一種用于高速軌道交通的膠囊列車系統及其應用
【專利摘要】本發明公開了一種用于高速軌道交通的膠囊列車系統及其應用，其特征是包括：信息采集模塊、信息處理模塊、監測模塊、執行模塊、動力模塊、基本機械結構模塊。本發明能克服列車與車軌間的機械阻力，保持乘客乘坐的平衡感和舒適感，并自動防止碰撞，從而提高膠囊列車的安全性、舒適度和經濟價值。
【專利說明】
一種用于高速軌道交通的膠囊列車系統及其應用
技術領域
[0001]本發明屬于交通工具領域，特別涉及一種用于高速軌道交通的膠囊列車系統及其應用。
【背景技術】
[0002]空氣動力學對整個人類社會的發展起到了極大的推動作用，尤其是在航空航天技術領域，空氣動力學的建立與發展為人類在此領域內的重大突破奠定了關鍵的理論基礎。在列車不斷提速的今天，空氣動力學對運行中列車的影響成為相關設計人員不得不考慮的重點。據相關文獻記載，列車運行的阻力主要包括車輪與軌道摩擦的機械阻力和車輛受到的空氣阻力；當列車保持高速運行時，制約速度的主要阻力來自于空氣。例如，當一輛列車保持每小時200公里的速度行駛的時候，其受到的空氣阻力占總阻力的70%左右。目前已有多名國內外專家著手進行對采用真空管道的高速列車方面的研究;美國某公司正在研制一個革命性交通項目一一真空管道運輸系統，計劃項目建成后，從北京到紐約只需2小時，環游世界也不過只需6個小時；中國也在進行類似的真空管磁懸浮軌道車研究。這些研究致力于消除空氣阻力對高速列車的影響，皆采用真空運行環境，理論上列車時速將提升至好幾千公里每小時。但是，要實現真空環境，對外部管道的強度和密封性要求很高；另外，乘客在車廂內需要呼吸新鮮空氣，需在列車上加設供氧模塊或采用專用設備實現車廂內部與大氣環境的氣體交換，由此可見，此類真空管道列車制造成本高、制造難度大。
[0003]目前，世界上有十多個國家或地區建設有高速列車。以技術較全面、運行規模較大的中國高鐵系統為例，和諧號動車組運行速度一般在每小時250公里到300公里之間。目前其主要驅動形式為電力驅動，其主要驅動原理為外部電能通過接觸網引到機車內，驅動牽引電機帶動動車組行駛。我們知道，在電能運輸過程、電機運行過程和列車制動過程中存在一定的能量損耗，故動車組的能量利用率不高。
[0004]近年來，動車組事故多發，乘客的生命安全得不到最大的保障。顯然，僅靠列車控制中心的調配是遠遠不夠的，因為工作人員難免會有工作疏忽。目前國內已有相關專家進行了碰撞安全防護裝置的試驗，不過仍在研究當中，尚未投入生產。
[0005]此外，動車組速度較快，故在列車軌道轉彎處將軌道做成傾斜狀態，使列車自重力在水平面上的分力來平衡列車轉彎時的向心力，防止列車脫軌。但在列車不斷提速的今天，若仍采用傾斜式的軌道，那么軌道的傾斜角度將日益增大，無形中提高搭建難度和成本。而且，此傾斜角度不可變，所以列車在經過時，速度只能保持在一個特定值的上下波動區間內。若速度太小或太大，乘客會感覺到往內側滑或往外側甩的不適感。申請號為201410300568.5的中國發明專利提出了一種通過自動調整車艙傾斜角度來適應拐彎情況以提升乘客舒適度的超級管道列車，采用內殼、外殼雙層結構，通過旋轉軸承以及車艙底部的配重塊，使內艙可以在列車拐彎時做自由轉動，自由調整傾斜角度。但以上內艙沒有設置對應鎖緊轉置，由于慣性的存在，內艙在列車運行時可能會不斷的搖晃，降低舒適度;而且加設的配重塊會增大列車重量，從而不得不提升相應的驅動力，增大了能耗。
【發明內容】
[0006]本發明為克服上述現有技術存在的不足之處，提供一種綠色低能耗的用于高速軌道交通的膠囊列車系統及其應用，以期能克服列車與車軌間的機械阻力，保持乘客乘坐的平衡感和舒適感，并自動防止碰撞，從而提高膠囊列車的安全性、舒適度和經濟價值。
