CN104590278A - 具有上下轨道的空中交通系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有上下轨道的空中交通系统，包括车站、支柱、轨道、轨道箱、列车、供电系统和控制系统，其特征在于轨道分为上轨道和下轨道，上轨道安装在轨道箱内、下轨道安装在支柱上，轨道箱依靠支柱架设在相邻两车站之间的空中，轨道是连续的曲线轨道，支柱与轨道箱以及下轨道采用滑动连接，列车悬挂在上轨道下方、支撑在下轨道上方，依靠供电系统和控制系统沿轨道行走，利用势能与动能之间的转化，使列车发生速度上的变化，便于启动和制动，达到节能、降耗、减排的目的。本发明的方法能够低成本、短时间、批量化制作具有上下轨道的空中交通系统，可以大大提高居民的出行效率、降低出行成本，解决城市的交通拥堵和环境污染问题。

Description

具有上下轨道的空中交通系统
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种具有上下轨道的空中交通系统。
背景技术
目前，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，机动车的数量越来越多，致使城市的交通情况越来越恶化，堵车现象日益严重，不但不利于居民的快速出行，而且造成大量的时间和能源消耗、空气和噪音污染以及交通事故；城市道路的拥堵和环境污染，已成为制约城市发展的关键；大力发展公共交通尤其是轨道交通，是解决以上问题的主要手段。现有的城市轨道交道主要是地铁和轻轨，其主要缺点是造价昂贵、每公里造价约几亿人民币，工程浩大、地上和地下均需施工，建设周期长、一条线通常需要3~5年的时间，施工时对环境影响大、影响现有的交通和环境。
现有的轨道交通所用的轨道是直线轨道，在温度的变化时轨道会发生伸缩，当采用伸缩缝时，容易产生噪音和磨损，当采用无缝长轨时，安装复杂、成本高，极端天气时存在事故隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有交通系统存在的缺陷，提供一种新型的具有上下轨道的空中交通系统，这种具有上下轨道的空中交通系统可充分利用现有道路上方的空间，不需征用土地，而且投资少、运行成本低、建设速度快，客运量大，安全系数高，可以实现立体交通，大大提高居民的出行效率、降低出行成本，从而有效解决城市交通的拥堵和环境污染问题。
为了解决现有轨道交通系统存在的问题，本发明提供了一种工程造价低廉、建设周期短、结构简单、节能环保的具有上下轨道的空中交通系统，其包括车站、支柱、轨道、轨道箱、列车、供电系统和控制系统等，其特征在于：轨道分为上轨道和下轨道，上轨道安装在轨道箱内、下轨道安装在支柱上，轨道箱依靠支柱架设在相邻两车站之间的空中，轨道是呈波浪状的曲线轨道，轨道是中间无接缝连续轨道，支柱与轨道箱以及下轨道采用滑动连接，列车悬挂在上轨道下方、支撑在下轨道上方，依靠供电系统和控制系统沿轨道行走，利用在轨道的高点和低点之间存在的势能与动能之间的转化，使列车发生速度上的变化，便于启动和制动，达到节能、降耗、减排的目的。 
其中，所述空中轨道系统可以架设在现有道路的上方，如道路中间或道路两边，也可以架设在没有道路的空间中。
其中，所述车站串联在轨道线上，可以单独架设在空中，也可以设在建筑物内；
进一步，所述车站有楼梯或电梯，所述电梯包括垂直电梯和自动扶梯。
其中，所述支柱通过打桩、钻孔安装预埋件或挖坑预制基座等方式安装在轨道的沿线下方。 
其中，所述车站和支柱为钢结构或钢筋混凝土结构。
其中，所述车站和支柱为现场制作或工厂化生产，优选工厂化生产、现场安装。
其中，所述支柱与所述轨道箱以及下轨道之间为滑动连接，即所述轨道箱和在下轨道径向上固定、在轴向上可以有一定程度的滑动。
其中，所述轨道可以包括主轨和副轨，所述主轨在轨道系统中起主要作用，承担列车的重量和运行等；所述副轨在轨道系统中起辅助作用，承担列车的导向、定位和防护等。
其中，所述轨道有一至数条，安装在轨道箱内和\或列车的周边。
其中，所述轨道优选采用型钢制成，如现有的轻型或超轻型钢轨、钢管、角钢、槽钢或钢丝绳等。
