CN111216742A - 用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统 - Google Patents

Abstract

一种推进系统，其包括设有四个车轮的车辆，车轴中的一根连接到固定到推进板的挂架。车辆在由支柱支撑的高架导轨的轨道上移动。所述高架导轨的顶部具有纵向槽用于允许推进板的挂架通过。高架导轨为双高架导轨且具有两个动力推进单元，用于在推动和/或拉动模式下推进操作，每个高架导轨具有一个动力推进单元。动力推进单元安装在位置低于支撑在支柱上的客运站的路面的水平高度的机械间内。动力推进单元通过连接管道连接到高架导轨。辅助推进管道与推进管道平行布置并且与相应的流向阀整合成一体，流向阀允许由动力推进单元产生的气流在推进管道中在两个不同位置排放。气动推进布置由导轨分段阀、大气阀组、空气流控制阀和流向阀完善。

Description

用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统

技术领域

本发明涉及在用于乘客和/或货物的运输的气动推进系统中所研发的改进，其设备和布置的整合使其具有高容量和最大操作灵活性。

背景技术

专利文献PI 7703372-8、PI 79062555、PI 8301706-2、PI 8503504-1、PI9502056-0、PI 9814160-0、PI 9912112-3、PI 0805188-7和PI 0901119-6公开了一种气动运输系统，其包括轻型车辆，所述轻型车辆优选地设置有转向架，每个转向架包含四个金属轮，车轴中的至少一根车轴连接到用螺栓固定到推进板上的挂架，该推进板负责将流体推力转换成机械功，所述机械功用于使车辆在位于特殊高架导轨的铁轨上移动。

安装在垂直支柱上的高架导轨除了维持和引导车辆的传统功能之外还具有推进管道的特征，该推进管道包括一装置，所述装置旨在提供用于容纳和扩散静止的动力推进单元所产生的气流的物理设备。由重型工业鼓风机和一组阀组成的动力推进单元负责增加或减小形成于高架导轨的梁的中空内部中的压力。

管道与推进板的整合产生了基于气动推进的运输系统的固有安全性，这是因为其具有作为车辆防脱轨和防倾翻装置的特征，该装置保持永久地锚固到推进管道的内部。

文献PI 7906255-5公开了气动运输系统的一种改进方案，动力推进单元具有进入管，该进入管设置有气流控制阀和用于在梁的推进管道的内部中产生压力或压降的流动开关，车辆在所述梁上移动。梁的管道具有用于与大气连接的阀以及针对来自连接管道且由动力推进单元产生的空气的空气流控制阀。

文献PI 8301706公开了气动运输系统的另一种改进方案，动力推进单元具有连接管道，该连接管道设置有用于流量控制的蝶形阀，其不需要用于在梁的推进管道内产生压力或压降的流动开关。推进管道具有用于与大气连接的阀。

文献PI 9502056-0公开了气动运输系统的另外的改进方案，动力推进单元具有单连接管道，该单连接管道也设置有用于流量控制的蝶形阀，其不需要用于在梁的推进管道内产生压力或压降的流动开关。推进管道具有通向大气的压力释放阀、分段隔离阀和辅助推进管道，所述辅助推进管道允许动力推进单元产生的气流在两个不同的位置排放到推进管道中，从而在位于辅助推进管道的影响区域内的车辆的推进板上产生推力。辅助推进管道的区域通常位于车站的登车站台的中心区域中，每个导轨都需要该区域。所述区域的范围至少等于设计用于在特定轨道中运行的最长车辆的长度。该文献既没有公开辅助推进管道的技术和结构特征，也没有公开所述辅助推进管道与高架导轨的连接，其仅限于提出简化的示意图。

不管怎样，没有任何现有技术文献中提供具有高容量的用于乘客和/或货物的气动运输系统，即，没有任何现有技术文献提出用于运动和控制的设备的布置，其使得车辆能够在两条轨道上同时移位和/或至少两辆车辆能够同时在每条轨道的两个车站之间移动。

发明内容

本发明的解决方案

本发明的目的是改进用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，其具有以下技术特征：

﹣适当整合的推进设备、形成推进管道的高架导轨、动力推进单元、空气流控制阀、分段隔离阀、大气阀、减压阀、辅助推进管道、流向阀和设置在跨接部上的导轨切换装置；

﹣高架动力推进单元，其容纳在位于车站内的紧接在乘客上下车站台下方的机械间内，因此，其中空气直接吹到高架导轨的侧面；

﹣用于在双导轨上运行的车辆气动推进和行进控制的部件布置，当如此规划时，其也可以使得多于一辆的车辆在两个车站之间行驶；

﹣一组大气阀、分段隔离阀、空气流控制阀、流向阀，它们连接到动力推进单元的分布装置，使得成为一个高容量系统，并且在导轨分段不可用、这些气动推进部件中的一个或多个或者车辆发生故障的情况下，即使在车辆需要切换导轨时，也能实现操作的连续性，

﹣气动推进的部件的布置，提供灵活性以逐渐增加运输容量，使得能够在相同的轨道上操作，利用高度的操作冗余获得从提供低初始运输容量的系统到能够获得气动推进系统的最大运输容量的系统，同时又无需进行进一步昂贵的干预手段；

