CN109910952A - 悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置及方法，包括轨道转换模块(1)、驱动装置(2)，驱动装置(2)通过驱动轮悬挂在轨道转换模块(1)下方，轨道转换模块(1)包括主结构(101)、左侧壁(102)、右侧壁(103)、模块控制器(104)、信号发射器(105)，驱动装置(2)包括左磁力发生器(201)、右磁力发生器(202)、驱动装置控制器(203)、信号识别器(204)。本发明将机械运动与电磁作用相结合，在实现轨道转换效果的同时提高了轨道转换装置的工作效率和响应速度，在理论上可以实现前后车厢以极小时间间隔连续通过轨道转换点，提升了悬挂式交通系统的运输能力。

Description

悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置及方法

技术领域

本发明涉及，具体地，涉及悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置及方法。

背景技术

对于悬挂式智能立体轨道交通系统(简称悬挂式轨道交通系统)来说，每个车厢都要通过轨道转换来改变其运行的轨道线路，这样车厢才能到达轨道网络上的任一站点，而轨道转换装置是实现这一功能的核心装置，轨道转换装置能够快速、稳定地工作是悬挂式轨道交通系统正常运行的关键。进一步的，如果轨道转换装置完成轨道转换动作的速度较慢，会直接降低车厢通过每个轨道转换点的效率，进而降低系统的运输能力；轨道转换装置在整个系统中数量众多且工作频繁，如果其零部件数量太多、工作过程太复杂，其故障率会相对较高，从而影响整个系统的正常运行。

公开号为CN 107878501A的专利文献公开了一种用于悬挂式智能立体轨道交通系统的轨道转换装置，包括驱动器、齿条、限位块、可动轨道单元和供电电缆；所述驱动器用于带动可动轨道单元沿齿条往复运动，实现轨道转换功能；所述供电电缆用于向驱动器提供电力；所述限位块用于限定可动轨道单元的停止位置。此方案通过模拟鱼骨结构，利用若干个可动轨道段组成可动轨道单元，在驱动器的带动下不同的可动轨道段会发生相对位置变化，进而实现了整个可动轨道单元的偏移动作，实现了立体轨道交通系统中轨道转换的功能。在此基础之上，我们进一步优化得到本发明，本发明采用机械运动与电磁作用相结合，在实现轨道转换效果的同时大大提高了轨道转换装置的工作效率和响应速度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，包括轨道转换模块、驱动装置，所述驱动装置通过驱动轮悬挂在轨道转换模块下方，所述轨道转换模块包括主结构、左侧壁、右侧壁、模块控制器、信号发射器，所述驱动装置包括左磁力发生器、右磁力发生器、驱动装置控制器、信号识别器，所述主结构两侧分别连接左侧壁、右侧壁，所述模块控制器连接左侧壁、右侧壁，所述信号发射器安装在主结构前方和后方，信号发射器与信号识别器配合工作，信号识别器连接驱动装置控制器，驱动装置控制器连接左磁力发生器、右磁力发生器，左磁力发生器、右磁力发生器分别与左侧壁、右侧壁相互作用。

优选地，所述主结构包括顶板、轨道中梁、主轨道行走面、分支轨道行走面、侧面挡板，所述顶板下方中心连接轨道中梁，轨道中梁连接主轨道行走面、分支轨道行走面，主轨道行走面连接分支轨道行走面，侧面挡板安装在顶板的左右两侧，所述顶板内部布置有供电和信号电缆。

优选地，所述主轨道行走面起始段为可动部分，所述可动部分包括轨道面板、滑环、滑轨、复位弹簧，所述轨道面板通过滑环连接滑轨，滑轨两端分别连接复位弹簧，所述可动部分能够平移并自动复位。

优选地，所述左侧壁、右侧壁均包括侧壁装置，所述侧壁装置包括侧壁外壳、导轨、运动磁性单元，所述侧壁外壳连接主结构的顶板，侧壁外壳内安装有导轨，所述运动磁性单元能够在导轨上滑动，其中，所述运动磁性单元包括保持架、磁铁支架、横向滚轮、竖向滚轮、磁铁，所述保持架通过竖向滚轮连接导轨，所述保持架通过活动铰链连接磁铁支架，磁铁支架通过横向滚轮连接导轨，磁铁支架上安装磁铁，磁铁与左磁力发生器、右磁力发生器相互吸合或排斥，所述磁铁采用电磁铁或永磁铁。

优选地，所述模块控制器包括状态检测及通讯模块、磁场控制模块，所述状态检测及通讯模块能够检测轨道转换模块的工作状态以及驱动装置通过轨道转换模块的情况，并将检测结果发送给悬挂式交通系统的控制中心和当前轨道上运行的驱动装置；所述磁场控制模块能够控制和/或监测左侧壁及右侧壁中的磁铁的磁场状态。

优选地，所述信号发射器安装在轨道转换模块前方的主轨道行走面下方以及轨道转换模块后方的分支轨道下方，所述信号发射器将信号发射器所在位置与轨道转换模块的距离、轨道转换模块的工作状态、左侧壁及右侧壁的磁场方向信息发送给通过轨道转换模块的驱动装置。