其中，所述轨道箱采用型钢制成，如钢板、角钢、槽钢等。
其中，所述轨道的材质不限，优选轨道钢、耐候钢、不锈钢等。
其中，所述轨道可以是一种形状或材料，也可以是数种形状或材料。
其中，所述轨道呈波浪状，所述波浪可以是单一的波浪线，也可以是复合的波浪线，如大波浪线段中有小波浪。
其中，所述轨道从高点到低点的高度差优选为1-6米，进一步优选为2-4米，高度差越大越有利于减小列车的动力和能耗、减小运行成本和噪音，但会增加车站和立柱的高度、增加建设投资。
其中，所述车站可以位于曲线轨道两个相邻的波峰上，即两个相邻的车站之间只有一个波谷，也可以位于两个不相邻的波峰上，即两个相邻的车站之间有数个波谷。
其中，所述列车可以采用电动机驱动，也可以采用内燃机驱动，优选采用电力驱动。
进一步，所述列车可以采用直流电驱动，也可以采用交流电驱动，优选采用直流电驱动。
其中，所述列车可以采用无人驾驶，也可以采用有人驾驶，优选采用无人自动驾驶。
其中，所述列车可以采用现有的车辆制造技术，优选采用超轻型车辆的制造技术。
其中，所述列车可以采用单车运行或编组运行，优选采用单车运行。
其中，所述列车的载客人数为10-100人，优选为20-50人。
其中，所述列车的发车间隔为0.5-30分钟，优选1-5分钟。
其中，所述供电系统可以采用直流电源，也可以采用交流电源，优选采用直流电源。
进一步，所述直流电源由太阳能转化而来或由交流电整流而成；
进一步，所述直流电源由专用线网提供或由列车的蓄电池或电容器提供。
其中，所述控制系统可采用现有交通系统尤其是轨道交通系统的全自动无人驾驶控制系统，包括信号系统、定位系统、感应反馈系统、报警系统、自诊断保护系统等。
本发明的有益效果:
本发明可以采用超轻型设计，仅将轨道而不是整个路面架设在空中、所有的设施构件均可在工厂内批量化生产，所以大大简化了支柱、轨道和列车的设计，减小了材料和能源的消耗，缩短了建设时间和投资（使每条线的建设时间缩短为几个月、投资减小至每公里几百万元），降低了运行成本和噪音；轨道采用无接缝的连续轨道，既方便制作和安装，又减小了材料和设备的损耗以及运行时的噪音，降低了维护成本、延长了使用寿命；轨道采用波浪状的连续轨道，既解决了轨道因温度变化而产生的胀缩问题，又充分利用了轨道和轨道箱的抗拉性能、使立柱的数量和支撑强度要求大大降低；轨道分为上下轨道，由上下轨道共同承担列车的重量，能够减小摩擦阻力、提高安全性能，并有利于保持车辆行驶的稳定性和乘坐的舒适性；车站建设在波浪状轨道的波峰高点，出站时车辆下行，势能向动能转化有利于车辆的启动和加速，进站时车辆上行，动能向势能转化有利于车辆的减速和停止，达到节能、降耗的目的；采用小载客量、密集发车的运行方式，既可以使整个系统轻量化，又可以有利于乘客安排行程、减少或免去等车时间。
附图说明
图1为本发明的具有上下轨道的空中交通系统的示意图；
图2为本发明的双向具有上下轨道的空中交通系统的横截面示意图。
图中：1.车站，2.支柱，3.轨道，4.轨道箱，5.列车。
具体实施方式
以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
参见图1和图2， 具有上下轨道的空中交通系统由车站1、支柱2、轨道3、轨道箱4和列车5组成，还包括供电系统和控制系统等，车站1设置在方便乘客上下车的地方，采用架空建设，乘客通过楼梯或电梯上下；支柱2的主体可在工厂中利用型钢焊接成钢结构或利用钢筋和水泥预制成钢筋混凝土结构，通过打桩、钻孔安装预埋件或挖坑预制基座等方式安装在轨道3的沿线下方，轨道3分为上轨道和下轨道，上轨道安装在轨道箱4内，轨道箱4悬挂在支柱2上，列车5悬挂在上轨道的下方，下轨道安装在支柱2上，列车5支撑在下轨道的上方，上下轨道同时分担列车5的重量并对列车5定位；支柱2的高度与轨道3和轨道箱4的形状相匹配；轨道3采用轻型钢轨或钢管制成，架设在相邻两车站1的空中，轨道3为无接缝的连续轨道，轨道3和轨道箱4可以两端固定在车站1上，中间段自然下垂形成圆弧，圆弧的最低点处悬空、可以自由伸缩，圆弧的关键点上