本发明涉及一种利用磁悬浮和气悬浮的新型列车，属于物理技术领域。
背景技术：
众所周知，传统的铁路列车都是依靠诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车作为牵引动力,车轮和钢轨之间的相互作用作为运行导向,由铁路线路承受压力,借助于车轮沿着钢轨滚动前进的。而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的“同性相斥异性相吸”的特性将车辆托起,使整个列车悬浮在线路上,利用电磁力进行导向,并利用直线电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进的最新颖的第五代交通运输工具。而磁悬浮列车在发展历程中，也在不断改进，不断进步，使其更加完善。列车在冷天行驶时，有时候会收天气影响，而导致列车行驶速度降低，也会有一定积雪障碍，轨道不光滑导致能耗增加等问题，这里则提供了一种利用磁悬浮和气悬浮的新型列车，可降低能耗，在磁悬浮原有的基础增加了一些功能，使其能够在冬天或寒冷的天气行驶过程中，清除导轨上的积雪和冰霜，并能顺着车头两侧向后排出，同时利用干冰升华发生超导现象，使电流能够在电线中达到最大，大大提高了产生磁力的效率。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是通过设计一种利用磁悬浮和气悬浮的新型列车，属于物理技术领域。该改良系统适用于冬天或较冷的天气，可使磁悬浮列车运行更加安全、有效、节能，首先在列车头下方靠近轨道处，装有一个弧形清理板，列车在行驶过程中，该清理板可将前方的障碍物清理推开，在列车底部装有制造和储存干冰的装置，以及喷射干冰的装置，干冰可透过列车底部的小孔喷出，当温度低于一定标准时，将会产生超导现象，使电阻大大减小，从而使电力更有效地运输，更有效地产生磁力，保证了磁悬浮列车的运行。该改良系统降低了产生磁悬浮所需要的电能以及使列车更加安全、有效。
本发明采用的技术方案是：一种利用磁悬浮和气悬浮的新型列车，包括弧形清理板、干冰制造机、干冰储存器、干冰喷射器、温度传感器、单片机、磁悬浮列车、磁悬浮轨道、电磁阀，干冰制造机、干冰储存器、干冰喷射器、温度传感器和单片机连接，单片机通过发出命令来控制干冰的制造和喷射；磁悬浮列车、磁悬浮轨道、电磁阀采用现有的技术；根据温度传感器所检测的环境温度，单片机进行数据分析，若温度低于一定标准温度时，单片机发出指令，使干冰喷出。
进一步的，弧形清理板形状为两个四分之一圆弧向内构成，其横截面类似一个三角形，该板的高度为列车车头的三分之一，在列车前进时，前方障碍物可顺着弧形清理板边缘排出。
进一步的，列车底部装有电机气泵，电机气泵采用现有技术，通过电力不停压缩空气，产生气压，并向下喷射，可使列车产生一定的浮力，即气悬浮，磁悬浮列车同时使用磁悬浮和气悬浮两种方式，可使磁悬浮所需磁力有一定减小，达到节能的效果。
进一步的，车头底部装有干冰制造机、干冰储存器、干冰喷射器，干冰制造机制造干冰后储存在其下方的干冰储存器中，在需要时再使用干冰喷射器将其喷出。
进一步的，干冰制造机制造干冰的原料为二氧化碳液体，二氧化碳液体利用现有技术储存在钢瓶内，钢瓶与干冰制造机连接，钢瓶与干冰制造机设有电磁阀，通过控制阀的开关，来控制二氧化碳液体流入干冰制造机内；干冰制造机采用市场上现有的机器，二氧化碳液体生产干冰的过程中，一部分二氧化碳液体要挥发变成气体二氧化碳排走，液体气化时带走热量，余下的二氧化碳液体被带走热量变成了固体，再经过压缩成为干冰；钢瓶设置在干冰制造机旁边的同时，也装在靠近列车侧面的位置，以方便更换钢瓶，以保证干冰的生产。
进一步的，干冰储存器为一个高压箱，采用市面上现有的技术，可有效地保存干冰；干冰储存器上方有一个通道连接干冰制造机，通过电磁阀控制开关，使通道打开，干冰制造机制造干冰后，可通过通道进入干冰储存器内。
