CN108860182B - 一种直线风箱高速轨道运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直线风箱高速轨道运输系统，包括：轨道车箱和轨道运输车，所述轨道车箱包括箱体，以及铺设于箱体内的轨道；沿所述轨道的输送方向于所述箱体的两侧面均布有若干进气电磁阀和自动排气阀；所述轨道运输车安置于轨道车箱内的轨道上，轨道运输车包括车体，所述车体的内部空间可容纳至少一辆轿车，车体内设有至少四个汽车车轮固定器，车体的顶部、底部及两侧面均固定有弹性密封翼片；在负压的作用下，所述弹性密封翼片朝轨道的输送方向展开；本发明可以集合轿车与轨道交通二者的优点，满足人们对出行质量需求的提升。

Description

一种直线风箱高速轨道运输系统

技术领域

本发明涉及交通运输技术领域，特别是一种直线风箱高速轨道运输系统。

背景技术

目前，人们在高速公路或城市交通路线上的出行方式基本选用轿车作为出行交通工具，轿车多数为燃油内燃机，发动机效率约为40%，轿车的轮胎与沥青路面摩擦系数约为0.6。因此，轿车的发动机效率低，行驶阻力大，行驶功耗大，综合能源使用效率低，具有高排放、环境污染、费用高等缺点。同时受车辆与路面的客观条件限制，城市公路最高限速60km／h，交通效率低。

从驾驶角度看，轿车为人工驾驶，长时间人工驾驶会让人疲劳，不利于长途或在拥堵的路面行驶。且由于驾驶技术差异，各人驾驶的车辆在公路相互影响，降低了轿车的行驶速度，轿车在城市公路平均速度更是低于限速，人为的交通效率低。交通效率低会导致轿车行驶速度慢，降低轿车的行驶功效，进一步增加排放，环境污染，提高用车成本。

从安全角度看，驾驶骄车全靠驾驶员的驾驶技术和个人素质，同时也受其它车辆驾驶员的驾驶技术和个人素质的人为安全因素影响，人为安全因素多。

从行驶过程看，轿车的速度快则需要各车间保持较大的间距，当车间距较小则车速慢，且交通会拥堵，降低交通效率，又会降低运输能力。

但在出行上，轿车还具有以下优点：空间私密性高，目的地直达性，出行预期与实际的吻合性高，车载较多、较重生活工作资料，方便人们的工作与生活。不同的轿车有不同展现个性的个人心理需求，对融合社会有一定的积极作用。

而对于公知的轮轨客运公共交通而言，在技术上，轮轨为电力驱动，电机效率约为87%，钢制轮毂与轨道静摩擦系数约为0.2。因此，地铁、轻轨、公交等组合的集约型公共交通具有能源效率高、行驶功耗小、排放低、环境污染小、交通速度快、交通效率高、运输成本低、交通费用低等优点。但同时，当列车速度高达200km／h，空气阻力占列车行驶阻力的75%，当列车速度高达300km／h，空气阻力占列车行驶阻力的90%。

在安全上，轮轨交通具有专用行驶轨道，安全性高；在运输上，轨道交通的运载能力大，在有限的城市空间有很好的运输能力；在出行上，现有的轮轨交通集合了人们出行的多数需求，人们出行的少数需求需要出行人让步。出行人乘坐轮轨交通时，需要通过其他交通方式进入车站，有时不能一站到达，需要换乘，目的地直达性差，开开停停，造成出行预期与实际的吻合性较差。现在的人们出行都带了较多、较重生活工作资料，生活、工作时间钟比较紧凑。人们携带较重的行李箱去乘坐非常不方便。同时在客运公共交通上，空间私密性差，客运公共交通出行方式不能展现个人个性，不能满足人们在出行时展现个人个性心理需求。

综上所述，人们在出行时，选择私人轿车或轨道交通的出行方式均有其合理性与必然性，但又因客观存在的诸多因素产生了诸多不便。如何能有效的将两种出行方式的优点相结合，从而形成一种全新的出行方式，是一个值得研究的课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种直线风箱高速轨道运输系统，集合轿车与轨道交通二者的优点，满足人们对出行质量需求的提升。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种直线风箱高速轨道运输系统，包括：

