CN104245466A - 模块化运输车辆 - Google Patents

Abstract

一种具有长度、宽度、高度、前后垂直面板以及水平车底的车辆模块，其中，所述高度和宽度均可调节，而且所述前后垂直面板均可折叠，从而能够将空模块展开使其超过另一模块。这些模块对于乘客和货物运输很有用，尤其是在导轨系统中。

Description

模块化运输车辆

相关申请

本申请根据35U.S.C§119(e)要求于2012年2月14日递交的美国临时专利申请No.61/598,382的优先权的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域和背景技术

在本发明的某些实施例中，本发明涉及一种模块化运输车辆和使用该模块化运输车辆的系统，更具体地但不局限于涉及一种用于共用公共运输的模块化车辆。

运输是利用运输工具通过媒介将物体从一个地方移到另一个地方的方式。

物体可以是信息、货物、动物或人。媒介可以是陆地(公路、铁路、隧道)、空气、电线(铜或光纤)、水(海/洋)或空间。运输工具可以是陆地车辆、船、飞行器、包括光和声波(包括超声波)在内的电磁辐射。

媒体之间的差异在于运输工具的容量和速度。例如，光在空气中以300,000,000m/S(300,000Km/S)的速度传播，而汽车可以达到25m/s(90Km/h)，比值为1:12,000,000。容量的范围可以很广，从几乎零质量(对于光子而言)，到几十公斤(对于人而言)，到数吨(对于大宗货物而言)不等。

多年来，用于运输人和物体的两种主要方法分别是路运和水运。尽管现在的道路都是用混泥土或沥青铺成的，但是古罗马的道路却是用石头铺成的。轮式车辆作为运输工具用在道路上。近年来，带有导轨的轨道已经被引入轮式车辆中使用。铁轨为专用轨道，其中运输工具为可以由燃料或电力驱动的火车或汽车。

道路或铁轨的结合或者说用于数据传播的线基础设施覆盖特定区域(诸如，城市、国家、甚至全世界)称之为交通网。

本实施例集中在城市内以及在城市之间移动人和货物。

存在的问题

多年来，城市人口增加，城市规模的增大，人们的工作和娱乐都需要更高的移动性。车辆数量增加，导致交通堵塞，极大地减缓了道路上运输工具的速度。导致交通堵塞的主要问题在于交通网充满了许多受汽车属性和道路的影响而呈队列排列的运输工具这一事实。不幸的是，如今的汽车不能从其它汽车中通过，并且每辆汽车都由人控制。由于每个人天生不同，不同的人具有不同的响应时间，结果便极大地降低了交通网的性能，该性能由其容量(带宽)和延迟来衡量，该延迟加在受网络拥塞的影响在两个点之间的最大行驶时间上。

交通网的弱点在于如下事实：单个车辆减速或停止，无论是什么原因(交通事故/手道路上的障碍物影响)造成的，都足以使所有后面的汽车延迟或停止。众所周知，如果从道路侧面可以看出发生了某一事件，诸如交通事故，这会使其他驾驶者因为好奇心减少对道路的注意力，并且使汽车减速以看清障碍物。这便产生了延迟，该延迟一直传到后面的车辆。

同样，并不是所有的驾驶者在驾驶时都会走直线，这再次使后面的车辆减速并且给车流带来骚乱。这可以通过使车辆紧随由铁轨限定的导向轨道来解决，但是这要求标准大小的车辆，而且，当某辆车在导向轨道中发生故障时，由于后面的车辆不能绕道走，可能会导致灾难性的延迟。

交通网性能降低的另一原因是：为了使交通网同步，使用了交通信号灯。在这种情况下，各个驾驶者具有不同的反应时间，而延迟可以累积。

为了能够增加交通网的容量，可以使用专用道路、道路的专用部分(诸如，公共汽车专用车道)或者铁轨，可以使用大型运输工具(诸如，火车和公交车)作为共用的交通工具以同时运载多人，从而减少驾驶者和汽车的数量。公共交通解决方案的问题在于其效率。最终，效率用金钱来衡量，说到底是将一个人(Kg)移动一公里所需的平均成本。该成本是基础设施(施工与养护)、能源和运转的总和。由于交通反应了人的行为，所以交通高峰出现在人们上下班时，并且使用能够容纳高峰客流的大型运输工具(火车/公交车)。但是，当一天中(尤其是晚上，许多人都睡觉了)对交通工具的需求减少时，相同的大型车辆都可用而且必须使用，即使大部分时间可能都是空的。因而，极大地降低了效率。因此，为了省钱，服务供应商降低了运输服务的频率或服务质量(QoS)。这使更少的人依赖公共交通，并且使其相信必须拥有自己的私人交通以便正常生活。

