CN110271564A - 一种管道快速交通运输装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道快速交通运输装置，其包括运行管道、运行导轨、运载结构、控制系统、制动系统和驱动系统。所述运行管道为由管道壁包围的延伸性管道结构，所述管道壁上安装有气流流向可控的单向气流窗，所述驱动系统包括位于管道内的可沿着管道运行的管道内腔封堵式运行驱动结构、管道内腔运行封堵结构和管道内腔封堵式运行减压结构。所述运载结构为车厢式结构。本发明由于在运行管道上安装了单向气流窗及管道内腔封堵式运行驱动结构，可显著降低运载结构的运行阻力。本发明与现行快速交通运输装置相比，具有效率高，成本低，速度快，安全性高等特点，可用于新型快速交通运输装置的开发。

Description

一种管道快速交通运输装置

技术领域

本发明涉及一种管道快速交通运输装置，属于车辆技术领域。

背景技术

在我们的生活中，常用的运输工具有汽车、火车、飞机、船舶、电动车、摩托车等。其中，汽车的种类很多，按照用途可分为主要供人员乘坐的载客汽车、主要用于运载货物的载货汽车、用于建筑工程、农业生产、运动竞技等的特殊用途汽车；按照对道路的适应性可分为普通汽车和越野车；按照动力装置类型可分为活塞式内燃机汽车、电动汽车、燃气轮汽车。飞机的种类也很多，按照用途可分为民用客运飞机、军用运输飞机、军用战斗飞机等；按照发动机的类型可分为螺旋桨飞机和喷气式飞机。火车有普通列车、磁悬浮列车和高速列车等。目前美国正在开发的管道超级高铁代表未来高速轨道交通的一个发展方向，但维持其管道的真空及悬浮状态运行是目前亟待解决的技术难题。另外在美国正在开发的地下隧道快速运行系统，也以其高昂的建设成本和运营成本为代价。随着社会的进步和时代的发展，人们对如何提高对时间的利用效率越来越高，节约时间也就成为提高效率的代名词，因此开发一种既具有火车和汽车地面运输的便捷性，又具有飞机运行速度而节约时间的快速交通工具，具有非常重要的实用价值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种更加运行稳定便捷快速的交通运输装置。

为实现上述目的，本发明提供一种管道快速交通运输装置，包括：运行管道、运行导轨、运载结构、控制系统、制动系统和驱动系统，具有如下特征：

1）所述运行管道为由管道壁包围的延伸性管道结构，所述管道壁上安装有气流流向可控的单向气流窗；

2）所述驱动系统包括位于所述运行管道内的管道内腔封堵式运行驱动结构；所述管道内腔封堵式运行驱动结构为不透空气的可封闭大部分运行管道内腔横断面的安装有驱动其自身前后运行的驱动装置的塞状管道封堵式运行驱动结构；

3）所述驱动系统包括位于所述运行管道内的管道内腔运行封堵结构；所述管道内腔运行封堵结构为不透空气的可封闭大部分运行管道内腔横断面的可以前后运行的塞状管道内封堵结构；

4）所述驱动系统包括位于所述运行管道内的管道内腔封堵式运行减压结构；所述管道内腔封堵式运行减压结构为可封闭大部分运行管道内腔横断面的安装有与所述运载结构前向运行方向一致的由前向后的排气动力装置的塞状管道封堵式运行减压结构；

5）所述运行管道内以所述运载结构运行方向从前往后顺序排列有所述管道内腔封堵式运行驱动结构、一个或一个以上的所述运载结构、所述管道内腔运行封堵结构、所述排气动力装置的出风口。

所述塞状管道封堵运行驱动结构发挥双重作用，既作为将管道内空气通过单向气流窗排出管道外的驱动装置，使管道内局部形成半真空状态，同时也是运载结构向前运行的驱动装置，这种半真空状态与运载结构后方形成压差，产生施加到运载结构后部的向前推动力。

所述单向气流窗包括被动开启式单向气流窗和机械动能主动开启式单向气流窗：

1）所述被动开启式单向气流窗为由所述运行管道内外气压差启动的被动开启式单向气流窗式结构，包括所述运行管道内气压大于所述运行管道外气压时的外向被动开启式单向气流窗；所述被动开启式单向气流窗分布于所述运行管道壁的多个部位；

2）所述机械动能主动开启式单向气流窗为由机械动能驱动的主动开启式结构，包括外向主动开启式单向气流窗和内向主动开启式单向气流窗，所述主动开启式单向气流窗分布于所述运行管道壁的多个部位。

所述管道内腔运行封堵结构为安装有驱动其自身前后运行的驱动装置的管道内腔封堵结构，包括独立于所述运载结构且在所述运载结构后方运行的管道内腔运行封堵独立结构和与所述运载结构为一体的管道内腔运行封堵组合结构。

