例如经由气压或液压致动器2297移动进入或离开胶囊12的空气轴承102的路径。

根据本发明的其它方面，轨道结构可以沿着行进路径而改变，例如，当轨道分叉为两个单独的路径时使胶囊“转弯”。例如，在实施例中，管道可以包括具有诸如通过顶部和底部轨道的组合将胶囊移动至不同路线等的不同功能的一个或多个轨道。在一个典型且非限制性实施例中，如果使用顶部轨道作为胶囊移动的主要模式，则在遇到切换区域(或切换站)时，可以针对胶囊移动的一部分而提供在顶部轨道被切换为要遵循的适当轨道期间用于支承胶囊重量的底部轨道。在其它实施例中，还可以考虑，可以(在具有或不具有空气注入的情况下)使用转动轴承(例如，轮子)来为胶囊提供升力或支承以实现相同的目的。

图23A示意性地示出根据本发明的其它方面的利用流体(例如，液体)轴承2205的典型轨道结构2200。与这里描述的空气轴承相比，流体轴承2205能够操作以注入流体(例如，液体)层以使胶囊悬浮。如图23A所示，流体轴承2205能够操作以(例如，通过一个或多个喷嘴)向流体轴承2205和轨道100之间的区域中喷射流体层2210(例如，粘性的、高度不可压缩的流体或较不可压缩的液体)。根据本发明的方面，流体层2210能够操作以支承流体轴承2205和其上的胶囊12的重量，以减少轨道100和沿轨道100移动的胶囊12之间的摩擦。

图23B示出根据本发明的方面的运输系统中所使用的另一典型流体(例如，液体)轴承结构2300。如图23B示意性地示出，当通过胶囊在行进方向2315上的运动创建流体网络2310时，动态流体轴承2305用于提供相对于轨道100的表面的升力。根据本发明的方面，(如示意性示出的)轴承2305的倾斜性质导致来自粘性力变换的压力增加。在离开轴承2305的端部之后，流体可以从轴承的后部2320排出或者通过轴承再循环回来这些流体各自具有其本身相应的压力损失。在轴承的后部2320引入高流动限制(例如，锥形流体路径)减少了流体损失(例如，)。另外，如图23B所示，附加的轴承流体可以通过(例如，从轴承流体存储器泵送的)流体输入2325而被输入到轴承流体流动2310中，以补偿从流体轴承2305的后侧输出的轴承流体损失根据本发明的其它方面，上游轴承的流体损失可以通过下游的类似轴承来获得作为(以虚线示出，这是因为针对最前面的轴承不存在这种流动)，从而使得胶囊能够在利用下游轴承收集其自身先前使用过的流体时沿着沉积流体的轨道移动。例如，当在一系列流体轴承中使用高流动限制结构时，可以利用下游轴承对轴承流体的这种再获取。

图24A和24B示出本发明的运输系统的实施例的其它方面。在系统2400中，胶囊12在该胶囊12的外(例如，下)表面上包括多个支承轴承2405。根据本发明的实施例，各支承轴承2405包括可以在行进期间调节以适应管道或轨道2425中的突起2415、同时保持稳定的行进速度的独立悬架2410(例如，包括减震器、弹簧、液压缸和/或气压缸)。如应当理解的，突起2415的大小被放大以示出本发明的方面。

根据本发明的方面，当胶囊12继续沿行进方向2420移动时，如图24B示意性地示出，胶囊遇到突起2415。如图24B所示，各支承轴承2405的独立悬架2410能够操作以经由独立悬架2410(例如，向上和向下)移动，以调节相应轴承2405的高度以平滑地行进通过突起2415。

图25A示意性地示出根据本发明的方面的具有多个轴承2505的典型且非限制性胶囊12。轴承2505和独立悬架2410可以经由焊接和/或利用紧固件而附接到胶囊12。图25B示出用于随后增加或减少针对周围轴承的相应流速和轴承角度(例如，滑行角度)以例如根据遇到的突起来调节胶囊行进路径的典型且非限制性控制系统2500。

如图25B所示，控制器2510能够操作以接收(例如，表示轴承和轨道之间的期望间隙的)期望间隙信号、并且向主动滑行角度控制2515发送用于控制轴承的滑行角度的控制信号。主动滑行角度控制2515还经由前馈控制2520从上游轴承接收滑行角度前馈信号。主动滑行角度控制2515能够操作以利用用于控制滑行角度的控制信号和来自上游轴承的滑行角度前馈信号来确定被发送至受控空气轴承2505的针对该空气轴承的滑行角度控制信号。以类似的方式，控制器2510能够操作以向主动阀门控制2525发送用于控制流速的控制信号。主动阀门控制2525还经由前馈控制2520从上游轴承接收流速前馈信号。主动阀门控制2525能够操作以利用用于控制流速的控制信号和来自上游轴承的流速前馈信号来确定被发送至受控空气轴承2505的针对该空气轴承的流速控制信号。

如图25B所示，例如实时地通过接近传感器2530来检测轴承和轨道之间的间隙，并且将间隙信号反馈至控制器2510以例如实时地辅助控制实际间隙。根据本发明的其它方面，还将间隙信号和期望间隙信号发送至干扰估计器2535，该干扰估计器2535能够操作以利用当前受控的轴承的实际测量间隙和期望间隙(例如，突起如何影响当前受控的轴承)来确定针对胶囊12的下游轴承(例如，紧靠下游的轴承)的估计干扰。

如图25B所示，干扰估计器2535能够操作以向下游轴承发送前馈信号。如应当理解的，然后使用针对下游轴承的该前馈信号作为针对下游轴承的控制系统2500的输入前馈信号。另外，如应当理解的，由于相对于接收前馈信号的最前面的轴承而言不存在上游轴承，因此针对胶囊的最前面的轴承2505’的控制器可以不包括前馈信号。同样地，由于相对于胶囊12的最后面的轴承2505”而言不存在下游轴承，因此针对最后面的轴承2505”的控制器可以不被配置为向下游轴承发送信号。

通过实现本发明的这些方面，例如上游轴承能够操作以对管道突起(例如，轨道或管道中的凸块、下垂物或间隙)作出反应，并且控制回路能够操作以通过信号形式通知其它下游轴承相应地增加或减少流体流速(在实施例中为轴承(或滑行)角度)，以更平滑地通过突起。

