专利名称：最小单元最小管径超高速管道动车的制作方法
最小单元最小管径超高速管道动车本发明涉及一种最小单元最小管径超高速管道动车，其特征在于一能够全程供能的最小管径行车管道内设有一最小单元动力车厢。本发明能实现能全天候、超高速、零误车、零晚点、单人车次、车不拼人、人不拼车、人急车急、乘客与货物即来即走，急来急走，杜绝空座空载；既可最小单元单车行驶，也可重复单元动组行驶，既可单人单卧载人，也可中小包裹载物。本发明既适用于远距离干线城市客货直达，也适用于近距离支线城市客货直达。本发明能填补现有地铁、高铁、动车、飞机速度上、功能上、用途上的不足，尤其是可实现超高速跨城公交、超高速物流、超高速信缆、超时空城市生活圈、超时空城市物流圈，甚至实现地球村，从而颠覆传统时空观念。现有动车(以及飞机)之所以无法在超高速(尤其是超音速)上获得实质性的突破，是因为现有动车车厢在设计时始终着眼于多人一车厢没有着眼于一人一车厢(始终着眼于“大车皮”没有着眼于“小货厢”)，始终以太大车箱为单元配置动力，没有以最小单元(比如单人单卧极小车厢)配置动力。故现有动车具有以下九个缺点一是现有动车车身远大于人体，无效载荷大，迎风阻力大，惯性质量大，启动与刹车效率低(跑得越快，刹车越难；跑起来不易，停下来更难)，行驶速度无法突破或不敢突破固有极限；二是现有动车车身远大于人体，车体越大，动车急速启动或急速刹车时的扭矩越大，车体变形的扭伤越大，车体或部件寿命越短；三是现有动车只有车身底部一个“跑道”即偏位跑道，而不是上下左右四个方向均有跑道即全位跑道(比如本发明首次提出的行车管道的上下左右均为管道壁，均可看着跑道)，故现有动车急速启动或急速刹车时的晃动大或扭矩大，无法做到沿车身上下左右四个方向均匀平稳分布启动力或刹车力，无法做到无晃动或无扭矩(扭矩大，伤车体，寿命短)；四是现有动车无法全天候行驶，尤其是在台风、大雾、冰雪等异常气候条件下必须停止行驶、慢速行驶、“晚点”行驶；五是现有动车必须有驾驶员、乘务员或警务员等车组人员，增大无效载荷；六是现有动车必须有专用卫生间、餐车、驾驶室等专用空间，增大无效载·荷；七是现有动车只能在开放空间中行驶，噪音四处扩散，无法密闭，且风驰电掣的庞然大物动车在开放空间极易造成局部席卷风，威胁路边安全，为了增加安全或减小噪音，只能牺牲速度，因此，现有动车仍有一定潜力无法释放，不是不能跑得更快而是不敢跑得更快；八是现有动车的单位承重力大，即使是在平稳行驶期间(即使不是在启动与刹车期间，即使没有扭矩产生)，大载重必然带来大磨损，动车机件磨损大，寿命短，损耗大。九是现有动车班次并没有细化到单人车次，无法做到让乘客即来即走，急来急走，明明早上就可以出发的乘客为了等待仅有的一趟晚班动车，往往要推迟十多个小时才能出发，结果常有抱怨“为什么这么晚才有一班动车？为什么不给每人配一辆动车？为什么没有安排单人车次(车厢中凑齐一人即可发车)？为什么不事先预约时(不事先买票时)还走不了？为什么一节车厢需要凑齐上百人才能发车(明明是一人坐车为何还要与百人拼车)？为什么人急车不急，效率如此低？为什么无法杜绝空座空载现象？(为什么设有百人座位的车厢等到发车时也只拼了50人仍旧必须发车，另外50个空位座椅也被迫同行，成了无效载荷)？”。近百年来由多国发明家或科学家先后提出的真空管道磁悬浮超音速列车之所以一直处于原理阶段或论证阶段，就是因为其概念车车体没有取最小单元，导致概念车车体远大于人体，也因为其真空管道没有取最小管径，导致概念车管道远大于人体，因此，这些发明家或科学家倡导的真空管道磁悬浮超音速列车在体积上外形上与传统列车一样，仍然属于庞然大物，试验成本、建设成本、运行成本、维护成本、安全成本太大，几乎成了一个世纪的空想。现有的超音速客机(如英法两国联合研制的协和超音速客机)之所以于2003年全面退役，也是因为无法克服超大机身在超闻速条件下带来的闻阻力、闻噪首、闻摩擦、闻磨损、闻耗能、闻费用。现有城内地铁之所以无法成为城际地铁，既是因为超大管径地下通道建设成本太高，也是因为其超大车体的行车速度并不优于地面铁路。飞行中的超音速子弹之所以无法抵达万里之遥，只是因为子弹无法放在一个全程供能的加速管道中运行(只有初速度，没有加速度)。已经退役的协和超音速客机之所以有最大航程限制也是因为飞机无法放在一个全程供能的“加油”管道中运行，载油量有限决定了航程有限。虽然扩大油箱可以扩大航程，但却增加了无效载荷，背离了“超音速”初衷。(同理，现有的超音速战斗机必须依靠空中加油机才能续航)。