所述管道内腔封堵式运行减压结构为安装有以所述运载结构运行方向由前向后的方向设置的排气动力装置的管道封堵式运行结构，包括独立于所述运载结构且在所述运载结构后方运行的管道内腔封堵式运行减压独立结构和与所述运载结构为一体的管道内腔封堵式运行减压组合结构。

所述管道内腔封堵式运行驱动结构包含有如下至少一种特征：

1）运行方向后部为平面型或弧面结构；

2）运行方向前部为中间部位向前突出的向中间部位紧缩型结构；

3）能够由中心向外周打开的开关式结构；

4）能够由内侧向外侧打开的开关式结构；

5）安装有一对以上的驱动装置；

6）运行方向的后部安装有与所述运载结构前向运行的撞击缓冲结构。

所述管道内腔运行封堵结构包含有如下至少一种特征：

1）能够由中心向外周打开的开关式结构；

2）能够由内侧向外侧打开的开关式结构；

3）安装有一对以上的驱动装置；

4）运行方向的前部安装有所述管道内腔运行封堵结构前向运行时与所述运载结构相互撞击时的撞击缓冲结构。

所述运行导轨包含有如下至少一种特征：

1）所述运行导轨设置于所述运行管道的内侧面的下侧面、上侧面、侧面的至少一个部位；

2）所述运行导轨与所述驱动装置之间为轮轨驱动结构、直线电机驱动结构、磁悬浮装置结构的至少一种。

所述运载结构包括车厢式结构和载物台式结构，包含有如下至少一种特征：

1）设置有独立的驱动装置；

2）位于所述管道内腔封堵式运行驱动结构的后方；

3）与所述管道内腔封堵式运行驱动结构没有直接硬性连接；

4）所述运载结构的后方跟随有所述管道内腔封堵式运行减压结构；

5）前部设有所述运载结构前向运行时与所述管道内腔封堵式运行驱动结构的后部相撞击的撞击缓冲结构；

6）所述运载结构的外部形状为管道封堵式结构；

7）安装有运行方向由前向后的排气动力装置；

8）安装有纵向延伸的飞行机翼样结构；

9）所述运载结构的下部设置有与所述运行管道下侧壁所对应的磁悬浮结构

10）所述运载结构由多个所述运载结构前后串联组合运行。

所述排气动力装置常见的有涡轮风扇、涵道风扇、轴流风扇、冲压喷气、脉冲喷气、无叶风扇等。

所述驱动装置的驱动方式包括轮轨驱动、直线电机驱动、排气式发动驱动的至少一种。

所述快速交通运输装置设置有在所述运行管道内运行的位置限定结构，所述位置限定结构为位于所述运行管道壁内侧面和所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外侧面的相互匹配的配对结构；所述位置限定结构分布于所述运行管道壁和所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外侧面的多个部位。

所述位置限定结构具有下列一种或多种特征：

1）所述运行管道的内壁的左右两侧与所述运载结构所对应的侧壁外侧安装有磁性相斥结构，选择永久磁性和电动磁性的一种或组合；所述运行管道的内侧壁与所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外周面与所对应的侧壁磁性外侧面之间间隙的宽度选择1-50毫米，优选1-30毫米，更优选1-10毫米；

2）所述运行管道的内壁左右两侧安装有滑轨，所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构所对应的侧壁外侧安装有滑轮，运行时所述滑轮沿着所述滑轨滑行；

3）所述运行管道的内壁左右两侧安装有滑轮，所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构所对应的侧壁外侧为硬性滑轨结构，运行时所述滑轮沿着所述滑轨滑行。

所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外周面与所述运行管道对应的内周面之间的间隙宽度选择1-50毫米，优选1-30毫米，更优选1-10毫米。

所述制动系统包括主动关闭位于所述管道内腔封堵式运行驱动结构的运行部位前方的位于所述运行管道壁上的所述单向气流窗。

所述的一种管道快速交通运输装置，还包括设置在所述运载结构、所述运行导轨、所述运行管道、所述制动系统和所述驱动系统上的传感器，各所述传感器均与所述控制系统电连接。

所述管道快速交通运输装置在快速交通运输装置开发中的应用。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明由于在管道壁上设置有由管道内外气压差启动的被动开启式的外向型单向气流窗，同时有位于运行管道内的管道内腔封堵式运行驱动结构，当管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内运行时，前方气压增大，形成运行管道内气压大于管道外气压的大气压差，打开外向型单向气流窗，使管道内的空气通过外向型单向气流窗快速向外流动，进而形成管道内腔封堵式运行驱动结构后方低气压。这时管道内腔封堵式运行驱动结构后方的管道内的气压低于管道外的气压，与管道外形成负的压差，又可使外向型单向气流窗迅速关闭，使位于其后方的运载结构在低气压状态下运行，降低运载结构在管道内运行的前向和侧向空气阻力，提高运行效率。

