CN110525453B - 一种基于apm的升降变轨式单轨城轨系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，包括机架、设置在所述机架上的轨道和APM客运车辆；所述轨道包括加速轨道和主轨道所述主轨道包括水平设置的链条式回转轨道、与所述链条式回转轨道啮合的两个主齿轮和驱动所述主齿轮转动的驱动机构以及用于固紧所述APM客运车辆底部与所述链条式回转轨道的轨道固紧装置；所述主轨道为架空单轨。该系统可有效缓解城市交通运营压力，实现客运列车的轻量化和小型化。

Description

一种基于APM的升降变轨式单轨城轨系统
技术领域
本发明涉及一种轨道交通系统，具体的说，涉及了一种基于APM的升降变轨式单轨城轨系统。
背景技术
城市轨道交通在很大程度上节约了人们的出行时间，大大减少了人们的日常开支。在这几十年里，我国的经济飞速展开，城市人口增长迅速，城市中传统的城市低空交通体系存在道路网密度低、主干道路间距大、缺乏支路等缺点，很难满足现代城市发展的交通需求。城市轨道交通的研讨已成为国内外的热点，各种新式城市轨道交通体系不断涌现，例如：地铁、轻轨、高铁、现代有轨电车、磁悬浮列车、APM（无人列车）等，各个交通体系的实用场合和优缺点各不相同，但是均没有完全解决我国城市交通拥堵的问题，每到早晚高峰时期交通就面临着急剧拥堵甚至瘫痪状态。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种基于APM的升降变轨式单轨城轨系统。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，包括机架、设置在所述机架上的轨道和APM客运车辆；所述轨道包括加速轨道和主轨道，所述主轨道包括水平设置的链条式回转轨道、与所述链条式回转轨道啮合的两个主齿轮和驱动所述主齿轮转动的驱动机构以及用于固紧所述APM客运车辆底部与所述链条式回转轨道的轨道固紧装置；所述主轨道为架空单轨。
基上所述，所述链条式回转轨道为水平双向轨道，该水平双向轨道的起点和终点首尾相连形成闭合的回转轨道，两个所述主齿轮分别位于所述水平双向轨道的两端。
基上所述，所述链条式回转轨道的链节为框型结构，所述框型结构的规格与所述APM客运车辆的底面相适应，所述框型结构的首尾两端分别设置在竖向错位的销孔，相邻两个所述链节的相邻侧销孔错位交叠后通过销轴连接。
基上所述，所述轨道固紧装置为托盘式结构，所述轨道固紧装置包括两个锁定机构，其中一个锁定机构用于锁定APM客运车辆，另一个锁定机构用于锁定链条式回转轨道。
基上所述，它还包括安装在链条式回转轨道出发端正下方的顶升结构，所述顶升结构的顶部为托盘，所述顶升结构的底部为一水平往复运动机构，所述顶升结构的顶部托盘中存放所述轨道固紧装置，水平往复运动机构用于加速使得顶升结构的水平速度接近链条式回转轨道的速度，顶升结构本身用于顶起将轨道固紧装置升高至链条式回转轨道的高度。
基上所述，所述链节为中心空置、四周合围的框型结构，所述轨道固紧装置初始状态下小于链节的中框，以使所述顶升结构能够将所述轨道固紧装置举升穿过所述链节的中框，所述轨道固紧装置的一个锁定机构自上而下锁定链条式回转轨道，所述轨道固紧装置的另一个锁定机构自下而上锁定APM客运车辆。
基上所述，它还包括变轨结构，所述变轨结构包括一可绕中心转动一定角度的扶轨，所述扶轨的两端为直线轨道、中间为弯曲轨道，所述扶轨高于链条式回转轨道；变轨结构的下方安装一套所述的顶升结构，所述轨道固紧装置的两侧设置对应所述扶轨的滑块；所述扶轨转动至其中一端与链条式回转轨道对齐，且APM客运车辆移动至变轨位置时，轨道固紧装置松开锁定链条式回转轨道的锁定机构，顶升结构将轨道固紧装置顶升，滑块进入扶轨，在惯性力作用下划入另一链条式回转轨道中的其中一个链节内，轨道固紧装置重新将换后的链条式回转轨道锁定，实现变轨。
