CN111845368B - 用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统，该列车包括第一车体、第二车体和至少一个中间车体，第一车体具有第一、第二结构段和第一鼻锥部，第一结构段、第一鼻锥部以及第二结构段依次相连接以形成第一尖端结构，第二车体具有第三、第四结构段和第二鼻锥部，第一鼻锥部的尖端和第二鼻锥部的尖端分别与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离均小于或等于高速列车车体高度的10％，第三结构段、第二鼻锥部以及第四结构段依次相连接以形成第二尖端结构，至少一个中间车体的两端分别与第一以及第二车体连接。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中胶囊列车安全性差且容量有限的技术问题。

Description

用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统

技术领域

本发明涉及真空管道磁浮交通技术领域，尤其涉及一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统。

背景技术

对于高速运行的大众交通工具而言，无论飞机还是高铁，其运行的主要阻力都是空气阻力，空气阻力限制了速度的提升，也形成了巨大的能耗，为了提升运行速度人们早已提出了真空管道的概念，就是把车辆运行的线路轨道置于封闭的管道之内，并将管道抽真空。另外为了消除车轮与轨道之间的摩擦阻力，人们也早已提出磁悬浮技术取代车轮，以电磁力来提供车辆运行的垂向力和水平方向的导向力。

目前，真空管道磁浮交通在世界范围内均没有进入工程化实施运用阶段，关于这个交通系统所采用的车辆主要是美国马斯克的胶囊列车，如图4和图5所示，这种胶囊列车主要有如下几点缺陷。

第一，所谓胶囊列车并不编组成列运行，只是一个一个的胶囊，每个胶囊的载客人数非常有限，只有几十人，这种车辆的载客人数太少。理论上可以减少发车时间间隔的方式来增加发车数量，但是发车数量的增加缩短了前后车之间的间距，在前车发生故障的情况下易发生追尾事故，带来极大的安全隐患。另外,这种不编组的胶囊车的车厢内发生火灾、缺氧、失压等紧急情况下，乘客没有可以疏散的空间余地，这是一个非常大的安全隐患。

第二，胶囊车不设计舷窗(实际上马斯克设计的管道交通系统的管道上没有透视效果)，没有视觉体验，乘客较长时间乘坐在高速运行的密闭空间内易发生空间幽闭症可能，所以胶囊车采用车辆内安装AI设备，向乘客提供虚拟的运动场景，这种解决方案只能说是聊胜于无，因为“假的”毕竟是假的，就像假花再漂亮，人们心理上还是喜欢绿草，另外AI设备增加了成本，AI设备作为电气设备会带来车内发热量的增加，增加了火灾安全隐患，要知道在管道内的封闭空间内系统的散热和火灾逃生救援都是非常难以克服的技术问题。

第三，所谓真空管道实际上不可能完全真空，管道内仍然存在一定密度的空气，所以车辆在其中高速运行也存在着空气阻力，胶囊车也考虑了减少空气阻力的设计，将车辆的头型部设计为尖的形状，从车辆的侧面看头型上下不对称(图6)，头型的鼻锥部从高度上看贴近轨道，这种头型会产生较大的气动升力，在正常运用时管道内空气密度极低，升力很小，不会有安全问题，但是在管道内进入大量的空气异常情况下，高速运行的车辆会受到极大的气动升力，致使车辆上侧碰触管道内壁，发生安全问题。

第四，车辆断面太小(图5)，乘客只能在车厢内采取类似坐在躺椅上的姿势，长时间乘坐的舒适度不好，并且车辆内没有设计过道，乘客无法起身在车辆内移动，比如上卫生间，影响乘坐体验，所以这种胶囊车的市场化价值非常不高。

第五，车体采用单层耐压设计，车辆在管道内高速运行，不能排除车辆碰触管道的可能性，发生这种意外时，若车体发生破损则瞬间失去保压功能，乘客瞬间暴露在真空环境中，发生极大的生命危险。

