CN110696842A - 一种城市轨道交通系统 - Google Patents

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CN110696842A CN201911055080.XA CN201911055080A CN110696842A CN 110696842 A CN110696842 A CN 110696842A CN 201911055080 A CN201911055080 A CN 201911055080A CN 110696842 A CN110696842 A CN 110696842A
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Abstract

一种城市轨道交通系统,包括空中轨道、车辆和车站,其特征在于:所述车辆包括车架、行走机构和轿厢;行走机构设于车架的正上方,轿厢设于车架的正下方;车架上设有轿厢升降机构以及能够为行走机构提供动力的驱动电机;轿厢与轿厢升降机构的动力输出端连接;轿厢顶部与车架底部之间通过卡扣机构连接;行走机构与空中轨道配合;车站设于空中轨道的正下方。本发明中,供乘客乘坐的轿厢可升降,有利于降低车站的造价和间距,使车站,能够较为密集地布置,便于市民就近乘车;而且车辆在空中轨道上移动的过程中,轿厢顶部与车架底部之间通过卡扣机构连接,能够将轿厢牢固地固定在车架上,运行安全可靠。

Description

一种城市轨道交通系统
技术领域
本发明涉及城市公共交通技术领域,具体涉及一种城市轨道交通系统。
背景技术
随着汽车工业的发展和城市化进程的不断推进,人民生活水平的提高,汽车的保有量也在显著增加,城市道路拥堵问题成为制约城市发展的重要问题之一。目前,大多数城市的市区交通解决方案主要是城市交通立体化,通过改原先的道路平面交叉为立体交叉,一些大城市还利用地下交通与地面交通相结合,起到了有效缓解交通压力的作用,但是兴建该类交通设施资金投入量大、施工周期长,尤其是地下工程的实施,还受当地的地质、地貌等因素的制约。快速公交系统(Bus Rapid Transit,简称BRT)是目前比较热门的一种交通方案,是一种介于快速轨道交通(Rapid Rail Transit,简称RRT)与常规公交(NormalBus Transit,简称NBT)之间的新型公共客运系统,是一种大运量交通方式,实现轨道交通运营服务,达到轻轨服务水准的一种独特的城市客运系统,但这种方案的实际效果并不尽如人意,有的虽然方便了公交运行,却影响了其他各类车辆的畅通。
于是人们想到采用空中轨道,配合在空中轨道上运行的车辆的方式,实现城市轨道交通运营服务。上述空中轨道为离地面一定高度的轨道,每隔一段距离设置一个车站;车辆在空中轨道上运行,到达车站时停下来上下客。由于空中轨道离地面有一定高度距离,因此配套的车站需要达到相应的高度,其占地面积较大且造价高,而为了降低轨道交通系统的总体造价,通常采用增大车站间距的方式,这样使得车站布置过于稀疏,不便于市民就近乘车,制约了城市轨道交通运营服务的发展。为此,有必要研发一种更加方便市民乘车且成本较低的城市轨道交通系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种城市轨道交通系统,这种城市轨道交通系统运行安全可靠,总体造价较低,且便于市民就近乘车。采用的技术方案如下:
一种城市轨道交通系统,包括空中轨道、车辆和车站,其特征在于:所述车辆包括车架、行走机构和轿厢;行走机构设于车架的正上方,轿厢设于车架的正下方;车架上设有轿厢升降机构以及能够为行走机构提供动力的驱动电机;轿厢与轿厢升降机构的动力输出端连接;轿厢顶部与车架底部之间通过卡扣机构连接;行走机构与空中轨道配合;车站设于空中轨道的正下方。
本发明的城市轨道交通系统的组成部分包括空中轨道、车辆(车辆包括在空中轨道内的行走机构,处在空中轨道下方的车架、轿厢升降机构,以及用于载人的轿厢)和车站。本发明的城市轨道交通系统中,车辆可在空中轨道上运行,车辆中供乘客乘坐的轿厢可升降,设于空中轨道正下方的车站用于接纳轿厢,方便乘客上下车。行走机构与空中轨道直接配合,依靠驱动电机驱动行走机构运行,使整个车辆在空中轨道上移动。车辆在空中轨道上移动的过程中,轿厢上升至高位,且轿厢顶部与车架底部之间通过卡扣机构连接,将轿厢牢固地固定在车架上。车辆到达车站时停止,卡扣机构松开,轿厢升降机构驱动轿厢相对于车架下降,降下来的轿厢停在车站上,轿厢门开启进行上下客;完成上下客后,轿厢门关闭,轿厢升降机构驱动轿厢相对于车架上升,轿厢顶部与车架底部之间通过卡扣机构重新连接,车辆再向下一站移动。
上述空中轨道通常处在距地面一定高度(如4-15米)的位置,可沿城市道路绿化带或者人行辅道上方延伸。上述空中轨道通过若干个轨道支撑架安装在地面上,轨道支撑架的间距根据实际情况(如单个轨道支撑架的承重能力、车辆总重、空中轨道的强度等)综合确定。
优选方案中,上述空中轨道包括顶板、中间隔板、两个侧板和两个车轮支撑底板,两个侧板左右并排,两个车轮支撑底板左右并排,两个侧板的上边缘分别与顶板左右两侧边缘一体连接,左侧车轮支撑底板的左边缘与左侧侧板的下边缘一体连接,右侧车轮支撑底板的右边缘与右侧侧板的下边缘一体连接,左侧车轮支撑底板的右边缘与右侧车轮支撑底板的左边缘之间具有沿空中轨道长度方向延伸的缝隙;中间隔板处于两个侧板之间,中间隔板的上边缘与顶板下表面一体连接,中间隔板的下边缘设有供电线。车辆的行走机构两侧的车轮分别处在两个车轮支撑底板上;两个侧板共同对行走机构进行限位。中间隔板和两个侧板均沿空中轨道的长度方向延伸,可引导行走机构沿空中轨道运行。
更优选方案中,上述空中轨道还包括两个限位壁板,两个限位壁板左右并排,左侧限位壁板的下边缘与左侧车轮支撑底板的右边缘一体连接,右侧限位壁板的下边缘与右侧车轮支撑底板的左边缘一体连接。左侧限位壁板和左侧侧板共同对处在左侧车轮支撑底板上的车轮进行限位,右侧限位壁板和右侧侧板共同对处在右侧车轮支撑底板上的车轮进行限位。
一种优选方案中,上述轿厢升降机构包括多个卷绕轮和多个绳索;各卷绕轮均可转动安装在车架上,各卷绕轮均与所述驱动电机的动力输出轴传动连接;绳索与卷绕轮数量相同且一一对应,绳索一端与对应的卷绕轮连接、另一端与轿厢连接;各卷绕轮与所述驱动电机的动力输出轴之间设有第一离合器,行走机构与所述驱动电机的动力输出轴之间设有第二离合器。这种情况下,利用驱动电机为行走机构和轿厢升降机构提供动力,利用第一离合器和第二离合器控制动力传动的分离或接合。需要使轿厢升降时,第一离合器接合(此时第二离合器分离),驱动电机能够驱动各卷绕轮同步转动,收卷或放卷各绳索,使各绳索下垂部分的长度缩短或伸长,从而使轿厢上升或下降。需要使行走机构运行时,第二离合器接合(此时第一离合器分离),驱动电机驱动行走机构运行,使整个车辆在空中轨道上移动。
更优选方案中,上述轿厢升降机构还包括多个绳索导引机构,绳索导引机构与绳索数量相同且一一对应;绳索导引机构包括绳索限位管和定滑轮,绳索限位管沿竖直方向固定安装在车架上,绳索限位管中设有上下走向的绳索导引通道,定滑轮可转动安装在绳索限位管顶部;卷绕轮上的绳索绕过定滑轮后进入绳索导引通道,并从绳索导引通道下端穿出后与轿厢连接。通过设置上述绳索导引机构,使绳索的收卷或放卷更加顺畅,并可减小绳索的晃动。