优选地，所述左磁力发生器、右磁力发生器均包括磁力发生装置，所述磁力发生装置包括磁力发生器外壳、磁铁安装座、供电电缆、电磁铁，所述磁力发生器外壳内侧还安装有驱动轮的传动部件，所述供电电缆安装在磁力发生器外壳上，供电电缆的一端连接驱动装置控制器，供电电缆的另一端连接电磁铁，电磁铁安装在磁铁安装座上，磁铁安装座通过转动轴安装在磁力发生器外壳上，磁铁安装座的两端通过复位弹簧连接磁力发生器外壳。

优选地，所述驱动装置控制器包括通讯模块、运行控制模块、转换控制模块，所述通讯模块能够与悬挂式交通系统的控制中心交换信息；所述运行控制模块能够控制驱动装置运行状态；

所述转换控制模块具有如下特征：

-能够接收运行控制模块发送的轨道转换指令；

-能够从信号识别器接收到的输入信息中解算相关工作参数，控制电磁铁加、断电的时间和电流方向；

-能够诊断电磁铁的工作状态，发现异常后将相应的状态异常信号发送给通讯模块、运行控制模块。

优选地，所述信号识别器安装在驱动装置上表面，与信号发射器的位置相对，能够接收信号发射器发送的信号，并将信号包含的信息内容提取出来发送给驱动装置控制器的转换控制模块；

所述信号发射器发送的信号包括灯光组合信号、条形码信号或二维码信号。

根据本发明的另一个方面，提供一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换方法，当驱动装置和车厢的组合从主轨道向轨道分支行驶时，包括如下步骤：

步骤1.1：驱动装置和车厢在经过主轨道下表面的信号发射器时，信号发射器采集信息并将信息发送给驱动装置上的信号识别器，信号识别器接收信号发射器发送的信息，信息内容包括信号发射器所在位置与轨道转换模块的距离、轨道转换模块的左侧壁及右侧壁上磁铁的磁极方向、左侧壁及右侧壁的有效长度；

步骤1.2：信号识别器将信号发射器发送的信息识别后发送到驱动装置控制器中的转换控制模块，转换控制模块再从运行控制模块获得轨道分支的轨道转换要求，再结合驱动装置的实际运行速度解算出左磁力发生器和右磁力发生器上电磁铁的加电时间、电流方向、断电时间；

步骤1.3：根据解算结果对左磁力发生器和/或右磁力发生器上电磁铁进行加、断电操作：驱动装置进入轨道转换模块左侧壁、右侧壁之间轨道中梁宽度变窄的区域，此时，驱动装置的导向轮与轨道中梁之间的间距变大，驱动装置能够左右平移，驱动装置的左、右磁力发生器上电磁铁通过转换控制模块通电产生磁场并分别与左、右侧壁上的运动磁性单元相互作用，在磁场的作用下驱动装置带动车厢向目标轨道分支一侧的侧壁靠近，然后电磁铁与目标轨道分支一侧的侧壁的运动磁性单元相互吸合，并带动运动磁性单元向前运动，在相互吸合的侧壁的辅助下，驱动装置的每个驱动轮依次通过轨道行走面的中断区域；

步骤1.4：当驱动装置通过轨道分支点并接近轨道转换模块末端时，轨道中梁宽度恢复正常，驱动装置的导向轮重新与轨道中梁相互接触产生约束作用，然后左、右磁力发生器断电并与轨道转换模块的侧壁脱离接触，驱动装置带动车厢驶出轨道分支点并向目标轨道分支继续前进；

当驱动装置和车厢的组合从轨道分支向主轨道行驶时，包括如下步骤：

步骤2.1：驱动装置的通讯模块与另一轨道分支上运行的其他车厢组合进行通信，交换各自通过轨道分支点的时间，如果通过时间接近则对运行速度进行调整以避免相撞，随后驱动装置带动车厢继续向轨道分支点行驶；

步骤2.2：驱动装置和车厢在经过分支轨道下表面的信号发射器时，信号发射器采集信息并将信息发送给驱动装置上的信号识别器，信号识别器接收信号发射器发送的信息，信息内容包括信号发射器所在位置与轨道转换模块的距离、轨道转换模块的左侧壁及右侧壁上磁铁的磁极方向、左侧壁及右侧壁的有效长度；

步骤2.3：驱动装置进入轨道转换模块左、右侧壁之间的区域，驱动装置左、右磁力发生器上电磁铁通过转换控制模块通电产生磁场，并与所在轨道分支侧的轨道转换模块对应侧壁相互吸合，在侧壁运动磁性单元的约束和引导下进入主轨道；

步骤2.4：当驱动装置通过轨道分支点并接近主轨道一侧的轨道转换模块末端时，左、右磁力发生器断电，驱动装置与轨道转换模块的侧壁脱离接触，驱动装置带动车厢驶出轨道分支点并向主轨道继续前进。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明将机械运动与电磁作用相结合，在实现轨道转换效果的同时大大提高了轨道转换装置的工作效率和响应速度，在理论上可以实现前后车厢以极小时间间隔连续通过轨道转换点，可以极大的提升悬挂式交通系统的运输能力，更好的适应城市人群密集出行的实际情况。

2、本发明主动动作的部件只有驱动装置上的左右磁力发生器(电磁铁)，轨道转换时的主要动作也只是给电磁铁通电和断电，不涉及机械机构切换或运动的过程，构造简单，运行更加稳定可靠。

