超高速真空管道飛行器系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及交通運輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在真空管道內(nèi)高速運行的飛行器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國一線城市之間距離多在1000-2000公里，省會/二線城市之間多在300-3000公里，但是1小時內(nèi),高鐵運行不到350公里，民航客機不到900公里，遠途旅行時間長，只能通過“商務(wù)座”、“頭等艙”形式加大乘坐空間等手段來提高遠途旅行舒適性，但必須以高票價為代價，使得高舒適遠途旅行成為普通人的“奢侈品”，因此，未來遠途交通工具需要具備超高速度運行大幅縮短旅行時間來跨越提升舒適性的能力。

2015年，我國流動人口規(guī)模達已經(jīng)2.47億人，占總?cè)丝诘?8％，相當(dāng)于每六個人中有一個是流動人口。未來人們遠途工作出差、探親訪友和旅游的頻次將不斷續(xù)增多，遠程交通工具與人們工作生活的聯(lián)系將更為緊密。人們在遠途出差和旅行時，總是希望能夠依據(jù)個人的工作和生活具體時間安排，更為自由地選擇出發(fā)/到達時間，并且所乘交通工具的換乘方式和流程簡單，在旅途中滯留時間更短。然而，目前人們長途旅行受到火車和飛機的影響還很大，自由、便捷性還不夠。因此，未來遠途交通工具需要具備換乘簡單、發(fā)車頻次高、快速到達等能力以實現(xiàn)自由便捷性的大幅提高。

交通產(chǎn)業(yè)作為重大基礎(chǔ)設(shè)施，是帶動國家經(jīng)濟和就業(yè)等持續(xù)增長的重要領(lǐng)域，需要不斷探索能夠形成市場占有率優(yōu)勢的新交通工具，促進國家發(fā)展。按照開銳客運市場占有率模型，旅行時間是贏得客運市場占有率的首要因素。1804年，英國人德里維克制造出世界上第一臺蒸氣機車，此后經(jīng)過近200年發(fā)展，火車成功占據(jù)了陸上長途運輸市場的主要份額。1919年，英國制造了dh-16單發(fā)動機4座專用客機，之后近100年，民用航空以高速飛行縮短旅途時間的絕對優(yōu)勢，成功搶占了火車占有的部分長途運輸市場份額。為應(yīng)對競爭，鐵路領(lǐng)域聚焦速度，大力發(fā)展高速鐵路，如我國到2015年就建成1.8萬公里高鐵，以高特為主骨干的快速鐵路網(wǎng)絡(luò)總規(guī)模達到4萬公里，成功穩(wěn)住了市場占有率?；疖嚭惋w機進入細化市場，以及綜合比拼旅行時間、票價、安全性、服務(wù)的階段，交通體系整體得到良性發(fā)展。因此，未來遠途交通工具需要在綜合旅行時間、票價、安全性、服務(wù)等的能力方面出現(xiàn)大幅提升，具備激烈競爭條件下?lián)屨歼h途運輸市場份額的能力，從而有效推動交通產(chǎn)業(yè)整體持續(xù)發(fā)展。

目前，遠程快速交通工具主要是高速鐵路、噴氣式客機。其中，高速鐵路運行速度約250～400公里/小時，噴氣式客機運行速度約600～900公里/小時。

噴氣式客機的主要優(yōu)勢是速度快和受地理影響小，客機從空中點對點飛行，基本不受地表形貌限制，可以跨?；虻竭_偏遠/山地/島嶼/冰原等特殊地區(qū)。但是，噴氣式客機未來綜合性能大幅提升的空間小，主要體現(xiàn)在：