基上所述，所述加速轨道为磁悬浮加速轨道。
基上所述，所述轨道固紧装置的两个锁定机构为电磁式锁定机构或水平夹持机械臂结构或卡爪式夹持结构。
它还包括若干子车站，若干子车站包括进入端的子减速通道和出口端的子加速通道，所述子减速通道和子加速通道分别通过扶轨接入主轨道，在扶轨的下方安装一套所述顶升结构用于卸载轨道固紧装置。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明采用轨道作为行走端，车体与轨道固定，通过轨道的行走带动车体的行走，使得小型化的APM客运车辆随停随上，持续循环运转，实现城市中点与点的空中互通，缓解地面的交通压力，尤其是上下班等车流量大的时间节点；进一步的，设计加速轨道，将车辆加速至主轨道的速度后，再进行对接，使得车辆及时的与主轨道相对静止，保证两者固定时的稳定；设计变轨结构，实现车辆在两轨道之间的变轨操作，结构简单，过渡顺滑。
附图说明
图1是本发明实施例1中基于APM的升降变轨式单轨城轨系统的整体结构示意图。
图2是本发明实施例1中链节的结构示意图。
图3是本发明实施例1中顶升结构的结构示意图。
图4是本发明实施例1中轨道固紧装置的结构示意图。
图5是本发明实施例2中轨道固紧装置与顶升结构配合的结构示意图。
图6是变轨和主轨道的位置关系图。
图7是俯视状态下主轨道和变轨的位置关系图。
图8是实施例2中拥有若干子车站状态下的结构示意图。
图中：1.机架；2.APM客运车辆；3.磁悬浮加速轨道；4.主轨道；5.链条式回转轨道；51.链节；6.主齿轮；7.轨道固紧装置；71.顶升结构；72.滑块；8.顶升结构；81.托盘；82.水平往复运动机构；9.扶轨；10.子车站。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1-4所示，一种基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，包括机架1、设置在所述机架上的轨道和APM客运车辆2；所述轨道包括磁悬浮加速轨道3和主轨道4，所述主轨道4包括水平设置的链条式回转轨道5、与所述链条式回转轨道5啮合的两个主齿轮6和驱动所述主齿轮6转动的驱动机构以及用于固紧所述APM客运车辆2底部与所述链条式回转轨道6的轨道固紧装置7；所述主轨道4为架空单轨。
运行原理：加速轨道3将APM客运车辆2加速至与主轨道4的速度一致或基本一致，然后进入主轨道4，通过轨道固紧装置7将主轨道和APM客运车辆2固定在一起，通过主轨道的运行，带动APM客运车辆2的行走，实现点到点的短距离运输。
APM客运车辆2的车厢为小型车厢， 乘坐2-3人，可以根据客流量去控制车厢数量，实现兼顾大客流量和小客流量对于设备的不同需求，降低运营成本，避免空车运载，节省能源和资源。
所述链条式回转轨道5为水平双向轨道，该水平双向轨道的起点和终点首尾相连形成闭合的回转轨道，两个所述主齿轮分别位于所述水平双向轨道的两端，其目的是实现回程，能够双向运输，降低轨道设计的复杂度。
其中，所述链条式回转轨道5的链节51为中心空置、四周合围框型结构，所述框型结构的规格与所述APM客运车辆2的底面相适应，所述框型结构的首尾两端分别设置在竖向错位的销孔，相邻两个所述链节的相邻侧销孔错位交叠后通过销轴连接。
所述轨道固紧装置为托盘式结构，所述轨道固紧装置包括两个锁定机构，其中一个锁定机构用于锁定APM客运车辆，另一个锁定机构用于锁定链条式回转轨道，两个锁定机构为电磁式锁定机构或水平夹持机械臂结构或卡爪式夹持结构。
在本实施例中，锁定APM客运车辆的电磁式锁定机构，即通过电磁吸附装置73进行吸附的方式，将轨道固紧装置7的上端吸附在APM客运车辆2的底部，锁定链条式回转轨道5采用水平夹持机械爪74结构，通过在轨道固紧装置7的两侧设置可水平延伸的机械爪74，将链节51锁紧，具体可采用螺杆机构75带动机械爪74。
