專利名稱：分散動力式超高速列車的制作方法
分散動力式超高列車，屬于車輛制造技術(shù)，發(fā)明它的目的，是為了建造一種可在中國現(xiàn)有鐵路主要干線上行駛的，最高運營時速超500公里的超高速列車；以使中國以最短的時間，最低的成本，實現(xiàn)鐵路的超高速化。
本發(fā)明是以“隨意行駛鐵路”的發(fā)明為基礎(chǔ)的，“隨意行駛鐵路”是要本發(fā)明人1992年完成的發(fā)明項目。其專利申請?zhí)柺?2102064.3。
本發(fā)明是“隨意行駛鐵路”的后繼發(fā)明。“隨意行駛鐵路”僅是改變一下鐵路的控制方法，就可使現(xiàn)有鐵路的運能提高六倍，并且，它還可實現(xiàn)超高速列車的自控狀態(tài)下的優(yōu)先越行，它可兼容不同速度的列車在同一條線路上行駛；因此，“隨意行駛鐵路”為分散動力式超高速列車提供了在現(xiàn)有路基大量的運行的條件，誠然，如果沒有“隨意行駛鐵路”，只是把現(xiàn)有鐵路的軌重和道叉改變一下，也可運行超高速列車，只不過這樣的鐵路通過列車的數(shù)量少于“隨意行駛鐵路”而已。
在發(fā)明分散動力式超高速列車的過程中，發(fā)明人參考了國外超高速列車所需動率的計算公式，該公式是N=Q·W·Vmax·K3600]]>N為高速列車所需的牽引力動率，單位是千瓦。
Q為高速列車的總質(zhì)量，單位是噸。
W為高速列車的單位阻力。(國外高速列車的阻力一般是153至160)。Vmax為高速列車的最高速度。]K為裕量余數(shù)。根據(jù)上述公式，一列全重為1000噸，時速要超過500公里的列車，其動力應(yīng)為 如此大的動率，如果要是按現(xiàn)有列車的設(shè)計方法，是根本造不出時速超500公里的列車的。因此才會有本技術(shù)的動力分散式，能量轉(zhuǎn)換的簡捷式的超高速列車的設(shè)計方法。
分散動力式超高速列車的技術(shù)，有三個部分組成，第一部分是動對動力電網(wǎng)的技術(shù)的改造，其主要工作只是加大電網(wǎng)的導(dǎo)線截面和加大電力變電站的容量。第二部分是鐵路部分，其主要的工作只是加大軌重，更換道叉。第三部分是列車制造技術(shù)，其技術(shù)有下列幾項第一是用自控的車體擺動，來抵消列車高速通過彎道時產(chǎn)生的離心力。第二是通過對列車外形光滑性設(shè)計，來減小列車的空氣阻力。第三是通過把動力分散于各軸的方法，來解決車輪與鋼軌的粘著力小于動力的問題。第四是通過加大列車動力的方法來保證列車的高速度。第五是，通過對車輪及相關(guān)部件進(jìn)行特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，來解決列車超高速運行時，車輪的漂浮，爬軌，橫向滑動等脫軌現(xiàn)象，其特征在于A)列車的高速，來至于其強大的動力。一列時速超500公里的列車，每噸所需功率高達(dá)32千瓦。
如此強大的動力，需要一個按置動力的空問，分散動力式超高速列車的動力配置的方法是，在每一節(jié)車廂的主框架下，成排地懸掛許多臺動力電機，這些電機分成兩組，每組電機都有一個共用軸，該軸分別不把其動力分別傳給車廂底部兩頭的車輪。
B)列車分為車頭節(jié)和車體節(jié)兩種，無論是車頭節(jié)或車體節(jié)，其車體的底盤都是一樣的，所不同的只是車上的裝備不同而已。就車一頭而言，由于其車頭要承受列列車前進(jìn)時的迎面空氣的阻力，所以它的一頭是鈍頭形的，另一頭則與車體節(jié)相同。車頭節(jié)上有一個駕駛室，一個設(shè)備室，一個乘務(wù)員，休息室。車頭節(jié)的設(shè)備室內(nèi)裝有可控硅整流及散熱設(shè)備和列車專用的超大功率調(diào)幅調(diào)頻設(shè)備，該設(shè)備自重約一噸。該設(shè)備的技術(shù)將在另外的專利申請中陳述。
