CN102333669A - 集装箱运输系统 - Google Patents

Abstract

公开了运输集装箱的系统和方法。在一个实施例中，提供了用于运输船运集装箱的设备。所述设备被配置为沿铁路轨道的铁轨移动。所述装置包括连接器，所述连接器被配置为与拖车连接，所述拖车被配置为运输船运集装箱。所述连接器连接于磁通源。设置所述磁通源，使得其由沿铁路轨道设置的变化的磁通源驱动。在一个实施例中，所述磁通源包括一个或更多永磁体，而且所述变化的磁通源包括至少一个电磁体。

Description

集装箱运输系统

技术领域

本发明涉及线性电机的应用，且具体涉及使用线性电机的集装箱运输。

背景技术

每年，主要通过卡车车队将数百万集装箱移动到遍及全国的港口。使用以内燃机为基础的卡车来移动这些集装箱产生很大量的空气污染和碳排放。因此，存在以更加环境友好的方式移动集装箱的需求。

发明内容

在此公开的每个系统和方法都具有若干方面，每个单独的方面都不会仅产生其所期望的特性。在不限制由所附权利要求书表示的本公开的范围的情况下，现在将主要讨论其更加显著的特点。在对该讨论进行考虑后，特别是在阅读了题为“具体实施方式”部分后，人们将会理解示例的特点是怎样提供包括用于运输船运集装箱的系统的优势的。

一方面为用于沿轨道运输船运集装箱的装置，其包括磁通源和连接器，所述连接器连接到所述磁通源上并被配置为与拖车连接，所述拖车被配置为运输船运集装箱，其中设置所述磁通源以使得其由沿所述轨道设置的、变化的磁通源驱动。

另一方面为集装箱运输系统，其包括轨道(其包括一个或更多靠近铺设表面的铁轨)、沿所述轨道设置的第一磁通源、包括第二磁通源和连接器的车辆、以及控制系统，所述连接器被配置为将车辆与拖车连接，所述拖车被配置为运输货运集装箱，其中设置第二磁通源使得其由沿所述轨道设置的第一磁通源驱动，所述控制系统被配置为控制第一和第二磁通源中的至少一个，从而沿所述轨道移动所述车辆。

另一方面为运输拖车的方法，所述方法包括：接收被装载到具有车轮的拖车上的运输集装箱(所述车轮具有公路轮胎)，将集装箱连接到车辆上(所述车辆包括磁通源和被配置为沿至少一个铁轨移动的车轮)，和控制变化的磁通源(其靠近至少一个铁轨设置并被配置为和与所述车辆耦合的磁通源交互作用)从而沿所述铁轨移动车辆并沿靠近所述铁轨的表面移动所述拖车的车轮。

附图说明

图1为集装箱运输系统的一个实施例的透视图。

图2A为图1所示的系统的一个实施例的侧视图。

图2B为集装箱运输系统的另一个实施例的侧视图。

图3为如在图1所示的系统中使用的辅助小车的一个实施例的透视图。

图4为集装箱运输站的操作流程图。

具体实施方式

下面的详细说明涉及本发明的特定的具体实施例。然而，本发明可以采取由权利要求所限定和覆盖的大量不同方式实现。在该说明中参考了附图，其中同样的部件自始至终使用同样的数字标出。

一个实施例为集装箱运输系统，其包括一个或更多沿铁路轨道滑行的辅助小车。所述辅助小车被配置为拖行一个或更多的拖车(其被配置为接收船运集装箱)。每个辅助小车可包括诸如线性感应电机和/或线性同步电机的第一部分的磁通源，例如永磁体。线性电机的第二部分可以靠近所述铁路轨道设置。电机的第二部分可包括变化的磁通源，例如设置在沿所述铁路轨道的特定位置处的电磁体。所述系统还可包括控制/电机交换系统，其电耦合至并控制所述线性电机的第二部分的电磁体，从而与由所述电机的第一部分产生的磁场交互作用并由此沿所述轨道推动所述辅助小车。所述拖车被配置为与所述辅助小车连接并由所述辅助小车拖行。