[0007]本發明為達到上述發明目的采用如下技術方案:
[0008]本發明一種用于高速軌道交通的膠囊列車系統的特點包括:信息采集模塊、信息處理模塊、監測模塊、執行模塊、動力模塊、基本機械結構模塊；
[0009]所述動力模塊分別與所述信息采集模塊、所述信息處理模塊、所述執行模塊、所述監測模塊相連接，所述信息采集模塊與所述信息處理模塊、所述監測模塊相連接，所述信息處理模塊與所述執行模塊相連接，所述動力模塊、所述信息采集模塊、所述信息處理模塊、所述執行模塊分別與所述基本機械結構模塊相連接；
[0010]所述信息采集模塊用于收集四類信息，包括:列車的位置信息、列車的速度信息、列車的加速度信息、列車轉彎時所受向心力的數值信息，并將所述列車的位置信息發給所述監測模塊、將剩下的三類信息發給所述信息處理模塊；
[0011 ]所述監測模塊與列車控制中心相連接，對所接收到的列車位置信息進行處理，確定列車與其它列車間的位置關系，用于防止列車碰撞；
[0012]所述信息處理模塊根據所接收到的三類信息，判斷列車當前速度是否達到預期速度，若未達到預期速度，則判斷當前加速度是否大于設定加速度;若大于，則利用執行模塊減小當前加速度;否則，保持當前加速度;若達到預期速度，則判斷當前加速度是否等于零加速度;若不等于，則減小當前加速度;若等于，則保持零加速度；
[0013]所述信息處理模塊判斷所接收到的列車轉彎時所受向心力的數值信息是否等于零向心力，若等于，則保持所述執行模塊對所述基本機械結構模塊的控制狀態;若不等于，則利用所述執行模塊控制所述基本機械結構模塊進行調整；
[0014]所述動力模塊用于為所述信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊供電，用于保持各模塊正常運作;還設置有電流回收裝置，用于回收所述基本機械結構模塊的多余電能。
[0015]本發明所述的膠囊列車系統的特點也在于，
[0016]所述信息采集模塊包括:GPS定位器、GPS測速器、加速度傳感器和壓力傳感器，分別用于獲取所述列車的位置信息、列車的速度信息、列車的加速度信息、列車轉彎時所受向心力的數值信息。
[0017]所述基本機械結構模塊包括:車廂、矩形線圈組件、列車道、座椅及其支架;所述車廂為單廂單人結構；
[0018]所述執行模塊包括:發電機、空氣壓縮機和電機；
[0019]所述發電機用于為所述矩形線圈組件供電，從而利用所述矩形線圈組件驅動所述車廂沿著所述列車道行駛；
[0020]所述空氣壓縮機用于在車廂底部和列車道之間形成氣流，從而抬升所述車廂處于懸浮狀態，并消除所述車廂與所述列車道之間的機械摩擦；
[0021 ]所述電機設置在所述座椅下方并用于調整所述座椅的傾角。
[0022]本發明所述的高速軌道交通的膠囊列車系統的運行方法的特點是按如下步驟進行:
[0023]步驟一、所述動力模塊向所述信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊供電，使得列車脫離軌道，進入懸浮狀態；
[0024]步驟二、初始化所述膠囊列車系統；
[0025]步驟三、調試所述信息采集模塊的精度；
[0026]步驟四、所述動力模塊向矩形線圈組件輸入所設定的初始電流；
[0027]步驟五、所述信息處理模塊利用所述信息采集模塊獲取列車速度信息，判斷是否達到預期速度:若未達到，則進入步驟六;否則，進入步驟七；
[0028]步驟六、判斷當前加速度是否大于設定加速度;若大于，則利用執行模塊中的發電機減弱矩形線圈組件的電流，從而減小當前加速度，轉回步驟五;否則，保持當前加速度，并轉回步驟五；
