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混合电动悬浮系统

阅读：320发布：2020-05-13

专利汇可以提供混合电动悬浮系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种利用超导车轨和导电车轨二者的混合电动悬浮系统。该混合系统减少了系统上引起的整体阻力，并减少了达到运行速度所需的动力量，同时解决了需要相对于车轨的速度以用于悬浮的问题。混合系统的总初始和运行成本可能低于单独使用超导或导电车轨，同时仍能实现高速运输的故障安全悬浮系统。，下面是混合电动悬浮系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种轨道(300)，包括：
连接到第二部分(304)的第一部分(302)，所述第一部分(302)包括超导体(306)，并且所述第二部分(304)包括导体(308)，其中被磁耦合到包括所述轨道(300)的车轨(310)的车辆(700)：
当第一磁场(M1)与第二磁场(M2)相互作用时相对于所述第一部分(302)悬浮(L)，使用处于超导状态的所述超导体(306)产生所述第一磁场(M1)，并且由被附接到所述车辆(700)的磁体(702)产生所述第二磁场(M2)，以及
当所述第二磁场(M2)与所述导体(308)相互作用时相对于所述第二部分(304)悬浮(L)。
2.根据权利要求1所述的轨道(300)，其中：
所述第一部分(302)具有第一锥形端部(316)，并且所述第二部分(304)具有第二锥形端部(318)，并且
所述第一锥形端部(316)与所述第二锥形端部(318)配合。
3.根据权利要求2所述的轨道(300)，其中：
所述第一部分(302)包括抽空双壁管(402)，其具有第一壁(404)和第二壁(406)，所述第一壁(404)形成第一容积(408)，所述第一壁(404)和所述第二壁(406)在所述第一壁(404)和所述第二壁(406)之间形成第二容积(410)；
所述超导体(306)设置在所述第一容积(408)中，并且
所述第二容积(410)包括真空(450)。
4.根据权利要求3所述的轨道(300)，其中，所述超导体(306)包括多个YBaCuO晶体(414)。
5.根据权利要求1所述的轨道(300)，其中，所述导体(308)和所述磁体(702)被设置成形成电磁悬架系统(EMS)，使得所述车辆(1104)响应于当所述第二磁场(M2)与包括铁磁材料(1150)的所述导体(308)相互作用时产生的第二升力F2而悬浮(L)。
6.根据权利要求1所述的轨道(300)，其中，所述第二部分(304)包括层压板(650)，所述层压板(650)包括被设置为由绝缘体(604)隔开的导电材料(602)的所述导体(308)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轨道(300)，其中，所述第一部分(302)具有足够长的长度(L2)以使当从所述第一部分(302)进入所述第二部分(304)时所述车辆(700)达到使得所述车辆(700)的升阻比超过所述第二部分(304)的最大升阻比的速度。
8.根据权利要求1所述的轨道(300)，其中，所述长度(L2)使得所述车辆(700)以1g的最大加速度从所述第一部分(302)的一个端部(360)处的0英里每小时的初始速度加速到被连接到所述第二部分(304)的所述第一部分(302)的另一端部(362)处的至少100英里每小时的速度。
9.一种操作车辆(700)的方法，包括：
在包括轨道(300)的车轨(310)上操作所述车辆(700)，所述轨道(300)包括连接到第二部分(304)的第一部分(302)，所述第一部分(302)包括超导体(306)，并且所述第二部分(304)包括导体(308)，其中，被磁耦合到所述车轨(310)的所述车辆(700)：
响应于当使用处于超导状态的所述超导体(306)产生的第一磁场(M1)与由附接到所述车辆(700)的磁体(702)产生的第二磁场(M2)相互作用时产生的第一升力而相对于所述第一部分(302)悬浮(L)，以及
响应于当所述第二磁场(M2)与所述导体(308)相互作用时产生的第二升力而相对于所述第二部分(304)悬浮(L)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一部分(302)具有足够长的长度(L2)以使当从所述第一部分(302)进入所述第二部分(304)时所述车辆(700)达到使得所述车辆(700)的升阻比超过所述第二部分(304)的最大升阻比的速度。

说明书全文

混合电动悬浮系统

技术领域

[0001] 本公开涉及悬浮系统。

背景技术

[0002] 传统的被动电动悬架(EDS)悬浮系统具有多个缺点。图1示出了利用永磁体在导电车轨上悬浮车辆并且需要车辆相对于导电车轨运动以获得悬浮力的传统系统。该运动要求包含车轮或者当以低于发生悬浮的速度的速度行进时防止悬浮模块接触车轨表面的其他装置。