在本发明的实施例中，可以考虑利用轨道或管道的固定表面和胶囊的表面之间的间隙中的流体的相位变化来实现悬浮。根据本发明的方面，相位变化的作用是在轨道和轴承的表面之间建立压力，从而导致抬升。例如，在某些实施例中，过冷液体可以被放置到表面间隙中，使得周围的能量引起过冷液体的蒸发。在某些实施例中，固定表面(或轨道)和/或载具表面(或轴承)可以被加热以引起相位变化。

图26示意性地示出根据本发明的方面的另一轴承结构2600。在该实施例中，处于高压下的流体或空气2605(例如，使用一个或多个喷嘴)被排出或允许流入轨道或管道的固定表面2615和胶囊的相邻表面2620之间的区域2610中。根据本发明的方面，这种高压释放将填充两个表面之间的空间2610，从而使胶囊悬浮。还应当理解，如果管道环境被抽真空(例如，以创建低压环境)，则可以在表面2615、2620之间释放环境压力以实现相同的目的，这是因为环境压力相比于低压环境来说相对较高。

图27示意性地示出根据本发明的附加方面的轨道结构2700的典型且非限制性实施例。如图27所示，对于该轨道结构，一对轨道2705被支承在管道14内，但是仅在离散位置(未示出)处利用可以焊接和/或紧固到管道14的内周的支承件连接至管道14的内周。因此，如图27(其示意性地示出未离散地支承轨道的区段处的管道剖视图)中所示的，示出在距管道14的某一距离处的一对轨道2705。

根据本发明的方面，可以使用例如具有沿管道路径的离散位置布置的、与布置在胶囊上的一个转子(或多个转子)相互作用的定子段的直线马达(例如，LSM和/或LIM)来推进胶囊(例如，使胶囊加速和/或减速)。在实施例中，转子和定子都被布置在管道的低压环境内。在其它考虑的实施例中，定子或转子可以被布置在低压环境的外部。

图28A示出直线同步马达胶囊推进系统2800的典型且非限制性实施例，其中胶囊12包括与布置在管道14的低压环境2815内的定子2810相互作用的转子2805。

图28B示出包括与被布置在管道的低压环境内的定子2810的线圈2820相互作用的磁体2815(例如，永磁体和/或电磁体)的转子2805的典型且非限制性图2850。在一个典型且非限制性实施例中，磁体2815和线圈2820之间的间隔2825可以约为一英寸。在其它考虑的实施例中，间隔2825可以小于1英寸。

图28C示出包括与被布置在管道的低压环境内的定子2810的线圈2820相互作用的磁体2815(例如，永磁体和/或电磁体)的转子2805的典型且非限制性配置2875。如应当理解的，转子2805附接到胶囊(未示出)。定子2810例如被布置在管道的低压环境内的轨道(未示出)之上或之中。

图29示出根据本发明的附加方面的轨道结构2900的典型且非限制性实施例。对于该典型实施例，将管道侧电磁元件2905(例如，定子元件)布置在低压管道环境2915的外部，并且通过管壁来施加电磁动力。例如，如图29所示，与管道14的外表面邻接设置至少一个推进元件2905(例如，定子元件)。在本发明的上下文中，管道推进元件应被理解为位于管道之上或之中的推进系统的元件，并且运输舱推进元件应被理解为位于胶囊(或运输舱)之上或之中的推进系统的元件。

在图29所示的实施例中，在管道14的外表面的底部上设置一对管道推进元件2905(例如，定子段)。在实施例中，管道推进元件2905可以紧固和/或焊接到管道14的外表面。胶囊(或运输舱)12被设置在管道14内的低压环境2915内，并且包括一个或多个运输舱推进元件2910(例如，转子)。运输舱推进元件2910与管道推进元件2805进行电气通信，使得来自管道推进元件2905(例如，定子)的电磁力使运输舱元件2910(例如，转子)顺着力的方向将运输舱12移动通过管道14。

通过实现本发明的这些方面，也就是说通过使管道推进元件2905(例如，定子)位于管道14的外部，接入这些元件可能更容易，因此提高了运输系统的元件(例如，动力或推进系统)的可服务性。另外，通过实现本发明的这些方面，可以简化管道和/或管道推进元件的结构并且可以减少成本。此外，根据本发明的方面，通过使管道推进元件位于管道14的外部，可以改善热能的耗散。管道推进元件2905(例如，定子)可能生成大量热。根据本发明的方面，通过使管道推进元件2905(例如，定子)位于管道14的外部，例如如图29所示，热能不释放在管道14的低压环境内，并且可以改进热能的耗散。

根据本发明的实施例的附加方面，通过将管道推进元件2905(例如，定子)定位在管道14的外部，可以在构造和/或放置管道之后，优化(例如，最初布置和/或重新定位)定子的线圈的位置。例如，管道推进元件2905可以(例如，通过移除紧固件和/或焊接件)与当前位置分离，并且重新定位在新的位置。如果判断为管道推进元件2905的当前位置在特定的管道区域中未实现期望的胶囊速度，则可以例如进行管道推进元件2905的重新定位。另外，通过使管道推进元件2905(例如，定子)位于管道14的外部，可以调节定子的放置，或者补充定子的数量以调节改变推进的需求或条件。

在管道推进元件2905(例如，定子)位于管道14的外部的情况下，这些管道推进元件2905不再位于管道的低压环境2915内。如此，根据本发明的附加方面，通过将例如管道推进元件2905等的至少一些推进元件布置在低压环境2915的外部，虽然低压环境2915内的元件(例如，运输舱元件2910)可能需要被设计成在低压环境内适当运行，但可以针对周围环境来优化管道推进元件2905(例如，定子)，这可以减少成本。