在一个实施例中，所述辅助小车具有钢制的或其它铁轨车轮，其被成形以在铁路轨道的铁轨上行驶，同时所述拖车具有橡胶的或者其它公路轮胎，所述轮胎沿靠近铁路轨道的铺设部分移动。在一个实施例中，铺设轨道的两根铁轨外面的部分以使得拖车车轮能够在铺设区域上滚动，同时辅助小车沿铁路轨道的铁轨移动。也可以至少部分或完全地铺设位于铁轨之间的铁路轨道的所有或部分区域。在一个实施例中，电机的电磁体设置在铁轨之间并可选择性地嵌入所述轨道的铺设部分中。

图1为集装箱运输系统的一个实施例的图解。系统100包括辅助小车110，其被配置为在轨道130上拖行负载120。辅助小车110包括车轮组112，其通过例如一个或更多车轴而可转动地连接到框架114上。辅助小车110还包括磁通源142，例如永磁体或电磁体。轨道130也包括一个或更多磁通源144，例如永磁体或电磁体，其沿轨道隔开。如下面所述，辅助小车源142和轨道源144交互作用以沿轨道推动小车，并且受控制/电机换向系统146的控制。在一个实施例中，负载120包括拖车122，其被配置为运载船运集装箱124。

在一个实施例中，辅助小车110包括一组车轮112，其被配置为沿轨道130的一个或更多铁轨132移动，同时负载120包括拖车122，其被配置为沿轨道130的铺设部分134移动。在一个实施例中，铁轨132包括至少两个由轨距分开的大体上平行的铁轨，每个铁轨具有一般为I形的轮廓，该轮廓具有由腹板分开的轨头和轨底。在一个实施例中，铁轨132包括标准的、或国际的轨距铁轨。辅助小车110的车轮112可被成形以沿铁轨的轨头行驶。辅助小车110的车轮112可包括至少两个由铁轨132的轨距分开的车轮。在一个实施例中，车轮112为钢制的。在一个实施例中，轨距近似为1,435mm。铺设部分134包括铁轨132外部的铺设区域。铺设部分134也可包括铁轨132之间的铺设区域。在一个实施例中，轨道源144被嵌入铁轨之间的铺设部分134中。拖车122可包括成形的车轮，用于沿铺设部分134移动。在一个实施例中，所述车轮包括橡胶轮胎。在其它实施例中，辅助小车110的车轮112被设计为沿专门的铁轨，或者甚至例如单轨系统中的单独的铁轨行驶。

在一个实施例中，辅助小车110包括锁紧或连接机构152，其与负载120的锁紧机构154互补。在一个实施例中，锁紧机构152、154包括例如在商业上所用的卡车和拖车系统中使用的联接轮连接器。所述联接轮连接器包括朝向负载120前方的连接销(或主销)和朝向辅助小车110后方的马蹄铁形的连接装置。连接销和连接装置能够可拆卸地啮合。在另一个实施例中，使用悬架至少部分提起包括半拖挂车的负载120，将其设置在至少部分辅助小车110上，并将其放下从而与互补的锁紧机构152、154啮合。

当由控制/电机换向系统146控制时，辅助小车110通过辅助小车源142和轨道源144的交互作用沿轨道移动。辅助小车源142和轨道源144可被配置为形成由控制/电机换向系统146控制的线性感应电机。

在一个实施例中，辅助小车源142包括永磁体。所述永磁体可以是稀土磁体，例如钕磁体。Halbach阵列增加该阵列一侧上的磁场，同时将其相对侧上的磁场抵消至接近于零。因此，在一个实施例中，辅助小车源142包括永磁体阵列，其被排列为使得磁通从设置在轨道130上的辅助小车110下指方，并朝向设置在地上或地下的轨道源144。