[0003] 此外，由于导电车轨中的导电板内的涡流的产生和消散(源自导电板表面上的变化的磁场)，磁阻力阻挡车辆的向前运动。图2示出了阻力增加并且在约10英里每小时的速度下达到峰值，并且然后随着相对速度的增加而急剧下降。需要大量的动力来克服相对较低的速度(与预期用于高速运输的“巡航速度”相比)下的这种阻力。

[0004] 利用包括高温超导材料的车轨的系统是有效的，但是非常昂贵。虽然没有与悬浮在超导车轨上的永磁体有关的磁阻力，但是由于永磁场中的缺陷而存在小的损耗。车轨整个长度使用超导材料的成本，以及将整个车轨保持在实现超导所需的临界温度下的冷却功率，导致高的初始和操作成本，使得传统的超导车轨技术不可能用于较长的路线。

[0005] 因此，需要与使用导电板或超导体的磁悬浮轨道系统相比更具能量和成本效率的磁悬浮轨道系统。本公开满足了这种需求。发明内容

[0006] 本公开描述了一种用于铁路车轨的混合轨道。轨道包括连接到第二部分的第一部分，其中，第一部分包括超导体，并且第二部分包括导体。当第一磁场与第二磁场相互作用时，磁性耦合到包括轨道的车轨的车辆相对于第一部分悬浮。使用处于超导状态的超导体产生第一磁场，并且通过附接到车辆的磁体产生第二磁场。当第二磁场与导体相互作用时，车辆相对于第二部分悬浮。

[0007] 轨道可以以许多方式实施，包括但不限于以下示例。

[0008] 1.轨道，其中，第一部分具有第一锥形端部，并且第二部分具有第二锥形端部，使得第一锥形端部与第二锥形端部有效配合。

[0009] 2.前述示例中的一个或任何组合的轨道包括第一部分，该第一部分包括具有第一壁和第二壁的抽空双壁管。第一壁形成/包围第一容积，以及第一壁和第二壁在第一壁和第二壁之间形成/包围第二容积。超导体设置在第一容积中，并且第二容积包括真空。

[0010] 3.在又一个示例中，前述示例中的一个或任何组合的第一部分包括超导体，该超导体包括多个YBaCuO晶体。

[0011] 4.在另一示例中，设置前述示例中的一个或任何组合的导体和磁体以便形成电磁悬架系统(EMS)，使得车辆响应于在第二磁场与包括铁磁材料的导体相互作用时产生的第二升力而悬浮L。

[0012] 5.在又一个示例中，设置示例1-3中的一个或任何组合的导体和磁体以便形成电动悬架系统EDS，使得车辆1110响应于根据伦茨定律和洛伦兹力产生的第二升力F2而悬浮。

[0013] 7.在另一示例中，前述示例中的一个或任何组合的导体包括具有槽和横档的固体导电板。

[0014] 8.在又一个示例中，前述示例中的一个或任何组合的第二部分包括层压板，该层压板包括设置为由绝缘体隔开的导电材料的导体。

[0015] 9.在另一示例中，前述示例中的一个或任何组合的磁体被设置成哈巴赫阵列。

[0016] 10.在又一个示例中，前述示例中的一个或任何组合的第一部分具有在 100英尺到2000英尺的范围内的长度。

[0017] 11.在又一个示例中，前述示例中的一个或任何组合的第一部分具有足够长的长度以使当从第一部分进入第二部分时车辆达到使得车辆的升阻比超过第二部分的最大升阻比的速度。

[0018] 12.在又一个示例中，示例11中的长度使得车辆以1g的最大加速度从第一部分的一端处的0英里每小时的初始速度加速到连接到第二部分的第一部分的另一端处的至少100英里每小时的速度。

[0019] 13.一种轨道系统，包括前述示例中的一个或任何组合的轨道，其中，第一部分包括小于轨道系统中的车轨的整个长度的0.1％。

[0020] 14.根据示例13所述的轨道系统，进一步包括计算机，该计算机被配置为控制车辆在轨道系统上的速度，其中，当从第一部分进入第二部分时的速度使得车辆经历的升阻比为至少100或超过第二部分304的最大升阻比。