现有的飞机的飞行航道看似空域广阔，而飞机实际飞过的空间仅仅相当于一条无形的飞行管道，再多的空间全是多余，且会产生三大隐患一是现有飞机无法解决高空坠机等安全问题(即无法给予飞机一个防止坠落的贴身飞行空间即飞行管道)，二是现有飞机无法解决飞鸟飞物相撞、狂风暴雨袭击等安全问题(即无法给予飞机一个无飞鸟飞物无狂风暴雨的密闭的飞行空间即飞行管道)，三是无法解决航道拥挤时的飞机相撞等安全问题(即无法 给予飞机一个固定的单行道即飞行管道)，为了降低拥挤，只能牺牲速度，减少架次，减少运量，造成飞行空间虽然广阔反而利用率极低(相反，本发明首次提出的飞行管道虽然看似空间狭小，但在程序控制下允许拥挤飞行或饱和飞行，反而飞行架次极大，运量极大)。因此，现有的飞行器“空中管制”的实质性缺点是通过降低空中飞行器的数量、降低空间利用率来换取飞行安全；此外，“空中管制”即使再安全也属于一种人为控制，无法与飞行管道这种强制性单行道的安全性相比拟。现有处于原理阶段或论证阶段的概念型真空管道列车之所以很难实现高真空度也是因为超大管径超大跨度的管道材料在坚固性、抗压性、经济性方面远不及小管径小跨度管道材料，很难满足抗真空、抗负压、抗成本的设计要求。因此，在“真空、动力、成本、安全”等关键技术中，超大管径真空管道制造技术已经成了阻碍列车提速至超音速的最大障碍。古人无法建造出大孔径大跨度大负载石拱桥，却建造出了历经千年而不倒的伟大的小孔径石拱桥，这提示我们，虽然我们很难建造出大管径大跨度抗真空抗负压的行车管道，但完全可以很容易地建造出小管径小跨度抗真空抗负压的行车管道。本发明的目的是提供一种能克服上述现有技术缺点的最小单元最小管径超高速管道动车，该动车采用最小单元动力车厢，该车厢位于一个能够全程供能的最小管径行车管道内。本发明的方案是，一个能够全程供能的最小管径行车管道内设有一最小单元动力车厢。方案中“行车管道”既可以为绝对真空管道也可以为相对真空管道，既可为机械抽风管道，也可为自然通风管道(行车管道的出口段即减速段设有一个或多个抽风口，入口段即加速段设有一个或多个进风口，抽风口与进风口最好位于管道壁，不要位于管道口。当抽风口的出气量等于进风口的进气量时，行车管道即有可成为机械抽风管道；当关闭进风口开启抽风口且尽最大可能抽风时，行车管道即有可能成为绝对真空管道或相对真空管道；当进风口与抽风口均开启但不开启抽风机时，行车管道即有可能成为自然通风管道。当行车管道真空度达到设计要求时，抽风口与进风口可全部关闭。当行车管道采用其它方式实现绝对真空或相对真空时，可不设置抽风口与进风口。当整个行车管道的管道壁均匀或非均匀布满抽风口及抽风机时，好处有二 一是有可能更有利于加快抽空速度、提高抽空力度、持久维持高真空度或抵抗管道漏气；二是当行车管道内出现意外事故或紧急状况时，抽风口可变成进风口，抽风机可变成送风机，可迅速向行车管道内输入新鲜空气，让整个管道瞬间充满氧气，使车厢及乘客处于有氧环境，就象在开放空间公路上行驶一样。“行车管道”真空度越高，行车阻力越小，抽风管道抽风速度越快，行车阻力越小。上述抽风口与进风口角色或功能可以对调，以便配合行车管道反向通行(但这种反向行驶只能满足紧急状态，一般常态下应设置双向复线行车管道)。行车管道的气密性、进风口是否关闭、抽风口是否有力等综合因素将决定行车管道绝对真空或相对真空是否能实现或是否能维持)。方案中“最小管径”是指行车管道直径很小，最好仅仅略大于一个仅能坐卧一人的单人车厢。行车管道设计为“最小管径”的目的一是将大管道中车体的迎风“面”变成小管道中车体的迎风“点”，极大减小行车阻力；二是管径越小建设成本越小；三是管径越小机械抽风效果、管道照明效果、管道控温效果越好；四是管径越小越容易实现绝对真空或相对真空(就象小管径的注射器很容易被抽空一样)，同时管径越小对管道漏气的容忍度越大(因为可以容忍的漏气越容易被再度抽空，这样，即使有无法克服的漏气存在，仍能维持行车管道的高真空度); 五是管径越小，断面空间跨度越小，同样材质的管道会越显坚固(越能抗负压抗真空)，或者说管径越小对管道材质的坚固性、抗压性要求越低，可供选择的材质范围越大(甚至只需低成本钢筋混凝土管道或其它低成本材料管道)，可供选择的加工技术越多(甚至可以大大降低制式管道工程加工的难度与成本)。方案中“最小单元”是指该动车的车厢最好为单人车厢或微型货厢(以下也可称为最小单元客车厢或最小单元货车厢)。该单人车厢体积很小，最好仅仅只能容纳一个成人及随身行李即可，每节单人车厢单独配置动力，每节车厢不须连在一起，既可以单人单飞(即一人一车行驶)，也可多人齐飞(即重复单元动组行驶由多节车厢零距离或近距离、无连接或有连接的挨在一起，类似无形连接或有形连接的动车组，每节车厢仅乘一人)。