第六，车辆没有走行部，磁体直接安装在车体上，由于轨道是不平顺的这种车辆的运行平稳性较差，特别是高速情况下，车辆平稳性更差。

发明内容

本发明提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车及磁浮交通系统，能够解决现有技术中胶囊列车安全性差且容量有限的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，高速列车包括：第一车体，第一车体具有第一结构段、第二结构段和第一鼻锥部，第一鼻锥部的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，第一结构段、第一鼻锥部以及第二结构段依次相连接以形成第一尖端结构；第二车体，第二车体具有第三结构段、第四结构段和第二鼻锥部，第二鼻锥部的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，第三结构段、第二鼻锥部以及第四结构段依次相连接以形成第二尖端结构；至少一个中间车体，至少一个中间车体设置在第一车体和第二车体之间，至少一个中间车体的两端分别与第一车体以及第二车体连接。

进一步地，高速列车还包括多个走行部，多个走行部与轨道上的线圈组件相配合以用于为高速列车提供悬浮力、导向力、牵引力和制动力，多个走行部分别设置在第一车体的下部、第二车体的下部以及任意两个相邻车体的连接位置的下部。

进一步地，走行部包括强磁体、一系悬挂单元、构架、二系悬挂单元、一系传力机构和二系传力机构，强磁体与轨道上的线圈组件相互作用以用于产生驱动车体行走、悬浮、导向及制动的电磁力，一系悬挂单元设置在强磁体与构架之间，二系悬挂单元设置在构架与任一车体之间，一系传力机构分别与强磁体以及构架连接，二系传力机构分别与构架以及任一车体连接。

进一步地，一系悬挂单元包括橡胶堆，二系悬挂单元包括空气弹簧和液压减振器，空气弹簧分别与构架和任一车体连接，液压减振器分别与构架和任一车体连接。

进一步地，高速列车还包括多个铰接结构，多个铰接结构依次设置在相邻的两个车体之间，铰接结构包括连杆、下心盘、第一橡胶件、第二橡胶件和第三橡胶件，连杆设置在两个车体连接位置的上部，连杆的一端通过第一橡胶件与其中一个车体连接，连杆的另一端通过第二橡胶件与另一个车体连接；下心盘设置在两个车体连接位置的下部，第三橡胶件设置在下心盘内。

进一步地，高速列车还包括贯通道和柔性耐压风挡，贯通道设置在任意相邻的两个车体的连接位置处，柔性耐压风挡设置在贯通道的外部，柔性耐压风挡为双层耐压风挡。

进一步地，任一车体均包括内层车体结构和外层车体结构，外层车体结构与内层车体结构间隔设置且位于内层车体结构的外部。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空管道磁浮交通系统，真空管道磁浮交通系统包括高速列车和真空管道，高速列车为如上所述的高速列车，高速列车设置在真空管道内。

进一步地，高速列车还包括多个双层耐压舷窗，多个双层耐压舷窗依次设置在第一车体、第二车体和第三车体上。

进一步地，真空管道磁浮交通系统还包括多个8字形短路线圈和多个推进线圈，多个8字形短路线圈和多个推进线圈设置在真空管道的轨道上，多个8字形短路线圈以及多个推进线圈分别与多个走行部的强磁体在高度位置上一一对应设置，8字形短路线圈与强磁体相互作用以产生悬浮力和导向力，推进线圈与强磁体相互作用以产生牵引力和制动力。

应用本发明的技术方案，提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，该高速列车采用编组方式，最小编组为三节车体组成，最大编组不限，极大地提高了载客量。此外，由于每列车的载客量增多，并且可以灵活增加编组，在客流高峰或旺季仅需增加中间车体的编组即可，不必过大地增加发车密度，可有效降低前后车追尾风险。再者，从列车的侧面看，传统的高铁列车头型的鼻锥部是靠近轨道的，而本发明列车的头型的鼻锥部的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，亦即本发明的列车头型的鼻锥部基本位于车体高度中心线位置，在管道发生漏气故障时，此种头型设计极大地降低了稠密大气中车辆高速运行时的气动升力，有效提高了列车的气动稳定性以及防车辆运行中磕碰管道的安全性。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的真空管道磁浮交通系统的断面视图；

图2示出了图1中提供的真空管道磁浮交通系统的侧视图；

图3示出了图1中提供的真空管道磁浮交通系统的俯视图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的相邻两个车体连接的结构示意图；