車體節(jié)與車頭節(jié)不同之處是其底盤上部沒有車頭節(jié)的控制設(shè)備，它與現(xiàn)在列車車廂相同，也是有餐車、臥鋪車、硬座車、軟座車、快運郵遞車等。
C)列車高速通過彎道，是靠列車自身的傾斜來抵消其心力的。控制列車準(zhǔn)確可靠傾斜的技術(shù)，由兩種方法并用。一種是列車的每一節(jié)車廂上，都裝有一套獨立的控制車身傾斜的裝置，該裝置的原理是，用一種離心傳感器來控制一個電路，該電路控制一個液壓裝置，用該液壓裝置來控制車身的傾斜度，車身的傾斜度與離心力成正比。另一種方法是，在鐵路的彎道上，裝有一條顯示其彎道半徑大小的信號導(dǎo)軌，列車的每一節(jié)車廂的前部都裝有一套機械式速度傳感器，當(dāng)列車通過彎道時，機械式速度傳感器的凸輪，從信號導(dǎo)軌上滑過。這樣就使彎道半徑信號與列車速度信號組成了一個相加的關(guān)系。彎道半徑信號與列車的速度信號相加后，產(chǎn)生一個復(fù)合信號。該復(fù)合信號去控制一個電路。該電路又控制一個液壓裝置，該液壓裝置去控制列車車身的傾斜度。列車傾斜的軸心低于車輪的高度。
D)為減少列車的空氣阻力，列車的各車廂結(jié)合部和底部的轉(zhuǎn)向架等活動部位，均用一種類似于魚鱗片的物體包裹，該魚鱗片既保證列車活動部位的活動，又能使該部位光滑，以得到減少列車空氣阻力的目的。
E)列車的制動有兩套機構(gòu)，一套就是現(xiàn)在列車使用的氣閘機構(gòu)，另一種是直流制動。這種方法是對交流動力電機通以直流電，以此來得到制動列車的目的。
F)在車廂與車廂之間，有一套阻尼連接機構(gòu)，該機構(gòu)用來減少車廂間的橫向震蕩。
G)列車的能量轉(zhuǎn)換方式是，通過多級串并聯(lián)的可控硅元件和整流二極管元件，把電網(wǎng)的高壓交流電，全波整流為直流電。該直流電的電壓由可控硅控制。
整流后的電路，再通過一個變頻裝置，使直流電變成可調(diào)頻率的交流電，該交流電頻率與其電壓成正比，經(jīng)調(diào)幅調(diào)頻裝置后的電源，送至動力電機。動力電機采用串并聯(lián)的方法連接，以使低壓電機，適合高壓電網(wǎng)聯(lián)接條件。
H)列車的動力，除可用調(diào)頻調(diào)幅的電機之外，也可使用直流電動機和燃油發(fā)動機。
分散動力式超高速列車，使用燃油發(fā)動機的方法是，在各車廂的底部空間，掛裝許多臺燃油發(fā)動機，該發(fā)動機也是分成兩組，每組有一個共用軸。兩組的兩個共用軸分別傳向車廂兩頭的兩組車輪。在共用軸與車輪之間，有一個機械式離合器和變速器。各車廂的變速器，均有駕駛室集中控制。
I)列車各車廂間連接機構(gòu)的中心高度，與列車擺動的軸心等高。
總而言之，列車有了每噸超32千瓦的動力，有了光滑的外形，有了彎道自擺技術(shù)，有了車廂間的防震蕩阻尼裝置，列車就能實現(xiàn)時速超500公里的速度。
本技術(shù)優(yōu)于現(xiàn)有列車技術(shù)之處是現(xiàn)有的自擺式列車雖然也可在較小的彎道上行駛，但其時速只有200多公里。在日本和法國雖然有超高速列車，但列車只能行駛在其專有的新干線上。并且，其最高運營速度也只有370公里，而超不過500公里。磁懸浮列車的速度雖然可超過500公里，但其昂貴的磁鐵和線圈鋪成的軌道，使其幾乎失去了商業(yè)價值。
