CN106274506A - 一种城市空中公共交通系统 - Google Patents

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    • B60L2200/10—Air crafts

Abstract

本发明提供了一种城市空中公共交通系统，由浮空器群、接触电网、受电绳、载客飞机及停机坪构成。其中浮空器群作为支点间隔停留在城市高空，引架输电线构建为载客飞机供电的接触电网，而载客飞机则通过受电绳与接触电网连接，以似于无轨电车方式为载客飞机的动力系统供电，停机坪设在城市建筑顶或地面空地，供载客飞机起降并进行上下客。本发明能有效解决当前城市空中交通工具由于动力能源问题造成的飞行时间短、载重量小、废气排放和噪声等问题，同时沿较为固定的公交线路运营，相比其他飞行器，保证了空中公共交通管制的可靠性和安全性。该系统能够拓展城市公共交通的活动空间，在城市公共交通中形成空中、地面、地下搭配的多维交通格局。

Description

一种城市空中公共交通系统
技术领域
本发明属于航空运输和公共交通领域，涉及一种空中公共交通系统。
背景技术
现有航空运输领域主要有干线运输、支线运输和通航运输，但这些运输系统用于城市之间的短途或长途运输，起降场地要求高，不能作为城市内公共交通运输工具。另外还有飞行汽车可用于城市上空，但其现阶段仅作为个人运输工具，装载量也有限，并且存在噪音大，飞行时间短、飞行安全可控性差等问题。
为解决电动无人飞机飞行时间短的问题，产生了无人机有线供电方式。无人机采用电动方式，电能由汽车、船等交通工具通过电线提供。但有线供电无人机受到供能功率的限制，只能实现小型无人机的持续供能飞行，不能作为交通工具。同时，受到能源供给载具的限制，在城市中，飞行器必须有车辆跟随供电，不适合作为城市空中交通工具使用。
城市现有的公共交通领域主要都是地下交通工具-地铁，地面交通工具-公交车、出租车、轨道交通等，但各大型城市地面公共交通均已陷入拥挤状态，地下交通则建设周期长、费用高。同时地铁、电气化铁路和电车等的动力与能源分离的方式为本发明提供了技术基础。
目前尚没有实际运用的能够有效利用城市广大空中空间的城市公共交通工具。
专利“一种城市空中公共交通方法和城市索道公共交通系统”(201010164239.4)在城市设置支架，支架之间连接钢索，钢索下挂轿厢；专利“一种空中公共交通运输方法”(200910169330.2)包括空中塔体站点、支撑塔架、及前两者之间连接的索道，索道下挂接空中公交运输车。这两种方法利用的是城市近地空间更像是缆车，依然是一种地面轨道交通，并不是真正的空中交通。建造成本高，线路固定不便于调整和更改，建造条件苛刻。
专利“飞艇式小性化无人运输系统”(200910003876.0)一种依靠自身浮力飘在空中的飞行工具或称小型飞艇，在有形或无形的空中通道线路中飞行，直达终点。但该运输系统以飞艇作为自身运行的交通工具，具有体积大、在城市中不易控制、不易降落等缺点。同时其载容量小，属于个性化交通工具。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种城市空中公共交通系统，能够解决城市交通的拥堵状况，拓展城市公共交通的活动空间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括浮空器群、接触电网、受电绳、载客飞机和停机坪；
所述的浮空器群包括若干浮空器，按照预设的位置，作为支点停留在城市上空；各个浮空器之间引架输电线构建所述的接触电网；所述的载客飞机通过受电绳与接触电网接触引电，沿接触电网飞行并能够在设定的停机坪上起降，完成上下客。
所述的载客飞机携带有电池，电池在载客飞机连接接触电网时充电，在载客飞机脱离接触电网时为载客飞机提供能源。
所述的受电绳一端通过滑轨连接接触电网的输电线，另一端接载客飞机。
本发明的有益效果是：能有效解决地面交通的拥堵状况，拓展公共交通的活动空间，在城市公共交道中形成空中、地面、地下搭配的多维交通格局；能有效解决当前飞行汽车等城市空中交通工具由于动力能源供应造成的飞行时间短的问题；能有效解决当前飞行汽车等城市空中交通工具载重量小，空中交通管制困难，安全性差的问题；本发明能根据实际精况快速改变、增加或减少线路，有效解决道路和轨道交通线路固定的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中，1-浮空器群，2-接触电网，3-受电绳，4-载客飞机，5-停机坪，6-建筑物。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
如图1所示，本发明提出了一种新的城市公共交通系统，有别于城市间的空中长途运输、城市内部的地面或地下交通系统以及飞行汽车，构建了一种应用于城市上空的空中公共交通系统。
