一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用
【专利摘要】本发明公开了一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用，其特征是包括：信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块。本发明能克服列车与车轨间的机械阻力，保持乘客乘坐的平衡感和舒适感，并自动防止碰撞，从而提高胶囊列车的安全性、舒适度和经济价值。
【专利说明】
一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用
技术领域
[0001]本发明属于交通工具领域，特别涉及一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用。
【背景技术】
[0002]空气动力学对整个人类社会的发展起到了极大的推动作用，尤其是在航空航天技术领域，空气动力学的建立与发展为人类在此领域内的重大突破奠定了关键的理论基础。在列车不断提速的今天，空气动力学对运行中列车的影响成为相关设计人员不得不考虑的重点。据相关文献记载，列车运行的阻力主要包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力；当列车保持高速运行时，制约速度的主要阻力来自于空气。例如，当一辆列车保持每小时200公里的速度行驶的时候，其受到的空气阻力占总阻力的70%左右。目前已有多名国内外专家着手进行对采用真空管道的高速列车方面的研究;美国某公司正在研制一个革命性交通项目一一真空管道运输系统，计划项目建成后，从北京到纽约只需2小时，环游世界也不过只需6个小时；中国也在进行类似的真空管磁悬浮轨道车研究。这些研究致力于消除空气阻力对高速列车的影响，皆采用真空运行环境，理论上列车时速将提升至好几千公里每小时。但是，要实现真空环境，对外部管道的强度和密封性要求很高；另外，乘客在车厢内需要呼吸新鲜空气，需在列车上加设供氧模块或采用专用设备实现车厢内部与大气环境的气体交换，由此可见，此类真空管道列车制造成本高、制造难度大。
[0003]目前，世界上有十多个国家或地区建设有高速列车。以技术较全面、运行规模较大的中国高铁系统为例，和谐号动车组运行速度一般在每小时250公里到300公里之间。目前其主要驱动形式为电力驱动，其主要驱动原理为外部电能通过接触网引到机车内，驱动牵引电机带动动车组行驶。我们知道，在电能运输过程、电机运行过程和列车制动过程中存在一定的能量损耗，故动车组的能量利用率不高。
[0004]近年来，动车组事故多发，乘客的生命安全得不到最大的保障。显然，仅靠列车控制中心的调配是远远不够的，因为工作人员难免会有工作疏忽。目前国内已有相关专家进行了碰撞安全防护装置的试验，不过仍在研究当中，尚未投入生产。
[0005]此外，动车组速度较快，故在列车轨道转弯处将轨道做成倾斜状态，使列车自重力在水平面上的分力来平衡列车转弯时的向心力，防止列车脱轨。但在列车不断提速的今天，若仍采用倾斜式的轨道，那么轨道的倾斜角度将日益增大，无形中提高搭建难度和成本。而且，此倾斜角度不可变，所以列车在经过时，速度只能保持在一个特定值的上下波动区间内。若速度太小或太大，乘客会感觉到往内侧滑或往外侧甩的不适感。申请号为201410300568.5的中国发明专利提出了一种通过自动调整车舱倾斜角度来适应拐弯情况以提升乘客舒适度的超级管道列车，采用内壳、外壳双层结构，通过旋转轴承以及车舱底部的配重块，使内舱可以在列车拐弯时做自由转动，自由调整倾斜角度。但以上内舱没有设置对应锁紧转置，由于惯性的存在，内舱在列车运行时可能会不断的摇晃，降低舒适度;而且加设的配重块会增大列车重量，从而不得不提升相应的驱动力，增大了能耗。
【发明内容】
[0006]本发明为克服上述现有技术存在的不足之处，提供一种绿色低能耗的用于高速轨道交通的胶囊列车系统及其应用，以期能克服列车与车轨间的机械阻力，保持乘客乘坐的平衡感和舒适感，并自动防止碰撞，从而提高胶囊列车的安全性、舒适度和经济价值。
[0007]本发明为达到上述发明目的采用如下技术方案:
