本發(fā)明涉及高鐵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速列車運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

高速列車是一種現(xiàn)代高科技軌道交通發(fā)展的方向，輪軌技術(shù)的高鐵技術(shù)做到時速400km/h以后，由于輪軌之間的摩擦力減小就已經(jīng)沒有更高的發(fā)展空間了。實現(xiàn)更高速列車運(yùn)行速度的方式還能采用磁懸浮系統(tǒng)，它是通過電磁力實現(xiàn)列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導(dǎo)向，再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車運(yùn)行。目前磁懸浮列車系統(tǒng)，可以分為兩個方向，分別是德國所采用的常導(dǎo)磁吸式（ems）和日本所采用的超導(dǎo)磁斥式（eds）列車。目前最高的車速是日本超導(dǎo)磁斥式（eds）列車，達(dá)到了600km/h，而且這一速度還沒有真正的商業(yè)化運(yùn)營。

速度作為人類一直追求的目標(biāo)，從來只有更高，沒有最高。研發(fā)新型的更為先進(jìn)的交通運(yùn)輸工具，要想速度再有新的提升，在空氣中采用以上兩種磁懸浮技術(shù)已不能滿足要求了。由于基于在大氣當(dāng)中開發(fā)的磁懸浮系統(tǒng)在高速狀態(tài)下空氣阻力所消耗的能源所占的比重越來越高，開發(fā)在真空管道中運(yùn)行的磁懸浮列車系統(tǒng)就成為了熱門學(xué)科。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在真空管道內(nèi)高速運(yùn)行，能夠在磁懸浮運(yùn)動與輪軌運(yùn)動兩種狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)換的高速列車運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高速列車運(yùn)行系統(tǒng)，包括真空管道、行駛于所述真空管道內(nèi)的高速列車、架設(shè)于所述高速列車上方用于所述高速列車做磁懸浮運(yùn)動的磁懸浮裝置、架設(shè)于所述高速列車下方用于所述高速列車做輪軌運(yùn)動的第二軌道裝置、以及用于輔助高速列車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎或剎車的輔助裝置；所述輔助裝置包括架設(shè)于高速列車上方的第一軌道裝置、與所述第一軌道裝置相配合的第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第一剎車機(jī)構(gòu)、以及與所述第二軌道裝置相配合的第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第二剎車機(jī)構(gòu)；所述高速列車的頂部設(shè)置有與所述磁懸浮裝置相配合的懸浮機(jī)構(gòu)，所述高速列車的底部可收展設(shè)置有轉(zhuǎn)向架，所述轉(zhuǎn)向架與所述第二軌道相配合，所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第一剎車機(jī)構(gòu)，以及所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第二剎車機(jī)構(gòu)均與所述高速列車的車體緊固。

其中，所述磁懸浮裝置設(shè)置為常導(dǎo)型磁懸浮裝置，所述常導(dǎo)型磁懸浮裝置設(shè)置為與真空管道的內(nèi)壁相配合的磁懸浮驅(qū)動電機(jī)長定子裝置，所述懸浮機(jī)構(gòu)與所述磁懸浮驅(qū)動電機(jī)長定子裝置上下平行間隔設(shè)置于高速列車的頂部，所述懸浮機(jī)構(gòu)為懸浮電磁鐵，所述懸浮電磁鐵與所述高速列車頂部的懸浮減震架相配合。

其中，所述第一軌道裝置為平行間隔架設(shè)于所述真空管道內(nèi)壁的第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌均與所述高速列車上方的真空管道的內(nèi)壁緊配，所述磁懸浮裝置及所述懸浮機(jī)構(gòu)分別成組設(shè)置于第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌的外側(cè)。

其中，所述懸浮電磁鐵、所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)分別與設(shè)置于所述高速列車內(nèi)的電控裝置及蓄電裝置電連接。