图5示出了现有技术中提供的胶囊车的主视图；

图6示出了图5中提供的胶囊车的侧视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、真空管道；2、胶囊车；3、车内座椅；4、胶囊车的头型鼻锥部位；10、第一车体；10a、第一结构段；10b、第二结构段；10c、第一鼻锥部；20、第二车体；20a、第三结构段；20b、第四结构段；20c、第二鼻锥部；30、中间车体；40、走行部；41、强磁体；42、一系悬挂单元；43、构架；44、二系悬挂单元；441、空气弹簧；442、液压减振器；45、一系传力机构；46、二系传力机构；50、铰接结构；51、连杆；52、下心盘；53、第一橡胶件；54、第二橡胶件；60、柔性耐压风挡；70、双层耐压舷窗；71、内层舷窗；72、外层舷窗；80、座椅；100、高速列车；100a、内层车体结构；100b、外层车体结构；200、真空管道；210、透视窗；300、8字形短路线圈；400、推进线圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图4所示，根据本发明的具体实施例提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，该高速列车包括第一车体10、第二车体20和至少一个中间车体30，第一车体10具有第一结构段10a、第二结构段10b和第一鼻锥部10c，第一鼻锥部10c的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，第一结构段10a、第一鼻锥部10c以及第二结构段10b依次相连接以形成第一尖端结构，第二车体20具有第三结构段20a、第四结构段20b和第二鼻锥部20c，第二鼻锥部20c的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，第三结构段20a、第二鼻锥部20c以及第四结构段20b依次相连接以形成第二尖端结构，至少一个中间车体30设置在第一车体10和第二车体20之间，至少一个中间车体30的两端分别与第一车体10以及第二车体20连接。

应用此种配置方式，提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，该高速列车采用编组方式，最小编组为三节车体组成，最大编组不限，极大地提高了载客量。此外，由于每列车的载客量增多，并且可以灵活增加编组，在客流高峰或旺季仅需增加中间车体的编组即可，不必过大地增加发车密度，可有效降低前后车追尾风险。再者，从列车的侧面看，传统的高铁列车头型的鼻锥部是靠近轨道的，而本发明列车的头型的鼻锥部的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，亦即本发明的列车头型的鼻锥部基本位于车体高度中心线位置，在管道发生漏气故障时，此种头型设计极大地降低了稠密大气中车辆高速运行时的气动升力，有效提高了列车的气动稳定性以及防车辆运行中磕碰管道的安全性。

进一步地，在本发明中，为了减轻车辆自重，降低造车和建线成本，可将高速列车配置为还包括多个走行部40，多个走行部40与轨道上的线圈组件相配合以用于为高速列车提供悬浮力、导向力、牵引力和制动力，多个走行部40分别设置在第一车体10的下部、第二车体20的下部以及任意两个相邻车体的连接位置的下部。

应用此种配置方式，通过使相邻的两个车体共用一个走行部，相对于传统的高铁列车的每节车有两个走行部，减少了走行部数量，减轻了车辆自重，减轻了线路桥梁的载重要求，降低了造车成本和线路建线成本。

作为本发明的一个具体实施例，如图2所示，高速列车包括第一车体10、第二车体20以及一个第三车体30，走行部的数量为四个，列车采用铰接技术，第一车体10的前端底部设置有一个走行部，第一车体10与第三车体30的连接位置处设置有一个走行部，第三车体30与第二车体20的连接位置处设置有一个走行部，最后一个走行部设置在第二车体20的后端底部。

进一步地，在本发明中，为了驱动车辆行走，可将走行部40配置为包括强磁体41、一系悬挂单元42、构架43、二系悬挂单元44、一系传力机构45和二系传力机构46，强磁体41与轨道上的线圈组件相互作用以用于产生驱动车体行走、悬浮、导向及制动的电磁力，一系悬挂单元42设置在强磁体41与构架43之间，二系悬挂单元44设置在构架43和任一车体之间，一系传力机构45分别与强磁体41以及构架43连接，二系传力机构46分别与构架43以及任一车体连接。