在一个实施例中，轨道源144包括由控制/电机换向系统146控制的一些电磁体。所述电磁体可以至少部分被包围在混凝土中，并可在其上方铺设以形成如上所述的轨道的铺设部分134。电磁体可连接至电源。在一个实施例中，多个电磁体被连接至单一电源。该连接可采用串联或并联方式。在一个实施例中，该连接也可采用星形设计，其中多个电磁体直接连接至电源。

在一个实施例中，控制/电机换向系统146个别控制由轨道源144产生的磁通，使得所产生的磁通与由辅助小车源142所产生的磁通交互作用，以沿轨道130推动辅助小车110。

在另一个实施例中，辅助小车源142包括电磁体，而轨道源144包括永磁体阵列，其被排列为使得磁通从轨道130上指并朝向设置在上面的辅助小车源142。控制/电机换向系统146可改变由辅助小车源142所产生的磁场，从而沿轨道130推动辅助小车110。多个辅助小车110可由控制/电机换向系统146无线控制。

尽管由辅助小车源142和轨道源146形成的线性电机可用作制动器并且当车辆减速时可重新产生能量，如2008年8月1日提交的，序列号为12/184,524的美国专利申请中所公开，并以引用方式整体并入于此的，辅助小车110也可包括独立的制动器系统，例如电力空气泵驱动器，以利用半拖挂车的空气制动器系统，用于增加安全性。在一个实施例中，所述驱动器至少部分基于从锁紧机构152、154中的一个或其两者上的一组传感器接收到的信息而受控，从而在计算机发出对拖车减速的信号时限制施加的制动压力的量。当传感器感应到较小压力时，电力空气泵驱动器可提供更多的空气制动，而当传感器感应到太大压力时则对其进行限制。

图2A为设置在一组铁轨132上的辅助小车110和拖车122的侧视图。如上面所讨论的，辅助小车110可以符合期望地拖行拖车122和集装箱124，而不直接产生空气污染和/或不需要充电的铁轨或吊索。

图2B为集装箱运输系统的另一个实施例的侧视图。在该实施例中，辅助小车110被配置为拖行包括自驱动车辆160(例如电动卡车和拖车122)的负载120。在该实施例中，适当换向的辅助小车源142和轨道源144的交互作用可提供推力以移动负载，如上所述。另外，在一个实施例中，当以磁力移动电动卡车时，也可对其电容器和电池进行感应式再次充电，因此避免了当其再次完全充电时卡车需要停车长达六小时。这样的实施例容许电动卡车在轨道130上无限期地运行而不需要停车和再充电。

图3为图1中所示的辅助小车100的一个实施例的透视图。辅助小车包括框架110和一组车轮。在一个实施例中，车轮被设计和隔开以沿标准的铁路轨道行驶。即车轮包括例如钢制拉力表面，其被配置为沿铁轨的轨头行驶，并且被隔开以使得其与由标准轨矩分开的一组轨道相适配。在其它实施例中，车轮被设计为沿专门轨道或者甚至例如在单轨系统中的单一轨道行驶。在一个实施例中，由辅助小车拖行的半挂拖车被配置为沿铺设道路行驶。

在一个实施例中，辅助小车110包括铁轨“转向架”。铁轨转向架一般包括框架，其支撑至少两个可转动地安装在车轴上的铁轨小车车轮112。框架的上部可包括锁紧机构152，其与负载(例如拖车)上的类似的锁紧机构互补。在一个实施例中，拖车可以通过设置在铁轨转向架上的悬架提起，并下降与锁紧机构啮合。然后悬架的车轴从与铁路表面的啮合中提起，且所述铁轨转向架提供在铁路轨道132上使用的悬架和车轮。在一个实施例中，辅助小车为传统的铁轨转向架，其被改良为包括磁通源142。因此，在一个实施例中，传统的铁轨转向架和拖车可被改良为以节省成本的方式提供如此处所描述的运输系统。