[0021] 15.根据前述示例中的一个或任何组合的轨道，其中，第一部分包括第一区段和第二区段，并且第二部分在第一区段和第二区段之间。

[0022] 16.根据前述示例中的一个或任何组合的轨道，其中，车辆包括旅客列车。

[0023] 本公开进一步描述了一种操作车辆的方法，包括在包括轨道的车轨上操作车辆，该轨道包括连接到第二部分的第一部分，并且第一部分包括超导体，并且第二部分包括导体。车辆磁耦合到车轨：

[0024] (1)响应于当使用处于超导状态的超导体产生的第一磁场与附接于车辆的磁体产生的第二磁场相互作用时产生的第一升力而相对于第一部分悬浮，并且

[0025] (2)响应于当第二磁场与导体相互作用时产生的第二升力而相对于第二部分悬浮。

[0026] 本公开进一步描述了一种车辆，该车辆包括附接到客舱的磁体，该磁体产生与轨道相互作用的磁场，该轨道包括连接到第二部分的第一部分，第一部分包括超导体，并且第二部分包括导体；以及连接到车辆的用于控制车辆的速度的计算机系统。车辆：

[0027] (1)响应于当使用处于超导状态的超导体产生的第一磁场与附接于车辆的磁体产生的第二磁场相互作用时产生的第一升力而相对于第一部分悬浮，

[0028] (2)响应于当第二磁场与导体相互作用时产生的第二升力而相对于第二部分悬浮，以及

[0029] (3)具有使得与车辆相关的升阻比处于车轨的第二部分的最大值的从第一部分进入第二部分的速度。附图说明

[0030] 图1示出了典型的EDS悬浮系统。

[0031] 图2示出了在被动EDS系统中发现的典型升力和阻力。

[0032] 图3A示出了根据一个或多个示例的混合电动悬浮系统，其包括超导车轨和导电车轨之间的过渡区。

[0033] 图3B示出了根据一个或多个实施例的混合电动悬浮系统，其示出了与导电车轨的长度相比的超导车轨的示例性长度(导电车轨比超导车轨长得多，未按比例示出)。在该示例中，导电车轨具有300英里(mi)的长度，并且超导车轨的各部分均具有300英尺的长度。

[0034] 图4示出了混合系统的超导区域中的超导材料的示例性壳体。

[0035] 图5示出了混合系统中的示例性导电车轨，其中，导电车轨包括导电开槽车轨，并且车轨参数的优化取决于磁体几何形状、车辆速度和期望升力。

[0036] 图6示出了混合系统中的另一示例性导电车轨，其中，导电车轨包括层压板。

[0037] 图7示出了在悬浮模块上布置在车辆基座上的哈巴赫阵列，其中，哈巴赫阵列与混合车轨或混合车轨表面相互作用以使车辆悬浮。

[0038] 图8示出了在混合悬浮系统上行驶的车辆上使用的哈巴赫阵列中的永磁体的示例取向。

[0039] 图9为哈巴赫阵列的波长的示例性视觉描绘。

[0040] 图10示出了对于耦合到包括哈巴赫阵列的车辆的不同类型的导电车轨的作为车辆速度的函数的升阻比，其由Post等人在 https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/237852.pdf的“磁悬浮的感应车轨方法”再现。

[0041] 图11A示出了可用于混合悬浮系统的导电区段的示例性电磁悬浮系统。

[0042] 图11B示出了可用于混合悬浮系统的导电区段的示例性电动悬浮系统。

[0043] 图12为示出根据一个或多个示例的用于制造和操作轨道系统的方法的流程图。

[0044] 图13示出了用于控制耦合到混合车轨的车辆的速度的示例性硬件环境。

具体实施方式

[0045] 在以下描述中，参考形成其一部分的附图，并且借助于图示的方式示出了若干实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构上的改变。

[0046] 技术说明

[0047] 包括超导车轨区域和导电车轨区域的混合车轨

[0048] 图3A示出了轨道300，其包括连接到第二部分304的第一部分302，第一部分302包括超导体306，并且第二部分304包括导体308。响应于当第一磁场M1(使用处于超导状态的超导体产生)与第二磁场M2(由附接在车辆上的磁体产生)相互作用时产生的第一升力F1，磁性耦合到包括轨道300的车轨310的车辆相对于第一部分悬浮。响应于当第二磁场M2与第二部分中的导体相互作用时产生的第二升力F2，车辆相对于第二部分悬浮。

