CN102673572A - 一种个人快速交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的车辆为悬挂式高架轨道车，车轮在上，车厢在下，S型的车架将车轮和车厢组合成一个完整的高架轨道车。车架，车轮分上下二层，上层车轮称为分岔双轮，下层车轮称为驱动双轮。驱动双轮位置固定，分岔双轮位置可上下切换。所使用的轨道，由上下二层轨道复合集成在一根下边开口的柜型钢梁中。其分岔采用上下二层轨道立体分岔结构，主干道一般采用下层轨道(也可采用上层轨道)，车辆在分岔口的行驶路径，由车辆决定，当分岔双轮切换在″上″位置，车辆选择下层轨道(主干道)行驶，当分岔双轮切换到″下″位置，车辆选择在上层轨道行驶。

Description

一种个人快速交通系统

所属技术领域

本发明涉及一种交通工具，一种配备高架轨道的个人快速交通系统。

背景技术

汽车灵活方便，交通个性化强，可使人们到达公路网延伸到的任何地方，但是，它还是有许多弊病，为运送一两位乘客，动用重达一吨的汽车，早晚使用不到一小时，却要泊车八小时，还得先找到停车位。

汽车交通的安全性受到人为因素(驾驶人的驾驶技能，心理和疲劳状态，酒后驾驶等)的影响较大，它的可靠性又受到气候环境(大雨，大雾，大雪)的影响。所以它不是一种理想的全天后交通工具。

随着经济的快速发展，大中型城市中的汽车数量急剧上升，不但导致交通高峰时段的道路严重拥堵，几近瘫痪.还使得地球上有限的石油资源快速消耗，并加剧了城市中的大气污染。

轨道交通安全可靠，运能大，并且环保性好，现有的技术已能实现自动驾驶，成为大中城市公共交通的发展方向。但是，轨道交通也有它的弱点，运能大但个性化差，建设周期长，建造工程大，建设成本高，完工后运营成本也居高不下，一般在晚上11点后都停止营业，这又给人们的生活带来不便。

近年来出现了一种″个人快速交通系统″(PRT)，它是这样一种概念：在城市中用轻质价廉的材料，建设四通八达的″轻轨网″，在这一轨道网络中运行的列车，都是只载了3-5人的小型车，这样的设计是为了确保完全的″个性化----以个人或家庭为单位出行的乘客，在任何站点上车，只要在电脑屏幕上输入目的地，在发达的计算机系统的控制下，列车会自动行驶到指定的站点。

经网上查询，美国摩根敦市建设了世界上最早的个人快速公交系统(台北爱乐)，它跨越摩根敦市区，西弗吉尼亚大学校园和医学中心.建有13.2公里的混凝土高架导轨，每个车厢有21个座位，无人驾驶。

伦敦的希思罗机场建设的个人快速交通系统(Ultra系统)，建有3.8公里高架轨道，每个车厢有2-4个座位，由电池组提供动力，自动驾驶，将是第一个真正的商业PRT系统，最初连接长期停车场和五号航站楼.如果成功，计划扩大到整个机场。

在阿联酋马斯达尔城计划建造的个人快速交通系统(PRT)，是在路面上安装磁铁，引导每个座舱独立运行，将用户直接带到目的地。一个车厢有2-4个座位，由电池组提供动力，能以12英里/小时的速度行驶，每天工作18小时，每周运行7天，届时将全面禁止汽车进入城区，而由个人快速交通系统担当城市交通。

上述这几种个人快速交通系统，基本满足了个性化行驶，环保性好的特点，但是车厢由电池组供电，使得车辆行驶几十公里就须充电，实用性受到限制。另外，所配备的高架轨道，实际是高架专用车道(全程封闭)，而建设这些专用车道，仍需较大的投资，较大的工程，及一定的建造场地。

