CN105539419A - 气悬浮车用道路及气悬浮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气悬浮车用道路及气悬浮系统，其中，所述的道路包括路面本体，其材质为玻璃；支撑装置，其用于支撑所述的路面本体；所述的路面本体固定在所述的支撑装置上。本发明气悬浮车用道路可以降低悬浮耗能，减少环境污染。

Description

气悬浮车用道路及气悬浮系统

技术领域

本发明涉及交通运输领域，具体涉及一种气悬浮车用道路及气悬浮系统。

背景技术

目前的陆地交通工具主要为轮式，轮式交通工具的主要缺点为与地面摩擦较大，耗能较高，且摩擦产生的粉尘会污染环境，因此人们开始了悬浮式交通工具的研究，目前的悬浮式主要有磁悬浮和气悬浮。

悬浮式交通工具的运行的摩擦基本上就是工具与空气之间的摩擦，阻力也主要来自空气阻力，悬浮式交通工具具有如此多的优点，但其仍未能大面积推广，尤其是气悬浮，陆地上使用的极少，原因是目前的车轨道都需要悬浮车悬浮较高的高度，造成悬浮式工具的悬浮耗能巨大。

发明内容

本发明的目的是提供一种气悬浮车用道路，作为气垫悬浮车辆的行驶道路，该道路的路面本体材料为玻璃，利用的是玻璃的高平整性，在平整的玻璃路面上行驶，车体底盘与玻璃路面之间，很小的气体流量就可形成良好的气垫层，极大的降低悬浮车辆的能耗问题，空中的玻璃道路，相对于地面，浮尘少之又少，气悬浮车行驶不会加重空气中粉尘密度。而气悬浮车行驶为电力驱动，阻力小，能耗低，其减少的燃油消耗、排放污染等数据，那带来的综合效益是燃油车辆所无法比拟的。支撑装置，其用于支撑所述的路面本体；所述的路面本体固定在所述的支撑装置上。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种气悬浮车用道路，包括路面本体，其材质为玻璃；支撑装置，其用于支撑所述的路面本体；所述的路面本体固定在所述的支撑装置上。

进一步的，所述的玻璃为钢化浮法玻璃。

进一步的，所述的玻璃为夹胶玻璃，所述的夹胶玻璃包括2-5层单层玻璃。

进一步的，所述的单层玻璃中至少一层为钢化玻璃。

进一步的，所述的路面本体两侧均设置有边缘导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨。

进一步的，所述的路面本体纵向中部设置有中心导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨。

进一步的，所述的路面本体的横截面呈“人”字形，其中，所述的中心导轨位于所述“人”字形的顶部。

进一步的，所述的路面本体粘接在所述的支撑装置上。

另一方面，本发明提供了一种气悬浮系统，包括气悬浮车和道路，所述的道路为上述的道路，所述的气悬浮车内部设置有气体供应装置，底部设置有喷气孔，所述的气悬浮车可通过所述的喷气孔向下喷气悬浮在所述的道路上方。

进一步的，所述的气悬浮车侧面下部设置有车轮，其用于辅助所述气悬浮车悬浮。

进一步的，所述的路面本体两侧均设置有边缘导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨；所述的气悬浮车的两侧带有喷气孔，所述的气体供应装置通过所述的喷气孔向所述的导轨喷气来防止所述的气悬浮车与导轨碰撞，所述的车轮位于所述的喷气孔的上方，通过所述的边缘导轨支撑车轮来辅助支撑气悬浮车。

进一步的，所述的路面本体纵向中部设置有中心导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨；所述的气悬浮车底部设置有与所述的中心导轨相对应的凹槽，所述的凹槽侧壁设置有喷气孔，所述的气体供应装置通过所述的喷气孔向所述的中心导轨上喷气来防止所述的气悬浮车与导轨碰撞。

与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：

现有的路面为水泥等路面，而这些路面的表面平整度较差，在这种路面上行驶，气悬浮车必须要有足够的悬浮高度，否则将无法行驶。本发明申请的气悬浮轨道系统的路面本体采用玻璃材质，与现有的常规路面相比，玻璃平面很平整，尤其是浮法玻璃，表面基本不会出现凹凸不平的情况，因此，气悬浮车在玻璃轨道上可以与轨道表面间隔很小，在保证气悬浮车运行安全的前提下降低了悬浮高度，大大的减小的悬浮气体消耗量，从而降低了悬浮耗能。

由于现有的常规路面，表面粗糙，里面沉积的灰尘等很难清扫干净，因此在气悬浮车运行时会造成尘土飞扬，影响周围的环境，而本发明申请中采用的玻璃路面表面致密度好，不会堆积大量的灰尘，基本杜绝运行扬灰现象，对周围环境的不产生额外的污染。