该城市空中公共交通系统，由浮空器群1、接触电网2、受电绳3、载客飞机4及停机坪5构成；
其中浮空器群作为支点停留在城市上空，能根据实际情况快速改变、增加或减少，从而改变线路；
浮空器群的浮空器之间引架输电线构建为载客飞机供电的接触电网；
载客飞机则通过受电绳与电网接触引电，以似于无轨电车方式为载客飞机的动力系统供电；
停机坪可在建筑物6的顶部或地面，供载客飞机降落并进行上下客；
载客飞机在应急情况下可与电网分离；
载客飞机的应急电池在电网接触的时候实现自主充电，用于载客飞机应急离网时自主飞行的能源供应。
下面具体描述本发明的各组成部分：
1、浮空器群
浮空器群由多个浮空器组成，里面充氦气。顶部布置有复合材料，能够抵挡恶劣天气，如冰雹的冲击，保护浮空器顶部不受破坏。
浮空器通过系留绳系留在公交站点上，保证浮空器位置的稳定，可通过系留绳的长度来调整浮空器的系留高度，同时浮空器的剩余浮力为系留绳提供张紧力。浮空器下方是连接接触电网供电线的支架，多个浮空器之间架起供电线组成输电路线，形成接触电网。
航线改变时通过改变浮空器的位置来改变，同时其交通网络的构建也是通过浮空器的增加或者减少来实现。
浮空器主要参数如下，其载重能够承受所载接触电网电线重量。
表1浮空器主要参数
参数 参数值
最大载重 296kg
空重 635kg
体积 899m3
充气 氦气
2、接触电网
在郊区公交系统场站设置变电所，变电所为接触电网输出直流1500V电力为载客飞机实时供电。
3、受电绳
受电绳一端接滑轨，滑轨在接触电网输电线上，另一端接载客飞机。载客飞机飞行时拖动受电绳，受电绳拖动滑轨在接触电网上滑动，以实现同步供电。
4、载客飞机
载客飞机采用垂直起降模式，动力系统为电动。
a)飞机本体
载客飞机采用六台升力风扇为飞机提供升力，两台推进螺旋桨提供前进动力，主要参数和性能如下表所示。
表2载客飞机主要参数
参数 值 参数 值
总长 13.67m 客舱长 12.3m
总宽 11.38m 客舱宽 2.73m
总高 3.37m 客舱高 2.25m
最大起飞重量 11.2t 核载人数 23人(管理员1人)
设计起飞重量 9.3t 设计载重 2.1t
空机重量 6.5t 升力风扇直径 2.00m
应急电池重量 0.7t 涵道直径 2.30m
推进螺旋桨直径 1.5m 单台升力风扇功率 300kw
推进电机功率 90kw 起落架高度 0.6m
表3载客飞机主要性能
性能 值 性能 值
设计巡航速度 60km/h 实用升限 1000m
最大飞行速度 90km/h 单风扇失效升限 500m
应急飞行时间 5min 小时飞行耗电量 2000kwh
b)动力系统
载客飞机动力系统包括功率电子模块、交流感应电机、涵道升力风扇、推进螺旋桨和备用应急电源。
载客飞机采用涵道升力风扇提供升力，布置了推进螺旋桨作为推进动力系统。升力风扇和推进螺旋桨采用电机驱动，由接触电网供电，噪声低零排放。载客飞机采用与特斯拉电动汽车同类的交流感应电机，将电机和电机控制器组合在一起，中间放减速齿轮，输出重量比高。单台电机功率306kw，峰值扭矩600N*m，外径283mm，重量51kg。功率电子模块将接触电网供应的直流电逆变交流电为交流感应电机供电。
同时，载客飞机配备有应急电源，能够在接触电网供电故障情况下维持飞行。应急电池采用锂电池。该电池功率密度可以达到250wh/kg，重700kg，按照小时飞行耗电量2000kwh计算，可应急飞行5min。
c)飞行控制系统
飞行控制采用三种模式：全自主模式，半自主模式和人工模式，一般情况下飞行器采用全自主控制，特殊情况下，飞行管理员作为驾驶员切换至半自主或人工模式进行操控。
d)供电绳接头
此外，载客飞机顶部布置有供电绳接头，接头采用球形铰机构，能够按照供电绳的活动和飞行器的相对运动灵活转动，保证供电绳正常供电。内置自动收放绳机构，能够保证受电绳始终处于有张力状态，保证受电绳的拖动和受电稳定。
5、停机坪
停机坪可设置在楼顶或地面，楼顶停机坪尺寸满足载客飞机起降，大小为24×18m。停机坪除提供载客飞机上下客，还设有候机室。

Claims (3)

1.一种城市空中公共交通系统，包括浮空器群、接触电网、受电绳、载客飞机和停机坪，其特征在于：所述的浮空器群包括若干浮空器，按照预设的位置，作为支点停留在城市上空；各个浮空器之间引架输电线构建所述的接触电网；所述的载客飞机通过受电绳与接触电网接触引电，沿接触电网飞行并能在设定的停机坪上起降。
2.根据权利要求1所述的城市空中公共交通系统，其特征在于：所述的载客飞机携带有应急电池，应急电池在载客飞机连接接触电网时充电，在载客飞机脱离接触电网时为载客飞机提供能源。
3.根据权利要求1所述的城市空中公共交通系统，其特征在于：所述的受电绳一端通过滑轨连接接触电网的输电线，另一端接载客飞机。
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