2、本发明由于在运行管道内同时设置了管道内腔运行封堵结构且位于运载结构的后方，封堵位于其后方的高压空气进入所述运载结构的低气压区，维持运载结构区域的低气压状态，降低运载结构在管道内运行的侧向空气阻力，提高运行效率。

3、本发明由于在运行管道内同时设置了管道内腔封堵式运行减压结构，辅助维持运载结构区域的低气压状态。管道内运载结构在运行过程中，外部的少量气流会不断流入管道内，影响管道内的低气压状态，位于运载结构后方的管道内腔封堵式运行减压结构通过其排气动力装置不断排出管道内的流入空气，维持运载结构区域的低气压状态，降低运载结构在管道内运行的侧向空气阻力，提高运行效率。

4、本发明由于在管道壁上设置有机械动能主动开启式单向气流窗，在运行中的运载装置的后方的管道内腔运行封堵结构运行的后方主动开启内向型单向气流窗，使管道外空气快速进入管道内，消除管道内腔封堵式运行驱动结构运行中在运载结构的尾部形成的负压状态所导致的反向推力，提高运行效率。

5、本发明运载结构安装有纵向延伸的飞行机翼样结构，随着运行速度加快，经空气动力学产生向上升力，使运载结构处于临起飞状态悬浮运行，提高运行效率。

6、本发明采用关闭所述管道内腔封堵式运行驱动结构运行部位前方的管道壁上的所述单向气流窗，使管道内腔封堵式运行驱动结构前方的空气不能排除，形成管道内的空气阻力层，形成管道车体一体化的制动系统，提高了制动效能。

7、本发明的运载结构由于在运行管道内运行，因此可以有效避免运载结构在运行过程中受风、雨、雪、雷电等外界环境的影响，不仅提高了运行的安全性，同时显著降低用于克服上述环境影响所施加的额外的设计和建造成本。同时运行管道结构简单、施工方便，因此可以安置在地面上、地面下、桥梁上和隧道内等多个位置，可显著降低道路建设投入。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图；

图2是设置在运行管道两侧壁的单向气流窗开启结构示意图；

图3是设置在运行管道两侧壁的单向气流窗关闭结构示意图；

图4是运载结构与运行管道两侧壁和上侧壁的单向气流窗关系的位置结构示意图；

图5是管道内腔封堵式运行驱动结构示意图；

图6是管道内腔封堵式运行驱动结构在运行管道内的位置结构示意图；

图7是运载结构示意图；

图8是运载结构在运行管道内的位置结构示意图；

图9是含有机翼的运载结构在运行管道内的位置结构示意图；

图10是运载结构与运行管道之间的运行限定结构示意图；

图11是管道内腔运行封堵结构示意图；

图12是管道内腔封堵式运行减压结构示意图；

图13是本发明运载结构为载物台式结构的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但不是对本发明的限定。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12所示，本发明包括运行管道1，在运行管道1的上壁5和侧壁16上设置有单向气流窗3，包括位于运载结构2前部的被动开启式9、中部的关闭式8和后部的主动开启式10，单向气流窗3分布于运载结构的顶部及左右两侧。在运行管道1的内部底面紧固连接有运行导轨7，在运行导轨7上滑动设置有管道内腔封堵式运行驱动结构4、呈车厢式结构的运载结构2和管道内腔运行封堵结构26。管道内腔封堵式运行驱动结构4和管道内腔运行封堵结构26是一种使运行管道1接近全封闭的管道内腔封堵运行结构。管道内腔封堵式运行驱动结构4独立于运载结构2，位于运载结构2的前方且不与运载结构2直接连接，由与运行管道1内侧内周形状相一致的挡板状结构与驱动装置11及位于前部的空气分流装置15（分流头）和18（分流体）组成。管道内腔运行封堵结构26位于运载结构2的后方且不与运载结构2直接连接或直接连接，由与运行管道1内侧内周形状相一致的挡板状结构与驱动装置25组成。管道内腔运行封堵结构26前后贯通设置有排气动力装置28，包括位于管道内腔运行封堵结构26前部的进气口29和位于管道内腔运行封堵结构26后部的排气口30。在运载结构2的车头设置有水平布置且向外延伸的分割装置21，分割装置21用于将运载结构2的车头前方的气流分割为从运载结构2上部流过的上行气流和从运载结构2下部流过的下行气流。在运载结构2的前端开设有入风口19，运载结构2上设置有与分割装置21一端连通的通风管道14和吸气驱动装置13，吸气驱动装置13与控制系统电连接（图中未示出），用于控制运载结构2的运行状态。