3、本发明轨道转换模块左右侧壁采用了模块封装设计和整体安装方式，可减少对装置进行维护保养的工作量，对整个交通系统高效稳定运行可以起到很好的效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明轨道转换模块俯视示意图。

图2为本发明轨道转换模块正视示意图。

图3为本发明驱动装置俯视示意图。

图4为发明驱动装置正视示意图。

图5为本发明轨道转换模块主结构俯视示意图。

图6为本发明轨道转换模块主结构正视示意图。

图7为本发明轨道转换模块主结构左视视示意图。

图8为本发明轨道转换模块主轨道俯视示意图。

图9为本发明轨道转换模块主轨道行走面起始段的结构示意图。

图10为本发明轨道转换模块侧壁结构示意图。

图11为图10中沿A向的轨道转换模块侧壁结构示意图。

图12为本发明轨道转换模块磁铁及磁铁支架的俯视结构示意图。

图13为本发明轨道转换模块磁铁及磁铁支架的正视结构示意图。

图14为本发明轨道转换模块磁铁及磁铁支架的侧视结构示意图。

图15为本发明轨道转换模块保持架的俯视结构示意图。

图16为本发明轨道转换模块保持架的正视结构示意图。

图17为本发明轨道转换模块保持架的侧视结构示意图。

图18为本发明驱动装置磁力发生器的结构示意图。

图19为图18中沿A-A截面的驱动装置磁力发生器的结构示意图。

图中示出：

轨道转换模块1 模块控制器104

主结构101 状态检测及通讯模块1041

顶板1011 磁场控制模块1042

轨道中梁1012 信号发射器105

主轨道行走面1013 驱动装置2

分支轨道行走面1014 左磁力发生器201

侧面挡板1015 右磁力发生器202

左侧壁102 磁力发生器外壳2021

右侧壁103 磁铁安装座2022

侧壁外壳1031 供电电缆2023

导轨1032 电磁铁2024

保持架1033 驱动装置控制器203

磁铁支架1034 通讯模块2031

横向滚轮1035 运行控制模块2032

竖向滚轮1036 转换控制模块2033

磁铁1037 信号识别器204

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本发明针对悬挂式轨道交通系统的设计特征和工作特点，通过在轨道侧壁和驱动装置上分别布置磁力发生装置，利用磁力发生装置之间相互吸引或排斥的作用力来改变驱动装置运行的轨道线路从而完成轨道转换动作，整个装置结构简单、动作迅速，转换动作的执行效率相比纯机械式轨道转换装置显著提高，可有效提升悬挂式轨道交通系统的运输能力。轨道转换模块与驱动装置相互配合工作，通过信号发射器和信号识别器快速交换关键信息，可保证车厢及驱动装置快速、安全、准确的通过轨道转换点，从而实现悬挂式轨道交通系统的安全高效运行。

根据本发明提供的一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，包括轨道转换模块1、驱动装置2，所述驱动装置2通过驱动轮悬挂在轨道转换模块1下方，所述轨道转换模块1包括主结构101、左侧壁102、右侧壁103、模块控制器104、信号发射器105，所述驱动装置2包括左磁力发生器201、右磁力发生器202、驱动装置控制器203、信号识别器204，所述主结构101两侧分别连接左侧壁102、右侧壁103，所述模块控制器104连接左侧壁102、右侧壁103，所述信号发射器105安装在主结构101前方和后方，信号发射器105信号连接信号识别器204，信号发射器105与信号识别器204配合工作，信号识别器204连接驱动装置控制器203，驱动装置控制器203连接左磁力发生器201、右磁力发生器202，左磁力发生器201、右磁力发生器202分别与左侧壁102、右侧壁103相互作用。

所述主结构101包括顶板1011、轨道中梁1012、主轨道行走面1013、分支轨道行走面1014、侧面挡板1015，所述顶板1011下方中心连接轨道中梁1012，轨道中梁1012连接主轨道行走面1013、分支轨道行走面1014，主轨道行走面1013连接分支轨道行走面1014，侧面挡板1015安装在顶板1011的左右两侧，所述顶板1011内部布置有供电和信号电缆。所述主轨道行走面1013起始段为可动部分，所述可动部分包括轨道面板、滑环、滑轨、复位弹簧，所述轨道面板通过滑环连接滑轨，滑轨两端分别连接复位弹簧，所述可动部分能够平移并自动复位。

所述左侧壁102、右侧壁103均包括侧壁装置，所述侧壁装置包括侧壁外壳1031、导轨1032、运动磁性单元，所述侧壁外壳1031连接主结构101的顶板1011，侧壁外壳1031内安装有导轨1032，所述运动磁性单元能够在导轨1032上滑动，其中，所述运动磁性单元包括保持架1033、磁铁支架1034、横向滚轮1035、竖向滚轮1036、磁铁1037，所述保持架1033通过竖向滚轮1036连接导轨1032，所述保持架1033通过活动铰链连接磁铁支架1034，磁铁支架1034通过横向滚轮1035连接导轨1032，磁铁支架1034上安装磁铁1037，磁铁1037与左磁力发生器201、右磁力发生器202物理连接(相互吸合或排斥)，所述磁铁1037采用电磁铁或永磁铁。轨道转换模块左、右侧壁上运动磁性单元也可以采用齿轮与链条相结合的形式来固定一系列磁铁安装板，从而保证磁铁能够沿驱动装置运行方向自由运动，实现轨道转换功能。