图30A～30D示意性地示出根据本发明的方面的本发明的实施例的图，在该实施例中，定子被布置在定子轨道上的管道轨道上，其中定子可以在向经过的胶囊提供动力时在定子轨道上行进。例如，如图30A所示，在位置3000中，胶囊12正在沿着所指示的方向在管道14中行进。定子3005被布置在附接到管道14的定子轨道3010上。当胶囊12在定子3005上通过时，胶囊12的转子(未示出)与定子3005相互作用以推进胶囊12。根据本发明的方面，如图30B所示，当胶囊12在位置3000’中继续在定子3005上行进时，定子3005能够操作以例如使用马达沿所指示的方向在定子轨道3010之中(或之上)移动，以与胶囊12一起行进。如图30C所示，当胶囊12在位置3000”中继续在定子3005上行进时，定子3005继续沿所指示的方向在定子轨道3010之中(或之上)移动，以继续(至少部分地)与胶囊12一起行进。如图30D所示，当胶囊12在位置3000’”中继续在定子3005上行进时，定子3005在定子轨道3010之中(或之上)移动至最终位置，此后定子3005不再与胶囊12一起行进。

根据本发明的方面，通过提供移动的定子，可以增加定子段可操作的距离范围。例如，虽然应当理解图30A～30D的示意性图不是按比例的，但是通过将定子3005可移动地布置在定子轨道3010上，定子的有效范围从定子3005的长度增加到约定子轨道3010的长度。在图30D的位置之后，定子3005能够操作以在定子轨道3010中移回其初始位置(例如，如图30A所示)。

图31A和31B示意性地示出根据本发明的实施例的典型轨道接合配置3100的图。如应当理解的，例如如果胶囊被配置为“骑”在两个轨道上，则图31A和31B的示意性图可以仅示出胶囊的一侧。如图31A所示，使用悬浮系统3105(例如，Halbach阵列)来将胶囊(未示出)悬浮在布置于管道3150内的轨道3130上方。如图31A所示，轨道接合配置3100还包括在处于接合位置(如图31B所示)的情况下被构造且布置为骑在轨道3135上的轮子3110。在图31A所示的位置中，轨道接合配置3100利用悬浮系统3105(例如，Halbach阵列)悬置在轨道3130上方。如图31A中的位置所示，轨道接合配置3100的悬浮系统3105以距离3115悬置(或悬浮)在轨道3130上方，其中距离3115足够大以在轮子3110和轨道之间提供空隙3120，使得轮子3110不会接触轨道3130。

如图31B中的位置所示，根据本发明的方面，如果悬浮系统3105失效或停用、例如使得悬浮系统3105不使胶囊悬浮，则胶囊将会朝向轨道3130下降，使得轮子3110接合轨道3130。如图31B所示，在处于轨道接合位置的情况下，轮子3110被构造且布置为针对悬浮系统3105提供足够空隙3125，使得悬浮系统3105不会影响轨道3130。通过利用典型的轨道接合配置3100，例如，如果胶囊不能适当地运行，则该胶囊设置有备用或多余的胶囊移动系统。如图31A和31B所示，可以针对要与轨道区段接合的特定胶囊移动配置来优化轨道3130的不同侧。例如，对于图31A和31B的典型图，可以优化轨道3130的区段3135(例如，利用较硬的材料制成或者设置有润滑剂)以与胶囊的轮子3110相接触，以及可以优化轨道3130的轨道区段3140(例如，利用较便宜的材料制成)以与胶囊的悬浮系统3105相互作用。

如以上讨论的，本发明的实施例可以利用胶囊上的轮子。在实施例中，轮子可以被构造且布置为处于“部署”位置，同时(例如，由于悬浮系统的操作)可以选择性地与轨道表面间隔开(间距开)。在附加考虑的实施例中，轮子可以被构造且布置成偶尔和/或临时例如相对于凹陷位置进行部署。

温度控制的路轨系统

本发明的附加方面涉及温度控制的路轨系统。用于以设计速度行进的胶囊的路轨系统可以涉及高热荷载。因此，本发明的方面涉及路轨系统和火车路轨对准方法，例如涉及被构造且布置为通过使用例如布置在轨道结构内的温度控制的钢和/或热电器件来适应热膨胀的路轨。

在某些实施例中，如图32中示意性地示出，温度控制的路轨系统3200能够操作以对位于管道结构内的轨道系统3205进行冷却或加热。也就是说，温度控制的路轨系统3200能够操作以在需要冷却的情况下对轨道进行冷却，并且可选地，在需要加热的情况下对轨道进行加热。根据本发明的方面，系统被构造且布置为允许将热能从轨道(例如，定子轨道)相对于(例如，涉及胶囊的轮子的紧急情况中所使用的)安全路轨和/或层状推进或悬浮轨道结构进行输入或提取。如图32中所示的，在实施例中，这可以例如通过电输入或者通过被布置成穿过路轨中心的HVAC型系统来实现。

根据某些实施例，确保管道内的各组件膨胀相同的距离和大小从而确保所有组件的对准是很重要的。在典型实施例中，管道和轨道结构可以被配置为具有不同组件(例如，钢管、高精度轨道、混凝土基础等)的多层管道，其中所有组件可以具有其自己的固有热膨胀系数。作为结果，不同的结构组件可以以不同程度膨胀(其中一些结构组件比其它组件膨胀得更显著)。膨胀偏置对运输系统的功能可能极为有害，从而增加脱轨和其它严重故障事件的可能性。

虽然铁路通过在轨道中具有间隙以允许热膨胀来解决这个问题，但是该解决方案在当前的运输系统中不适用，这是因为轨道中的间隙可能在运输舱在这样的间隙上行进时对运输舱引入有害的冲击/震动。虽然路轨的屈曲可能不是主要的问题，但在应对由轨道的钢制外部壳体产生的问题时，考虑到与安全路轨或层状推进或悬浮结构相比更有可能大幅膨胀是非常重要的。

主动式轨道对准系统

本发明的其它方面涉及用于运输系统的主动式轨道对准系统。即使是少量的轨道未对准也可能对具有以高速行进的胶囊的运输系统有害。例如，轨道中的小偏差的影响可能会被以高速遇到的运输舱(或胶囊)放大。

根据本发明的方面，轨道位置检测系统被配置为测量轨道的偏转和/或偏差，并且轨道调节系统能够操作以实时进行对轨道的偏转和/或偏差调节。轨道位置检测系统被配置为测量各种原因可能导致的与真实对准的偏差。根据本发明的方面，可以使用被配置为计算(例如，量化)路轨必须被移回多远的控制电路和/或计算机处理器来获取、操纵和处理测量读数。