同理，该微型货厢体积或容量也很小，仅相当于单人车厢大小或中小包裹大小。动力车厢设计成“最小单元”的目的一是获得一个超轻型的车厢，惯性质量小，启动、刹车、运行速度快，达到超高速时所需能量小，或者说同样的耗能可获得更高的超高速；二是车厢越小，单位承重力小，机件配件摩擦力小，磨损小，寿命长；三是车厢越小，单位承重力小，摩擦阻力小，启动与刹车速度快；四是车厢越小，动车急速启动或急速刹车时车体变形扭矩越小，车体或部件寿命越长(就象人坐着时比站着时晃动小一样，是因为人坐着时的扭矩小于站着时的扭矩)；五是车厢越小，车厢在行车管道之外的机动性越强，越便于在上车车站和下车车站进行机动(行车管道的两端配套设有上车车站和下车车站。上车车站和下车车站内设有传送带、机械臂、升降机等车厢迂回传送设施，这些车厢迂回传送设施位于行车管道外，围绕管道口迂回。以便在上车车站将载人载物车厢送入行车管道，在下车车站将载人载物车厢带离行车管道。上述“车厢迂回传送设施”能够充分利用车站内水平空间的不同隔道或垂直空间的不同隔层进行迂回，以便做到小车站大容量)。为避开人口稠密区(以降低笔直管道布线成本)，行车管道可设在远郊，上车车站或下车车站可设在闹市区，这样车站与行车管道虽然相距较远，但有车厢迂回传送设施转运接送。由于上述“最小单元货车厢(即微型货厢)”的外形体积或容量可采取中小包裹型设计，尤其适用于超高速、免押运、全密闭运送中小包裹及所有信件。虽然车厢的外径始终小于行车管道的内径，但车厢的长度可以适当灵活，比如可根据人体平均身高、人体最大身高、是否母婴同行等不同情况由乘客自由预订超短单人车厢、普长单人车厢、加长单人车厢(或针对特小包裹、特大包裹由用户自由预订超短货厢、普长货厢、加长货厢)。即使是“超短单人车厢”也可以母婴同行，因为以一节圆筒状卧式车厢为例，可设计成上中下三层，上层稍小卧婴儿加行李，中层最宽卧成人加行李，底层稍小放行李、方便袋、火箭燃料、永磁体或安放磁悬浮动车的直线电机的运动部份。车厢越短，行车管道内容纳的车厢数越多，载人载物流量越大。车厢越短越符合最小单元设计原理，越符合超高速设计要求。因此车厢长度不是越长越好。但特殊情况下，也不反对临时加长至二人车厢、三人车厢或多人车厢。方案中“全程供能”是指行车管道能全程提供动车行驶时的部分或全部的动力或平衡力，以便提供车体垂直方向的悬浮力、上下左右方向的平衡力及水平方向的启动力和刹车力(其中，上下左右方向的平衡力将决定车厢在行车管道内的晃动程度，车厢晃动越小，车厢与行车管道的有害摩擦越小，对行车动力的负作用越小。为减小车厢晃动，可通过“车厢-管道距离感应”等方式调整上下左右方向的平衡力，毕竟上下左右方向的平衡力不会大过车厢本身的重力，且远小于水平方向的最大推动力或牵引力，因此属于可以预见可以控制的轻型作用力)。本发明借助“全程供能”不再受“载油量(供电量)”限制，不再有“最大航程”限制，管道到达哪里，能量供给 到哪里，航程延伸到哪里。方案中，车厢动力可以分为两个方面进行理解，其一，车厢在启动期间的动力类型可以多样(比如可以使用火箭推进器之类的相对强劲型动力，以便使车厢短时间达到超高速，由于只需短时间供能，不需携带太多燃料。建议达到超高速后，让燃料恰好耗尽，让车体变得最轻)；其二，车厢在启动后超高速平稳行驶期间的动力类型为电力、电磁、永磁或其它相对温和型动力等，但也不反对在整个行车管道内自始至终均采用强劲型动力或自始至终均采用温和型动力。方案中“动力车厢”是指动车的动力既可来自于行车管道也可来自于车厢体(比如产生磁悬浮动车牵引力的直线电机的固定部分位于管道壁，运动部分位于车厢体)。上述“单人车厢”既可设计成单人单卧型也可设计成单人单坐型，但最好设计成单人单卧型，即采用卧式而不采用坐式或立式，这种卧式设计是为了让行车管道在设计时取最小管径，有利于将管道设计成便于安装、便于拆卸、便于运输、便于维护的制式管道，有利于管道布线时穿城而过、穿墙而过、逢山过山、逢水过水，笔直行走，降低管线建设成本，管径越小，成本越低(技术条件成熟时，成本可低到传统高铁建设费用的1/100甚至更低，将巨额投资项目变成小额投资项目。为了节省管道布线成本，行车管道甚至可在不愿搬迁的居民家中或无法绕过的大型建筑中依靠小管径优势穿墙而过，不必拐着弯道行驶，不必避开人口稠密区，甚至不需要考虑行车管道内车厢的承重问题，因为单人车厢极轻且车厢几乎是漂浮在行车管道中，这也使得行车管道的施工变得更为容易。