进一步的，它还包括安装在链条式回转轨道5出发端正下方的顶升结构8，所述顶升结构8的顶部为托盘81，所述顶升结构8的底部为一水平往复运动机构82，所述顶升结构8的顶部托盘81中存放所述轨道固紧装置7，水平往复运动机构82用于加速使得顶升结构8的水平速度接近链条式回转轨道5的速度，顶升结构8本身用于顶起将轨道固紧装置7升高至链条式回转轨道5的高度。
工作过程：所述轨道固紧装置7初始状态下（即锁定机构未展开的状态）小于链节51的中框，以使所述顶升结构8能够将所述轨道固紧装置7举升穿过所述链节51的中框，在这个过程中，水平往复运动机构82加速至与链条式回转轨道5相同或基本相同的速度，使得两者相对静止，以便轨道固紧装置7能够自下而上进入链节51中而不受边框影响，进入链节51以后，所述轨道固紧装置的一个锁定机构自上而下锁定链条式回转轨道5，所述轨道固紧装置的另一个锁定机构自下而上锁定APM客运车辆2。
实际作业时，该顶升结构位于出发端的靠前位，即早于加速轨道的末端位置，以便轨道固紧装置7能够先实现与轨道的固紧，然后在APM客运车辆2到达时，再进行轨道固紧装置7与APM客运车辆2之间的固紧，一先一后，避免同时操作，容易发生事故。
实施例2
如图5、图6和图7所示，在较长距离的输送过程中，有可能会发生变轨操作，故而设计变轨结构，所述变轨结构包括一可绕中心转动一定角度的扶轨9，所述扶轨9的两端为直线轨道、中间为弯曲轨道，所述扶轨9高于链条式回转轨道5；变轨结构的下方安装一套所述的顶升结构8，所述轨道固紧装置7的两侧设置对应所述扶轨的滑块72；使用时，所述扶轨9转动至其中一端与链条式回转轨道5对齐，且APM客运车辆移动至变轨位置时，轨道固紧装置7松开锁定链条式回转轨道的锁定机构，顶升结构8将轨道固紧装置顶升，滑块72进入扶轨，在惯性力作用下划入另一链条式回转轨道中的其中一个链节内，轨道固紧装置重新将换后的链条式回转轨道锁定，实现变轨。
该过程包括以下几个重要步骤：1.扶轨9需提前将位置调整到位，该步骤与普通的列车变轨道理相同；2.扶轨的前半段中间位置是空的，在顶升结构8将轨道固紧装置7顶起后，扶轨9的中间结构不会影响顶升结构71的工作，在车辆进入3分之2以后，顶升结构71收起，后续的扶轨9可以正常设置中间的连接加固结构，在此过程中，车辆主要依靠惯性快速滑行至第二条轨道，滑行过程中的限位则通过两侧的滑块实现，从而解决车辆稳定的问题；3.顶升结构8的水平往复运动机构82的速度稍快于主轨道，以使在链节有限的空间内，尽快的将车辆送上扶轨，相对于相对静止的状态，行走的路程更长，送入扶轨更加简单。
为了方便车辆进入新轨道时晃动减少，扶轨9的末端可以做薄、做低，降低由于高度落差所产生的振动，由于扶轨9的距离较短，且顶升结构8具有较小的一个加速，不会造成过多的速度损失，第二节轨道与第一节轨道的速度无需做过大的调整。
另外，如图8所示，在长距离的路程中，还设计有若干子车站10，若干子车站10包括进入端的子减速通道和出口端的子加速通道，所述子减速通道和子加速通道分别通过扶轨接入主轨道，在扶轨的下方安装一套所述顶升结构用于卸载轨道固紧装置。
子加速通道和子减速通道的设计与主轨道的加速通道和减速通道相同，变轨用的扶轨则与所述变轨结构中的扶轨9采用同样的结构，由于该过程仅需要将轨道固紧装置去除，因此，下方的顶升结构主要用于将轨道固紧装置7取下，轨道固紧装置7与APM客运车辆完全分离而不是仅分离一部分，该部分结构相对于前述结构更加简单。
同时，从子车站出发，重新回到主轨道的过程，与新车出发的过程相同，经过加速、通过轨道固紧装置和顶升装置与主轨道重新吸合的过程和结构与前述过程一致，不在此赘述。
以上两个实施例中，对于主轨道的运行速度的要求和链节所在位置的要求都较高，通过提前设计好的速度、链节长度计算其每时每刻所在的位置，从而保证加速轨道在加速完成后，恰好有一个完整链节在其出口处与其对接，变轨过程中，在车辆滑动出扶轨9后，恰好有一个完整链节在其出口处与其对接。