轨道调节系统可以包括被构造且布置成根据(例如实时)获取的数据将轨道移回成对准的伺服机械系统。在某些实施例中，致动器可以被构造且布置成横向地推拉路轨，以及/或者根据需要使路轨垂直地升起和缩回以例如将路轨移动到合适的位置。

在某些实施例中，主动式轨道对准系统可以位于具有对这种调节的相对较高需求的点(例如具有较高地震活动的区域、具有较高热活动的区域、轨道切换位置附近、沿着受到较高G力和/或其它力的路径区域)处的管道运输系统中。

通过实现本发明的方面，可以以实时的方式减少或消除轨道未对准以确保运输系统的路轨的适当对准。

转动运输舱再定向滑道

本发明的附加方面涉及转动运输舱再定向滑道，例如，转台。运输舱周转慢(例如，将运输舱或胶囊排空以为运输舱的下一次行程作准备)可能产生一系列问题，诸如但不限于降低工作频率、利润最小化以及浪费系统能量支出等。根据本发明的方面，滑道被构造且布置为在运输舱脱离悬浮路轨时(例如，从位置A到达位置B时)支承该运输舱。滑道例如通过使运输舱(或胶囊)在中心垂直轴上横向平移和转动、同时将其装载到相对的管道(例如，被配置和/或指定用于从位置B到位置A的行程的管道)中，来使运输舱针对相对的管道进行迅速再定向。通过实现本发明的方面，管道转向时间可以显著地降低。

根据本发明的方面，可以迅速准备运输舱以供再使用。在一个实施例中，例如如图33中所示的，具有转动胶囊再定向滑道3305的运输舱再定向系统3300可以被构造且布置成自主装载胶囊12并使其转向，而无需例如将胶囊12带至用于容纳和运送的附加机库。转动胶囊再定向滑道3305包括用于驱使和控制转动的合适的马达、位置传感器和控制件。如图33所示，例如，一旦胶囊12已被卸载(其中货物集装箱被装载在用于将其运输至表面的升降梯上)，并且在新的货物集装箱可以从升降梯装载到胶囊12上之后，胶囊12前进到转动胶囊再定向滑道3305。转动胶囊再定向滑道3305能够操作以使胶囊转动约180°，以对胶囊12再定向以放置在用于再发送胶囊12的管道中(例如，放回到胶囊所来自的管道中)。

转动运输舱装载/卸载系统

本发明的其它方面涉及旋转型转动运输舱装载/卸载系统。如上所述，运输舱周转慢(例如，将运输舱或胶囊排空以为运输舱的下一次行程作准备)可能产生一系列问题，诸如但不限于降低工作频率(例如，降低运输舱出站频率)、利润最小化以及浪费系统能量支出等。

根据本发明的方面，如图34示意性地示出，对于转动运输舱装载/卸载系统3400，巨“轮”运输舱支承结构转动，从而将最新准备好的运输舱升到出站管道，同时接收入站的运输舱并提取货物。转动运输舱装载/卸载系统3400包括用于驱使和控制转动的合适的马达、位置传感器和控制件。

在这样的系统中，可以迅速准备运输舱(或胶囊)以供再使用。转动胶囊装载/卸载系统能够操作以自主地从胶囊装载和卸载货物，并将胶囊放在出站/入站管道中。通过实现这样的系统，可以减少对多个管道入口的需求。

本发明的其它方面涉及用于迅速运输舱再供应的机械化货物传送带的系统。基于起重机的货物装载可能很慢，这继而将会造成更长的转向时间和运输舱准备时间，从而可能降低利润率。根据本发明的方面，传送带系统便于从开始(例如，接收货物)到结束(发送出站运输舱)的货物准备和装载过程，并且反之亦然。在实施例中，如图35示意性地示出，带3500被构造且布置为使集装箱排队并且准备好，然后将这些集装箱迅速投放到经过的胶囊中。

通过实现本发明的方面，使用在带上排好队的货物集装箱来装载胶囊，这可以显著地降低胶囊的装载时间，因此提高出站运输舱频率以及整个系统的效率。

应急/维护人员运输载具

本发明的附加方面涉及例如在应急或维护中所使用的人员运输载具。根据本发明的方面，运输管道穿过大片陆地。如此，在给定(例如，相对较短的)距离上保持维护/应急站可能在经济上不可行。这些维护/应急站彼此相距越远，则针对紧急情况的响应时间越慢。

根据本发明的方面，安全载具能够操作以骑在悬浮路轨上，以例如迅速行进至管道中的关注点。载具可以用于将例如维护传动装置、应急用品和/或人员运载至管道内的特定位置。这种载具可以是被配置为运载应急/维护人员和/或设备而不是乘客或货物的运输舱。应急/维护人员运输载具可以被布置在沿管道的一个或多个预定位置中(例如，布置在专门用于容纳和发出应急/维护人员运输载具的辅助管道分支中)，使得在出现紧急或维护问题时，载具可以从最近的发射分支调度。

在实施例中，个人载具可以利用磁悬浮(例如，Halbach阵列)和/或可选的推进系统(例如，辅助车载推进系统)。通过实现本发明的方面，载具将会极大地提高针对例如紧急情况的响应时间，并且经由管道迅速地将人员运输至维护热点。

管道维护/构造中所使用的可移动的基于管道的圆形/马鞍状支架

在这里描述的运输系统的上下文中，本发明的其它方面涉及例如在管道维护和/或构造环境中使用的可移动的基于管道的圆形/马鞍状支架。图36示出根据本发明的方面的支架系统3600的典型实施例。管道14的曲率可能提供困难的工作表面，这可能表现出安全问题，诸如工人跌落或者不得不在管道薄弱部分工作等。