作为本发明的一个具体实施例，如图1所示，一系悬挂单元42包括橡胶堆，二系悬挂单元44包括空气弹簧441和液压减振器442，空气弹簧441分别与构架43和任一车体连接，液压减振器442分别与构架43和任一车体连接。一系悬挂单元42提供了强磁体41与走行部40的构架43之间的隔振作用，并将传递强磁体41与构架43之间的垂向载荷。一系传力机构45将强磁体41受到的横向和纵向载荷传递到构架43上。二系悬挂单元44提供了车体与走行部40之间的隔振作用以及传递二者之间的垂向载荷。二系传力机构46将走行部40受到的横向和纵向载荷传递到车体上。构架43作为走行部40的主体部件，走行部40上的所有部件均安装在构架43上。

进一步地，在本发明中，为了提高列车运行的稳定性及安全性，可将高速列车配置为还包括多个铰接结构50，多个铰接结构50依次设置在相邻的两个车体之间，铰接结构50包括连杆51、下心盘52、第一橡胶件53、第二橡胶件54和第三橡胶件，连杆51设置在两个车体连接位置的上部，连杆51的一端通过第一橡胶件53与其中一个车体连接，连杆51的另一端通过第二橡胶件54与另一个车体连接；下心盘52设置在两个车体连接位置的下部，第三橡胶件设置在下心盘52内。

应用此种配置方式，相邻的两个车体之间采用铰接技术，车体与车体之间只有三个相对自由度，绕纵轴(X轴)的相对转动、绕横轴(Y轴)的相对转动、绕竖轴(Z轴)的相对转动，由于车体间连杆51的两端分别安装有第一橡胶件53和第二橡胶件54，车体间下心盘52内也安装有第三橡胶件，绕X轴及Y轴的相对转动是由这些橡胶件的弹性变形来实现的，而绕Z轴的转动是由于车体间连接下心盘52的旋转轴是沿着Z向。由于前后车体之间只有三个相对转动的自由度，提高了车体与车体之间的关联性，提高了列车的整体性及运行安全性。

此种方式相对于传统的采用非铰接设计的高铁车辆而言，由于传统的高铁列车中相邻车体之间常采用车钩进行连接的方式，实际上相邻车体之间存在五个相对运动的自由度，相对的垂向(图1中Z轴)错位、相对的横向(图1中Y轴)错位、绕X纵轴(车辆前进方向)的相对转动、绕Y轴(横向)的相对转动、绕Z轴(垂向)的相对转动。车与车之间这种相对运动的自由度越多，列车的整体性差，在发生事故时列车易于“散开”，或者发生“Z”变形，运行安全性差。因此，本发明通过将相邻车体之间的自由度限制为三个相对转动自由度，能够极大地提高车体与车体之间的关联性以及列车整体性，提升了列车运行的稳定性和安全性。

此外，在本发明中，由于车体与车体之间设置的车体间连杆51和车体间下心盘52可用于共同传递由于内压作用产生的车体与车体之间的纵向载荷，若取消车体间连杆51的话，车体间下心盘52将承受较大的弯曲作用，对下心盘52的强度设计不利。

进一步地，在本发明中，考虑高速列车的实际运行环境，为了提高乘客逃生安全性，可将高速列车配置为还包括贯通道和柔性耐压风挡60，贯通道是指车体与车体之间的通行过道，贯通道设置在任意相邻的两个车体的连接位置处，柔性耐压风挡60设置在贯通道的外部，具体地，柔性耐压风挡60包裹在贯通道的外部从而对贯通道提供气密和保压作用，柔性耐压风挡60为双层耐压风挡。

应用此种配置方式，由于列车有多节编组，通过将各节车之间均设置贯通道进行相互联系，在任意一节车厢发生火灾、缺氧和失压的紧急情况下，该节车厢的乘客可以安全疏散到临近的车厢，提高乘客的逃生安全性。此外，相比于传统的高铁车辆，车厢之间的风挡没有耐压作用，不能应用于真空环境中，本发明的列车的车厢之间采用柔性耐压风挡，而且考虑到安全冗余设计，柔性耐压风挡也设计为双层耐压风挡。