﹣在夹环正常操作机制中用于复杂线路的推进环路，即双向导轨，其具有车辆的双向循环并且通过转轨终端而在两端以相反方向返回，转轨终端各自至少包括对应每个转轨终端安装的跨接部(优选地为两个跨接部)，根据冗余和操作灵活性标准，在车站的每个端部具有一个转轨终端；

﹣除了转轨终端之外，在车站中策略性地包括额外的跨接部，以便允许在一个或多个分段中沿相反方向进行可能的旁路绕道，或者以便进一步在两个导轨之间提供气动互连，从而能够在具体情况中创建特定的替代回路；

﹣提供用于阀门联接器的配合件，该配合件对应于高架导轨梁的下背部和侧面的必要开口，用于空气的通过，所述开口在所述高架导轨梁的构造时提前实施；

﹣一种布置，其中至少存在被容纳在中心车站内的动力推进单元，该中心车站位于受其直接影响的两个直接相邻的车站之间，这导致分布的充气损失，在车辆推进期间所述充气损失减少一半，其作用是缩短气流行进的距离，从而进一步提高了系统的能量收益；

﹣由于在每个动力推进单元的上游和下游都存在分段隔离阀，因此推进布置允许在最小可能的控制区块下以压力模式(推动)和抽吸模式(拉动)使用所有的动力推进单元，从而确保推进系统的广泛冗余和操作灵活性；和

﹣推进布置，其通过在每个动力推进单元的上游和下游安装大气阀允许在整个轨道中以及在其一个或多个分段中使车辆在高架导轨中的正常行进方向发生反转，从而使得车辆能够沿两个方向中的任何一个方向接近。

本发明的优点

由本发明提出的用于运输乘客和/或货物的气动推进系统的改进导致相对于现有技术的以下优点：

﹣位于客运站平台下方、提供容易快速且安全地进入其中的引擎室大大降低了系统的整体视觉冲击并且保护设备免受洪水和故意破坏，并有利于旋转机器产生噪音的隔音效果；

﹣与推进管道平行的辅助连接管道分段，这使得气动运输系统具有高容量，该辅助连接管道分段设计成旨在降低因局部充气损失的减少而导致气动推进系统的热力学不可逆性，并使安装更紧凑，从而允许将动力推进单元插入客运站的技术路面的可用的有限空间中；

﹣用于在两条轨道上运行的车辆的气动推进部件和行进控制部件的布置，并且在这些部件中的一些部件失效、导轨中的分段不可用和/或车辆故障的情况下能够切换轨道，从而导致系统能耗、投资成本、运行成本以及所提供的服务水平方面的最高性能；

﹣轨道安装的高度灵活性，提供从较小的初始运输容量到与大规模运输系统兼容的高容量；

﹣推进设备数量逐步增加的可能性，其遵循在运行规划阶段预先建立的逻辑，伴随着在气动推进系统整个使用寿命期间乘客需求的增长，从而降低了初始投资成本；

﹣允许在夹环中以正常运行的机制运行复杂轨道的推进环路，即，双向导轨，其具有车辆的双向循环，并且在具有转轨终端的两端中沿着相反的方向返回；

﹣在规划阶段以确定的类型、数量和定位来提供配合件，以用于扩大带有阀联接器的轨道的运输容量；

﹣气动推进系统的高度冗余和操作灵活性，这能够适应一个或多个动力推进单元、导轨阀、跨接部的组合或单独的故障和/或适应在两个或更多个车站之间的导轨分段中的交通不可用的情况，从而使得在最坏的可设想情况下至少使得降级的操作模式成为可能，或者在不太危急的情况下甚至使得正常操作成为可能，而同时又不影响运输系统的整体性能。

附图说明

现在，在下面列出的附图的基础上详细描述本发明的用于运输乘客和/或货物的高容量气动推进系统的改进方案：

图1是高架导轨上的车辆的侧视图；

图2是高架导轨上的车辆的俯视图；

图3是高架导轨上的车辆的正视图；

图4是技术路面(technical pavement)水平高度处的客运站的俯视图；

图5是客运站的正视图；

图6是客运站的侧视图；

图7是联接到导轨的动力推进单元的透视图；

图8是动力推进单元和导轨的分解透视图；

图9是推进设备的第一种布置的简图；

图10是推进设备的第二种布置的简图；

图11是推进设备的第三种布置的简图；

图12是推进设备的第四种布置的简图；

图13是推进设备的第五种布置的简图；

图14是推进设备的第六种布置的简图；

图15是推进设备的第七种布置的简图。

具体实施方式

图1至图3示出了包括车辆(1)的气动推进系统，该车辆(1)优选地设置有两个或更多个转向架，每个转向架包括四个弹性芯金属轮(2)，其中，车轴中的一根车轴连接到固定到推进板(4)的挂架(3)，所述推进板负责将压缩空气流的流体推力转换成机械功。车辆(1)在铁轨(5)上移动，该铁轨安置在由支柱(7)支撑的高架导轨(6)上。在高架导轨(6)的上部结构的顶部中心处存在纵向槽(8)，通过该纵向槽允许推进板(4)的挂架(3)随着行程自由通过。