为了安全起见，链节的侧面可设置防护板，高度与车辆接近，能够有效的避免车辆意外飞出。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：包括机架、设置在所述机架上的轨道和APM客运车辆；所述轨道包括加速轨道和主轨道，所述主轨道包括水平设置的链条式回转轨道、与所述链条式回转轨道啮合的两个主齿轮和驱动所述主齿轮转动的驱动机构以及用于固紧所述APM客运车辆底部与所述链条式回转轨道的轨道固紧装置；所述主轨道为架空单轨，所述链条式回转轨道为水平双向轨道，该水平双向轨道的起点和终点首尾相连形成闭合的回转轨道，两个所述主齿轮分别位于所述水平双向轨道的两端，所述链条式回转轨道的链节为框型结构，所述框型结构的规格与所述APM客运车辆的底面相适应，所述框型结构的首尾两端分别设置在竖向错位的销孔，相邻两个所述链节的相邻侧销孔错位交叠后通过销轴连接。
2.根据权利要求1所述的基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：所述轨道固紧装置为托盘式结构，所述轨道固紧装置包括两个锁定机构，其中一个锁定机构用于锁定APM客运车辆，另一个锁定机构用于锁定链条式回转轨道。
3.根据权利要求2所述的基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：它还包括安装在链条式回转轨道出发端正下方的顶升结构，所述顶升结构的顶部为托盘，所述顶升结构的底部为一水平往复运动机构，所述顶升结构的顶部托盘中存放所述轨道固紧装置，水平往复运动机构用于加速使得顶升结构的水平速度接近链条式回转轨道的速度，顶升结构本身用于顶起将轨道固紧装置升高至链条式回转轨道的高度。
4.根据权利要求3所述的基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：所述链节为中心空置、四周合围的框型结构，所述轨道固紧装置初始状态下小于链节的中框，以使所述顶升结构能够将所述轨道固紧装置举升穿过所述链节的中框，所述轨道固紧装置的一个锁定机构自上而下锁定链条式回转轨道，所述轨道固紧装置的另一个锁定机构自下而上锁定APM客运车辆。
5.根据权利要求4所述的基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：它还包括变轨结构，所述变轨结构包括一可绕中心转动一定角度的扶轨，所述扶轨的两端为直线轨道、中间为弯曲轨道，所述扶轨高于链条式回转轨道；变轨结构的下方安装一套所述的顶升结构，所述轨道固紧装置的两侧设置对应所述扶轨的滑块；所述扶轨转动至其中一端与链条式回转轨道对齐，且APM客运车辆移动至变轨位置时，轨道固紧装置松开锁定链条式回转轨道的锁定机构，顶升结构将轨道固紧装置顶升，滑块进入扶轨，在惯性力作用下划入另一链条式回转轨道中的其中一个链节内，轨道固紧装置重新将换后的链条式回转轨道锁定，实现变轨。
6.根据权利要求1所述的基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：所述加速轨道为磁悬浮加速轨道。
7.根据权利要求5所述的基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：所述轨道固紧装置的两个锁定机构为电磁式锁定机构或水平夹持机械臂结构或卡爪式夹持结构。
8.根据权利要求5或7所述的基于APM的升降变轨式单轨城轨系统，其特征在于：它还包括若干子车站，若干子车站包括进入端的子减速通道和出口端的子加速通道，所述子减速通道和子加速通道分别通过所述扶轨接入主轨道，在扶轨的下方安装一套所述顶升结构用于卸载轨道固紧装置。
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