作为本发明的一个具体实施例，由于车体与车体之间不能采用刚性连接，贯通道需要采用橡胶等柔性材料进行包裹，这种结构在传统高铁上称为风挡，管道磁浮车辆上的风挡同样需要承受内外压差，所以风挡应该能够承受车体内外压差的风挡，因此在相邻车体的连接位置处采用柔性耐压风挡，同样考虑到安全冗余性，耐压风挡也是双层耐压设计。

此外，在本发明中，为了提高真空环境下的失压安全性，可将任一车体均配置为包括内层车体结构100a和外层车体结构100b，外层车体结构100b与内层车体结构100a间隔设置且位于内层车体结构100a的外部。应用此种配置方式，相比于传统高铁车辆和马斯克的胶囊车，本发明的列车车体采用双层耐压设计，当在极端情况下车辆与真空管道发生磕碰时，即使外层车体结构100b遭到破坏丧失保压性能，内层车体结构100a仍然能够保证车体内压力在安全范围内，极大地提高了列车在真空环境下的失压安全性。

作为本发明的一个具体实施例，与传统的高铁列车不同，管道磁体列车运行在真空环境中，但是乘客所在的车内环境需要保持一定的空气压力，这样一来车体结构需要承受接近一个大气压的内外压差，并且管道磁浮列车在管道内高速运行，不能排除在极端情况下车辆碰触管道的可能性，作为一种安全冗余设计，本发明每节车体由外层车体结构100b和内层车体结构100a共同构成，在外层车体结构100a与真空管道发生碰触时即使失去保压功能，还有内层的耐压车体结构100b对车内乘客进行保护。

作为本发明的一个具体实施例，如图1所示，本发明的高速列车100的车厢内放置有两排座椅80，两排座椅80之间为走廊，由于本发明的高速列车采用比马斯克的胶囊车更大的断面，因此车内座椅80不必设计成躺椅式的，当然乘客可以根据需要调整椅背的倾斜角度，提高了乘坐舒适性，并且车内设计过道，乘客可以在车内直立和行走。另外，座椅80可以绕Z轴进行180度旋转，列车反向行驶时整列车不用掉头即可保证每位乘客是朝向车辆前进方向乘坐的。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空管道磁浮交通系统，该真空管道磁浮交通系统包括高速列车100和真空管道200，高速列车100为如上所述的高速列车100，高速列车100设置在真空管道200内。由于本发明的高速列车载客容量大且安全性高，将本发明的高速列车运用到真空管道磁浮交通系统中，能够极大地提高了真空管道磁浮交通系统的工作性能。

进一步地，在本发明中，为了提高乘客的乘坐视觉体验以及保障乘客安全，高速列车100还包括多个双层耐压舷窗70，多个双层耐压舷窗70依次设置在第一车体10、第二车体20和第三车体30上。真空管道200包括多个透视窗210，多个透视窗210与多个双层耐压舷窗70在高度上一一对应设置。

应用此种配置方式，通过在高速列车上配置有双层耐压舷窗，在真空管道上对应设置有透视窗，乘客可以透过舷窗以及真空管道上的透视窗浏览线路两侧的景物，提高了乘坐视觉体验，避免了部分乘客长时间在密闭空间内发生空间幽闭症的可能。此外，舷窗采用双层耐压设计，一层破坏后，另外一层仍然能够起到耐压保护作用，保障乘客安全。

进一步地，在本发明中，为了实现列车在真空管道内的行走，可将真空管道磁浮交通系统配置为还包括多个8字形短路线圈300和多个推进线圈400，多个8字形短路线圈300和多个推进线圈400设置在真空管道200的轨道上，多个8字形短路线圈300以及多个推进线圈400分别与多个走行部40的强磁体41在高度位置上一一对应设置，8字形短路线圈300与强磁体41相互作用以产生悬浮力和导向力，推进线圈400与强磁体41相互作用以产生牵引力和制动力。