[0008]本发明一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统的特点包括:信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块；
[0009]所述动力模块分别与所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块、所述监测模块相连接，所述信息采集模块与所述信息处理模块、所述监测模块相连接，所述信息处理模块与所述执行模块相连接，所述动力模块、所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块分别与所述基本机械结构模块相连接；
[0010]所述信息采集模块用于收集四类信息，包括:列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息，并将所述列车的位置信息发给所述监测模块、将剩下的三类信息发给所述信息处理模块；
[0011 ]所述监测模块与列车控制中心相连接，对所接收到的列车位置信息进行处理，确定列车与其它列车间的位置关系，用于防止列车碰撞；
[0012]所述信息处理模块根据所接收到的三类信息，判断列车当前速度是否达到预期速度，若未达到预期速度，则判断当前加速度是否大于设定加速度;若大于，则利用执行模块减小当前加速度;否则，保持当前加速度;若达到预期速度，则判断当前加速度是否等于零加速度;若不等于，则减小当前加速度;若等于，则保持零加速度；
[0013]所述信息处理模块判断所接收到的列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持所述执行模块对所述基本机械结构模块的控制状态;若不等于，则利用所述执行模块控制所述基本机械结构模块进行调整；
[0014]所述动力模块用于为所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，用于保持各模块正常运作;还设置有电流回收装置，用于回收所述基本机械结构模块的多余电能。
[0015]本发明所述的胶囊列车系统的特点也在于，
[0016]所述信息采集模块包括:GPS定位器、GPS测速器、加速度传感器和压力传感器，分别用于获取所述列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息。
[0017]所述基本机械结构模块包括:车厢、矩形线圈组件、列车道、座椅及其支架;所述车厢为单厢单人结构；
[0018]所述执行模块包括:发电机、空气压缩机和电机；
[0019]所述发电机用于为所述矩形线圈组件供电，从而利用所述矩形线圈组件驱动所述车厢沿着所述列车道行驶；
[0020]所述空气压缩机用于在车厢底部和列车道之间形成气流，从而抬升所述车厢处于悬浮状态，并消除所述车厢与所述列车道之间的机械摩擦；
[0021 ]所述电机设置在所述座椅下方并用于调整所述座椅的倾角。
[0022]本发明所述的高速轨道交通的胶囊列车系统的运行方法的特点是按如下步骤进行:
[0023]步骤一、所述动力模块向所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，使得列车脱离轨道，进入悬浮状态；
[0024]步骤二、初始化所述胶囊列车系统；
[0025]步骤三、调试所述信息采集模块的精度；
[0026]步骤四、所述动力模块向矩形线圈组件输入所设定的初始电流；
[0027]步骤五、所述信息处理模块利用所述信息采集模块获取列车速度信息，判断是否达到预期速度:若未达到，则进入步骤六;否则，进入步骤七；
[0028]步骤六、判断当前加速度是否大于设定加速度;若大于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件的电流，从而减小当前加速度，转回步骤五;否则，保持当前加速度，并转回步骤五；
[0029]步骤七、判断当前加速度是否等于零加速度;若不等于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件的电流，从而减小当前加速度;并返回步骤七;若等于，则保持零加速度;并执行步骤八；
[0030]步骤八、控制中心利用监测模块监测各列车间的相对距离，当所述相对距离小于设定值时，则利用监测模块报警，并执行步骤十一;否则，执行步骤九；
