專利名稱：勢能動力火車及驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釆用多種動力源進(jìn)行驅(qū)動的勢能動力火車及驅(qū)動 系統(tǒng)，屬于交通運輸工具。
技術(shù)背景火車，是現(xiàn)代社會的一種重要交通工具?；疖囉凶钤缡且匀济簾?產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動的蒸汽機(jī)車，后又有以燃油的內(nèi)燃機(jī)車以及用電的電動機(jī) 車。煤炭和石油都是不可再生的重要資源，而電動機(jī)車所需要的電能也 是靠發(fā)電廠提供的。在我國，核電、水電的比例很小，大部分是火力發(fā) 電，而火力發(fā)電也是要靠燃燒煤炭、石油、天燃?xì)獾饶茉磥韺崿F(xiàn)的。由 于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種能源日益枯竭，價格上漲，如近期世界范圍內(nèi) 的石油、煤炭等價格的上漲嚴(yán)重危害和制約了人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。利 用和燃燒能源，又會產(chǎn)生極大的環(huán)境污染。最近有報道日本有混合動力 火車問世，它是由柴油發(fā)動機(jī)和鋰離子電池帶動，當(dāng)剎車時，電池便開 始充電。但是火車是在軌道上運行的，基本不存在人和物占道搶道的問 題，站與站的間距較遠(yuǎn)， 一般很少剎車。特別是現(xiàn)在的火車已進(jìn)入高速 時代，站與站間距更遠(yuǎn)，剎車次數(shù)更少。因此，靠剎車來給電池充電顯 然是有限的。人們知道，地球的表面地形以多山地丘陵為主，在我國山地丘陵占70%以上。有山地丘陵必然產(chǎn)生火車軌道的高低起伏，當(dāng)火 車行駛在下坡軌道時，由于地球的引力、火車自身的質(zhì)量、車輪和軌道 的摩擦和慣性作用，使火車產(chǎn)生一種很強(qiáng)大的自動向下向前行駛的俯沖 力，這種自動向下向前行駛的俯沖力所蘊藏的自然能量，也就是所謂的 勢能，就目前的火車而言還沒有很好的或充分地利用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不僅能以燃油、電 為動力驅(qū)動，更能利用火車在行駛中的潛能和勢能發(fā)電，并能重復(fù)產(chǎn)生 電能，再次循環(huán)使用，同時邏輯控制易于實現(xiàn)的一種勢能動力火車及驅(qū) 動系統(tǒng)，具有經(jīng)濟(jì)效益好和更加節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。
本發(fā)明由火車頭(機(jī)車)和車廂構(gòu)成，車廂有一節(jié)至數(shù)十節(jié)不等。火車頭是驅(qū)動牽引火車前進(jìn)的，它由車身、底盤等組成。底盤由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等構(gòu)成。在車身和底盤上設(shè)置整車控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、蓄電裝置、車用電氣設(shè)備等。在底盤上有火車驅(qū)動輪子。車廂是火車的裝載部分，可坐人載物。車廂由廂身和車廂底盤構(gòu)成。為了減少火車頭的負(fù)荷，在車廂上也可安裝整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置和蓄電裝置。在車廂底盤上有行駛系統(tǒng).制動系統(tǒng)等。在車廂底盤上的火車輪子由輪子、車輪軸、支架等構(gòu)成?；疖囕喿由涎b置可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置?？缮炜s移動定子的車輪發(fā)電裝置由轉(zhuǎn)子、定子、定子離合器和端蓋構(gòu)成。轉(zhuǎn)子安裝固定在輪子的一側(cè)，隨輪子轉(zhuǎn)動。定子和端蓋安裝固定在車輪軸的軸端。定子離合器一側(cè)安裝在定子上，另一側(cè)安裝在端蓋上，可選擇由氣動、電動或液動控制定子與轉(zhuǎn)子的自動分離組合。在車輪軸上還有導(dǎo)線槽和滑動齒條，可將定子與端蓋安裝固定在車輪軸上，并可將定子上的導(dǎo)線從中穿過。在車輪軸中還可有中心孔，可使定子離合器的氣動、電動或液動裝置的傳輸管道從中通過或可使定子上的導(dǎo)線從中通過。在定子和轉(zhuǎn)子之間，也可設(shè)置可伸縮開合的電磁屏蔽裝置?