[0029]步驟七、判斷當前加速度是否等于零加速度;若不等于，則利用執行模塊中的發電機減弱矩形線圈組件的電流，從而減小當前加速度;并返回步驟七;若等于，則保持零加速度;并執行步驟八；
[0030]步驟八、控制中心利用監測模塊監測各列車間的相對距離，當所述相對距離小于設定值時，則利用監測模塊報警，并執行步驟十一;否則，執行步驟九；
[0031]步驟九、利用所述監測模塊監測列車與終點的相對距離，當所述相對距離大于閾值時，轉入步驟八;否則，執行步驟十；
[0032]步驟十、利用執行模塊中的發電機提供反向電流給所述矩形線圈組件，從而使得車廂以恒定的加速度進行減速行駛，并讀取列車當前速度信息，判斷列車當前速度是否為零，若當前速度不為零，轉入步驟十;若當前速度為零，進入步驟十一；
[0033]步驟^—、動力模塊斷電。
[0034]本發明所述的高速軌道交通的膠囊列車系統的座椅調整方法的特點也在于:
[0035]所述信息處理模塊利用所述信息采集模塊獲取列車轉彎時所受向心力的數值信息，并判斷所述列車轉彎時所受向心力的數值信息是否等于零向心力，若等于，則保持座椅不動;若不等于，則根據所述列車轉彎時所受向心力的數值信息判斷列車的行駛狀態，若列車處于左轉彎，則利用所述執行模塊中的電機調整座椅的傾角向右傾斜;若列車處于右轉彎，則利用所述執行模塊中的電機調整座椅的傾角向左傾斜。
[0036]與已有技術相比，本發明的有益技術效果體現在:
[0037]1、本發明采用電磁原理對列車進行驅動，電流主要用于產生洛倫茲力，不用于電能與機械能間的能量轉換，能源利用率高，克服了傳統列車采用電機牽引故能量利用率低的缺點;且矩形線圈回路的末端還設置有電流回收裝置，回收的電流可直接再次投入工作，進一步減少了能量損耗。
[0038]2、本發明有防碰撞自動規避功能，通過在控制中心連接監測模塊，可實時監測各列車的相對位置，當列車間相對距離過小時報警并自動采取措施，避免了事故發生;且控制中心的工作人員無需再花大量的時間、精力對列車進行人工調配，從而避免了因工作人員失誤產生事故等問題的出現。
[0039]3、本發明中列車能自動識別列車是否轉彎以及列車的轉彎方向，并能在列車不同的轉彎狀態下自動調整躺椅的傾斜角度以平衡向心力，減弱了向心力對乘客的壓力感;而傳統方法是將列車軌道轉彎處的軌道做成傾斜狀態，列車轉彎時的速度必須為一固定值，故本發明大大減小了軌道的鋪設難度，增強了列車速度變化的靈活性。
[0040]4、本發明采用單廂單人的客運形式，大大縮短了乘客的等候時間，列車運行更為靈活;車廂小巧，能大大減小受風面積，從而減小空氣阻力，并采用氣墊設備，完全消除了機械阻力，列車速度遠優于傳統列車。
【附圖說明】
[0041 ]圖1是本發明膠囊列車系統的框圖；
[0042]圖2是本發明各模塊主要單元的連接關系示意圖；
[0043]圖3是本發明膠囊列車運行環境的主視圖；
[0044]圖4是本發明膠囊列車運行環境的側視圖；
[0045]圖5是本發明膠囊列車運行環境的俯視圖；
[0046]圖6是本發明膠囊列車運行環境的等軸測視圖；
[0047]圖7是本發明中自適應座椅的機械結構示意圖；
[0048]圖8是本發明中壓力傳感器的安裝位置示意圖；
[0049]圖9是本發明運行方法流程圖；
[0050]圖中標號:I車廂；2矩形線圈組件;3列車道;4座椅;5座椅支架;6座椅安裝座;7電機座;8電機;9雙臂叉桿;10雙耳滑塊;11壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0051 ]下面結合附圖對本發明進行進一步說明:
[0052]本實施例中，如圖1所示，用于高速軌道交通的膠囊列車系統包括六大模塊:信息采集模塊、信息處理模塊、監測模塊、執行模塊、動力模塊、基本機械結構模塊；
[0053]動力模塊分別與信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊、監測模塊相連接，信息采集模塊與信息處理模塊、監測模塊相連接，信息處理模塊與執行模塊相連接，動力模塊、信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊分別與基本機械結構模塊相連接。
[0054]圖2是本發明信息采集模塊、信息處理模塊、監測模塊、執行模塊、動力模塊各模塊主要單元的連接關系示意圖。其中，信息采集模塊包含八個單元:第一供電電路、第二供電電路、第三供電電路、第四供電電路、GPS定位器、加速度傳感器、GPS測速器、壓力傳感器11。其中第一、第二、第三、第四供電電路并聯，輸入端皆與動力模塊的輸出端相連接，對動力模塊傳來的電壓進行降壓處理，降壓后的數值取決于各GPS定位器、加速度傳感器、GPS測速器、壓力傳感器11的工作電壓;第一供電電路輸出端與GPS定位器輸入端相連，第二供電電路輸出端與加速度傳感器輸入端相連，第三供電電路輸出端與GPS測速器輸入端相連，第四供電電路輸出端與壓力傳感器11輸入端相連。
[0055]信息采集模塊包括:GPS定位器、GPS測速器、加速度傳感器和壓力傳感器11，用于收集四類信息，包括:列車的位置信息、列車的速度信息、列車的加速度信息、列車轉彎時所受向心力的數值信息，并將列車的位置信息發給監測模塊、將剩下的三類信息發給信息處理模塊;具體地說，GPS定位器、加速度傳感器、GPS測速器安裝在車廂I內部任意位置即可，壓力傳感器11安裝在車廂I底部，具體安裝位置如圖8所示。
[0056]其中，GPS定位器實時采集列車位置信息后，將信息發送到監測模塊;監測模塊連接于列車控制中心，對所接收到的列車位置信息進行處理，確定列車與其它列車間的位置關系，用于防止列車碰撞。參見圖2，監測模塊包含四個單元:服務器、配套軟件、報警器、通信模塊;服務器輸出端與配套軟件輸入端相連，配套軟件輸出端與報警器輸入端，報警器輸出端與通信模塊輸入端相連，通信模塊輸出端與動力模塊相連。其中，服務器輸入端與信息采集模塊中GPS定位器的輸出端相連，兩者間信息交換采用無線傳輸形式，服務器將從GPS定位器接收到的列車位置信息發送給配套軟件;配套軟件對各列車的位置信息進行比較，計算出各列車間的相對距離，將其與配套軟件中已設定好的相對距離安全值進行比較，以此確定列車間發生碰撞危險的可能性；當相對距離不小于安全值時，說明此時無發生列車碰撞的危險，各列車照常運行；當相對距離小于安全值時，說明此時有很大可能性兩輛列車間發生碰撞，則配套軟件向報警器發送信號，報警器報警并同時向通信模塊發送信號，通信模塊接收到信號后，向動力模塊發送斷電指令，從而列車提前緊急制動，規避事故發生。通信模塊與動力模塊間的信息交換同樣采用無線傳輸形式。
[0057]加速度傳感器實時采集的列車瞬時加速度信息、GPS測速器實時采集的列車瞬時速度信息、壓力傳感器11采集的列車轉彎時躺椅對列車底部側壁的實時壓力，分別傳輸到信息處理模塊的相應單元。信息處理模塊根據所接收到的三類信息，判斷列車當前速度是否達到預期速度，若未達到預期速度，則判斷當前加速度是否大于設定加速度;若大于，則利用執行模塊減小當前加速度;否則，保持當前加速度;若達到預期速度，則判斷當前加速度是否等于零加速度;若不等于，則減小當前加速度;若等于，則保持零加速度；
