CN101687513A - 利用在单轨铁道上的具有侧稳定器的电动平台自动运输货物的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用在单轨铁道上的具有侧稳定器的电动平台自动运输货物的系统，其中所述平台具有水平侧稳定器及与其对应的电源点，该总系统包括两个单轨铁道，用于具有位于两个轨道之间的中心支撑结构的双道运输，该中心支撑结构支撑部分的稳定装置、电源点、车辆安全装置和后勤支持元件。
Description
发明目的
本发明涉及利用在单轨铁道上运行的电动平台自动运输货物的系统，其平台具有水平的侧稳定器以及与其对应的电源连接。
该总系统由两个单轨铁道(即输出单轨铁道和传入单轨铁道)，电源连接元件，后勤支援以及安全滚动装置组成，在两个单轨铁道之间的中心支撑结构，为所述稳定装置的一部分。
本发明所涉及的技术领域是通过固定轨道运输货物，但是不排除客运。
背景描述
目前用于货物运输的技术主要集中在使用道路运输。这意味着将使用高速的柴油发动机，比如350马力(hp)以及每小时98公里，这种发动机是造成排放有害物和全球变暖的重要原因，并占了相当大的比例。
这些状况以及汽车引起的交通阻塞产生了每运输吨-公里的高的单位消耗量，这种消耗量在不远的将来是不可持续的，并增加了运输业的经济成本。
高速公路上的致命事故率大约为13％，其与目前运输的类型和现状有关。
目前运输的状况需要人们投入精力并且使人疲劳，这极大地影响了该行业的的工作健康。这可以由战略运输基础结构计划(Plan Estratégico de Infraestructuras del Trasporte，PEIT 2005-2020)第6.3.3.5部分得到印证，其建议那些在特定年龄的驾驶者们离开该行业。
目前的这种汽车和货物的运输的基础设施，由于在所属结构中的安全规范而消极地影响运输经济。高架桥和隧道便是这样的例子。
很明显地，依靠传统铁路进行极大量的货物运输。
然而，已经证明这种系统很慢且太昂贵，因为其并不十分灵活。当具有六十或者七十节车厢的火车并没有被完全装满时，该系统是非常昂贵且并不十分有效的。
利用车厢紧急发送是不划算的，需要求助于公路发送，该问题已经在上面被描述过，并且没有考虑到客运是有优先次序的，因此，在单向轨道领域中运输的缓慢性是不容忽视的。
本发明的目的将以下考虑为主要目的：
-降低每运输吨-公里的能量消耗，这是由于较慢的移动速度，直接影响空气胎力阻力和由此产生的对电力影响，空气胎力阻力是速度的平方的函数，电力是速度的立方的函数。
-降低能量消耗，这是由于比现有的与沥青上的橡胶轮有关的滚动阻力更低的单轨滚动阻力。
-降低全球变暖和二氧化碳排放，这是由于本发明消耗的是由天然气联合循环工厂产生的电力，其排除了对柴油的消耗。
-较低的道路和高速公路上交通事故率，这是由于与人活动并存的运输车辆减少了，其单独地通过特定的基础结构来承载货物。
-最后，降低运输同样吨量所需的结构的成本，这是由于本方法所需的基础结构比传统铁路所需的基础结构更划算。
-尽管存在一些将单轨铁道用于客运和货运的尝试，但是并没有发现存在有背景资料可以像本发明中所要求保护的内容一样有效地且经济地解决了现有存在的问题。
发明内容
本系统作为整体是由带有上翼的双T型中心支撑结构形成的，在上翼之上设置有传统的双轨装置，支撑和安全滚动装置及其对应的双安全栏杆可以在所述双轨装置之上行驶穿过整个行程。
在中心支撑结构的该上翼的下部和该中心支撑结构下翼的上部之间，即在该中心支撑机构的内部，设置有运输平台的电源连接，其被绝缘元件适当地保护，并且铰接臂的主轮由其支撑移动。
用于支撑和控制铰接臂的气胎轮在该较低面的下部被支撑。
该中心支撑结构被稳固地固定在地面，与单轨铁道在同一个地点。
运输平台在单轨轨道上移动，各个单轨铁道距离上述中心支撑结构一定距离且相对其对称地牢固固定。
运输平台由长方形框架形成，在其上部用于以安全且容易掌控的方式运输传统车厢。
在这些框架的下部低且中心的部分，设置有一些在滚动方向上排列的轮，这些轮在单轨铁道上移动。
这组轮具有有效的悬架系统，减震系统以及被安置在框架内用于该目的的制动设备。