本发明就是针对上述这些缺陷，设计出的一种个人快速交通系统。

发明内容

本发明作为一种个人快速交通系统，主要需解决下列技术问题：

第一、解决轨道交通个性化差，建造周期长，建设投资高，运维成本大的问题。

第二、解决汽车交通安全性、可靠性差，对环境污染大的问题。

为解决上述问题，所述的技术方案具体如下：

本发明的个人快速交通系统，提供一种交通工具，所涉及的车辆是悬挂在专用的高架轨道上行驶，包刮高架导轨、站台、车厢、车架、车轮、受电弓、控制与信息通信系统、动力系统。

流线型的车厢，可容纳二名乘客，车轮，车架在车厢的上方，嵌入高架导轨中，将车厢悬挂在高架导轨上。

高架导轨由一条下边开口的柜型钢梁内置上下二根钢轨构成，上面的一根钢轨(以下)称为上层单轨(4)，下面的一根钢轨(以下)称为下层单轨(3)。下层单轨(3)联结在左壁，上层单轨(4)联结在右壁(也可以是下层单轨(4)联结在右壁，上层单轨(3)联结在左壁)，左右二壁可分别作为上下二根单轨的支撑。高架导轨向左分岔时，柜型钢梁从中间分开，右壁联结着上层单轨(4)保持原有的状态，左壁联结着下层单轨(3)逐步向左分离，分离的间隙等于导轨的宽度时，左右二壁各自恢复成二个柜型导轨，形成一个向左的路径分枝。该分枝又作为下一个分岔前的主干道。

高架导轨向右分岔时，柜型钢梁从中间分开，左壁联结着下层单轨(3)保持原有的状态，右壁联结着上层单轨(4)逐步向右分离，分离的间隙等于导轨的宽度时，左右二壁各自恢复成二个柜型导轨，形成一个向右的路径分枝。该分枝又作为下一个分岔前的主干道。

高架导轨由二路合并成一路时采用类似的方式，左边的岔道以左壁联结着下层单轨(3)逐渐并入主干道；右边的岔道以右壁联结着上层单轨(4)逐渐并入主干道。

由此可见高架导轨向左分岔时，左壁联结着下层单轨(3)向左分离，高架导轨向右分岔时，右壁联结着上层单轨(4)向右分离，可以在任何需要的地方设置轨道路径的分岔，组成一个四通八达的高架导轨网。

下层单轨(3)作为主干道供轨道车作主要通道，上层单轨(4)作为分岔通道供轨道车在分岔时作另时通道，上层单轨(4)的二端各设置一段和下层单轨(3)处于同一立面的过渡段，分别称为上轨过渡段和下轨过渡段，它能使轨道车平稳地驶上或驶下上层单轨(4)。

高架导轨通过支撑杆柱架起在地面的上方6-9米，在导轨组成的网络干道上不设停靠站。乘客须要下车时，轨道车通过分岔通道进入处在下一层的站台，停靠在离线的岔道上，让乘客下车；空车厢随后等候后来的乘客。丝毫不影响在主干道上行驶的车辆。

轨道车的钢质车轮采用槽型(双肩定位)方式与单轨啮合，车轮有上下二层，处于车架的同一侧，每层有二个车轮，上层车轮(以下)称为分岔双轮(2)，下层车轮(以下)称为驱动双轮(1)。驱动双轮(1)位置固定，适用于在下层单轨(3)上行驶。

分岔双轮(2)位置可上下切换，分岔双轮(2)的位置处在“上”时，轨道车的驱动双轮(1)在下层单轨(3)上行驶。当轨道车途经向右分岔道口或前方有右边的岔道并入主干道时，分岔双轮(2)在上层单轨(4)的上方通过，二者不接触，轨道车保持直行经直驶过岔道口；当轨道车途经向左分岔道口时，分岔双轮(2)在上层单轨(4)的上方通过，二者不接触，轨道车将沿着下层单轨(3)进入向左岔道；当前方有左边的岔道并入主干道，必须将分岔双轮(2)的位置切换到“下”(否则将出现严重的损毁事故就像飞机着落没放起落架，可在此路段设置自动机构确保分岔双轮(2)的位置处在“下”)。