现有的气悬浮设备，普遍采用燃油发动机产生悬浮动力，能耗高，污染环境，本发明基于平整度玻璃路面，有较小动力就可产生悬浮，因此，采用电力和预储备高压气体，运行污染几乎为零，系统污染也很小。

随着城市立体化的发展，普通的路面运输已经不能满足需要，而普通的水泥等路面如果大量建在高空，会严重影响下层的采光，而本发明申请的道路路面采用玻璃材质，对下面的采光影响很小。

从道路成本上考虑，玻璃本体强度很高，自身就可以独立使用，因此，不需要制备成厚重的水泥梁，因此，整个支撑系统都可减轻，相对于高铁、地铁，价格便宜，甚至，价格低于普通的高速路。另外，由于玻璃路面结构的简洁性，因此，易于延伸，安装、拆卸都方便。

附图说明

图1为本发明气悬浮车用两侧各一条导轨系统结构示意图；

图2为本发明气悬浮车用中心一条导轨系统结构示意图；

图3为本发明气悬浮车用“人”字型路面系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合较佳实施例对本发明申请的技术方案做进一步阐述，应当理解，较佳实施例是为了让本领域技术人员更加容易理解本发明的技术方案，而不作为本发明申请的技术方案的限定。

悬浮车具有在高速、平稳、低摩擦阻力等方面有综合优势。然而由于耗能高和造成尘土飞扬的问题，无法在民用的陆路交通中推广，分析造成上述情况的原因主要为以下两点：1、气悬浮车是通过底部喷气，在路面和车体之间形成气垫层，靠高压气体来支撑车体，然而由于道路的不平整，为了安全起见，悬浮车就需要悬浮较高的高度，然而悬浮高度造成了气悬浮的悬浮耗能；2、尘土飞扬主要是路面粗糙，致使路面上出现大量尘土无法清扫干净，车底喷气造成了尘土飞扬。

如果可以解决路面的平整度和粗糙问题，气悬浮车在悬浮耗能上极大的降低，那么气悬浮的大量应用将有望实现；基于上述两点的考虑，玻璃材质为理想的材质，玻璃材质的路面目前尚未见有报道，其原因在于，玻璃的强度虽高，但玻璃的抗冲撞性较差，而通用道路上的车辆运行模式粗犷，不适合玻璃路面。而对于气悬浮来讲，靠的是车辆底部喷出的气体在车辆与路面之间形成的气垫来支撑车辆，其接触面积大大增加，不会发生颠簸冲撞路面的现象发生。

气悬浮玻璃路面系统利用的是玻璃的高平整性和高的致密性，车体与玻璃间仅存几毫米的间距，气悬浮车即可悬浮运行。悬浮车周边及下方安装柔性裙边，可以与玻璃路基形成一定的密封，漏气量较少，在轨道车的下方容易维持压力。悬浮具体实现如下：车体下方底板为平板，在底板上开若干孔，由耐超高压储气罐或电力高压风机提供悬浮力，高压气体从孔中喷出，在下方托起轨道车。

利用空气托起运输工具并不需要很高的压力，关键在于这个悬浮压力的维持，载重时总重量2吨的气悬浮车，底盘面积10m²，维持0.02个大气压即可使车悬浮，而人用嘴吹气即可达0.1个大气压。气悬浮耗气量与泄压面积约是三次方关系，因此悬浮高度是决定气悬浮效率的关键，在高平整度的玻璃路基上悬浮高度可为2mm。而1cm的悬挂高度，将是它耗气量的125倍，而通用的气垫船，悬浮高度大于500mm，因此需要高功率航空发动机提供悬浮力，因此，玻璃路基气悬浮系统悬浮耗能较低，如采用高压风扇悬浮，每小时耗电将少于5度；通过上述数据的比较发现，玻璃路面将会使气悬浮的悬浮耗能大大降低。

与现有的轮式车对比：轮式交通目前的发展的滞塞，原因是机械效率，能耗，滚动行驶，转动机构核心百年未变，并由此引发的笨重、不安全、噪音、污染以及制造成本高、维修成本高等一系列社会问题。照目前的物价分析，对于相同载重的普通汽车、电车和气悬浮车的动力系统耗能消费比较：燃油小汽车百公里费用约60元，而电动汽车百公里耗电约15元。气悬浮车无转动系统的能耗，因此采用2个2kW的高速管式风扇推动，百公里耗电将小于4度，玻璃路基气悬浮总耗电，百公里消费将小于10元，消费低于目前电动汽车，而且电力驱动环境污染小。

