[0001] 本发明属于城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于直线电机驱动的节能轨道交通运输系统。

[0002] 在轨道交通领域，传统的轮轨式轨道交通系统面临着运行速度受限、振动噪音大、运行效率不高等问题。目前如地铁等城市轨道交通系统主要通过安装在转向架上的牵引电机驱动车辆前进，

[0003] 但是，这一牵引驱动系统整体重量较大，导致车辆自重显著增加，并使得牵引驱动能量需求增加，不利于城市轨道交通系统整体的节能减排；同时加重的车辆会降低载荷以及刹车难度，提高车辆的危险度。最新的论文《采用轨道长定子直线电机驱动的新概念转向架》公开了将长定子直线电机用于地铁，但是令全部轨道均铺设直线电机长定子，导致建设成本过高，且没有考虑制动能量回收和线路设计配合，导致节能效应不显著。

[0004] 因此，本申请设计了一种基于直线电机驱动的节能轨道交通运输系统来解决上述的技术问题。

[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0021] 参照图1‑图2所示，本实施例提供一种基于直线电机驱动的节能轨道交通运输系统，包括呈起伏状设置的轨道1，用于轨道交通运输的车辆3在轨道1上运行，车辆3与轨道1之间设置有驱动组件，车辆3上设置有再生制动系统2；

[0022] 驱动组件包括直线电机转子4和若干直线电机长定子5，直线电机转子4安装在车辆3上，若干直线电机长定子5设置在轨道1的上坡区域并与车辆3上的直线电机转子4对应
设置。

[0023] 本发明公开了一种基于直线电机驱动的节能轨道交通运输系统，轨道1设置成起伏的波浪形，驱动组件的若干直线电机长定子5铺设在所述轨道1的上坡区域，而直线电机
转子4安装在车辆3上，直线电机长定子5与直线电机转子4之间相互对应，当车辆3运行到上坡区域时，对应的直线电机长定子5通电，使得直线电机长定子5与直线电机转子4之间产生牵引力，进而牵引车辆3行驶，为车辆3的行驶提供动力；同时由于车辆3通过直线电机长定子5与直线电机转子4提供动力，那么车辆3不再需要设置牵引设备，降低了车辆3的自重，降低能耗，而车辆3自重降低也会提高车辆3的刹车性能，提高安全性；车辆3运行到轨道1的下坡阶段时，车辆3在自重的带动下将自动下坡，将势能转换成动能，为车辆3行动提供动力，无需额外供能，减少了大量的电能消耗，可以利用重力驱动车辆3并回收制动能量，最终大幅减少系统供电需求，实现系统整体的运行节能效果，而无需动力也就是在下坡阶段不需
要铺设直线电机长定子5，从而大幅减少了系统安装运维成本；同时由于直线电机长定子5
的设置是分段设置的，因此运行时仅对对应的分段进行通电，而无需全段供电，也能大大降低电能的消耗，也方便进行检修和维护，避免整体式轨道1单处故障导致的整体停运，也更方便进行故障定位。本发明将直线电机长定子5安装在轨道1上，并通过短定子驱动车辆3，降低了车辆3自重；同时在轨道1上坡区域安装直线电机长定子5，并配合再生制动实现能量回收，进一步降低系统建设成本和整体能耗，实现系统节能运行。

[0024] 进一步的，本实施例的车辆3上不再安装电机等牵引驱动系统，而是安装直线电机转子4和再生制动系统2，由轨道1通过直线电机提供动力驱动车辆3并在进站时由再生制动
系统2制动并回收能量。

[0025] 进一步的，本实施例的再生制动系统2是一种能够回收制动过程中产生的能量的技术，其工作原理是，当车辆3制动时，电动机变成发电机，将车辆3的动能转化为电能并储存在电池中，而不是仅仅通过传统的摩擦制动器将能量转化为热量浪费掉。这样不仅可以
提高能量使用效率，还能减少刹车系统的磨损。

[0026] 进一步优化方案，直线电机长定子5延伸至轨道1的下坡区域，直线电机长定子5的铺设区域由轨道1的顶端向下铺设；直线电机长定子5在轨道1区域下坡段的铺设长度小于
轨道1的下坡区域。直线电机定子铺设在轨道1的上坡区域，并且越过最高点后向下坡区域
延伸一段距离，但是直线电机定子在轨道1的下坡区域较短，仅仅是将车辆3驱动越过轨道1最高点并拥有一定的初速度即可；工作时，直线电机定子通电，使直线电机转子4与直线电机定子产生相互作用力，为车辆3提供牵引力，使得车辆3沿轨道1爬坡，而车辆3越过轨道1的顶端后，由末端的直线电机定子为车辆3提供初始速度后，使得车辆3沿轨道1的下坡区域自动下滑，无需额外施加动力，减少能耗，直到车辆3越过轨道1的最低点后再次爬坡时通过另一端的直线电机定子进行爬坡。

[0027] 进一步优化方案，轨道1上设置有车站6，车站6设置在轨道1起伏的顶端位置，直线电机长定子5穿过车站6。为了方便进行控制，本实施例的车站6设置在轨道1的顶端，并且设置有足够车辆3停靠的平台，方便车辆3进行停靠；直线电机定子穿过车站6并向下坡延伸一段，使得车辆3有下坡的初始动力。

[0028] 进一步优化方案，车站6内设置有第一控制模块，第一控制模块与对应区域的直线电机长定子5电性连接。车站6内的第一控制模块主要用控制直线电机定子的电流大小和方
向，用于调节对车辆3的牵引动力，同时达到车站6时，还能通过降低电流达到减速的目的，也能反转电流提供反向牵引力加速刹车。

[0029] 进一步优化方案，车辆3上设置有第二控制模块，第二控制模块与再生制动系统2电性连接。车辆3上设置有第二控制模块，用于控制车辆3内的元件运行，也能调节再生制动系统2的运行，控制车辆3下坡时的速度；再生制动系统2回收的电能还能为车辆3上的元件
和第二控制模块供电，减少浪费和节约能源。

[0030] 工作过程：

[0031] 当车辆3从一个车站6开始运行时，直线电机定子和直线电机转子4组成的驱动系统提供牵引力，驱动车辆3移动提供初始加速度并克服阻力运行。当车辆3驶入轨道1的下坡路段后，车辆3依靠重力驱动运行，并通过再生制动系统2调节速度防止超速。当车辆3重新驶入上坡路段后，车辆3经由直线电机定子和直线电机转子4组成的驱动系统提供动力克服
重力上坡运行，并在车辆3驶入车站6后停止驱动，转由再生制动系统2减速并使车辆3停车。
如此循环往返，实现整个系统的有效运行。

[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0033] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。