分岔双轮(2)的位置处在“下”时，当轨道车途经向右岔道口，分岔双轮(2)将驶上上层单轨(4)的上轨过渡段，使轨道车的位置逐渐上移，驱动双轮(1)脱离下层单轨(3)，控制系统将驱动力切换到分岔双轮(2)，轨道车由分岔双轮(2)驱动，沿着上层单轨(4)进入向右岔道；当轨道车途经向左岔道口或着前方有左边岔道并入主干道时，分岔双轮(2)将驶上上层单轨(4)的上轨过度段，使轨道车位置逐渐上移，驱动双轮(1)脱离下层单轨，控制系统将驱动力切换到分岔双轮(2)，轨道车由分岔双轮(2)驱动，沿着上层单轨保持直行；当前方有右边的岔道并入主干道，必需将分岔双轮(2)的位置切换到“上”(否则将出现严重的损毁事故就像飞机着落没放起落架，可在此路段设置自动机构确保分岔双轮(2)的位置处在“上”)。

轨道车驶过岔道口(或合并口)后，通过下轨过渡段，使轨道车位置逐渐下移，驱动双轮(1)平稳地驶上下层单轨(3)，控制系统将驱动力切换到驱动双轮(1)，由驱动双轮(1)继续驱动轨道车向前行驶直到出现下一个分岔道口。因此轨道车在轨道分岔口的行驶路径，是由轨道车分岔双轮(2)切换后所处的位置决定，由于设置了上下轨过渡段，可以做到对行驶中的轨道车无扰动分道，使得通过分岔处的轨道车不必减速，而且高速行进中的前后轨道车可以通过切换分岔双轮(2)的位置自主选择不同路径。

控制系统将乘客在触摸屏上输入的目的地信息，通过无线网络传输给后台计算机系统，计算机系统根据高架导轨网的具体情况得出实时行驶路径，轨道信息(如轨道位置编码，岔道信息，轨道限速范围，前后方车辆实时车速车距等)回传轨道车的控制系统，由控制系统实施对车辆运行状态(车速，分岔双轮(2)切换位置)的控制，中途不用停靠任何站点将乘客直接送到目的地。由于不用人工驾驶，轨道车的安全性不受人为因素的影响。而轨道、车轮、动力系统、控制系统等集成在相对封闭的柜型钢梁中，轨道车的可靠性不受气候环境的影响。

轨道车在高架导轨上行驶时，前后车辆控制系统获取同步的运行信息，车辆之间需要保持的车距主要与前后车辆速度差有关，如前后车辆速度相同并装有缓冲防撞装置(8)(9)，即使在高速行驶状态下，也可实现零车距运行。因此，轨道车可以根据前后车辆速度差调整车距，加上无扰动分岔变道，使得不同行驶路径的车辆都可以实现实时自动动态编列运行。多车辆自动动态编列后，后面车辆的空气阻力大幅度减小，可以节约车辆行驶能耗并降低车辆动力系统的损耗。

在柜型钢梁的顶部设置二根导电轨(10)，在轨道车的上层车架上设置二个受电弓，由电网电力提供能源，由组合在每个车轮中的电动机提供驱动力，不需要携带燃料或笨重的电池，实现二氧化碳零排放。

由于车厢小巧，导轨超轻，只需每隔十几米设置一根支撑杆柱，所以不需要征地，可大幅降底建设成本。常用的标准导轨，支撑杆柱，可以在工厂中大量予置，因此，大大缩短了工程建造周期。轨道车无需驾驶员，假日和晚上不停工。不像轨道交通和公交汽车时常需要停站；乘客也不需要服从时间表，而是车厢等人，人到随时走，直达目的地。既方便了乘客，又使日常运维成本降到最底。

个人快速交通系统即有汽车灵活方便，个性化强的特点，又有轨道交通安全可靠的特点，可在一定程度上解决能源，环境，土地资源等现有交通发展中影响经济可持续发展的瓶颈问题。能引发现有交通方式的一次升级换代。