图4为集装箱收集场站的操作流程图。在一个实施例中，通过将集装箱放置在拖车底盘上并由调车控制盘或者由电动重型卡车将其运载至场站来将集装箱从海运码头传送至场站。如果集装箱被放置在拖车上，那么调车控制盘或卡车就挂住拖车并驶向场站。如果集装箱在堆垛中，海运码头的操作人员可用他们的顶部或侧面拾取器将其从堆垛中拾起并装载到拖车底盘上。由于拖车底盘为上面所公开的系统的组件，这一操作界面不需要任何另外的设备或培训。在一个实施例中，使用集装箱收集场站和操作软件来辅助所述界面。

在图4中，至少两个线性电机为铁轨轨道提供动力，所述铁轨轨道与主要干线连接并互相靠近且平行地通向场站。在场站中，轨道通过加宽成椭圆形回路而分离，并最终相互连接(归返回路)。这一过程的分步说明如下：

1、用于牵引拖车上的集装箱的转向架在入站铁轨轨道上进入场站，并且将拖车上的集装箱移动至场站的脱钩区域。在该区域，入站线路分支出若干条平行的也称为梯子的轨道。

2、在铁轨回路的脱钩区域内，放下拖车的支脚，并且转向架脱钩。在一个期望较短的前后车间距的实施例中，可在轨道部分中使用液压升降机，以消除在脱离调车控制盘并与转向架连接时放下拖车的支脚的需要。

3、在脱钩区域附近等待的卡车返回到刚被放下的拖车中，挂钩并运载集装箱至海运码头。

4、刚与入站的拖车脱钩的转向架沿着铁轨线路下移至回路区域(若干铁路支线在该处相互连接)。然后转向架倒车进入铁路支线中，并与拖车和等待钩挂的集装箱挂钩。

5、当新的拖车被挂上，转向架向前行进(围绕着该回路)并从与进入场站同样的大门出去，再次靠近并与入站铁轨轨道平行。

场站确切的占地面积可以不同并且取决于来自附近海运码头的集装箱的预计容量，以及可获得的空间。场站的吞吐能力可以不同，但是也可通过为每个场站所规划的确切配置预先确定。在一个实施例中，需要充分的占地面积以容许添加另外的平行铁路支线，使得可以扩展场站的能力。另外，如果由于一些原因而不能扩展场站的铁轨配置，可通过使用顶部拾取装载设备来获得增大的容量和能力，从而提高和增进生产率。通过采用顶部拾取设备，场站可进行混合型的放下-勾挂和吊起-降下操作，且后者依赖于一定量的、始终连接至转向架的专用拖车。

将用于拉动拖车(其载有来自收集场站的集装箱)的转向架可将这些集装箱传输至附近码头的铁轨设施。当转向架从场站到达附近码头设施时，附近码头终端的堆场工人从所述转向架上解开所述拖车(如果他们在被装载到列车上之前被存放在地面上上)或者使用顶部拾取器或移动式集装箱吊运车(移动式轮胎式龙门起重机，也称为轮胎吊)设备来将拖车吊起(如果需要将集装箱直接装载至等待的列车上，或者需要将其堆垛和存放以用于以后的装载)。

可以通过在铁路线路附近设置机动的移动式集装箱吊运车来改良操作。在一个实施例中，移动式集装箱吊运车起重机滑行至线路上，当其停下时，其吊起集装箱放在拖车上，并且滑行返回至其另一侧并将集装箱放在集装箱堆上，反之亦然。

尽管上述的详细说明已示出、描述和指出了应用于各种实施例的本发明的新颖的特征，应理解到，在不背离本发明主旨的前提下，对于本领域技术人员来说，可对所例示的装置或过程的形式和细节进行各种省略、替换和改变。如能够意识到的，本发明可以通过未提供这里所阐述的所有特点和优势的形式而实现，因为一些特点可以独立于其它特点使用和实施。本发明的范围由所附权利要求书而不是由上述说明来表示。与所述权利要求等同的含义和范围之内的所有改变将被包含在其范围之内。