[0058]與此同時，信息處理模塊判斷所接收到的列車轉彎時所受向心力的數值信息是否等于零向心力，若等于，則保持執行模塊對基本機械結構模塊的控制狀態;若不等于，則利用執行模塊控制基本機械結構模塊進行調整；下面結合圖2說明信息處理模塊處理上述三類信息的原理:
[0059]信息處理模塊包含第一模數轉換器、第二模數轉換器、第三模數轉換器、第四模數轉換器、第一比較電路、第二比較電路、第三比較電路、第四比較電路共八個單元。其中，第一、第二模數轉換器輸入端分別與信息采集模塊中加速度傳感器的輸出端相連，第三模數轉換器輸入端與信息采集模塊中GPS測速器的輸出端相連，第四模數轉換器輸入端與信息采集模塊中壓力傳感器11的輸出端相連;第一模數轉換器輸出端與第一比較電路輸入端相連，第二模數轉換器輸出端與第二比較電路輸入端相連，第三模數轉換器輸出端與第三比較電路輸入端相連，第四模數轉換器輸出端與第四比較電路輸入端相連。同時，動力模塊輸出端與信息處理模塊各單元相連，對各單元供電，保持正常運作。
[0060]第一比較電路用于確定列車加速度與設定加速度的大小關系:加速度傳感器采集到列車加速度信息后，加速度信息經第一模數轉換器處理后進入第一比較電路與設定加速度進行大小比較，考慮到普通人類可承受加速度有限，為保證乘車舒適度，設定加速度數值為兩倍重力加速度;若當前加速度大于設定加速度，說明此時列車瞬時加速度過大，繼續保持此加速度乘客可能會出現不適感，則向執行模塊發送指令，執行模塊減弱矩形線圈組件2電流，然后再重新進行大小比較;若當前加速度不大于設定加速度，則保持當前加速狀態，并實時監測進行大小比較。
[0061]第二比較電路用于確定列車加速度與零加速度的大小關系:在列車到達預期速度后，無需列車再繼續加速，加速度傳感器采集到列車加速度信息后，加速度信息經第二模數轉換器處理后進入第二比較電路與零加速度進行大小比較，若當前加速度不為零，則向執行模塊發送指令，執行模塊減弱矩形線圈組件2電流，然后再重新進行大小比較;若當前加速度已經為零，則保持當前狀態繼續運行，并實時監測進行大小比較。
[0062]第三比較電路用于確定列車速度與零速度的大小關系:監測模塊在運行時也會監測列車與終點的位置關系，為了確保列車能準確在終點停靠，應設置列車減速區，通過設定一個相對距離固定值，然后與列車離終點的相對距離進行比較;若相對距離大于固定值，則列車保持當前狀態繼續運行;若相對距離不大于固定值，則說明列車已經進入減速區，則列車以一固定加速度(為確保乘客乘車舒適度，加速度的數值不大于兩倍重力加速度)開始減速，GPS測速器采集到列車速度信息后，速度信息經第三模數轉換器處理后進入第三比較電路與零速度進行大小比較，若當前速度不為零，保持當前狀態繼續減速，然后再重新進行大小比較;若當前速度已經為零，說明列車已經停靠到終點，監測模塊中的通信模塊向動力模塊發送斷電指令，列車停止運行。
[0063]第四比較電路用于確定列車當前所受向心力與零向心力的大小關系:在安裝壓力傳感器11時，將左側的壓力傳感器11數值設置為正值輸出，右側的壓力傳感器11數值設置為負值輸出。壓力傳感器11采集到列車所受向心力信息后，向心力信息經第四模數轉換器處理后進入第四比較電路與零向心力進行大小比較，若當前列車所受向心力為零，說明列車直行，保持當前狀態繼續運行，并繼續實時監測進行大小比較;若當前列車所受向心力小于零，說明列車在左轉彎，則向執行模塊發送指令，驅動電機8頂起躺椅右側，并繼續進行大小比較;若當前列車所受向心力大于零，說明列車在右轉彎，則向執行模塊發送指令，驅動電機8放低躺椅右側，并繼續進行大小比較，以此減弱列車轉彎對乘客產生的壓力感。