[0031]步骤九、利用所述监测模块监测列车与终点的相对距离，当所述相对距离大于阈值时，转入步骤八;否则，执行步骤十；
[0032]步骤十、利用执行模块中的发电机提供反向电流给所述矩形线圈组件，从而使得车厢以恒定的加速度进行减速行驶，并读取列车当前速度信息，判断列车当前速度是否为零，若当前速度不为零，转入步骤十;若当前速度为零，进入步骤十一；
[0033]步骤^—、动力模块断电。
[0034]本发明所述的高速轨道交通的胶囊列车系统的座椅调整方法的特点也在于:
[0035]所述信息处理模块利用所述信息采集模块获取列车转弯时所受向心力的数值信息，并判断所述列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持座椅不动;若不等于，则根据所述列车转弯时所受向心力的数值信息判断列车的行驶状态，若列车处于左转弯，则利用所述执行模块中的电机调整座椅的倾角向右倾斜;若列车处于右转弯，则利用所述执行模块中的电机调整座椅的倾角向左倾斜。
[0036]与已有技术相比，本发明的有益技术效果体现在:
[0037]1、本发明采用电磁原理对列车进行驱动，电流主要用于产生洛伦兹力，不用于电能与机械能间的能量转换，能源利用率高，克服了传统列车采用电机牵引故能量利用率低的缺点;且矩形线圈回路的末端还设置有电流回收装置，回收的电流可直接再次投入工作，进一步减少了能量损耗。
[0038]2、本发明有防碰撞自动规避功能，通过在控制中心连接监测模块，可实时监测各列车的相对位置，当列车间相对距离过小时报警并自动采取措施，避免了事故发生;且控制中心的工作人员无需再花大量的时间、精力对列车进行人工调配，从而避免了因工作人员失误产生事故等问题的出现。
[0039]3、本发明中列车能自动识别列车是否转弯以及列车的转弯方向，并能在列车不同的转弯状态下自动调整躺椅的倾斜角度以平衡向心力，减弱了向心力对乘客的压力感;而传统方法是将列车轨道转弯处的轨道做成倾斜状态，列车转弯时的速度必须为一固定值，故本发明大大减小了轨道的铺设难度，增强了列车速度变化的灵活性。
[0040]4、本发明采用单厢单人的客运形式，大大缩短了乘客的等候时间，列车运行更为灵活;车厢小巧，能大大减小受风面积，从而减小空气阻力，并采用气垫设备，完全消除了机械阻力，列车速度远优于传统列车。
【附图说明】
[0041 ]图1是本发明胶囊列车系统的框图；
[0042]图2是本发明各模块主要单元的连接关系示意图；
[0043]图3是本发明胶囊列车运行环境的主视图；
[0044]图4是本发明胶囊列车运行环境的侧视图；
[0045]图5是本发明胶囊列车运行环境的俯视图；
[0046]图6是本发明胶囊列车运行环境的等轴测视图；
[0047]图7是本发明中自适应座椅的机械结构示意图；
[0048]图8是本发明中压力传感器的安装位置示意图；
[0049]图9是本发明运行方法流程图；
[0050]图中标号:I车厢；2矩形线圈组件;3列车道;4座椅;5座椅支架;6座椅安装座;7电机座;8电机;9双臂叉杆;10双耳滑块;11压力传感器。
【具体实施方式】
[0051 ]下面结合附图对本发明进行进一步说明:
[0052]本实施例中，如图1所示，用于高速轨道交通的胶囊列车系统包括六大模块:信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块；
[0053]动力模块分别与信息采集模块、信息处理模块、执行模块、监测模块相连接，信息采集模块与信息处理模块、监测模块相连接，信息处理模块与执行模块相连接，动力模块、信息采集模块、信息处理模块、执行模块分别与基本机械结构模块相连接。
[0054]图2是本发明信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块各模块主要单元的连接关系示意图。其中，信息采集模块包含八个单元:第一供电电路、第二供电电路、第三供电电路、第四供电电路、GPS定位器、加速度传感器、GPS测速器、压力传感器11。其中第一、第二、第三、第四供电电路并联，输入端皆与动力模块的输出端相连接，对动力模块传来的电压进行降压处理，降压后的数值取决于各GPS定位器、加速度传感器、GPS测速器、压力传感器11的工作电压;第一供电电路输出端与GPS定位器输入端相连，第二供电电路输出端与加速度传感器输入端相连，第三供电电路输出端与GPS测速器输入端相连，第四供电电路输出端与压力传感器11输入端相连。