一种具体方案中,上述卷绕轮设有四个(相应的,绳索和绳索导引机构分别设有四个),这四个卷绕轮按两行两列的方式布置,驱动电机的动力输出轴通过传动机构(如齿轮组、同步带或其组合)与四个卷绕轮传动连接。上述四个卷绕轮按两行两列的方式布置,使轿厢受力均衡。
此外,上述轿厢升降机构还可包括多个卷绕轮锁紧机构,卷绕轮锁紧机构与卷绕轮数量相同且一一对应;卷绕轮锁紧机构包括锁紧齿轮、锁扣件和锁扣件位置切换液压缸,锁紧齿轮与卷绕轮同轴固定连接,锁扣件中部与车架铰接,锁扣件位置切换液压缸的缸体与车架铰接,锁扣件位置切换液压缸的活塞杆与锁扣件一端铰接,锁扣件另一端设有与锁紧齿轮配合的锁紧插块。通过控制锁扣件位置切换液压缸的活塞杆的伸缩,可使锁扣件绕其中部摆动,切换锁紧插块的位置。当锁紧插块插入到锁紧齿轮上的齿槽中时,锁紧齿轮被锁紧,相应的卷绕轮无法转动,绳索下垂部分的长度保持不变,从而使轿厢保持在一定的高度位置。当需要使轿厢升降时,使锁紧插块脱离锁紧齿轮上的齿槽,此时锁紧齿轮及相应的卷绕轮能够转动,绳索下垂部分的长度可根据需要进行调节。
另一种优选方案中,上述轿厢升降机构包括卷绕电机、多个卷绕轮和多个绳索;卷绕电机固定安装在车架上;各卷绕轮均可转动安装在车架上,各卷绕轮均与卷绕电机的动力输出轴传动连接;绳索与卷绕轮数量相同且一一对应,绳索一端与对应的卷绕轮连接、另一端与轿厢连接。卷绕电机能够驱动各卷绕轮同步转动,收卷或放卷各绳索,使各绳索下垂部分的长度缩短或伸长,从而使轿厢上升或下降。
更优选方案中,上述轿厢升降机构还包括多个绳索导引机构,绳索导引机构与绳索数量相同且一一对应;绳索导引机构包括绳索限位管和定滑轮,绳索限位管沿竖直方向固定安装在车架上,绳索限位管中设有上下走向的绳索导引通道,定滑轮可转动安装在绳索限位管顶部;卷绕轮上的绳索绕过定滑轮后进入绳索导引通道,并从绳索导引通道下端穿出后与轿厢连接。通过设置上述绳索导引机构,使绳索的收卷或放卷更加顺畅,并可减小绳索的晃动。
一种具体方案中,上述卷绕轮设有四个(相应的,绳索和绳索导引机构分别设有四个),这四个卷绕轮按两行两列的方式布置,卷绕电机的动力输出轴通过传动机构(如齿轮组、同步带或其组合)与四个卷绕轮传动连接。上述四个卷绕轮按两行两列的方式布置,使轿厢受力均衡。
此外,上述轿厢升降机构还可包括多个卷绕轮锁紧机构,卷绕轮锁紧机构与卷绕轮数量相同且一一对应;卷绕轮锁紧机构包括锁紧齿轮、锁扣件和锁扣件位置切换液压缸,锁紧齿轮与卷绕轮同轴固定连接,锁扣件中部与车架铰接,锁扣件位置切换液压缸的缸体与车架铰接,锁扣件位置切换液压缸的活塞杆与锁扣件一端铰接,锁扣件另一端设有与锁紧齿轮配合的锁紧插块。通过控制锁扣件位置切换液压缸的活塞杆的伸缩,可使锁扣件绕其中部摆动,切换锁紧插块的位置。当锁紧插块插入到锁紧齿轮上的齿槽中时,锁紧齿轮被锁紧,相应的卷绕轮无法转动,绳索下垂部分的长度保持不变,从而使轿厢保持在一定的高度位置。当需要使轿厢升降时,使锁紧插块脱离锁紧齿轮上的齿槽,此时锁紧齿轮及相应的卷绕轮能够转动,绳索下垂部分的长度可根据需要进行调节。
另一种优选方案中,上述轿厢升降机构包括多个轿厢升降液压缸,各轿厢升降液压缸的缸体均固定安装在车架上,各轿厢升降液压缸的活塞杆均朝下并与轿厢连接。通过各轿厢升降液压缸的活塞杆的收缩或伸出,使轿厢上升或下降。
一种具体方案中,上述轿厢升降机构包括有四个轿厢升降液压缸,这四个轿厢升降液压缸按两行两列的方式布置。上述四个轿厢升降液压缸按两行两列的方式布置,使轿厢受力均衡。
通常,上述行走机构包括行走支架、两个前轮和两个后轮,两个前轮和两个后轮均与驱动电机传动连接。驱动电机驱动两个前轮和两个后轮转动(其传动机构及驱动方式可参照普通汽车进行设计),从而使行走机构、车架及轿厢一起沿空中轨道移动。行走机构与空中轨道配合方式为:左侧前轮和左侧后轮处在左侧车轮支撑底板上,右侧前轮和右侧后轮处在右侧车轮支撑底板上。
优选方案中,上述行走机构包括行走支架、转向导引架、左转向拉杆、右转向拉杆、前水平传动轴、后水平传动轴、前差速器、后差速器、两个前轮和两个后轮;前水平传动轴和后水平传动轴均可转动安装在行走支架上且均为前后走向;两个前轮分别处在行走支架前部的左右两侧,前水平传动轴的前端通过前差速器与左侧前轮的轮轴右端、右侧前轮的轮轴左端连接;两个后轮分别处在行走支架后部的左右两侧,后水平传动轴的后端通过后差速器与左侧后轮的轮轴右端、右侧后轮的轮轴左端连接;行走支架通过一连接筒与车架连接,所述连接筒沿竖直方向设置,连接筒中可转动安装有竖向传动轴,竖向传动轴的下端与驱动电机的动力输出轴传动连接,前水平传动轴的后端、后水平传动轴的前端均与竖向传动轴的上端传动连接;转向导引架后端与行走支架前端铰接,转向导引架上安装有左右并排的两个导向轮组;左侧前轮处设有左转向节,右侧前轮处设有右转向节,左转向拉杆右端与转向导引架铰接,左转向拉杆左端与左转向节铰接,右转向拉杆左端与转向导引架铰接,右转向拉杆右端与右转向节铰接。上述转向导引架和导向轮组起到导向作用(其作用类似于普通汽车的方向盘),与左转向拉杆和右转向拉杆配合,用于控制两个前轮的转向。每个导向轮组包括至少一个导向轮,各导向轮可转动安装在转向导引架上。两个导向轮组分别处于空中轨道的中间隔板两侧;当车辆到达空中轨道的转弯部分时,转向导引架上一侧的导向轮组与中间隔板的一侧面接触,促使转向导引架向转弯处内侧转动,从而实现前轮的转向。上述驱动电机驱动两个前轮和两个后轮转动,两个前轮和两个后轮与空中轨道配合,使行走机构、车架及轿厢一起沿空中轨道移动;通过设置前差速器和后差速器,使车辆在转弯行驶时,左右两个前轮能够以不同转速转动(转弯时,内侧前轮转速减小,外侧前轮转速增加),左右两个后轮能够以不同转速转动(转弯时,内侧后轮转速减小,外侧后轮转速增加)。
上述行走机构通常还包括制动装置,制动装置用于在需要停车时使前轮和后轮停止转动,并使行走支架停留在空中轨道的预定位置上,从而使行走机构、车架及轿厢停下来。制动装置可采用现有常规设备,例如:采用类似于普通汽车的制动装置,使前轮和后轮停止转动;并在行走支架上设置辅助制动装置,辅助制动装置包括左刹车片、右刹车片和刹车片开合机构,左刹车片和右刹车片分别处在中间隔板两侧,刹车片开合机构能够控制左刹车片、右刹车片的开合(刹车片开合机构驱动左刹车片、右刹车片相向运动时,左刹车片、右刹车片夹紧空中轨道的中间隔板,使行走支架位置固定下来;刹车片开合机构驱动左刹车片、右刹车片背向运动时,左刹车片、右刹车片与中间隔板分开,不会阻碍行走机构沿空中轨道运行)。
上述行走支架上通常设有接电端子,接电端子与设于空中轨道中间隔板下边缘的供电线接触配合,从供电线接入电能供车辆上的驱动电机等动力装置使用。