进一步，通过电磁阀控制开关，干冰喷射器可接收来自干冰储存器内的干冰，然后通过小孔将干冰喷出；干冰喷出后，在一般环境下，可导致干冰迅速升华变为气体，并吸收了空气大量热量，使周围环境温度降低，达到制冷的效果；当温度低于-53.16℃时，会使电缆发生超导现象，使电缆内组成电阻材料的分子停止无规则运动，即电线的直流电阻率在一定的低温下突然消失，则电子在通过材料的时候将不会受到分子的撞击而减速，没有了电阻，电流流经时就不发生能量损耗，电流就可以在电线中形成强大的电流，产生超强磁场，大大提高了产生磁场的效率，同时干冰降低温度会使水蒸气在轨道上形成一层薄冰，使轨道变得光滑，减小了摩擦，从而使磁悬浮列车可以依靠惯性在轨道上滑行；干冰喷射器利用现有技术，采用喷枪喷射的方式进行干冰喷射。
进一步的，磁悬浮列车车头底部装有温度传感器，可以检测列车环境温度，经过单片机分析，若环境温度较低，则会发出指令到控制模块，从而使各部分装置开始工作。
进一步的，该磁悬浮轨道增加了一个半封闭式列车管道，其竖截面类似于隧道口的形状，列车管道可包围住整个列车，列车管道本身由钢制成，顶部设有通风口（13），通风口（13）为圆形，在列车管道顶部，每隔10米设有一个通风口（13）；在列车管道外侧设有小型吸收塔、压缩机、干冰制造机、干冰储存器、干冰喷射器，吸收塔采用现有技术，吸收塔的进口与列车管道之间通过管道连接，可吸收列车管道里干冰升华后的二氧化碳，同时在吸收塔的出口通过管道连接压缩机的入口，压缩机采用现有技术，通过高压使二氧化碳变为液体，压缩机的出口又通过管道连接干冰制造机，可将二氧化碳液体变成干冰，生成的干冰储存在干冰储存器内，干冰储存器与干冰喷射器连接，在列车经过时，干冰喷射器又将干冰喷射进列车管道内；列车管道外侧各部分装置之间设有电磁阀，通过管道连接，通过单片机控制，同时列车管道电磁阀的开关，来控制二氧化碳的流向，列车管道内设有气体传感器，若检测到二氧化碳密度达到一定数值，单片机控制电磁阀打开，使吸收塔开始吸收二氧化碳，同时使外侧各部分装置开始工作。
进一步的，单片机设置有通信串口，通信串口和计算机连接，单片机仅用于连接传感器和接收传感器信号，传感器信号经单片机接收后传给计算机，计算机进行深度处理，这样提高了处理效率。
进一步的，干冰制造机、干冰储存器、干冰喷射器、温度传感器、电磁阀和单片机连接，当温度传感器检测出温度较低，经单片机分析后，首先发出指令使干冰制造机和钢瓶之间的电磁阀打开，使二氧化碳液体进入干冰制造机并使其开始制造干冰；制造的干冰后，单片机又控制干冰制造机和干冰储存器之间的电磁阀打开，使干冰使通过通道进入干冰储存器；单片机又控制干冰储存器和干冰喷射器之间的电磁阀打开，干冰通过通道进入干冰喷射器，干冰喷射器将干冰从列车底部的小孔喷出，使干冰迅速升华，降低环境温度。
进一步的，系统所用单片机型号为at89c51。
一种利用磁悬浮和气悬浮的新型列车，其控制方法包括如下步骤：
步骤1.在列车行驶过程中，特别在寒冷地区或冬天，容易在轨道上埋有积雪或产生冰霜，不利于列车前行，而这时，该列车车头的弧形清理板在列车行驶过程中就可有效清理障碍物，使得列车行驶更加安全。
步骤2.行驶过程中，列车底部的温度传感器会检测列车环境温度经过单片机分析，若环境温度较低，则会发出指令到控制模块，从而使各部分装置开始工作。
步骤3.首先，干冰制造机采用降低温度的方法使二氧化碳液体变为固体，即干冰，产生的干冰通过管道储存在干冰储存器内，然后干冰储存器内干冰又通过管道进入干冰喷射器，干冰喷射器采用气压喷射的方式，干冰储存器可通过压缩气体产生气压差，从而利用气压通过列车底部小孔将干冰喷出。
步骤4.干冰喷出后，其温度迅速升高，导致干冰迅速升华变为气体，吸收了空气大量热量，使周围环境温度降低，达到制冷的效果；当温度低于一定温度时，会使电缆发生超导现象，使电线的直流电阻率在一定的低温下突然消失，没有了电阻，电流流经时就不发生能量损耗，电流就可以在电线中形成强大的电流，产生超强磁场，大大提高了产生磁场的效率。
