CN108674421A - 一种电磁真空超速铁路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁真空超速铁路系统，包括：外壳和设于外壳内的至少一条运输线，运输线包含真空运输管道和位于真空运输管道内的列车，列车各车厢之间、车头与各车厢之间均设有主动防撞装置。真空运输管道的内壁设有外电磁推进层，列车的外壁设有内电磁推进层，在列车穿过真空运输管道时，同极磁推列车前进，并同时，列车配置的发电闭合导线切割外电磁推进层的磁感线产生运行所需的电能。本发明是兼具一定发电能力的载人载物的综合运输系统，对外部供电要求极低，在电磁管道和真空环境的共同条件下，使列车运行速度最快，耗能最低，且无惧任何天气影响，成本最低、投入产出比最大。

Description

一种电磁真空超速铁路系统

技术领域

本发明涉及交通运输系统技术领域，尤其涉及一种集真空、磁悬浮、发电于一身的电磁真空超速铁路系统。

背景技术

高铁和磁悬浮列车是当今最具影响力的大众高速交通工具，不仅速度快而且较为安全，但其速度的提升受空气阻力和轮轨磨擦的双重影响，潜能几乎已到极限，且建设和运行成本高昂，功能单一，回收期太长，投入产出比太低，难以收回投资。高铁所到之处电力先行，需要铺设远距离高压线路，投资巨大，而磁悬浮列车不仅运力较小，成本极高，而且对电的依赖性极大，其磁场较强，磁场爆露在列车外部，缺少电磁场屏蔽保护，电磁幅射很大，推广难度大，且磁悬浮的提速同样受到空气阻力的严重影响。

理论上，磁悬浮列车能以极低的耗能、以数倍于飞机的速度，在密闭真空运输管道内极速行驶，且不受空气阻力、轮轨摩擦及天气影响，时速可达4000至20000公里。现有技术中也已出现真空运输管列车的设计方案，如美国马斯克方案，但都存在严重缺陷，无法有效保证长距离真空运输管道的真空度和稳定性及其对列车电力供应的有效性，特别是无法有效保证列车和人员在真空运输管道中的安全。

鉴于此，有必要提供一种可解决上述所有缺陷的电磁真空超速铁路系统。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种电磁真空超速铁路系统，该系统的管道带有电磁推进层，能同极磁推列车前进，并同时，列车切割电磁推进层的磁感线产生运行所需的电能。列车各车厢之间、车头与各车厢之间均设有主动防撞装置，为列车提供安全保障、管道沿线设有太阳能和风能等发电结构，为整个列车及管道运行系统提供可靠的电力来源。在电磁管道和真空环境的共同条件下，使列车运行速度最快，耗能最低，且无惧任何天气影响，成本最低、投入产出比最大。

本发明采用的技术方案是，设计一种电磁真空超速铁路系统，包括：外壳和设于外壳内的至少一条运输线，运输线包含真空运输管道和位于真空运输管道内的列车，真空运输管道和列车之间设有至少一条轨道，轨道包含两条铁轨，该两条铁轨之间排布有外悬浮电磁铁，列车的车身上设有沿轨道运行的车轨，车轨包含两条轨线，该两条轨线之间排布有与外悬浮电磁铁位置相对的内悬浮电磁铁，内悬浮电磁铁通电时的极性与外悬浮电磁铁相同。本实施例中，真空运输管道和列车之间设有至少一条轨道。较优的，真空运输管道和列车之间设有多条轨道，多条轨道环绕列车间隔排列，列车在多条轨道的限制下悬浮于管道的正中心。

列车的车身内壁上设有列车电磁场屏蔽层和列车空气密封层，列车电磁场屏蔽层位于列车的车身内壁和列车空气密封层之间，列车的车身外壁设有内电磁推进层，内电磁推进层的外侧还设有环绕列车的车身设置的发电闭合导线。真空运输管道的内壁设有外电磁推进层，真空运输管道内壁和/或外壁设有管道电磁场屏蔽层，管道电磁场屏蔽层位于外电磁推进层的外侧。内电磁推进层和外电磁推进层位置相对，前进时极性相同，制动时极性相反，在列车穿过真空运输管道时，同极磁推列车前进，并同时，列车配置的发电闭合导线切割外电磁推进层的磁感线产生运行所需的电能。轨道设于外电磁推进层上，列车磁悬浮于轨道上，消除轮轨摩擦和空气阻力。在中央处理器控制下，太阳能和风能产生的电能，通过超导输电管道通电给电磁推进层和列车作为运行动力。

其中，内电磁推进层和外电磁推进层的材料，可以是钕铁硼电永磁铁、超导电磁铁等可产生强电磁力的磁力材料，优选钕铁硼电永磁铁，而超导电磁铁容易受到外部电磁场的干扰，且成本较高。

外壳设有给外电磁推进层及列车提供电能的发电结构，发电结构采用铺设在外壳表面上的太阳能电池板、间隔设置在外壳沿线的风能发电机、设于外壳内的热能发电机中的一种或多种组合。

列车的前端设有内牵引电磁铁，轨道的两侧排布有外牵引电磁铁，外牵引电磁铁内流动有交流电；列车外壁的内电磁推进层和管道内壁的外电磁推进层的位置相对。列车前进时，内牵引电磁铁的极性与位于其前方的外牵引电磁铁的极性相反、与位于其后方的外牵引电磁铁的极性相同；列车外壁的内电磁推进层和管道内壁的外电磁推进层的极性相同且位置相对；列车制动时，内牵引电磁铁的极性与位于其前方的外牵引电磁铁的极性相同、与位于其后方的外牵引电磁铁的极性相反；列车外壁的内电磁推进层和管道内壁的外电磁推进层的极性相反且位置相对。

列车的车头前端表面排布有抽风孔，车身侧面内排布有喷射孔，喷射孔沿列车行进方向设置，列车内设有抽风机，抽风机的进风口与抽风孔连接、出风口与喷射孔连接。抽风机与喷射孔之间连接有空气压缩机，空气压缩机将抽风机送入的风加压后经喷射孔向后喷射。

列车的前端安装有车头螺旋桨，车头螺旋桨的周边安装有正极磁场和负极磁场，车头螺旋桨上安装有发电闭合导线；车头螺旋桨旋转时，在牵引列车前进的同时，所述发电闭合导线切割正极磁场和负极磁场的磁感线产生电能。

列车包含两个车头、依次排列在两个车头之间的多个中间车厢，相邻的两个中间车厢之间、车头与相邻的中间车厢之间均设有主动防撞装置。

列车的车身上间隔排列有内进出口，真空运输管道上间隔排列有与内进出口相同的外进出口，内进出口内密封连接有列车门，外进出口内密封连接有通道门，内进出口上设有可与外进出口密封对接的伸缩隔离通道。

外壳内设有两条水平并列设置的客运运输线，该两条客运运输线之间设有充满空气的生命通道，真空运输管道的外进出口与生命通道连通。

外壳内还分布有多条货运运输线，外壳内的两侧位置还设有真空输水管道，真空输水管道内设有水轮机，真空输水管道外设有与水轮机传动连接的发电机，发电机产生的电能通过超导输电管道传送给电站或铁路系统。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、列车的内电磁推进层和真空运输管道的外电磁推进层位置相对，前进时极性相同，制动时极性相反，在列车穿过真空运输管道时，同极磁推列车前进，并同时，列车切割外电磁推进层的磁感线产生运行所需的电能。电磁真空超速铁路系统是载人载物的综合运输系统，设有多条运输线，施行客货分离分别运输，通过生命通道正常上下车；