旅行時間持續(xù)縮短難度大。主要有兩個方面原因，一是空中飛行速度大幅提升代價高。自1903年萊特兄弟制造首架飛機以來，民航領(lǐng)域一直在努力提高飛行速度，1968～1969年，歐洲和蘇聯(lián)分別試飛“協(xié)和”號和圖144超聲速客機。但是，大型客機在稠密大氣層飛行，速度提升到超聲速以上，將出現(xiàn)嚴(yán)重的噪聲、音爆、高油耗和大氣污染等問題。例如，“協(xié)和”號飛行速度最大馬赫數(shù)2，起降噪音接近120分貝，遠超過人正常生活可承受的最大75～90分貝，油耗達到20.5噸/小時，因此，在小規(guī)模商業(yè)運營27年后，于2003年黯然退役，目前商業(yè)運營的大型客機基本都是亞聲速飛行。二是額外旅途時間難以縮短。由于飛機起降空間限制和噪聲影響等，機場通常必須遠離人口密集的市區(qū)，導(dǎo)致人們從住地到機場通常需要耗費較長時間，進入機場后還需要經(jīng)過復(fù)雜的安檢、檢票、候機流程。飛機在空中飛機的速度優(yōu)勢，在一定距離內(nèi)，被登機前和到站后所消耗的時間抵消，而這些在地面消耗的時間還沒有有效的解決方案。以國內(nèi)大型城市為例，從出發(fā)地市區(qū)到機場、進入機場到起飛、降落后到達目的地市區(qū)，通常平均分別需要約1個小時，總額外時間約3個小時。從北京到濟南、上海、廣州的直線距離分別大約360、1000和2000公里，雖然目前客機在空中飛行時間最快分別可以達到1小時10分鐘、2小時10分鐘、3小時20分鐘，但是總旅行時間實際上分別需要4、5和6.5個小時甚至更長。

舒適性持續(xù)提升的空間小。主要有兩個方面原因，一是大氣亂流的影響增多。大氣中普遍存在亂流，飛機在紊亂的氣流中飛行，會產(chǎn)生左右搖晃、上下拋擲和機身抖動的現(xiàn)象，上下高度經(jīng)常在可達數(shù)十米甚至數(shù)百米的范圍內(nèi)快速變化，嚴(yán)重影響乘客舒適度，并且還有危險性，近年來，每年都有顛簸受傷事件發(fā)生，2008年，上海航空公司一架飛機受亂流影響造成機上20余人受傷。根據(jù)世界氣象組織會議的預(yù)測，到2050年，由于全球變暖，航空乘客遇到的亂流數(shù)量將是目前的兩倍，且飛機難以避免。二是氣象條件的影響頻繁。航班延誤指比計劃降落時間延遲30分鐘以上。為了保證飛行安全，飛機需要達到符合起飛、飛行、降落的天氣標(biāo)準(zhǔn)，才能準(zhǔn)許起降，這些天氣標(biāo)準(zhǔn)包括出發(fā)地和目的地機場狀況(如能見度、低空云、雷雨區(qū)、強側(cè)風(fēng)等)、飛行航路上的氣象情況(如高空雷雨區(qū))，以及因惡劣天氣導(dǎo)致的后續(xù)狀況(如跑道結(jié)冰、嚴(yán)重積水等)。目前，天氣原因是造成航班延誤的主要原因之一，隨著全球變暖，未來惡劣/極端氣象將更為頻繁，乘客旅行體驗受氣象條件的影響將難以避免。

高速鐵路的主要優(yōu)勢是準(zhǔn)點率、安全系數(shù)高以及舒適性好。高鐵運行平穩(wěn)，并采取減震、隔音等措施，車內(nèi)環(huán)境安靜；火車站能夠在市區(qū)修建，與城市地鐵系統(tǒng)直接無縫駁接，額外旅途時間比飛機少，乘客旅途綜合體驗優(yōu)于飛機。高鐵在相對封閉環(huán)境中自動化運行，安全性高，如京廣高鐵武廣段開通運營6年來從未發(fā)生人員傷亡事故，日本新干線從1964年開通至今運行52年來從未發(fā)生過一起人員傷亡事故。但高速鐵路未來綜合性能大幅提升的空間也較小，主要體現(xiàn)在：

旅行時間可減小量已經(jīng)接近極限。火車在地面行駛需要克服機械摩擦阻力和空氣阻力。一方面，輪軌高速鐵路的機械摩擦阻力主要來自車輪與鐵軌之間的滾動摩擦，以及電機到車輪之間的傳動摩擦，持續(xù)減小的技術(shù)難度大。另一方面，由于空氣阻力與列車運行速度的平方成正比列車速度提升1倍，空氣阻力將增大4倍，當(dāng)列車在地面大氣環(huán)境中速度達到500公里/小時，列車需要克服的空氣阻力在總阻力中的比例將達到92％，摩擦阻力僅占8％。目前，高鐵實際運行速度最大僅為300公里/小時左右，試驗條件下的最高速度為600公里/小時左右。傳統(tǒng)鐵路進入高鐵時代后，未來實際運行速度大幅提升的難度大，遠途旅行時乘坐高鐵所需時間仍然較長。例如，從北京到廣州，目前乘坐高鐵最快也需要9小時18分左右，接近飛機3倍，即使乘坐7:40的最早班車，也要到17:14才能抵達，朝發(fā)才能夕至，舒適度、便捷性難以滿足未來人們遠途旅行需求。