上述实施例中，如图1、图7、图11所示，运载结构2后方管道内腔运行封堵结构26以封堵为主，避免运载结构2后方的管道内的常压空气大量涌入低压空间，影响运载结构2的低压运行。吸气驱动装置13可设置在运载结构2的内部或外部。当吸气驱动装置13设置在运载结构2的内部时，吸气驱动装置13包括水平布置在运载结构2内部下侧的中空的通风管14。通风管14的另一端通过管路与吸气驱动装置13输入端连接，吸气驱动装置13的输出端通过管路与设置在运载结构2尾部的排气口20连接，用于在启动吸气驱动装置13后，吸气驱动装置13的高速抽吸功率，使运载结构2前方的空气吸入到通风管14中，使其前方气压降的更低，显著降低了运载结构2向前运行的空气阻力，推动运载结构2向前运行。

上述实施例中，如图2、图3所示，在运行管道1的两侧壁16上设置有单向气流窗3，当运行管道1内的空气压力大于运行管道1外的空气压力时，单向气流窗3被动打开，呈开启式9；当运行管道1内的空气压力等于或小于运行管道1外的空气压力时，单向气流窗3自动关闭，呈关闭式8。通过这样的气流开关调节，使管道内腔封堵式运行驱动结构4运行方向后方的气压低于运行管道1外的气压，形成运行管道1内运行局部形成半真空状态，显著降低了运载结构2的前向运行阻力，增加了运载结构2后方的向前推动力。

上述实施例中，如图5、图6所示，管道内腔封堵式运行驱动结构4为在运行管道1内呈不完全封闭式的且在与运行管道1相邻接的外周留有较小空间的封堵式结构，管道内腔封堵式运行驱动结构4的外周面与运行管道1的内周面之间的间隙宽度选择1-50mm，优选1-30mm。管道内腔封堵式运行驱动结构4运行方向后部为平面型或弧面结构，运行方向前部为中间部位向前突出的向中间部位紧缩的结构，由前部的空气分流装置15（分流头）和18（分流体）组成，安装有一对以上的驱动装置11，后部有能够由中心向外周打开的开关式结构和能够由内侧向外侧打开的开关式结构，这种开关式结构既可作为管道内腔封堵式运行驱动结构4的控制开关，同时也作为针对与运载结构2相互撞击的撞击缓冲结构24。

上述实施例中，如图9所示，在运载结构2的上部两侧设置有机翼结构22。当运载结构2运行时，车头前方气流大部分通过上行气流进入位于运载结构2上方的上气流空间中，并经后部排出，使运载结构2及机翼结构22上方形成高速气流，机翼结构22下方由于进入的气流量低，与机翼结构22上方的气流速度形成非常大的差别，显著提高了使运载结构2的悬浮能力。

上述实施例中，如图10所示，在运行管道1的两内侧壁上设置有运载结构2和/或管道内腔封堵式运行驱动结构4在运行管道1内运行的位置限定结构，所述位置限定结构为磁性装置23，在运载结构2和/或管道内腔封堵式运行驱动结构4的两外侧壁上设置有与磁性装置23相对应的另一磁性装置23，其中，运行管道1的两内侧壁上设置的磁性装置23与运载结构2和/或管道内腔封堵式运行驱动结构4的两外侧壁上设置的磁性装置23之间的空隙在1~300 mm之间，优选3~30 mm之间。用于保持运载结构2和/或管道内腔封堵式运行驱动结构4在运行过程中与运行管道1之间保持一定的运行空间，避免发生摩擦碰撞。

上述实施例中，如图1、图12、图13所示，在运载结构2后方设置了管道内腔封堵式运行减压结构，通过排气动力装置28，使运行过程中漏入管道内的空气从进气口29进入，从出气口30排出，辅助维持运载结构区域的低气压状态。

上述实施例中，如图13所示，运载结构2为载物台式结构27，可以驶入并运载小型车辆及其它物品。

上述实施例中，运载结构2的底部与运行导轨7可为轮轨驱动和/或直线电机驱动14。

上述实施例中，磁性装置23采用永久磁性装置和/或电动磁性装置。

上述实施例中，运行管道1的顶部管壁内侧面与运载结构2的顶部之间空隙在1-50mm之间，优选1-30mm之间。

上述实施例中，吸气驱动装置4可采用电动风扇、风扇发动机、涵道风扇发动机、涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机、脉动喷气式发动机、涡轮风扇喷气发动机的一种或多种组合，其供能选择电、氢、氧、燃油中的一种或多种组合，优选电、氢、氧中的一种或多种组合。