从路面的建设成本分析：玻璃路面气悬浮道路建设成本，这套系统可以建设在目前城市道路之、水面、河道以及公园等公共用地的上空，不用征用额外占地，因此节省占地费用。系统结构简单，因为玻璃的刚性很好，能够独自承担起全部的车辆载荷，只需作为支撑的钢架结构和钢筋混凝土柱有足够强度即可，因此，价格预算主要分成三部分：玻璃路面、钢架结构、钢筋混凝土柱，其中，通用的路、桥修建都会用的后面两项，因此仅需要考察玻璃路面部分的价格。1吨玻璃目前成本约1000元，如果路面采用30mm厚的玻璃,每平方米路面玻璃的价格为76元，经过钢化、夹胶过程，成本约500元/m²,一条宽3m的道路，玻璃路面成本每公里150万，修成10条车道，路面成本也不过1500万，远低于高铁、地铁，甚至普通的高速路。

通过以上分析可以得出：玻璃路面可以解决目前的气悬浮在陆地上使用时存在的耗能高和环境污染问题，同时，从建设成本和力学分析的角度考虑，玻璃路面在气悬浮中应用是切实可行的，而且，随着城市立体化的发展，玻璃路面完全可以建设在空中，不会影响道路下面的采光，而现有的路面材质则无法大量的立体化发展。

下面是具体实施例

实施例1

一种气悬浮车用道路，图1为本实施例气悬浮车用道路的结构示意图，如图1所示，该系统由钢筋混凝土结构支撑柱2，钢支撑结构(图中未示出)和玻璃路面1三部分构成。

钢筋混凝土结构支撑柱1建立在地面上，为道路系统的基础，建设在硬质地面上作为整个系统的底层的支撑；

钢支撑结构用于支撑玻璃路面，搭建在钢筋混凝土支撑柱2上，在钢结构的上方，铺设玻璃路面1。

以上技术方案已经可以实现降低气悬浮能耗，在此基础上给出优选方案：

作为优选，玻璃路面由多层夹胶钢化浮法玻璃制备，通过柔性材料搭建在钢支撑结构上，柔性材料能够缓解玻璃与金属支撑之间的作用力。通过物理钢化或化学钢化的方法，增加浮法玻璃的强度，其中物理钢化价格较低，但经过钢化后的玻璃强度稍低，化学钢化价格较高，约是物理钢化的10倍，经过钢化后玻璃强度稍高；采用多层钢化玻璃夹胶层合，形成夹胶玻璃，夹胶材料采用聚乙烯醇缩丁醛(简称PVB)或聚氨酯(简称PU)或其它有机高分子柔性粘接材料，PVB在价格上较低，可应用在-30℃至80℃的范围，PU在价格上略高，约是PVB的2倍，在寒冷-50℃至80℃粘接性能良好。

这里要说明的是：浮法玻璃表面平整，钢化、夹胶后强度很高，与气悬浮车容易形成空气层，是作为气悬浮车良好的行驶道路，玻璃的线膨胀系数较小、透明，吸收太阳能辐射少，在夏季和冬季没有很大的膨胀差，便于施工与维护。由于玻璃透明，即使建造在城市的上空，可见光透光率可达85％以上，对玻璃道路下方的采光影响不大。

作为优选，为了提高系统的安全性，可采用三层或多层夹胶钢化玻璃，例如，选择厚度为10mm钢化玻璃+厚度为0.76mmPVB胶片+厚度为10mm钢化玻璃+0.76mmPVB胶片+10mm钢化玻璃，选择三层玻璃的层合结构，出于安全的考虑，该结构，理论计算承压能力大于50吨/m²,而实际水压试验表明，该1平方米的这种层合玻璃在承受2个大气压时，三层玻璃全部安全，相当于20吨的压力载荷，表明玻璃路面有足够的冗余强度，足够安全。由于胶片的粘接，把各层玻璃粘结为一个整体，破碎试验表明，在钢钻击碎其中一层玻璃后，该结构仍然可承受2个大气压的水压。因此，即使是某种原因导致三层玻璃中的某一层碎裂，能够承受车辆的正常通行，可在不影响交通的情况下，待车辆通行较少时更换。

这里需要说明的是：作为路面的夹胶玻璃的强度很高，不需要额外的路基支撑，只需要在玻璃下方铺设钢结构，将单块的夹胶玻璃连接成一个连续的路面，玻璃采用非钻孔固定方式(这里采用粘接固定)，以保证玻璃的整体强度，玻璃与钢结构之间通过胶垫间隔，防止震动撞击造成玻璃碎裂。两片玻璃之间间隙用透明的氟硅橡胶或其它有机材料填充，氟硅橡胶寿命长，弹性好，低温性能好，能够很好的连接冷热气候状态下的玻璃板间连接问题。