根据本发明的方面，如图36示意性地示出，可以在这种管道14上方放置圆形或马鞍状支架3600。该结构能够在例如工人对管道14进行修复和/或维护工作时支承他们。

在实施例中，支架系统3600可以例如经由连接3615来进行空气提升，并直接放置在管道14上且紧固至该管道14，从而提供可用于诸如维护或救援操作等的各种应用中的即时平台。支架系统3600可以例如使用缠绕并紧固在管道周围的织物或金属带以及/或者利用紧固件或临时焊接而附接到管道。在管道14位于地面上的情况下，可以更容易地进行任何修复。然而，如果运输管道14悬置在远离地面的高处，则本发明的实施例可以辅助将工人定位在管道14周围，同时提供一个或多个稳定且平坦的工作表面3605。在实施例中，移动支架3600还可以包括用以提供对元件的保护(例如，以免受风和降水)的屏障3610。在其它实施例中，移动支架3600可以被构造且布置为气体包围，以在接入管道14以接收维护时保持管道14中的工作压力。

被动式电磁制动

本发明的方面涉及高速载具(例如，胶囊)的制动系统，更具体地涉及使用电磁阻力来使载具减速的系统。如这里讨论的，高速高效的运输系统利用低压环境，以在高运行速度下减少载具上的阻力，从而提供允许更高的速度潜力并且降低与克服阻力相关联的能量成本的双重益处。这些系统在管状结构内使用近真空(或低压环境)。这些系统可以利用任何数量的加速系统来实现所允许的高速度，这些加速系统包括例如与例如电磁悬浮或流体轴承相结合的直线同步马达(LSM)和/或直线感应马达(LIM)等的直线马达。由于项目的规模，因此需要极大的力来使载具加速到运行速度。牛顿运动定律规定，在必要(诸如到达路线尽头的终点时)时需要相等的力来使载具减速。由于这些高速度，因而通过利用摩擦运行的典型制动方法可能是不切实际的。例如，当前的做法并不是设想用以创建被设计为应对由该减速力所产生的巨大应力的可持续摩擦制动系统的方法，这是因为当前的运输系统不是以部分抽空的管状系统所允许的速度运行的。

根据本发明的方面，如图37示意性地示出，本发明的实施例可以利用由悬浮系统的被动磁体所生成的涡流所引起的诱导阻力，以产生胶囊的减速。这些涡流通常是悬浮系统的不良影响，因此被减少或消除。然而，根据本发明的方面，在轨道的需要减速的部分期间，悬浮系统被设计和配置为使涡流所造成的低效率最大化，以充分利用诱导阻力来使载具减速。根据本发明的方面，通过利用电磁阻力来使载具减速，实现了更安全的制动。例如，使用涡流的制动比传统的基于摩擦的制动系统更安全，这是因为涡流制动系统不会将摩擦应力作用(或传递)到载具和/或管状结构上。

图38A和38B是根据本发明的实施例的正在变窄的典型管道通道的示意性图。如图38A所示，对于管道3800的典型剖视图，管道通道可以通过增加管道的壁厚、同时维持管道的相同外径而变窄。如图38B所示，对于管道3850的典型剖视图，管道通道可以通过减小管道的外径、同时维持管道的相同壁厚而变窄。通过沿着站间运输路线而形成具有壁厚和/或直径不同的一个或多个部分的管道，可以改变管道内的胶囊周围的气流通道，以例如通过所增加的阻力来使载具减速。

被动式悬浮系统

如这里讨论的，高速运输系统可以利用任何数量的加速系统(包括电磁推进)来实现高速度。由于运输项目的规模，因此可能需要极大的力来使载具加速到运行速度。由于系统的持续、超高速配置的前所未有的性质，胶囊可以利用能够承受高速和高使用的摩擦需求的滑架。

图39示出根据本发明的方面的被动式悬浮系统3875的典型实施例。如图39所示，系统被配置为利用磁力作为升力，这种磁力是在例如通过悬浮系统附接到例如载具12(例如，胶囊)的磁体组装件3895(经由推进系统3885)以特定速度在轨道3880上经过以在载具12和轨道3880之间提供水平位移时产生的，从而在载具12上生成源自速度的悬浮力。

在一个典型实施例中，轨道3880由至少一个区段的开槽导体的层压板组成，其中槽3890具有等于或短于载具12上的关联磁体组装件3895的宽度3898的长度3897。在某些实施例中，槽3890可以在载具12的运动方向上相对于轨道3880和/或磁体组件3895成角度。该角度可以是直角或者大于或小于直角的角度，例如相对于轨道3880和/或磁体组装件3895的位置成88°。在某些实施例中，磁体组装件3895包括诸如永磁体、电磁体和/或超导磁体等的多个磁体，其以如下阵列配置，该阵列用于优化由磁体组装件3895的阵列和运动时的轨道3880的相互作用所生成的磁力。可以使用多个轨道3880，其各自具有位于载具12上的关联磁体组装件3895。

针对桥塔的预制金属加固件

在某些实施例中，支承件(或桥塔)可以在预制金属加固件内包括例如链甲型预制金属加固件。桥塔构造可能很慢，这继而减慢了运输系统的其它加工和制造。根据本发明的方面，可以例如在浇注用于桥塔的混凝土之前或者在浇筑混凝土之后，迅速地组装链甲桥塔加固件的预制轧辊。在一些实施例中，具有不同计量大小和/或芳纶纤维的金属棒能够以十字绣图案加工并且嵌入在水泥中。通过实现本发明的方面，预制金属加固件材料可以加快制造处理并且向子结构提供附加的结构支承。

使用飞行器来监视管道完整性

在管道系统中(特别是在运输系统的大小和量级上)管理、识别并且定位泄漏可能非常困难。本发明的方面涉及用于使用例如遥控飞行器(或无人机)等的飞行器来监视运输管道(或其它低压环境)完整性的方法。在一些实施例中，配备有红外摄像照相机的无人机可以被配置为沿着运输路径飞行并且搜索泄漏空气的热羽流(例如，大的热羽流)。例如，在实施例中，无人机可以被配置为自主地在运输路径上飞行。例如，配备有FLIR(前视红外线)的无人机可以在管道上方的高处飞行并且监视大部分管道的热分布。例如，从管道内排出或泄漏的气体可以具有与管道周围的环境空气不同的热特征。通过实现本发明的方面，肉眼看不见的泄漏将可被检测为FLIR图像上的大羽流。在实施例中，通过在高海拔处飞行，摄像照相机可以比传统的压力换能器和测量装置提供管道系统中的更大泄漏范围。