2、列车以现有多节车厢为运力基础，车头与车厢之间、中间各车厢之间均设有主动防撞装置，有效减少撞击及摩擦，保证列车运行安全；

3、外壳设有太阳能、风能、热能等发电结构，在中央处理器控制下，为外电磁推进层和列车提供电力，无惧任何天气影响，成本最低投入产出比最大；

4、列车可采用多种推进方法，通过列车与管道的电磁推进，和/或通过抽取车头前方空气向后喷射的方式推进，更有效的完成列车提速和制动；

5、列车有多层屏蔽结构和空气密封结构，确保车内人员的安全和舒适；

6、外壳的两侧还可增设真空输水管道，借用抽水机原理，利用大气压力将管道一端的水，通过真空输水管道远距离输送水源，从而以南水北调的方式，获得可观的经济和社会效益。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是电磁真空运输管道与悬浮列车的运行方案示意图；

图2是本发明中电磁真空超速铁路系统结构的剖面示意图；

图3是本发明中电磁真空超速铁路系统结构的立体示意图；

图4是本发明中圆管方车式的横截面示意图；

图5是本发明中圆管圆车式的横截面示意图；

图6是本发明中圆管异形车式的横截面示意图；

图7是本发明中管道电磁场屏蔽层结构横截面示意图；

图8是本发明中货运副管道采用真空磁悬浮发电式的结构示意图；

图9是本发明中货运副管道采用真空磁悬浮式的结构示意图；

图10是本发明中货运副管道采用普通真空运载式的结构示意图；

图11是本发明中电磁真空超速铁路系统的电力流转示意图；

图12是本发明中真空运输管道与工形安装座的示意图；

图13是本发明中上下层真空运输管道的安装示意图；

图14是本发明中真空运输管道呈环形的示意图；

图15是本发明中列车与真空运输管道呈方形的横截面示意图；

图16是本发明中列车与真空运输管道呈圆形的横截面示意图；

图17是本发明中主动防撞装置的示意图；

图18是本发明中列车推进方式的示意图；

图19是本发明中列车与管道的进出结构示意图；

图20是本发明中超速铁路系统结构加设真空输水管道的剖面示意图；

图21是本发明中真空输水管道的结构示意图。

具体实施方式

电磁真空超速铁路系统是电磁真空运输管道运输系统，创造和维护真空或低压管道环境是系统运行的基本条件，也是提速方式和推进方式的变革。

如图1至3所示，是电磁真空超速铁路系统方案，是建造电磁真空运输管道运行系统，把管道内空气抽干后，创造远距离真空或低压管道运行环境，然后将磁悬浮列车或现有高铁置于真空运输管道中，去除现有的高压线路，以很小电能就能获得极高速度，并可实现载人和载物同时分开运作。由于其管道处于真空状态，且管道设有外电磁推进层，列车设有与外电磁推进层位置相对的内电磁推进层，列车前进时，内电磁推进层和外电磁推进层的极性相同，制动时，极性相反，在列车穿过真空运输管道时，同极磁推列车前进，并同时，列车配置的发电闭合导线切割外电磁推进层的磁感线产生运行所需的电能。该系统是载人载物的综合运输系统，无惧任何天气影响，在运行速度和投入产出比上具有最大优势，并快速收回投资，是最经济、实惠、最具投资潜质的方案。

本发明提出的电磁真空超速铁路系统方案，包括：外壳100和设于外壳100内的多条运输线，施行客货分离分别运输。如图1所示，运输线包含真空运输管道1和位于真空运输管道1内的列车2，真空运输管道1和列车2之间设有多条轨道3，轨道3包含两条铁轨，该两条铁轨之间排布有外悬浮电磁铁，列车2的车身上设有沿轨道3运行的车轨，车轨包含两条轨线，该两条轨线之间排布有与外悬浮电磁铁位置相对的内悬浮电磁铁，内悬浮电磁铁通电时的极性与外悬浮电磁铁相同，多条轨道环绕列车间隔排列，列车在多条轨道的限制下悬浮于管道的正中心。

关于电磁真空超速铁路系统的整体架构：

如图2、3所示，外壳100的外形像一个房子，以最大限度地降低风和雨雪天气对整个构建的伤害，其宽度应为100至200米不等，可根据各地实际情况，加以不同组合，其整体高度应为20至30米不等。外壳100内设有两条水平并列设置的客运运输101线，该两条客运运输线101之间的空白处设置生命通道102，生命通道102内充满空气，生命通道102内可设电力逃生车或其它载具，真空运输管道1的外进出口与生命通道102连通，该生命通道102不仅是紧急施救通道，其也是列车人员正常上下车的通道，同时也可作为载人或载物的备用通道，也可与地铁等连接，起到中心中转枢纽的作用。外壳100内还分布有多条货运运输线103，货运运输线103设置在客运运输线101外部用于真空载物，在此真空运输管道1的基础上运行磁悬浮列车2，且在所有客运管道和货运管道的下部可依次设置钢板稳固层114和钢筋混凝土基座层115，以增强管道的稳定性和列车运行环境，并有效防止线路沉降。如图4至6所示，列车2可以设计成传统的方形列车，也可设计成圆柱形列车或者异形列车。

客运运输线101属于主要运输线路，在客运运输线101中的真空运输管道1需要设置管道电磁场屏蔽层和电磁推进层，电磁推进层一是为列车设置电磁推进基础，二是为列车穿越电磁管道产生电力提供基本条件。管道电磁场屏蔽层位于电磁推进层的外侧，管道电磁场屏蔽层可设置在真空运输管道的内壁，也可设置在整个铁路系统的外部，为创造人居环境提供基本条件，人居环境不能同时居于电磁场和真空环境中。货运运输线103是电力驱动的附加专用货物运输线路，其可设置在两条客运运输线101的两侧，在生命通道102的上部和下部，也可以分别加装至少两个以上的货物运输线103，以最大限度地满足不同货物运输的需求。在客运运输线101和货运运输线103的上部排列有至少两行以上的超导输电导管400，是整个系统传送电流的重要渠道，包括太阳能、风能的电力收集，以及将电能传送至电站，都使用超导输电导管400传输电力。

货运运输线103的货运真空副管道1’与客运运输线101的真空运输管道1在建筑上相同，但因货物的不同特性，且很多货物不得接触磁场，所以货运真空副管道1’在结构上略微有所不同，其至少有真空磁悬浮发电式、真空磁悬浮式、普通真空运载式等三种以上的结构类型，以满足货物运输的不同需求。

如图7所示，真空磁悬浮发电式是（PRS）永磁力悬浮货运管道，其与客运真空运输管道1磁悬浮运输的管道模式相似，只是从客运列车2变成了货运列车2’。其在管道中只有一道管道电磁场屏蔽层，其从内到外也分别设有真空屏蔽层、超导屏蔽层、铁磁屏蔽层、钛金属抗磁层、钢制抗压层等多层屏蔽结构，立体隔绝内部磁电环境。其中，离管道最边缘的真空层，有利于隔离噪音和内外温度，创造较好的运行环境，货运列车2’在这种真空电磁环境中，通过磁悬浮磁推前进，且运行中能同时产生电能。

如图8所示，真空磁悬浮式是(EMS/EDS)磁悬浮货运管道，与前者不同的是，管道本身不带磁体，与常规磁悬浮列车相同，列车高速通过时，列车上的超导体或磁场，使安装在轨道上的金属磁环或导体产生电流，同时产生同极磁场，使货运列车2’电磁悬浮，从而起到加速作用。在货运列车2’不高速通过时不产生磁场，且管道相对较小，所以在管道中没有配置管道电磁场屏蔽层。

如图9所示，普通真空运载式是普通电力轮轨货运管道，其只是在真空运输管道下运行的电力轮轨货运列车2’，该方式虽然速度较慢，且不具有发电功能，但却是最经济、成本最低的方案，也具有通用性，任何物品都可通过这个管道进行运输，与前面两种类型，最大的不同在于，其虽然在真空下运行时需要消耗电能，但最环保，没有任何电磁污染。