遠途高速運營成本高。高速列車運行所需能耗與速度的三次方成正比(n＝κρsv³)，提高速度必然伴隨高能耗、高成本。中國鐵路總公司總經(jīng)理盛光祖接受采訪時表示，高鐵時速提高50公里，成本將提高三分之一左右，主要是電價、零部件磨損和維修成本加大。因此，遠距離的高速鐵路為保證運營利潤，不得不采取以下措施：一是提高票價。例如，從北京到廣州，目前高鐵的票價為一等座1380元，二等座862元，實際上已經(jīng)接近飛機平時的市場價格，競爭力大幅降低。二是減少發(fā)車頻次以保證上座率。例如，從北京到廣州目前每天僅有5個車次，并且由于速度慢，旅行時間長，導(dǎo)致除了7:40有一趟，其余4趟都集中在10:00-13:05三個小時之間，乘客出行的自由便捷性大幅降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種超高速管道飛行器系統(tǒng)，利用高溫超導(dǎo)磁懸浮裝置將飛行器懸浮在鋪設(shè)于管道內(nèi)的磁懸浮軌道上，實現(xiàn)在地面以接近聲速甚至超聲速的速度高速載貨或載人運輸。

一種超高速管道飛行器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括飛行器分系統(tǒng)、管道分系統(tǒng)、懸浮推進分系統(tǒng)、供電分系統(tǒng)和運行控制分系統(tǒng)；

所述飛行器分系統(tǒng)用于裝載和運送乘客并在管道分系統(tǒng)的真空管道內(nèi)運行；

所述管道分系統(tǒng)有兩條真空管道并列平行放置，管道內(nèi)部抽成接近真空的低氣壓環(huán)境，供飛行器往返使用，管道僅維持飛行器分系統(tǒng)高速運行所需的真空環(huán)境，不承擔(dān)飛行器及軌道的承力功能；

所述懸浮推進分系統(tǒng)用于提供飛行器行駛所需的懸浮力、導(dǎo)向力和推進力；

所述供電分系統(tǒng)采用太陽能發(fā)電與電網(wǎng)供電相結(jié)合的方式提供系統(tǒng)運行所需要的能量；

所述運行控制分系統(tǒng)根據(jù)運行計劃辦理飛行器運行進路，保證進路正確安全；實時控制和監(jiān)督飛行器運行速度，防止飛行器超速；調(diào)整飛行器追蹤問隔，保證運行安全。

進一步地，所述飛行器分系統(tǒng)包括機體、人機環(huán)境模塊和車載電源；機體內(nèi)部分隔成控制室、乘客室、行李室和機載電池室，機體總重不大于10噸；人機環(huán)境模塊乘客轉(zhuǎn)變符合生存條件的氣壓、符合大氣成分的空氣、以及適宜的溫濕度和人機交互設(shè)備；機載電源提供機上控制設(shè)備、生命保障設(shè)備與照明設(shè)備所需電能。

進一步地，所述管道分系統(tǒng)包括管道、真空設(shè)備、接駁裝置和路基橋隧；

真空設(shè)備由大型真空泵系和小型真空泵系兩部分組成，大型真空泵系用于初始或特殊狀態(tài)下抽出整個管道的大量空氣，此時需要選用大型真空泵，保證在較短時間獲取真空環(huán)境；真空保持系統(tǒng)用于在平時運營過程中保證真空環(huán)境平穩(wěn)可靠，由于管道及接縫存在的漏率，使得真空環(huán)境壓力逐漸增大，為了保持管道內(nèi)部真空環(huán)境平穩(wěn)，若開啟或部分開啟大型真空泵系統(tǒng)可能造成管道內(nèi)局部壓力不均衡，影響飛行器行駛安全，在管道的接縫處設(shè)置小型真空泵系；