；疖囶^與車廂以及車廂與車廂之間由車廂連接裝置連接，從而組成一列火車。車廂上的火車輪子的可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置和火車頭上整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置及蓄電裝置電連接。發(fā)動機(jī)使用燃油(汽油、柴油)、天燃?xì)?，也可使用氫燃料。發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的動力經(jīng)動力轉(zhuǎn)換裝置分割， 一小部分動能供發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能存入蓄電裝置或供車載電氣設(shè)備使用，另外一大部分動能經(jīng)傳動系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)至火車驅(qū)動輪子使火車行駛。蓄電裝置由鋰離子電池組構(gòu)成。蓄電裝置與整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置相連。電動機(jī)產(chǎn)生的動能也可經(jīng)底盤上的傳動系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)至火車驅(qū)動輪子使火車行駛。根據(jù)需要，在本發(fā)明的火車輪子上也可不設(shè)置可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置、車輪架和車輪發(fā)電裝置，而在火車車廂的下面設(shè)置車底勢能發(fā)電裝置。車底勢能發(fā)電裝置主要由底座、勢能釆集系統(tǒng)、勢能傳輸系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)等構(gòu)成。勢能采集系統(tǒng)由減震座、起落架、勢能釆集器等構(gòu)成。勢能傳輸系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)形式，其一由數(shù)個傳動節(jié)組成， 傳動節(jié)與傳動節(jié)之間用傳動節(jié)軸連接，傳動節(jié)軸上有傳動節(jié)輪，傳動節(jié) 傳動節(jié)輪可繞傳動節(jié)軸轉(zhuǎn)動；其二由傳動臂、傳動臂軸和傳動臂輪構(gòu)成，傳動臂的一端和勢能釆集系統(tǒng)勢能釆集器上的支架固裝在一起，它的另 一端有傳動臂軸，傳動臂軸上有傳動臂輪，傳動臂輪可以繞傳動臂軸轉(zhuǎn) 動。勢能釆集系統(tǒng)上的傳動輪、勢能傳輸系統(tǒng)上的傳動節(jié)輪及傳動臂輪 和發(fā)電機(jī)輪由傳動帶連在一起。底座的一面安裝在車架底盤上，另一面 可安裝勢能采集系統(tǒng)、勢能傳輸系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)。勢能釆集系統(tǒng)可升降起 落。勢能釆集系統(tǒng)中的勢能釆集器的輪子垂直于火車道軌之上，它下降 接觸軌道釆集的勢能經(jīng)傳輸系統(tǒng)至發(fā)電機(jī)輪使發(fā)電機(jī)工作產(chǎn)生電能。整 車控制系統(tǒng)通過線路管道和傳感器和車底勢能發(fā)電裝置連接。整車控制 系統(tǒng)內(nèi)也裝置有電子坡度分析判斷裝置，自動分析判定火車車身是處于 上坡、下坡還是水平行駛，從而自動掌控可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝 置中的定子與轉(zhuǎn)子的自動分離或組合，掌控判定車底勢能發(fā)電裝置的勢 能釆集器的起落升降。整車控制系統(tǒng)通過線路管道和傳感器分別與可伸 縮移動定子的車輪發(fā)電裝置、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、蓄電裝置、車輪 發(fā)電裝置、車底勢能發(fā)電裝置、電動機(jī)、發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置相連。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明釆取上述技術(shù)方案后，不僅能以燃油、 電、氫為動力驅(qū)動，具有油電互補(bǔ)的工作模式，更能利用火車在行駛中的 潛能和勢能發(fā)電，并利用該電能驅(qū)動火車前進(jìn)，再次循環(huán)使用，同時邏 輯控制易于實現(xiàn)。