此外，之所以建议行车管道笔直行走，是因为笔直行走的行车管道最符合惯性原理及最短直线距离原理，最节能，最省材，最省时。低成本行车管道既可以深埋于地下，也可以高架于空中，也可以贴着地面而行(试想，如果管径太大，硬要将其高架于空中，首先就成本而言就不可行；相反，如果取单人单卧最小管径，就成本而言可行性极大)。位于空中或地下的低成本行车管道与地面铁路相比至少可以节省大片的耕地(即使地下布满了行车管道，也不会占用耕地；同样，即使空中布满了行车管道，也不会占用耕地，正是因为行车管道的管径太小，遮不住阳光)。行车管道位于地下越深越不易被侦测或被轰炸。独立于客运系统的超高速邮政快递专用管道(或称超高速物流通道)，可专门火速运送特小包裹或所有信件，当行车管道细小到只有光缆或电缆粗细时，信封将不再是传统扁平状，而是圆筒状，直接放置在一个笔筒大小的车厢内，做到“一信封一车厢”(如同“一人一车厢”的缩微版，该缩微信封及缩微车厢运行在一条“缩微信缆”内，该“缩微信缆”的行车速度将快得惊人，建设成本将低得惊人)。方案中，车厢头部是否设计成指弹头形状完全根据行车管道的真空度决定，在高度真空管道或顺风管道行驶时或空气阻力很小时，车厢头部可设计成任意形状。方案中，车厢上下左右四个方向全是管道壁(相当于一个“全位跑道”)，这样在急速刹车时，上下左右四个方向的管道壁均可看着刹车跑道(刹车力分布越均匀，车厢扭矩越小，刹车越平稳，刹车越迅速，对车厢或部件的扭伤越小)；在急速启动时，上下左右四个方向均可看成启动跑道(而传统轮轨型动车只有底部一个方向是跑道，相当于一个“偏位跑道”，扭矩大，伤车体)。方案中，管道内壁或车厢外部(最好是管道内壁以减轻车重)是否设置启动轮、刹车轮、摩擦轮、摩擦垫、支撑轮、弹簧片、缓冲针、润滑剂完全根据启动与刹车的动力类型而定，如果采用全程磁悬浮技术和永磁体技术提供动力或平衡力，则不需设置或尽少设置，且这些启动轮、刹车轮、摩擦轮、摩擦垫、支撑轮、弹簧片、缓冲针最好设计成可收可放型，以便在高速行驶时全部收起，减少阻力。但在真空管道或顺风管道行驶时或空气阻力及摩擦阻力很小时，不必设计成可收可放型。以弹簧片或缓冲针为例，车厢上下左右四个方向可各设置一两个点状弹簧片或缓冲针，以控制车厢晃动(这样，晃动的车厢与行车管道只有点式接触而无面式接 触，缓冲针的针头越尖细或弹簧片的触头越小，车厢与管道壁之间的摩擦阻力越小；这里所说的弹簧片或缓冲针是低值易耗品，即使频繁更换也不会大幅提高运行成本)。当行车管道与车厢体采用“活塞方案”设计时(即行车管道内壁与车厢体外壁之间几乎无缝隙无漏气，只有润滑剂，车厢在行车管道内几乎无晃动)，则车厢体上可设置一个或多个前后方向贯通于整个车厢体的中空泄压管，以防止在行车管道内产生局部高压气团或局部堵塞气团，从而降低行车速度。方案中“动力”既包括为动车加速的启动力也包括为动车减速的刹车力，既包括保持车体悬浮向上的平衡力(如磁悬浮力或永磁体力)，也包括平稳行驶时保持车体向前的牵引力。上述“最小单元客车厢”在绝对真空或相对真空行车管道行驶时或在空气稀薄行车管道行驶时，应保持全密闭，此时，客车厢应带有供氧等生命保障系统(或带有氧气瓶、氧气袋、吸氧管等)，就象机舱或太空舱一样，但上述“客车厢”供氧系统设计难度远小于太空舱，理由有四，一是客车厢远小于太空舱；二是太空舱需要在太空中开舱，而客车厢不需要在行车管道中开门；三是太空舱舱门需要航天员自己开或关(无舱外人员协助)，而客车厢厢门不需要乘客自己开或关(在上车车站或下车车站全靠厢外人员或厢外机械开或关)；四是太空舱起码需要密闭数天或数月，而客车厢从出发地到目的地最短只需要密闭几分钟或几十分钟。此外，有条件时，客车厢最好还要配备报警系统、呼叫系统、对讲系统、卫星定位系统(以实时显示车厢在行车管道内的准确位置)；有条件时，车厢体外壁最好采用真空夹层设计以便隔音；有条件时，行车管道位于地上或空中时，车厢窗口或行车管道最好采用全透明的玻璃材料，以便让乘客享受沿途风景；即使行车管道位于地下，也可通过车厢内电视屏幕及行车管道外密布的微型摄像探头播放实时外景，以便让乘客知道身处何处，身临其境，欣赏风景，愉悦感受超高速。上述行车管道的“跨度”(如“大跨度”“小跨度”)是指行车管道的横断面跨度而不是指行车管道的长度。上述“抽风机”与传统抽气机、抽空机、真空泵等默认为一个意思或一个原理或一个功能。