上述实施例中，还包括安装在运载结构2、运行导轨7、运行管道1、吸气驱动装置13、单向气流窗3、运载结构2、管道内腔封堵式运行驱动结构4上的传感器，各传感器均与控制系统电连接。

上述实施例中，运行管道1的两内侧壁上还可设置有滑轨，运载结构2和/或管道内腔封堵式运行驱动结构4的两外侧壁上设置有与滑轨相配合的滑轮。

本发明在工作时，首先通过控制系统启动管道内腔封堵式运行驱动结构4的驱动装置11，使管道内腔封堵式运行驱动结构4向前运行，此时管道内腔封堵式运行驱动结构4前方的空气压力随着运行速度的增加而增加，当运行管道1内的空气压力大于运行管道1外的压力时，位于运载结构2前方的被动开启式单向气流窗9开启，形成由内向外的空气流动。当管道内腔封堵式运行驱动结构4运行通过开启的单向气流窗时，由于管道内腔封堵式运行驱动结构4的封堵排气作用，显著减少运行管道1内的空气容量，使管道内腔封堵式运行驱动结构4运行后方形成低气压，使单向气流窗3被动关闭9，形成管道内腔的局部低气压。同时管道内腔运行封堵结构26位于运载结构2的后方，与运行管道1内侧内周形状相一致的挡板状结构，防止运载结构2后方的空气大量进入，维持运载结构2局部低气压。在运载结构2后方的管道内腔封堵式运行减压结构，通过排气动力装置28，使运行过程中漏入管道内的空气从进气口29进入，从出气口30排出，辅助维持运载结构区域的低气压状态。启动运载结构2的驱动装置12和吸气驱动装置13，此时运载结构2处在运行管道1内的低气压状态运行，同时吸气驱动装置13通过高速抽吸将位于运载结构2的车头前方的空气通过气流分割装置15的入风口19吸入到通风管14中，经排气口20排到运载结构2的车尾后方，使运载结构2的车头前方形成相对的更低气压状态，降低空气阻力，同时启动轮轨驱动和/或直线电机驱动12，整体推动运载结构2向前运行，保持局部低气压，低阻力状态运行。

下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术效果。

实验例1 被动开启式单向气流窗模拟实验：

实验材料：500 X 375 X 375mm电动遥控玩具车、遥控器、3mm厚有机玻璃板、橡胶垫圈、400 X 400mm有机玻璃管。

实验装置的制备：在有机玻璃管的侧壁上，以间隔100mm横向开90 X 90mm 的方孔。取有机玻璃板，切成100 X 100mm方板，在一侧粘贴95 X 95mm见方橡胶垫圈。以橡胶垫圈向内以悬吊式固定在有机玻璃管的开孔外侧。直线连接有机玻璃管长20米。将电动遥控玩具车放入管道的一端。

实验方法与结果：遥控启动电动遥控玩具车，加速，可见电动遥控玩具车在管道内快速运行，同时看到在电动遥控玩具车所经过的部位，悬吊式有机玻璃板在电动遥控玩具车进入开孔前开启，运行经过开孔时关闭。电动遥控玩具车在管道内的运行速度未见明显减慢。结束试验。说明本发明被动开启式单向气流窗在管道内气流加压时开启，压力解除后关闭。

实验例2 管道封堵运行减压实验（一）：

实验材料：1.5mm厚的不锈钢板、30 X 30mm的角铁、直径3mm的钢丝绳、橡胶垫、合页、永磁块、15KW三相电动机、立式卷扬机、轴承、0-100KPa 真空压力表。

实验装置的制备：

1、运行管道的制备：用1.5mm厚的不锈钢板制作如图2的长1.5米直径600 X 600mm的不锈钢管道150个，每个侧面开100 X 150mm单向气流窗9个，以不锈钢板作窗盖，橡胶垫作密封条，永磁块作闭合器。在预先进行平面处理的试验场地上，将各节不锈钢管道对接，用螺丝钉固定连接，制成长200米的试验运行管道。

2、牵拉运行装置的制备：取卷扬机滚筒，立式安装，在滚筒的上端立式安装15KW三相电动机，将钢丝绳的一端与滚筒固定连接。

3、管道内腔封堵式运行驱动结构的制备：先用角铁制作590 X 590 X 590mm（长宽高）方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，上下及左右面各对称安装4个轴承，运行方向前部安装牵拉挂钩及如图4的凸出结构，运行方向后部为可以开关的窗式结构。

4、运载结构的制备：先用角铁制作1200 X 580 X 580mm（长宽高）长方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，下面及左右面和上面各对称安装4个轴承，作为滑动轮，运行方向后部为可以开关的窗式结构。