本发明的工作原理是：在列车行驶过程中，该列车车头的弧形清理板可有效清理障碍物，使得列车行驶更加安全，同时列车底部的温度传感器会检测列车环境温度经过单片机分析，若环境温度较低，则会发出指令到控制模块，从而使各部分装置开始工作，干冰制造机采用降低温度的方法使二氧化碳液体变为干冰，产生的干冰通过管道储存在干冰储存器内，然后干冰储存器内干冰又通过管道进入干冰喷射器，干冰喷射器利用气压通过列车底部小孔将干冰喷出，干冰喷出后，导致干冰迅速升华变为气体，吸收了空气大量热量，使周围环境温度降低，当温度低于一定温度时，会使电缆发生超导现象，使电线的直流电阻率在一定的低温下突然消失，电流流经时就不发生能量损耗，电流就可以在电线中形成强大的电流，产生超强磁场。
本发明的有益效果是：本发明在磁悬浮列车上进行了改装，对磁悬浮列车有一个改良，首先车头前的弧形清理板可有效清理冬天或天气寒冷时导轨上的积雪和冰霜，并能顺着车头两侧向后排出；磁悬浮列车同时使用磁悬浮和气悬浮两种方式，可使磁悬浮所需磁力有一定减小，达到节能的效果，同时喷射干冰也能达到一定的气悬浮效果，可与气泵共同起作用；车底部装有干冰制造机，可储存，可喷射，喷射以后可大大降低环境温度，当低于一定温度时，会发生超导现象，能使电线的电阻率瞬间消失，电流就大大增加，使电流损耗率减小，可产生超强磁场；同时可对前方轨道检测，根据实际情况干冰会降低温度使水蒸气在轨道上形成一层薄冰，使轨道变得光滑，减小摩擦，从而使磁悬浮列车可以依靠惯性在轨道上滑行；轨道上设置有管道，在管道外侧有吸收二氧化碳和制造干冰的装置，可将列车上喷射的干冰进行重复利用。
附图说明
图1为本发明的列车外观图；
图2为本发明的列车底部结构图；
图3为本发明的列车管道外观图；
图4为本发明的部分电路逻辑图；
图5为本发明的制造干冰逻辑图；
图6为本发明的列车上电路工作逻辑图；
图7为本发明的管道外侧电路工作逻辑图。
图中各标号为1-弧形清理板；2-干冰制造机；3-干冰储存器；4-干冰喷射器；5-温度传感器；6-单片机；7-电磁铁；8-磁悬浮列车；9-气泵；10-摄像头；11-列车管道；12-气泵；13-通风口；14-吸收塔。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：
如图所示，一种利用磁悬浮和气悬浮的新型列车，包括弧形清理板1、干冰制造机2、干冰储存器3、干冰喷射器4、温度传感器5、单片机6、磁悬浮列车8、磁悬浮轨道、电磁阀，干冰制造机2、干冰储存器3、干冰喷射器4、温度传感器5和单片机6连接，单片机6通过发出命令来控制干冰的制造和喷射；磁悬浮列车8、磁悬浮轨道、电磁阀采用现有的技术；根据温度传感器5所检测的环境温度，单片机6进行数据分析，若温度低于一定标准温度时，单片机6发出指令，使干冰喷出。
弧形清理板1形状为两个四分之一圆弧向内构成，其横截面类似一个三角形，该板的高度为列车车头的三分之一，在列车前进时，前方障碍物可顺着弧形清理板1边缘排出。
列车底部装有气泵12，气泵12采用现有技术，通过电力不停压缩空气，产生气压，并向下喷射，可使列车产生一定的浮力，即气悬浮，磁悬浮列车8同时使用磁悬浮和气悬浮两种方式，可使磁悬浮所需磁力有一定减小，达到节能的效果。
车头底部装有干冰制造机2、干冰储存器3、干冰喷射器4，干冰制造机2制造干冰后储存在其下方的干冰储存器3中，在需要时再使用干冰喷射器4将其喷出。
干冰制造机2制造干冰的原料为二氧化碳液体，二氧化碳液体利用现有技术储存在钢瓶内，钢瓶与干冰制造机2连接，钢瓶与干冰制造机2设有电磁阀，通过控制控制阀的开关，来控制二氧化碳液体流入干冰制造机2内；干冰制造机2采用市场上现有的机器，二氧化碳液体生产干冰的过程中，一部分二氧化碳液体要挥发变成气体二氧化碳排走，液体气化时带走热量，余下的二氧化碳液体被带走热量变成了固体，再经过压缩成为干冰；钢瓶设置在干冰制造机2旁边的同时，也装在靠近列车侧面的位置，以方便更换钢瓶，以保证干冰的生产。
干冰储存器3为一个高压箱，采用市面上现有的技术，可有效地保存干冰；干冰储存器3上方有一个通道连接干冰制造机2，通过电磁阀控制开关，使通道打开，干冰制造机2制造干冰后，可通过通道进入干冰储存器3内。