实际建造时，选择何种货运管道类型，取决于控制成本和实际需求，可单选一种，也可选择两种或多种。各种类型的客运真空运输管道1和货运真空副管道1’相互平行稳当放置，使所有管道的稳定性充分提高，管道不移位，且由于所有管道外部的空间，均由水泥钢筋混凝土填充建造，管道的钢度得到确实保证，为客运列车2和货运列车2’提供了坚实的运行平台。无论是客运真空运输管道1还是货运真空副管道1’及其相应管道发电部件的维修，都应在设计制造时预留维修入口和预设维修方案，以便进入各管道维修。

关于真空运输管道：

如图4至7所示，真空运输管道1的内壁设有管道电磁场屏蔽层4，管道电磁场屏蔽层4的内侧设有外电磁推进层6。管道内电磁场屏蔽结构，不仅要有保温、抗辐射、耐气压等基本功能，还要从静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三方面对来自于外电磁推进层6方向的电磁场进行全方位有效屏蔽，及对外部电磁场进行有效隔离，防止电磁场泄漏，严防伤害，创造人居环境。

其中，如图7所示，是管道电磁场屏蔽层4的结构横截面示意图，管道电磁场屏蔽层4包括：由外向内依次设置的管道内真空屏蔽层41、管道内超导屏蔽层42、管道内铁磁屏蔽层43、管道内钛金属抗磁层44及管道内钢制抗压层45，轨道3设于管道内钢制抗压层45上，立体隔绝内部磁电环境。各屏蔽层厚度以5mm至10mm为宜，具体厚度可适当增减，但须顾及高速离心力和屏蔽效果，保证内部磁场和电感稳定。

如图4至7所示，电磁推进层包括管道内壁的外电磁推进层6和列车外壁的内电磁推进层7，其主要采用钕铁硼电永磁铁、超导体电磁铁等可产生强电磁力的磁力材料，优选钕铁硼电永磁铁。

在中央处理器的控制下，如采用钕铁硼电永磁铁则磁场长期稳定，直接与内电磁推进层同极磁推，节省电力。如采用超导体电磁铁，则通过对外电磁推进层6的超导体输入电能产生强磁场，从而与列车的内电磁推进层同极磁推前进，但需注意磁场对超导体的影响，以防失去超导特性。

管道获取初始电力的来源，包括管道初始能量总电柜66及若干不同电力来源的管道分电池。管道分电池电力可以是太阳能，通过太阳照射太阳能板获得电能；可以是风能，通过风力发电机的螺旋桨对风旋转获得电能；可以是热能，通过半导体热电材料制成的板在外表或管道内吸热获得电能；可以是其它产生电源的方式。

如图2、3所示，外壳100外表面布置有太阳能电池板200，太阳能电池板200与管道初始能量结构的分电池连接，为初始能量总电柜66提供电能，在外壳100上大量铺设太阳能电池板200有以下好处：一是使太阳能起到发电作用，二是为管道系统及列车2提供电力供应，三是对真空运输管道1内的环境起到降温作用。此外，铁路沿线还可加装风能发电机300，风能发电机300间隔设置在管道沿线，风能发电机300也与初始能量结构连接，为初始能量结构提供电能。太阳能和风能生成的电力是初始动力的主要部分，为外电磁推进层6和列车运行提供运行动力。

如图11所示，是电磁真空超速铁路系统的电力流转示意图，通过在外壳100表面铺设太阳能电池板200和风能发电机300产生的电能及其它来源的电源，共同建立管道初始能量总电柜66形成初始动力，在中央处理器控制下，经超导输电导管400，将大部分电能直接传送至外电磁推进层6和列车使用，在电力足够富余时，可传送至电站。在初始动力不足时，将由临时储能电柜提供，在紧急情况下，初始动力失效时，将由电站通过超导输电导管400，反向供应给外电磁推进层6和列车使用。所述的电力流转都是在中央处理器的控制下进行，中央处理器控制管道初始能量总电柜66、临时储能电柜、超导输电导管、外电磁推进层6等部件。

如图12至13所示，真空运输管道1由多段管段首尾相连，管道内腔是列车的运行空间，列车以现有高铁宽3.3米、高4米为参照，管道内直径应在6米至6.5米之间，具体参数以实际为准。真空运输管道1上间隔设有工形安装座17，工形安装座17的顶板、底板及竖板分别设有固定孔。如图13所示，是真空运输管道上下层叠时的安装示意图，安装时利用螺栓锁扣拧紧固定工形安装座17，工形安装座17的厚度约为20到50公分，设计时应以真空运输管道的实际重量为准，特别是起承重作用的竖直连接块，其厚度可稍厚些，以能同时放置两个真空运输管道相接稳当为准。真空运输管道1上排列有外进出口，外进出口密封连接有安全门，列车运行到站时，外进出口与列车上的内进出口对接，安全门打开让乘客通过生命通道102正常上下车。

真空运输管道1上每隔1到10公里距离设置一台或多台大型真空泵，电力全部由本铁路系统沿线的太阳能、风能等产生电力的装置提供，真空泵不间断地抽出空气，使管道内真空程度达到规定标准。特别是，管道接驳处、管道口及管道尾必须密封严实，充分发挥真空泵作用。真空运输管道1可以是真空程度尽可能高的纯真空运输管道，也可以是内部气压大于半个大气压的低压管道，低压管道可为发生紧急事故时保留尽可能多的施救时间，并有利于降低运行成本。当然，优选是设计成纯真空运输管道环境，有利于提高列车速度、通勤率和增强运输能力，列车必须绝对密封，建造中是设计成纯真空运输管道还是低压管道，以实际情况为准。为使列车获得最佳运行环境，管道的真空程度应尽可能地高，可全天候通过真空泵抽出空气，并要防止空气倒灌，以有效保证长距离真空运输管道的真空度和稳定性。

在建设过程中，整个系统除客运和货运真空运输管道之外的所有空白处均以钢筋混凝土填充，以最大限度地保证整个管道系统的气密性能。所有客运和货运的真空运输管道其沿线设置真空泵位置，都要为维修、检查及应对紧急情况，预留能打开的开口，在真空运输发电管道系统正常工作时，这些预留的开口都密闭不漏气。而预留维修口是紧急状态下使用，在正常维修时，可通过在列车运行的管道空间内进行维修。在沿线各车站进出管道的停靠区时，少量漏气不可避免，但闭合时必须达到密封要求。

密闭真空运输管道设有大量传感器，能在中央处理器的控制下，通过真空泵使管道真空程度尽可能地高，并在真空运输管道内设置吸热材料，将管道内部温度转化为电能，保证管道内部的环境处于最佳状态。管道牢固可靠，架设在高架桥上及城市车道上方，降低土地成本，具有防洪、防雨雪等防自然灾害的安全结构。

密闭真空运输管道内的客运列车2或真空副管道内的货运列车在转弯时，需有尽可能大的转弯半径，在常规点对点运输下，以纯直线运输为好，且是越直越好，在特殊情况下可设计成环形管道，也可将直线推进和环形管道推进设计在一起。当设计环形管道时，可考虑将路轨附着点设计在环形管道壁上，以最大限度减少离心力和加速度对人或物的影响。管道直线和管道环线可以有交路，但不应有真正的交路，应是上下层叠的关系，只能以直线管道或环形管道为主，但不能并重，其它一种只能是附带形式。如图14所示，是环形管道运作方式示意图，图中有三层环形管道，各相邻管道之间可设置居住社区，各层环形管道分别设有运行方向相反的两条管道，第一条管道是位于中心的真空电磁密封管道，其不用于运输，而是用于产生电能，可24小时运转，产生的电能直接为外部所有不同管道及居住社区提供充足电能。