5、管道内腔运行封堵结构的制备：先用角铁制作590 X 590 X 590mm（长宽高）方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，上下及左右面各对称安装4个轴承。

实验方法与结果：

实验一：将牵拉运行装置固定于管道一端（出口端）的管道外侧，用钢丝绳与管道内腔封堵式运行驱动结构连接，然后将管道内腔封堵式运行驱动结构推入管道内并牵拉至管道的另一端（入口端）。在运载结构中加载100公斤的负载，经入口端推入运行管道内，随后再推入管道内腔运行封堵结构。在管道内的顺序为连接牵拉运行装置的管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构、管道内腔运行封堵结构,相互之间不直接连接。启动牵拉运行装置，以15米/秒的速度牵拉钢丝绳索，带动管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内向前滑动，看到绳索拉动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态。说明管道内腔封堵式运行驱动结构通过单向气流窗将位于其前方的管道内空气排出，以及位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构的封堵作用，使其后方形成低气压，进而带动的位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构向前运行。实验结束。

实验二：再次实验，在同上述条件下，在管道内腔封堵式运行驱动结构后部安装真空压力表及读表摄像头，将运行管道入口端封闭。启动牵拉运行装置，以30米/秒的速度牵拉钢丝绳索，带动管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内向前滑动，看到绳索拉动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态，读取真空压力表上显示的压力变化。结果真空压力表显示的数字，从开始的100KPa最低降到了84KPa，结束实验。说明本发明技术在运行管道局部产生了负压。

实验例3管道封堵运行减压实验（二）：

实验材料：8.5KW植保机、11V 8000mA DUPU 锂电池、直径180mm橡胶轮、电调、0-100KPA真空压力表、遥控器、轴承，其它同实施例2。

实验装置的制备：

1、运行管道的制备：同实施例2。

2、有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构的制备：先用角铁制作590 X 590 X590mm方形支架，用1.5mm厚的不锈钢板加装底板及左右两侧面。取4个植保机与橡胶轮固定连接，再分别与侧面板连接固定，固定安装锂电池和电调，固定安装遥控器，在左右和上侧面板上对称安装4个轴承，然后用1.5mm厚的不锈钢板安装顶板和前面板，运行方向的后侧不封闭，运行方向前部安装牵拉挂钩及如图4的凸出结构。连接植保机、电调、锂电池和遥控器。

3、管道内腔运行封堵结构的制备：同实施例2。

4、运载结构的制备：同实施例2。

实验方法与结果：

实验一：在运载结构中加载100公斤的负载，经入口端依次将有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔运行封堵结构推入运行管道内。在管道内的顺序为有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔运行封堵结构,相互之间不直接连接。遥控启动植保机，以30米/秒的速度在管道内运行，此时可见有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态。说明有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构通过单向气流窗将位于其前方的管道内空气排出，以及位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构的封堵作用，使其后方形成低气压，进而带动的位于其后的运载结构和管道内腔运行封堵结构向前运行。实验结束。

实验二：再次实验，在同上述条件下，在有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构后部安装真空压力表及读表摄像头，将运行管道入口端封闭。遥控启动有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构，以30米/秒的速度在管道内向前滑动，此时可见有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在有驱动的管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构及其随后的管道内腔运行封堵结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态，读取真空压力表上显示的压力变化。结果真空压力表显示的数字，从开始的100KPa最低降到了83KPa，结束实验。说明本发明技术在运行管道局部产生了负压。

实施例4 磁性相斥控制运行模拟实验：

实验材料：150mm X 50mm X 10mm钕铁硼稀土永磁磁铁板、120mm 12叶涵道风扇发动机、遥控器、不锈钢板。

实验装置的制备：焊接400 X 400mm 不锈钢方形管，圆弧状延伸，长6米。焊接高380mm、宽380mm、长400mm的不锈钢盒，前后分别切割直径155mm的圆孔，将120mm 12叶涵道风扇发动机安装到不锈钢盒内，进气口在前方，排气口在后方。在不锈钢方形管内侧壁高250mm至300mm的位置连续固定排列钕铁硼稀土永磁磁铁板，在不锈钢盒外侧对应位置（高250mm至300mm的位置）以相反磁极方向连续固定排列钕铁硼稀土永磁磁铁板。将安装有120mm 12叶涵道风扇发动机的不锈钢盒放置入不锈钢方管起始端内。在不锈钢盒后端连接一长5.5米的钢丝并与一地面的不锈钢方形管外面的固定支架连接固定。