接駁裝置用于實現(xiàn)站點間的乘客換乘；

路基橋隧為鋪設(shè)管道的基礎(chǔ)土建工程。

進一步地，所述懸浮推進分系統(tǒng)由懸浮裝置和推進裝置組成，

懸浮裝置使用永磁斥力型高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，主要結(jié)構(gòu)由高溫超導(dǎo)塊材和永磁軌道組成，推進裝置使用高溫超導(dǎo)同步直線電機，利用高溫超導(dǎo)塊材磁體作為電機次級；懸浮推進系統(tǒng)位于飛行器底部和軌道上；

懸浮裝置包括兩個子裝置：一個是永磁軌道，用于產(chǎn)生磁場；另一個是高溫超導(dǎo)塊材，用來改變或俘獲磁場，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的懸浮，永磁軌道布置在管道底部的路基上，超導(dǎo)塊材安裝在飛行器底部的杜瓦容器中；

飛行器使用高溫超導(dǎo)塊材磁體次級直線同步電機提供推力，利用充磁后的高溫超導(dǎo)塊材磁體(ybco)，取代常規(guī)電機中的永磁體，由于高溫超導(dǎo)快材的捕獲磁場強度比常規(guī)永磁體的磁場強度高很多倍，因此該種電機能夠提供更大的推力，同時具有更大的功率因素和更小的體積、重量。

進一步地，所述供電分系統(tǒng)包括鋪設(shè)在管道表面的太陽能供電裝置、電網(wǎng)供電裝置和牽引裝置；機體牽引供電首先由太陽能發(fā)電裝置提供，不足部分由外接電網(wǎng)變電站補充；太陽能發(fā)電板產(chǎn)生的電能經(jīng)電能轉(zhuǎn)換裝置傳入沿線間隔20km的軌旁變電站，與電網(wǎng)傳輸?shù)碾娔苋诤虾?，?jīng)沿路供電電纜分段傳入安裝在軌道上的初級線圈，牽引機體前進；

所述牽引裝置將取自受流軌的直流電變換成電壓和頻率均可調(diào)的三相交流電，并根據(jù)定子位置和速度進行實時控制，按一定的關(guān)系供給牽引直線電機，牽引裝置由主牽引逆變器及變流器組以及相應(yīng)的驅(qū)動控制器、濾波器和保護單元組成。

進一步地，所述運行控制分系統(tǒng)包括自動駕駛模塊、自動防護模塊、自動監(jiān)控模塊和信息傳輸模塊；

自動駕駛模塊具有自動懸浮控制功能、電力牽引控制功能、電力制動與機械制動控制功能、艙門控制功能、電源控制功能和輔助設(shè)備控制功能；

自動防護模塊采用全自動移動閉塞的方式，涵蓋進站保護功能、曲線限速保護功能、超速防護功能以及對駕駛誤操作自動保護功能；

自動監(jiān)控模塊具有速度測量和飛行器定位功能、進站檢測功能、全飛行器狀態(tài)檢測與顯示功能、故障診斷功能；

信息傳輸模塊對同步控制產(chǎn)生的測速定位的精度要求、自動控制產(chǎn)生的大容量信息傳輸給外部。

有益效果：

1、本發(fā)明的超高速管道飛行系統(tǒng)突破了制約飛機和高鐵速度提升的阻力瓶頸，能夠?qū)崿F(xiàn)“在地面以空中超聲速飛機的速度像高速鐵路一樣平穩(wěn)運行”，因此，旅行舒適性、便捷性，以及影響市場占有率的旅行時間、票價、安全性和服務(wù)等相比飛機和高鐵實現(xiàn)了跨越式提升。

2、本發(fā)明將旅行時間大幅縮短。主要有三個方面原因，一是解決了空氣阻力的問題。超高速管道運輸系統(tǒng)在近真空管道環(huán)境內(nèi)運行，空氣密度僅為民航客機(1萬米高空)的1.7％，高鐵的0.7％，高速運行需要克服的空氣阻力很小，所需消耗的推進功率小，并且速度提升到超聲速后的氣動噪音被密閉管道隔絕后基本不對軌道周邊人類環(huán)境造成影響。二是解決了摩擦阻力的問題。超高速管道運輸系統(tǒng)采用磁懸浮方式，摩擦阻力接近于零，突破了輪軌高速鐵路的摩擦阻力瓶頸。三是額外旅途時間短。超高速管道運輸系統(tǒng)的管道截面小，可埋入地下或搭在高架上，能夠直接與城市地鐵系統(tǒng)和高鐵站無縫連接，共用一套檢票系統(tǒng)和安檢系統(tǒng)。因此，通過超聲速與無縫接駁相結(jié)合，總旅行時間大幅縮短，從北京到廣州，總共只需2.5～3小時左右，僅為飛機的1/2、高鐵的1/4。