本技術(shù)實施后，它給中國帶來的利益是超越時代性的。其原因是，當(dāng)中國的工業(yè)經(jīng)濟出現(xiàn)飽和之后，中國國民經(jīng)濟新的增長點就是服務(wù)業(yè)，而服務(wù)業(yè)的主要發(fā)展方向是旅游業(yè)。旅游業(yè)又主要依靠的底價高速的交通運輸業(yè)。中國是一個人中眾多土地資源又非常少的國家，也是一個航空制造業(yè)落后的國家，如果我們象美國加樣用發(fā)展航空業(yè)來發(fā)展交通運輸，那么，我國就得等很長時間才能達(dá)到西方人的生活水平。如果我有了時速超500公里的列車，我國就可以在沒有發(fā)達(dá)的航空業(yè)的前提下，實現(xiàn)人民生活的高水平消費。就可以實現(xiàn)廣泛的國民就業(yè)。廣泛的國民就業(yè)帶來的又是社會的安定。
實現(xiàn)本發(fā)明的最好的方法是，由使用本技術(shù)者出資買得本技術(shù)后，由發(fā)明人親自主持試驗本技術(shù)。
權(quán)利要求
1.分散動力式超高速列車的技術(shù)，有三個部分組成，第一部分是動對動力電網(wǎng)的技術(shù)的改造，其主要工作只是加大電網(wǎng)的導(dǎo)線截面和加大電力變電站的容量。第二部分是鐵路部分，其主要的工作只是加大軌重，更換道叉。第三部分是列車制造技術(shù)，其技術(shù)有下列幾項第一是用自控的車體擺動，來抵消列車高速通過彎道時產(chǎn)生的離心力。第二是通過對列車外形光滑性設(shè)計，來減小列車的空氣阻力。第三是通過把動力分散于各軸的方法，來解決車輪與鋼軌的粘著力小于動力的問題。第四是通過加大列車動力的方法來保證列車的高速度。第五是，通過對車輪及相關(guān)部件進(jìn)行特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，來解決列車超高速運行時，車輪的漂浮，爬軌，橫向滑動等脫軌現(xiàn)象，其特征在于A)列車的高速，來至于其強大的動力。一列時速超500公里的列車，每噸所需功率高達(dá)32千瓦。如此強大的動力，需要一個按置動力的空問，分散動力式超高速列車的動力配置的方法是，在每一節(jié)車廂的主框架下，成排地懸掛許多臺動力電機，這些電機分成兩組，每組電機都有一個共用軸，該軸分別不把其動力分別傳給車廂底部兩頭的車輪。B)列車分為車頭節(jié)和車體節(jié)兩種，無論是車頭節(jié)或車體節(jié)，其車體的底盤都是一樣的，所不同的只是車上的裝備不同而已。就車一頭而言，由于其車頭要承受列列車前進(jìn)時的迎面空氣的阻力，所以它的一頭是鈍頭形的，另一頭則與車體節(jié)相同。車頭節(jié)上有一個駕駛室，一個設(shè)備室，一個乘務(wù)員，休息室。車頭節(jié)的設(shè)備室內(nèi)裝有可控硅整流及散熱設(shè)備和列車專用的超大功率調(diào)幅調(diào)頻設(shè)備，該設(shè)備自重約一噸。該設(shè)備的技術(shù)將在另外的專利申請中陳述。車體節(jié)與車頭節(jié)不同之處是其底盤上部沒有車頭節(jié)的控制設(shè)備，它與現(xiàn)在列車車廂相同，也是有餐車、臥鋪車、硬座車、軟座車、快運郵遞車等。C)列車高速通過彎道，是靠列車自身的傾斜來抵消其心力的。控制列車準(zhǔn)確可靠傾斜的技術(shù)，由兩種方法并用。一種是列車的每一節(jié)車廂上，都裝有一套獨立的控制車身傾斜的裝置，該裝置的原理是，用一種離心傳感器來控制一個電路，該電路控制一個液壓裝置，用該液壓裝置來控制車身的傾斜度，車身的傾斜度與離心力成正比。