现代交通的其它缺点在于：能耗、污染、交通事故以及其它。在过去四十年中，能源成本大幅增加，影响了整个经济。许多国家高度依赖进口燃料，燃油消费价格不遵循自由市场竞争规则，因此扭曲了整个经济结构。

发明内容

折叠式模块化车辆在标准道路或导向轨道槽上都可行驶。各个模块设计用于预定数量的乘客。在高峰期间运行的模块比在乘客较少的晚上运行的模块更多。选择性可折叠使发生故障的模块能够通过导向轨道槽上的其它模块，在其它配置中，模块可以用作升高的匝道，以使乘客或货物能够越过另一等待模块，或者使服务中的模块通过其它服务中的模块。导向轨道槽可以通过电力驱动，模块可以是无人驾驶模块，至少在轨道槽中无人驾驶。当需求过剩时，简单地通过驾驶车辆使其从其它车辆上方通过，便可立即从轨道槽中移除不想要的模块。

根据本发明的某些实施例的一个方面，提供了一种具有长度、宽度、高度、前后垂直面板以及水平车底的车辆模块，其中，高度和宽度均可调节，而且前后垂直面板均可折叠，从而能够将空模块展开，使其从另一模块上方通过。

实施例可包括在各个车轮处具有轮轴的轮式车辆，至少某些轮轴进一步具有定位为使相应车轮向外延伸由此调节所述宽度的致动器。

实施例可包括向下延伸的伸缩支腿，其用于调节所述高度。

实施例可包括轮式车辆且在各个车轮处均具有轮轴，至少某些轮轴进一步具有定位为使相应车轮向外延伸由此调节所述宽度的致动器，实施例进一步包括向下延伸的伸缩支腿，其用于调节所述高度，轮轴和支腿可一起操作使车轮升高，然后使轮轴向外延伸停靠在周围升高的车轮导向装置上，由此使车辆模块从另一车辆模块上方通过。

实施例可包括：多个传感器，其用于确定自身的速度和位置以及周围物体的速度和位置；以及，处理器，其用于生成安全行驶路径。

除非另有定义，否则本文所用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域中的技术人员一般理解的含义相同的含义。虽然在本发明实施例的实践或测试中可以使用与本文描述方法和材料相似或等效的方法和材料，但是下面对示例性方法和/或材料进行了描述。在冲突的情况下，以专利说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法和示例仅为说明性质，不旨在进行必须的限制。

附图说明

此处仅通过示例的方式参考附图对本发明的某些实施例进行描述。现在具体详细地参考附图，要强调，示出的细节仅为示例性质，目的在于对本发明实施例进行说明论述。关于这点，参考附图进行的说明使本领域的技术人员清楚可以如何实践本发明实施例。

在图中：

图1是根据本发明的第一广义实施例的车辆模块的简化示意图；

图2是权利要求1中的模块的简化示意图，该模块折叠到桥配置中以从其它车辆上方通过；

图3示意性地说明了根据本发明实施例的图2中的折叠车辆，该车辆通过伸缩支腿的下降向上升高并且通过轮轴的延伸增加了宽度；

图4是本实施例中用作第二模块的斜坡的车辆模块的简化图；

图5是示出了根据本发明实施例的在导向轨道槽上的两个模块的简化图；

图6是示出了根据本实施例的左手侧模块的简化图，该左手侧模块的内部和顶部折叠起来，增加了高度和宽度，准备超过右手侧模块。

图7是示出了根据本实施例的左手侧模块的简化图，该左手侧模块正在超过右手侧模块；

图8至图16是说明了利用轨道槽中的铁轨彼此超车的两个模块的简化图；以及

图17是示出了在升高的铁轨上超过另一模块的一个模块的示意图，还示出了使用汽车千斤顶的变型将模块升高到已升高的铁轨上的实施例的细节。

具体实施方式

在本发明的某些实施例中，本发明涉及一种模块化车辆以及配套的运输系统，更具体地但不仅限于，本发明涉及一种包括无人驾驶模块化车辆、标准道路和导向轨道的通用运输系统。具体地，车辆模块在导向车道或轨道槽中都能够行驶，在标准的平坦道路上不需要导航。车辆模块能够使用升高的导向装置使目前未使用的模块自身升高并从导向槽中的另一车辆上方通过。因此，不管由于什么原因停在导向槽中的车辆便不会阻塞其它车辆。车辆可使用内部燃料供给源，也可利用沿路面提供的电源，并且车辆模块可以是无人驾驶的。