优选方案中,上述卡扣机构包括两个卡接横杆和多个插接机构;两个卡接横杆并排设于轿厢顶部且相互平行,每个卡接横杆上设有多对插孔,同一对插孔中的两个插孔分别设于卡接横杆的两侧侧壁上;各插接机构设于车架上,插接机构与成对插孔数量一致且一一对应;插接机构包括平移导轨、液压杆和两个插接组件,两个插接组件与成对插孔中的两个插孔一一对应;平移导轨安装在车架上并且与卡接横杆相互垂直;插接组件包括插片平移座、插片座、插片和插片复位弹簧,插片的外端与插片座连接,插片平移座的侧壁上设有插片通孔,插片处在插片通孔中,插片内端自插片通孔伸出至插片平移座内侧,插片的内端与对应的插孔相对准,插片复位弹簧为压缩弹簧,插片复位弹簧外端与插片平移座连接,插片复位弹簧内端与插片座连接,插片平移座安装在平移导轨上并且与平移导轨滑动配合;液压杆与平移导轨相互平行,并且液压杆两端分别与两个插接组件的插片平移座连接。插接机构中两个插接组件之间的间隙与相对应的卡接横杆相对准。插片复位弹簧能够对插片座及插片施加朝向对应的插孔的推力。轿厢上升至高位时,各插接组件的插片插入到对应的插孔中,通过各插片将卡接横杆卡住(此时卡接横杆处在插接机构的两个插接组件之间,插片复位弹簧处于伸展状态,插片在插片复位弹簧的作用下保持插入状态,防止插片松脱),能够将轿厢更好地固定在车架上,确保安全。当需要使轿厢下降时,各插接机构的液压杆伸长,使两个插接组件沿平移导轨相背运动,使各插片脱离卡接横杆上的插孔,从而使轿厢能够相对于车架下降。
更优选方案中,上述卡接横杆的横截面形状为上小下大的梯形(优选为等腰梯形);插接机构中,两个插片的内端面之间的间距自上至下逐渐增大。这样,在两个插片的内端面之间形成一个宽度下大上小的导入口,使卡接横杆能够顺畅地进入到两个插接组件之间的间隙中(在卡接横杆上升的过程中,卡接横杆逐渐向外顶推两个插片,此时插片复位弹簧受压缩;当卡接横杆上的插孔到达与插片对应的位置时,插片复位弹簧伸展,使插片自动插入到对应的插孔中)。
一种具体方案中,每个卡接横杆上设有两对插孔,两个卡接横杆上共有四对插孔,相应的,车架上设有四个插接机构。上述四个插接机构通常处在同一矩形的四个角上。
通常,上述轿厢包括底板、顶板和侧壁,侧壁下端与底板连接,侧壁上端与顶板连接,侧壁上设有轿厢门;所述卡接横杆固定安装在顶板的上表面上。车辆到达车站后轿厢门开启进行上下客,车辆在运行过程中轿厢门保持关闭状态。
优选方案中,上述车站包括底座、轿厢托板、围墙和多个压缩弹簧;轿厢托板处在底座上方;各压缩弹簧均处于底座与轿厢托板之间,压缩弹簧下端与底座连接或接触,压缩弹簧上端与轿厢托板连接或接触;围墙设于底座的外侧,围墙顶部围成轿厢进出口,围墙上开设有车站门,车站门处安装有车站门板。车站用于接纳降下来的轿厢,供乘客上下车之用。通常情况下,车站门板将车站门关闭,以防止地面车辆和人员进入;车辆到达车站上方时停止,然后使轿厢下降,降下来的轿厢经围墙顶部的轿厢进出口进入围墙内侧的空间,并落在轿厢托板上,随后车站门及轿厢门开启,进行上下客;完成上下客后,轿厢门及车站门关闭,轿厢上升,车辆再向下一站运行。上述各压缩弹簧起到缓冲作用,减小降落的轿厢对轿厢托板及底座的冲击力;上述各压缩弹簧还起到稳住轿厢的作用,轿厢落在轿厢托板上之后,轿厢依靠自重而对轿厢托板施加压力,各压缩弹簧受压而对轿厢托板施加向上的作用力,对轿厢提供一定的承载力,使得轿厢紧贴轿厢托板,有效防止轿厢摇摆晃动,有利于轿厢保持位置稳定。
更优选方案中,上述底座包括底板和侧壁板,侧壁板的下端与底板的边沿连接,底板和侧壁板围成弹簧容腔;轿厢托板处在底板的正上方并且处在侧壁板内侧;各压缩弹簧均处在弹簧容腔中,压缩弹簧下端与底板连接或接触,压缩弹簧上端与轿厢托板连接或接触。
更优选方案中,上述车站还包括多个升降导向装置,升降导向装置包括导套和导向柱,导套和导向柱均为上下走向,导向柱处在导套中并且与导套滑动配合,导套下端与底座连接(在底座包括底板和侧壁板的情况下,导套下端与底板连接),导向柱上端与轿厢托板连接。上述各升降导向装置能够引导轿厢托板更平稳地升降,进一步防止轿厢托板及轿厢摇摆。
更优选方案中,上述轿厢托板的上表面上设有多个防滑条,各防滑条走向一致,相邻两防滑条之间具有条形凹槽。通过设置防滑条,能够增大轿厢与轿厢托板之间的摩擦力,有效避免停落在轿厢托板上的轿厢错位。
更优选方案中,上述车站门的上侧设有上导轨,车站门的下侧设有下导轨;所述车站门板包括两个车站门板单元;车站门板单元顶部设有与上导轨配合的上滚轮或上滑块,车站门板单元底部设有与下导轨配合的下滚轮;每个车站门板单元上分别设有一车站门板单元平移电机,车站门板单元平移电机的动力输出轴与同一车站门板单元上的下滚轮传动连接。通过车站门板单元平移电机的动力输出轴的正转或反转,能够驱动下滚轮正转或反转,从而驱动相应的车站门板单元平移,实现车站门的打开或关闭(两车站门板单元背向移动时车站门打开,两车站门板单元相向移动时车站门关闭)。
通常,空中轨道供多个不同路线的车辆共用,空中轨道呈网状,存在多个X形交汇处或Y形交汇处,在这些交汇处需要设置轨道转换或切换装置,使车辆运行至交汇处时能够沿预定的线路继续运行。
优选方案中,上述空中轨道的X形交汇处设有轨道交叉转换装置;轨道交叉转换装置包括第一支撑架、第一轨道承载台、转动盘、转接轨和能够驱动转动盘转动的转动盘驱动装置;第一轨道承载台与第一支撑架固定连接;转动盘可转动安装在第一轨道承载台的中央部位,转接轨与转动盘固定连接并且处在转动盘正下方,第一轨道承载台上设有四个第一轨道挂接部,每个第一轨道挂接部下侧分别设有一过渡轨道段,四个过渡轨道段沿转动盘的周向分布并且均处在转接轨外侧,其中两个过渡轨道段的中心线处在一直线上,另两个过渡轨道段的中心线处在另一直线上。在空中轨道的X形交汇处,空中轨道共有四个轨道端头(轨道端头是指一段轨道的端部),其中两个轨道端头相互对准,另两个轨道端头相互对准;第一轨道承载台上的四个第一轨道挂接部分别挂接在这四个轨道端头上(安装就位后可将第一轨道挂接部与对应的轨道端头焊接),从而将轨道交叉转换装置固定在空中轨道上;四个过渡轨道段分别与这四个轨道端头接续。在X形交汇处,当车辆需要从一轨道端头越过与其对准的另一个轨道端头时,转动盘驱动装置预先驱动转动盘转动,使转接轨转动至与这两个轨道端头对应的位置,此时这两个过渡轨道段通过转接轨、对应的两个过渡轨道段接续,转接轨的中心线与这两个过渡轨道段的中心线处在一直线上,从而使这两个轨道端头、两个过渡轨道段和转接轨连成一线,使车辆能够顺利通过X形交汇处。
更优选方案中,上述转动盘驱动装置包括转动盘驱动电机、主动齿轮和从动齿轮,转动盘驱动电机固定安装在第一支撑架或第一轨道承载台上,主动齿轮安装在转动盘驱动电机的动力输出轴上,从动齿轮固定安装在转动盘上,从动齿轮与转动盘轴线相重合,从动齿轮与主动齿轮啮合。转动盘驱动电机驱动主动齿轮转动时,主动齿轮通过从动齿轮带动转动盘转动,从而切换转接轨的位置。
更优选方案中,上述第一轨道承载台的中央部位设有限位圆筒,限位圆筒与各过渡轨道段对应的部位设有通孔;转动盘底部设有限位圆环,限位圆环处在限位圆筒顶部的开口中。限位圆环的外壁与限位圆筒内壁的顶部配合,实现对转动盘的限位。各通孔分别将对应的过渡轨道段的内部空腔与限位圆筒的腔体连通,当某两个过渡轨道段通过转接轨接续时,相应的两个通孔将转接轨的内部空腔与这两个过渡轨道段的内部空腔连通,形成供车辆通过的通道。
一种更进一步的优选方案中,上述限位圆筒顶部设有环形凹槽,环形凹槽中设有均匀排列的多个滚珠,转动盘的下表面与各滚珠接触。各滚珠与转动盘滚动配合,起到对转动盘的支撑作用,使转动盘能够更为顺畅、平稳地转动。
另一更进一步的优选方案中,上述限位圆筒顶部设有多个支撑滚轮,各支撑滚轮沿限位圆筒的周向排列,转动盘的下表面与各支撑滚轮接触。各支撑滚轮与转动盘滚动配合,起到对转动盘的支撑作用,使转动盘能够更为顺畅、平稳地转动。