[0064]執行模塊包含六個單元:第一控制器、第二控制器、第三控制器、發電機、空氣壓縮機、電機8。第一控制器的輸入端分別與信息處理模塊的第一、第二比較電路的輸出端相連，第二控制器的輸入端與第三比較電路的輸出端相連，第三控制器的輸入端與第四比較電路的輸出端相連，第一控制器的輸出端與發電機的輸入端相連，第二控制器的輸出端與空氣壓縮機的輸入端相連，第三控制器的輸出端與電機8的輸入端相連。其中，發電機用于為矩形線圈組件2供電，從而利用矩形線圈組件2驅動車廂I沿著列車道3行駛；空氣壓縮機用于在車廂I底部和列車道3之間形成氣流，從而抬升車廂I處于懸浮狀態，并消除車廂I與列車道3之間的機械摩擦;電機8設置在座椅4下方并用于調整座椅4的傾角。
[0065]動力模塊用于為信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊供電，用于保持各模塊正常運作;還設置有電流回收裝置，用于回收基本機械結構模塊的多余電能。
[0066]參見圖3-圖8，基本機械結構模塊包含:車廂1、矩形線圈組件2、列車道3、座椅4、座椅支架5、座椅安裝座6、電機座7、電機8、雙臂叉桿9、雙耳滑塊10、壓力傳感器11。列車道3上每隔一定距離安裝有一對矩形線圈組件2;進一步說，矩形線圈組件2由矩形線圈及其支架組成，支架為一矩形框，且底部帶有支腳，矩形框用于固定矩形線圈，矩形線圈組件2通過支腳豎直安裝在列車道3上。車廂I為單廂單人結構，可分為車廂I頭部和廂體，在實際應用時，可在車廂I頭部安裝GPS定位器、加速度傳感器、GPS測速器、信息處理模塊、動力模塊，在廂體內部安裝執行模塊、座椅4及其周邊零件;另外，氣墊設備安裝在廂體底部。矩形線圈組件2通電時，利用電磁原理中的洛倫茲力驅動列車沿著列車道3行駛，由于車廂I左右兩側受力平衡，所以車廂I在移動時不會和矩形線圈組件2發生碰撞。氣墊設備采用氣體薄膜技術，在空氣壓縮機工作時保持列車和車道脫離，即保持列車的懸浮狀態。此外，作為改進，車廂I頭部和廂體的外部可鋪設太陽能光伏設備，進一步節約能源。
[0067]參見圖7、8，座椅支架5與座椅4連接，座椅4可相對于座椅支架5旋轉；電機8通過電機座7安裝在座椅支架5上，電機座7與座椅支架5鉸接，從而電機8可相對于座椅支架5自由轉動。電機8末端固定有雙臂叉桿9，雙臂叉桿9與安裝在座椅4底部的雙耳滑塊10鉸接，雙耳滑塊10可在座椅4底部滑動。
[0068]座椅4調整過程如下:信息處理模塊利用信息采集模塊獲取列車轉彎時所受向心力的數值信息，并判斷列車轉彎時所受向心力的數值信息是否等于零向心力，若等于，則保持座椅4不動;若不等于，則根據列車轉彎時所受向心力的數值信息判斷列車的行駛狀態，若列車處于左轉彎，則利用所述執行模塊中的電機8調整座椅4的傾角向右傾斜;若列車處于右轉彎，則利用所述執行模塊中的電機8調整座椅4的傾角向左傾斜。進一步說，所述電機8采用直線電機8，列車左轉彎時，電機桿伸長，其上的雙臂叉桿9帶動雙耳滑塊10向座椅4右側滑動，從而頂起座椅4右側，即座椅4的傾角向左傾斜;列車右轉彎時，電機桿縮短，其上的雙臂叉桿9帶動雙耳滑塊10向座椅4左側滑動，從而放低座椅4右側，即座椅4的傾角向右傾斜，以此減弱列車轉彎對乘客產生的壓力感。所述座椅支架5安裝在座椅安裝座6上，座椅安裝座6安裝在箱體內部的地面上;座椅安裝座6為一矩形塊，頂部設有矩形凹槽，用于安裝座椅支架5，凹槽側面設有壓力傳感器11;壓力傳感器11數量為一對，分別位于凹槽的兩個相對的側面上，并與座椅安裝座6的側面緊密貼合，列車直行時，壓力傳感器11讀數為零;列車左轉彎時，位于座椅安裝座6左側的壓力傳感器11讀數為零，而位于座椅安裝座6右側的壓力傳感器11產生一不為零的讀數，數值等于列車此時所受向心力的數值;列車右轉彎時，位于座椅安裝座6右側的壓力傳感器11讀數為零，而位于座椅安裝座6左側的壓力傳感器11產生一不為零的讀數，數值等于列車此時所受向心力的數值。