在运输系统中铺设线缆

适当的线缆/电线管理和分配对于管道运输系统的成功和寿命将是重要的。在如此大的距离上铺设和更换线缆可能需要持续的劳动力和大量的货币资源。本发明的方面涉及用于管道(或其它低压环境)运输系统中的线缆/电线管理和分配的系统和设备。在典型且非限制性实施例中，被配置为穿过管道的机器人还被配置为运输并且适当地铺设电缆线。在实施例中，机器人(或机器人载具)可以配备有大的电线/线缆轴，并且配备有拼接和连接现有布线的能力。通过实现本发明的方面，线缆铺设机器人/载具可以高效地进行自主铺设电线的任务，从而减少用于进行线缆管理和分配的人力。运输系统的实施例的管道轮廓(例如，截锥形管道轮廓)以及管道的可能远程位置为铺设和管理线缆/电线的任务增加了难度。通过实现本发明的方面，困难的任务将通过自主的线缆铺设机器人/载具来缓解。在实施例中，机器人(或机器人载具)可以被配置为利用胶囊运输系统来推进机器人(或机器人载具)。

系统环境

如上所述，本发明的实施例的方面(例如，管道环境的控制系统、胶囊控制系统、管道定向、管道切换系统)可以通过进行特定功能或动作的这类专用的基于硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令和/或软件的组合来实现。控制系统可以从客户端服务器关系中的服务器来实现并执行，或者它们可以在操作信息被传送至用户工作站的情况下在该用户工作站上运行。在实施例中，软件元件包括固件、常驻软件、微码等。

如本领域技术人员将理解的，本发明的方面可以被实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的实施例的方面可以采取全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、常驻软件、微码等)或者结合这里通常可被称为“电路”、“模块”或“系统”的软件和硬件方面的实施例的形式。此外，本发明的方面(例如，控制系统)可以采取在任何有形的表达介质中体现的计算机程序产品的形式，其中该任何有形的表达介质具有在介质中体现的计算机可用程序代码。

可以利用一个或多个计算机可用介质或计算机可读介质的任何组合。计算机可用介质或计算机可读介质可以例如但不限于是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质的更具体的示例(非详尽列表)将包括以下各项：

-具有一条或多条电线的电气连接、

-便携式计算机磁盘、

-硬盘、

-随机存取存储器(RAM)、

-只读存储器(ROM)、

-可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、

-光纤、

-便携式光盘只读存储器(CDROM)、

-光学存储装置、

-诸如支承因特网或内联网的传输介质等的传输介质、

-磁性存储装置、

-usb密钥、和/或

-移动电话。

在本文档的上下文中，计算机可用介质或计算机可读介质可以是可以包含、存储、通信、传播或运输程序以供指令执行系统、设备或装置使用、或者与指令执行系统、设备或装置相连接使用的任何介质。计算机可用介质可以包括位于基带中或者作为载波的一部分的传播数据信号，其中该传播数据信号具有与其一起实施的计算机可用程序代码。计算机可用程序代码可以使用包括但不限于无线、有线、光纤线缆、RF等的任何合适介质来发送。

用于执行本发明的操作的计算机程序代码可以以包括诸如Java、Smalltalk或C++等的面向对象的编程语言、以及诸如“C”编程语言或类似编程语言等的传统过程编程语言的一种或多种编程语言的任何组合来编写。程序代码可以完全在用户计算机上、部分在用户计算机上、作为独立的软件包、部分在用户计算机上且部分在远程计算机上或者全部在远程计算机或服务器上执行。在后者情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络而连接至用户计算机。这种网络可以例如包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)连接至外部计算机。另外，在实施例中，本发明可以以现场可编程门阵列(FPGA)实施。

图40是根据这里描述的实施例所使用的典型系统。系统3900通常被示出并且可以包括通常指示出的计算机系统3902。计算机系统3902可以作为独立装置而工作，或者可以连接到其它系统或外围装置。例如，计算机系统3902可以包括任何一个或多个计算机、服务器、系统、通信网络或云环境，或者被包括在任何一个或多个计算机、服务器、系统、通信网络或云环境内。

计算机系统3902可以以网络环境中的服务器的能力、或者以网络环境中的客户端用户计算机的能力工作。计算机系统3902或其一部分可以被实现为或并入到各种装置中，诸如个人计算机、平板计算机、机顶盒、个人数字助理、移动装置、掌上型计算机、膝上型计算机、台式计算机、通信装置、无线电话、个人信任装置、web设备、或者能够(依次或以其它方式)执行指定要由该装置采取的动作的指令集的任何其它机器等。此外，虽然示出单个计算机系统3902，但是附加实施例可以包括单独地或共同地执行指令或执行功能的系统或子系统的任何集合。

如图40所示，计算机系统3902可以包括至少一个处理器3904，例如，中央处理单元、图形处理单元或这两者。计算机系统3902还可以包括计算机存储器3906。计算机存储器3906可以包括静态存储器、动态存储器或这两者。计算机存储器3906可以附加地或可选地包括硬盘、随机存取存储器或其任何组合。当然，本领域技术人员应当理解，计算机存储器3906可以包括已知存储器的任何组合或者单个存储器。

如图40所示，计算机系统3902可以包括计算机显示器3908，诸如液晶显示器、有机发光二极管、平板显示器、固态显示器、阴极射线管、等离子显示器、或者任何其它已知的显示器。计算机系统102可以包括至少一个计算机输入装置3910，诸如键盘、具有无线小键盘的遥控装置、连接到语音识别引擎的麦克风、诸如摄像机或静止照相机等的照相机、光标控制装置或其任何组合。本领域技术人员应当理解，计算机系统3902的各种实施例可以包括多个输入装置3910。此外，本领域技术人员还应当理解，以上列出的典型输入装置3910并不意味着是详尽的，并且计算机系统3902可以包括任何附加的或可选的输入装置3910。