更优选方案中,上述转接轨两端部的轮廓在水平面上的投影均呈弧形,且转接轨两端部的轮廓在水平面上的投影处在同一个圆上;各过渡轨道段内端的轮廓在水平面上的投影均呈弧形,且各过渡轨道段内端的轮廓在水平面上的投影处在同一个圆上。这样,在确保过渡轨道段不会妨碍转接轨随转动盘转动的情况下,当转接轨与对应的两个过渡轨道段连成一线时,能够使转接轨与过渡轨道段之间的间隙尽量小,从而使车辆越过轨道交叉转换装置时更为平稳。
更优选方案中,上述第一轨道挂接部包括第一挂接板,第一挂接板两侧分别设有一第一侧限位板,两个第一侧限位板的上边沿分别与第一挂接板两侧边沿一体连接,过渡轨道段处在第一挂接板和两个第一侧限位板围成的空间中。第一轨道挂接部的横截面形状呈开口向下的U形,第一轨道挂接部与轨道端头结合时,第一挂接板叠置在轨道端头的顶面上,两个第一侧限位板分别处于轨道端头两侧并紧贴轨道端头的侧面,使得轨道交叉转换装置与各轨道端头结合牢固,不易错位。
通常,上述过渡轨道段的横截面形状及尺寸与转接轨一致。上述过渡轨道段及转接轨的横截面形状及尺寸均与轨道端头一致。
通常,上述四个过渡轨道段中,两个过渡轨道段的中心线所在直线,与另两个过渡轨道段的中心线所在直线之间的夹角在30-90度之间。
优选方案中,上述空中轨道的Y形交汇处设有轨道分叉切换装置;轨道分叉切换装置包括第二支撑架、第二轨道承载台、平移座、第一转接轨和第二转接轨;第二轨道承载台与第二支撑架固定连接,第二轨道承载台上设有三个第二轨道挂接部;第一转接轨和第二转接轨并排安装在平移座上并且均处在平移座下方;第二支撑架或第二轨道承载台上设有能够驱动平移座横向往复平移的平移机构。在空中轨道的Y形交汇处(即轨道的汇合处或分叉处),空中轨道共有三个轨道端头,其中一轨道端头处于轨道分叉切换装置一侧,另两个轨道端头处于轨道分叉切换装置另一侧;第二轨道承载台上的三个第二轨道挂接部分别挂接在这三个轨道端头上(安装就位后可将第二轨道挂接部与对应的轨道端头焊接),从而将轨道分叉切换装置固定在空中轨道上。当车辆需要从一侧的轨道端头越过与另一侧的某个轨道端头时,平移机构预先驱动平移座及第一转接轨、第二转接轨横向平移,使第一转接轨或第二转接轨移动至与这两个轨道端头对应的位置,此时这两个轨道端头通过第一转接轨或第二转接轨接续,从而使这两个轨道端头和第一转接轨(或第二转接轨)连成一线,使车辆能够顺利通过Y形交汇处。第一转接轨和第二转接轨的轨迹根据Y形交汇处的三段轨道的走向确定,当两个轨道端头通过第一转接轨或第二转接轨接续时,第一转接轨或第二转接轨与对应的两段轨道形成一平滑连接的轨道。
更优选方案中,上述平移机构包括平移电机、主动齿轮和横向齿条,平移电机固定安装在第二支撑架或第二轨道承载台上,第二轨道承载台上设有横向导轨,平移座安装在横向导轨上并且能够沿横向导轨移动,主动齿轮安装在平移电机的动力输出轴上,横向齿条固定安装在平移座上,横向齿条与横向导轨相互平行,主动齿轮与横向齿条传动连接。平移电机驱动主动齿轮转动时,主动齿轮通过横向齿条带动平移座沿横向导轨移动至所需位置,从而切换第一转接轨和第二转接轨的位置。
更进一步的优选方案中,上述平移座包括多个平移座单元,各平移座单元均与第一转接轨和第二转接轨连接;第二轨道承载台上设有相互平行的多个横向导轨,平移座单元与横向导轨数量相同且一一对应,平移座单元安装在对应的横向导轨上并且能够沿该横向导轨移动,每个平移座单元上设有一所述横向齿条;平移机构还包括传动轴和多个传动齿轮,传动轴可转动安装在第二轨道承载台上并且与各横向导轨相互垂直,各传动齿轮均安装在传动轴上,传动齿轮与横向齿条数量相同且一一对应啮合,主动齿轮与其中一传动齿轮啮合。平移电机驱动主动齿轮转动时,主动齿轮带动传动轴转动,并通过各传动齿轮带动各横向齿条同步移动,从而带动各平移座单元沿横向导轨移动至所需位置,切换第一转接轨和第二转接轨的位置。各平移座单元与第一转接轨、第二转接轨不同的位置连接,可提高第一转接轨和第二转接轨的承载力。
一再更进一步的优选方案中,上述横向导轨包括相互平行的两个支托轨,每个支托轨顶部分别设有沿其长度方向延伸的条形凹槽,条形凹槽中设有均匀排列的多个滚珠,平移座单元的下表面与两个支托轨上的滚珠接触。两个支托轨上的滚珠与平移座单元滚动配合,起到对平移座单元的支撑作用,使平移座单元能够更为平稳、顺畅地平移。
另一再更进一步的优选方案中,上述横向导轨包括相互平行的两个支托轨,每个支托轨上分别设有沿其长度方向排列的多个支撑滚轮,平移座单元的下表面与两个支托轨上的支撑滚轮接触。各支撑滚轮与平移座单元滚动配合,起到对平移座单元的支撑作用,使平移座单元能够更为平稳、顺畅地平移。
更优选方案中,上述第二轨道挂接部包括第二挂接板,第二挂接板两侧分别设有一第二侧限位板,两个第二侧限位板的上边沿分别与第二挂接板两侧边沿一体连接。第二轨道挂接部的横截面形状呈开口向下的U形,第二轨道挂接部与轨道端头结合时,第二挂接板叠置在轨道端头的顶面上,两个第二侧限位板分别处于轨道端头两侧并紧贴轨道端头的侧面,使得轨道交叉转换装置与各轨道端头结合牢固,不易错位。
通常,上述第一转接轨和第二转接轨的横截面形状及尺寸均与轨道端头一致。
本发明中,供乘客乘坐的轿厢可升降,有利于降低车站的造价和间距,使车站,能够较为密集地布置,便于市民就近乘车;而且车辆在空中轨道上移动的过程中,轿厢顶部与车架底部之间通过卡扣机构连接,能够将轿厢牢固地固定在车架上,运行安全可靠。
附图说明
图1是本发明优选实施例的结构示意图;
图2是本发明优选实施例中车辆的结构示意图;
图3是本发明优选实施例中车架上及其上面的各机构(如轿厢升降机构、驱动电机、卡扣机构等)的结构示意图;
图4是图3所示结构的俯视图;
图5是图3中插接机构的A向视图(与卡接横杆结合的状态);
图6是本发明优选实施例中卷绕轮锁紧机构的结构示意图;
图7是本发明优选实施例中行走机构的结构示意图(俯视方向)。
图8是本发明优选实施例中车站的结构及其与轿厢配合的示意图;
图9是图8中车站的立体图;
图10是图8中车站的俯视图;
图11是图10中底座的B-B剖视图;
图12是本发明优选实施例中轨道交叉转换装置的结构示意图(立体图);
图13是本发明优选实施例中第一轨道承载台的立体图;
图14是图13中第一轨道承载台的俯视图;
图15是本发明优选实施例中转动盘及转接轨的立体图;
图16是图2中转动盘及转接轨的C向视图;
图17是图13中转动盘及转接轨的仰视图。
图18是本发明优选实施例中轨道分叉切换装置的结构示意图(立体图);
图19是图18所示轨道分叉切换装置的俯视图;
图20是图18中平移座、第一转接轨及第二转接轨的立体图;
图21是本发明优选实施例中空中轨道的横截面示意图。
具体实施方式
如图1所示,这种城市轨道交通系统包括空中轨道1、车辆2和车站3。车站3设于空中轨道1的正下方。
参考图18和图21,本实施例中,空中轨道1包括顶板11、中间隔板16、两个侧板12、两个车轮支撑底板13和两个限位壁板14;两个侧板12左右并排,两个车轮支撑底板13左右并排,两个侧板12的上边缘分别与顶板11左右两侧边缘一体连接,左侧车轮支撑底板13的左边缘与左侧侧板12的下边缘一体连接,右侧车轮支撑底板13的右边缘与右侧侧板12的下边缘一体连接,左侧车轮支撑底板13的右边缘与右侧车轮支撑底板13的左边缘之间具有沿空中轨道1长度方向延伸的缝隙15。中间隔板16处于两个侧板14之间,中间隔板16的上边缘与顶板11下表面一体连接,中间隔板16的下边缘设有供电线17。两个限位壁板14左右并排,左侧限位壁板14的下边缘与左侧车轮支撑底板13的右边缘一体连接,右侧限位壁板14的下边缘与右侧车轮支撑底板13的左边缘一体连接。中间隔板16和两个侧板14均沿空中轨道1的长度方向延伸,可引导行走机构沿空中轨道1运行。