电磁真空超速铁路系统在建设的同时，在铁路通行列车之外，铁路沿线较近的地方还可铺设水管和光纤通信电缆，沿线较远的地方还可附带铺设油管、气管等，还能通过真空运输管道1进行超导输电，但前提是不能对管道造成直接影响，且要确保安全。或者在整个系统之外，建设附加管道可以通过电能或磁能的方式，让管道一方面通过的是水，一方面通过的是空气，达到分别加热水和加热空气的目的，从而向沿线居民供应热水和暖气的目的。

关于列车：

如图1、17及19所示，列车2的各车厢之间设有主动防撞装置，为列车运行提供可靠的安全保障。列车运行使用的电能可由列车2自带的初始能量电池或管道初始能量总电柜66供应。列车运行所需的电力来源方式，还可将太阳能或风能产生的电能直接供应给列车运行，也就是可在电磁真空运输管道内架设高压线，通过高铁受电弓取得电力，或者，通过将列车穿过电磁真空运输管道时产生的电能直接提供给列车运行，或者，在以上方式都损坏的情况下，由附近电站直接暂时提供电力给列车使用。

在列车底部区域，内悬浮电磁铁和外悬浮电磁铁的关系，与内电磁推进层和外电磁推进层的关系相同，其同磁极磁推的关系如下。

当内悬浮电磁铁和外悬浮电磁铁都采用同磁极钕铁硼电永磁铁时，其自动同磁极悬浮于轨道上，不需要再通电。

当内悬浮电磁铁采用超导体电磁铁，而外悬浮电磁铁由金属和环绕在金属上的导电线圈或无源铝环线圈构成，此时，通电列车底部的超导体电磁铁产生强磁场，并快速经过轨道上的金属和导电线圈，线圈切割磁感线磁场发生改变，金属上的电子移动产生电流，电流移动又产生磁场，通电线圈和金属变成同磁极新磁铁，对列车上的强磁场产生反作用力，使列车同磁极悬浮。

当内悬浮电磁铁采用钕铁硼电永磁铁，而外悬浮电磁铁的状况与采用超导体电磁铁相同时，内悬浮电磁铁不须通电，并产生同磁极作用力。

列车2的底部设有液氦或液氮储存槽，列车2上的内悬浮电磁铁可根据实际需要，优选超导电磁体安装在该液氮或液氦储存槽内，在轨道3沿线设置无源闭合线圈或非磁性金属板。超导电磁线圈可共存于同一冷却系统或同一线圈中，同时起到悬浮、导向和推进作用。当列车2向下位移时，内悬浮电磁铁与外悬浮电磁铁的间距减小，内悬浮电磁铁的线圈电流增大，悬浮力增加，列车自动恢复到原来悬浮位置，对于导向，内悬浮电磁铁可同为导向和悬浮提供动力，也可采用独立的导向电磁铁，这是只有列车底部一面悬浮下的状态，而整个系统是列车四面同时同磁极磁推列车前进。

如图15至16所示，真空运输管道1与列车2同磁极磁推，且真空运输管道1左右两边的磁极和上下两边的磁极都为异磁极相对，真空运输管道1与列车2之间设有四条轨道，也就是说，一方面，真空运输管道1不仅能同极磁推列车2前进，而且，借助发电机原理，以管道为参照物，将异磁极相对的管道设为定子，将有发电闭合导线的列车设为转子，则列车运行时，将穿越电磁真空运输管道壁上的外电磁推进层，列车配置的发电闭合导线切割磁感线产生电能。由于此时的管道环境是同时处于具有一定空气程度的真空状态，列车运行时，就存在两种特定优势，一是残留的空气在高速下会形成高速气流，具有动能；二是虽不是纯真空，但空气阻力极小，以极小电力，即可产生持久的旋转动力势能。列车高速穿越此时的电磁真空运输管道，创造新的电力条件。其包括：列车设置发电闭合导线，切割管道磁场的磁感线产生电能，以及利用高速气流获得动力，产生风能电力，从而借助风力发电机原理和真空优势，变非纯真空环境为重要能量来源。

当为图15方管方车式时，与风力发电原理相同，在列车2的各车厢之间设置发电闭合导线机构并与配置的附属风车叶片相连后，利用管内残留的空气气流带动风车叶片旋转，或再连接增速机提升旋转速度，使列车2获得电能。进一步的，将列车2前方抽取的空气高速通过所述的风车叶片时，风车叶片对气流产生旋转，带动闭合导线旋转切割磁感线产生电能，此时可分为两种方式，第一种是将发电闭合导线的旋转半径以略小于管道半径为标准，在风车叶片的带动下，发电闭合导线切割管道外电磁推进层的磁感线获得电能，第二种是仍以所述风车叶片为根本，将发电闭合导线设于列车内部，并在列车内部设旋转电机，以在列车前方抽取的空气和承接的气流使风车叶片旋转，带动闭合导线旋转，切割旋转电机的磁感线产生电能；或者，利用真空运输管道的真空优势，通过列车2自带的电力直接以极小电力驱动发电闭合导线旋转，切割磁感线产生电能；或者，在列车2外壁设立可移动导电板，通过霍尔效应产生电能。

当为图16圆管圆车式方案时，可以通过多种方式，把“发电闭合导线机构并与配置的附属风轮的风车叶片相连”的这一配置扩展覆盖到整列圆形列车车身，可以是将前述各车厢之间的所有“发电闭合导线机构”进行串联或并联，并通过齿轮等传动方式，将覆盖列车车身的“发电闭合导线机构”实现统一控制；可以是将各车厢之间的“发电闭合导线机构”作为支撑架，把新的闭合导线沿圆形车身平行放置，并与前后“发电闭合导线机构”支撑架连为一体，通过风车叶片的旋转，带动整个列车车身上所有的闭合导线旋转，切割管道外电磁推进层的磁感线产生电能；如同一列车身布满发电闭合导线的列车产生发电效果，从而变废为宝，使列车前方抽取的残留空气形成的气流及在列车车身通过的空气气流，都加快风车叶片的旋转，同时加快切割管道外电磁推进层的磁感线和切割列车内部电机磁感线的速度，产生电能。

上述管道与列车的发电关系，如同发电机里跑列车，是以管道为参照物，也可将列车定为参照物，列车车身的闭合导线不动，管道磁体旋转产生电流，但成本较高，工艺也较复杂，优选以管道为参照，成本较低，发电效率较高。也可将车前的车头螺旋桨进行改进，在车头螺旋桨的外部框架安装正极磁场和负极磁场，并在车头螺旋桨上安装相应的发电闭合导线，使车头螺旋桨旋转时，发电闭合导线同时切割外部框架上的磁感线产生电能。在划分管道磁极时，也可以将管道的半边磁场设为一磁极，另半边磁场设为另一磁极。在实际设计中，管道是设计成一对异磁极还是两对或是多对异磁极，以实际情况为准。闭合导线可以在纯真空运输管道或半真空或低压管道中旋转运行，产生的电能除满足列车自身运行需要外，也能通过有线或无线的方式向外输出电能。

另一方面，列车2可以是只有列车底部悬浮于轨道3上，也可以是整个列车360度全方位悬浮于真空运输管道1的正中心，所以其轨道3可以铺设一到四条，即上下左右四面同时悬浮于轨道，有利于在运行中稳定方向而不至脱轨，且速度更快更安全更可靠。如果希望磁场全方位360度推进列车2前进，那么列车2外壁就应加装电永磁铁或超导电磁铁构成的内电磁推进层，如果只是希望像普通磁悬浮列车一样行进，则只须加强列车2的底部即可。