计算机系统3902还可以包括介质读取器3912和网络接口3914。此外，计算机系统3902可以包括通常已知并且被理解为与计算机系统包括在一起或者包括在计算机系统内的任何附加装置、组件、部件、外围装置、硬件、软件或其任何组合，诸如但不限于输出装置3916。输出装置3916可以是但不限于扬声器、音频输出、视频输出、遥控输出或其任何组合。

此外，本发明的方面可以采取从提供程序代码以供计算机或任何指令执行系统使用、或者与计算机或任何指令执行系统相结合使用的计算机可用或计算机可读介质可访问的计算机程序产品的形式。软件和/或计算机程序产品可以在图40的环境中实现。为了本说明书的目的，计算机可用介质或计算机可读介质可以是可以包含、存储、通信、传播或运输程序以供指令执行系统、设备或装置使用、或者与指令执行系统、设备或装置相结合使用的任何设备。介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)或传播介质。计算机可读存储介质的示例包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光学盘。光学盘的当前示例包括光盘-只读存储器(CD-ROM)、光碟-读/写(CD-R/W)和DVD。

尽管本说明书参考特定标准和协议而描述了特定实施例中可以实现的组件和功能，但本发明不限于这类标准和协议。这类标准由具有基本相同功能的更快或更高效的等同物定期地取代。因此，具有相同或相似功能的替换标准和协议被认为是其等同物。

这里描述的实施例的图示意图提供对各种实施例的大致了解。这些图示不意图用作对利用这里描述的结构和方法的设备和系统的所有要素和特征的完整描述。对于阅读了本发明的本领域技术人员来说，许多其它实施例将变得显而易见。可以利用并从本发明中得到其它实施例，使得可以在不偏离本发明的范围的情况下作出结构和逻辑替换和改变。另外，图示仅仅是代表性的，并且可能不会按比例绘制。可以使图示内的某些比例增大，同时可以使其它比例最小化。因此，本发明和附图被认为是说明性的而非限制性的。

因此，本发明提供了各种系统、结构、方法和设备。尽管已经参考若干典型实施例描述了本发明，但应当理解，所使用的词语是描述和说明的词语，而不是限制的词语。在没有偏离本发明在其各方面的范围和精神的情况下，可以如目前所述地并且如所修改地在所附权利要求书的权限内作出改变。尽管已经参考特定材料和实施例描述了本发明，但是本发明的实施例并不意图局限于所特定公开的内容；而是本发明延伸到诸如在所附权利要求书的范围内等的所有功能等同结构、方法和用途。

虽然计算机可读介质可以被描述为单个介质，但是术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质，诸如集中式或分布式数据库和/或存储一个或多个指令集的关联高速缓存和服务器。术语“计算机可读介质”还应包括能够存储、编码或携带指令集以供处理器执行、或者使计算机系统进行这里公开的任何一个或多个实施例的任何介质。

计算机可读介质可以包括一种或多种非暂时性计算机可读介质、以及/或者包括一种或多种暂时性计算机可读介质。在特定的非限制性典型实施例中，计算机可读介质可以包括诸如存放一种或多种非易失性只读存储器的存储卡或其它封装等的固态存储器。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其它易失性可重写存储器。另外，计算机可读介质可以包括磁光介质或光学介质，诸如盘、磁带或者用以捕捉诸如通过传输介质传递的信号等的载波信号的其它存储装置。因此，本发明被认为包括可以存储数据或指令的任何计算机可读介质或其它等同物或后继介质。

尽管本申请描述了在计算机可读介质中可以被实现为代码段的特定实施例，但是应当理解，诸如专用集成电路、可编程逻辑门和其它硬件装置等的专门硬件实现可以被构造为实现这里描述的一个或多个实施例。可以包括这里阐述的各个实施例的应用可以广泛地包括各种电子器件和计算机系统。因此，本申请可以包含软件、固件和硬件实现或其组合。

本发明的一个或多个实施例这里可以单独地或共同地由术语“本发明”仅为了方便起见而不意图将本申请的范围自行限制为任何特定发明或发明构思。此外，尽管这里图示和描述了特定实施例，但是应当理解，被设计为实现相同或相似目的的任何后续布置设置可以代替所示的特定实施例。本发明意图覆盖各种实施例的任何和所有后续改变或变型。对于阅读了本说明书的本领域技术人员来说，以上实施例和这里没有特定描述的其它实施例的组合将变得显而易见。

本发明的摘要被提供成符合37C.F.R.§1.72(b)，并且在了解到其将不会用于理解或限制权利要求书的范围或含义的情况下提交。另外，在前述具体实施方式中，各种特征可以组合在一起或者为了简化本发明而在单个实施例中描述。本发明不应被理解为反映所要求保护的实施例要求比各权利要求中明确叙述的特征更多的特征的意图。而是如所附权利要求所反映的，本发明的主题可以涉及任何公开的实施例中的少于全部的特征。因此，所附权利要求并入到具体实施方式中，其中各权利要求独自定义单独要求保护的主题。

以上公开的主题被认为是说明性的而非限制性的，并且所附权利要求书意图覆盖落在本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改、增强和其它实施例。因此，为了使法律所允许的范围最大化，本发明的范围由所附权利要求及其等同项的最广泛的允许解释来确定，并且不应受到前述详细描述的约束或限制。

因此，新颖的架构意图包含落在所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就在详细描述或权利要求书中使用术语“包含”来说，这类术语意图以与术语“包括”相似的方式包含，这是因为在权利要求中采用“包括”作为过渡词时对其进行了解释。

虽然已经参考具体实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物来替代其要素。虽然以上描述了典型实施例，但这些实施例并不意图描述本发明实施例的所有可能的形式。而是说明书中所使用的词语是用于描述而非限制的词语，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，在不脱离本发明的基本教导的情况下，可以进行修改。此外，各种实现实施例的特征可以相结合以形成本发明的其它实施例。

Claims (40)

1.一种高速运输系统，所述高速运输系统包括：

至少一个运输结构，其具有至少一个轨道；

至少一个胶囊，其被配置为在多个站之间行进通过至少一个结构；

推进系统，其被配置为推进所述至少一个胶囊通过所述结构；以及

悬浮系统，其被配置为使所述胶囊在所述结构内悬浮，

其中，所述至少一个轨道被定位成提供用以实现所述胶囊的稳定性的平衡力向量。

2.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述至少一个轨道被定位成提供用以实现所述胶囊的水平稳定性的平衡水平力向量。

