CN100439181C - 模块化的市内和郊区的运输车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化的市内和郊区的运输车,利用压缩空气发动机-交流发电机/发动机-压缩机实现机动化。本发明的运输车包括一个或多个依次相连的自推进的运输模块,所述运输模块通过遥控装置连接到驱动器所在位置的的驱动模块,这样,运输模块的数量可以根据乘客容量的要求而增加或减少。根据本发明,每个驱动和运输模块包括其本身(i)存储能量储备和压缩空气、(ii)传输发动机部件和(iii)制动装置。更进一步,每个运输模块包括驾驶系统,该驾驶系统由所述驱动模块的驾驶系统遥控控制,依次被驱动器操作。
Description
本发明涉及一种零污染城市运输概念,作为可选择的常见城市公共汽车或有轨电车构成当前用作运输乘客的地面设施的主要部分。
我们的大部分城镇装备了使用城市公共汽车的公共运输系统,该系统通常包括能够运输50至80人之间的车辆,该公共汽车长10至12米,重达10吨以上。
使用上述运输系统的乘客数量在一天中的高峰期和非高峰期是变化的,公共汽车只运载有限数量的乘客的情况并不少见,甚至在非高峰期车上只有司机一人。
此外,在道路狭窄的老城镇,必须使用小运量的公共汽车,并增加班次以保证高峰期的服务,这样,增加了要求的司机人数。
这些车辆使用例如柴油,并带有严重的污染物。
这些庞大的、重型的、污染的车辆显然都不适合使用。
有轨电车具有运行时无污染的优点,但有轨电车基座设施昂贵而且庞大,此外,其运动受到轨道的限制,这些轨道对两轮交通工具也可能是危险的。
作者已注册了大量涉及发动机驱动单元以及它们的安装的专利,该发动机驱动单元更加特别地安装在车辆上,在市内和郊区使用额外的压缩空气进行完全清洁的工作。
-WO 96/27737 WO 97/00655
-WO97/48884 WO98/12062 WO 98/15440
-WO 98/32963 WO 99/37885 WO 99/37885
这些发明的实施,作者也在其专利申请WO99/63206中进行了描述,其内容可以参考,控制发动机活塞运动的方法和装置使得将活塞停止在其顶部死点成为可能,方法还在其专利申请WO99/20881中进行了描述,其内容也可以参考,涉及这些发动机以单能量或双能量、以双倍反馈或三倍反馈的模式进行的工作。
在其专利申请FR 01/13798中,作者描述了以共同实施或分别实施为特征的压缩机-交流发电机单元,更特别地:
-其中,该活塞的外径为二级设计,该设计包括在被称为发动机的汽缸内滑动的大直径顶部以保证在因排气释放产生的膨胀过程中保证发动机功能,及其前述的顶部延伸成较小直径的被称为压缩的第二级活塞以保证将压缩空气压缩储存在高压筒内。
-其中,该第二级活塞用于周围的热能恢复系统中的功函(workfunction)的膨胀。
-其中,该交换和交互作用装置安装在不同的汽缸之间,使得可能在压缩工作中钝化发动机功能,和/或在发动机工作中钝化压缩机功能,和/或也在发动机工作中活化周围热能恢复功能。
-其中,热交换器安装在每个压缩和/或热能恢复膨胀汽缸之间以冷却在压缩工作中通过他们的压缩空气,和/或以在周围热能恢复工作中加热该压缩空气。
-其中,该发动机飞轮包括连接在其外围使其可能产生电子驱动的电机装置,以驱动该单元的用家用电力网(220V)为动力的压缩机功能。
-其中,该电机是双向的,可作为发电机或交流发电机。
根据上述发明的变化,如此生产的交流发电机使通过其旋转启动该单元的发动机工作至少一个发动机周期成为可能,使带动该发动机到其压缩空气喷射的位置成为可能,和/或基于特殊的基座增加该发动机的扭矩,或在连续操作中再次产生电能以产生机上电能,或通过在该电能产生过程中引起反向扭矩用作制动器。