有支柱2支撑，支柱2既可以分担轨道3和轨道箱4的重力、又可以对轨道3和轨道箱4进行定位，支柱2与轨道箱4以及下轨道3之间可以通过滑槽连接，即轨道箱4和下轨道3在径向上固定、防止轨道箱4和轨道3左右晃动，轨道箱4和轨道3在轴向上可以有一定程度的滑动，轨道箱4和轨道3可以随温度的变化自由伸缩；轨道3和轨道箱4可以依靠自身的抗拉强度悬挂在空中、并承担列车5的重力和离心力，自身强度不够时依靠支柱2来分担，轨道箱4和轨道3的抗拉强度越高、则支柱2的数量越少；列车5悬挂行驶在轨道3之间，其优点是重心低、安全性高，列车5采用超轻量化设计，列车5沿轨道3直向行驶、无需急转弯和分道，所以可以不用复杂的转向架，单车荷载总重量在几吨之内，因而可以使整个系统大大轻量化；列车5采用钢轮在无缝的钢轨上行驶，所以摩擦阻力很小，列车5启动时利用势能转化成动能，所以动力要求不高、能耗低，列车5停车时动能转化成势能、直流电机还可以回收能量，所以刹车损耗小，列车5的动力配置低，不但行驶噪音小而且可以使用太阳能电池供电，太阳能电池可以安装在列车5上，也可以安装在车站1上，还可以在安装在轨道箱4的周围；根据乘客人员的多少确定列车5的载客人数和发车间隔，尽量采用小的载客量如20-50人、短的发车间隔如1-5分钟，既可以满足居民的出行要求、减少等车时间，又可以使整个系统轻量化、低成本、高效率；列车5可以采用全自动无人驾驶系统，既可以减小人力成本，又可以避免人工驾驶的失误，保证安全、准时和高效。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有上下轨道的空中交通系统，包括车站、支柱、轨道、轨道箱、列车、供电系统和控制系统，其特征在于：轨道分为上轨道和下轨道，上轨道安装在轨道箱内、下轨道安装在支柱上，轨道箱依靠支柱架设在相邻两车站之间的空中，轨道是呈波浪状的曲线轨道，轨道是中间无接缝连续轨道，支柱与轨道箱以及下轨道采用滑动连接，列车悬挂在上轨道下方、支撑在下轨道上方，依靠供电系统和控制系统沿轨道行走，利用在轨道的高点和低点之间存在的势能与动能之间的转化，使列车发生速度上的变化，便于启动和制动，达到节能、降耗、减排的目的。
2. 如权利要求1所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述车站和支柱为工厂化生产的钢结构或钢筋混凝土结构。
3. 如权利要求1所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述轨道采用型钢制成，所述型钢包括钢轨、钢管、角钢、槽钢或钢丝绳等。
4. 如权利要求1所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述轨道可以包括主轨和副轨，所述轨道由一至数种形状或材料构成。
5. 如权利要求1所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述轨道为单一波浪线或复合波浪状曲线。
6. 如权利要求1所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述车站设置在轨道曲线的波峰高点上。
7. 如权利要求1所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述列车采用超轻型车辆。
8. 如权利要求1所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述列车采用电动机驱动。
9. 如权利要求1至8任一项所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述供电系统采用直流电源，所述直流电源由专用线网提供或由列车的蓄电池或电容器提供。
10. 如权利要求1至9任一项所述的具有上下轨道的空中交通系统，其特征在于：所述控制系统是全自动无人驾驶控制系统。
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