因此更節(jié)能環(huán)保，具有巨大的社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所示為本發(fā)明中的車底勢能發(fā)電裝置在車廂下的位置的示意圖。圖中l(wèi).火車頭，2.車廂，3.車身，4.底盤，5.發(fā)動機(jī)，6.發(fā)電機(jī)， 7.電動機(jī)，8.動力轉(zhuǎn)換裝置，9.整車控制系統(tǒng)，IO.整流穩(wěn)壓增壓變頻 裝置，ll.蓄電裝置，12.火車驅(qū)動輪子，13廂身，14車廂底盤，15火 車輪子，16可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置，17.車廂連接裝置，18. 車輪架，19.車輪發(fā)電裝置，20.車底勢能發(fā)電裝置。
具體實施例方式
在圖1中，(1)是火車頭(機(jī)車)，是驅(qū)動牽引整列火車前進(jìn)的。(2)為車廂，是火車的裝載部分，可坐人載物。在一列火車中，車廂 (2)有數(shù)節(jié)至數(shù)拾節(jié)?；疖囶^(1)由車身(3)和底盤(4)構(gòu)成。車 身(3)主要作用是保證司機(jī)便于操作及裝置有各種駕駛操縱控制儀器 儀表及電氣設(shè)備。底盤(4)由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動 系統(tǒng)等構(gòu)成。在車身(3)和底盤(4)上設(shè)置發(fā)動機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、 電動機(jī)(7)、動力轉(zhuǎn)換裝置(8)、整車控制系統(tǒng)(9)、整流穩(wěn)壓增壓變 頻裝置U0)、蓄電裝置(11)和車用電氣設(shè)備等。在底盤(4)上有火 車驅(qū)動輪子(12)。車廂(2)由廂身(13)和車廂底盤(14)構(gòu)成。廂 身(13)可坐人載物。在車廂底盤(14)上有廂架、行駛系統(tǒng)及制動系 統(tǒng)等。在車廂底盤(14)上的火車輪子(15)由輪子、車輪軸、支架等 構(gòu)成。在火車輪子(15)上裝置有可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置(16)。 可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置(16)由轉(zhuǎn)子、定子、定子離合器及端 蓋等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子安裝固定在火車輪子U5)的輪轂軸承上，也可直接安 裝固定在火車輪子(15)的一側(cè)，隨火車輪子(15)轉(zhuǎn)動。定子和端蓋 安裝固定在車輪軸的軸端。定子離合器一側(cè)安裝在定子上，另一側(cè)安裝 在端蓋上，可選擇由氣動、電動或液動控制定子與轉(zhuǎn)子的自動分離組合。 在車輪軸上也可有導(dǎo)線槽和滑動齒條，可將定子與端蓋安裝固定在車輪 軸上，并可將定子的導(dǎo)線從中穿過。在車輪軸中還可有中心孔，可使定 子離合器的氣動、電動、液動裝置的傳輸管路從中通過，或可使定子的 導(dǎo)線從中通過。在定子和轉(zhuǎn)子之間，可設(shè)置可伸縮開合的電磁屏蔽裝置。 火車頭(l)和車廂(2)之間以及車廂(2)之間由車廂連接裝置(17) 連接，從而組成一列火車。車廂(2)的車廂底盤(14)上的火車輪子 (15)上的可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置(16)和火車頭(1)上的 整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置UO)及蓄電裝置(11)電連接。發(fā)動機(jī)(5) 使用燃油(汽油、柴油)，也可使用天燃?xì)饣驓淙剂稀０l(fā)動機(jī)(5)產(chǎn)生 的動力經(jīng)動力轉(zhuǎn)換裝置(8)分割， 一小部分動能供發(fā)電機(jī)(6)發(fā)電， 產(chǎn)生的電能存入蓄電裝置(11),另外一大部分動能經(jīng)底盤(4)的傳動 系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)至火車驅(qū)動輪子(12)，使火車行駛。蓄電裝置(ll) 由鋰離子電池組或其它電池組構(gòu)成。蓄電裝置(11)與整流穩(wěn)壓增壓變 頻裝置(10)、發(fā)電機(jī)(6)、電動機(jī)(7)相連。電動機(jī)(7)產(chǎn)生的動 能，也可經(jīng)底盤(4)上的動力轉(zhuǎn)換裝置(8)、傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)至