本实施例在提供高质量的公共运输服务方面很有用。在需求高峰期间，可以运行大量模块，而在需求低谷期间，则可以运行少量模块。由于驾驶者未参与，所以往往可以在一天中的任何时候都提供高频率服务，无任何时间浪费。其概念是从方便用户的角度选择频率，在一整天当中保持该频率或高或低，改变的只是模块的数量。

该模块不限于公共客运，也可用于货物运输以及提供其它服务。此外，在客运领域中，可在固定路线上使用该车辆供乘客共享，而且个人也可租用其它车辆用在特定线路上。

在对本发明的至少一个实施例进行详细解释之前，要理解，本发明的应用并不一定限于在以下说明中提出的和/或在附图和/或示例中说明的部件和/或方法的结构细节和布置。本发明可以为其它实施例，或者，可以按照多种方式实践或执行。

现在参考附图，图1是说明了具有外壳12的车辆模块10的示意图。该外壳具有高度、宽度和长度，并且包括前垂直面板14和后垂直面板16，可选地还包括或多或少的侧面板、水平车顶18和车底20。可以为乘客提供一个或多个可折叠座椅22。该模块的高度和宽度可调，这将在下文中更详细地解释，而且前垂直面板和后垂直面板可折叠起来。处于展开并折叠状态的模块可从另一模块上方通过。

现在参考图2，图2是示出了图1中的模块的简化图，在该图中，车底面板20和乘客座椅22折叠在一起。

现在参考图3，图3是示出了处于折叠状态的模块的简化图，在该图中，该模块从低窄结构30转为高宽结构32，从而使该模块可适配在其需要通过的另一车辆的周围以及上方。车辆为在各个车轮38和40处具有轮轴34和36的轮式车辆。为简单起见，仅示出了两个车轮。轮轴配有致动器42和44，从而使轮轴可以在水平方向上向外延伸，因而延伸了外壳的宽度并且增加了车轮之间的宽度。可以为该模块选择标准类型的车轮，以使车轮适配入导向轨道之间的导向槽。可以为车轮选择增加的宽度，以使车轮适配在导向轨道上。

伸缩支腿42和44可从外壳向下延伸，以便为车辆提供更大的高度。伸缩支腿可具有车轮或小脚轮46和48，以便在平坦路面上从其它车辆上方通过。然而，在导轨上，停靠在导轨上的标准车轮在从其它车辆上方越过的同时可正常支撑该模块。

因而，伸缩支腿用于使标准车辆升高至导轨的水平高度，并且将标准车轮放在导轨的顶部。

作为替代方案，在无导轨或者导轨的结构不合适的情况下，伸缩支腿便充当车轮，在移动的同时将车辆支撑一个增加的高度。

在一个实施例中，模块上的传感器确定模块的速度和位置以及周围物体的速度和位置，而处理器生成安全行驶路径。处理器可接收关于道路的GPS信息，该GPS信息利用视觉搜索进行修改，以便提供无人驾驶车辆。

现在参考图4，图4是示出了在平坦路面上等待搭载乘客的车辆模块50的简化图。第二车辆模块52调节其车底54的角度以提供斜坡，以使乘客(有可能为残疾的乘客或高龄乘客)或沉重货物上车。

现在参图5、图6和图7，这些图示出了根据本发明实施例的两个模块60和62。在图5至图7的实施例中，外壳包括位于伸缩架上的面板。致动器(未图示)放置在伸缩架构件上的适当位置处，以在需要的时候使这些构件伸缩。

在图5中，这两种模块均位于相同的导向轨道中，处于运载乘客的标准操作模式。在图6中，左手侧的模块60的车底、座椅以及前后面板已经折叠起来，并且使用伸缩架的伸缩构件使其伸缩至更大的宽度和高度。

在图7中，模块60从模块62的上方和周围通过。

现在参考图8至图16，这些图说明了使用伸缩支腿使模块升高，将车轮放在升高的导向轨道上，并且使车辆从当前处于导向轨道中的另一车辆上方通过的原理。虽然图8至图16示出了仅具有一个车底无外壳的简化车辆，但是技术人员知道如何使本附图的教导适合于有外壳的情况。因此，所用的高度可以大于外壳高度。