在此种配置方式下，与列车上的强磁体相对应，在真空管道的轨道两侧上安装有8字形短路线圈300和推进线圈400，强磁体41以一定速度掠过安装轨道两侧的8字形短路线圈300时，8字形短路线圈300内感应出的强电流形成新的磁场，该磁场与强磁体41的磁场发生同性相斥、异性相吸的电磁力作用，从而轨道对强磁体41产生出垂向的悬浮力、水平方向的导向力。另外，安装在轨道上的推进线圈400与强磁体41分别构成了同步直线电机的定子和动子，在变流设备向推进线圈400中施加一定相位、频率和强度的电流就可以对列车上的强磁体41施加向前和向后的力作用，从而实现列车的牵引和制动。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图4对本发明的用于真空管道磁浮交通系统的高速列车进行详细说明。

如图1至图4所示，根据本发明的具体实施例提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，该高速列车包括第一车体10、第二车体20、中间车体30、四个走行部40、两个铰接结构50、贯通道、柔性耐压风挡60、双层耐压舷窗70和座椅80，第一车体10和第二车体20为头车车体，头车车体位于列车的前后两端，第一车体10具有第一结构段10a、第二结构段10b和第一鼻锥部10c，第一鼻锥部10c的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，第一结构段10a、第一鼻锥部10c以及第二结构段10b依次相连接形成第一尖端结构以减少车辆运行中的空气阻力，第二车体20具有第三结构段20a、第四结构段20b和第二鼻锥部20c，第二鼻锥部20c的尖端与高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于高速列车车体高度的10％，第三结构段20a、第二鼻锥部20c以及第四结构段20b依次相连接形成第二尖端结构以减少车辆运行中的空气阻力。

走行部40安装在车体下面，走行部40包括强磁体41、一系悬挂单元42、构架43、二系悬挂单元44、一系传力机构45和二系传力机构46，强磁体41与轨道上的线圈组件相互作用以用于产生驱动车体行走、悬浮、导向及制动的电磁力，一系悬挂单元42设置在强磁体41与构架43之间，一系悬挂单元42提供了强磁体41与走行部构架43之间的隔振作用，并将传递强磁体41与构架43之间的垂向载荷。二系悬挂单元44设置在构架43和任一车体之间，二系悬挂单元44提供了车体与走行部40之间的隔振作用以及传递二者之间的垂向载荷。一系传力机构45分别与强磁体41以及构架43连接，一系传力机构45将强磁体41受到的横向和纵向载荷传递到构架43上。二系传力机构46分别与构架43以及任一车体连接，二系传力机构46将走行部40受到的横向和纵向载荷传递到车体上。

走行部40一方面在与线路轨道两侧安装的8字形短路线圈300和推进线圈400相互作用中获得垂向的悬浮力、水平的导向力以及纵向的牵引力或制动力，另一方面通过二系悬挂单元44和二系传力机构46为车体提供垂向支撑以及传递水平的导向力以及纵向的牵引力或制动力。

本发明的列车为铰接式列车，其特征是头车车体的头型一端支撑在一个走行部上，另一端与中间车体共用一个走行部。所有中间车体均与其前后相邻的车体共用一个走行部。如此相较于传统高铁车辆的每节车有两个走行部不同，减少了走行部的数量，减轻了车辆自重，降低了车辆的建造成本和线路的建线成本。

与传统的高铁列车不同，管道磁体列车运行在真空环境中，但是乘客所在的车内环境需要保持一定的空气压力，这样一来车体结构需要承受接近一个大气压的内外压差，并且管道磁浮列车在管道内高速运行，不能排除在极端情况下车辆碰触管道的可能性，作为一种安全冗余设计，本发明每节车体由外层车体结构100b和内层车体结构100a共同构成，在外层车体与管道发生碰触时即使失去保压功能，还有内层的耐压车体对车内乘客进行保护。基于同一保压安全冗余设计原理，车辆的双层耐压舷窗也是采用双层耐压设计，双层耐压舷窗70由外层舷窗72和内层舷窗71共同构成。

相邻的两个车体之间采用铰接技术，车体与车体之间只有三个相对自由度，绕纵轴(X轴)的相对转动、绕横轴(Y轴)的相对转动、绕竖轴(Z轴)的相对转动，由于车体间连杆51的两端分别安装有第一橡胶件53和第二橡胶件54，车体间下心盘52内也安装有第三橡胶件，绕X轴及Y轴的相对转动是由这些橡胶件的弹性变形来实现的，而绕Z轴的转动是由于车体间连接下心盘52的旋转轴是沿着Z向。由于前后车体之间只有三个相对转动的自由度，提高了车体与车体之间的关联性，提高了列车的整体性及运行安全性。