方案中“行车管道”为绝对真空或相对真空时，行车管道在入口端与出口端管径变小，变为一相当于最小单元车厢大小的接车室(接车室为行车管道在两端的延伸，也可看作是行车管道的一部分，只是接车室的管径更加小于行车管道内径，以进一步减小行车管道内壁与车厢之间的空隙，目的是在接车过程中尽可能不带进室外空气，至少不应产生不可抵抗的漏气，或者说即使有少量漏气，也可很快被抽空)，接车室两端各设一道阀门，依靠两道阀门“异步开启技术”可实现管外车厢轮流进入、管内车厢轮流驶出，且能维持行车管道内的总体真空度不变。上述两阀门“异步开启”时可以确保至少要有一个阀门始终处于关闭状态，防止因同时开启而出现漏气。这样，行车管道的入口端、出口端始终有阀门关闭着，入口端阀门与出口端阀门之间形成封闭的行车管道空间(即绝对真空或相对真空)。这样，在不影响行车管道内真空度的前提下，车厢可有秩序的、持续不断的、轮流的从行车管道的入口端驶入或依靠管外设备送入行车管道，经过远距离超高速行驶后，再从行车管道的出口端驶出或依靠管外设备带离行车管道。为了方便车厢在接车室内移动，接车室管道内壁或车厢外部(最好是接车室管道内壁以减轻车重)可设置启动轮或支撑轮或润滑剂。为了防止室外空气通过接车室缝隙进入行车管道，接车室管道内壁可设置松紧适度的密封垫圈或摩擦垫圈或防漏油，即使会对车厢产生一定阻力，也仅限于行车管道的低速进管瞬间与低速出管瞬间。为提高车厢进入行车管道与离开行车管道的速度，行车管道的进口处或出口处可以设置与行车管道管径大致相等的弯管道 叉及多条分流管道。弯管道叉可以在几分钟内甚至更短时间内不停地变向，以便在不同的上车班次对接不同方向的上车分流管道，或在不同的下车班次对接不同方向的下车分流管道。弯管道叉应采用高强度材料以便在上车车站时将多个行进方向的已经提速至“分流中速”的车流强行合流为一个行进方向(即进入一条行车管道)；同理，以便在下车车站时将一个方向行进的已经减速至“分流中速”的车流强行分流为多个行进方向(即进入多条分流管道)。当客货流量相对较小时(比如支线城市行车管道)，方案中可以不设置弯管道叉及分流管道。当分流管道的分流口正对行车管道的行车方向时，则应设置直管道叉，以便与弯管道叉一样进行平移、翻转、切换。“无道叉方案”适用于秒钟车次(比如只隔几秒钟就有一节车厢进入接车室或离开接车室)，“有道叉方案”适用于分钟班次(比如几分钟就有由多节车厢紧挨在一起的一班车厢而不是一节车厢通过分流管道进入行车管道或离开行车管道)。“无道叉方案”(或秒钟车次方案)相对来说适用于客货流量较小的支线城市管道，“有道叉方案”(或分钟班次方案)相对来说适用于客货流量较大的干线城市管道。分钟班次方案中，前后两班次间隔的时间越长则留给道叉进行切换的时间越充足。上述由行车管道、弯管道叉、直管道叉、分流管道组成的管道全长称为广义行车管道(单独的行车管道称为狭义行车管道)，广义行车管道与狭义行车管道相对于管外设施(如车厢迂回传送设施、上车车站、下车车站等)而言可以统称为行车管道，以便于统一理解行车管道与管外设施的位置关系，也便于统一理解管内设施(动力车厢、启动轮、刹车轮、摩擦轮、摩擦垫、支撑轮、弹簧片、缓冲针、润滑剂等)与行车管道的位置关系。上述接车室的位置应始终位于广义行车管道或狭义行车管道的两端的最外侧的出入口处，车厢在该处的行车速度最慢，为“接车低速”(即要么是位于出发地接车室，等待加速；要么是已到达目的地且已完成减速，可以离开接车室)。必要时(比如行车管道为绝对真空或相对真空时)，弯管道叉、直管道叉处应设置阀门。上述广义行车管道中，有几条分流管道就应该有几个接车室。上述“分流中速”是指分流管道中的行车速度略高于接车室的“接车低速”，但远没达到行车管道的“行车高速”(包括稍超高速、特超高速、超音速)。(如果只有“接车低速”而没有“分流中速”，则行车管道只能满足于小流量“秒钟车次”;如果既有“接车低速”又有“分流中速”，则行车管道能满足于大流量“分钟班次”)。为方便叙述或便于理解，如无特殊说明，以上方案中行车管道的横断面的最佳设计默认为正圆形；行车管道内车厢厢体的横断面的最佳设计也默认为正圆形；行车管道的轴心与车厢厢体的轴心的最佳设计默认为同心行驶(无接触无晃动平稳行驶)或可控制为同心行驶(或可控制为无接触无晃动平稳行驶)；行车管道的行进方向的最佳设计默认为笔直行走；绝对真空或相对真空行车管道的内壁与车厢外壁之间的空隙的最佳设计默认为最小摩擦阻力及最小空隙；机械抽风行车管道及自然通风行车管道的内壁与车厢外壁之间的空隙的最佳设计默认为最小空气阻力；采用“活塞方案”设计时，空隙中默认为仅含有润滑剂，车厢在行车管道内默认为零晃动。