3.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述至少一个轨道被定位成提供用以实现所述胶囊的垂直稳定性的平衡垂直力向量。

4.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述悬浮系统包括至少一个流体轴承，所述流体轴承被布置在所述胶囊上并且与布置在所述结构中的所述至少一个轨道相互作用。

5.根据权利要求4所述的高速运输系统，其中，各个所述流体轴承包括空气轴承。

6.根据权利要求4所述的高速运输系统，其中，各个所述流体轴承包括液体轴承。

7.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述悬浮系统包括磁悬浮系统。

8.根据权利要求7所述的高速运输系统，其中，所述磁悬浮系统包括至少一个Halbach阵列。

9.根据权利要求7所述的高速运输系统，其中，所述磁悬浮系统包括至少一个电磁体。

10.根据权利要求7所述的高速运输系统，其中，所述磁悬浮系统包括至少一个永磁体。

11.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述至少一个胶囊附加地包括用于在所述至少一个轨道上至少间歇性地支承该胶囊的轮子。

12.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述胶囊包括被布置成与所述至少一个轨道相互作用的至少一个空气轴承。

13.根据权利要求12所述的高速运输系统，其中，所述至少一个空气轴承具有U形轮廓。

14.根据权利要求12所述的高速运输系统，其中，所述至少一个空气轴承具有V形轮廓。

15.根据权利要求12所述的高速运输系统，其中，所述至少一个空气轴承包括从所述胶囊延伸的一对翼片。

16.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述至少一个轨道在所述结构中被布置在所述胶囊下方，使得所述至少一个轨道支承所述胶囊的重量。

17.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述至少一个轨道在所述结构中被布置在所述胶囊上方，使得所述胶囊从该轨道下垂。

18.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，还包括至少一个切换站，所述至少一个切换站被布置在沿所述至少一个结构的运输路径中，所述运输路径具有一个上游运输路径和一个下游运输路径、以及至少一个附加的上游或下游运输路径。

19.根据权利要求18所述的高速运输系统，其中，所述运输路径包括一个上游路径和多个分叉的下游路径。

20.根据权利要求18所述的高速运输系统，其中，所述运输路径包括一个下游路径和多个分叉的上游路径。

21.根据权利要求18所述的高速运输系统，其中，所述至少一个切换站包括具有两个分叉的轨道部分的可移动滑道，该滑道能够移动以使其中一个分叉的轨道部分与上游轨道部分和下游轨道部分对准。

22.根据权利要求18所述的高速运输系统，其中，所述至少一个切换站包括可移动门，该门能够操作以选择性地转动从而将上游轨道部分与所选择的下游轨道部分相连接。

23.根据权利要求18所述的高速运输系统，其中，所述至少一个切换站包括可驱使侧的轨道，从即将到来的胶囊的路径中选择性地移除所述可驱使侧的轨道，使得当该胶囊接近所述切换站时，仅其中一个可驱使侧的轨道与该胶囊的相应侧的空气轴承相接合以将该胶囊从上游轨道部分引导至一个下游轨道部分。

24.根据权利要求4所述的高速运输系统，其中，所述流体轴承被配置为在所述轨道和所述流体轴承之间注入流体以支承所述胶囊。

25.根据权利要求24所述的高速运输系统，其中，各个所述流体轴承能够操作以使流体在所述流体轴承内循环和/或使流体从上游轴承循环。

26.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述胶囊包括沿着该胶囊的外表面的多个支承轴承。

27.根据权利要求26所述的高速运输系统，其中，所述多个支承轴承中的至少一部分支承轴承包括独立悬架，所述独立悬架被配置为调节所述轨道上方的各个支承轴承的相对高度以补偿所述轨道上的任何突起。

28.根据权利要求26所述的高速运输系统，其中，还包括前馈信号生成器，所述前馈信号生成器能够操作以向后方支承轴承传送用于所述多个支承轴承中的一个支承轴承的工作条件以辅助控制所述后方支承轴承。

29.根据权利要求28所述的高速运输系统，其中，所述前馈信号生成器提供与轴承角度和轴承流体流速至少之一的控制有关的数据。

30.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述悬浮系统被配置为使得所述胶囊上的轴承和所述至少一个轨道之间的间隙中的流体发生相位变化，并且利用所述间隙中的所述流体的相位变化来使所述胶囊悬浮在所述至少一个轨道的上方。

31.根据权利要求5所述的高速运输系统，其中，各个所述空气轴承利用与所述结构内部的低压环境相比压力更高的空气。

32.根据权利要求11所述的高速运输系统，其中，所述轮子被定位在相对于所述至少一个轨道的使得在所述悬浮系统运行时不接触所述至少一个轨道的高度处。

33.根据权利要求32所述的高速运输系统，其中，所述悬浮系统在所述胶囊上的元件被定位在相对于所述至少一个轨道的使得在所述轮子运行时不接触所述至少一个轨道的高度处。

34.根据权利要求11所述的高速运输系统，其中，所述轮子被定位且布置成能够相对于所述胶囊内的凹陷位置进行部署。

35.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述至少一个轨道包括能够操作以对所述至少一个轨道进行加热或冷却的温度控制系统。

36.根据权利要求35所述的高速运输系统，其中，所述温度控制系统包括加热器，所述加热器包括能够操作以对所述至少一个轨道进行加热的电导体。

37.根据权利要求35所述的高速运输系统，其中，所述温度控制系统包括能够操作以对所述至少一个轨道进行冷却的空调系统。

38.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，还包括主动式轨道对准系统，所述主动式轨道对准系统包括：

至少一个传感器，其能够操作以检测所述至少一个轨道的未对准；

处理器，其被配置为基于所检测到的未对准来确定轨道调节；以及

轨道致动器，其能够进行所述轨道调节以将所述至少一个轨道移动到适当对准。

39.根据权利要求1所述的高速运输系统，其中，所述运输结构包括管道。

40.根据权利要求7所述的高速运输系统，其中，所述磁悬浮系统包括至少一个超导磁体。