火車驅(qū)動輪子(12),使火車行駛。整車控制系統(tǒng)(9)內(nèi)也裝置有電子 坡度分析判斷裝置，自行分析判定火車車身是處于上坡、下坡還是水平(平坦軌道)行駛。從而自動掌控火車輪子(15)上的可伸縮移動定子 的車輪發(fā)電裝置(16)中的定子與轉(zhuǎn)子的自動分離或組合。整車控制系 統(tǒng)(9)通過線路、管道和傳感器分別與發(fā)動機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、電 動機(jī)(7)、動力轉(zhuǎn)換裝置(8)、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置(10)、蓄電裝 置(11)、可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置(16)相連。圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)形式，也是由火車頭和車廂組成。與圖 l所示本發(fā)明不同的是在車廂的車廂底盤中專門加裝了一個或數(shù)個輔助 發(fā)電系統(tǒng)車輪架。該車輪架除有行駛承重功能外，最主要的是還能發(fā)電。 在圖2中，(1)是火車頭(機(jī)車)，是驅(qū)動牽引整列火車前進(jìn)的。(2) 為車廂，是火車的裝載部分，可坐人載物，在一列火車中，車廂(2) 可有數(shù)節(jié)至數(shù)拾節(jié)。火車頭(1)由車身(3)和底盤(4)構(gòu)成。車身(3)主要作用是保證司機(jī)便于操作及裝置有各種駕駛操縱控制儀器儀 表及電氣設(shè)備。底盤(4)由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)等 構(gòu)成。車身(3)和底盤(4)上設(shè)置發(fā)動機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、電動機(jī)(7)、動力轉(zhuǎn)換裝置(8)、整車控制系統(tǒng)(9)、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置(10)、蓄電裝置(11)和車用電氣設(shè)備等。在底盤(4)上有火車驅(qū)動 輪子(12)。車廂(2)可是現(xiàn)在普遍釆用的常規(guī)技術(shù)車廂，由廂身(13) 和車廂底盤(14)構(gòu)成。廂身(13)可坐人載物。車廂底盤(14)上有 廂(車)架、行駛系統(tǒng)及制動系統(tǒng)等。車廂底盤(14)上有火車輪子(15)。 在車廂底盤(14)上也可加裝一個車輪架(18)。車輪架(18)上有火 車輪子(15)。車輪架(18)上的火車輪子(15)是被動輪，因此可以 不設(shè)置制動裝置，而在火車輪子(15)的兩側(cè)設(shè)置二個可伸縮移動定子 的車輪發(fā)電裝置(16)?？缮炜s移動定子的車輪發(fā)電裝置(16)由轉(zhuǎn)子、 定子、定子離合器及端蓋等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子分別固定在火車輪子(15)的兩 側(cè)，隨火車輪子U5)轉(zhuǎn)動。定子和端蓋安裝固定在火車車輪軸上和軸 端。定子離合器一側(cè)安裝在定子上，另一側(cè)安裝在端蓋上，可選擇由氣 動、電動或液動控制定子與轉(zhuǎn)子的自動分離組合。在車輪軸上有導(dǎo)線槽 和滑動齒條，可將定子與端蓋安裝固定在車輪軸上，并可將定子的導(dǎo)線 從中穿過。在車輪軸中還可有中心孔，可使定子離合器的氣動、電動、 液動裝置的傳輸管路從中通過或可使定子上的導(dǎo)線從中通過。在定子和 轉(zhuǎn)子之間也可設(shè)置可伸縮移動閉合的電磁屏蔽裝置?；疖囶^(1)和車廂(2)之間由車廂連接裝置(17)連接，從而組成一列火車。車廂(2) 的車廂底盤(14)上的火車輪子(15)上的可伸縮移動定子的車輪發(fā)電 裝置(16 )和火車頭上的整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置(10 )及蓄電裝置(11 ) 電連接。