实验方法与结果：遥控启动120mm 12叶涵道风扇发动机，加速至最大，可见不锈钢方管内的不锈钢盒呈弧线型快速向前滑行，在接近运行管道出口处被钢丝牵拉停止前行，在运行过程中也没有出现由于弧线运行影响运行速度。遥控关闭发动机，将装有不锈钢盒的不锈钢方管向左做45度角的侧翻，可见不锈钢盒在不锈钢方管内的磁铁板位置呈悬浮状态。说明磁性相斥结构可以控制平稳运行。实验结束。

实施例5管道内腔封堵式运行减压结构对运行管道内低气压维持的影响：

实验材料：120mm 12叶涵道风扇发动机，其它同实施例2。

实验装置的制备：

1、运行管道的制备：同实施例2。

2、牵拉运行装置的制备：同实施例2。

3、管道内腔封堵式运行驱动结构的制备：同实施例2。

4、运载结构的制备：同实施例2。

5、管道内腔封堵式运行减压结构的制备：先用角铁制作590 X 590 X 590mm（长宽高）方形支架，支架外周用1.5mm厚的不锈钢板包装，上下及左右面各对称安装4个轴承。给方盒前后开孔并安装前后通风管，然后以入风口向着运行前方，出风口向着运行后方的方向在通风管内安装120mm 12叶涵道风扇发动机，并固定。

实验方法与结果：

实验同实施例2，在同上述条件下，向管道内依次推入管道内腔封堵式运行驱动结构、运载结构和管道内腔封堵式运行减压结构，将管道内腔封堵式运行减压结构的后端与入口端固定，使其不在管道内运行，将真空压力表置于管道内腔封堵式运行减压结构的前部并安装摄像头。启动牵拉运行装置，以30米/秒的速度牵拉钢丝绳索，带动管道内腔封堵式运行驱动结构在管道内向前滑动，看到绳索拉动的管道内腔封堵式运行驱动结构所经过的部位呈现单向气流窗在管道内腔封堵式运行驱动结构经过之前的瞬间开启，经过后迅速关闭，同时可见之后的运载结构也在管道内快速向前运行，单向气流窗均处于关闭状态。管道内腔封堵式运行驱动结构牵拉至出口端时，将管道内腔封堵式运行驱动结构固定，连续观察5分钟真空压力表上显示的压力值变化。实验组开启涵道风扇发动机，对照组保持涵道风扇发动机关闭状态。结果对照组真空压力表显示的数字，从开始的100KPa最低降到了85KPa，后续观察30秒时管道内压力即恢复到了100KPa；实验组真空压力表显示的数字，从开始的100KPa最低降到了86KPa，后续观察30秒时管道内压力为93KPa，5分钟时仍维持在99KPa，说明管道内腔封堵式运行减压结构有助于维持管道内的负压状态，结束实验。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (15)

1.一种管道快速交通运输装置，包括：运行管道、运行导轨、运载结构、控制系统、制动系统和驱动系统，具有如下特征：

1）所述运行管道为由管道壁包围的延伸性管道结构，所述管道壁上安装有气流流向可控的单向气流窗；

2）所述驱动系统包括位于所述运行管道内的管道内腔封堵式运行驱动结构；所述管道内腔封堵式运行驱动结构为不透空气的可封闭大部分运行管道内腔横断面的安装有驱动其自身前后运行的驱动装置的塞状管道封堵式运行驱动结构；

3）所述驱动系统包括位于所述运行管道内的管道内腔运行封堵结构；所述管道内腔运行封堵结构为不透空气的可封闭大部分运行管道内腔横断面的可以前后运行的塞状管道内封堵结构；

4）所述驱动系统包括位于所述运行管道内的管道内腔封堵式运行减压结构；所述管道内腔封堵式运行减压结构为可封闭大部分运行管道内腔横断面的安装有与所述运载结构前向运行方向一致的由前向后的排气动力装置的塞状管道封堵式运行减压结构；

5）所述运行管道内以所述运载结构运行方向从前往后顺序排列有所述管道内腔封堵式运行驱动结构、一个或一个以上的所述运载结构、所述管道内腔运行封堵结构、所述排气动力装置的出风口。

2.如权利要求1所述的快速交通运输装置，其特征在于：所述单向气流窗包括被动开启式单向气流窗和机械动能主动开启式单向气流窗：

1）所述被动开启式单向气流窗为由所述运行管道内外气压差启动的被动开启式单向气流窗式结构，包括所述运行管道内气压大于所述运行管道外气压时的外向被动开启式单向气流窗；所述被动开启式单向气流窗分布于所述运行管道壁的多个部位；

2）所述机械动能主动开启式单向气流窗为由机械动能驱动的主动开启式结构，包括外向主动开启式单向气流窗和内向主动开启式单向气流窗，所述主动开启式单向气流窗分布于所述运行管道壁的多个部位。