3、本發(fā)明使得出行的舒適度和便捷性全面提升。主要有四個方面原因，一是能夠在1小時內(nèi)完成遠途旅行。超高速管道運輸系統(tǒng)人體乘坐交通工具出行最舒適的1個小時內(nèi)運行1000公里～2000公里，覆蓋我國大部分大型城市。二是運行平穩(wěn)。相比傳統(tǒng)高速鐵路沒有機械接觸，相比飛機不存在大氣環(huán)境亂流影響，運行更為平穩(wěn)。三是受氣象條件影響小。管道密閉環(huán)境隔離了風(fēng)/雨/霜/雪等自然環(huán)境氣象變化影響，避免了飛機經(jīng)常出現(xiàn)的航班延誤情況。四是乘客真正實現(xiàn)自由定制出行時間。超高速管道運輸系統(tǒng)理論上可以24小時全天候，在幾分鐘的極短時間內(nèi)高頻度發(fā)車，并在1小時內(nèi)到達目的地，顛覆現(xiàn)有出行模式，真正實現(xiàn)人們便捷遠途旅行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成原理圖；

圖2為本發(fā)明飛行器分系統(tǒng)中的機體與真空分系統(tǒng)中管道的外形截面圖；

圖3為本發(fā)明機體外形氣動布局側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明機體外形氣動布局俯視圖；

圖5為本發(fā)明機體外形氣動布局仰視圖；

圖6為本發(fā)明機體中段橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明機體頭部前視圖；

圖8為本發(fā)明機體尾部后視圖。

其中：1-機體、2-真空管道、3-懸浮裝置、4-永磁軌道、5-推進裝置、6-推進線圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。

如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種超高速管道飛行器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括飛行器分系統(tǒng)、管道分系統(tǒng)、懸浮推進分系統(tǒng)、供電分系統(tǒng)和運行控制分系統(tǒng)；

飛行器分系統(tǒng)用于裝載和運送乘客并在管道分系統(tǒng)的真空管道內(nèi)運行；飛行器分系統(tǒng)包括機體、人機環(huán)境模塊和車載電源；機體內(nèi)部分隔成控制室、乘客室、行李室和機載電池室，機體總重不大于10噸；人機環(huán)境模塊乘客轉(zhuǎn)變符合生存條件的氣壓、符合大氣成分的空氣、以及適宜的溫濕度和人機交互設(shè)備；機載電源提供機上控制設(shè)備、生命保障設(shè)備與照明設(shè)備所需電能。

管道分系統(tǒng)有兩條真空管道并列平行放置，管道內(nèi)部抽成接近真空的低氣壓環(huán)境，供飛行器往返使用，管道僅維持飛行器分系統(tǒng)高速運行所需的真空環(huán)境，不承擔(dān)飛行器及軌道的承力功能；

管道分系統(tǒng)包括管道、真空設(shè)備、接駁裝置和路基橋隧；

真空設(shè)備由大型真空泵系和小型真空泵系兩部分組成，大型真空泵系用于初始或特殊狀態(tài)下抽出整個管道的大量空氣，此時需要選用大型真空泵，保證在較短時間獲取真空環(huán)境；真空保持系統(tǒng)用于在平時運營過程中保證真空環(huán)境平穩(wěn)可靠，由于管道及接縫存在的漏率，使得真空環(huán)境壓力逐漸增大，為了保持管道內(nèi)部真空環(huán)境平穩(wěn)，若開啟或部分開啟大型真空泵系統(tǒng)可能造成管道內(nèi)局部壓力不均衡，影響飛行器行駛安全，在管道的接縫處設(shè)置小型真空泵系；接駁裝置用于實現(xiàn)站點間的乘客換乘；路基橋隧為鋪設(shè)管道的基礎(chǔ)土建工程。