發(fā)動機(jī)(5)使用燃油(柴油、汽油)，也可使用天燃?xì)饣驓淙?料。發(fā)動機(jī)(5)產(chǎn)生的動力經(jīng)動力轉(zhuǎn)換裝置(8)分割， 一小部分動能 經(jīng)發(fā)電機(jī)(6)發(fā)電，產(chǎn)生的電能存輸入蓄電裝置(11)，另外一大部分 動能經(jīng)底盤(4)的傳動系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)至火車驅(qū)動輪子(12)使火車 行駛。蓄電裝置(ll)由鋰離子電池組組成或其他電池組組成。蓄電裝 置(11)與整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置(10)、發(fā)電機(jī)(6)、電動機(jī)(7)相 連。電動機(jī)(7)產(chǎn)生的動能也可經(jīng)底盤(4)上的動力轉(zhuǎn)換裝置(8)、 傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)至火車驅(qū)動輪子(12)，使火車行駛。整車控制系 統(tǒng)(9)內(nèi)也裝置有電子坡度分析判斷裝置，自行分析判定火車車身是 處于上坡、下坡還是水平(平坦軌道)行駛，從而自動掌控火車輪子(15 ) 上的可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置U6)中的定子與轉(zhuǎn)子的自動分離 或組合。整車控制系統(tǒng)(9)通過線路管道和傳感器分別與發(fā)動機(jī)(5)、 發(fā)電機(jī)(6)、電動機(jī)(7)、動力轉(zhuǎn)換裝置(8)、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置(10)、蓄電裝置(ll)、可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置(16)、車輪 架(18)相連。根據(jù)需要，也可在車廂底盤(14)與車輪架(18)之間 設(shè)置一個能使車輪架(18 )可上下移動起落的位移裝置。該位移裝置用 機(jī)動、氣動、電動或液動制動系統(tǒng)通過操控火車頭上的制動主缸使起落 架能升降起落。此時火車輪子(15)上設(shè)置的是車輪發(fā)電裝置(19), 車輪發(fā)電裝置(19)由定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等構(gòu)成。當(dāng)火車行駛在上坡軌 道面和軌道面不平的軌道上時，可使車輪架(18 )升起令火車輪子(15 ) 脫離火車道軌，從而不影響火車的車速及載重能力。當(dāng)火車行駛在平坦 軌道或下坡軌道時，也可使車輪架U8)落下令火車輪子(15)接觸火 車道軌并產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，并使火車輪子(15)上的車輪發(fā)電裝置(19)的轉(zhuǎn) 子也同步轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電能經(jīng)導(dǎo)線輸入整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置(10)、 蓄電裝置(11 )。整車控制系統(tǒng)(9 )通過線路管道、傳感器與車輪架(18) 和車輪發(fā)電裝置(19)連接。圖3是本發(fā)明中的車底勢能發(fā)電裝置在車廂下位置的示意圖，圖中(2)是車廂，可是現(xiàn)在普遍應(yīng)用的常規(guī)車廂。它由廂身(13)和車廂
底盤U4)構(gòu)成。廂身(13)可坐人載物。在車廂底盤(14)上有廂架、 行駛系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等。在車廂底盤U4)上的火車輪子(15)由支架、 車輪軸、輪子等構(gòu)成。在火車輪子(15)之間的車廂下部空間的適當(dāng)?shù)?方裝置有4個車底勢能發(fā)電裝置(20)。車底勢能發(fā)電裝置(20)由底 座、勢能采集系統(tǒng)、勢能傳輸系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)等構(gòu)成。勢能采集系統(tǒng)由減 震座、起落架、勢能釆集器等構(gòu)成。