在本实施例中，贯通道设置在任意相邻的两个车体的连接位置处，柔性耐压风挡60设置在贯通道的外部，柔性耐压风挡60为双层耐压风挡。为了提高乘客的乘坐视觉体验以及保障乘客安全，在第一车体10、第二车体20和第三车体30上分别设置有双层耐压舷窗70，真空管道200包括多个透视窗210，多个透视窗210与多个双层耐压舷窗70在高度位置上一一对应设置，乘客可以透过舷窗以及管道上的透视窗210浏览线路两侧的景物，提高了乘坐视觉体验，避免了部分乘客长时间在密闭空间内发生空间幽闭症的可能。

综上所述，本发明提供了一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，该高速列车与现有技术相比，具有以下优点。

第一，提高管道故障情况下车辆空气动力学稳定性。从列车的侧面看，传统的高铁列车头型的鼻锥部是靠近轨道的，而本发明列车的头型的鼻锥部基本位于车体高度中心线位置，这样在管道发生漏气故障时，这种头型设计大大降低了稠密大气中高速运行时的气动升力，有效提高了列车的气动稳定性。

第二，提高载客量。所发明的高速列车采用编组方式，最小编组为3节车组成，最大编组不限，但是一般从需求考虑为10节左右，由此根据编组数量不同载客量可在100人至500人之间，远远大于单节胶囊车，面向大众的交通工具只有满足一定的载客量才有市场化价值。

第三，提高防追尾安全性。由于每列车的载客量增多，并且可以灵活增加编组，在客流高峰或旺季只需要增加中间车体的编组即可，不必过大地增加发车密度，可以有效降低前后车追尾风险。

第四，提高真空环境下失压安全性。相比于传统高铁车辆和马斯克的胶囊车，本发明的列车车体采用双层耐压设计，在极端情况下车辆与真空管道发生磕碰时，即使外层遭到破坏丧失保压性能，内层结构仍然能够保证车体内压力在安全范围内。同样原理，舷窗采用双层耐压设计，一层破坏后，另外一层仍然能够起到耐压保护作用，保障乘客安全。

第五，提高乘客的逃生安全性。每列车有多节编组，而且各节车之间有贯通道相互联系，在一节车厢发生火灾、缺氧和失压的紧急情况下，该节车厢的乘客可以安全疏散到临近的车厢。

第六，车厢之间的风挡采用耐压设计，提高安全性。相比于传统的高铁车辆，车厢之间的风挡没有耐压作用，不能应用于真空环境中，本发明的列车的车厢之间采用耐压风挡，而且考虑到安全冗余设计，耐压风挡也设计为双层；

第七，减轻了车辆自重，降低了造车和建线成本。列车采用铰接技术，前后两节车共用一个走行部，相对于传统的高铁列车的每节车有2个走行部，减少了走行部数量，减轻了车辆自重，减轻了线路桥梁的载重要求，降低了造车成本和线路减少成本。

第八，提高了乘坐体验。相对于小断面的胶囊车而言，本发明的列车断面加大，车内设计旅客行走的过道，乘坐空间宽敞并且乘客可以在车内自由行走。

第九，增加了视觉体验。相较于马斯克的胶囊车，本发明的列车在车厢的两侧设计有透视舷窗，乘客可以透过舷窗以及管道上的透视窗浏览线路两侧的景物。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，其特征在于，所述高速列车包括：

第一车体(10)，所述第一车体(10)具有第一结构段(10a)、第二结构段(10b)和第一鼻锥部(10c)，所述第一鼻锥部(10c)的尖端与所述高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于所述高速列车车体高度的10％，所述第一结构段(10a)、所述第一鼻锥部(10c)以及所述第二结构段(10b)依次相连接以形成第一尖端结构；

第二车体(20)，所述第二车体(20)具有第三结构段(20a)、第四结构段(20b)和第二鼻锥部(20c)，所述第二鼻锥部(20c)的尖端与所述高速列车车体高度中心线之间的垂向距离小于或等于所述高速列车车体高度的10％，所述第三结构段(20a)、所述第二鼻锥部(20c)以及所述第四结构段(20b)依次相连接以形成第二尖端结构；