所述模块控制器104包括状态检测及通讯模块1041、磁场控制模块1042，所述状态检测及通讯模块1041能够检测轨道转换模块1的工作状态以及驱动装置2通过轨道转换模块1的情况，并将检测结果发送给悬挂式交通系统的控制中心和当前轨道上运行的驱动装置2；所述磁场控制模块1042能够控制和/或监测左侧壁102及右侧壁103中的磁铁1037的磁场状态。

所述信号发射器105安装在轨道转换模块1前方的主轨道行走面下方以及轨道转换模块1后方的分支轨道下方，所述信号发射器105将信号发射器105所在位置与轨道转换模块1的距离、轨道转换模块1的工作状态、左侧壁102及右侧壁103的磁场方向信息发送给通过轨道转换模块1的驱动装置2。

所述左磁力发生器201、右磁力发生器202均包括磁力发生装置，所述磁力发生装置包括磁力发生器外壳2021、磁铁安装座2022、供电电缆2023、电磁铁2024，所述磁力发生器外壳2021内侧还安装有驱动轮的传动部件，所述供电电缆2023安装在磁力发生器外壳2021上，供电电缆2023的一端连接驱动装置控制器203，供电电缆2023的另一端连接电磁铁2024，电磁铁2024安装在磁铁安装座2022上，磁铁安装座2022通过转动轴安装在磁力发生器外壳2021上，磁铁安装座2022的两端通过复位弹簧连接磁力发生器外壳2021。

所述驱动装置控制器203包括通讯模块2031、运行控制模块2032、转换控制模块2033，所述通讯模块2031能够与悬挂式交通系统的控制中心交换信息；所述运行控制模块2032能够控制驱动装置2运行状态；

所述转换控制模块2033具有如下特征：

-能够接收运行控制模块2032发送的轨道转换指令；

-能够从信号识别器204接收到的输入信息中解算相关工作参数，控制电磁铁2024加、断电的时间和电流方向；

-能够诊断电磁铁2024的工作状态，发现异常后将相应的状态异常信号发送给通讯模块2031、运行控制模块2032。

所述信号识别器204安装在驱动装置2上表面，与信号发射器105的位置相对，能够接收信号发射器105发送的信号，并将信号包含的信息内容提取出来发送给驱动装置控制器203的转换控制模块2033；

所述信号发射器105发送的信号包括灯光组合信号、条形码信号或二维码信号。

所述驱动装置2中，导向轮水平放置，起限位作用；驱动轮竖直放置，起驱动和承重作用。根据本发明提供的一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换方法，尤其是利用一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置的一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换方法，当驱动装置2和车厢的组合从主轨道向轨道分支行驶时，包括如下步骤：

步骤1.1：驱动装置2和车厢在经过主轨道下表面的信号发射器105时，信号发射器105采集信息并将信息发送给驱动装置2上的信号识别器204，信号识别器204接收信号发射器105发送的信息，信息内容包括信号发射器105所在位置与轨道转换模块1的距离、轨道转换模块1的左侧壁102及右侧壁103上磁铁1037的磁极方向、左侧壁102及右侧壁103的有效长度；

步骤1.2：信号识别器204将信号发射器105发送的信息识别后发送到驱动装置控制器203中的转换控制模块2033，转换控制模块2033再从运行控制模块2032获得轨道分支的轨道转换要求，再结合驱动装置2的实际运行速度解算出左磁力发生器201和右磁力发生器202上电磁铁2024的加电时间、电流方向、断电时间；

步骤1.3：根据解算结果对左磁力发生器201和/或右磁力发生器202上电磁铁2024进行加、断电操作：驱动装置2进入轨道转换模块1左侧壁102、右侧壁103之间轨道中梁1012宽度变窄的区域，此时，驱动装置2的导向轮与轨道中梁1012之间的间距变大，驱动装置2能够左右平移，驱动装置2的左、右磁力发生器上电磁铁2024通过转换控制模块2033通电产生磁场并分别与左、右侧壁上的运动磁性单元相互作用，在磁场的作用下驱动装置2带动车厢向目标轨道分支一侧的侧壁靠近，然后电磁铁2024与目标轨道分支一侧的侧壁的运动磁性单元相互吸合，并带动运动磁性单元向前运动，在相互吸合的侧壁的辅助下，驱动装置2的每个驱动轮依次通过轨道行走面的中断区域；

步骤1.4：当驱动装置2通过轨道分支点并接近轨道转换模块1末端时，轨道中梁1012宽度恢复正常，驱动装置2的导向轮重新与轨道中梁1012相互接触产生约束作用，然后左、右磁力发生器断电并与轨道转换模块1的侧壁脱离接触，驱动装置2带动车厢驶出轨道分支点并向目标轨道分支继续前进；

当驱动装置2和车厢的组合从轨道分支向主轨道行驶时，包括如下步骤：

步骤2.1：驱动装置2的通讯模块2031与另一轨道分支上运行的其他车厢组合进行通信，交换各自通过轨道分支点的时间，如果通过时间接近则对运行速度进行调整以避免相撞，随后驱动装置2带动车厢继续向轨道分支点行驶；