其中一个轮由于通过依次起到减速器作用的小齿轮-轮冠(pinion-crown)传输件与电动机连接，成为所谓的驱动轮，其目的是驱动组件在单轨铁道上移动。
水平稳定臂从运输平台的一侧伸出，在该臂的端部具有电接触连接件，在更深入的方向上，主气胎轮在中心支撑结构的上下翼之间运动，且有两个辅助轮，其是通过的铰接连接杆并且使用中心支撑结构的下翼的下部的滚动路径，该两个轮具有转换弹簧，从而使该主气胎轮保持粘附于其滚动表面，产生向上的接触力。
因此，由稳定臂提供平台的稳定性，从而由于前面提到的压力弹簧的作用以及负载引起的设计条件(在向下的重量影响)，三个气胎轮，即主轮和辅助轮确保主气胎轮以给定的力(E)与滚动表面永久的接触。且为了提高安全性以及使推进力一直保持正向向下，将该组轮的垂直轴稍微偏离平台的对称轴设置，并且朝向稳定臂的相对面。因此，产生来自于平台的负重和重量的受控制的倾倒力矩以确保力“E”的反作用力的正值。
附图说明
四张附图被附上以更好的理解本发明，其中相同的数字标示了相同的元件，并且其中区别示出以下元件：
1-平台
2-单轨铁道
3-向地面固定单轨铁道的闸瓦
4-排列的轮
5-电动机
6-小齿轮-齿冠传输件
7-电制动器
8-悬架系统
9-液压减震器
10-车厢
11-稳定臂
12-主气胎轮
12b-滚动表面
13-气胎轮
14-铰接连接杆
15-压力弹簧
15′-移动接触连接件
16-绝缘体
16′-电源连接件
17-制动器框架
18-电力/电子面板
19-中心支撑结构的上通道
20-上翼底面的滚动表面
32-中心支撑结构
33-中心支撑结构的上翼
34-中心支撑结构的下翼
35-下翼的上滚动路径
36-下翼的下滚动路径
37-维护通道轨道
38-安全栏杆
39-支撑和安全滚动装置
图1示出平台、轮和支撑单轨铁道的侧视图。
图2示出稳定臂的侧面正视图和顶视图。
图3示出稳定臂在其工作位置处的中心支撑结构的截面视图。
图4示出在工作位置处的完整设备的截面视图。
具体实施方式
本发明的一个实施例是由采用了双T型且具有上翼33的中心支撑结构32构成，该上翼的上部35被成型为滚动路径，且在该滚动路径设置有传统双轨37，具有对应双安全栏杆38的支撑和安全滚动设备39可以在其上沿整个线路移动。该滚动设备39可以是优选地靠柴油移动的传统移动设备，这样当系统中有电力故障时，其可以用于支持和援助。
在中心支撑结构的上翼33的下部20和与该中心支撑结构的下翼34的上部对应的滚动路径之间，即在该中心支撑结构的内部，设置有运输平台的电源连接16’，其被绝缘元件16适当地保护，且铰接臂11的主气胎轮13在两个滚动表面上被移动地支撑。
用于支撑铰接臂11的气胎轮13被支撑于下翼34的下表面36对应的滚动路径上。
该中心支撑结构32被稳固地固定在地面，与单轨铁道在同一个地点。
各单轨铁道2通过闸瓦3以距离前述的中心支撑结构32特定距离被稳固且对称地固定，运输平台1在单轨轨道上移动。
运输平台1由长方形框架形成，在该框架上部内用于以安全和容易掌控的方式运输传统车厢10。
在这些平台1的中下部，设置有一些在滚动方向上排列的轮4，其在单轨铁道2上移动。
这组轮4具有有效的悬架系统8、减震系统9以及优选地被安置在被定位用于此目的的框架17内的电制动器7，该减震系统由独立的液压减震器形成，其与负载的位置、数量以及负载的分布成比例。
排列的轮4的其中一个由于通过起到减速器作用的小齿轮-轮冠传输件6与电动机5连接，成为所谓的驱动轮，其目的是驱动组件在单轨铁道上移动。
水平稳定臂11在运输平台的一侧伸出，在该臂的端部具有移动接触连接件15’，其将通过电源连接件16’为组件接入电流。
在中心支撑结构32的上翼33和下翼34之间运动的主气胎轮12被设置于稳定臂11更靠外部的位置，再靠外，设置有通过铰接连杆14支撑的两个辅助轮13。
所述的辅助轮13在中心支撑结构的下翼35的下部有滚动路径，两个轮还具有转换弹簧15，从而可以迫使主气胎轮12保持粘附于其滚动表面，产生向上的接触力。
因此通过稳定臂11为平台1提供稳定性，从而由于前面提到的压缩弹簧的作用并且由于由负载引起的设计条件(在向下的方向上的重量影响)，三个气胎轮，即主轮12和辅助轮13确保主气胎轮12以给定的力E在滚动表面上永久的接触。为了提高安全性以及使推进力一直保持正向向下，将该组轮4的垂直轴设置为稍微偏离该平台的对称轴，并且朝向稳定臂的相对侧。在两个轴之间设置10厘米的距离足以实现理想的稳定效果。因此产生来自于平台的负重和重量的受控制的倾倒力矩，以确保力“E”的反作用力为正值。