[0049] 还示出了第一部分和第二部分之间的过渡区312。在过渡区312中，第一部分302连接到第二部分304的外侧314，以便增加在车轨外侧上的升力稳定性。过渡区中的第一部分的量随着朝向第二部分移动而减小。在图3A所示的示例过渡区中，第一部分具有第一锥形端部316，第二部分具有第二锥形端部 318，并且第一锥形端部与第二锥形端部318配合/物理附接。更具体地，从顶部看，第一锥形端部包括第一三角形横截面320，第一三角形横截面320在包括第一表面324的平面中具有第一斜边322，第二锥形端部包括第二三角形横截面
326，第二三角形横截面326在包括第二表面330的平面中具有第二斜边 328，并且第一表面
324配合或附接到第二表面330。在一个或多个示例中，过渡区具有50-200英尺(例如，75英尺)的长度。

[0050] 图3B示出了轨道系统300b，其包括车轨，该车轨包括在两个超导部分 (第一区段332和第二区段334)之间或中间的导电部分(第二部分304)。换句话说，第一部分302包括第一区段332和第二区段334，并且第二部分 304在第一区段332和第二区段334之间(between)(或在其中间(in the middle of))。

[0051] 超导车轨(车轨的第一和第二区段)的长度由在超导车轨上行驶的车辆达到高于峰值阻力值的速度所花费的时间确定。然而，在典型示例中，包括超导车轨的第一部分比包括导电车轨的第二部分更短。超导车轨(第一和第二区段)为车轨开始和结束处的加速区域，其(1)允许在车辆相对于车轨没有相对速度的情况下车辆悬浮，从而消除了对车轮或附加滚动装置的需要，以及(2)通过消除磁阻力来提高加速效率。在一个示例中，假设最大加速度值为1g以确保乘客舒适性，则在包括超导车轨的第一部分上行进约300或400 英尺之后，实现超过100英里每小时的速度。当从包括超导车轨的第一部分进入导电车轨(中间或第二部分)时，这种超过100英里每小时的高速确保了足够高的升阻比。

[0052] 在寻求使成本最小化的一个示例中，包括超导车轨的第一和第二区段的长度为车轨的整个长度的微小百分比(<0.1％)，以便最小化成本和(例如，由于超导车轨的冷却要求导致的)能量消耗。在一个或多个示例中，导电车轨(第二部分)具有至少300英里的长度。

[0053] 超导车轨示例

[0054] 在一个或多个示例中，包括超导车轨区域的第一部分需要冷却，例如使用液氮或制冷循环。例如，沸点为77K的液氮可用于冷却超导体(例如，高温超导材料，例如在低于92K的温度下保持超导性的YBaCuO超导体)。可以通过补充液氮或额外的动力来将超导车轨保持在维持超导体的超导状态所需的临界温度之下。

[0055] 图4示出了车轨的第一部分302，其包括低温恒温器/低温恒温器室400，低温恒温器/低温恒温器室400包括具有第一壁404和第二壁406的抽空双壁管402。第一壁形成或包围第一容积408，并且第二容积410被形成或包围在第一壁和第二壁之间。在一个或多个示例中，低温恒温器和壁404、406由不锈钢制成。

[0056] 包括超导材料412的超导体被设置或包含在第一容积中。图4进一步示出了装纳超导材料的低温恒温器，该超导材料包括以栅格状方式设置的超导晶体414。超导晶体的尺寸基于超导材料的最佳晶粒尺寸。在一个示例中，晶体为约为2.5”×1.25”×0.5”的YBaCuO晶体。

[0057] 第一壁和第二壁之间的第二容积被抽空，以便形成真空450绝缘，这几乎消除了所有的热传递。管中第二容积中的额外低压环境还导致来自外部环境的热对流减少，从而有助于将车轨保持在低温。根据需要，可以使用制冷技术主动冷却低温恒温器(对于总共1200英尺的被冷却车轨，主动冷却的预期功耗为1-5千瓦，相当于每英尺0.5-5瓦)或重新填充液氮。在一个示例中，第一容积还包含用于将超导材料冷却成超导状态的冷却剂(例如，液氮或其他制冷剂)。阀可以连接到第一容积并且被配置为接收冷却剂并将冷却剂传送到第一或第二容积中。

[0058] 超导车轨宽度可以根据悬浮质量的大小进行缩放。设计为宽度约为12英寸的车轨可悬浮40,000磅(lb)的车辆(尽管车轨宽度不会影响可悬浮的车辆的重量，但是因为车辆越长，可悬浮的车辆越重)。