附图说明

图1是在轨行驶的轨道车示意图。

图2是图1所示的轨道车的侧视图。

图3是图1所示的轨道车的正视图。

图4是高架导轨右边岔道并入主干道示意图。

图中：1.轨道车驱动双轮、2.轨道车分岔双轮、3.高架导轨下层单轨、4.高架导轨上层单轨、5.轨道车车箱、6.轨道车车架、7.轨道车受电弓、8.前缓冲防撞装置、9.后缓冲防撞装置、10.导电轨、11.高架导轨。

具体实施方法

一.轨道车

轨道车由车厢、车架、车轮、受电弓、动力系统、控制与信息通信系统等组成。

上下二层车轮通过S型车架固定在车厢的上方，嵌入高架导轨中。驱动双轮(1)采用槽型(双肩定位)的方式和下层单轨(3)啮合，S型的车架能确保上下二层车轮和车厢的重心处在同一垂直线上，通过车轮将轨道车悬挂在下层单轨上，由于车厢的重量大于车架加上车轮，所以轨道车的重心在车厢中心，这样能使轨道车保持稳定平衡，并能沿轨道高速行驶。

由于受高架导轨的结构限制，下层单轨(3)只能向左分岔，上层单轨(4)只能向右分岔(或下层单轨(3)只能向右分岔，上层单轨(4)只能向左分岔)，轨道车在通过分岔口或前方有岔道并入主干道之前，得先接收到前方岔道的信息(左/右)，然后根据行驶路径，将分岔双轮(2)切换到恰当的位置。

例如：轨道车收到岔道信息：“前方是向左岔道”，或者“前方有左边的岔道并入主干道”，轨道车要直行通过此道口，则必须将分岔双轮(2)的位置切换到“下”，轨道车的分岔双轮(2)会驶上上层单轨(4)的上轨过渡段，此时轨道车位置逐渐上升，导致驱动双轮(1)脱离下层单轨(3)，控制系统将驱动力切换到分岔双轮(2)，由分岔双轮(2)驱动轨道车直行，待轨道车驶过上层单轨(4)的下轨过渡段，轨道车的位置逐渐下降，导致驱动双轮(1)又驶上下层单轨(3)，控制系统再将驱动力切回驱动双轮(1)；如果轨道车需要向左进入岔道，则必需将分岔双轮(2)的位置切换到“上”，轨道车驶到分岔口时，分岔双轮(2)位于上层单轨(4)的上方，二者不接触，轨道车沿下层单轨(3)进入左岔道。

如果轨道车收到岔道信息：“前方是向右岔道”，或者“前方有右边的岔道并入主干道”时，轨道车要直行通过此道口时，则必须将分岔双轮(2)的位置切换到“上”，轨道车驶到

分岔口时，分岔双轮(2)位于上层单轨(4)的上方，二者不接触，轨道车沿下层单轨(3)直行驶过岔道口；当轨道车需向右进入右岔道时，则必须将分岔双轮(2)的位置切换到“下”，轨道车的分岔双轮(2)会驶上上层单轨(4)的上轨过渡段，此时轨道车位置逐渐上升，导致驱动双轮(1)脱离下层单轨(3)，控制系统将驱动力切换到分岔双轮(2)，由分岔双轮(2)驱动轨道车向右进入右岔道，待轨道车驶过上层单轨(4)的下轨过渡段，轨道车的位置逐渐下降，导致驱动双轮(1)又驶上下层单轨(3)，控制系统再将驱动力切回驱动双轮(1)。

轨道车通过在不同的岔道口(合并口)选择上下某一条单轨的行驶，完成选择路径(或越过合并口)的动作。分岔双轮位置的切换是在悬空状态进行的，切换的动力要求较低，一般采用电动或汽动方式，这些都为机构设计中的成熟技术。直得注意的是分岔双轮的二个车轮必须保证同步切换。如果二个车轮处于不同位置，轨道车在经过岔道口时，将发生严重的损毁事故(就象飞机着落只放下一半起落架一样)。