懸浮推進分系統(tǒng)用于提供飛行器行駛所需的懸浮力、導(dǎo)向力和推進力；懸浮推進分系統(tǒng)由懸浮裝置3和推進裝置5組成，如附圖2所示；

懸浮裝置3使用永磁斥力型高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，主要結(jié)構(gòu)由高溫超導(dǎo)塊材和永磁軌道組成，推進裝置使用高溫超導(dǎo)同步直線電機，利用高溫超導(dǎo)塊材磁體作為電機次級；懸浮推進系統(tǒng)位于飛行器底部和軌道上；

懸浮裝置3包括兩個子裝置：一個是永磁軌道4，用于產(chǎn)生磁場；另一個是高溫超導(dǎo)塊材，用來改變或俘獲磁場，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的懸浮，永磁軌道4布置在管道底部的路基上，超導(dǎo)塊材安裝在機體1底部的杜瓦容器中；

機體1底部中部位置安裝由超導(dǎo)磁體和杜瓦容器組成的車載推進裝置5，推進裝置5起到電機的勵磁線圈(動子)作用，車載推進裝置與鋪設(shè)在真空管道內(nèi)底面的起電樞(定子)作用的推進線圈6共同實現(xiàn)車體1的推進。機體1使用高溫超導(dǎo)塊材磁體次級直線同步電機提供推力，利用充磁后的高溫超導(dǎo)塊材磁體(ybco)，取代常規(guī)電機中的永磁體，由于高溫超導(dǎo)快材的捕獲磁場強度比常規(guī)永磁體的磁場強度高很多倍，因此該種電機能夠提供更大的推力，同時具有更大的功率因素和更小的體積、重量。

供電分系統(tǒng)采用太陽能發(fā)電與電網(wǎng)供電相結(jié)合的方式提供系統(tǒng)運行所需要的能量；供電分系統(tǒng)包括鋪設(shè)在管道表面的太陽能供電裝置、電網(wǎng)供電裝置和牽引裝置；飛行器牽引供電首先由太陽能發(fā)電裝置提供，不足部分由外接電網(wǎng)變電站補充；太陽能發(fā)電板產(chǎn)生的電能經(jīng)電能轉(zhuǎn)換裝置傳入沿線間隔20km的軌旁變電站，與電網(wǎng)傳輸?shù)碾娔苋诤虾?，?jīng)沿路供電電纜分段傳入安裝在軌道上的初級線圈，牽引飛行器前進；

牽引裝置將取自受流軌的直流電變換成電壓和頻率均可調(diào)的三相交流電，并根據(jù)定子位置和速度進行實時控制，按一定的關(guān)系供給牽引直線電機，牽引裝置由主牽引逆變器及變流器組以及相應(yīng)的驅(qū)動控制器、濾波器和保護單元組成。

運行控制分系統(tǒng)根據(jù)運行計劃辦理飛行器運行進路，保證進路正確安全；實時控制和監(jiān)督飛行器運行速度，防止飛行器超速；調(diào)整飛行器追蹤問隔，保證運行安全。

運行控制分系統(tǒng)包括自動駕駛模塊、自動防護模塊、自動監(jiān)控模塊和信息傳輸模塊；

自動駕駛模塊具有自動懸浮控制功能、電力牽引控制功能、電力制動與機械制動控制功能、艙門控制功能、電源控制功能和輔助設(shè)備控制功能；

自動防護模塊采用全自動移動閉塞的方式，涵蓋進站保護功能、曲線限速保護功能、超速防護功能以及對駕駛誤操作自動保護功能；

自動監(jiān)控模塊具有速度測量和飛行器定位功能、進站檢測功能、全飛行器狀態(tài)檢測與顯示功能、故障診斷功能；

信息傳輸模塊對同步控制產(chǎn)生的測速定位的精度要求、自動控制產(chǎn)生的大容量信息傳輸給外部。

如附圖2所示，為了能夠解決真空管道內(nèi)出現(xiàn)氣流擁塞、乘客舒適度以及能耗高的問題，本發(fā)明對機體1和管道2的尺寸參數(shù)進行了合理設(shè)計，機體的外形為圓形時，機體1與真空管道2的直徑比為0.5～0.7，機體的外形為非圓形時，機體與真空管道的橫截面積比為0.3～0.5，真空管道內(nèi)的真空度≤1000pa；不僅能避免機體前進方向出現(xiàn)較大空氣擁塞，還滿足真空泵所能提供的抽氣能力。