[0055]信息采集模块包括:GPS定位器、GPS测速器、加速度传感器和压力传感器11，用于收集四类信息，包括:列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息，并将列车的位置信息发给监测模块、将剩下的三类信息发给信息处理模块;具体地说，GPS定位器、加速度传感器、GPS测速器安装在车厢I内部任意位置即可，压力传感器11安装在车厢I底部，具体安装位置如图8所示。
[0056]其中，GPS定位器实时采集列车位置信息后，将信息发送到监测模块;监测模块连接于列车控制中心，对所接收到的列车位置信息进行处理，确定列车与其它列车间的位置关系，用于防止列车碰撞。参见图2，监测模块包含四个单元:服务器、配套软件、报警器、通信模块;服务器输出端与配套软件输入端相连，配套软件输出端与报警器输入端，报警器输出端与通信模块输入端相连，通信模块输出端与动力模块相连。其中，服务器输入端与信息采集模块中GPS定位器的输出端相连，两者间信息交换采用无线传输形式，服务器将从GPS定位器接收到的列车位置信息发送给配套软件;配套软件对各列车的位置信息进行比较，计算出各列车间的相对距离，将其与配套软件中已设定好的相对距离安全值进行比较，以此确定列车间发生碰撞危险的可能性；当相对距离不小于安全值时，说明此时无发生列车碰撞的危险，各列车照常运行；当相对距离小于安全值时，说明此时有很大可能性两辆列车间发生碰撞，则配套软件向报警器发送信号，报警器报警并同时向通信模块发送信号，通信模块接收到信号后，向动力模块发送断电指令，从而列车提前紧急制动，规避事故发生。通信模块与动力模块间的信息交换同样采用无线传输形式。
[0057]加速度传感器实时采集的列车瞬时加速度信息、GPS测速器实时采集的列车瞬时速度信息、压力传感器11采集的列车转弯时躺椅对列车底部侧壁的实时压力，分别传输到信息处理模块的相应单元。信息处理模块根据所接收到的三类信息，判断列车当前速度是否达到预期速度，若未达到预期速度，则判断当前加速度是否大于设定加速度;若大于，则利用执行模块减小当前加速度;否则，保持当前加速度;若达到预期速度，则判断当前加速度是否等于零加速度;若不等于，则减小当前加速度;若等于，则保持零加速度；
[0058]与此同时，信息处理模块判断所接收到的列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持执行模块对基本机械结构模块的控制状态;若不等于，则利用执行模块控制基本机械结构模块进行调整；下面结合图2说明信息处理模块处理上述三类信息的原理:
[0059]信息处理模块包含第一模数转换器、第二模数转换器、第三模数转换器、第四模数转换器、第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路、第四比较电路共八个单元。其中，第一、第二模数转换器输入端分别与信息采集模块中加速度传感器的输出端相连，第三模数转换器输入端与信息采集模块中GPS测速器的输出端相连，第四模数转换器输入端与信息采集模块中压力传感器11的输出端相连;第一模数转换器输出端与第一比较电路输入端相连，第二模数转换器输出端与第二比较电路输入端相连，第三模数转换器输出端与第三比较电路输入端相连，第四模数转换器输出端与第四比较电路输入端相连。同时，动力模块输出端与信息处理模块各单元相连，对各单元供电，保持正常运作。
[0060]第一比较电路用于确定列车加速度与设定加速度的大小关系:加速度传感器采集到列车加速度信息后，加速度信息经第一模数转换器处理后进入第一比较电路与设定加速度进行大小比较，考虑到普通人类可承受加速度有限，为保证乘车舒适度，设定加速度数值为两倍重力加速度;若当前加速度大于设定加速度，说明此时列车瞬时加速度过大，继续保持此加速度乘客可能会出现不适感，则向执行模块发送指令，执行模块减弱矩形线圈组件2电流，然后再重新进行大小比较;若当前加速度不大于设定加速度，则保持当前加速状态，并实时监测进行大小比较。
[0061]第二比较电路用于确定列车加速度与零加速度的大小关系:在列车到达预期速度后，无需列车再继续加速，加速度传感器采集到列车加速度信息后，加速度信息经第二模数转换器处理后进入第二比较电路与零加速度进行大小比较，若当前加速度不为零，则向执行模块发送指令，执行模块减弱矩形线圈组件2电流，然后再重新进行大小比较;若当前加速度已经为零，则保持当前状态继续运行，并实时监测进行大小比较。