其中，所述第二軌道裝置為平行間隔架設(shè)于所述真空管道內(nèi)壁的第三導(dǎo)軌和第四導(dǎo)軌，所述第三導(dǎo)軌和第四導(dǎo)軌均與所述高速列車下方的真空管道的內(nèi)壁緊配。

其中，所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，所述第一剎車機(jī)構(gòu)與所述第二剎車機(jī)構(gòu)相同，且所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、所述第一剎車機(jī)構(gòu)及所述第二剎車機(jī)構(gòu)均沿所述高速列車長度方向可收展設(shè)置。

其中，所述第一剎車機(jī)構(gòu)與所述第二剎車機(jī)構(gòu)均包括u型制動夾頭，以及設(shè)置于所述u型制動夾頭相對兩內(nèi)側(cè)壁的兩摩擦片；所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)均包括成對設(shè)置的兩條電磁鐵。

其中，所述第一導(dǎo)軌與所述第二導(dǎo)軌之間的真空管道的內(nèi)壁設(shè)置有接觸網(wǎng)，所述接觸網(wǎng)與設(shè)置于所述高速列車頂部的受電弓相配合。

一種高速列車運(yùn)行方法，包括上述所述的高速列車系統(tǒng)，包括如下步驟：

1）所述高速列車從起點(diǎn)站出發(fā)，通過轉(zhuǎn)向架與第二軌道裝置相配合做輪軌運(yùn)動；

2）當(dāng)高速列車提速至設(shè)定時速時，高速列車在所述磁懸浮裝置及懸浮機(jī)構(gòu)的相互作用下，做磁懸浮運(yùn)動，且在此過程中，第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第一剎車機(jī)構(gòu)展開后與上方的第一軌道裝置相配合，第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第二剎車機(jī)構(gòu)展開后與下方的第二軌道裝置相配合，之后，設(shè)置于所述高速列車底部的轉(zhuǎn)向架與所述第二軌道裝置分離；

3）當(dāng)高速列車鄰近?？空军c(diǎn)時，所述轉(zhuǎn)向架展開與所述第二軌道裝置相接觸做輪軌運(yùn)動，之后所述磁懸浮裝置與所述懸浮機(jī)構(gòu)分離，第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，及第一剎車機(jī)構(gòu)和第二剎車機(jī)構(gòu)收起，高速列車以輪軌運(yùn)動駛?cè)胝军c(diǎn)或變道、?？俊?/p>

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種高速列車運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，當(dāng)高速列車從起點(diǎn)站出發(fā)，通過轉(zhuǎn)向架與第二軌道裝置相配合做輪軌運(yùn)動；當(dāng)高速列車提速至設(shè)定時速時，高速列車在所述磁懸浮裝置及懸浮機(jī)構(gòu)的相互作用下，并通過第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，及第一剎車機(jī)構(gòu)和第二剎車機(jī)構(gòu)的輔助，做磁懸浮運(yùn)動，同時，設(shè)置于所述高速列車底部的轉(zhuǎn)向架與所述第二軌道裝置分離；當(dāng)高速列車鄰近?？空军c(diǎn)時，所述轉(zhuǎn)向架展開與所述第二軌道裝置相接觸做輪軌運(yùn)動，之后所述磁懸浮裝置與所述懸浮機(jī)構(gòu)分離，第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，及第一剎車機(jī)構(gòu)和第二剎車機(jī)構(gòu)收起，高速列車以輪軌運(yùn)動駛?cè)胝军c(diǎn)或變道、?？俊Ｒ源私Y(jié)構(gòu)設(shè)計的高速列車，簡化了高速列車的磁懸浮結(jié)構(gòu)，縮小了真空管道空間，且通過磁懸浮運(yùn)動與輪軌運(yùn)動相結(jié)合的方式，方便了高速列車的?？亢妥兊?，提升了高速列車的可靠性，還有效降低了真空管道和高速列車的生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中轉(zhuǎn)向架與第二軌道裝置配合后做輪軌運(yùn)動時的截面圖。