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月9日提交的、序列号为12/577,012的美国申请，和2009年2月27日提交的、序列号为61/156,310的美国临时专利申请的优先权，两者通过引用方式整体合并于此。

Claims (21)

1.一种用于沿轨道运输船运集装箱的设备，其包括：

磁通源；和

连接器，所述连接器连接至所述磁通源并且被配置为与拖车连接，所述拖车被配置为运输船运集装箱，

其中设置所述磁通源使得其由沿轨道设置的、变化的磁通源驱动。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述磁通源包括一个或更多永磁体，且其中所述变化的磁通源包括至少一个电磁体。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述永磁体限定线性电机的第一部分，且沿所述轨道设置的所述电磁体包括所述线性电机的第二部分。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述线性电机包括至少一个线性同步电机或线性感应电机。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述连接器被配置为与所述拖车连接，从而沿靠近所述轨道的铺设区域移动所述拖车。

6.如权利要求1所述的设备，还包括：

框架，其被配置为将所述磁通源连接至所述连接器；

多个车轮，其被配置为沿所述轨道转动；和

至少一个车轴，其被配置为将所述车轮连接至所述框架。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述连接器包括联接轮连接器。

8.如权利要求1所述的设备，还包括电力气泵驱动器，其被配置为驱动空气制动器。

9.如权利要求8所述的设备，还包括：

至少一个连接于所述连接器的传感器，其被配置为感应制动压力；和

控制器，其被配置为至少部分地根据从所述传感器接收到的信息来控制所述电力气泵驱动器。

10.一种集装箱运输系统，其包括：

轨道，其包括一个或更多个靠近铺设表面的铁轨；

沿所述轨道设置的第一磁通源；

车辆，其包括：

第二磁通源；和

连接器，其被配置为将所述车辆连接至拖车，所述拖车被配置为运输船运集装箱，

其中设置所述第二磁通源使得其由沿所述轨道设置的所述第一磁通源驱动；和

控制系统，其被配置为控制所述第一和第二磁通源中的至少一个，从而沿所述轨道移动所述车辆。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述铁轨包括至少两个铁轨。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述两个铁轨由轨距分开，且第一组车轮包括至少两个由所述轨距分开的钢制车轮。

13.如权利要求13所述的系统，其中铺设部分包括在两个铁轨之间的第一铺设部分和在两个铁轨外部的第二铺设部分。

14.如权利要求14所述的系统，其中所述第一磁通源的至少一部分被嵌入内部铺设部分中。

15.如权利要求10所述的系统，其中所述第一磁通源包括电磁体。

16.如权利要求10所述的系统，其中所述第二磁通源包括永磁体。

17.如权利要求10所述的系统，其中所述第二磁通源包括至少一个钕磁体或Halbach阵列。

18.如权利要求10所述的系统，其中第一和第二啮合机构形成联接轮连接器。

19.如权利要求10所述的系统，其中第二组车轮包括一个或更多个橡胶轮胎。

20.如权利要求10所述的系统，其中所述控制系统控制所述第一或第二磁通源中的至少一个，从而作为线性电机操作所述源。

21.一种运输拖车的方法，所述方法包括：

接收被装载到具有车轮的拖车上的运输集装箱，所述车轮具有道路轮胎；

将所述集装箱连接到车辆上，所述车辆包括磁通源和车轮，所述车辆的车轮被配置为沿至少一个铁轨移动；和

控制变化的磁通源，从而沿所述铁轨移动所述车辆，并沿靠近所述铁轨的表面移动所述拖车的车轮，所述变化的磁通源靠近至少一个铁轨设置并被配置为与跟所述车辆连接的磁通源相互作用。

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