步骤2.2：驱动装置2和车厢在经过分支轨道下表面的信号发射器105时，信号发射器105采集信息并将信息发送给驱动装置2上的信号识别器204，信号识别器204接收信号发射器105发送的信息，信息内容包括信号发射器105所在位置与轨道转换模块1的距离、轨道转换模块1的左侧壁102及右侧壁103上磁铁1037的磁极方向、左侧壁102及右侧壁103的有效长度；

步骤2.3：驱动装置2进入轨道转换模块1左、右侧壁之间的区域，驱动装置2左、右磁力发生器上电磁铁2024通过转换控制模块2033通电产生磁场，并与所在轨道分支侧的轨道转换模块1对应侧壁相互吸合，在侧壁运动磁性单元的约束和引导下进入主轨道；

步骤2.4：当驱动装置2通过轨道分支点并接近主轨道一侧的轨道转换模块1末端时，左、右磁力发生器断电，驱动装置2与轨道转换模块1的侧壁脱离接触，驱动装置2带动车厢驶出轨道分支点并向主轨道继续前进。

优选实施例：

一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，由轨道转换模块1、驱动装置2等两大部分组成，组成方式如图1-4所示，其中驱动装置2通过驱动轮悬挂在交通系统的轨道下方并沿轨道向轨道转换模块1方向运行，轨道转换模块1覆盖轨道的分支点，在该分支点处轨道一分为二形成两个轨道分支，驱动装置2在通过轨道分支点时，与轨道转换模块1相互作用，根据行进线路的设定驶入其中一个轨道分支。

下面对轨道转换模块1和驱动装置2的具体构成以及这种轨道转换装置工作的具体过程进行说明。

轨道转换模块1包括5个主要部分，分别是模块主结构101、左侧壁102、右侧壁103、模块控制器104和信号发射器105。

模块主结构101由顶板1011、中梁1012、主轨道行走面1013、分支轨道行走面1014和侧面挡板1015构成，构成示意见图5-7。顶板1011内部布置有供电和信号电缆，同时起到悬挂支撑整个模块的作用；中梁1012固定在顶板1011下方中心，用来约束驱动装置2导向限位轮的运动，并连接行走面1013；主轨道行走面1013安装在主轨道部分的中梁1012下方，起始段为可动部分，即通过采用轨道面板+滑环+滑轨+复位弹簧的设计，使这部分行走面能够左右平移并自动复位，从而提高驱动装置2与左侧壁102或右侧壁103之间的吸合效率，其细节见图8-9；分支轨道行走面1014分别对应轨道的两个分支，用来供驱动装置2的驱动轮行驶；侧面挡板1015安装在顶板1011的左右两侧，用于遮挡轨道转换模块内部的其他部件并屏蔽噪音。

左侧壁102和右侧壁103的构成基本一致，均包括侧壁装置，侧壁装置主要由侧壁外壳1031、导轨1032、保持架1033、磁铁支架1034、横向滚轮1035、竖向滚轮1036和磁铁1037等部件组成，见图10-11。其中侧壁外壳1031用于安装和固定导轨1032，并将右侧壁103整体安装到顶板1011上，同时侧壁外壳1031还起到磁屏蔽的作用，减少磁铁1037的磁场对外部设备和环境的影响；导轨1032是一个封闭的环形结构，用于支撑并约束保持架1033和磁铁支架1034的运动，同时承受驱动装置2通过轨道转换模块1时与磁铁1037之间的作用力。在左右侧壁上，一个或多个导轨1032上下排列安装在侧壁外壳1031内。保持架1033、磁铁支架1034、横向滚轮1035、竖向滚轮1036和磁铁1037等一系列部件共同构成了一个运动磁性单元，若干个运动磁性单元相互衔接，沿其所在的导轨1032运动。运动磁性单元的细节见图12-17，保持架1033通过活动铰链与相邻的两个磁铁支架1034相连，用来控制相邻磁铁的间距，还通过内部安装的横向滚轮1035限制磁铁1037与导轨1032内壁的距离；磁铁支架1034用来安装磁铁1037，其上下分别安装有一个横向滚轮1035，用来将磁铁1037受到的作用力传递到导轨1032上，同时磁铁支架1034也起到对磁铁1037进行磁屏蔽和保护的作用，在导轨1032开口的一侧磁铁支架1034采用软材料覆盖磁铁1037，对可能产生的碰撞进行缓冲；横向滚轮1035和竖向滚轮1036安装在保持架1033和磁铁支架1034上，使运动磁性单元可沿导轨1032灵活运动，同时约束各部件的位置，防止其与导轨1032碰撞或脱离导轨；磁铁1037用来产生磁场，与驱动装置右侧的磁力发生器202相互吸合或相斥，从而改变驱动装置的运行方向。

模块控制器104包括状态检测及通讯模块1041和磁场控制模块1042两部分，其中状态检测及通讯模块1041用于检测整个轨道转换模块的工作状态以及驱动装置通过轨道转换模块的情况，并将检测结果发送给悬挂式交通系统的控制中心和当前轨道上运行的驱动装置，如果左右侧壁使用的磁铁为电磁铁，则模块控制器104中设置磁场控制模块1042用来控制电磁铁中电流的通断，还可以改变电流的方向进而调整轨道转换模块中磁场的方向，如果左右侧壁使用的磁铁为永磁铁，则磁场控制模块用来监测各磁铁的磁场状态。