空中轨道1通常通过若干个轨道支撑架安装在地面上,轨道支撑架用于支撑空中轨道1。空中轨道1通常处在距地面一定高度(如4-15米)的位置,可沿城市道路绿化带或者人行辅道上方延伸。
空中轨道1的X形交汇处设有轨道交叉转换装置5;空中轨道1的Y形交汇处设有轨道分叉切换装置6。
如图2所示,车辆2包括车架21、行走机构22和轿厢23;行走机构22设于车架21的正上方,轿厢23设于车架21的正下方;车架21上设有轿厢升降机构以及能够为行走机构22提供动力的驱动电机24;轿厢23与轿厢升降机构的动力输出端连接;轿厢23顶部与车架21底部之间通过卡扣机构连接。行走机构22与空中轨道1配合。
参考图3和图4,本实施例中,轿厢升降机构包括四个卷绕轮25、四个绳索26和四个绳索导引机构。各卷绕轮25均可转动安装在车架21上,各卷绕轮25均与所述驱动电机24的动力输出轴传动连接;绳索26与卷绕轮25一一对应,绳索26一端与对应的卷绕轮25连接、另一端与轿厢23连接;各卷绕轮25与所述驱动电机24的动力输出轴之间设有第一离合器,行走机构22与所述驱动电机24的动力输出轴之间设有第二离合器。绳索导引机构与绳索26一一对应;绳索导引机构包括绳索限位管27和定滑轮28,绳索限位管27沿竖直方向固定安装在车架21上,绳索限位管27中设有上下走向的绳索导引通道,定滑轮28可转动安装在绳索限位管27顶部;卷绕轮25上的绳索26绕过定滑轮28后进入绳索导引通道,并从绳索导引通道下端穿出后与轿厢23连接。上述四个卷绕轮25按两行两列的方式布置,驱动电机24的动力输出轴通过传动机构(本实施例为齿轮组216、同步带217和齿轮组218的组合)与四个卷绕轮25传动连接。
参考图3、图4和图6,轿厢升降机构还包括四个卷绕轮锁紧机构,卷绕轮锁紧机构与卷绕轮25一一对应;卷绕轮锁紧机构包括锁紧齿轮29、锁扣件210和锁扣件位置切换液压缸211,锁紧齿轮29与卷绕轮25同轴固定连接,锁扣件210中部与车架21铰接,锁扣件位置切换液压缸211的缸体与车架21铰接,锁扣件位置切换液压缸211的活塞杆与锁扣件210一端铰接,锁扣件210另一端设有与锁紧齿轮29配合的锁紧插块212。通过控制锁扣件位置切换液压缸211的活塞杆的伸缩,可使锁扣件210绕其中部摆动,切换锁紧插块212的位置。当锁紧插块212插入到锁紧齿轮29上的齿槽中时,锁紧齿轮29被锁紧,相应的卷绕轮25无法转动,绳索26下垂部分的长度保持不变,从而使轿厢23保持在一定的高度位置。当需要使轿厢23升降时,使锁紧插块212脱离锁紧齿轮29上的齿槽,此时锁紧齿轮29及相应的卷绕轮25能够转动,绳索26下垂部分的长度可根据需要进行调节。
参考图3和图7,本实施例中,行走机构22包括行走支架221、转向导引架222、左转向拉杆223、右转向拉杆224、前水平传动轴225、后水平传动轴226、前差速器227、后差速器228、两个前轮229和两个后轮2210;前水平传动轴225和后水平传动轴226均可转动安装在行走支架221上且均为前后走向;两个前轮229分别处在行走支架221前部的左右两侧,前水平传动轴225的前端通过前差速器227与左侧前轮229的轮轴右端、右侧前轮229的轮轴左端连接;两个后轮2210分别处在行走支架221后部的左右两侧,后水平传动轴226的后端通过后差速器228与左侧后轮2210的轮轴右端、右侧后轮2210的轮轴左端连接;行走支架221通过连接筒213与车架21连接,所述连接筒213沿竖直方向设置,连接筒213中可转动安装有竖向传动轴2211,竖向传动轴2211的下端与驱动电机24的动力输出轴传动连接,前水平传动轴225的后端、后水平传动轴226的前端均与竖向传动轴2211的上端传动连接;转向导引架222后端与行走支架221前端铰接,转向导引架222上安装有左右并排的两个导向轮组2212;左侧前轮229处设有左转向节2213,右侧前轮29处设有右转向节2214,左转向拉杆223右端与转向导引架222铰接,左转向拉杆223左端与左转向节2213铰接,右转向拉杆224左端与转向导引架222铰接,右转向拉杆224右端与右转向节2214铰接。转向导引架222和导向轮组2212起到导向作用(其作用类似于普通汽车的方向盘),与左转向拉杆223和右转向拉杆224配合,用于控制两个前轮229的转向。每个导向轮组2212包括三个导向轮,各导向轮可转动安装在转向导引架222上。
行走机构22与空中轨道1的配合方式为:左侧前轮229和左侧后轮2210处在左侧车轮支撑底板13上,右侧前轮229和右侧后轮2210处在右侧车轮支撑底板13上;连接筒213处在缝隙15中;两个导向轮组2212分别处于空中轨道的中间隔板16两侧。两个侧板12共同对行走机构22进行限位。左侧限位壁板14和左侧侧板12共同对处在左侧车轮支撑底板13上的车轮(即左侧前轮229和左侧后轮2210)进行限位,右侧限位壁板14和右侧侧板12共同对处在右侧车轮支撑底板13上的车轮(即右侧前轮229和右侧后轮2210)进行限位。
行走支架221上设有接电端子,接电端子与设于空中轨道中间隔板16下边缘的供电线17接触配合,从供电线17接入电能供车辆上的驱动电机24等动力装置使用。
行走机构22还包括制动装置,制动装置用于在需要停车时使前轮229和后轮2210停止转动,并使行走支架221停留在空中轨道1的预定位置上,从而使行走机构22、车架21及轿厢23停下来。制动装置可采用现有常规设备,例如:采用类似于普通汽车的制动装置,使前轮和后轮停止转动;并在行走支架上设置辅助制动装置,辅助制动装置包括左刹车片、右刹车片和刹车片开合机构,左刹车片和右刹车片分别处在中间隔板两侧,刹车片开合机构能够控制左刹车片、右刹车片的开合(刹车片开合机构驱动左刹车片、右刹车片相向运动时,左刹车片、右刹车片夹紧空中轨道的中间隔板,使行走支架位置固定下来;刹车片开合机构驱动左刹车片、右刹车片背向运动时,左刹车片、右刹车片与中间隔板分开,不会阻碍行走机构沿空中轨道运行)。
参考图3、图4和图5,卡扣机构包括两个卡接横杆214和四个插接机构215;两个卡接横杆214并排设于轿厢23顶部且相互平行,每个卡接横杆214上设有两对插孔2141(两个卡接横杆上共有四对插孔),同一对插孔中的两个插孔2141分别设于卡接横杆214的两侧侧壁上;各插接机构215设于车架21上,插接机构215与成对插孔2141一一对应;插接机构215包括平移导轨2151、液压杆2152和两个插接组件2153,两个插接组件2153与成对插孔中的两个插孔2141一一对应;平移导轨2151安装在车架1上并且与卡接横杆214相互垂直;插接组件2153包括插片平移座21531、插片座21532、插片21533和插片复位弹簧21534,插片21533的外端与插片座21532连接,插片平移座21531的侧壁上设有插片通孔21535,插片21533处在插片通孔21535中,插片21533内端自插片通孔21535伸出至插片平移座21531内侧,插片21533的内端与对应的插孔2141相对准,插片复位弹簧21534为压缩弹簧,插片复位弹簧21534外端与插片平移座21531连接,插片复位弹簧21534内端与插片座21532连接,插片平移座21531安装在平移导轨2151上并且与平移导轨2151滑动配合;液压杆2152与平移导轨2151相互平行,并且液压杆2152两端分别与两个插接组件2153的插片平移座21531连接。插接机构215中两个插接组件2153之间的间隙2154与相对应的卡接横杆214相对准。插片复位弹簧21534能够对插片座21532及插片21533施加朝向对应的插孔2141的推力。轿厢23上升至高位时,各插接组件2153的插片21533插入到对应的插孔2141中,通过各插片21533将卡接横杆214卡住(此时卡接横杆214处在插接机构215的两个插接组件2153之间,插片复位弹簧21534处于伸展状态,插片21533在插片复位弹簧21534的作用下保持插入状态,防止插片21533松脱),能够将轿厢23更好地固定在车架21上,确保安全。当需要使轿厢23下降时,各插接机构215的液压杆2152伸长,使两个插接组件2153沿平移导轨2151相背运动,使各插片21533脱离卡接横杆214上的插孔2141,从而使轿厢23能够相对于车架1下降。