3.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述管道内腔运行封堵结构为安装有驱动其自身前后运行的驱动装置的管道内腔封堵结构，包括独立于所述运载结构且在所述运载结构后方运行的管道内腔运行封堵独立结构和与所述运载结构为一体的管道内腔运行封堵组合结构。

4.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述管道内腔封堵式运行减压结构为安装有以所述运载结构运行方向由前向后的方向设置的排气动力装置的管道封堵式运行结构，包括独立于所述运载结构且在所述运载结构后方运行的管道内腔封堵式运行减压独立结构和与所述运载结构为一体的管道内腔封堵式运行减压组合结构。

5.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述管道内腔封堵式运行驱动结构包含有如下至少一种特征：

1）运行方向后部为平面型或弧面结构；

2）运行方向前部为中间部位向前突出的向中间部位紧缩型结构；

3）能够由中心向外周打开的开关式结构；

4）能够由内侧向外侧打开的开关式结构；

5）安装有一对以上的驱动装置；

6）运行方向的后部安装有与所述运载结构前向运行的撞击缓冲结构。

6.如权利要求1或3所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述管道内腔运行封堵结构包含有如下至少一种特征：

1）能够由中心向外周打开的开关式结构；

2）能够由内侧向外侧打开的开关式结构；

3）安装有一对以上的驱动装置；

4）运行方向的前部安装有所述管道内腔运行封堵结构前向运行时与所述运载结构相互撞击时的撞击缓冲结构。

7.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述运行导轨包含有如下至少一种特征：

1）所述运行导轨设置于所述运行管道的内侧面的下侧面、上侧面、侧面的至少一个部位；

2）所述运行导轨与所述驱动装置之间为轮轨驱动结构、直线电机驱动结构、磁悬浮装置结构的至少一种。

8.如权利要求1或3或4或5或6所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述运载结构包括车厢式结构和载物台式结构，包含有如下至少一种特征：

1）设置有独立的驱动装置；

2）位于所述管道内腔封堵式运行驱动结构的后方；

3）与所述管道内腔封堵式运行驱动结构没有直接硬性连接；

4）所述运载结构的后方跟随有所述管道内腔封堵式运行减压结构；

5）前部设有所述运载结构前向运行时与所述管道内腔封堵式运行驱动结构的后部相撞击的撞击缓冲结构；

6）所述运载结构的外部形状为管道封堵式结构；

7）安装有运行方向由前向后的排气动力装置；

8）安装有纵向延伸的飞行机翼样结构；

9）所述运载结构的下部设置有与所述运行管道下侧壁所对应的磁悬浮结构

10）所述运载结构由多个所述运载结构前后串联组合运行。

9.如权利要求1或3或5或6或7或8所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述驱动装置的驱动方式包括轮轨驱动、直线电机驱动、排气式发动驱动的至少一种。

10.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述快速交通运输装置设置有在所述运行管道内运行的位置限定结构，所述位置限定结构为位于所述运行管道壁内侧面和所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外侧面的相互匹配的配对结构；所述位置限定结构分布于所述运行管道壁和所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外侧面的多个部位。

11.如权利要求10所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述位置限定结构具有下列一种或多种特征：

1）所述运行管道的内壁的左右两侧与所述运载结构所对应的侧壁外侧安装有磁性相斥结构，选择永久磁性和电动磁性的一种或组合；所述运行管道的内侧壁与所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外周面与所对应的侧壁磁性外侧面之间间隙的宽度选择1-50毫米，优选1-30毫米，更优选1-10毫米；

2）所述运行管道的内壁左右两侧安装有滑轨，所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构所对应的侧壁外侧安装有滑轮，运行时所述滑轮沿着所述滑轨滑行；

3）所述运行管道的内壁左右两侧安装有滑轮，所述运载结构和/或所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构所对应的侧壁外侧为硬性滑轨结构，运行时所述滑轮沿着所述滑轨滑行。

12.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述管道内腔封堵式运行驱动结构和/或所述管道内腔运行封堵结构的外周面与所述运行管道对应的内周面之间的间隙宽度选择1-50毫米，优选1-30毫米，更优选1-10毫米。

13.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：所述制动系统包括主动关闭位于所述管道内腔封堵式运行驱动结构的运行部位前方的位于所述运行管道壁上的所述单向气流窗。

14.如权利要求1所述的一种管道快速交通运输装置，其特征在于：还包括设置在所述运载结构、所述运行导轨、所述运行管道、所述制动系统和所述驱动系统上的传感器，各所述传感器均与所述控制系统电连接。

15.如权利要求1-14任一所述的管道快速交通运输装置，其特征在于，所述管道快速交通运输装置在快速交通运输装置开发中的应用。