[0059] 导电车轨区域

[0060] 车轨的主要部分(第二部分304)由低成本导电车轨构成，该车轨针对高升阻比被优化。例如，车轨可以开槽或层叠以增加电感并因此增加升阻比。

[0061] 图5示出了开槽车轨500的实施例，其由具有机加工出的几何形状的固体导电板502构成。包括车轨的槽504和横档506的几何形状可以相对于磁体几何形状、车辆速度和期望的升力进行优化。示例尺寸包括但不限于在1-2 英尺的范围内的槽宽WSLOT和槽长LSLOT、在
0.2-0.75英尺的范围内的横档长度(Lrung)以及在0.5-3英尺的范围内的车轨宽度Wtrack。用于导电板的示例材料包括但不限于铝。使用该车轨配置测量出至少50的示例升阻比。

[0062] 图6示出了由导电材料602(例如，铝)构成的层压车轨600的示例，该导电材料602每隔几毫米(例如，在1-10mm的范围内的间隔)通过非导电材料或绝缘体604(例如但不限于，薄塑料片或阳极氧化铝)分开。层压车轨的示例尺寸包括但不限于在0.5-2英尺(例如，1英尺)的范围内的车轨宽度 Wtrack。在速度大于100英里每小时时，这些尺寸的理论升阻比超过150。导电材料之间的间隔S可以被设定成使涡流局部化。

[0063] 与使用超导车轨相比，导电车轨的实施方式极具成本效益。在车轨的高速部分中使用导电车轨导致由于磁阻力的损耗量更小，但是还提供了自动防故障的悬浮模式。如果至车轨或车辆的动力丧失，则车辆将继续稳定悬浮，直到达到10英里每小时左右的速度。

[0064] 示例车辆

[0065] 图7示出了车辆700或包括车辆(例如，客舱700b或火车发动机700c) 的旅客列车700a，其包括磁模块750，磁模块750包括磁体702，磁体702被配置为产生磁场M2，磁场M2与车轨相互作用以便使车辆悬浮在车轨上方。在图7的示例中，允许磁悬浮的磁场M2由车辆上的永磁体702阵列产生，永磁体702以“哈巴赫阵列”定向。包括一个或多个磁体702的磁模块
750附接(连接752)到车辆700。图8示出了哈巴赫阵列800为永磁体的某种配置，其增强阵列一侧上的磁通密度，并且在另一侧几乎抵消它。哈巴赫阵列被定向在车辆700上，使得增强的磁场正与车轨310的表面相互作用。在一个或多个示例中，设置在哈巴赫阵列中的磁体包括钕、铁和硼的合金。

[0066] 哈巴赫阵列800可以被优化成具有较长波长，以增加悬浮系统的升阻比 (其中，如图9所示，波长被定义为哈巴赫阵列的重复区段之间的长度)。图 10示出了对于不同类型的导电车轨，作为哈巴赫阵列的波长和速度的函数的升阻比。

[0067] 哈巴赫阵列的实施方式允许针对每个磁体质量实现更高的悬浮质量，因为它增加了永磁体的效率(每单位质量的磁通量)。磁体的定向和定位可以被优化以与导电车轨一起使用，并且在它们与超导车轨(第一部分)中的超导体相互作用期间仍然可以充分地执行。

[0068] 示例轨道系统：真空管列车(Vactrain)

[0069] 图11A-11B示出了真空隧道1100中的混合车轨310的导电区域或部分(第二部分304)(即，车辆包括在抽空隧道中在车轨310上行进以进一步减小阻力的旅客列车)。

[0070] 图11A示出了轨道(300)，其中，设置导体(308)和磁体(702)以便形成电磁悬架系统(EMS)，使得当第二磁场(M2)与包括铁磁材料(1150) 的导体(308)相互作用时车辆(1104)悬浮(L)。在一个或多个示例中，磁体包括附接到车辆1104的电磁体1102，电磁体与包括(例如，层压的铁磁) 车轨1106的导电车轨(第二部分304)交互。在一个或多个示例中，电磁体被主动控制以在车轨1106和磁体之间提供1-4cm的间隙。来自接近传感器的反馈馈入电磁体以保持恒定的间隙。电磁体可以用超导线圈供电(从而降低能量需求)，并且可以定位额外的线圈以提高稳定性。由于电磁悬架系统利用导电车轨1106和电磁体1102之间的吸引磁力，所以车轨1106必须位于电磁体上方。随着与轨道的距离增加，电磁体和铁磁车轨之间的吸引磁力呈指数衰减。尽管图11A的示例示出了包括层压的铁磁车轨的导电车轨，但是可以使用其他铁磁车轨。升阻比可以从20(对于固体铁磁车轨)到理论上100或更多(使用层压车轨)。