图8示出了在具有升高的导轨86和88的导向轨道槽84中的两辆车辆80和82。

在图9中，模块80通过支腿90升高。在本实施例中，支腿为千斤顶的形式，该千斤顶具有增加三角形元件的宽度或高度的中央水平杆。

图10是朝下看图9中情形的轨道的视图。如图所示，模块80升高在支腿90上。模块80升高，使得其正常车轮92和94位于导轨86和88的顶部的水平高度。

图11示出了在导轨86和88上方向外延伸的模块80的车轮92、94、96和98。

图12是沿着图11中情形的导向轨道的视图。在图12中，可以看到，车轮92和94已经向外延伸在导轨86和88上方。

图13和图14从不同角度示出了车轮当前停在导向轨道上的情况。图15和图16示出了骑在模块82上方的模块80。

现在参考图17，图17是图15和图16中情形的透视图，在该图中，模块80从模块82上方通过。为简单起见，导轨84和86在图中示为升高的水平杆，以给出下面车辆的视图。

在图17中，伸缩千斤顶100在图中示为位于模块的侧面。这些千斤顶为手动更换轮胎的已知设计并且显示为三角形结构，该三角形结构向外延伸以降低中央垂直构件随高度进行的旋转。

为了以最低的成本使该交通网达到其最大的容量，可以将上述类型的蜂窝状或模块化运输工具接入大型货车，这根据客观需要而定。乘客模块可搭载2-4位乘客。该模块在标准道路和专用道路上均可移动。该模块可由电力驱动，但是作为替代方案，也可以由任何其它能量源驱动。因此，产生的交通网由两种类型的运输基础设施建成，即：由传统的平坦道路构成的异步基础设施，在这类异步基础设施中，车辆一般由人驾驶；以及具有导向轨道的同步基础设施，在这类同步基础设施中，车辆可自动驾驶。在一天和一周的任何时候，都存在对运输服务(TS)的不同级别的需求，这就意味着实际的带宽可在0和高峰期最大值之间变化。为了提供服务质量(QoS)，表示尽可能接近恒定的运输频率，可以将使用中的模块的数量变为当前需要的带宽，但是保持频率恒定不降低。

由于在运输工具不发生堵塞时会实现最大的交通网性能，所以仅应该出现的是使用中的模块。可以利用从其它车辆上方驶过的能力从交通网中撤出不使用的模块，这在上文中已经进行了论述。

该交通网可为当前暂停服务的模块提供不使用的停车空间。再者，这可通过使用上述两种模式来实现。停放的车辆简单采用展开并折叠的形状，或者称为桥模式，然后处于服务中以及正在运载乘客的模块可以简单地从中通过。

每一个单元均具有3D传感器，诸如照相机或使其保持周围物体列表的3D主动照相机，其中，针对每个物体，该单元都具有速度和方向。通过获知自己的速度和方向，该单元可恒定地计算碰撞路径并保持在可避免与人或其它车辆发生交通事故的速度。

如果管道(道路)始终可用，那么则可实现该交通网的持续利用。一段旅程随着该模块到达其目的地结束，该模块的速度降到0。在此时，对于后面的模块而言，道路受堵不通。可在目的地提供车辆停止位或临时停车位，以避免中断轨道的交通。但是该方法的缺点在于其使基础设施成本更高更静止。

因而，在一个实施例中，该模块的更大版本在停止的模块上方提供了一座桥，使得其它模块可以从其上方通过。这类移动式的动态桥模块可位于道路上，可以在模块停下来等候乘客下车时使轨道槽仍然可用。该固定模块不会对道路上的交通产生任何干扰。当模块希望在不影响交通网的情况下停车，其向该桥模块发送信号。

在一种版本中，该桥可简单地包括比道路宽的导轨，可伸展模块自身可简单地加宽，将自身设置在导轨上，攀在桥上，如图8至图17所示，从而使下面停止的车辆不会中断交通。

作为替代方案，车辆实际上从桥模块上方通过。该桥可在两侧设有滑动匝道段，该滑动匝道段当模块停在其下面时降低，使其它模块(甚至是未连接有本实施例的通用车辆)从被固定模块阻塞的道路段上方通过。当不再需要该桥时，将匝道拉起来，车辆简单地从其下通过。