轨道车箱，所述轨道车箱包括箱体，以及铺设于箱体内的轨道；沿所述轨道的输送方向于所述箱体的两侧面均布有若干进气电磁阀和自动排气阀；

轨道运输车，所述轨道运输车安置于轨道车箱内的轨道上，轨道运输车包括车体，所述车体的内部空间可容纳至少一辆轿车，车体内设有至少四个汽车车轮固定器，车体的顶部、底部及两侧面均固定有弹性密封翼片；在负压的作用下，所述弹性密封翼片朝轨道的输送方向展开。

进一步，所述轨道运输车为有轨电车。

进一步，所述轨道运输车的底部于轨道之间还设有由电机驱动的橡胶轮，轨道运输车的底部还设有用于驱动所述橡胶轮升降的悬挂气缸。

进一步，所述轨道运输车的首尾均为楔形结构，并于轨道运输车的车头和车尾均安装有弹性缓冲碰撞器。

进一步，所述进气电磁阀和自动排气阀交替排布呈矩形阵列。

进一步，所述轨道车箱分为位于汽车进站口的进站匝道轨道车箱，位于汽车出站口的出站匝道轨道车箱，以及衔接于所述进站匝道轨道车箱和出站匝道轨道车箱之间的主道轨道车箱，所述进站匝道轨道车箱和出站匝道轨道车箱的内部均设有至少两道升降式阻隔门。

本发明具有的有益效果如下：

本发明是对轨道交通技术和轿车技术的结合，既具有轮轨交通的出行特点：能源效率高、行驶功耗小、排放低、环境污染小、交通速度快、交通效率高、运输成本低、交通费用低等优点；又具备轿车的出行特点：空间私密性高，目的地直达性，出行预期与实际的吻合性高，车载较多、较重生活工作资料，方便人们的工作与生活，不同的轿车能展现不同个性的个人心理需求，对融合社会展现更多个人自信。

在驾驶和安全上，轨道运输车可以采用现有的人工智能技术实现自动驾驶，能够安全高速的长途长时间行车，各轨道骄车巴士在轨道上标速行驶，没有相互影响行驶，也无人为行车安全因素。

轨道运输车可以承载多辆轿车，具有有很好的运输能力，相较同样数量的轿车占用的道路交通使用面积更小。

在交通速度上，本发明的轨道运输车的平均速度要大于150km／h，相较轿车在速度上有明显优势，速度快，提高城市交通速度；且目的地直达性强，行车间距小，空间使有率高，提高城市交通效率，提高了人们出行效率；而且采用绿色能源，节能减排、绿色环保。

同时本发明设计特殊的轨道车箱（直线风箱）结构，可以实现车行驶的行驶阻力不随着车速度的提升而升高，车在高速行驶时与低速行驶时保持相同的行驶阻力，交通平、峰速度的自动调整，越是交通流量大，交通速度越快；交通效率越高，能耗越低，速度峰值可以达到或超过800KM／H，大大高于现有轮轨交通速度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是轨道车箱的外部结构示意图；

图3是轨道车箱的内部横截面图；

图4是轨道运输车与主道轨道车箱的配合示意图；

图5是轨道运输车与匝道轨道车箱的配合示意图；

图6是匝道轨道车箱的结构示意图；

图中：1-轨道车箱、11-箱体、12-轨道、13-进气电磁阀、14-自动排气阀、2-轨道运输车、21-轮毂、22-车体、23-汽车车轮固定器、24-弹性密封翼片、25-橡胶轮、26-弹性缓冲碰撞器、27-弹力弓滑线、28-电源线、3-轿车、4-第一阻隔门、5-第二阻隔门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

一种直线风箱高速轨道运输系统，包括：轨道车箱1和轨道运输车2。

轨道运输车2可以选用现有的有轨电车或磁悬浮列车等现有的轨道交通工具，本实施例中以有轨电车为例进行说明。

参照图2和图3所示，所述轨道车箱1包括箱体11，以及铺设于箱体11内的轨道12。沿所述轨道12的输送方向于所述箱体11的两侧面均布有若干进气电磁阀13和自动排气阀14；所述进气电磁阀13和自动排气阀14交替排布呈矩形阵列。进气电磁阀13平时为常闭状态，通电后打开，可以实现增大空气阻力和紧急制动的效果；自动排气阀14在设定压力下打开，排出轨道车箱1内的空气，可以实现减小空气阻力和加快轨道运输车2行驶速度的效果。