信号发射器105安装在轨道转换模块1前方一定距离的主轨道行走面下方以及轨道转换模块1后方一定距离的分支轨道下方(共3处)，通过灯光组合、条形码或二维码等信号形式将信号发射器105所在位置与轨道转换模块1的距离、轨道转换模块1的工作状态、左右侧壁的磁场方向等信息快速发送给通过的驱动装置2。

驱动装置2中用于实现轨道转换功能的部件主要有4个，分别是左磁力发生器201、右磁力发生器202、驱动装置控制器203和信号识别器204。

左磁力发生器201和右磁力发生器202的构成基本一致，均包括磁力发生装置。磁力发生装置的构成主要包括磁力发生器外壳2021、磁铁安装座2022、供电电缆2023和电磁铁2024，见图18-19。其中磁力发生器外壳2021用来安装和固定磁铁安装座2022和供电电缆2023，同时侧壁外壳2021内侧还安装有驱动轮的传动部件；若干个磁铁安装座2022用来固定电磁铁2024，且磁铁安装座2022可沿其竖直中心线进行小幅摆动以便电磁铁2024和右侧壁103上的磁铁1037能更好的进行吸合，同时磁铁安装座2022还起到屏蔽磁场和保护电磁铁2024的作用；供电电缆2023沿侧壁外壳2021布置，一端接入驱动装置控制器203所属的转换控制模块2033，另一端连接电磁铁2024，为电磁铁2024供电；电磁铁2024在通电的情况下产生磁场，根据通过电流的方向，右磁力发生器202外侧(与右侧壁相对的一侧)的磁极可以为N极，也可以为S极，与右侧壁103上的若干个可动磁性单元相互吸引或排斥。

驱动装置控制器203包括用来与交通系统控制中心交换信息的通讯模块2031、控制驱动装置运行状态的运行控制模块2032等部分，与轨道转换功能直接相关的模块是转换控制模块2033，转换控制模块2033主要用来实现以下功能：接收运行控制模块2032转发的轨道转换指令，从信号识别器204接收到的输入信息中解算相关工作参数，控制加断电的时间和电流方向；诊断各电磁铁的工作状态，发现异常后将相应的状态异常信号发送给通讯模块2031和运行控制模块2032等。

信号识别器204安装在驱动装置2主体结构上表面，与轨道下表面信号发射器105的位置相对，用来接收信号发射器105发送的灯光组合、条形码或二维码等信息，然后将其中包含的具体信息内容提取出来并发送给驱动装置控制器203的轨道转换模块2033。

本发明提出的磁力吸附式轨道转换装置的实际工作过程如下：

当驱动装置2和车厢的组合从主轨道侧向轨道分支行驶时，轨道转换装置的工作过程为：

1)悬挂式轨道交通系统中的一组车厢及驱动装置2从主轨道一侧接近轨道转换点，在经过主轨道下表面的信号发射器10时，驱动装置上的信号识别器204接收信号发射器105发送的信息，信息内容包括信号发射器105所在位置与轨道转换点起始位置之间的距离、轨道转换模块左右侧壁上磁铁的磁极方向、左右侧壁的有效长度等；

2)信号识别器204将识别出的以上信息发送到驱动装置控制器203中的转换控制模块2033，转换控制模块2033从运行控制模块2032中获得去往哪个轨道分支的轨道转换要求，结合驱动装置2的实际运行速度解算出驱动装置左、右磁力发生器上电磁铁的加电时间、电流方向、断电时间等工作参数；

3)驱动装置2继续前进，进入轨道转换模块左、右侧壁之间的区域，轨道中梁1012宽度变窄，使驱动装置2的导向轮与轨道中梁1012之间的间距变大，保证驱动装置2可以左右小幅平移，同时驱动装置2的左、右磁力发生器上电磁铁2024通电产生特定方向的磁场并分别与左、右侧壁上的运动磁性单元相互作用(相吸或相斥)，在磁场的作用下驱动装置带动车厢向目标轨道分支一侧的侧壁靠近，然后电磁铁2024与该侧侧壁的运动磁性单元相互吸合，并带动运动磁性单元向前运动，在相互吸合的侧壁的辅助下驱动装置2的每个驱动轮可以依次通过轨道行走面的中断区域；

4)当驱动装置2通过轨道分支点并接近轨道转换模块末端时，轨道中梁1012宽度恢复正常，使驱动装置2的导向轮重新与轨道中梁1012相互接触产生约束作用，然后左、右磁力发生器断电并与轨道转换模块的侧壁脱离接触，驱动装置2带动车厢驶入目标轨道分支，继续前进；

5)下一组车厢和驱动装置2要通过轨道转换点时，重复该过程。

当驱动装置2和车厢的组合从轨道分支侧向主轨道行驶时，轨道转换装置的工作过程为：

1)当车厢和驱动装置从一个轨道分支进入主轨道时，通过驱动装置2的通讯模块2031与另一轨道分支上运行的其他车厢组合进行通信，交换各自通过轨道分支点的时间，如果通过时间接近则对运行速度进行微调以避免相撞，随后驱动装置2带动车厢继续轨道分支点行驶；