[0071] 图11B示出了轨道(300)，其中，导体(308)和磁体(702)被设置成形成电动悬架系统(EDS)，使得车辆(1110)响应于根据伦茨定律和洛伦兹力产生的第二升力F2而悬浮。在一个或多个示例中，车辆1110上的磁体1108 与导电车轨1112(第二部分304)交互。在示例被动系统中，永磁体以单侧哈巴赫阵列安装在车辆上，其中导电车轨1112包括例如图5或图6中所示的梯子或感应轨(inductrack)车轨表面。在另一个示例被动系统中，永磁体以双哈巴赫阵列(零磁通量)安装在车辆上，其中导电车轨包括梯子或感应车轨表面。在又一个示例被动系统中，永磁体以单侧哈巴赫阵列安装在车辆上，其中导电车轨包括环(零磁通量)。在一个示例中，轨道包括6061铝(示例尺寸包括但不限于宽度为12英尺且厚度为0.25英尺的车轨)。

[0072] 不受特定科学理论束缚，电动悬架系统使用伦茨定律和洛伦兹力来操作，其中，导电车轨1112的导电表面中的磁场变化(由车辆中的磁体在导电车轨上的运动引起)产生涡电流。磁场的变化继而产生一个磁场，该磁场与其上感应的磁场变化相反。这引起致使车辆悬浮的相反的力。

[0073] 在一个或多个示例中，EDS系统表现出升阻比为20，车辆与导电车轨之间的间隙约为10mm，并且车辆质量与磁体质量的比率为50：1。

[0074] 处理步骤

[0075] 图12为示出制造和/或操作轨道系统的方法的流程图。框1200表示获得或提供(例如，组装或铺设)包括轨道的车轨，轨道包括连接到第二部分的第一部分，第一部分包括超导体，并且第二部分包括导体。在一个或多个示例中，第一部分(302)具有第一锥形端部(316)，并且第二部分(304)具有第二锥形端部(318)，并且第一锥形端部(316)与第二锥形端部配合(318)。以这种方式，第一部分302连接到第二部分304的外侧314，以便增加在车轨外侧上的升力稳定性。

[0076] 超导体的示例包括但不限于YBaCuO超导材料或其他高温超导材料。

[0077] 在一个或多个示例中，导体308包括固体导电板502，其包括槽504和横档506。

[0078] 在一个或多个示例中，第二部分304包括层压板650，层压板650包括导体308，导体308设置为由绝缘体604隔开的导电材料602。第一部分的示例长度L2包括但不限于100英尺-2000英尺范围内的长度L2或者足够长以便当车辆700从第一部分302进入第二部分304时使车辆700达到使得车辆700 的升阻比超过第二部分的最大升阻比(例如，大于100)的速度的长度L2。在一个或多个示例中，长度L2使得车辆700以1g的最大加速度从第一部分 302的一个端部360处的0英里每小时的初始速度或速率加速到连接到第二部分304的第一部分
302的另一端部362处的至少100英里每小时的速度/速率。在一个或多个其他示例中，第一部分302包括小于轨道系统300b中的车轨310 的整个长度L3的0.1％。

[0079] 框1202表示可选地将车辆700磁耦合到车轨310，其中，车辆包括700 附接到车辆700的磁体702。在一个或多个示例中，磁体702包括稀土永磁体 (例如，包括钕、铁和硼的合金的磁体)。磁体702产生与轨道300(第一部分302或第二部分304)相互作用的磁场M2。

[0080] 框1204表示可选地允许车辆700响应于当第一磁场M1(使用处于超导状态的超导体306产生的)与从附接到车辆700的磁体702产生的第二磁场M2相互作用时产生的第一升力F1而相对于第一部分302悬浮L。

[0081] 连接到车辆700的推进系统控制由轨道300沿车轨310引导的车辆700 的速度/速率。

[0082] 框1206表示可选地允许车辆700响应于当第二磁场M2与导体308相互作用时产生的第二升力F2而相对于第二部分304悬浮L。

[0083] 连接到车辆700的计算机系统1300控制车辆700的速度，使得车辆700 具有使得与车辆700相关联的升阻比处于第二部分304的最大值处的速度或速率(从第一部分302进入第二部分304)。