在实际使用中，各轿车需要统一在车站登录轨道运输车，因而需要设计匝道，故将所述的轨道车箱1分为位于汽车进站口的进站匝道轨道车箱，位于汽车出站口的出站匝道轨道车箱，以及衔接于所述进站匝道轨道车箱和出站匝道轨道车箱之间的主道轨道车箱（主道轨道车箱沿交通道路布置）。

参照图6所示，进站匝道轨道车箱、出站匝道轨道车箱以及主道轨道车箱的结构基本相同，只是在进站匝道轨道车箱和出站匝道轨道车箱的内部均设有两道升降式阻隔门4、5。

参照图1所示，所述轨道运输车2安置于轨道车箱1内的轨道12上，轨道运输车2通过轮毂21与轨道12相配合，轨道运输车2顶部通过弹力弓滑线27连接电源线28。

轨道运输车2包括车体22，一个车体22的内部空间可容纳两辆轿车3（或者更多），车体22内对应设有八个汽车车轮固定器23。

参照图4所示，车体22的顶部、底部及两侧面均固定有弹性密封翼片24，在负压的作用下，所述弹性密封翼片24可朝轨道12的输送方向展开。

参照图5所示，所述轨道运输车2的底部于轨道12之间还设有由电机驱动的橡胶轮25，轨道运输车2的底部还设有用于驱动所述橡胶轮25升降的悬挂气缸（悬挂气缸隐藏于轨道运输车2的底盘内，图中未体现，可参考现有的悬挂气缸）。

所述轨道运输车2的首尾均为楔形结构，并于轨道运输车2的车头和车尾均安装有弹性缓冲碰撞器26。

本实施例中的轨道车箱1采用封闭式，轨道车箱1的截面尺寸根据轨道运输车2的车体外廓尺寸及轨道运输车2在高速行驶的摆动幅度设计制作，使轨道车箱1的内壁与车体22的外壁具有最小但又合理的间隙。

轨道运输车2在轨道车箱1内依次行驶，轨道运输车2的头尾为楔形结构，当第一辆轨道运输车在轨道车箱1内高速行驶时，第一辆轨道运输车头部会压缩空气，增加空气压强，楔形车头将进入轨道车箱1内的空气导流到轨道车箱1两侧或顶部，当空气压强达到轨道车箱1上的自动排气阀14开启压力时，顶开自动排气阀14，自动排气阀14开启排出轨道车箱1内的空气，使第一辆轨道运输车的车后产生负压，减少之后的第二辆轨道运输车的车头行驶风阻。

第二辆轨道运输车紧跟第一辆轨道运输车车后，高速行驶并不断接近第一辆轨道运输车，由第二辆轨道运输车的楔形车头压缩从第一辆轨道运输车与轨道车箱的间隙串流过来的空气，增加空气压强，增加第一辆轨道运输车车后的空气压强，并减少第一辆轨道运输车车后的空气负压行驶阻力，同时第二辆轨道运输车的楔形车头将空气导流到第二辆轨道运输车所在的轨道车箱两侧或顶部，当空气压强达到轨道车箱上的自动排气阀开启压力时，同样会顶开自动排气阀，自动排气阀开启排出轨道车箱内的剩余空气，使第二辆轨道运输车的车后产生更低的负压，减少之后的第三辆轨道运输车的车头行驶风阻。以此类推，后面的轨道运输车用同样的方法降低行驶空气阻力。

由上述可知，本发明设计采用直线风箱式的轨道车箱1，前一辆轨道运输车2在行驶过程中，由车头压缩轨道车箱1里的空气，并通过轨道车箱1上的自动排气阀14排出空气，不断为后一辆轨道运输车2提供减压行驶，后一辆轨道运输车2在行驶过程中，由楔形车头压缩轨道车箱1里的剩余空气，不断为前一辆轨道运输车的车后提供正压，减少行驶车后负压阻力，这样达到了降低行驶空气阻力的目的，同时也通过轨道车箱上的自动排气阀14再次排出空气，又不断为后一辆轨道运输车提供更低的减压行驶，这样不断接龙式的降低行驶空气阻力，使各轨道运输车2在直线风箱式的轨道车箱1内行驶减少车头正压力，增加车尾负压力。

