[發明專利]帶翼準懸浮與懸浮高速列車系統

在審

• 申請號: 201410636192.5
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104442859A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 康子純
• 申請（專利權）人: 康子純
• 主分類號: B61D17/02
• 分類號: B61D17/02;B61F9/00;B60L5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及軌道交通技術與航空飛行技術。

背景技術：

20世紀60年代以來，高鐵在日、德、法、意、西、韓等國相繼興起并獲快速發展。截止2012年底，世界高鐵運營里程已達24000km。

自1964年日本建成高鐵東海道新干線，以時速200km/h運營，其后，對速度的追求成為在安全、可靠、實用、經濟原則下發展高鐵的一個重要方面。1981年，法國高鐵TGV速度達380km/h；1988年德國ICE高鐵最高試驗速度達406.9km/h；2007年，法國的TGV-V150創當時最高試驗速度574.8km/h；2014年1月我國南車集團制造的CIT500型高鐵列車，在青島四方機車車輛股份有限公司試驗線路上，創造試驗速度605km/h的新的世界記錄。

我國高鐵始于2004年國務院常務會議提出并通過的“中長期鐵路網規劃”，該規劃提出建立超過1.2萬km、“四縱四橫”快速客運專線網。自此以后，我國高鐵在引進日本、德國、法國、加拿大等國高鐵技術基礎上，沿引進、消化、創新路徑，飛速發展。十余年來，我國高鐵后來居上，運營總里程2013年底已達11028km，運營速度達300～380km/h，穩居世界高鐵運營里程榜首，成為中國和平崛起的一張金光閃閃的名片，名揚世界。

據報道，我國有近萬名科技人員參入軌道交通的技術創新研究與開發。

科技人員的理論和試驗研究表明：高鐵涉及三大核心技術，即列車與軌道、接觸網的動力作用，空氣動力作用，以及列車牽引與制動。

高速列車的輪軌垂向作用力約與速度平方成正比，輪軌垂向力(軸重，尤其是簧下質量)影響軌道下沉變形，導致軌道不平順，造成磨損與破壞，并波及軌枕、道床和路基；輪軌的橫向作用力影響列車的穩定性與曲線通過的安全性。

高速列車的空氣動力作用，其所受空氣阻力約與速度平方成正比，據理論和試驗研究表明，當速度達160km/h時，空氣阻力已十分突出，車速達200km/h時，空氣阻力占列車所受總阻力的70％；和諧號CRH380A在京滬高鐵以時速486.1km/h運行，其所受空氣阻力超過總阻力的92％；如果時速達500km/h，則空氣阻力占總阻力的95％。列車空氣阻力以外所受阻力，主要就是輪軌垂向力、即軸重造成的摩擦阻力。

高鐵列車的能耗用于克服行車阻力，行車阻力一部分是輪軌摩擦阻力，另外大部分是空氣阻力。因此，高鐵列車的能耗主要用于克服空氣阻力，而空氣阻力約與速度平方成正比，故此，高鐵列車的單位距離能耗也大致與列車速度平方成正比。

由于列車所受空氣阻力是影響列車速度和能耗的主要因素，因此，減小或消除空氣阻力，便成為人類追求高速和超高速列車的又一個偉大夢想。

1999年，美國機械工程師戴睿·奧斯特提出“真空管道磁懸浮列車”的美國專利申請，試圖以密封真空管道磁懸浮列車，來達到高速和超高速運輸，并大幅降低能耗。2001年，我國學者張耀平將此概念性技術從美國引入中國，2002年，在美國工程師戴睿·奧斯特幫助下，我國西南交通大學組建以兩院院士沈志云、磁懸浮專家王家素和學者張耀平等參入的“真空管道運輸研究所”，在國家經費支持下，2006年開始作理論和試驗研究。據該研究所稱，他們第一步將在2020～2030年實現普通真空高鐵時速500-600km/h的運營；第二步二、三年后開展時速超過1000km/h的低真空磁懸浮列車研究；第三步開展時速4000-20000km/h的高真空磁懸浮列車的理論研究。該研究所稱，真空管道磁懸浮高速交通，由于管道密封，沒空氣摩擦，磁懸浮列車可以驚人高速運行，具有一系列優越性，諸如：

無需車載過多電源，安全性高，能靜止懸浮，啟動耗能少，運行噪音低，車體輕，適合高頻發車，大幅降低路基和軌道成本，以及可在海底和氣候惡劣地區不受任何影響安全運營，等等。

在目前世界上認真研究真空管道磁懸浮運輸系統的三個國家(美國、瑞士、中國)中，我國居于首位，除理論研究外，也開展了試驗研究。

不過，真空管道磁懸浮列車自申請專利以來，世界開展認真研究的僅三家，連精于模仿的日本也不為所動，可見，真空管道磁懸浮列車的開發前景包含許多風險。

其一，真空管道磁懸浮列車系統的基礎設施與傳統鐵路(包括高鐵)截然不同，包括真空管道、磁懸浮系統、列車、隧道、橋涵等的基礎設施建設的投入費用將是天文數字；尤其是在山區建設平直(大曲率半徑)隧道、橋梁，在海底建設隧道都將是人類史上費用極為巨大的宏偉工程。