二。高架导轨

高架导轨由轻质柜型钢梁(下边开口)内置上下二根单轨，钢梁的左壁联结着下层单轨(3)，钢梁的右壁联结着上层单轨(4)(也可以是左壁联结着上层单轨(4)，右壁联结着下层单轨(3))。左右二壁分别作为上下二层单轨的支撑部件。高架导轨向左分岔时，柜型钢梁从中间分开，右壁联结着上层单轨(4)保持原有的状态，左壁联结着下层单轨(3)逐步向左分离，分离的间隙等于柜型钢梁的宽度时，左右二壁各自恢复成二个柜型钢梁导轨，形成一个向左的路径分枝。

高架导轨向右分岔时，柜型钢梁从中间分开，左壁联结着下层单轨(3)保持原有的状态，右壁联结着上层单轨(4)逐步向右分离，分离的间隙等于柜型钢梁的宽度时，左右二壁各自恢复成二个柜型导轨，形成一个向右的路径分枝。

高架导轨由二路合并成一路时采用类似的方式，左边的岔道以左壁联结着下层单轨(3)逐渐并入主干道；右边的岔道以右壁联结着上层单轨(4)逐渐并入主干道。

高架导轨网中的十字路口的交叉，采用上下层立体交叉，轨道车需转湾时通过岔道连接上下二层的主干道，这样轨道车永远不会堵车，使得高架导轨网的车流量大幅提高。

供乘客上下车的站台设置在高架导轨的下一层，轨道车通过减速岔道停靠在站台边的离线岔道上，乘客上下车不会影响主干道的车流。

在柜型钢梁的顶部设置二根导电轨(10)，在轨道车的上层车架上设置二个受电弓，由电网电力提供能源驱动轨道车行驶。

三。控制和信息通信系统

控制和信息通信系统是由轨道编码感应器，无线路由器，信息处理计算机等组成。其中，轨道编码感应器沿轨道每隔一定的距离布置，用于向轨道车发送车辆位置的标定，前方道岔(合并口)的信息等。无线路由器用来实现信息处理计算机和后台计算机系统的实时通信，车载信息处理计算机收到后台计算机系统发来的行驶路径数据结合前方的岔道(合并口)信息，发出指令控制分岔双轮(2)切换位置，引导轨道车到达目的地。信息处理计算机能接收后台系统的信息，发出指令调整车速和前方或后方的车辆组成一窜车流，或根据实时路况动态调整行驶路径。在运行过程中一旦有车辆出现动力系统故障(速度低于规定速度的下限)，控制系统会向故障车辆的后续车辆发出指令自动将其推致就近的岔道，确保主干道的畅通

四。动力系统

动力系统由组合在四个车轮中的电动机组成，并有自动化系统确保符合能源效率。

Claims (6)

1.一种交通车辆，可以在高架导轨上行驶，其中包刮车厢，车架，车轮，受电弓，动力系统，控制系统，其特征是：装有上下二层车轮，其中一套车轮称为分岔双轮，适用于上面的轨道上行驶，另一套车轮称为驱动双轮，适用于下面的轨道上行驶。

2.如权利要求1所示的一种交通车辆，其特征在于：分岔双轮的位置可以上下切换。

3.如权利要求2所示的一种交通车辆，其特征在于：分岔双轮的处于″上″位置时，分岔双轮正好位于上面的轨道的上方处于悬空状态，驱动双轮处在下面的轨道上行驶；分岔双轮的处在″下″位置时，驱动双轮正好位于下面的轨道的上方处于悬空位置，分岔双轮处在上面的轨道上行驶。

4.如权利要求3所示的一种交通车辆，其特征在于：所使用的高架导轨是由一根下边开口的柜型钢梁内置上下二条钢轨构成，下面的钢轨联结在钢梁的左壁称为下层轨道，上面的钢轨联结在钢梁的右壁称为上层轨道。

5.如权利要求4所示的一种交通车辆，其特征在于：所使用的高架导轨的分岔采用钢梁中间分开、上下二层轨道立体分岔的结构。

6.如权利要求5所示的一种交通车辆，其特征在于：车辆在轨道分岔处的行驶路径由分岔双轮切换位置决定。

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