[0084] 处理环境

[0085] 图13示出了用于实现控制车辆1314、700的速度所需的处理元件的示例性系统1300，使得进入车轨的导电部分的升阻比足够高(例如，大于100)。

[0086] 计算机1302包括处理器1304(通用处理器1304A和专用处理器1304B) 和存储器，例如随机存取存储器(RAM)1306。通常，计算机1302在存储在存储器1306中的操作系统1308的控制下操作，并且与用户/其他计算机交互以通过输入/输出(I/O)模块1310接受输入和命令(例如，来自班组人员或自动冰探测器的模拟或数字信号)并呈现结果。计算机程序应用1312访问和操纵存储在计算机1302的存储器1306中的数据。操作系统1308和计算机程序1312由指令构成，当由计算机1302读取和执行时，该指令使计算机1302 执行本文所述的操作和/或方法。在一个实施例中，实现操作系统1308和计算机程序1312的指令有形地实施在存储器1306中，从而使得一个或多个计算机程序产品或制品能够如本文所述的控制车辆在混合车轨上的速度。这样，本文使用的术语“制品”、“程序存储装置”和“计算机程序产品”旨在涵盖可从任何计算机可读装置或介质访问的计算机程序。

[0087] 此外，本公开包括根据以下条款的实施例：

[0088] 条款1.一种轨道(300)，包括：

[0089] 连接到第二部分(304)的第一部分(302)，第一部分(302)包括超导体(306)，并且第二部分(304)包括导体(308)，其中，被磁耦合到包括轨道(300)的车轨(310)的车辆(700)：

[0090] 当第一磁场(M1)与第二磁场(M2)相互作用时相对于第一部分(302) 悬浮(L)，使用处于超导状态的超导体(306)产生第一磁场(M1)，以及由附接到车辆(700)的磁体(702)产生第二磁场(M2)，以及

[0091] 当第二磁场(M2)与导体(308)相互作用时，相对于第二部分(304) 悬浮(L)。

[0092] 条款2.如条款1所述的轨道(300)，其中：

[0093] 第一部分(302)具有第一锥形端部(316)，并且第二部分(304)具有第二锥形端部(318)，并且

[0094] 第一锥形端部(316)与第二锥形端部(318)配合。

[0095] 条款3.如条款2所述的轨道(300)，其中：

[0096] 第一部分(302)包括抽空双壁管(402)，其具有第一壁(404)和第二壁(406)，第一壁(404)形成第一容积(408)，第一壁(404)和第二壁(406) 在第一壁(404)和第二壁(406)之间形成第二容积(410)；

[0097] 超导体(306)设置在第一容积(408)中，并且

[0098] 第二容积(410)包括真空(450)。

[0099] 条款4.如条款3所述的轨道(300)，其中，超导体(306)包括多个YBaCuO 晶体(414)。

[0100] 条款5.如条款1所述的轨道(300)，其中，导体(308)和磁体(702) 被设置成形成电磁悬架系统(EMS)，使得车辆(1104)响应于当第二磁场(M2) 与包括铁磁材料(1150)的导体(308)相互作用时产生的第二升力F2而悬浮(L)。

[0101] 条款6.如条款1所述的轨道(300)，其中，导体(308)和磁体(702) 被设置成形成电动悬架系统(EDS)，使得车辆(1110)响应于根据伦茨定律和洛伦兹力产生的第二升力F2而悬浮。

[0102] 条款7.如条款1所述的轨道(300)，其中，导体(308)包括固体导电板 (502)，其包括槽(504)和横档(506)。

[0103] 条款8.如条款1所述的轨道(300)，其中，第二部分(304)包括层压板 (650)，层压板(650)包括设置为由绝缘体(604)隔开的导电材料(602) 的导体(308)。

[0104] 条款9.如条款1所述的轨道(300)，其中，磁体(702)设置成哈巴赫阵列(800)。

[0105] 条款10.如条款1所述的轨道(300)，其中，第一部分(302)具有在100 英尺-2000英尺的范围内的长度(L2)。

[0106] 条款11.如条款1所述的轨道(300)，其中，第一部分(302)具有足够长的长度(L2)以使当从第一部分(302)进入第二部分(304)时车辆(700) 达到使得车辆(700)的升阻比超过第二部分(304)的最大升阻比的速度。