参考图5,本实施例中,卡接横杆214的横截面形状为上小下大的等腰梯形;插接机构215中,两个插片21533的内端面之间的间距自上至下逐渐增大。这样,在两个插片21533的内端面之间形成一个宽度下大上小的导入口2155,使卡接横杆214能够顺畅地进入到两个插接组件之间的间隙2154中(在卡接横杆214上升的过程中,卡接横杆214逐渐向外顶推两个插片21533,此时插片复位弹簧21534受压缩;当卡接横杆214上的插孔2141到达与插片21533对应的位置时,插片复位弹簧21534伸展,使插片21533自动插入到对应的插孔2141中)。
轿厢23包括底板231、顶板232和侧壁233,侧壁233下端与底板231连接,侧壁233上端与顶板232连接,侧壁233上设有轿厢门234;所述卡接横杆214固定安装在顶板232的上表面上(绳索26可与卡接横杆214连接)。车辆到达车站后轿厢门开启进行上下客,车辆在运行过程中轿厢门保持关闭状态。
如图8-图11所示,车站3包括底座31、轿厢托板32、围墙33、多个压缩弹簧34和多个升降导向装置35。
本实施例中,底座31包括底板311和侧壁板312,侧壁板312的下端与底板311的边沿连接,底板311和侧壁板312围成弹簧容腔313;轿厢托板32处在底板的正上方并且处在侧壁板312内侧;各压缩弹簧34均处在弹簧容腔313中,各压缩弹簧34均处于底座31的底板311与轿厢托板32之间,压缩弹簧34下端与底板311连接,压缩弹簧34上端与轿厢托板32连接。
升降导向装置35包括导套351和导向柱352,导套351和导向柱352均为上下走向,导向柱352处在导套351中并且与导套351滑动配合,导套351下端与底板311连接,导向柱352上端与轿厢托板32连接。各升降导向装置35均处在弹簧容腔313中。
轿厢托板32的上表面上设有多个防滑条321,各防滑条321走向一致,相邻两防滑条321之间具有条形凹槽322。
围墙33设于底座31的外侧,围墙33顶部围成轿厢进出口331,围墙33上开设有车站门332,车站门332处安装有车站门板333。
参考图9,本实施例中,车站门332的上侧设有上导轨334,车站门332的下侧设有下导轨335;车站门板333包括两个车站门板单元3331;车站门板单元3331顶部设有与上导轨334配合的上滚轮(图中未画出),车站门板单元3331底部设有与下导轨335配合的下滚轮(图中未画出);每个车站门板单元3331上分别设有一车站门板单元平移电机(图中未画出),车站门板单元平移电机的动力输出轴与同一车站门板单元3331上的下滚轮传动连接。
如图12所示,轨道交叉转换装置5包括第一支撑架51、第一轨道承载台52、转动盘53、转接轨54和能够驱动转动盘转动的转动盘驱动装置。第一支撑架51与第一轨道承载台52固定连接。转动盘53可转动安装在第一轨道承载台52的中央部位,转接轨54与转动盘53固定连接并且处在转动盘53正下方。第一轨道承载台52上设有四个第一轨道挂接部521,每个第一轨道挂接部521下侧分别设有一过渡轨道段55,四个过渡轨道段55沿转动盘53的周向分布并且均处在转接轨54外侧,其中两个过渡轨道段55的中心线处在一直线上,另两个过渡轨道段55的中心线处在另一直线上。
转动盘驱动装置包括转动盘驱动电机56、主动齿轮57和从动齿轮58,转动盘驱动电机56固定安装在第一支撑架51上,主动齿轮57安装在转动盘驱动电机56的动力输出轴上,从动齿轮58固定安装在转动盘53上(本实施例中转动盘53中间部分镂空,从动齿轮58与转动盘53制成一体),从动齿轮58与转动盘53轴线相重合,从动齿轮58与主动齿轮57啮合。转动盘驱动电机56驱动主动齿轮57转动时,主动齿轮57通过从动齿轮58带动转动盘53转动,从而切换转接轨54的位置。
参考图13-图17,本实施例中,第一轨道承载台52的中央部位设有限位圆筒522,限位圆筒522与各过渡轨道段55对应的部位设有通孔523;转动盘53底部设有限位圆环531,限位圆环531处在限位圆筒522顶部的开口中。限位圆环531的外壁与限位圆筒522内壁的顶部配合,实现对转动盘53的限位。限位圆筒522顶部设有环形凹槽525,环形凹槽525中设有均匀排列的多个滚珠524,转动盘53的下表面与各滚珠524接触。各通孔523分别将对应的过渡轨道段55的内部空腔与限位圆筒522的腔体连通,当某两个过渡轨道段55通过转接轨54接续时,相应的两个通孔523将转接轨54的内部空腔与这两个过渡轨道段55的内部空腔连通,形成供车辆通过的通道。各滚珠524与转动盘53滚动配合,起到对转动盘53的支撑作用,使转动盘53能够更为顺畅、平稳地转动。
参考图17,本实施例中,转接轨54两端部的轮廓541在水平面上的投影均呈弧形,且转接轨54两端部的轮廓541在水平面上的投影处在同一个圆上;参考图14,各过渡轨道段55内端的轮廓551在水平面上的投影均呈弧形,且各过渡轨道段55内端的轮廓551在水平面上的投影处在同一个圆上。
参考图13,第一轨道挂接部521包括第一挂接板5211,第一挂接板5211两侧分别设有第一侧限位板5212、第一侧限位板5213,两个第一侧限位板5212、5213的上边沿分别与第一挂接板5211两侧边沿一体连接,过渡轨道段55处在第一挂接板5211和两个第一侧限位板5212、5213围成的空间中。第一轨道挂接部521的横截面形状呈开口向下的U形。
过渡轨道段55的横截面形状及尺寸与转接轨54一致。
上述四个过渡轨道段55中,两个过渡轨道段55的中心线所在直线,与另两个过渡轨道段55的中心线所在直线之间的夹角在30-90度之间(本实施例为90度)。
第一支撑架51固定安装在地面上,用于支撑轨道交叉转换装置5。
在空中轨道1的X形交汇处,空中轨道1共有四个轨道端头4(轨道端头4是指一段空中轨道1的端部),其中两个轨道端头4相互对准,另两个轨道端头4相互对准;第一轨道承载台52上的四个第一轨道挂接部521分别挂接在这四个轨道端头4上(第一轨道挂接部521与轨道端头4结合时,第一挂接板5211叠置在轨道端头4的顶面上,两个第一侧限位板5212、5213分别处于轨道端头4两侧并紧贴轨道端头4的侧面;安装就位后可将第一轨道挂接部521与对应的轨道端头4焊接),从而将轨道交叉转换装置固定在空中轨道1上;四个过渡轨道段55分别与这四个轨道端头4接续(过渡轨道段55及转接轨54的横截面形状及尺寸均与轨道端头4一致)。