特别是采用四面轨道的列车，其管道与列车可全部统一为同磁极，但会失去发电功能，只留下磁推功能。其列车车壁磁场与车壁轨道的接驳，较优的，可将管道壁中的轨道固定，而列车车壁磁场可上下自由移动的方式解决；或者，将管道中的轨道隐藏伸缩，而列车车壁磁场位置固定的方式。

列车磁悬浮可使用低温超导体或高温超导体，但优先使用具有无源稳定悬浮的高温超导体，使列车在静止时也能悬浮，当然也可将管道壁与列车各面都铺上同磁极电永磁铁，也可起到稳定悬浮效果。

无论是采用EMS磁悬浮还是EDS磁悬浮，普通磁悬浮都需要同时顾及悬浮、导向和推进三个方面，而永磁力悬浮(PRS)介于两者之间，也远没有本列车系统的安全、简单、高效。真空电磁管道中运行的列车，具有运行在方形列车四个面或圆柱形列车上的多面立体铁轨结构，其列车车壁各面受到的管道360度电磁压力一致，不产生导向问题，从而使动力和控制系统变得简单高效，运行成本大为降低，另外，列车顶部和两侧车壁的磁场可以通过中央处理器进行电流控制，对相关磁场进行微调，使列车的稳定性和安全性远高于普通磁悬浮列车，成本却远低于普通磁悬浮列车。承载列车的导轨，可以采用“T”形导轨、“U”形导轨或者直接使用现有高铁轨道，列车各面与管道相对面之间保持均匀的适当间隙，当轨道上的列车悬浮高度可能过高时，可通过调节列车底部和轨道上的磁场，降低悬浮高度；或者，通过加强列车顶部方向的磁场，把列车悬浮高度压下一些；当列车可能出现左右偏向时，可通过改变列车车壁相应方向的轮轨或车壁上的磁场，采用相斥或相吸的磁场使列车重新居于最中心的正确方向。而这种微调是作为紧急备用之需，正常情况下，在真空运输管道中运行的列车并不需要这种微调。

如图4到6所示，列车2的形状可依据所处管道的具体形状，结合高铁动车的经验来设计，但大至可以设计为圆管方车式或圆管圆车式或圆管异形车式三种。其中，圆管方车式是是优选方案，是将列车以现有高铁列车为原型，设计成方形，以适应管道尺寸的方案，其设计制造的成本最低；圆管圆车式是将列车设计成圆柱状，其车身空间体积最大，但工艺较复杂，成本较高。

列车2可以用气隙传感器来调节列车2与轨道3之间的悬浮间隙，悬浮间隙范围在1至10厘米左右，而在列车2处于悬浮状态或未悬浮状态下，轮轨的最底面始终低于铁轨的最高面。当产生磁悬浮时轮轨升起，整个列车2悬浮于轨道3上，以最大限度地减少摩擦阻力，由于轮轨在悬浮时仍低于轨道，可保证列车2运行时不脱轨，行驶更安全稳定。当磁悬浮停止，轮轨将重新粘着在铁轨上，起到减速作用，列车2重新依靠轮轨前进，这样，在列车2未浮起或减速停车着轨时起到辅助支撑轮作用。

进一步的，为提高列车行驶的安全性，如图1所示，列车2包含两个车头、依次排列在两个车头之间的多个中间车厢，相邻的两个中间车厢之间、车头与相邻的中间车厢之间均设有主动防撞装置13，防止列车在出现急刹车、加速度、出轨翻滚、超重和失重现象及其他意外情况时，防止各车厢之间的碰撞。

如图17所示，主动防撞装置13包括：一刚性内防护框131，该刚性内防护框包括一内防护板、两分别从内防护板两端面向前延伸出来的侧边防护板及连接在两侧边防护板之间的中间防护板，中间防护板与列车前进方向相垂直；一吸能机构132，该吸能机构132包括均呈板状的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁及第四电磁铁，第三电磁铁和第二电磁铁异极相对地分别设置在中间防护板的前侧和后侧且与中间防护板固定在一起而共同形成一组合体，该组合体上贯穿有多个可伸缩的第一连接杆，每个可伸缩的第一连接杆均一端固定在第一电磁铁上，另一端固定在第四电磁铁上，第一电磁铁位于第二电磁铁的后侧且与该第二电磁铁异极相对，第四电磁铁位于第三电磁铁的前侧且与该第三电磁铁同极相对；一抗压减震机构133，该抗压减震机构包括均呈板状的第六电磁铁和第七电磁铁，第六电磁铁固定在内防护板上，第七电磁铁设置在第六电磁铁和第一电磁铁之间且该第七电磁铁均与第六电磁铁和第一电磁铁同极相对；一电磁场安全屏蔽罩134，该电磁场安全屏蔽罩包括第一电磁场屏蔽罩体和第二电磁场屏蔽罩体，所述刚性内防护框固定于第一电磁场屏蔽罩体内，第二电磁场屏蔽罩体可移动地盖合在第一电磁场屏蔽罩体上而与该第一屏蔽罩体共同形成有一屏蔽空间，吸能机构和抗压减震机构均收容在该屏蔽空间内；一刚性外防护框135，该刚性外防护框包括第一外防护框体和第二外防护框体，第一外防护框体固定在汽车车体上，第二外防护框体可移动地与第一外防护框体卡合在一起而形成有一收容空间，电磁场安全屏蔽罩置于该收容空间内且其第一电磁场屏蔽罩体与第一外防护框体固定在一起；一防撞机构136，该防撞机构包括有第四吸能部件及永久性减震气囊，永久性减震气囊通过第四吸能部件连接到所述第二外防护框体的正面上，该正面垂直于列车行进方向。其中，在外力的作用下，第二外防护框体、第二电磁场屏蔽罩体、第一电磁铁、第四电磁铁、第七电磁铁及第一连接杆均可沿着列车行进方向一起相对列车车体来回移动。

主动防撞装置在申请号为201410184111.2的专利中有详细介绍，主动防撞装置用于列车上时，须根据列车横截面的形状和大小及防撞作用力大小作出相应调整，创造最大的可重复防撞空间，以保障列车各车厢在真空运输管道运行中的安全。

列车的推进方式可采用以下几种形式中的一种或几种结合。

第一种通过电磁轨道推动：

如图1、18所示，列车2的前端设有内牵引电磁铁，内牵引电磁铁主要由太阳能和风能构成的管道初始能量总电柜供电，轨道3的两侧排布有外牵引电磁铁，外牵引电磁铁内流动有交流电，外牵引电磁铁的线圈内流动有交流电将线圈变为电磁体。根据异性相吸原理，发电列车前方设置异磁极就起到向前牵引作用，在后方设置同磁极，就起到磁推作用。由于它与列车上的内牵引电磁铁相互作用使列车2开动。列车2前进是因列车2头部的内牵引电磁铁（N极）被轨道上位于内牵引电磁铁前方的外牵引电磁铁（S极）吸引，同时被轨道3上位于内牵引电磁铁后方的外牵引电磁铁（N极）排斥。在列车2的前进过程中，外牵引电磁铁连接有电能转换器，该电能转换器根据列车的行驶速度调整交流电的频率和电压，外牵引电磁铁中线圈里流动的电流流向反转，使原来S极线圈变N极线圈，N极线圈变S极线圈，以保证外牵引电磁铁始终被位于其前方的外牵引电磁铁吸引、被位于其后方的外牵引电磁铁排斥，列车2被牵引持续向前。在列车制动过程中，外牵引电磁铁内交流电的流动过程与前进相反。列车2由电磁极性转换而持续向前和制动，对于磁推有两个参照标准，一是以管道为参照，二是以列车为参照。在列车2悬浮于轨道3上时，可通过雷达等信号跟踪方式进行测速和定位，在快接近站点降速，列车2和轨道3再次接触时，可以通过轮轴脉冲转速传感器或惯性加速度传感器，进行列车测速和定位。