当轨道车箱1内的各轨道运输车2首尾相联时（因为轨道运输车2的前后都装有弹性缓冲碰撞器26，各车又均为标速行驶，因此，行车间距最小可以控制到零间距），轨道车箱1内的空气压强最低，则行驶空气阻力最小，相当于封闭环的旋转运动，所有轨道运输车2都达到最高行驶速度，理论上当车速达到300km／h时，由于空气阻力占行驶阻力的90%，可减少1倍的空气阻力，车速可提高0.4倍，而封闭圆环的旋转相当于空气阻力为零，虽然各车首尾相联时并不一定能达到这一效果，但至少可以降低空气阻力3—4倍，以达到现有高速列车的4倍车速，因此，车速可达到或超过800km／h。而当轨道车箱1内的轨道运输车2稀少时，各车行驶的空气阻力大，所以车行驶速度最慢，可以根据这一特性调整人们的出行高峰。

当轨道车箱1内轨道运输车2过多时，各车接近或首尾相联时，不断将轨道车箱1内空气排出，降低各车行驶阻力，各车速度不断提升，又不断将轨道车箱1内空气排出，导致轨道车箱1内的空气会越来越稀薄。

在轨道运输车2高速行驶时会扰动轨道车箱1内的空气，使空气相对于轨道运输车2车体产生高速流动，降低空气压力，使空气稀薄，影响轨道运输车2侧面、顶部、底部的气压，进而影响轨道运输车2内的空气密度，使轨道运输车2内气压降低，进而轿车3内的乘员会有不适感。

这时参照图4所示，轨道运输车2的侧面、顶部、底部的弹性密封翼片24由车体22外的负压力作用展开，降低相对于轨道运输车2的车体侧面、顶部、底部空气流速，升高空气压力，保持车箱侧面、顶部、底部空气压力，为车箱内提供一个标准大气压的空气气压，使乘员乘坐安全舒适。

同时也可以近一步压缩轨道车箱1内的空气，为前一辆轨道运输车2的车后提供正压，减少车后负压行驶阻力，压缩空气通过轨道车箱1上的自动排气阀14再次排出，近一步排出多余的空气，又不断为后一辆轨道运输车2提供更低车头前部迎风处的空气阻力，使车速度更快达到速度峰值。

当主道轨道车箱内的轨道运输车2数量较多时，主道轨道车箱内车速度快，因此车在进出车站时，需要进行相应的空气压强差调控，以减少空气压强波动干扰主道轨道车箱内行驶的轨道运输车2。所以本发明设置了进站匝道轨道车箱和出站匝道轨道车箱，在匝道轨道车箱内设置升降式的阻隔门。轨道运输车2进出站时采用阻隔门完成主道轨道车箱与进、出口匝道轨道车箱空气压强差的调控。

参照图6所示，在匝道轨道车箱上装有第一阻隔门4和第二阻隔门5，当轨道运输车2由主道轨道车箱进入进站匝道轨道车箱时，开启匝道轨道车箱上的第一阻隔门4，车通过第一隔离扇门4后，关闭第一隔离扇门4，然后开启第二阻隔门5让车通过，通过后第二阻隔门5就关闭；再开启第一阻隔门4让后续的车依次通过。

轨道运输车2除了在主道轨道车箱内按标准速度匀速行驶，还需要在进出车站时，在进站匝道轨道车箱或出站匝道轨道车箱上进行加速或减速。由于在空间受限时，进站匝道轨道车箱或出站匝道轨道车箱可能受空间限制不能过长，那么轨道运输车2还需要具备短距加速或减速的能力。

轨道运输车2在进站时需要减速，车在进站匝道轨道车箱行驶，同样通过车头压缩匝道轨道车箱里的空气，通过轨道车箱上的自动排气阀排出空气，保持车后的空气负压；同时在通过第一阻隔门4后就关闭的过程中，由于前面第二阻隔门5的开启，导致空气压强瞬时升高，对车产生了很大的行驶阻力，这亦是轨道运输车2的主要制动方式之一，可以快速降低车行驶速度。

同时轨道运输车2底部通过悬挂气缸安装有橡胶轮25，可通过齿轮箱将加速动力电机旋转扭矩传递于驱动轴，带动橡胶轮25旋转并与轨道12之间的路面接触产生摩擦力，驱动轨道运输车加速，或者通过橡胶轮25与轨道12之间的路面接触产生摩擦力进行制动减速。由于橡胶轮胎与路面静摩擦系数比较大，约为0.6—0.8，数倍于轮毂21与轨道12静摩擦系数，加速与减速效率好，因此加速动力是提供轨道运输车加速的主要动力，同时也是主要的紧急制动之一。