如图18和图19所示,轨道分叉切换装置6包括第二支撑架61、第二轨道承载台62、平移座63、第一转接轨64和第二转接轨65;第二轨道承载台62与第二支撑架61固定连接,第二轨道承载台62上设有三个第二轨道挂接部621;第一转接轨64和第二转接轨65并排安装在平移座63上并且均处在平移座63下方;第二轨道承载台62上设有能够驱动平移座63横向往复平移的平移机构。
平移机构包括平移电机66、主动齿轮67和横向齿条68,平移电机66固定安装在第二轨道承载台62上,第二轨道承载台62上设有横向导轨622,平移座63安装在横向导轨622上并且能够沿横向导轨622移动,主动齿轮67安装在平移电机66的动力输出轴上,横向齿条68固定安装在平移座63上,横向齿条68与横向导轨622相互平行,主动齿轮67与横向齿条68传动连接。参考图20,本实施例中,平移座63包括三个平移座单元631,各平移座单元631均与第一转接轨64和第二转接轨65连接;第二轨道承载台62上设有相互平行的三个横向导轨622,平移座单元631与横向导轨622一一对应,平移座单元631安装在对应的横向导轨622上并且能够沿该横向导轨622移动,每个平移座单元631上设有一所述横向齿条68;平移机构还包括传动轴69和三个传动齿轮610,传动轴69可转动安装在第二轨道承载台62上并且与各横向导轨622相互垂直,各传动齿轮均安装在传动轴上,传动齿轮与横向齿条一一对应啮合,主动齿轮67与其中一传动齿轮610啮合。横向导轨622包括相互平行的两个支托轨6221,每个支托轨6221顶部分别设有沿其长度方向延伸的条形凹槽623,条形凹槽623中设有均匀排列的多个滚珠624,平移座单元631的下表面与两个支托轨6221上的滚珠624接触。平移电机66驱动主动齿轮67转动时,主动齿轮67带动传动轴69转动,并通过各传动齿轮610带动各横向齿条68同步移动,从而带动各平移座单元631沿横向导轨622移动至所需位置,切换第一转接轨64和第二转接轨65的位置。各平移座单元631与第一转接轨64、第二转接轨65不同的位置连接,可提高第一转接轨64和第二转接轨65的承载力。
第二轨道挂接部621包括第二挂接板6211,第二挂接板6211两侧分别设有第二侧限位板6212、6213,两个第二侧限位板6212、6213的上边沿分别与第二挂接板6211两侧边沿一体连接。第二轨道挂接部621的横截面形状呈开口向下的U形。
第二支撑架61固定安装在地面上,用于支撑轨道分叉切换装置6。
在空中轨道1的Y形交汇处(即轨道的汇合处或分叉处),空中轨道1共有三个轨道端头4,其中一轨道端头4处于轨道分叉切换装置一侧,另两个轨道端头4处于轨道分叉切换装置另一侧;第二轨道承载台62上的三个第二轨道挂接部621分别挂接在这三个轨道端头4上(第二轨道挂接部621与轨道端头4结合时,第二挂接板6211叠置在轨道端头4的顶面上,两个第二侧限位板6212、6213分别处于轨道端头4两侧并紧贴轨道端头4的侧面;安装就位后可将第二轨道挂接部621与对应的轨道端头4焊接),从而将轨道分叉切换装置固定在空中轨道1上。第一转接轨64和第二转接轨65的横截面形状及尺寸均与轨道端头4一致。
本发明的城市轨道交通系统中,行走机构22与空中轨道1直接配合,依靠驱动电机24驱动行走机构22运行,使整个车辆在空中轨道1上移动;供乘客乘坐的轿厢23可升降,通过设置用于接纳轿厢23的车站3,方便乘客上下车。
1、车辆2的工作原理为:
车辆在空中轨道1上移动的过程中,轿厢23上升至高位,且轿厢23顶部与车架21底部之间通过卡扣机构连接,将轿厢23牢固地固定在车架21上。车辆到达车站时停止,卡扣机构松开,轿厢升降机构驱动轿厢23相对于车架21下降,降下来的轿厢23停在车站上,轿厢门234开启进行上下客;完成上下客后,轿厢门234关闭,轿厢升降机构驱动轿厢23相对于车架21上升,轿厢23顶部与车架21底部之间通过卡扣机构重新连接,车辆再向下一站移动。
驱动电机24为行走机构22和轿厢升降机构提供动力,利用第一离合器和第二离合器控制动力传动的分离或接合。需要使轿厢23升降时,第一离合器接合(此时第二离合器分离),驱动电机24能够驱动各卷绕轮25同步转动,收卷或放卷各绳索26,使各绳索26下垂部分的长度缩短或伸长,从而使轿厢23上升或下降。需要使行走机构22运行时,第二离合器接合(此时第一离合器分离),驱动电机24驱动行走机构22运行,使整个车辆在空中轨道1上移动。
驱动电机24驱动两个前轮229和两个后轮2210转动时,两个前轮229和两个后轮2210与空中轨道1配合,使行走机构22、车架21及轿厢23一起沿空中轨道1移动;通过设置前差速器227和后差速器228,使车辆在转弯行驶时,左右两个前轮229能够以不同转速转动(转弯时,内侧前轮转速减小,外侧前轮转速增加),左右两个后轮2210能够以不同转速转动(转弯时,内侧后轮转速减小,外侧后轮转速增加)。
当车辆2到达空中轨道1的转弯部分时,转向导引架222上一侧的导向轮组2212与中间隔板16的一侧面接触,促使转向导引架222向转弯处内侧转动,从而实现前轮229的转向,使车辆顺利通过转弯部分。
2、车站3的工作原理为:
车站3用于接纳降下来的轿厢23,供乘客上下车之用。通常情况下,车站门板333将车站门332关闭,以防止地面车辆和人员进入;参考图8,车辆在空中轨道1上运行,到达车站3上方时停止,然后使轿厢23下降,降下来的轿厢23经围墙顶部的轿厢进出口331进入围墙33内侧的空间,并落在轿厢托板32上,随后车站门332及轿厢门234开启,进行上下客;完成上下客后,轿厢门234及车站门332关闭,轿厢23上升,车辆再向下一站运行。
各压缩弹簧34起到缓冲作用,减小降落的轿厢23对轿厢托板32及底座31的冲击力;另外,轿厢23落在轿厢托板32上之后,轿厢23依靠自重而对轿厢托板32施加压力,各压缩弹簧34受压而对轿厢托板32施加向上的作用力,对轿厢23提供一定的承载力,使得轿厢23紧贴轿厢托板32,有效防止轿厢3摇摆晃动,有利于轿厢3保持位置稳定。各升降导向装置35能够引导轿厢托板32更平稳地升降。
通过车站门板单元平移电机的动力输出轴的正转或反转,能够驱动下滚轮正转或反转,从而驱动相应的车站门板单元3331平移,实现车站门332的打开或关闭(两车站门板单元3331背向移动时车站门332打开,两车站门板单元3331相向移动时车站门332关闭)。
3、轨道交叉转换装置5的工作原理为:
在X形交汇处,当车辆需要从一轨道端头4越过与其对准的另一个轨道端头4时,转动盘驱动装置预先驱动转动盘53转动,使转接轨54转动至与这两个轨道端头4对应的位置,此时这两个过渡轨道段通过转接轨54、对应的两个过渡轨道段55接续,转接轨54的中心线与这两个过渡轨道段55的中心线处在一直线上,从而使这两个轨道端头4、两个过渡轨道段55和转接轨54连成一线,使车辆能够顺利通过X形交汇处。
4、轨道分叉切换装置6的工作原理为:
当车辆需要从一侧的轨道端头4越过与另一侧的某个轨道端头4时,平移机构预先驱动平移座63及第一转接轨64、第二转接轨65横向平移,使第一转接轨64或第二转接轨65移动至与这两个轨道端头64对应的位置,此时这两个轨道端头64通过第一转接轨64或第二转接轨65接续,从而使这两个轨道端头4和第一转接轨64(或第二转接轨65)连成一线,使车辆能够顺利通过Y形交汇处。第一转接轨64和第二转接轨65的轨迹根据Y形交汇处的三段轨道的走向确定,当两个轨道端头4通过第一转接轨64(或第二转接轨65)接续时,第一转接轨64(或第二转接轨65)与对应的两段轨道形成一平滑连接的轨道。