同时,该单元用于使用由家用电网提供特别电能的压缩方式,根据本发明的另一方面,该电动发动机特征在于,其旋转速度是可变的,通过在所述筒体为空时使用高速,并压缩机驱动电机要求的扭矩为低时得到低转速,类似该电动发动机扭矩曲线的形状。
安装在飞轮上的电机可以利用众所周知的永磁电机技术,上述磁铁固定在其转子(实际上就是该发动机飞轮)上,即使这些电磁线圈同心设置、呈放射状或轴向固定成集成包装,以适合压缩机-交流发电机单元块、或甚至可变磁阻电机技术、或本技术领域技术人员所知晓的其它设备,都未以任何方式改变本发明的原理。
根据上述发明的压缩机-交流发电机单元更适合于安装在如作者在专利WO98/32963中描述的周围热能恢复系统中,其中,该压缩空气在极高的压力下如200巴(bars)和周围环境温度如20度,容纳在储存筒内,在其最终用途以前在低压下如30巴,被膨胀为压力接近其最终用途要求,在一个可变容积的系统中,例如活塞在汽缸中,产生的功可以通过众所周知的机械的、电的、液压的或其它方式恢复和使用。功的膨胀结果是,压缩空气被膨胀为接近其使用被冷却到极低温度的状态,如-100℃的压力。该被膨胀的压缩空气以其使用压力和非常低的温度被送到处于环境空气中的热交换器。该压缩空气将被加热到接近环境温度,通过从大气中恢复热能,从而将增加其压力和/或其体积。该操作可在几个阶段被重复几次。根据本发明的周围热能恢复系统,其特征在于,其中压缩气缸和活塞用于执行连续不断的膨胀,热交换器用于冷却空气,同时该热交换器在压缩机中使用时,该热交换器也用于加热该预先膨胀的空气,并且其特征还在于,该装置最适合用作转换装置,以便能连续不断地使用恢复汽缸的不同级,随存储筒内的压力减小,压缩空气体积越来越大,以便允许适当的膨胀。
根据上述发明的压缩机-交流发电机单元,也更适合于如作者在另一专利WO/99/37885中描述的热能加热系统(thermal heating system),在该专利中作者阐述了一个解决方案,它使得增加适当的和可用的能量成为可能。该方案特征是这样一个事实,在燃烧和/或膨胀腔的导入前,来自存储筒的压缩空气被引导,直接或者曾经经过该周围热能恢复系统的热交换器,在该膨胀腔的导入前进入热加热器,通过提高温度、压力和/或体积将在该燃烧和/或膨胀腔的导入前再次增加,这样就显著增加了由发动机完成的性能。
使用热加热器的优点是可以使用连续清洁的燃烧,该燃烧可以使用任何已知的方法以获得低水平的污染排放为目标,催化或消除污染。
该热加热器可以使用矿物燃料如汽油、柴油甚至GPL GNV气体为能源,这样就使得完成外部燃烧双能量工作成为可能,在该操作中,燃烧器将引起温度上升。
根据本发明的另一变化,该加热器方便地利用了基于吸收和释放过程的热化学处理过程,正如在专利EP0307297A1和EP0382586B1中描述和使用的过程一样,这些过程使用液体如液氨蒸发为气体与盐如钙、锰或任何其它氯化物反应的转换,该系统操作如热电池,在其第一级存储在蒸发器中的氨的蒸发一方面产生低温,另一方面在容纳盐的反应器中的化学反应释放热,当氨的存储耗尽,系统可以在第二级以热输入该反应器进入再充装,该反应器反转该反应过程,即氨气从氯化物中分解出来经冷却还原为液态。
根据上述发明的申请,其特征是,其中描述的热化学加热器使用在第一级产生的热在引入到主汽缸膨胀腔前,增加来自高压存储筒的压缩空气的压力和/或体积。
在第二级,在压缩机再充装高压存储筒工作中,该系统通过输入从压缩机的不同级的排气管排出的热量得到恢复。
根据上述发明的变化,该压缩机-交流发电机单元设置有燃烧器,或任何其它型号热加热器,和热化学加热器,如同前面被引用的,其可以在同一时间或连续不断地在热化学加热器的第一级中使用,其中,燃烧器类型热能加热器将可以更新(第二级)热化学加热器,当后者通过加热其反应器作为与该燃烧器类型加热器的使用连续工作的单元而为空时。