简而言之，模块化运输系统使用了由异步道路和同步道路建成的道路网。这些模块可由道路或架空线驱动，也可由电池或任何其它能量装置驱动。模块可如上所述地动态改变其体积。桥模式使其它模块能够从中通过。运输工具模式使模块能够运载人或货物。在运输工具模式中，单元体积小于桥体积以便能从中通过，或者，单元体积大于桥体积以便利用侧轨从固定模块上方攀过。运输工具模式下的车辆也可从位于道路上的桥上方攀过。

该模块可设有显示器，例如LCD/等离子/LED等显示器，以向交通网中的其他参与者(诸如，车辆和人)显示交通信号。

该模块可连接至有线(光学/铜)和/或无线(自由空间光通信/RF)网络。在光学自由空间实施例中，该模块可与处于视线范围内或者处在沿道路分布的静止杆的其它单元通信。该通信可在该单元附近建立起局域无线网络，而将该模块变为移动的蜂窝基站。因而，道路上的模块可创建全市性通信网络。光通信和RF均有可能，可使用车辆上的照相机对城市保持视图更新。

一种向模块供电的可能方式是通过适配器，该适配器与美国专利申请No.13/387,118中所述的统一能源和通信网络动态连接。

该车辆可包括太阳能板，例如在其车顶上设置太阳能板。若需要，存储的能量可用于交通网上的其它单元。

模块可锁定至专用导向路径，或者，可以在道路上自由漫游并且在方便的时候使用导向路径。

位置数据(不是GPS数据)可以置于导向轨道上供模块进行电子读取，或者，置于GPS数据不可用的区域(诸如，地下通道)使车辆能够始终清楚其位置并报告。

可为特定目的提供专用模块，诸如用于在安全条件下运送货物的模块、救护车、甚至用于垃圾收集的模块。

用于安全海运货物的模块可具有单独的锁口装置或安全的隔间，该隔间具有由发起者定义的访问控制和目的地位置。

术语“包含”、“含”、“包括”、“含有”、“具有”及其同根词表示“包括但不限于”。

术语“由…组成”表示“包括且限于”。

如本文所用到的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用。

要认识到，为清楚起见，在独立实施例上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合地提供，上述说明应解释为如同明确写明了该组合一样。相反，为简洁起见，在单个实施例上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地提供，或者以任何合适的子组合提供，或者以在本发明的任何其它已描述实施例中适用的方式提供，上述说明应解释为如同明确写明了这些独立实施例一样。在各个实施例上下文中描述的某些特征不应认为是这些实施例的基本特征，除非缺少这些元素，该实施例便无法操作。

虽然已经结合本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是明显的是对于本领域的技术人员而言许多替代方案、修改和变化都是显而易见的。因此，本发明旨在包含落入所附权利要求书的精神和广泛范围之内的所有这类替代方案、修改和变化。

本说明书中提到的所有公开文献、专利和专利申请的全部内容均通过引用的方式并入本说明书，其引用程度就如同将每一个单独的公开文献、专利或专利申请明确且单独地声明通过引用并入本文一样。此外，本申请中任何参考文献的引用或标识不应被认为是承认这类参考文献作为本发明的现有技术可用。所有节段的标题在一定程度上，不应视作必须的限制。

Claims (5)

1.一种具有高度、宽度、长度、前垂直面板、后垂直面板以及水平车底的车辆模块，其中，所述高度和宽度均可调节，而且所述前垂直面板、后垂直面板均可折叠，从而允许空模块变大而越过另一模块。

2.根据权利要求1所述的车辆模块，所述车辆模块为轮式车辆并且每个车轮处具有轮轴，至少某些所述轮轴进一步具有位于所述轮轴以使相应车轮向外伸展的致动器，由此调节所述宽度。

3.根据权利要求1或2所述的车辆模块，其进一步包括向下伸展的伸缩支腿，其用于调节所述高度。

4.根据权利要求1所述的车辆模块，所述车辆模块为轮式车辆并且每个车轮处具有轮轴，至少某些所述轮轴进一步具有位于所述轮轴以使相应车轮向外伸展的致动器，由此调节所述宽度；所述车辆模块进一步包括向下伸展的伸缩支腿，其用于调节所述高度；所述轮轴和所述支腿可一起操作使所述车轮升高，然后使所述轮轴向外伸展停靠在周围的升高的车轮导向装置上，由此使所述车辆模块越过另一车辆模块。

5.根据权利要求1所述的车辆模块，所述车辆模块具有：

多个传感器，其用于确定自身的速度和位置以及周围物体的速度和位置，以及

处理器，其用于生成安全行驶路径。