如图1所示，在玻璃路面1的两侧边缘处均设置有边缘导轨3，其用于防止气悬浮车4脱轨，保证行驶安全。

图2为本实施例中一种气悬浮车的结构示意图，如图2所示为了防止气悬浮车4与边缘导轨3碰撞，在气悬浮车4侧面的下方设置有喷气孔401，气悬浮车1通过喷气孔401向两侧喷气，如果车体靠近某一侧的导轨，由于两者距离变近，在车体和导轨之间气体压力增大，而另一侧由于两者距离变远，气体压力减小，在这两者力的平衡下，车体回复中心位置，避免了与导轨的相撞。中心导轨原理亦然，也是通过导轨两侧的气压的自调整，达到车体位置中心位置；为了与带有中心导轨的路面相配合使用，还可以在悬浮车4的底部设置有与中心导轨相对应的凹槽403，凹槽403的两侧设置有喷气孔，其工作原理与喷气孔401的原理相同。

如图2所示，为了进一步增加悬浮车的稳定性，可以在气悬浮车1的侧面的喷气孔401上方装上车轮402，在气悬浮车1运行时，车体两侧的车轮402可以悬浮在导轨上，也可以与导轨有一定的接触，承担一定的车体重量。在气体悬浮可承担全部车体重量时，小轮悬浮在玻璃路面上，车辆行驶时，小轮不产生任何阻力；如果气体悬浮承担部分车体重量，而剩余车体重量由小轮承担，则，车辆行驶时，小轮能负担相应的重量。值得注意的是，如果气悬浮承担绝大多数车体的重量后，那小轮的摩擦阻力也是很小的。车体悬浮可通过导轨为悬浮车输电，悬浮车配备高压风机悬浮，高速风机加速，制动采用小轮制动。

车体悬浮也可通过高压储气罐提供高压气体，高压储气罐定期通过专门的气站补充气体。

实施例2

与实施例1的不同之处在于，本实施例的玻璃路面1的横截面呈“人”字形，在其顶部设置有中心导轨5，图中示出了与其配合使用的气浮车的底部404，其上带有喷气孔，通过喷气孔喷气使气浮车悬浮在玻璃路面1上，支撑柱2位于中心导轨5的正下方。

这里需要说明的是，这样路面的倾斜设计，可以方便路面的清洁处理，还有利于保证车体不偏离轨道，行驶更加安全。

本发明申请中未尽之处，本领域技术人员可以根据需要由现有技术手段完成，如选择合适的粘结剂进行粘结，路面的尺寸和轨道支撑装置的设计等等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种气悬浮车用道路，其特征在于，包括路面本体，其材质为玻璃；支撑装置，其用于支撑所述的路面本体；所述的路面本体固定在所述的支撑装置上。

2.根据权利要求1所述的气悬浮车用道路，其特征在于，所述的玻璃为钢化浮法玻璃。

3.根据权利要求1所述的气悬浮车用道路，其特征在于，所述的玻璃为夹胶玻璃，所述的夹胶玻璃包括2-5层单层玻璃。

4.根据权利要求3所述的气悬浮车用道路，其特征在于，所述的单层玻璃中至少一层为钢化玻璃。

5.根据权利要求1所述的气悬浮车用道路，其特征在于，所述的路面本体两侧均设置有边缘导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨。

6.根据权利要求1所述的气悬浮车用道路，其特征在于，所述的路面本体纵向中部设置有中心导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨。

7.根据权利要求6所述的气悬浮车用道路，其特征在于，所述的路面本体的横截面呈“人”字形，其中，所述的中心导轨位于所述“人”字形的顶部。

8.根据权利要求1所述的气悬浮车用道路，其特征在于，所述的路面本体粘接在所述的支撑装置上。

9.一种气悬浮系统，包括气悬浮车和道路，其特征在于，所述的道路为权利要求1所述的道路，所述的气悬浮车内部设置有气体供应装置，底部设置有喷气孔，所述的气悬浮车可通过所述的喷气孔向下喷气悬浮在所述的道路上方。

10.根据权利要求9所述的气悬浮系统，其特征在于，所述的气悬浮车侧面下部设置有车轮，其用于辅助所述气悬浮车悬浮。

11.根据权利要求10所述的气悬浮系统，其特征在于，所述的路面本体两侧均设置有边缘导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨；所述的气悬浮车的两侧带有喷气孔，所述的气体供应装置通过所述的喷气孔向所述的导轨喷气来防止所述的气悬浮车与导轨碰撞，所述的车轮位于所述的喷气孔的上方，通过所述的边缘导轨支撑车轮来辅助支撑气悬浮车。

12.根据权利要求9所述的气悬浮系统，其特征在于，所述的路面本体纵向中部设置有中心导轨，其用于辅助支撑车辆和防止车辆脱轨；所述的气悬浮车底部设置有与所述的中心导轨相对应的凹槽，所述的凹槽侧壁设置有喷气孔，所述的气体供应装置通过所述的喷气孔向所述的中心导轨上喷气来防止所述的气悬浮车与导轨碰撞。