上述这些默认仅仅是为了叙述方便或便于理解而已，并不代表实际的强制的设计方案。本发明在超高速尤其是超音速行驶时能依靠惯性力及平衡力飘浮在行车管道内。本发明在同一管道内可实现多台动车前后零车距、近车距、零时距、近时距行驶，因此整个·管道在饱和状态下或高峰时段可容纳几千台、几万台、几十万台甚至更多台动车鱼贯穿梭行驶，故载人载物流量极大(就象高速公路上始终布满了急驶的车辆，而不是只有一辆车在行驶)。由于最小单元客车厢与最小单元货车厢可以前后搭配同行，故整个行车管道可以始终处于饱和运行状态，故载人载物流量极大。本发明同一行车管道内的无数台动车只会有一个行驶方向及一个单行道，因此，不会发生对碰、超车、急停、抢道占道、人为飙车、激烈追尾等险情(并且可通过距离感应技术或物理缓冲技术或其它方式控制相邻两车厢的相对速度或相撞力度而将车厢追尾变为“无害追尾”，这种“无害追尾”有利于尽量缩小车厢距离甚至达到零距离，有利于让行车管道的全段尤其是行车管道的入口段即加速段以及出口段即减速段处于最理想的众多车厢饱和运行状态；“无害追尾”即使再激烈也不是迎面对撞，更不会撞飞出轨，因为不管相撞的是前一车厢还是后一车厢，在“紧箍咒”似的行车管道内，无法出轨，无轨可出；甚至在车厢受到激烈碰撞时，车厢内的人员有可能毫无感觉，因为撞击力或震感已经被事先设计好的缓冲系统减弱了或中和了)。本发明能实现“一家十口”分乘十台单人单卧动车前后零车距、近车距、零时距、近时距、动车组行驶，故等同于传统一列动车中同一车厢内十人同车到达。本发明行驶速度极快，万里之遥也只是短时旅行，不会产生久卧疲劳(即使是相距千里的跨城旅行在时间的感觉上也只是如同坐了几分钟的公交巴士而已；十几分钟的恐独感绝不会超过一个小时乘坐飞机时的恐高感、恐坠感)。本发明是单人间，如厕时不需避讳他人，可设负压式、吸臭式、体位式便器或便管，不需起身，甚至只需侧一下身即可“解急”，不需厕所，重量轻。本发明乘客直接躺在车厢地板上，不需要座椅，重量轻。本发明为极速短时旅行，只需合衣而卧，不需铺盖被褥，重量轻。本发明是单人间，不会发生人际冲突、物品被盗或侵害案件，不需要乘务员或警务员等车组人员，重量轻。本发明在只有一个单行道、一个行进方向的行车管道内全自动程控行驶，不需要掌控方向及车速的驾驶室或驾驶员，重量轻。本发明是单人间，免费供应或投币供应餐饮，不需餐车，重量轻。本发明是极速短时旅行，即使没有餐车与卫生间也能“憋一下”，就象所有公交巴士及地铁列车上不设餐车与卫生间一样，重量轻。(即使突然坏了肚子而不小心吐了一地，也只是把自己的单人间变成了“厕所”，不会影响到其他人或其它车厢，且一般只需忍受十几分钟就到站了)。本发明是单人间，不会发生争抢氧气袋、氧气瓶、吸氧管现象，不会出现氧气不够用或被他人占用的现象(每人一份氧气不会被第二人占用)。本发明是单人间，“怕热者”调低车厢空调温度不影响“怕冷者”调高车厢空调温度，更个性化。本发明是单人间，乘客在自我空间中的如家主人感、旁若无人感、动手能力、自我照料能力会大大增强，更自助化。本发明采用机械抽风式行车管道时，抽风机可控制管道内的风向或风速，能让动车在“风洞”中顺风行驶，可大大减小空气阻力。管道直径越小，抽风效果越强。抽风力度越大，车厢维持超高速飞行时所需的动力越小。当风速与车速相等时，则空气阻力为零。同时可抽送冷风，以降低动车高速行驶时产生的机件摩擦升温或空气摩擦升温，全空调式的行车管道可以确保从千里之外的远方送过来的抢鲜水果、蔬菜、点心原汁原味。本发明在真空管道无接触行驶时，无噪音，在真空管道有接触行驶时，或在有风管道行驶时能将有限噪音控制在密闭的行车管道内，不会扩散到居民区，不会在管道周边引起席卷风，在人口稠密的中心 城区不需因噪音或席卷风减速行驶。本发明能全天候24小时行驶，不受台风、大雾、冰雪等极端恶劣天气条件影响。本发明可以做到单人车次，不需预约，不需等候，零误车，零晚点，车不拼人，人不拼车，人急车急，可以做到让乘客或货物即来即走，急来急走，且完全杜绝空座空载现象。(这里所说的“单人车次”是指一人一车或中小包裹一货一车、单独行驶、随时发车的零散车次，甚至在高峰期可以数秒钟一车次；“不需预约”是指不需提前买票，只需当场买票即可；“不需等候”是指不需在候车室内长时间等待甚至不需设置候车室，甚至只需在动车车站内设置一个满足即来即走的公交站台而已零误车，零晚点”是指上车前上厕所时或出发前睡懒觉时不需担心车已开走，因为随时有车，不会因为错过几分钟而走不了(不需要推迟到明天再走)；“车不拼人，人不拼车，人急车急”是指车厢中只需凑齐一人即可发车，不需车拼人或人拼车、不需车拼货或货拼车，人不等车，货不等车；“杜绝空座空载”是指不会在一节行驶的车厢中出现了空座位或空货位)。