在不同操作条件下的组件的稳定性由负载E的计算值来确定，其可以为以下的示例：
-均匀分布的静止或者线性移动的8吨负载，则E＝1,600千克。
-偏离静止或者线性移动15％的8吨负载，则E＝750千克。
-具有5°倾斜的200m曲率或者半径的8吨，则产生1,600千克的负载。
被如此功能性地描述的货物的运输，当其由一系列独立平台形成时，其中按照线负载(line loads)各平台之间被以可编程的距离彼此分隔开(通常是在平台之间距离85metros)，其被认为具有最佳效率。
驱动组件必须提供适当的运输速度，最适当的速度大约为每小时50km，等于每天1,200公里的距离。
关于电动机5，为了均匀的结果，其为100kW(130hp)，电压3,000V，并且其是感应异步类型，具有电子功率调节，该电子功率调节可以自动遵循来自每个平台的操作程序发出的信号的控制，并且其在位于每个平台1中的电力电气面板18内被接收到。
同样，优选地通过圆外旋轮线的Gleason型小齿轮-轮冠系统6向平台1的前驱动轮传输。
关于电制动器7，电力EBS制动器结合具有力限制器的盘式制动，被认为是合适的，该力限制器根据接受自同样设置在组件中的传统ABS设备的信号来控制。
已经计算出，制动盘的合适尺寸必须具有至少150cm2的表面面积。
悬架系统8可以是被压缩的空气气垫类型，可以根据负载调节其压力和高度，且减震器9优选地为液压减震器。
为了组件的更好的运行和自动操作确实有效，设计了自动致动、停止和加速系统。
该系统由运行程序所控制，该运行程序位于在平台1内的电力/电子面板18内，所设计的程序执行下列操作：
在车厢抵达目的地之前85m收到信号，用于卸载或者加载的平台制动操作被启动。之后，液压调节被启动，激活盘式制动器，产生恒定的减速作用，其通过四个钩勾住车厢，使其在滚动路径上移动，引导其到临时等待站台直到运走货物的相应的装运车到达。
在操作期间，平台通过电力制动器所固定，当该平台卸载或者重新负载时，该电力制动器被停用。
之后，电动机同样以恒定的加速度来发动该平台，直到其达到被指定的每小时50km的行驶速度。
以数秒的间隔来实施制动和加速操作。作为帮助理解的示例，下列为该系统的实验数据：
-制动距离＝85m
-发动距离＝170m
-制动时间＝11s
-发动时间＝22s
-制动减速度＝1.4m/s2
-发动加速度＝0.7m/s2
实验证实，这些操作可以在不超过单轨铁道的最大摩擦率/轮的情况下而完美地被实施。
在必须实施停止的车厢之后的车厢，可能不超过4个，也通过用于该操作的保持所编程距离的系统而启动较早的减速，其导致了在不停止情况下的速度的降低，保持约为每秒5m的速度(每小时17km)，提供足够的延迟时间以卸载将会停止的平台。
在进行卸载和/或装载后，所有的车厢启动其加速，直到其再次到达行驶速度。
本发明其中一个最有益的效果是能源使用。
使用作为主要能量的天然气发电，向该系统的电机供电，产生所使用的机械能量，两次转换的总效率为0.522，为电动机效率0.9和发电站效率0.58的乘积。
相对于现有技术的柴油发动机，对该结果的评估的结果是正平衡，本发明主要原因，对于100km的输入和输出线路中每年1千万吨的假设，为89千万千瓦时。
此外，采用同样的考虑，二氧化碳排放的环境影响为每年较低的300,000吨排放。相比于天然气每GJ排放54公斤，柴油产生每GJ每二氧化碳将排放72公斤。
可以由检查员和操作员在维护和安全滚动设备39上沿线路移动，以进行持续的观察，其次进行维护。
关于会强制停止线路的更严重的设备故障，可以使用直升飞机运载操作员、维修材料或者，如果适当的话，可以移开导致所述线路故障的车厢和平台。
在每个中间站点，都可以设置维修车间和直升机以用于该紧急服务。
经过充分地描述本发明的本质以及实施本发明的方法，必须要阐明的是，之前所描述的和在所附的附图中所指明的安置，只要不改变其基本原理，可以在细节上作出改动，所述基本原理在之前的段落中公开，并总结在随后的权利要求中。
Claims (6)