勢能傳輸系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)形成，其 一是由數(shù)個傳動節(jié)組成，傳動節(jié)與傳動節(jié)之間用傳動節(jié)軸連接，傳動節(jié) 軸上有傳動節(jié)輪，傳動節(jié)、傳動節(jié)輪可繞傳動節(jié)軸轉(zhuǎn)動；其二由傳動臂、 傳動臂軸和傳動臂輪等構(gòu)成。傳動臂的一端和勢能釆集系統(tǒng)勢能采集器 上支架固裝在一起，它的另一端有傳動臂軸，傳動臂軸上有傳動臂輪， 傳動臂輪可以繞轉(zhuǎn)動臂軸轉(zhuǎn)動。勢能釆集系統(tǒng)上的傳動輪、勢能傳輸系 統(tǒng)上的傳動節(jié)輪及傳動臂輪和發(fā)電機(jī)輪由傳動帶連在一起。底座的一面 安裝在車廂底盤(14)上，另一面安裝勢能釆集系統(tǒng)、勢能傳輸系統(tǒng)和 發(fā)電機(jī)。勢能采集系統(tǒng)勢能釆集器上的液壓管路和火車頭上的液壓主缸 連接。勢能采集系統(tǒng)中的勢能釆集器的輪子垂直于軌道之上，它下降時 接觸軌道采集的勢能經(jīng)傳輸系統(tǒng)至發(fā)電機(jī)輪使發(fā)電機(jī)工作產(chǎn)生電能，經(jīng) 車廂(2)或火車頭上的整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置后存輸入蓄電裝置中。 火車頭上的整車控制系統(tǒng)通過線路管道傳感器和火車輪子及車底勢能 發(fā)電裝置連接。本發(fā)明的操作應(yīng)用是1、火車車廂下的火車輪子上安置的是可伸縮移動定子的車輪發(fā)電 裝置。當(dāng)火車行駛在上坡軌道面、 一般平坦軌道面、低速行駛或需要提 速時，火車由發(fā)動機(jī)提供動力或由電動機(jī)提供動力，或由發(fā)動機(jī)和電動 機(jī)共同提供動力，本發(fā)明的可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子和定 子是分離的，或由電磁屏蔽裝置將定子和轉(zhuǎn)子隔離。因此，不影響火車 的車速及載重能力；當(dāng)火車行駛在下坡軌道面、高速行駛或需要減速及 制動剎車時，通過火車上的整車控制系統(tǒng)使轉(zhuǎn)子和定子自動組合在一 起，或使電磁屏蔽裝置自動脫離，利用火車的潛能和勢能使可伸縮移動 定子的車輪發(fā)電裝置產(chǎn)生電能，經(jīng)整流穩(wěn)壓增壓變頻后存入蓄電裝置； 當(dāng)火車行駛在上坡軌道面、低速行駛及在平坦軌道面行駛時，可通過整 車控制系統(tǒng)，使蓄電裝置中的電能經(jīng)電動機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置至火車行駛 系統(tǒng)使火車前進(jìn)，因而可以節(jié)省燃油及電能，減少污染物的排放。2、 火車車廂下安置車輪架及車輪發(fā)電裝置。當(dāng)火車行駛在上坡軌 道面、 一般平坦軌道面、低速行駛或需要提速時，火車由發(fā)動機(jī)提供動 力或由電動機(jī)提供動力，或由發(fā)動機(jī)和電動機(jī)共同提供動力，本發(fā)明的車輪架是脫離軌道的，因此，不影響火車的車速及載重能力；當(dāng)火車行駛在下坡軌道面、高速行駛或需要減速及制動剎車時，通過火車上的整 車控制系統(tǒng)使車輪架下落，車輪架上的火車輪子接觸軌道，在火車的牽 引及勢能的作用下，火車輪子轉(zhuǎn)動，帶動車輪發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子也一起同步轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生電能，經(jīng)整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置后存入蓄電裝置；當(dāng)火 車行駛在上坡軌道面、低速行駛及在平坦軌道面行駛時，可通過整車控 制系統(tǒng)使蓄電裝置中的電能經(jīng)電動機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置至火車行駛系統(tǒng)使 火車前進(jìn)，從而節(jié)省恭油及電能，減少污染物的排放。3、 火車車廂下安置車底勢能發(fā)電裝置。