根据上述发明的另一实施例,该压缩机-交流发电机单元设置有独立工作的热能加热器,不使用容纳在存储筒内的高压压缩空气,通过提取由一个或几个压缩级供应的根据要求的工作压力的压缩空气;然后该压缩空气在加热系统中被加热,其温度将增加导致其体积和/或其压力的增加,然后再注入主汽缸的膨胀腔,使得该单元通过膨胀和产生工作行程进行工作成为可能。
根据上述实施例的另一变化,和当该单元独立工作时,膨胀汽缸排出的空气直接或通过一级或多级压缩被转向到该热加热器,其温度将增加导致其压力的增加和/或其体积的增加,然后再注入该膨胀汽缸的膨胀腔内,使得该单元通过产生工作行程进行工作成为可能。在排气系统的减压阀,在热能加热器之前,使得可以控制上述压力和释放所有过量空气到大气中。
根据上述实施例的变化,该压缩空气的一部分可以转移并被使用和/或压缩机的其它级被用于当该发动机如上述独立工作时再充装该主缸体。
该压缩机-交流发电机单元如此配置以双能量模式工作,例如在城镇使用,使用高压存储筒内的压缩空气无污染工作,在城镇外公路,再使用其由矿物提供能量的热能加热器独立工作,同时从其一级或多级压缩级再充装高压存储筒。
该压缩机-交流发电机单元使用四种能源进行工作,这些能源使用时可以结合使用、也可分别使用,根据工作性能的追求或要求:
-存储在高压存储筒内的压缩空气能量是主要能源并特别用于在市区进行完全清洁的工作;
-热-化学能用于增加工作性能和无污染工作使用的自主性;
1.用于燃烧器型加热器的矿物能用于:
·通过压缩空气喷射工作增加工作性能和使用的自主性;
·在公路上或当存储筒为空时驱动车辆;
·充装存储筒并允许同时驱动车辆;
·当后者也空时,重置热化学加热器。
-电能用于:
-在再充装压缩空气筒时特别用于驱动压缩机,同时车辆连接到220V的家用电网;
-用于启动用电池供电的单元;
-用于增加发动机在特殊基座上必须的扭矩;
-当减速和停车时制动车辆。
上述申请中描述的压缩机-交流发电机单元也配置了用于控制活塞运动的装置,其特征在于:反向活塞的销和压杠的固定点基本沿同一轴排列,连接到机轴的控制杆的销被定位在位于公共销和固定点或枢轴之间的臂的自身上,而不是在通常连接到铰链的臂上的销上。因此,该较低的臂及其对称描述一个在一端带有枢轴或固定点的臂,基本位于其中心并在其连接到反向的活塞上的每个自由端带有两个销。
专利000/4555的申请涉及在移动的或固定的电或电子单元与发动机车辆的更多特殊性之间的对话。
该申请人要求的权利涉及上述在0701.02125132下以INPI注册的申请,该申请涉及一个独立对话系统,其目的是通过测量电压、电流、负载以及故障来简化现有系统同时控制该系统。
上述系统特征是,其中每个单元包括:
-无线收发机
-管理和独立对话微处理器
-直流电源
和通过调制电波,如ASK、FSK或任何其他调制,与其它单元特别是与控制单元通信。
该装置使得传达不同的转换命令到装置的不同电或电子元件上成为可能,同时使得进行物理测量成为可能,该测量用于探测任何出现问题元件的工作异常,并将该信息传递到其他单元。
在无线电接收和/或发射电路中的每一单元经频率调制具有单独的识别代码,该发射的信号被微处理器编制并保持在每个单元中,然后该信号在以天线传播到所有其它单元以前被电子电路放大。
该微处理器编制发射的模拟无线信号、分析接收到的无线信号以及编制数字帧,然后该数字帧被解码以获得不同的数据,如发射单元代码、接收单元代码、授权命令、不同数据和参数以及该帧的钥匙。
该数字帧被所有单元接收,上述接收单元的微处理器将它们独自的识别码与保存在该数字帧中的识别码进行比较,使得仅让问题单元执行发送的命令。