1.通过在单轨铁道上的具有侧稳定器的电动平台自动运输货物的系统，其特征在于：其由具有上翼(33)的双T型的中心支撑结构(32)形成，所述上翼的上部(35)被形成有滚动路径，在该滚动路径处设置有传统双轨(37)，具有相应双安全栏杆(38)的支撑和安全滚动装置(39)将在所述传统双轨上移动穿过整个线路，其中，在所述中心支撑结构的所述上翼(33)的下部(20)和所述中心支撑结构的下翼(34)的上部对应的滚动路径之间，即在所述中心支撑结构内部，设置有所述运输平台的电源连接件(16’)，该电源连接件由绝缘元件(16)合适地保护，铰接臂(11)的主气胎轮(13)移动支撑于两个滚动表面，且其中用于支撑铰接臂(11)的气胎轮(13)被支撑于下翼(34)的底面(36)对应的滚动路径。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述运输平台(1)在单轨轨道(2)上运行，所述各单轨铁道距离所述中心支撑结构(32)一定距离且通过闸瓦(3)关于所述中心支撑结构(32)对称地固定于地面上，这些运输平台(1)由传统长方形框架形成，用于在其上部内运输传统车厢(10)，在这些平台(1)的下部中心部分设置有一些在滚动方向上排列的轮(4)，所述轮(4)在单轨铁道(2)上移动，其中，该组轮(4)具有有效的悬架系统(8)，减震系统(9)以及优选地被安置在被定位用于该目的的框架(17)内的电制动器(7)，其中所述减震系统由与负载的位置、数量以及负载的分布成比例的独立的液压减震器形成。
3.根据上述任一权利要求中所述的系统，其特征在于：所述排列的轮(4)的其中一个轮为驱动轮，其与电动机(5)连接，并通过起到减速器作用的小齿轮-齿冠传输件(6)驱动单轨铁道(2)上的组件移动。
4.根据上述任一权利要求中所述的系统，其特征在于：水平稳定臂(11)从所述运输平台(1)的一侧伸出，在该臂的端部具有移动接触连接件(15’)，其通过位于所述中心支撑结构(32)中的电源连接件(16’)为组件接入电流，且其中主气胎轮(12)在所述中心支撑结构(32)的上翼(33)的滚动路径(20)和下翼(34)的滚动路径(35)之间运动，其被设置于所述稳定臂(11)更靠外的位置，再靠外设置有通过铰接连接杆(14)支撑的两个辅助轮(13)，且其中所述的辅助轮(13)的滚动路径在所述中心支撑结构的下翼(35)的下部，所述两个辅助轮还具有转换弹簧(15)，从而促使主气胎轮(12)保持粘附于其滚动表面，产生向上的接触力。
5.根据上述任一的权利要求中的系统，其特征在于：通过所述稳定臂(11)使所述运输平台(1)保持稳定，由于压力弹簧的作用以及由向下的重力载荷引起的设计条件，三个气胎轮，即主轮(12)和辅助轮(13)确保所述主气胎轮以给定的力(E)在滚动表面上保持永久的接触，且其中为了保证更高的安全性以及使推进力一直保持正向向下，使该组轮的垂直轴稍微偏离所述运输平台的对称轴，并且朝向所述稳定臂的相对侧。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：为了实现自动运输，所述系统包括自动制动、停止和加速设备，其由运行程序所控制，该运行程序设置在所述运输平台(1)的电力/电子面板(18)内，这样，在支撑车厢(10)的所述运输平台(1)到达目的站点之前85m，用于卸载或者加载的平台制动操作接收到信号而启动，之后，激活电力制动器(7)的液压调节被启动，产生恒定的减速作用，同时所述车厢(10)通过四个钩被勾住，且在滚子的路径上移动，将其引导到临时等待站台直到运走货物的相应的装运车到达，而在该操作的期间，运输平台(1)由电力制动器所固定，当该平台卸载或者重新负载时，该电力制动器停用，之后，所述电动机(5)同样以恒定的加速来发动该平台，直到其达到被制定的每小时50km的行驶速度，这样，在必须实施停止的车厢之后的车厢，可能不超过4个，也通过用于该操作的保持被编程距离的系统而启动较早的减速，其导致了不停止情况下的速度降低，保持约为每秒5m的速度(每小时17km)，提供足够的延迟时间以卸载将停止的平台。
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