[0107] 条款12.如条款1所述的轨道(300)，其中，长度(L2)使得车辆(700) 以1g的最大加速度从在第一部分(302)的一个端部(360)处的0英里每小时的初始速度加速到被连接到第二部分(304)的第一部分(302)的另一端部(362)处的至少100英里每小时的速度。

[0108] 条款13.一种包括条款1的轨道(300)的轨道系统(300b)，其中，第一部分(302)包括小于轨道系统(300b)中的车轨(310)的整个长度(L3) 的0.1％。

[0109] 条款14.如条款13所述的轨道系统(300b)，进一步包括计算机(1302)，其被配置为控制车辆(700)在轨道系统(300b)上的速度，其中，当从第一部分(302)进入第二部分(304)时的速度使得车辆(700)的升阻比为至少 100或超过第二部分(304)的最大升阻比。

[0110] 条款15.如条款1所述的轨道(300)，其中，第一部分(302)包括第一区段(332)和第二区段(334)，并且第二部分(304)在第一区段(332)和第二区段(334)之间。

[0111] 条款16.如条款1所述的轨道(300)，其中，车辆(700)位于旅客列车 (700a)中。

[0112] 条款17.一种操作车辆(700)的方法，包括：

[0113] 在包括轨道(300)的车轨(310)上操作车辆(700)，轨道(300)包括连接到第二部分(304)的第一部分(302)，第一部分(302)包括超导体(306)，并且第二部分(304)包括导体(308)，其中，车辆(700)磁耦合到车轨(310)：

[0114] 响应于当使用处于超导状态的超导体(306)产生的第一磁场(M1)与由附接到车辆(700)的磁体(702)产生的第二磁场(M2)相互作用时产生的第一升力而相对于第一部分(302)悬浮(L)，以及

[0115] 响应于当第二磁场(M2)与导体(308)相互作用时产生的第二升力而相对于第二部分(304)悬浮(L)。

[0116] 条款18.如条款17所述的方法，其中，第一部分(302)具有足够长的长度(L2)以使当从第一部分(302)进入第二部分(304)时车辆(700)达到使得车辆(700)的升阻比超过第二部分(304)的最大升阻比的速度。

[0117] 条款19.一种车辆(700)，包括：

[0118] 附接到车辆(700)的磁体(702)，磁体(702)产生与轨道(300)相互作用的磁场，轨道(300)包括连接到第二部分(304)的第一部分(302)，第一部分(302)包括超导体(306)并且第二部分(304)包括导体(308)；以及

[0119] 连接到车辆(700)的控制车辆(700)的速度的计算机系统(1300)，其中，车辆(700)：

[0120] 响应于当使用处于超导状态的超导体(306)产生的第一磁场(M1)与由附接到车辆(700)的磁体(702)产生的第二磁场(M2)相互作用时产生的第一升力(F1)而相对于第一部分(302)悬浮(L)，

[0121] 响应于当第二磁场(M2)与导体(308)相互作用时产生的第二升力(F2) 而相对于第二部分(304)悬浮(L)，以及

[0122] 具有使得与车辆(700)相关联的升阻比处于第二部分(304)的最大值的从第一部分(302)进入第二部分(304)的速度。

[0123] 条款20.一种包括条款19所述的车辆的旅客列车700b。

[0124] 本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对该配置进行许多修改。例如，本领域技术人员将认识到，可以使用上述部件的任何组合或任何数量的不同部件、外围设备和其他装置。

[0125] 优势和改进

[0126] 根据本文描述的一个或多个示例的混合超导/导电车轨的实施方式解决了以下问题：

[0127] ·需要使用防止悬浮模块与车轨接触并使车辆减速的车轮或其他装置。

[0128] 本文描述的不需要车轮的车辆有助于车辆的加速。

[0129] ·由于升阻比低，降低了效率。本文描述的轨道系统的实施例通过确保车辆以足够高的升阻比进入导电区域来辅助车辆(例如，在抽空管中) 的加速。本文描述的轨道系统的实施例将加速到巡航速度的效率提高了至少50％。

[0130] ·成本高。本文描述的轨道系统的实施例降低了总体初始和操作成本二者。

[0131] ·悬浮故障。本文描述的混合轨道系统的实施例使得能够在高速区域中实现自动防故障悬浮。

[0132] 结论

[0133] 这总结了对本公开的优选实施例的描述。出于说明和描述的目的，已经呈现了优选实施例的前述描述。其并非旨在穷举或将本公开限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。旨在权利的范围不受该详细描述的限制，而是受所附权利要求的限制。

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