為了大幅度減小列車高速行駛過程中的空氣阻力，具有流暢的氣動外形和較高的機體容積。本實施例提供了一種低氣動阻力機體外形，如圖3所示。該機體外形分為機體首段、機體中段和機體尾段。

機體首段、機體中段和機體尾段任意橫截面均為左右對稱的平面幾何圖形，機體首段橫截面的輪廓由六條曲線構(gòu)成，機體中段和機體尾段橫截面的輪廓由五條曲線構(gòu)成，如圖4、圖5所示。

如圖6所示，機體中段橫截面的輪廓上有五個點，分別為頂點b、機體左側(cè)一點d1、機體右側(cè)一點d2以及機體底部的兩點c1和c2，頂點b到機體左側(cè)一點d1之間為樣條曲線段，呈外凸?fàn)睿旤cb到機體右側(cè)一點d2之間也為樣條曲線段，并且兩條樣條曲線在機體頂部相切，機體底部的兩點之間為直線段即c1c2為直線段，樣條曲線段bd1與直線段c1c2之間采用圓弧段過渡，樣條曲線段bd2與直線段c1c2之間采用圓弧段過渡，圓弧段d1c1和d2c2分別與樣條曲線段與直線段相切；樣條曲線段bd1、bd2長度為0.5～1d,圓弧段d1c1、d2c2半徑為0.01～0.25d，d為機體中段橫截面當(dāng)量直徑，非圓管的當(dāng)量直徑為水力半徑相等的圓管直徑，圓弧的角度范圍為30°～90°。

如圖7所示，直線段c1c2中點為c點，橫截面沿bc呈軸對稱，機體首段的母線方向為以輪廓上的六點b、d1、c1、c、c2、d2為出發(fā)點向頭部尖點a點做六條光滑樣條曲線，曲率向車頭方向逐漸減小，該六條母線ba、d1a、c1a、ca、c2a、d2a匯聚到頭部尖點a點，a點至機體頂部的垂直高度大于a點至機體底部的垂直高度；在頭部尖點a點倒圓，倒圓半徑在10mm～200mm之間。

機體中段的母線為與機體長度方向平行的直線段，直線段長度與當(dāng)量直徑d的比值范圍為8～20；其中，

如圖8所示，機體尾段的母線方向為以輪廓上的五點f、h2、g2、g1、h1為出發(fā)點向尾部e點做光滑樣條曲線，曲率向車尾方向為減小-增大-減小-增大變化，該五條母線fe、h2e、g2e、g1e、h1e匯聚到尾部尖點e點，e點與水平直線夾角為10°～40°，在尾部尖點e點倒圓，倒圓半徑在20mm～400mm之間。光滑樣條曲線fe、h2e、g2e、g1e、h1e均包括外凸曲線和內(nèi)凹曲線，外凸曲線與內(nèi)凹曲線光滑過渡并向車尾方向延伸。

列車外形由機體中段的橫截面分別沿各段母線方向掃略而成，機體首段的外形由機體中段的橫截面沿曲線ba、d1a、c1a、ca、c2a、d2a掃略而成，機體中段的外形由機體中段的橫截面沿與機體長度方向平行的直線段掃略而成，機體尾段的外形由機體中段的橫截面沿曲線fe、h2e、g2e、g1e、h1e掃略而成，且機體首段、機體中段和機體尾段光滑過渡。

機體首段、機體中段和機體尾段的長度以機體中段橫截面當(dāng)量直徑d為基準(zhǔn)設(shè)計。車頭的長度l1＝2d～6d，車身的長度l2＝8d～20d，車尾的長度l3＝2d～6d。

該機體為尖頭尖尾外形，且采用樣條曲線與機體光滑過渡，機體截面為特殊的幾何圖形，可以在較大機體容積的基礎(chǔ)上，氣流順暢通過機體，從而減小氣流阻力。經(jīng)數(shù)值仿真驗證，本發(fā)明提出的低氣動阻力的超高速管道列車外形氣動布局相對國內(nèi)crh5高速列車外形，機體零阻系數(shù)減小30％(參考面積為機體橫截面面積)，實現(xiàn)了低氣動阻力的外形設(shè)計目標(biāo)。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。