如果列车2是在100%管内纯真空理想状态下运行，那列车2会一直稳定均速运行下去，但由于不可能制造出真正的纯真空，所以列车2不能一开始就加速到理想速度，加速必须有一个过程，也就是如果只是在轨道一定距离的节点处铺设外牵引电磁铁，可每隔一定距离加速一次，在两加速点之间靠惯性运动，如果整个管道都铺满外牵引电磁铁，那就可全速不停地加速，直到快到目的地时再进行制动。为保证转弯的快速与安全，也可在列车设计中引入摆式列车概念使转弯更容易，而无需减速运行。

第二种通过电磁管道壁推动：

通过将列车2车身与真空运输管道1内壁均布满电磁铁的方法，使整个车身外壁的磁场与真空运输管道1内壁的磁场处于相同磁极，起到管道壁磁推列车前进的作用。

第三种是通过气体喷射推动：

如图1、18所示，列车2车头前端与空气接触的表面上都排布有抽风孔21，其连接有抽风机，快速抽取列车前方空气，车身侧面内排布有喷射孔22，喷射孔22沿列车2行进方向设置，用以承接抽风机送出的空气，气流向后流出形成向前的推力，这有利于降低车头的空气压力、增强列车尾部的空气压力，从而起到助推列车前进的作用。较优的，为加大喷射孔22向后的气流强度，抽风机与喷射孔22之间连接有空气压缩机，空气压缩机将抽风机送入的风加压后形成喷射气流，再通过喷射孔22向后喷出，产生推力。较优的，还可在列车2的前端安装车头螺旋桨23，车头螺旋桨23旋转对空气作功，加强车头的牵引力，加快列车速度，推动列车2前进。

列车的制动通过以下方式进行制动。

第一种通过改变磁极方向，内牵引电磁铁的极性与其前方的外牵引电磁铁相同、与其后方的外牵引电磁铁相反，原理与列车推进相同。

第二种通过改变管道壁磁极，当列车2车身各面与管道壁均布满电磁铁，列车快到站要停车时，将列车2车身各面与管道壁的磁极设为异磁极，列车在穿越异磁极管道时，被悬空吸附，达到减速制动目的。

第三种通过停止磁悬浮，将轮轨与轨道重新接触，采用传统高铁或动车的常规制动方式，达到减速制动目的。

第四种通过启动尾部车头，将列车在车后的空气经抽风孔抽入后，向列车前进方向，利用喷射口进行反向喷射，达到减速制动目的。

第五种通过将列车轮轨朝后反向运动或将轮轨锁死的方式，强制列车进行紧急减速停车。

第六种在特别紧急情况下，为使列车加速紧急停车，在列车运行方向的前方管道部位不停地放入空气，使列车如在管外运行，达到紧急停车目的。

列车制动通过中央处理器控制，在列车2运行的不同阶段可采用不同的制动方式。在列车运行时，可采用第一种改变磁极方向的方式，在轨道层面达到减速制动目的；也可采用第二种改变管道壁磁极的方式，在管道层面达到减速制动目的；也可同时采用前述两种相结合的减速方式。在接近目的地时，采用第三种停止磁悬浮的方式，将轮轨重新接触，利用高铁现有的制动控制装置，以电制动优先加空气制动补充的延迟控制方式实现电空协调复合制动，结合防止滑行检测装置，提高粘着系数，确保安全准确停车。当以上三种制动方式都失效或不足以令列车制动的紧急情况时，可采用第四种通过尾部车头抽取尾部空气向列车前进方向进行反向空气喷射，在空气层面达到减速制动目的。如仍无法有效停车，可采用第五种反转列车轮轨或锁死轮轨的方式，在轮轨层面达到制动目的。如遇特别紧急情况，整个管道遇上大面积事故，可采用第六种向列车前方管内放入空气，以增加管内空气阻力的方式，达到减速制动目的。

列车2可运行在普通管道或真空运输管道1中，当管道为真空运输管道1时，列车2的空气密封性能和电磁场屏蔽性能都极其重要。气密性包括两方面，一是防止列车壳体破损，导致车内空气泄漏到真空运输管道中造成人员伤亡，可通过设置多层密封结构，当一层密封层破损，其它密封层仍能提供安全保障并同时发出报警；二是防止管道和列车上的强电磁场穿透列车壁，造成电磁幅射伤害。可在列车外壁上设置多层列车电磁场屏蔽层，特别是超导屏蔽层100%屏蔽电磁场，这是安全保障的基础。整个列车的每节车厢也不再有窗户，都用显示屏代替，可直接将外部图像，实时在屏幕上播放。此外，每个车厢的人居部分都独立地以整个内置车厢的方式，分别内部密封至少两层以上，以最大限度地保证人员安全，即使在外部发生空气泄漏时，仍能保证安全。设计列车时，如果是无可视挡风玻璃的车头，可设计成无人驾驶列车，而仍保持部分档风玻璃的车头，则可设计成有人驾驶，这取决于实际的具体情况。

如图15、16所示，列车2的车身内壁上设有列车电磁场屏蔽层14和列车空气密封层15，列车电磁场屏蔽层14位于列车空气密封层15和列车2的车身内壁之间。列车电磁场屏蔽层14包括：由内到外依次设置的列车真空屏蔽层、列车超导屏蔽层、列车铁磁屏蔽层、列车钛金属抗磁层及列车钢制抗压层等多层屏蔽结构，立体隔绝外部磁电环境，其最外层材料主要由硬度高、重量轻的复合材料或钛合金等难以被磁化的钢性金属构成。

如图15、16所示，空气密封层15包括：由内到外依次设置有两层空气软性密封层和两层空气硬性密封层。外部的两层空气密封层都是硬性壳体作密封层，内部第三层和第四层是用软性材料作密封层，目的是当第一和第二层硬性壳体都破损的情况下，可通过第三层和第四层软性材料的折皱和材料的张力，在保证材料不破损的情况下，继续保护人员安全，是真空电磁安全保障的最后防线。软性材料可以是一层柔性如塑料膜般的防空气泄漏层，以在外部硬质层防护受损后，仍能保护人员的安全，而不会接触到真空环境。两层空气软性密封层的效果，如同人置身于气球当中，不仅能防止空气泄漏，还能在出现意外时，起到气囊防撞击的作用，软性材料必须具有较好的张力，要能承受至少一个大气压以上的压力，且不会随外部硬质层受损而受损，具有一定独立性。以上四层密封层，每层都装有感应器，在任何一层破损后都会自动启动报警，列车2在封闭环境运行的可靠性是列车运行的前提和基础。也就是说，列车2在内部空气密封设计时，将乘座室作为一个单独的空间，除设有两层空气硬性密封层外，还有最贴身的两层空气软性密封层，其作用就是在发生外部所有硬性密封层和硬性防护层都损坏时，软性密封层能在最后一刻有效阻止列车内空气泄漏到真空中，从而保障乘座人员平安无事。

在上述列车电磁场屏蔽层14和列车空气密封层15的基础上，须加设一绝缘层，防止外部意外电流或电压对乘座室人员造成伤害，同时，为防止列车穿过真空运输管道时发生电压“真空击穿”现象，须再加设一放电管，将电流引到铁轨上，铁轨通过固定元件连接到生命通道外部的地面，以确保乘座室人居环境的安全和可靠性。