[0069]如圖9所示，具體實施中，膠囊列車系統的運行方法是按如下步驟進行:
[0070]步驟一、動力模塊向信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊供電，使得列車脫離軌道，進入懸浮狀態;其中，動力模塊直接連接220V市電，信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊內部設置有相應的電壓調理電路，比如降壓、模數轉換等電路;列車懸浮主要是保證其在運行時不受機械阻力。
[0071]步驟二、初始化膠囊列車系統。
[0072]步驟三、調試信息采集模塊的精度。
[0073]步驟四、動力模塊向矩形線圈組件2輸入所設定的初始電流。
[0074]步驟五、信息處理模塊利用信息采集模塊獲取列車速度信息，判斷是否達到預期速度:若未達到，則進入步驟六;否則，進入步驟七。
[0075]步驟六、判斷當前加速度是否大于設定加速度;若大于，則利用執行模塊中的發電機減弱矩形線圈組件2的電流，從而減小當前加速度，轉回步驟五；否則，保持當前加速度，并轉回步驟五;考慮到普通人類可承受加速度有限，為保證乘車舒適度，設定加速度數值為兩倍重力加速度。
[0076]步驟七、判斷當前加速度是否等于零加速度;若不等于，則利用執行模塊中的發電機減弱矩形線圈組件2的電流，從而減小當前加速度;并返回步驟七;若等于，則保持零加速度;并執行步驟八；
[0077]步驟八、控制中心利用監測模塊監測各列車間的相對距離，當相對距離小于設定值時，則利用監測模塊報警，并執行步驟十一;否則，執行步驟九；
[0078]步驟九、利用監測模塊監測列車與終點的相對距離，當相對距離大于閾值時，轉入步驟八;否則，執行步驟十；
[0079]步驟十、利用執行模塊中的發電機提供反向電流給矩形線圈組件2，從而使得車廂I以恒定的加速度進行減速行駛，并讀取列車當前速度信息，判斷列車當前速度是否為零，若當前速度不為零，轉入步驟十;若當前速度為零，進入步驟i^一;恒定加速度是指不高于兩倍重力加速度的某一固定加速度值，此處是出于對乘客乘車舒適度的考慮。
[0080]步驟十一、動力模塊斷電。
【主權項】
1.一種用于高速軌道交通的膠囊列車系統，其特征包括:信息采集模塊、信息處理模塊、監測模塊、執行模塊、動力模塊、基本機械結構模塊； 所述動力模塊分別與所述信息采集模塊、所述信息處理模塊、所述執行模塊、所述監測模塊相連接，所述信息采集模塊與所述信息處理模塊、所述監測模塊相連接，所述信息處理模塊與所述執行模塊相連接，所述動力模塊、所述信息采集模塊、所述信息處理模塊、所述執行模塊分別與所述基本機械結構模塊相連接； 所述信息采集模塊用于收集四類信息，包括:列車的位置信息、列車的速度信息、列車的加速度信息、列車轉彎時所受向心力的數值信息，并將所述列車的位置信息發給所述監測模塊、將剩下的三類信息發給所述信息處理模塊； 所述監測模塊與列車控制中心相連接，對所接收到的列車位置信息進行處理，確定列車與其它列車間的位置關系，用于防止列車碰撞； 所述信息處理模塊根據所接收到的三類信息，判斷列車當前速度是否達到預期速度，若未達到預期速度，則判斷當前加速度是否大于設定加速度;若大于，則利用執行模塊減小當前加速度；否則，保持當前加速度;若達到預期速度，則判斷當前加速度是否等于零加速度;若不等于，則減小當前加速度;若等于，則保持零加速度； 所述信息處理模塊判斷所接收到的列車轉彎時所受向心力的數值信息是否等于零向心力，若等于，則保持所述執行模塊對所述基本機械結構模塊的控制狀態;若不等于，則利用所述執行模塊控制所述基本機械結構模塊進行調整； 所述動力模塊用于為所述信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊供電，用于保持各模塊正常運作;還設置有電流回收裝置，用于回收所述基本機械結構模塊的多余電能。