圖2是本發(fā)明高速列車第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與第一軌道裝置相結(jié)合，第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與第二軌道裝置相結(jié)合時做磁懸浮運(yùn)動時的截面圖。

圖3是本發(fā)明高速列車第一剎車機(jī)構(gòu)與第一軌道裝置相結(jié)合，第二剎車機(jī)構(gòu)與第二軌道裝置相結(jié)合時做減速或剎車運(yùn)動時的截面圖。

圖4是本發(fā)明整條高速列車側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

結(jié)合圖1至圖4所示，本實施例提供了一種高速列車運(yùn)行系統(tǒng)，包括真空管道1、行駛于所述真空管道內(nèi)的高速列車2、架設(shè)于所述高速列車上方用于所述高速列車做磁懸浮運(yùn)動的磁懸浮裝置3、架設(shè)于所述高速列車下方用于所述高速列車做輪軌運(yùn)動的第二軌道裝置6、以及用于輔助高速列車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎或剎車的輔助裝置；所述輔助裝置包括架設(shè)于高速列車上方的第一軌道裝置5、與所述第一軌道裝置5相配合的第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第一剎車機(jī)構(gòu)81、以及與所述第二軌道裝置6相配合的第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72和第二剎車機(jī)構(gòu)82；所述高速列車2的頂部設(shè)置有與所述磁懸浮裝置3相配合的懸浮機(jī)構(gòu)4，所述高速列車2的底部設(shè)置有與所述第二軌道裝置6相配合的轉(zhuǎn)向架9，所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第一剎車機(jī)構(gòu)81，以及所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72和第二剎車機(jī)構(gòu)82均與所述高速列車2的車體緊固，所述轉(zhuǎn)向架可以在所述高速列車與第二軌道之間進(jìn)行上下收展。

具體的，本實施例中，所述磁懸浮裝置3設(shè)置為驅(qū)動電磁鐵，所述懸浮機(jī)構(gòu)4設(shè)置為與所述驅(qū)動電磁鐵上下平行間隔設(shè)置的懸浮電磁鐵，所述懸浮電磁鐵與所述高速列車2頂部的懸浮減震架41相配合，所述第一軌道裝置5為平行間隔架設(shè)于所述真空管道1內(nèi)壁的第一導(dǎo)軌51和第二導(dǎo)軌52，所述第一導(dǎo)軌51和第二導(dǎo)軌52均與所述高速列車2上方的真空管道1的內(nèi)壁緊配，所述磁懸浮裝置3及所述懸浮機(jī)構(gòu)4分別成組設(shè)置于第一導(dǎo)軌51和第二導(dǎo)軌52的外側(cè)，所述懸浮電磁鐵與設(shè)置于所述高速列車2內(nèi)的電控裝置及蓄電裝置電連接，所述磁懸浮裝置3和所述懸浮機(jī)構(gòu)4為常導(dǎo)型磁懸浮裝置3。

本實施例中，所述第二軌道裝置6為平行間隔架設(shè)于所述真空管道1內(nèi)壁的第三導(dǎo)軌61和第四導(dǎo)軌62，所述第三導(dǎo)軌61和第四導(dǎo)軌62均與所述高速列車2下方的真空管道1的內(nèi)壁緊配。所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71與所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72結(jié)構(gòu)相同，所述第一剎車機(jī)構(gòu)81與所述第二剎車機(jī)構(gòu)82相同，且所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71、所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72、所述第一剎車機(jī)構(gòu)81及所述第二剎車機(jī)構(gòu)82均沿所述高速列車2長度方向設(shè)置，所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71與所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72均包括成對設(shè)置的兩條電磁鐵721。