通过电磁阀控制开关，干冰喷射器4可接收来自干冰储存器3内的干冰，然后通过小孔将干冰喷出；干冰喷出后，在一般环境下，可导致干冰迅速升华变为气体，并吸收了空气大量热量，使周围环境温度降低，达到制冷的效果；当温度低于-53.16℃时，会使电缆发生超导现象，使电缆内组成电阻材料的分子停止无规则运动，即电线的直流电阻率在一定的低温下突然消失，则电子在通过材料的时候将不会受到分子的撞击而减速，没有了电阻，电流流经时就不发生能量损耗，电流就可以在电线中形成强大的电流，产生超强磁场，大大提高了产生磁场的效率，同时干冰会降低温度使水蒸气在轨道上形成一层薄冰，使轨道变得光滑，减小了摩擦，从而使磁悬浮列车可以依靠惯性在轨道上滑行；干冰喷射器4利用现有技术，采用喷枪喷射的方式进行干冰喷射。
磁悬浮列车车头底部装有温度传感器5，可以检测列车环境温度，经过单片机6分析，若环境温度较低，则会发出指令到控制模块，从而使各部分装置开始工作。
该磁悬浮轨道增加了一个半封闭式列车管道11，其竖截面类似于隧道口的形状，列车管道11可包围住整个列车，列车管道11本身由钢制成，顶部设有通风口13，通风口13为圆形，在列车管道11顶部，每隔10米设有一个通风口13；在列车管道11外侧设有小型吸收塔14、压缩机、干冰制造机2、干冰储存器3、干冰喷射器4，吸收塔14采用现有技术，吸收塔14的进口与列车管道11之间通过管道连接，可吸收列车管道11里干冰升华后的二氧化碳，同时在吸收塔14的出口通过管道连接压缩机的入口，压缩机采用现有技术，通过高压使二氧化碳变为液体，压缩机的出口又通过管道连接干冰制造机2，可将二氧化碳液体变成干冰，生成的干冰储存在干冰储存器3内，干冰储存器3与干冰喷射器4连接，在列车经过时，干冰喷射器4又将干冰喷射进列车管道11内；列车管道11外侧各部分装置之间设有电磁阀，通过管道连接，通过单片机6控制，同时列车管道11电磁阀的开关，来控制二氧化碳的流向，列车管道11内设有气体传感器，若检测到二氧化碳密度达到一定数值，单片机6控制电磁阀打开，使吸收塔14开始吸收二氧化碳，同时使外侧各部分装置开始工作。
单片机6设置有通信串口，通信串口和计算机连接，单片机6仅用于连接传感器和接收传感器信号，传感器信号经单片机6接收后传给计算机，计算机进行深度处理，这样提高了处理效率。
干冰制造机2、干冰储存器3、干冰喷射器4、温度传感器5、电磁阀和单片机6连接，当温度传感器5检测出温度较低，经单片机6分析后，首先发出指令使干冰制造机2和钢瓶之间的电磁阀打开，使二氧化碳液体进入干冰制造机2并使其开始制造干冰；制造的干冰后，单片机6又控制干冰制造机2和干冰储存器3之间的电磁阀打开，使干冰使通过通道进入干冰储存器3；单片机6又控制干冰储存器3和干冰喷射器4之间的电磁阀打开，干冰通过通道进入干冰喷射器4，干冰喷射器4将干冰从列车底部的小孔喷出，使干冰迅速升华，降低环境温度。
系统所用单片机6型号为at89c51。
如图3所示，时钟电路：晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号，通常一个系统公用一个晶振，以使各部分保持同步；两个谐振电容大小取决于晶振的负载电容值，作用是滤除干扰；为了保障单片机6运行，给单片机6增加复位电路。复位电路有以下功能：上电复位可以对内部存储器进行复位、同步内外的时钟信号、电压波动或不稳定时，复位电路给电路延时直到电路稳定、当程序出错时通过复位电路使单片机恢复正常运行状态；干冰喷射装置4由继电器控制；磁悬浮由电磁铁7之间斥力实现，当电磁铁7通电便产生磁场，与轨道磁场相斥，从而实现悬浮，另外车底安装气悬浮装置，喷射气体使列车更易悬浮。过程描述：摄像头检测前方道路情况，由列车前方弧形清理板清理轨道杂物，车上底部有温度传感器5，当检测到温度高于一定阈值时，干冰喷射装置4便喷射干冰是温度降低达到超导，使得电力更有效运输。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。