[0062]第三比较电路用于确定列车速度与零速度的大小关系:监测模块在运行时也会监测列车与终点的位置关系，为了确保列车能准确在终点停靠，应设置列车减速区，通过设定一个相对距离固定值，然后与列车离终点的相对距离进行比较;若相对距离大于固定值，则列车保持当前状态继续运行;若相对距离不大于固定值，则说明列车已经进入减速区，则列车以一固定加速度(为确保乘客乘车舒适度，加速度的数值不大于两倍重力加速度)开始减速，GPS测速器采集到列车速度信息后，速度信息经第三模数转换器处理后进入第三比较电路与零速度进行大小比较，若当前速度不为零，保持当前状态继续减速，然后再重新进行大小比较;若当前速度已经为零，说明列车已经停靠到终点，监测模块中的通信模块向动力模块发送断电指令，列车停止运行。
[0063]第四比较电路用于确定列车当前所受向心力与零向心力的大小关系:在安装压力传感器11时，将左侧的压力传感器11数值设置为正值输出，右侧的压力传感器11数值设置为负值输出。压力传感器11采集到列车所受向心力信息后，向心力信息经第四模数转换器处理后进入第四比较电路与零向心力进行大小比较，若当前列车所受向心力为零，说明列车直行，保持当前状态继续运行，并继续实时监测进行大小比较;若当前列车所受向心力小于零，说明列车在左转弯，则向执行模块发送指令，驱动电机8顶起躺椅右侧，并继续进行大小比较;若当前列车所受向心力大于零，说明列车在右转弯，则向执行模块发送指令，驱动电机8放低躺椅右侧，并继续进行大小比较，以此减弱列车转弯对乘客产生的压力感。
[0064]执行模块包含六个单元:第一控制器、第二控制器、第三控制器、发电机、空气压缩机、电机8。第一控制器的输入端分别与信息处理模块的第一、第二比较电路的输出端相连，第二控制器的输入端与第三比较电路的输出端相连，第三控制器的输入端与第四比较电路的输出端相连，第一控制器的输出端与发电机的输入端相连，第二控制器的输出端与空气压缩机的输入端相连，第三控制器的输出端与电机8的输入端相连。其中，发电机用于为矩形线圈组件2供电，从而利用矩形线圈组件2驱动车厢I沿着列车道3行驶；空气压缩机用于在车厢I底部和列车道3之间形成气流，从而抬升车厢I处于悬浮状态，并消除车厢I与列车道3之间的机械摩擦;电机8设置在座椅4下方并用于调整座椅4的倾角。
[0065]动力模块用于为信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，用于保持各模块正常运作;还设置有电流回收装置，用于回收基本机械结构模块的多余电能。
[0066]参见图3-图8，基本机械结构模块包含:车厢1、矩形线圈组件2、列车道3、座椅4、座椅支架5、座椅安装座6、电机座7、电机8、双臂叉杆9、双耳滑块10、压力传感器11。列车道3上每隔一定距离安装有一对矩形线圈组件2;进一步说，矩形线圈组件2由矩形线圈及其支架组成，支架为一矩形框，且底部带有支脚，矩形框用于固定矩形线圈，矩形线圈组件2通过支脚竖直安装在列车道3上。车厢I为单厢单人结构，可分为车厢I头部和厢体，在实际应用时，可在车厢I头部安装GPS定位器、加速度传感器、GPS测速器、信息处理模块、动力模块，在厢体内部安装执行模块、座椅4及其周边零件;另外，气垫设备安装在厢体底部。矩形线圈组件2通电时，利用电磁原理中的洛伦兹力驱动列车沿着列车道3行驶，由于车厢I左右两侧受力平衡，所以车厢I在移动时不会和矩形线圈组件2发生碰撞。气垫设备采用气体薄膜技术，在空气压缩机工作时保持列车和车道脱离，即保持列车的悬浮状态。此外，作为改进，车厢I头部和厢体的外部可铺设太阳能光伏设备，进一步节约能源。
[0067]参见图7、8，座椅支架5与座椅4连接，座椅4可相对于座椅支架5旋转；电机8通过电机座7安装在座椅支架5上，电机座7与座椅支架5铰接，从而电机8可相对于座椅支架5自由转动。电机8末端固定有双臂叉杆9，双臂叉杆9与安装在座椅4底部的双耳滑块10铰接，双耳滑块10可在座椅4底部滑动。