2)当驱动装置2经过轨道分支的信号发射器105时，驱动装置2上的信号识别器204接收信号发射器发送的信息，信息内容包括信号发射器105所在位置与轨道转换点起始位置之间的距离、轨道转换模块左右侧壁上磁铁的磁极方向、左右侧壁的有效长度等；

3)驱动装置2继续前进，进入轨道转换模块左、右侧壁之间的区域，驱动装置左、右磁力发生器通电产生磁场，进而与该轨道分支侧的轨道转换模块1对应侧壁相互吸合，在侧壁运动磁性单元的约束和引导下进入主轨道；

4)当驱动装置2通过轨道分支点并接近主轨道一侧的轨道转换模块1末端时，左、右磁力发生器断电，驱动装置2与轨道转换模块侧壁脱离接触，驱动装置2带动车厢在主轨道上继续前进；

5)下一组车厢和驱动装置2要通过轨道转换点时，重复该过程。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，包括轨道转换模块(1)、驱动装置(2)，所述驱动装置(2)通过驱动轮轮悬挂在轨道转换模块(1)下方，所述轨道转换模块(1)包括主结构(101)、左侧壁(102)、右侧壁(103)、模块控制器(104)、信号发射器(105)，所述驱动装置(2)包括左磁力发生器(201)、右磁力发生器(202)、驱动装置控制器(203)、信号识别器(204)，所述主结构(101)两侧分别连接左侧壁(102)、右侧壁(103)，所述模块控制器(104)连接左侧壁(102)、右侧壁(103)，所述信号发射器(105)安装在主结构(101)前方和后方，信号发射器(105)与信号识别器(204)配合工作，信号识别器(204)连接驱动装置控制器(203)，驱动装置控制器(203)连接左磁力发生器(201)、右磁力发生器(202)，左磁力发生器(201)、右磁力发生器(202)分别与左侧壁(102)、右侧壁(103)相互作用。

2.根据权利要求1所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述主结构(101)包括顶板(1011)、轨道中梁(1012)、主轨道行走面(1013)、分支轨道行走面(1014)、侧面挡板(1015)，所述顶板(1011)下方中心连接轨道中梁(1012)，轨道中梁(1012)连接主轨道行走面(1013)、分支轨道行走面(1014)，主轨道行走面(1013)连接分支轨道行走面(1014)，侧面挡板(1015)安装在顶板(1011)的左右两侧，所述顶板(1011)内部布置有供电和信号电缆。

3.根据权利要求2所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述主轨道行走面(1013)起始段为可动部分，所述可动部分包括轨道面板、滑环、滑轨、复位弹簧，所述轨道面板通过滑环连接滑轨，滑轨两端分别连接复位弹簧，所述可动部分能够平移并自动复位。

4.根据权利要求1所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述左侧壁(102)、右侧壁(103)均包括侧壁装置，所述侧壁装置包括侧壁外壳(1031)、导轨(1032)、运动磁性单元，所述侧壁外壳(1031)连接主结构(101)的顶板(1011)，侧壁外壳(1031)内安装有导轨(1032)，所述运动磁性单元能够在导轨(1032)上滑动，其中，所述运动磁性单元包括保持架(1033)、磁铁支架(1034)、横向滚轮(1035)、竖向滚轮(1036)、磁铁(1037)，所述保持架(1033)通过竖向滚轮(1036)连接导轨(1032)，所述保持架(1033)通过活动铰链连接磁铁支架(1034)，磁铁支架(1034)通过横向滚轮(1035)连接导轨(1032)，磁铁支架(1034)上安装磁铁(1037)，磁铁(1037)与左磁力发生器(201)、右磁力发生器(202)相互吸合或排斥，所述磁铁(1037)采用电磁铁或永磁铁。

5.根据权利要求1所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述模块控制器(104)包括状态检测及通讯模块(1041)、磁场控制模块(1042)，所述状态检测及通讯模块(1041)能够检测轨道转换模块(1)的工作状态以及驱动装置(2)通过轨道转换模块(1)的情况，并将检测结果发送给悬挂式交通系统的控制中心和当前轨道上运行的驱动装置(2)；所述磁场控制模块(1042)能够控制和/或监测左侧壁(102)及右侧壁(103)中的磁铁(1037)的磁场状态。

6.根据权利要求1所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述信号发射器(105)安装在轨道转换模块(1)前方的主轨道行走面下方以及轨道转换模块(1)后方的分支轨道下方，所述信号发射器(105)将信号发射器(105)所在位置与轨道转换模块(1)的距离、轨道转换模块(1)的工作状态、左侧壁(102)及右侧壁(103)的磁场方向信息发送给通过轨道转换模块(1)的驱动装置(2)。

7.根据权利要求1所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述左磁力发生器(201)、右磁力发生器(202)均包括磁力发生装置，所述磁力发生装置包括磁力发生器外壳(2021)、磁铁安装座(2022)、供电电缆(2023)、电磁铁(2024)，所述磁力发生器外壳(2021)内侧还安装有驱动轮的传动部件，所述供电电缆(2023)安装在磁力发生器外壳(2021)上，供电电缆(2023)的一端连接驱动装置控制器(203)，供电电缆(2023)的另一端连接电磁铁(2024)，电磁铁(2024)安装在磁铁安装座(2022)上，磁铁安装座(2022)通过转动轴安装在磁力发生器外壳(2021)上，磁铁安装座(2022)的两端通过复位弹簧连接磁力发生器外壳(2021)。