如接收的数字帧正是发向该单元的,所述单元的内部微处理器判断该数字帧是否有效。这意味着,该微处理器用保存在接收到的帧中的所有比特计算数字钥匙,并与保存在其自身的帧中的钥匙进行比较。如比较结果为0,则接收到的帧不包含传输错误。在该阶段,该微处理器执行保存在该接收帧中的命令,并发送确认信息到该发射单元。
对发射数据,该单元通过其内部的微处理器编制数字帧,然后用载波将其转换为模拟信号。以该方式获得的模拟信号被放大然后用天线发送到所有其它单元,特别是命令或控制单元。更方便地,该对话系统的无线连接是通过线缆相互连接所有单元建立起来,使得避免所有干扰成为可能。
该通过微处理器编制的数字帧包含接收单元的代码、发射单元代码、命令、数据、参数以及帧钥匙,这种编码模式意味着每个单元都知道谁是发射机、谁是接收机。
使用该编码模式,可能同时执行的单元数量几乎没有限制。
作者还描述了用四种能源工作的发动机压缩机、发动机交流发电机单元,这些能源使用时,特别是用于车辆,可以结合使用或分别使用,根据工作性能追求或要求:
-存储在高压存储筒内的压缩空气能量是主要能源并特别用于在市区进行完全清洁的工作;
-热-化学能用于增加工作性能和无污染工作使用的自主性;
-用于燃烧器型加热器的矿物能用于:
·使该单元单独工作成为可能;
·通过压缩空气喷射工作增加工作性能和使用的自主性;
·再充装存储筒同时使单元工作成为可能;
·当后者也为空时,重置热化学加热器。
-电能用于:
-在再充装压缩空气筒时特别用于驱动压缩机,同时车辆连接到220V的家用电网;
-用于启动用电池供电的单元;
-用于增加发动机在特殊基座上必须的扭矩;
-当减速或制动时用于降低车速。
本技术领域的技术人员对不同系统根据要求和追求的特征选择交换模式,并可对其不同的工作参数进行编程。例如,当车辆速度达到一定速度如60公里/小时时,将燃烧型加热器加入工作中。
在其专利WO 02/34610A1中,作者还描述了一种车辆底盘的概念。发动机车辆底盘包括至少一个主要承载结构,在该结构上安装有用于车辆行走传动装置的悬挂单元,和至少一个底盘部件,其特征在于,该主要结构包括至少两个通常为前后面板形式的横向的结构元件,由特别是铝或铝合金做成,该结构元件通过一系列平行的按纵向排列的杆连接。这些杆的每一根由一件型材构成,特别是采用铝或铝合金做成的,其前后两端部分分别粘接到前后结构面板上。
本发明的目标是通过实施以零污染的电或压缩空气发动机、更特别地使用如上所述的压缩空气发动机-交流发电机/发动机-压缩机工作的模块化车辆来解决乘客运输能力的需求的问题,其特征在于:
-该车辆包括一个或多个自推进运输模块,所述模块前后相继设置并通过遥控装置连接至一个驱动器所在位置的驱动模块,这样所述运输模块数量可以根据乘客容量要求增加或减少;
-每一个驱动和运输模块包括其自身存储能量储备和压缩空气,传输发动机部件和制动装置;
-每一个运输模块包括驾驶系统,该驾驶系统通过驱动器依次操作的驱动模块的驾驶系统进行遥控。
作为参考的,该运输模块有线引导并包括电子驾驶系统,该系统通过电子装置部件控制,使得驱动模块的轨迹可以被完全相同地复制;这样,车辆就象轻载车辆一样容易驾驶,在拥挤的交通中也极其容易驾驶。
驾驶室位于驾驶模块的前部,包括视频控制装置,对于每个模块,该视频控制装置与要求正确操作该单元的其它控制,如加热、开门、以及其它功能在一起。
作为参考的,该驱动模块也可以用于运输一定数量的乘客并在非高峰期间自行运作,该运输模块按需要增加以满足乘客容量要求。
作为参考的,该运输模块尽可能近地连接到驱动模块,并排列在后者之后,安全措施如机械联接系统的安装,防止一旦发生传输错误,运输模块不再受到驾驶、加速、制动或其它控制,如果发生上述错误,将自动停止整个车辆的运作。