[0068]座椅4调整过程如下:信息处理模块利用信息采集模块获取列车转弯时所受向心力的数值信息，并判断列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持座椅4不动;若不等于，则根据列车转弯时所受向心力的数值信息判断列车的行驶状态，若列车处于左转弯，则利用所述执行模块中的电机8调整座椅4的倾角向右倾斜;若列车处于右转弯，则利用所述执行模块中的电机8调整座椅4的倾角向左倾斜。进一步说，所述电机8采用直线电机8，列车左转弯时，电机杆伸长，其上的双臂叉杆9带动双耳滑块10向座椅4右侧滑动，从而顶起座椅4右侧，即座椅4的倾角向左倾斜;列车右转弯时，电机杆缩短，其上的双臂叉杆9带动双耳滑块10向座椅4左侧滑动，从而放低座椅4右侧，即座椅4的倾角向右倾斜，以此减弱列车转弯对乘客产生的压力感。所述座椅支架5安装在座椅安装座6上，座椅安装座6安装在箱体内部的地面上;座椅安装座6为一矩形块，顶部设有矩形凹槽，用于安装座椅支架5，凹槽侧面设有压力传感器11;压力传感器11数量为一对，分别位于凹槽的两个相对的侧面上，并与座椅安装座6的侧面紧密贴合，列车直行时，压力传感器11读数为零;列车左转弯时，位于座椅安装座6左侧的压力传感器11读数为零，而位于座椅安装座6右侧的压力传感器11产生一不为零的读数，数值等于列车此时所受向心力的数值;列车右转弯时，位于座椅安装座6右侧的压力传感器11读数为零，而位于座椅安装座6左侧的压力传感器11产生一不为零的读数，数值等于列车此时所受向心力的数值。
[0069]如图9所示，具体实施中，胶囊列车系统的运行方法是按如下步骤进行:
[0070]步骤一、动力模块向信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，使得列车脱离轨道，进入悬浮状态;其中，动力模块直接连接220V市电，信息采集模块、信息处理模块、执行模块内部设置有相应的电压调理电路，比如降压、模数转换等电路;列车悬浮主要是保证其在运行时不受机械阻力。
[0071]步骤二、初始化胶囊列车系统。
[0072]步骤三、调试信息采集模块的精度。
[0073]步骤四、动力模块向矩形线圈组件2输入所设定的初始电流。
[0074]步骤五、信息处理模块利用信息采集模块获取列车速度信息，判断是否达到预期速度:若未达到，则进入步骤六;否则，进入步骤七。
[0075]步骤六、判断当前加速度是否大于设定加速度;若大于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件2的电流，从而减小当前加速度，转回步骤五；否则，保持当前加速度，并转回步骤五;考虑到普通人类可承受加速度有限，为保证乘车舒适度，设定加速度数值为两倍重力加速度。
[0076]步骤七、判断当前加速度是否等于零加速度;若不等于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件2的电流，从而减小当前加速度;并返回步骤七;若等于，则保持零加速度;并执行步骤八；
[0077]步骤八、控制中心利用监测模块监测各列车间的相对距离，当相对距离小于设定值时，则利用监测模块报警，并执行步骤十一;否则，执行步骤九；
[0078]步骤九、利用监测模块监测列车与终点的相对距离，当相对距离大于阈值时，转入步骤八;否则，执行步骤十；
[0079]步骤十、利用执行模块中的发电机提供反向电流给矩形线圈组件2，从而使得车厢I以恒定的加速度进行减速行驶，并读取列车当前速度信息，判断列车当前速度是否为零，若当前速度不为零，转入步骤十;若当前速度为零，进入步骤i^一;恒定加速度是指不高于两倍重力加速度的某一固定加速度值，此处是出于对乘客乘车舒适度的考虑。
[0080]步骤十一、动力模块断电。
【主权项】
1.一种用于高速轨道交通的胶囊列车系统，其特征包括:信息采集模块、信息处理模块、监测模块、执行模块、动力模块、基本机械结构模块； 所述动力模块分别与所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块、所述监测模块相连接，所述信息采集模块与所述信息处理模块、所述监测模块相连接，所述信息处理模块与所述执行模块相连接，所述动力模块、所述信息采集模块、所述信息处理模块、所述执行模块分别与所述基本机械结构模块相连接； 所述信息采集模块用于收集四类信息，包括:列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息，并将所述列车的位置信息发给所述监测模块、将剩下的三类信息发给所述信息处理模块； 