當(dāng)火車行駛在上坡軌道面、 一般平坦軌道面、低速行駛或需要提速時，火車由發(fā)動機(jī)提供動力，或 由電動機(jī)提供動力，也可由發(fā)動機(jī)和電動機(jī)共同提供動力，本發(fā)明的車 底勢能發(fā)電裝置勢能釆集器是脫離道軌的，因而不影響火車的車速及載 重能力；當(dāng)火車行駛在下坡軌道面、高速行駛或需要減速及制動時，通 過火車上的整車控制系統(tǒng)使勢能釆集器下落，火車輪子接觸道軌，在火 車的牽引及勢能的作用下，勢能采集器上的火車輪子轉(zhuǎn)動并帶動傳動輪 一起同步轉(zhuǎn)動，它所產(chǎn)生的動力經(jīng)勢能傳輸系統(tǒng)至發(fā)電機(jī)輪，使發(fā)電機(jī) 工作產(chǎn)生電能，后經(jīng)火車上整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置到蓄電裝置；當(dāng)火車 行駛在上坡軌道面、低速行駛及在平坦軌道面行駛時，可通過整車控制 系統(tǒng)使蓄電裝置中的電能經(jīng)電動機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置至火車行駛系統(tǒng)使火 車前進(jìn)，從而節(jié)省燃油，減少污染物的排放。鐵路是國民經(jīng)濟(jì)的大動脈。鐵路運輸又是現(xiàn)代物流客運的主要方 式。而火車無論是燃油或用電，都需要大量的能源及有污染物排放。釆 用本發(fā)明，可以大大減少燃油使用，節(jié)省電力，減少排放，因此具有重 大的社會經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益。
權(quán)利要求
1、一種勢能動力火車及驅(qū)動系統(tǒng)，由火車頭(機(jī)車)和車廂構(gòu)成，其特征是在火車頭上還裝置有整車控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、蓄電裝置及車用電氣設(shè)備；在車廂下裝置車底勢能發(fā)電裝置或在車廂下的火車輪子上裝置可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置、車輪發(fā)電裝置；也可在車廂下裝置整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置和蓄電裝置；整車控制系統(tǒng)通過線路管道和傳感器分別和發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、蓄電裝置、可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置、車底勢能發(fā)電裝置、車輪發(fā)電裝置、車輪架相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種勢能動力火車及驅(qū)動系統(tǒng)，其特征 是在整車控制系統(tǒng)中有電子坡度分析判斷裝置，自動掌控轉(zhuǎn)子與定子的 自動結(jié)合或分離、自動掌控起落架及車底勢能發(fā)電裝置勢能釆集器的升 降起落。
全文摘要
一種采用多種動力源進(jìn)行驅(qū)動的勢能動力火車及驅(qū)動系統(tǒng)，屬于交通運輸工具，它由火車頭(機(jī)車)和車廂構(gòu)成。在火車頭上還裝置有整車控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、蓄電裝置、車用電氣設(shè)備；在車廂下裝置車底勢能發(fā)電裝置或在車廂下的火車輪子上裝置可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置、車輪發(fā)電裝置，也可在車廂下裝置整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、蓄電裝置；整車控制系統(tǒng)通過線路管道和傳感器分別和發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、動力轉(zhuǎn)換裝置、整流穩(wěn)壓增壓變頻裝置、蓄電裝置、可伸縮移動定子的車輪發(fā)電裝置、車底勢能發(fā)電裝置、車輪發(fā)電裝置、車輪架相連。本發(fā)明不僅具有油電互補(bǔ)的工作模式，更能利用火車在行駛中的潛能和勢能發(fā)電，并利用該電能驅(qū)動火車前進(jìn)。因此可節(jié)能環(huán)保，減少污染物的排放，具有巨大的社會經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益。
文檔編號B60L7/10GK101157339SQ20071018051
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者鄭同社, 陳冠卿, 陳洪波, 陳洪濤 申請人:陳冠卿