2.根據權利要求1所述的膠囊列車系統，其特征是:所述信息采集模塊包括:GPS定位器、GPS測速器、加速度傳感器和壓力傳感器，分別用于獲取所述列車的位置信息、列車的速度信息、列車的加速度信息、列車轉彎時所受向心力的數值信息。3.根據權利要求1所述的膠囊列車系統，其特征是:所述基本機械結構模塊包括:車廂、矩形線圈組件、列車道、座椅及其支架;所述車廂為單廂單人結構； 所述執行模塊包括:發電機、空氣壓縮機和電機； 所述發電機用于為所述矩形線圈組件供電，從而利用所述矩形線圈組件驅動所述車廂沿著所述列車道行駛； 所述空氣壓縮機用于在車廂底部和列車道之間形成氣流，從而抬升所述車廂處于懸浮狀態，并消除所述車廂與所述列車道之間的機械摩擦； 所述電機設置在所述座椅下方并用于調整所述座椅的傾角。4.一種利用權利要求1所述的高速軌道交通的膠囊列車系統的運行方法，其特征是按如下步驟進行: 步驟一、所述動力模塊向所述信息采集模塊、信息處理模塊、執行模塊供電，使得列車脫離軌道，進入懸浮狀態； 步驟二、初始化所述膠囊列車系統； 步驟二、調試所述彳目息米集模塊的精度； 步驟四、所述動力模塊向矩形線圈組件輸入所設定的初始電流； 步驟五、所述信息處理模塊利用所述信息采集模塊獲取列車速度信息，判斷是否達到預期速度:若未達到，則進入步驟六;否則，進入步驟七； 步驟六、判斷當前加速度是否大于設定加速度;若大于，則利用執行模塊中的發電機減弱矩形線圈組件的電流，從而減小當前加速度，轉回步驟五;否則，保持當前加速度，并轉回步驟五； 步驟七、判斷當前加速度是否等于零加速度;若不等于，則利用執行模塊中的發電機減弱矩形線圈組件的電流，從而減小當前加速度;并返回步驟七;若等于，則保持零加速度;并執行步驟八； 步驟八、控制中心利用監測模塊監測各列車間的相對距離，當所述相對距離小于設定值時，則利用監測模塊報警，并執行步驟十一;否則，執行步驟九； 步驟九、利用所述監測模塊監測列車與終點的相對距離，當所述相對距離大于閾值時，轉入步驟八;否則，執行步驟十； 步驟十、利用執行模塊中的發電機提供反向電流給所述矩形線圈組件，從而使得車廂以恒定的加速度進行減速行駛，并讀取列車當前速度信息，判斷列車當前速度是否為零，若當前速度不為零，轉入步驟十;若當前速度為零，進入步驟i^一； 步驟i^一、動力模塊斷電。5.—種利用權利要求1所述的高速軌道交通的膠囊列車系統的座椅調整方法，其特征是: 所述信息處理模塊利用所述信息采集模塊獲取列車轉彎時所受向心力的數值信息，并判斷所述列車轉彎時所受向心力的數值信息是否等于零向心力，若等于，則保持座椅不動；若不等于，則根據所述列車轉彎時所受向心力的數值信息判斷列車的行駛狀態，若列車處于左轉彎，則利用所述執行模塊中的電機調整座椅的傾角向右傾斜;若列車處于右轉彎，則利用所述執行模塊中的電機調整座椅的傾角向左傾斜。
【文檔編號】B60L13/00GK105835718SQ201610415805
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】潘若愚, 褚偉, 張公讓, 朱克毓, 梁昌勇, 林朋, 曹龍濤, 謝彬
【申請人】合肥工業大學