所述监测模块与列车控制中心相连接，对所接收到的列车位置信息进行处理，确定列车与其它列车间的位置关系，用于防止列车碰撞； 所述信息处理模块根据所接收到的三类信息，判断列车当前速度是否达到预期速度，若未达到预期速度，则判断当前加速度是否大于设定加速度;若大于，则利用执行模块减小当前加速度；否则，保持当前加速度;若达到预期速度，则判断当前加速度是否等于零加速度;若不等于，则减小当前加速度;若等于，则保持零加速度； 所述信息处理模块判断所接收到的列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持所述执行模块对所述基本机械结构模块的控制状态;若不等于，则利用所述执行模块控制所述基本机械结构模块进行调整； 所述动力模块用于为所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，用于保持各模块正常运作;还设置有电流回收装置，用于回收所述基本机械结构模块的多余电能。2.根据权利要求1所述的胶囊列车系统，其特征是:所述信息采集模块包括:GPS定位器、GPS测速器、加速度传感器和压力传感器，分别用于获取所述列车的位置信息、列车的速度信息、列车的加速度信息、列车转弯时所受向心力的数值信息。3.根据权利要求1所述的胶囊列车系统，其特征是:所述基本机械结构模块包括:车厢、矩形线圈组件、列车道、座椅及其支架;所述车厢为单厢单人结构； 所述执行模块包括:发电机、空气压缩机和电机； 所述发电机用于为所述矩形线圈组件供电，从而利用所述矩形线圈组件驱动所述车厢沿着所述列车道行驶； 所述空气压缩机用于在车厢底部和列车道之间形成气流，从而抬升所述车厢处于悬浮状态，并消除所述车厢与所述列车道之间的机械摩擦； 所述电机设置在所述座椅下方并用于调整所述座椅的倾角。4.一种利用权利要求1所述的高速轨道交通的胶囊列车系统的运行方法，其特征是按如下步骤进行: 步骤一、所述动力模块向所述信息采集模块、信息处理模块、执行模块供电，使得列车脱离轨道，进入悬浮状态； 步骤二、初始化所述胶囊列车系统； 步骤二、调试所述彳目息米集模块的精度； 步骤四、所述动力模块向矩形线圈组件输入所设定的初始电流； 步骤五、所述信息处理模块利用所述信息采集模块获取列车速度信息，判断是否达到预期速度:若未达到，则进入步骤六;否则，进入步骤七； 步骤六、判断当前加速度是否大于设定加速度;若大于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件的电流，从而减小当前加速度，转回步骤五;否则，保持当前加速度，并转回步骤五； 步骤七、判断当前加速度是否等于零加速度;若不等于，则利用执行模块中的发电机减弱矩形线圈组件的电流，从而减小当前加速度;并返回步骤七;若等于，则保持零加速度;并执行步骤八； 步骤八、控制中心利用监测模块监测各列车间的相对距离，当所述相对距离小于设定值时，则利用监测模块报警，并执行步骤十一;否则，执行步骤九； 步骤九、利用所述监测模块监测列车与终点的相对距离，当所述相对距离大于阈值时，转入步骤八;否则，执行步骤十； 步骤十、利用执行模块中的发电机提供反向电流给所述矩形线圈组件，从而使得车厢以恒定的加速度进行减速行驶，并读取列车当前速度信息，判断列车当前速度是否为零，若当前速度不为零，转入步骤十;若当前速度为零，进入步骤i^一； 步骤i^一、动力模块断电。5.—种利用权利要求1所述的高速轨道交通的胶囊列车系统的座椅调整方法，其特征是: 所述信息处理模块利用所述信息采集模块获取列车转弯时所受向心力的数值信息，并判断所述列车转弯时所受向心力的数值信息是否等于零向心力，若等于，则保持座椅不动；若不等于，则根据所述列车转弯时所受向心力的数值信息判断列车的行驶状态，若列车处于左转弯，则利用所述执行模块中的电机调整座椅的倾角向右倾斜;若列车处于右转弯，则利用所述执行模块中的电机调整座椅的倾角向左倾斜。
【文档编号】B60L13/00GK105835718SQ201610415805
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】潘若愚, 褚伟, 张公让, 朱克毓, 梁昌勇, 林朋, 曹龙涛, 谢彬
【申请人】合肥工业大学