為了方便在磁懸浮運(yùn)動和輪軌運(yùn)動之間進(jìn)行很好的轉(zhuǎn)換，本實施例中，第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第一剎車機(jī)構(gòu)81可收展設(shè)置于高速列車的車頂，且可以在高速列車與第一軌道裝置5之間上下收展；同樣，第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72和第二剎車機(jī)構(gòu)82可收展設(shè)置于高速列車的底部，且可以在高速列車與第二軌道裝置6之間上下收展。

采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用輪軌技術(shù)的轉(zhuǎn)彎半徑小、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，適合靠近城市的列車出發(fā)階段和到站階段復(fù)雜路段；在兩地主要運(yùn)輸距離的較空曠的地段設(shè)置較直的高速軌道，可大大減少磁懸浮的結(jié)構(gòu)，從而大大縮小了高速列車的體積，本實施例中高速列車在磁懸浮運(yùn)動狀態(tài)下，可通過高速列車2內(nèi)的蓄電裝置和電控裝置對懸浮機(jī)構(gòu)4進(jìn)行供電和調(diào)節(jié)，進(jìn)而與設(shè)置在真空管道上的磁懸浮裝置3相互作用，保持磁懸浮裝置3和懸浮機(jī)構(gòu)4之間的間隙保持穩(wěn)定，使得高速列車底部的轉(zhuǎn)向架9與第二軌道裝置分離并處于懸浮狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)高速無機(jī)械摩擦的運(yùn)動，并通過第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72的輔助，使得高速列車能夠在轉(zhuǎn)彎或直行時不會偏離軌道，且還能夠通過第一剎車機(jī)構(gòu)81和第二剎車機(jī)構(gòu)82的作用，快速穩(wěn)定可靠的進(jìn)行緊急制動。

為了有效防止高速列車在磁懸浮狀態(tài)下偏離既定軌道，本實施例中在高速列車的頂部設(shè)置有第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71，與第一軌道裝置相配合；在高速列車的底部設(shè)置有第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72，與第二軌道裝置相配合；根據(jù)需要，第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72也可以任選其一。

具體的，本實施例中，所述第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71與所述第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72結(jié)構(gòu)相同，分別通過成對設(shè)置的電磁鐵，通過高速列車2內(nèi)的蓄電裝置和電控裝置對轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置的電磁鐵進(jìn)行供電和調(diào)節(jié)，使其與第一軌道裝置和第二軌道裝置中的導(dǎo)軌兩側(cè)壁間隙保持一致，以此使得高速列車做磁懸浮運(yùn)動時，不會偏離軌道，與軌道之間不產(chǎn)生機(jī)械摩擦。

同時，為了滿足在磁懸浮狀態(tài)下的緊急剎車要求，本實施例中，采用類似的設(shè)置，在第一軌道裝置和第二軌道裝置中的導(dǎo)軌兩側(cè)布置u型制動夾頭，使得制動夾頭相對兩內(nèi)側(cè)壁的兩摩擦片822與導(dǎo)軌兩側(cè)壁摩擦，且摩擦產(chǎn)生的熱量還可以通過導(dǎo)軌及時散出，來進(jìn)一步的對高速列車進(jìn)行緊急制動。此外，在正常的減速剎車狀態(tài)下，還可以通過磁懸浮裝置與懸浮機(jī)構(gòu)之間發(fā)電效應(yīng)來產(chǎn)生反向作用力進(jìn)行減速剎車，同時還進(jìn)行電能回收。

本實施例中，高速列車在輪軌運(yùn)動狀態(tài)或低速磁懸浮運(yùn)動下時，供電方式與傳統(tǒng)高鐵相同，即在所述第一導(dǎo)軌51與所述第二導(dǎo)軌52之間的真空管道1的內(nèi)壁設(shè)置接觸網(wǎng)11，并使得所述接觸網(wǎng)11與設(shè)置于所述高速列車2頂部的受電弓21相配合。在此過程中可以對高速列車內(nèi)的蓄電裝置進(jìn)行快速充電。