通常来说，真空运输管道1两端的空气密闭，应以航空航天为标准，同时参照航天进出舱模式，管道密闭包括列车进入前、进入中、进入后三步。真空运输管道1的两端都应设有多层门，用于将列车从空气状态过度到真空状态，或从真空状态过度到空气状态。在列车开进管道端口前，关闭车头前方的第二层门，在列车开进管道端口后，关闭管道最外部的第一层门，在第一层门和第二层门之间是在轨列车，在此停靠区间的管道顶部和管壁可有多个孔，用以安装真空泵来快速抽走空气后再打开第二层门，列车进入真空运输管道环境，待开始运行后关闭第二层门。驶出管道时，列车停在管道尾部预停区域后，管道尾部第二层门关闭，然后，管道尾部第一层门打开，待空气注满，人员就可下车。为加强各层门的密闭效果，每层门也可设置多重门加强气密性，以防泄漏事故发生，当一重门出现泄漏，另一重门提示报警，这是列车进出真空运输管道和保证管道长距离保持真空环境最基本的方式。对于各层和各重空气密封门的设计，可以如空间站般采用圆盖以旋转盖帽方式作为密封门或以普通左右、上下对合的方式制作密封门。但这样粗放的进出管道及上下车的方式，对于维持长距离管道的真空度存在极大的困难，同时也会增加运行成本，也使上下车的效率大打折扣，缺乏实用性，所以，其只适合于整个管道的管口和管尾及特别情况下使用，乘客中途上下车应采用另外一种通过更加便捷高效的生命通道的方式，列车在独立的真空电磁密闭管道中行进，但不出管道，列车有前后两个车头，与现有高铁相同，往返只须将列车尾部的车头变成列车前进的车头而已，这样无须出站出管道，效率最高最有效。

如图19所示，本发明中提供了一种便于乘客上下车的对接通道，有效避免了空气泄漏到真空运输管道中，不仅加快了进出管道的效率，同时带来了便捷高效的运作方式。具体方法如下：方法一，由于列车2车壁与真空运输管道1的最外边缘也就4.5米至7米的距离，容易解决短距离小空间的真空问题，可参照航天标准，或借鉴动车及地铁的停靠方式，能在预定区域准确停靠。列车2的车身上间隔排列有内进出口，真空运输管道1上间隔排列有与内进出口相同的外进出口，内进出口处密封连接有列车门，外进出口处密封连接有通道门，内进出口上设有可与外进出口密封对接的伸缩隔离通道16。需注意的是，伸缩隔离通道16在尺寸大小上，必须大于列车上的列车门，且在安全对接时，为保证空气压力一致及气密性，可采用磁铁对接的方式，即采用异极相吸方式，牢固吸引，松开对接时，改变电流极性反转磁场，同磁极相斥强力推开。

当列车2精准运行到指定地点后，内进出口与外进出口对准，列车向管道壁或管道壁向列车分别同时伸出伸缩隔离通道16，待隔离真空的通道创建好后，分别打开列车门和通道门，此时列车2与真空运输管道1外的空气互通，人员通过这一通道直接从生命通道快速正常上下车，而不需像列车进出管道那样麻烦。同时也不用担心列车门与管道门的气密问题，因为内部空气压力远大于真空，所以只有空气互通后，空气压力才能一致，两门才能轻易打开。在人员正常上下车的同时，也可以对列车2内部的空气进行快速抽出与更换，从而每到一站发电列车都能快速完成对列车内部空气的定时更新，使氧气得以循环和二氧化碳等有害气体也能顺利排除，也可以在列车内部增加建立空气内循环系统，内设乘客供氧、通风等设施，以应对紧急事态下的施救需要。

也可将伸缩隔离通道16设置在外进出口上，伸缩隔离通道16与内进出口密封对接，或者将伸缩隔离通道16固定在管道1内，伸缩隔离通道16的两端分别与内进出口和外进出口对接。对接通道还可采用航天对接方法，将列车门从传统方形门设计成圆形门，将大于列车门的伸缩隔离通道16设计成圆管形，其与列车对接后，通道门将打开，空气进入伸缩隔离通道16，此时列车内的空气和伸缩隔离通道16的空气压力一致时，门自动打开，人便可快速上下车。

如果列车发生事故，此时最重要的问题就是第一时间快速进管施救，如果是发生小事故，可以运用列车2自带的电能，往前开到可停靠的地方，以正常上下车的方式，通过伸缩隔离通道16直接下车。如发生重大事故，则必须快速关闭事发区域管段的隔离门，使列车外部被隔离的管道空间最小，并通知控制系统，向后续列车发出报警，让其立即停车，与此同时，迅速打开通道门和快速反转抽气泵，将空气加速抽进真空运输管道1内，以加快空气填充施救效率。为此，列车设有紧急控制系统，通道门、伸缩隔离通道及抽气泵的工作状态均与紧急控制系统连接，当发生事故时，关闭管道事发区域管段的隔离门并向控制系统发出报警命令，可以由列车上的人员在第一时间亲自操作，以最快速度将事发区域的真空管段变成空气管段，从而羸得充分的自救时间，施救人员也会随后快速前往已充满空气的事发区域管段实施紧急救援。

此外，列车内部要有应对突发紧急事件的对策，如：紧急备用的对接生命通道的可移动式逃生对接窗口、密封压力报警装置、在列车内储备氧气、水、食品、药品、吸氧面罩等物品，且全程监控，以防意外事故的发生。设计列车时应使人有尽可能多的空间和舒适性，还要配置紧急卫生间。

由于列车2是在真空运输管道1的电磁真空环境中运行，管道1内部信号差对于运行和监控都会带来障碍，特别是高速移动导致多普勒效应严重影响无线通讯质量，微波无线信号难以在密封真空运输管道1中传输，导致通话中断、掉线等问题，所以，管道内通信对传感器要求极高，但可采用在管道1管壁内间隔设置信号中继器，以收集并放大信号，并通过延伸到管道1外部的信号传输天线来对外传输信号，从而实现信号的正常传输。

列车2运行后有逐渐加速的过程，并可有多种加速方式，但不得超过人的承受力，特别是弯道转弯时更应注意加速惯性问题，以免发生意外。优选是较小的加速度，其最大加速度不得高于0.5至0.6G，稳妥的加速度应在0.1左右，应是最小的加速度，以创造最佳的乘坐体验。

关于真空输水管道：

如图20所示，外壳100内的两侧位置还设有真空输水管道105，真空输水管道105内设有水轮机106，真空输水管道105外设有与水轮机106齿轮传动连接的发电机107，发电机107产生的电能通过超导输电管道400传输给外部电站。借助抽水机原理，把真空输水管道105变成免费抽水机，从铁路的源头，直接把水抽到铁路尾，顺便实现南水北调能力，从而最大限度地降低运行成本，同时创造最大的经济和社会效益。真空输水管道105在外壳100两侧时，外壳100的外表面呈向外凸出的阶梯形，加大太阳能电池板的铺设面积，不仅有利于增大太阳能接触面，而且有利于保护管道安全和便于对太阳能板的维修和更换。当然，也可将真空输水管道105单独在沿线铺设，与其它管道相同，外部均用钢筋混凝土填充，以加强稳固和气密性。

其在设计上，可单独抽取水源，或者通过与水电站合作建立水源，以解决发电问题，无论水电站是坝式发电还是引水发电都可以，当高处的水冲下来时，水的势能转化为机械能，再转为电能，这时流下来的水，再次进入新的水源地，这时的水不仅有较高势能，且是经过真空输水管道105，大气压力将把水直接压进真空输水管道105，直接送往远方，如果，冲入真空输水管道105中的水的势能很大，在此过程中，可以考虑将小型水力发电机缩小后成批地放入管道中，在水快速流动中，冲击水轮产生机械能，带动旋转产生电能，但前提是水流过的速度够快，且不会造成真空输水管道的真空环境的消失。