至少一个中间车体(30)，至少一个所述中间车体(30)设置在所述第一车体(10)和所述第二车体(20)之间，至少一个所述中间车体(30)的两端分别与所述第一车体(10)以及所述第二车体(20)连接；

所述高速列车还包括多个走行部(40)，多个所述走行部(40)与轨道上的线圈组件相配合以用于为所述高速列车提供悬浮力、导向力、牵引力和制动力，多个所述走行部(40)分别设置在所述第一车体(10)的下部、所述第二车体(20)的下部以及任意两个相邻车体的连接位置的下部；

所述走行部(40)包括强磁体(41)、一系悬挂单元(42)、构架(43)、二系悬挂单元(44)、一系传力机构(45)和二系传力机构(46)，所述强磁体(41)与轨道上的线圈组件相互作用以用于产生驱动车体行走、悬浮、导向及制动的电磁力，所述一系悬挂单元(42)设置在所述强磁体(41)与所述构架(43)之间，所述二系悬挂单元(44)设置在所述构架(43)与任一车体之间，所述一系传力机构(45)分别与所述强磁体(41)以及所述构架(43)连接，所述二系传力机构(46)分别与所述构架(43)以及任一车体连接；

所述高速列车(100)还包括多个双层耐压舷窗(70)，多个所述双层耐压舷窗(70)依次设置在所述第一车体(10)、所述第二车体(20)和所述中间车体(30)上。

2.根据权利要求1所述的用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，其特征在于，所述一系悬挂单元(42)包括橡胶堆，所述二系悬挂单元(44)包括空气弹簧(441)和液压减振器(442)，所述空气弹簧(441)分别与所述构架(43)和任一车体连接，所述液压减振器(442)分别与所述构架(43)和任一车体连接。

3.根据权利要求1所述的用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，其特征在于，所述高速列车还包括多个铰接结构(50)，多个铰接结构(50)依次设置在相邻的两个车体之间，所述铰接结构(50)包括连杆(51)、下心盘(52)、第一橡胶件(53)、第二橡胶件(54)和第三橡胶件，所述连杆(51)设置在两个所述车体连接位置的上部，所述连杆(51)的一端通过所述第一橡胶件(53)与其中一个所述车体连接，所述连杆(51)的另一端通过所述第二橡胶件(54)与另一个所述车体连接；所述下心盘(52)设置在两个所述车体连接位置的下部，所述第三橡胶件设置在所述下心盘(52)内。

4.根据权利要求3所述的用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，其特征在于，所述高速列车还包括贯通道和柔性耐压风挡(60)，所述贯通道设置在任意相邻的两个车体的连接位置处，所述柔性耐压风挡(60)设置在所述贯通道的外部，所述柔性耐压风挡(60)为双层耐压风挡。

5.根据权利要求1所述的用于真空管道磁浮交通系统的高速列车，其特征在于，任一车体均包括内层车体结构(100a)和外层车体结构(100b)，所述外层车体结构(100b)与所述内层车体结构(100a)间隔设置且位于所述内层车体结构(100a)的外部。

6.一种真空管道磁浮交通系统，其特征在于，所述真空管道磁浮交通系统包括高速列车(100)和真空管道(200)，所述高速列车(100)为权利要求5所述的高速列车(100)，所述高速列车(100)设置在所述真空管道(200)内。

7.根据权利要求6所述的真空管道磁浮交通系统，其特征在于，所述真空管道磁浮交通系统还包括多个8字形短路线圈(300)和多个推进线圈(400)，多个所述8字形短路线圈(300)和多个所述推进线圈(400)设置在所述真空管道(200)的轨道上，多个所述8字形短路线圈(300)以及多个所述推进线圈(400)分别与多个所述走行部(40)的强磁体(41)在高度位置上一一对应设置，所述8字形短路线圈(300)与所述强磁体(41)相互作用以产生悬浮力和导向力，所述推进线圈(400)与所述强磁体(41)相互作用以产生牵引力和制动力。

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