8.根据权利要求1所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述驱动装置控制器(203)包括通讯模块(2031)、运行控制模块(2032)、转换控制模块(2033)，所述通讯模块(2031)能够与悬挂式交通系统的控制中心交换信息；所述运行控制模块(2032)能够控制驱动装置(2)运行状态；

所述转换控制模块(2033)具有如下特征：

-能够接收运行控制模块(2032)发送的轨道转换指令；

-能够从信号识别器(204)接收到的输入信息中解算相关工作参数，控制电磁铁(2024)加、断电的时间和电流方向；

-能够诊断电磁铁(2024)的工作状态，发现异常后将相应的状态异常信号发送给通讯模块(2031)、运行控制模块(2032)。

9.根据权利要求1所述的悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换装置，其特征在于，所述信号识别器(204)安装在驱动装置(2)上表面，与信号发射器(105)的位置相对，能够接收信号发射器(105)发送的信号，并将信号包含的信息内容提取出来发送给驱动装置控制器(203)的转换控制模块(2033)；

所述信号发射器(105)发送的信号包括灯光组合信号、条形码信号或二维码信号。

10.一种悬挂式轨道交通系统的磁力吸附式轨道转换方法，其特征在于，当驱动装置(2)和车厢的组合从主轨道向轨道分支行驶时，包括如下步骤：

步骤1.1：驱动装置(2)和车厢在经过主轨道下表面的信号发射器(105)时，信号发射器(105)采集信息并将信息发送给驱动装置(2)上的信号识别器(204)，信号识别器(204)接收信号发射器(105)发送的信息，信息内容包括信号发射器(105)所在位置与轨道转换模块(1)的距离、轨道转换模块(1)的左侧壁(102)及右侧壁(103)上磁铁(1037)的磁极方向、左侧壁(102)及右侧壁(103)的有效长度；

步骤1.2：信号识别器(204)将信号发射器(105)发送的信息识别后发送到驱动装置控制器(203)中的转换控制模块(2033)，转换控制模块(2033)再从运行控制模块(2032)获得轨道分支的轨道转换要求，再结合驱动装置(2)的实际运行速度解算出左磁力发生器(201)和右磁力发生器(202)上电磁铁(2024)的加电时间、电流方向、断电时间；

步骤1.3：根据解算结果对左磁力发生器(201)和/或右磁力发生器(202)上电磁铁(2024)进行加、断电操作：驱动装置(2)进入轨道转换模块(1)左侧壁(102)、右侧壁(103)之间轨道中梁(1012)宽度变窄的区域，此时，驱动装置(2)的导向轮与轨道中梁(1012)之间的间距变大，驱动装置(2)能够左右平移，驱动装置(2)的左、右磁力发生器上电磁铁(2024)通过转换控制模块(2033)通电产生磁场并分别与左、右侧壁上的运动磁性单元相互作用，在磁场的作用下驱动装置(2)带动车厢向目标轨道分支一侧的侧壁靠近，然后电磁铁(2024)与目标轨道分支一侧的侧壁的运动磁性单元相互吸合，并带动运动磁性单元向前运动，在相互吸合的侧壁的辅助下，驱动装置(2)的每个驱动轮依次通过轨道行走面的中断区域；

步骤1.4：当驱动装置(2)通过轨道分支点并接近轨道转换模块(1)末端时，轨道中梁(1012)宽度恢复正常，驱动装置(2)的导向轮重新与轨道中梁(1012)相互接触产生约束作用，然后左、右磁力发生器断电并与轨道转换模块(1)的侧壁脱离接触，驱动装置(2)带动车厢驶出轨道分支点并向目标轨道分支继续前进；

当驱动装置(2)和车厢的组合从轨道分支向主轨道行驶时，包括如下步骤：

步骤2.1：驱动装置(2)的通讯模块(2031)与另一轨道分支上运行的其他车厢组合进行通信，交换各自通过轨道分支点的时间，如果通过时间接近则对运行速度进行调整以避免相撞，随后驱动装置(2)带动车厢继续向轨道分支点行驶；

步骤2.2：驱动装置(2)和车厢在经过分支轨道下表面的信号发射器(105)时，信号发射器(105)采集信息并将信息发送给驱动装置(2)上的信号识别器(204)，信号识别器(204)接收信号发射器(105)发送的信息，信息内容包括信号发射器(105)所在位置与轨道转换模块(1)的距离、轨道转换模块(1)的左侧壁(102)及右侧壁(103)上磁铁(1037)的磁极方向、左侧壁(102)及右侧壁(103)的有效长度；

步骤2.3：驱动装置(2)进入轨道转换模块(1)左、右侧壁之间的区域，驱动装置(2)左、右磁力发生器上电磁铁(2024)通过转换控制模块(2033)通电产生磁场，并与所在轨道分支侧的轨道转换模块(1)对应侧壁相互吸合，在侧壁运动磁性单元的约束和引导下进入主轨道；

步骤2.4：当驱动装置(2)通过轨道分支点并接近主轨道一侧的轨道转换模块(1)末端时，左、右磁力发生器断电，驱动装置(2)与轨道转换模块(1)的侧壁脱离接触，驱动装置(2)带动车厢驶出轨道分支点并向主轨道继续前进。