相反，现有运行在支线城市的动车改为直达方式运行时(即中途不需停靠全部两三个小站时)虽然也可以一样做到30分钟就可以到达目的地，但由于客流量有限往往只有固定的一两趟动车，无法做到让乘客即来即走，急来急走。传统动车的“稀少班次”就好比一节车厢需要花一天时间凑齐上百人才能发车，就好比虽然是一人坐车却必须与百人拼车，拼掉的是时间和效率。(比如，小张参加完远在千里之外的好友新婚午宴后却无法在仅剩的20分钟内迅速返回参加父亲九十大寿晚宴，只因为没有一辆急来急走的“私人动车”。又比如，急需要早上出发的乘客不得不浪费十多个小时才能坐上仅有的一趟晚班动车，实在是人急车不急，效率何其低！更有甚者，设有百人座位的车厢如果等到发车时也只拼齐了 50人仍旧必须发车，另外50个空位座椅也被迫同行，成了无效载荷，故传统动车无法杜绝空座空载现象)。本发明“客货直达”是指行车管道中途不上下乘客及货物。本发明最小单元、最小管径、行车管道及超高速在实际设计或实际运行时并非绝对，允许放宽设计或放宽运行。如无特殊说明，本发明所称“超高速”多指超过现有动车的行车速度甚至可超过现有飞机的飞行速度甚至达到超音速。不过，本发明行车速度追求但不限于超高速。本发明设计速度或运行速度低于传统车速时仍可由于“即来即走”优势而比传统动车抢先到达目的地，因此如果将“车等人、人等车、车拼人、人拼车”等无效等待耗时计算在内，本发明“即来即走”平均后的行车速度仍然高于传统动车“早来晚走”平均后的行车速度，因此本发明设计车速或运行车速并非必须为超高速。本发明最小单元追求但不限于单人车厢。本发明所称“最小单元”的实际大小并非强制设计为单人车厢，在高真空条件下或在高推力情况下或在设计车速不是以追求超高速为目的条件下，最小单元可相对放宽为二人车厢、三人车厢或多人车厢，最小单元货厢的体积一方面可以相应扩大(也可双倍于、三倍于或多倍于单人车厢的体积或根据实际需要进行适当扩大)，另一方面也可以进一步缩小(比如，如果改客货两用行车管道为货物专用行车管道，最小单元货厢的体积甚至可以小到只有单个信件或单件包裹大小，不必受限于单人车厢大小)。本发明最小管径追求但不限于仅容纳单人车厢，实际设计时可放宽至容纳二人车厢、三人车厢、多人车厢。但依上述放宽设计或放宽运行后，本发明在理想环境及可比条件下，一节车厢的人数必定远小于传统车厢的人数，一节车厢的体积必定远小于传统车厢的体积，行车管道的管径必定远小于传统列车管道，最小单元货厢的体积必定远小于传统车皮，平均后的行车速度必定高于传统动车平均后的行车速度，并且在制造技术成熟后，建设成本、运行成本或综合成本必定远小于传统动车。本发明即使采用传统轮轨型结构设计及传统轮轨型动力设计等保守设计方案，其相对较小的车厢与相对较小的管径也将会使平均行车速度或最大行车速度获得 大幅提升(这里的“轮轨型”设计是指“轮”位于本发明车厢体外壁如底部，“轨”位于本发明行车管道内壁如下侧，“轮子”运行于“轨道”上。这种保守设计方案与现有轮轨型动车的最大区别点是本发明带有行车管道且车体为最小单元，共同点是轮与轨属于接触运行而非漂浮运行，即使不采用最先进的磁悬浮技术也行，即使不采用真空度极高的行车管道也行，甚至只采用普通的自然通风行车管道也行，或者“轮子”和“轨道”均位于车厢的顶部也行，这样“轮子”挂在“轨道”上)。上述放宽设计还包括以下情形，即，当本发明不需要在真空环境运行时，可使用简化骨架代替行车管道或者干脆取消行车管道。“简化骨架”是指行车管道看起来只是由两三条骨架构成(非密闭，非管状)，这些骨架可以是护栏、护杆、护架、护线(磨擦栏、磨擦杆、磨擦架、磨擦线)，或者可以是地轨、吊轨、吊架或传统轮轨及其附属物。这些骨架既可以提供全程供能，也可以提供启动力、刹车力、上下左右方向的平衡力，还可以提供全位跑道(以便沿车体各部位均匀分布刹车力，以便消除刹车力分布不均匀时对车体产生的有害扭矩)。无行车管道时，本发明以最小单元车厢为主要技术特征。无行车管道时，由于车体很小以及指弹头设计，不会产生强烈席卷风和噪音；由于在开放空间运行，此时供氧系统并非必需。无行车管道时，虽然车速因有空气阻力而很难达到超音速，但车速将明显快于传统车速。本发明追求但不限于特超高速。在特超高速如超音速条件下，本发明可实现超高速跨城公交、超闻速物流、超闻速/[目缆、超闻速商务、超闻速机动、超时空城市生活圈、超时空城市物流圈，甚至实现地球村，从而颠覆传统时空观念。