每个模块之间的接近开关用于维护队列和每个模块间的一定距离作为大致参考,通过使用如本专利申请中描述的发动机-交流发电机,使得改进和准确维护模块间距离成为可能。对于本申请,如专利申请FR 01/13798中描述的用于每个发动机的发动机-交流发电机装置,将更方便地使用,使得在特定基座上增加发动机扭矩、或当减速或制动时使车辆减速成为可能。
该驱动模块和运输模块可以完全分离或包括机械联接系统,使得乘客能够从一个模块移动到其它模块。
作为参考的,用于该不用的运输模块的停车区应当与压缩空气充装站一起设置在起点站,以便在非高峰期充装不用的模块压缩空气筒。
尽管根据本发明的运输概念特别适合于城市和郊区使用,但它也可以更有效地使用在公路上,特别是如本专利申请中描述的以双能量模式中使用矿物燃料。
驱动模块后的运输模块的数量、遥控装置、操作控制模块驾驶系统的装置、气胎甚至电动机动化单元、传输装置和储能装置可以用不改变本发明所述原理的任何方法进行变化。
附图说明
基于阅读参考附图给出的一些实施例非限制的描述,本发明的其他对象、优点和特征将更加明了,其中:
图1是根据本发明包括一个有两个运输模块的驱动模块的车辆的概略描绘;
图2是带有一个运输模块的同一车辆的概略描绘;
图3是同一驱动模块的描绘。
具体实施方式
图1中,根据本发明的车辆由包括驾驶室(2)和乘客座位的驱动模块(1)和随后的两个运输模块(3和4)组成。为了对该车辆图更好地理解,该模块是,例如,4米长,驱动模块运载25位乘客,每个运输模块可以运载28位乘客,总数为81位乘客,该模块具有0.5米的操作距离,车辆总长为13米,该长度与目前使用的城市公共汽车长度差不多。
图2中一个运输模块已被移去,该车辆可以运载53位乘客,最大长度为8.5米。
在非高峰期,如图3仅使用驱动模块,使得其可能运载25位乘客,消耗和尺寸减小到三分之一。
本发明的车辆的优点就清楚了,它不仅可以使用较轻的模块得到与运输的乘客数量直接相联系的经济效益,而且使得在拥挤的交通中更容易运行成为可能。
本发明不限于所描述的实施例,描述的设备、控制装置、装置可以进行等价变换,并产生相同结果,而未改变以任何方式描述的本发明。
Claims (6)
1、一种模块化城市郊区运输车,其利用压缩空气发动机-交流发电机/发动机-压缩机实现机动化,
所述车辆包括一个或多个自推进运输模块(2、3),该运输模块通过遥控装置连接到安装有驱动器的驱动模块(1),所述运输模块数量可以根据乘客容量要求增加或减少;
-每个驱动(1)和运输(2、3)模块包括其自身的存储压缩空气储备、传输发动机部件和制动装置;
-每一个运输模块包括由所述驱动模块的驾驶系统遥控并依次由所述驱动器操作的驾驶系统;其特征在于:
-位于所述驱动模块(1)前部的驾驶室包括视频控制装置,用于每个模块与其他控制装置一起正确操作每一所述模块。
2、根据权利要求1所述的模块化城市郊区运输车,其特征在于:所述用于另外的运输模块的遥控装置是有线操纵的。
3、根据权利要求1所述的模块化城市郊区运输车,其特征在于:用于所述运输模块的电子驾驶系统通过电子装置部件进行遥控,使得所述驱动模块的轨迹能够被完全一致地复制。
4、根据上述权利要求中的任一项所述的模块化城市郊区运输车,其特征在于:所述运输模块尽可能近地连接到所述驱动模块并排列在后者的后面。
5、根据权利要求3所述的模块化城市郊区运输车,其特征在于:还包括安全措施,所述安全措施为机械联接系统的安装,防止一旦发生传输错误,运输模块不再受到驾驶、加速、制动的控制。
6、根据上述权利要求中的任一项所述的模块化城市郊区运输车,配置有电机或其它机动化单元,代替压缩空气发动机-交流发电机/发动机-压缩机。
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