通过悬挂气缸的伸缩工作来确定橡胶轮25与路面的相对位置；当轨道运输车2在主道轨道车箱标速行驶时，橡胶轮25处于收起状态，不与路面接触，在进行急加减行驶速度时，则通过悬挂气缸的伸缩工作使橡胶轮25与路面接触产生摩擦力来急加减行驶速度。橡胶轮胎与路面接触力由气缸压力控制，来获得足够加减速所需橡胶轮胎与路面的接触压力，不对轨道运输车整车作承重。轨道运输车在急加减行驶速度时，橡胶轮与路面接触压力和轮毂与轨道接触压力共同对整车作承重，钢制轮毂与轨道的接触压力起到行驶的导向作用，防止轨道运输车偏离行驶轨道。

除了上述的橡胶轮25制动方式外，轨道车箱1上的进气电磁阀13同样也是为了实现紧急制动而设计的。进气电磁阀13未通电时处于闭合状态，当轨道运输车2在主道轨道车箱或进站匝道轨道车箱需要紧急制动时，某段轨道车厢1上的进气电磁阀13通电打开，使得空气瞬时进入轨道车箱1内，增大轨道运输车2在该段车箱行驶的空气阻力，从而快速降低轨道运输车2的行驶速度，进一步配合橡胶轮25实现紧急制动。

当轨道运输车在出站时需要短距加速，进入出站匝道轨道车箱，同样开启匝道轨道车箱上的第一阻隔门4，车通过第一阻隔门4后，关闭第一阻隔门4，开启前面的第二阻隔门5让车通过，通过后就关闭，再开第一阻隔门4让车依次通过。第一阻隔门4关闭后，由于第二阻隔门5的开启连接主道匝道轨道车箱，空气压强随着降低，降低了车的行驶阻力，使车可以快速加速，加速到主道轨道车箱的标准速度，完成车快速出站。

本发明给人们提供了一种全新的出行方式，人们的出行将不是步行乘坐集约化公共交通工具，而是开车直接乘坐轨道运输车。轨道运输车的运行系统可根据行驶目的地的订单需求，设计了个性化的最忧的出行时间、最快的直达线路的出行，达到人们出行预期与实际的相吻合，改变人们乘坐集约型公共交通开开停停、换乘与出行预期和实际的吻合性较差等的出行缺点。

轨道运输车将轿车与轿车内的生活工作资料、乘员一同运载，保证人们出行一定的空间私密性，符合现在的人们都是早出晚归，出行都带了较多、较重生活工作资料，生活、工作时间钟比较紧凑的出行需求。同时，满足人们出行驾驶不同轿车展现不同个性的个人心理需求，也满足人们对于出行质量的需求日新月异，是共享交通和独立出行的完美结合。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种直线风箱高速轨道运输系统，其特征在于，包括：

轨道车箱，所述轨道车箱包括箱体，以及铺设于箱体内的轨道；沿所述轨道的输送方向于所述箱体的两侧面均布有若干进气电磁阀和自动排气阀；

所述轨道车箱分为位于汽车进站口的进站匝道轨道车箱，位于汽车出站口的出站匝道轨道车箱，以及衔接于所述进站匝道轨道车箱和出站匝道轨道车箱之间的主道轨道车箱，所述进站匝道轨道车箱和出站匝道轨道车箱的内部均设有至少两道升降式阻隔门；

轨道运输车，所述轨道运输车安置于轨道车箱内的轨道上，轨道运输车包括车体，所述车体的内部空间可容纳至少一辆轿车，车体内设有至少四个汽车车轮固定器，车体的顶部、底部及两侧面均固定有弹性密封翼片；在负压的作用下，所述弹性密封翼片朝轨道的输送方向展开。

2.根据权利要求1所述的一种直线风箱高速轨道运输系统，其特征在于，所述轨道运输车为有轨电车。

3.根据权利要求2所述的一种直线风箱高速轨道运输系统，其特征在于，所述轨道运输车的底部于轨道之间还设有由电机驱动的橡胶轮，轨道运输车的底部还设有用于驱动所述橡胶轮升降的悬挂气缸。

4.根据权利要求1所述的一种直线风箱高速轨道运输系统，其特征在于，所述轨道运输车的首尾均为楔形结构，并于轨道运输车的车头和车尾均安装有弹性缓冲碰撞器。

5.根据权利要求1所述的一种直线风箱高速轨道运输系统，其特征在于，所述进气电磁阀和自动排气阀交替排布呈矩形阵列。