其他实施方案中,上述轿厢升降机构也可包括卷绕电机、多个卷绕轮和多个绳索;卷绕电机固定安装在车架上;各卷绕轮均可转动安装在车架上,各卷绕轮均与卷绕电机的动力输出轴传动连接;绳索与卷绕轮数量相同且一一对应,绳索一端与对应的卷绕轮连接、另一端与轿厢连接。卷绕电机能够驱动各卷绕轮同步转动,收卷或放卷各绳索,使各绳索下垂部分的长度缩短或伸长,从而使轿厢上升或下降。这种方案与上述优选实施例的区别在于卷绕和行走各采用一个电机驱动,其他结构可一样。
其他实施方案中,上述轿厢升降机构也可包括多个轿厢升降液压缸(如四个,这四个轿厢升降液压缸按两行两列的方式布置),各轿厢升降液压缸的缸体均固定安装在车架上,各轿厢升降液压缸的活塞杆均朝下并与轿厢连接。通过各轿厢升降液压缸的活塞杆的收缩或伸出,使轿厢上升或下降。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通系统,包括空中轨道、车辆和车站,其特征在于:所述车辆包括车架、行走机构和轿厢;行走机构设于车架的正上方,轿厢设于车架的正下方;车架上设有轿厢升降机构以及能够为行走机构提供动力的驱动电机;轿厢与轿厢升降机构的动力输出端连接;轿厢顶部与车架底部之间通过卡扣机构连接;行走机构与空中轨道配合;车站设于空中轨道的正下方。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述轿厢升降机构包括多个卷绕轮和多个绳索;各卷绕轮均可转动安装在车架上,各卷绕轮均与所述驱动电机的动力输出轴传动连接;绳索与卷绕轮数量相同且一一对应,绳索一端与对应的卷绕轮连接、另一端与轿厢连接;各卷绕轮与所述驱动电机的动力输出轴之间设有第一离合器,行走机构与所述驱动电机的动力输出轴之间设有第二离合器。
3.根据权利要求1所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述轿厢升降机构包括卷绕电机、多个卷绕轮和多个绳索;卷绕电机固定安装在车架上;各卷绕轮均可转动安装在车架上,各卷绕轮均与卷绕电机的动力输出轴传动连接;绳索与卷绕轮数量相同且一一对应,绳索一端与对应的卷绕轮连接、另一端与轿厢连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述行走机构包括行走支架、转向导引架、左转向拉杆、右转向拉杆、前水平传动轴、后水平传动轴、前差速器、后差速器、两个前轮和两个后轮;前水平传动轴和后水平传动轴均可转动安装在行走支架上且均为前后走向;两个前轮分别处在行走支架前部的左右两侧,前水平传动轴的前端通过前差速器与左侧前轮的轮轴右端、右侧前轮的轮轴左端连接;两个后轮分别处在行走支架后部的左右两侧,后水平传动轴的后端通过后差速器与左侧后轮的轮轴右端、右侧后轮的轮轴左端连接;行走支架通过一连接筒与车架连接,所述连接筒沿竖直方向设置,连接筒中可转动安装有竖向传动轴,竖向传动轴的下端与驱动电机的动力输出轴传动连接,前水平传动轴的后端、后水平传动轴的前端均与竖向传动轴的上端传动连接;转向导引架后端与行走支架前端铰接,转向导引架上安装有左右并排的两个导向轮组;左侧前轮处设有左转向节,右侧前轮处设有右转向节,左转向拉杆右端与转向导引架铰接,左转向拉杆左端与左转向节铰接,右转向拉杆左端与转向导引架铰接,右转向拉杆右端与右转向节铰接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述卡扣机构包括两个卡接横杆和多个插接机构;两个卡接横杆并排设于轿厢顶部且相互平行,每个卡接横杆上设有多对插孔,同一对插孔中的两个插孔分别设于卡接横杆的两侧侧壁上;各插接机构设于车架上,插接机构与成对插孔数量一致且一一对应;插接机构包括平移导轨、液压杆和两个插接组件,两个插接组件与成对插孔中的两个插孔一一对应;平移导轨安装在车架上并且与卡接横杆相互垂直;插接组件包括插片平移座、插片座、插片和插片复位弹簧,插片的外端与插片座连接,插片平移座的侧壁上设有插片通孔,插片处在插片通孔中,插片内端自插片通孔伸出至插片平移座内侧,插片的内端与对应的插孔相对准,插片复位弹簧为压缩弹簧,插片复位弹簧外端与插片平移座连接,插片复位弹簧内端与插片座连接,插片平移座安装在平移导轨上并且与平移导轨滑动配合;液压杆与平移导轨相互平行,并且液压杆两端分别与两个插接组件的插片平移座连接。
6.根据权利要求5所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述卡接横杆的横截面形状为上小下大的梯形;插接机构中,两个插片的内端面之间的间距自上至下逐渐增大。
7.根据权利要求1-3任一项所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述车站包括底座、轿厢托板、围墙和多个压缩弹簧;轿厢托板处在底座上方;各压缩弹簧均处于底座与轿厢托板之间,压缩弹簧下端与底座连接或接触,压缩弹簧上端与轿厢托板连接或接触;围墙设于底座的外侧,围墙顶部围成轿厢进出口,围墙上开设有车站门,车站门处安装有车站门板。
8.根据权利要求7所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述车站还包括多个升降导向装置,升降导向装置包括导套和导向柱,导套和导向柱均为上下走向,导向柱处在导套中并且与导套滑动配合,导套下端与底座连接,导向柱上端与轿厢托板连接。
9.根据权利要求1-3任一项所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述空中轨道的X形交汇处设有轨道交叉转换装置;轨道交叉转换装置包括第一支撑架、第一轨道承载台、转动盘、转接轨和能够驱动转动盘转动的转动盘驱动装置;第一轨道承载台与第一支撑架固定连接;转动盘可转动安装在第一轨道承载台的中央部位,转接轨与转动盘固定连接并且处在转动盘正下方,第一轨道承载台上设有四个第一轨道挂接部,每个第一轨道挂接部下侧分别设有一过渡轨道段,四个过渡轨道段沿转动盘的周向分布并且均处在转接轨外侧,其中两个过渡轨道段的中心线处在一直线上,另两个过渡轨道段的中心线处在另一直线上。
10.根据权利要求1-3任一项所述的城市轨道交通系统,其特征是:所述空中轨道的Y形交汇处设有轨道分叉切换装置;轨道分叉切换装置包括第二支撑架、第二轨道承载台、平移座、第一转接轨和第二转接轨;第二轨道承载台与第二支撑架固定连接,第二轨道承载台上设有三个第二轨道挂接部;第一转接轨和第二转接轨并排安装在平移座上并且均处在平移座下方;第二支撑架或第二轨道承载台上设有能够驱动平移座横向往复平移的平移机构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113085906A (zh) * 2021-03-04 2021-07-09 浙江昕动智能技术有限公司 一种空中自行车及空中娱乐系统

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