如图21所示，在水源的运输过程中，从头到尾分三个区域，分别是源头水源区域、真空输水管道区域、目的地水源区域。源头水源区域设有源头水库一108和源头水库二109，源头水库一108处于位置最高位，水经过输水道或引水道，通过管外水轮机旋转带动管外发电机旋转产生电能，同时，水再直接流到处于半山腰的源头水库二109，在此进行水的二次过滤沉淀，为后续进行真空输水准备条件。

从源头水库二109将水输入真空输水管道105有两种方式，第一种方式是通过打开真空输水管道105的内闸门和真空输水管道105的外闸门，使水库的水经过输水道或引水道，直接进入真空输水管道105，此方案最好，不仅能最大限度地发挥水的势能，而且能结合真空输水管道105的吸水功能和水的势能，产生最大动能，产生电能最多且能把水输送得最远。第二种是把从水库二109中抽水的管道架在大坝上，通过真空输水管道105的真空效应直接从水库中抽水。这两种方式可以单独使用，也可同时使用，优选第一种方案，效能比最高。

真空输水管道区域是在真空输水管道105中，设众多水轮机106，当从水库二109中冲下来的水，进入真空输水管道105后，冲击管道内的水轮机106，使水轮机106旋转，通过齿轮传动带动设于管外的发电机107旋转获得电能。真空输水管道105外的发电机外部设有防护盖111，以有效保护发电机107，最终生成的电能通过超导输电导管400直接送到最近的电站。

目的地水源区域设有目的地水库一112和目的地水库二113，目的地水库一112用于收集真空输水管道105内流出的水为发电创造条件，目的地水库一112的水经过输水道或引水道冲击目的地水轮机带动发电机产生电能，作过功的水，直接流入目的地水库二113再分配到各用水区域。

电磁真空运输管道的运行，一为列车运行提供运行基础，二为产生电能提供基本条件。列车运行，一为客运和货运提供基本条件，二为列车穿越真空电磁管道时产生电能，最大程度地降低成本。

居于各方技术能力，不一定能同时满足消除轮轨摩擦和空气阻力的技术条件，真空运输管道和运行列车，根据实际情况可有不同组合：可以是在前述的基础上增加前方吸气，后方喷射空气的方式加速运行；可以是强调充满空气的电磁真空运输管道，管内架设高压线，运行现有高铁列车；可以是强调电磁真空运输管道的真空性，忽略磁悬浮，在电磁真空管内运行轮轨高铁；也可以是同时强调电磁真空运输管道的真空性和列车的磁悬浮，建设电磁真空超速铁路系统。

整个电磁真空超速铁路系统产生的电力，主要包括：一是管道外部太阳能；二是管道外部风能；三是管道内部热能转化来的电能；六是列车运行时，管内残留空气气流形成的管内风能产生的电能；七是列车运行时与管道相互作用，以电磁感应、霍尔效应、脉冲等方式产生的电能；八是真空输水管道在真空输水过程中产生的电能；九是系统运行产生的其它电能；这些所述电能经汇集后，除满足整个系统自身运转外，如有多余的电能，都通过超导输电导管输送到最近的电站，或者，储存于临时储能电柜中，以备不时之需，从而产生最大的投入产生比，获得最大的经济和社会效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁真空超速铁路系统，包括：外壳和设于所述外壳内的至少一条运输线，所述运输线包含真空运输管道和位于所述真空运输管道内的列车，所述真空运输管道和列车之间设有至少一条轨道，所述轨道包含两条铁轨，该两条铁轨之间排布有外悬浮电磁铁，所述列车的车身上设有沿所述轨道运行的车轨，所述车轨包含两条轨线，该两条轨线之间排布有与所述外悬浮电磁铁位置相对的内悬浮电磁铁，所述内悬浮电磁铁通电时的极性与所述外悬浮电磁铁相同，其特征在于，

所述列车的车身内壁上由外向内依次设有列车电磁场屏蔽层和列车空气密封层，所述列车的车身外壁设有内电磁推进层，所述内电磁推进层的外侧还设有环绕所述列车的车身设置的发电闭合导线；

所述真空运输管道的内壁设有外电磁推进层，所述真空运输管道内壁和/或外壁设有管道电磁场屏蔽层，所述管道电磁场屏蔽层位于所述外电磁推进层的外侧，所述轨道设于所述外电磁场推进层的内壁上；

所述内电磁推进层和外电磁推进层位置相对，前进时极性相同，制动时极性相反，所述列车穿过所述真空运输管道时，列车的发电闭合导线切割外电磁推进层的磁感线产生电能。

2.如权利要求1所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述内电磁推进层和外电磁推进层的材料采用钕铁硼电永磁铁或超导电磁铁。

3.如权利要求1或2所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述外壳设有给所述外电磁推进层及列车提供启动电能的发电结构，所述发电结构采用铺设在外壳表面上的太阳能电池板、间隔设置在外壳沿线的风能发电机、设于外壳内的热能发电机中的一种或多种组合。

4.如权利要求1所述的磁悬浮列车系统，其特征在于，所述列车的前端设有内牵引电磁铁，所述轨道的两侧排布有外牵引电磁铁，所述外牵引电磁铁内流动有交流电，所述列车外壁的内电磁推进层和管道内壁的外电磁推进层的位置相对；

所述列车前进时，所述内牵引电磁铁的极性与位于其前方的外牵引电磁铁的极性相反、与位于其后方的外牵引电磁铁的极性相同；所述列车外壁的内电磁推进层和管道内壁的外电磁推进层的极性相同且位置相对；

所述列车制动时，所述内牵引电磁铁的极性与位于其前方的外牵引电磁铁的极性相同、与位于其后方的外牵引电磁铁的极性相反；所述列车外壁的内电磁推进层和管道内壁的外电磁推进层的极性相反且位置相对。

5.如权利要求1所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述列车的前端表面排布有抽风孔，所述车身侧面内排布有喷射孔，所述喷射孔沿列车行进方向设置，所述列车内设有抽风机，所述抽风机的进风口与所述抽风孔连接、出风口与所述喷射孔连接；

所述抽风机与喷射孔之间连接有空气压缩机，所述空气压缩机将抽风机送入的风加压后经所述喷射孔向后喷射。

6.如权利要求5所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述列车的车头前端安装有车头螺旋桨，所述车头螺旋桨的周边安装有正极磁场和负极磁场，所述车头螺旋桨上安装有发电闭合导线；所述车头螺旋桨旋转时，在牵引列车前进的同时，所述发电闭合导线切割正极磁场和负极磁场的磁感线产生电能。

7.如权利要求1所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述列车包含两个车头、依次排列在两个车头之间的多个中间车厢，相邻的两个中间车厢之间、车头与相邻的中间车厢之间均设有主动防撞装置。

8.如权利要求1所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述列车的车身上间隔排列有内进出口，所述真空运输管道上间隔排列有与所述内进出口相同的外进出口，所述内进出口内密封连接有列车门，所述外进出口内密封连接有通道门，所述内进出口上设有可与所述外进出口密封对接的伸缩隔离通道。

9.如权利要求8所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述外壳内设有两条水平并列设置的客运运输线，该两条客运运输线之间设有生命通道，所述生命通道内充满空气，所述真空运输管道的外进出口与所述生命通道连通。

10.如权利要求8所述的电磁真空超速铁路系统，其特征在于，所述外壳内还分布有多条货运运输线，所述外壳内的两侧位置还设有真空输水管道，所述真空输水管道内设有水轮机，所述真空输水管道外设有与所述水轮机传动连接的发电机，所述发电机产生的电能通过所述超导输电管道传送给电站或铁路系统。