另一種方法是，在鐵路的彎道上，裝有一條顯示其彎道半徑大小的信號導(dǎo)軌，列車的每一節(jié)車廂的前部都裝有一套機械式速度傳感器，當(dāng)列車通過彎道時，機械式速度傳感器的凸輪，從信號導(dǎo)軌上滑過。這樣就使彎道半徑信號與列車速度信號組成了一個相加的關(guān)系。彎道半徑信號與列車的速度信號相加后，產(chǎn)生一個復(fù)合信號。該復(fù)合信號去控制一個電路。該電路又控制一個液壓裝置，該液壓裝置去控制列車車身的傾斜度。列車傾斜的軸心低于車輪的高度。D)為減少列車的空氣阻力，列車的各車廂結(jié)合部和底部的轉(zhuǎn)向架等活動部位，均用一種類似于魚鱗片的物體包裹，該魚鱗片既保證列車活動部位的活動，又能使該部位光滑，以得到減少列車空氣阻力的目的。E)列車的制動有兩套機構(gòu)，一套就是現(xiàn)在列車使用的氣閘機構(gòu)，另一種是直流制動。這種方法是對交流動力電機通以直流電，以此來得到制動列車的目的。F)在車廂與車廂之間，有一套阻尼連接機構(gòu)，該機構(gòu)用來減少車廂間的橫向震蕩。G)列車的能量轉(zhuǎn)換方式是，通過多級串并聯(lián)的可控硅元件和整流二極管元件，把電網(wǎng)的高壓交流電，全波整流為直流電。該直流電的電壓由可控硅控制。整流后的電路，再通過一個變頻裝置，使直流電變成可調(diào)頻率的交流電，該交流電頻率與其電壓成正比，經(jīng)調(diào)幅調(diào)頻裝置后的電源，送至動力電機。動力電機采用串并聯(lián)的方法連接，以使低壓電機，適合高壓電網(wǎng)聯(lián)接條件。H)列車的動力，除可用調(diào)頻調(diào)幅的電機之外，也可使用直流電動機和燃油發(fā)動機。分散動力式超高速列車，使用燃油發(fā)動機的方法是，在各車廂的底部空間，掛裝許多臺燃油發(fā)動機，該發(fā)動機也是分成兩組，每組有一個共用軸。兩組的兩個共用軸分別傳向車廂兩頭的兩組車輪。在共用軸與車輪之間，有一個機械式離合器和變速器。各車廂的變速器，均有駕駛室集中控制。I)列車各車廂間連接機構(gòu)的中心高度，與列車擺動的軸心等高。
2.根據(jù)分散動力式超高速列車權(quán)利要求1、H項的說明，一種使用燃油發(fā)動機為動力的超高速列車，其特征在于a列車有一個光滑的外形。b列車的動力掛裝在各車廂的底部。每一節(jié)車廂的底部裝許多臺發(fā)動機，這許多臺發(fā)動機分為兩組，每組有一個共用軸。該共用軸通過一個離合器傳給變速器，變速器又把發(fā)動機產(chǎn)生的力傳結(jié)車輪，列車各車廂的變速器是一種電動或液動控制的變速器，該變速器均由駕駛室同步集中控制。c列車的各車廂均裝有抵消彎道離心力的，自控的列車傾斜裝置，該裝置的原理與權(quán)利要求1的原理相同。
全文摘要
分散動力式超高速列車,屬于車輛制造技術(shù),它是一種可在現(xiàn)有鐵路上行駛的超高速列車。現(xiàn)有列車,由于動輪粘著力的限制,鐵路彎道的限制,動力自重比的限制,使其不能在現(xiàn)有鐵路上超高速行駛。本技術(shù)就是為解決此類問題而發(fā)明的。本技術(shù)是用調(diào)頻調(diào)幅控制車速,用自控傾斜車體來抵消彎道的離心力,用各車廂底部空間掛裝眾多的電機以滿足強大的動力需求。本技術(shù)是用來制造時速超500公里的列車。
文檔編號B61B13/00GK1377800SQ0210407
公開日2002年11月6日 申請日期2002年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者劉銘 申請人:劉銘