比如，“上海居住，北京上班” “巴黎居住，柏林上班”等跨城公交成为可能(15分钟前呆在上海的家中，15分钟后出现在北京的办公室里，可形成超时空城市生活圈。10分钟前在网上发现了一款心仪的首饰，10分钟后通过特快物流通道或“超高速信缆”采购到手并且戴在了心爱女友的手腕上，可形成超时空城市物流圈，从而赋予互联网与物流网以新的内涵)。又比如，跨国商务公司老总I小时前还在东半球处理国内商务，I小时后就出现在西半球参加国际会议，大大节省耗费在旅途上的时间，传统需要一周的行程本发明可以一天内完成。又比如通过超高速“缩微信缆”投递的合同原件或紧急函件有可能只比传真件或电子件晚到约10分钟。超高速救灾车、超高速保鲜车、超高速机动车可实现意想不到的突袭、突击、机动、抢鲜效果。
本发明既适用于远距离干线管道客货直达(如北京-香港线，莫斯科-纽约线，可形成全球范围“地球村”)，也适用于近距离支线管道客货直达(如北京-天津线，广州-深圳线，尤其适用于省会中心城市至地市州管线，可形成全省范围“10分钟城市生活圈”)。前者因距离远可采用“特超高速”，后者因距离近可采用“稍超高速”(不管是特超高速还是稍超高速均可以远超现有行车速度)，且前者与后者可达到一样的极短时程效果(比如，干线城市远距离特超高速可能需要20分钟到达目的地，但支线城市近距离稍超高速可能只需10分钟到达目的地，对支线城市的异地上班族来说，稍超高速足够了，如果觉得稍超高速还是太快，使用低真空度行车管道或自然通风行车管道就足够了，而不需要刻意追求绝对真空或高度真空，也不要刻意追求超过传统车速，因为不停靠任何站点，因为是直达，因为是支线，因为全程只有一两百公里)。
权利要求
1.一种最小单元最小管径超高速管道动车，其特征是，一能够全程供能的最小管径行车管道内设有一最小单元动力车厢。
2.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是车厢可设计成单人单卧型客车厢或微型货厢。
3.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是行车管道及车厢可设计成缩微信缆。
4.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是行车管道两端设有接车室、上车车站、下车车站、车厢迂回传送设施。
5.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是行车管道与车厢设计时可采用活塞方案，车厢体上可设有中空泄压管。
6.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是车厢可以设计为普长车厢、加长车厢。
7.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是行车管道的管道壁设有抽风口、进风口、抽风机。
8.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是行车管道的进口处或出口处可以设置弯管道叉、直管道叉及分流管道。
9.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是行车管道内壁或车厢外部可设置启动轮、刹车轮、摩擦轮、摩擦垫、支撑轮、弹簧片、缓冲针、润滑剂。
10.依权利要求I所述的一种最小单元最小管径超高速管道动车，特征是最小单元、最小管径及超高速允许放宽设计或放宽运行。
全文摘要
本发明涉及一种最小单元最小管径超高速管道动车，其特征在于一能够全程供能的最小管径行车管道内设有一最小单元动力车厢。本发明能实现能全天候、超高速、零误车、零晚点、单人车次、车不拼人、人不拼车、人急车急、乘客与货物即来即走，急来急走，杜绝空座空载；既可最小单元单车行驶，也可重复单元动组行驶，既可单人单卧载人，也可中小包裹载物。本发明既适用于远距离干线城市客货直达，也适用于近距离支线城市客货直达。本发明能填补现有地铁、高铁、动车、飞机速度上、功能上、用途上的不足，尤其是可实现超高速跨城公交、超高速物流、超高速信缆、超时空城市生活圈、超时空城市物流圈，甚至实现地球村，从而颠覆传统时空观念。
文档编号B61B13/10GK102910179SQ201210472898
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者鲁正祥 申请人:鲁正祥