一種高速列車運(yùn)行方法，包括上述所述的高速列車系統(tǒng)，包括如下步驟：

1）所述高速列車2從起點(diǎn)站出發(fā)，通過轉(zhuǎn)向架9與第二軌道裝置6相配合做輪軌運(yùn)動；此時與常規(guī)列車運(yùn)動方式相同，在此不做贅述。

2）當(dāng)高速列車2提速至至設(shè)定時速時，高速列車2在所述磁懸浮裝置3及懸浮機(jī)構(gòu)4的相互作用下，做磁懸浮運(yùn)動，且在此過程中，第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第一剎車機(jī)構(gòu)81展開后與上方的第一軌道裝置5相配合，第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72和第二剎車機(jī)構(gòu)82展開后與下方的第二軌道裝置6相配合，之后，設(shè)置于所述高速列車底部的轉(zhuǎn)向架9與所述第二軌道裝置6分離；

此過程中能夠通過第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72的設(shè)置，有效保證磁懸浮運(yùn)動的可靠性，避免高速列車偏離軌道，與軌道之間產(chǎn)生機(jī)械摩擦，也為高速列車由磁懸浮運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為輪軌運(yùn)動狀態(tài)時提供了保障；通過第一剎車機(jī)構(gòu)81和第二剎車機(jī)構(gòu)82的設(shè)置，能夠有效的對高速列車進(jìn)行緊急制動，避免意外事故的發(fā)生。

3）當(dāng)高速列車2鄰近?？空军c(diǎn)時，所述轉(zhuǎn)向架9展開后與所述第二軌道裝置6配合做輪軌運(yùn)動，所述磁懸浮裝置3與所述懸浮機(jī)構(gòu)4分離，在此過程中，由于速度降低，所述轉(zhuǎn)向架9與所述第二軌道裝置6起到了有效的導(dǎo)向和驅(qū)動以及剎車的作用，就將上述步驟中的第一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)71和第二轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)72，第一剎車機(jī)構(gòu)81和第二剎車機(jī)構(gòu)82通過與高速列車相連接的收展機(jī)構(gòu)將其收起，之后通過架設(shè)于高速列車底部的轉(zhuǎn)向架實現(xiàn)常規(guī)的輪軌運(yùn)動，此時高速列車2以輪軌運(yùn)動駛?cè)胝军c(diǎn)或變道?？?。。

當(dāng)高速列車運(yùn)行速度低于通過接觸網(wǎng)11和受電弓21所允許的最高有效供電速度時，列車由受電弓21與接觸網(wǎng)11電連接給高速列車供電，并給設(shè)置在高速列車上的蓄電裝置快速充電；當(dāng)高速列車運(yùn)行速度高于通過接觸網(wǎng)和受電弓所允許的最高有效供電速度時，受電弓21與接觸網(wǎng)11自動分離，高速列車由蓄電裝置供電。

采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計的高速列車，利用輪軌技術(shù)的轉(zhuǎn)彎半徑小、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，適合靠近城市的列車出發(fā)階段和到站階段復(fù)雜路段；在兩地主要運(yùn)輸距離的較空曠的地段設(shè)置較直的高速軌道，可大大減少磁懸浮的結(jié)構(gòu)，從而大大縮小了高速列車的體積，簡化了高速列車的磁懸浮結(jié)構(gòu)，縮小了真空管道空間，降低了真空管道的生產(chǎn)成本；且通過磁懸浮運(yùn)動與輪軌運(yùn)動相結(jié)合的方式，方便了高速列車的?？亢妥兊溃岣吡俗兊劳？康目煽啃裕煌瑫r，利用雙軌與緊急剎車機(jī)構(gòu)的直接配合，確保列車在高速運(yùn)行時，能夠隨時進(jìn)行緊急制動，使列車在高速運(yùn)行時有可靠的制動安全保障。

以上結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。基于此處的解釋，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。