图4至图6示出了在中心岛中的优选构造中的上下车站(9)，其中动力推进单元(10，10’)优选地被升高，使得所述动力推进单元的连接管道(11)连接高架导轨(6)的侧面。动力推进单元(10，10’)安装在被支撑于支柱(7)上的客运站(9)的技术路面中、在引擎室(12)内，所述引擎室位于紧接在上车站(9)的站台(13)下方的平台位置(landing place)处。通过声衰减器(14)使空气进入和排出机械间(12)。整个四根连接管道(11)负责使得推进管道(15)与四个动力推进单元(10，10’)相连，所述四个动力推进单元中的居中定位两个动力推进单元还各自连接到其相应的辅助推进管道。

导轨分段隔离阀(17)整合于气动推进系统的布置并且在推进管道(15)中定位于动力推进单元(10，10’)的连接管道(11)的上游和下游，而且所述导轨分段隔离阀旨在阻塞导轨(6)的相应分段中的空气流动。大气阀(18)进一步整合于气动推进系统的布置并且定位于导轨分段隔离阀(17)的旁边，所述大气阀旨在将外部空气带入导轨(6)的对应分段中。

本发明的推进系统包括双高架导轨(6)，其中针对这样的操作情况安装有两个动力推进单元(10)：在所述操作情况中，仅需要推动或拉动模式的推进，一个动力推进单元专用于每个高架导轨，以用于实现两个行进方向。在这种高运输容量的应用中，强制要求推动-拉动推进以用于保持相同水平的动态性能，然后需要为每个机械间增加两个动力推进单元(10’)。

分段隔离阀(17)通过推进管道(15)的物理中断以及因此阻塞导轨(6)内部的空气通过来分隔彼此相邻的推进回路。通过在高架导轨(6)的下背部安装驱动机构，使得分段隔离阀(17)仅处于两个位置：完全打开或完全关闭，并且其失效保护系统的特征在于锁定在最后已知的位置中。在打开位置，推进管道(15)变得畅通，从而允许空气自由流动和车辆(1)的推进板(4)通过。在打开的分段隔离阀(17)上的其横跨部允许进入下一分段或推进回路中。通常，分段隔离阀(17)将导轨(6)的分段分隔开，从而为每辆车辆限定独立的推进回路和它们相应的专用控制区块。

大气阀(18)打开或关闭推进管道(15)与大气之间的连通，并且所述大气阀可以操作处于打开、关闭或占据中间位置，以作为控制车辆的气动制动的方式。其失效保护位置始终处于关闭状态，为此，必须配备失效保护装置。在动力推进单元(10)建立适于车辆(1)的牵引的推进回路时，安装在高架导轨(6)的下背部上的大气阀(18)具有与所述动力推进单元的功能相互补的功能。大气阀(18)具有以下的主要和辅助功能：

a)分别在打开或关闭时允许或阻止进出大气的空气通过；

b)当不需要由所述大气阀产生气流时，但是为了车辆的移动的连续性而需要与大气连接时，作为相邻的动力推进单元(10，10’)的冗余；

c)通过减小推进回路的长度而在过长的推进回路的战略点(strategical point)中增加空气的通过面积，从而减少充气损失；

d)通过打开和关闭的多次循环或者比例关闭位置的多次循环来控制车辆(行车制动器)的气动制动；

e)通过所述大气阀的完全关闭来作为车辆的紧急制动器；和

f)随着这些回路内的车辆(1)控制的需要，与分段隔离阀(17)和动力推进单元(10，10’)一起创建或修改推进回路。

在推进管道(15)内产生用于控制车辆(1)的气动制动的背压的引起的局部充气损失是大气阀(18)的受控致动的产物。出于调节的目的，大气阀(18)的叶片可以处于完全打开状态和完全关闭状态之间的中间位置，或者仅在两个极端状态之间直接切换。

该解决方案的收益很多，其包括：

i)引入气动制动器的有效形式的精细计量，其相对于规划，将有效减速率的过调量减少到最小；

ii)减少车辆(1)的过加速度(加速度变化率)，从而使得乘车乘客的舒适度增加；和

iii)减少摩擦制动器的机械部件的磨损，这是因为摩擦制动器现在由于气动制动效率的提高而被有意地精细化使用。

在气动制动期间，在特殊情况下(其中推进管道(15)上的压力可能超过那些正常工作压力，尤其是在意外没有压力传感器信号时)，或者在读取虚假值的情况下，机械的减压阀(19)将自动运行以进行调节。如图8所示，减压阀(19)可以安装在高架导轨(6)的上板中或安装在连接管道(11)的通向推进管道(15)的任何面中。

如图8所示，与推进管道(15)平行构造并与其相应的流向阀(29)整合的辅助推进管道(16)允许由动力推进单元(10)产生的气流在两个不同的位置中排放到推进管道(15)中，从而建立推动或拉动型推力，该推力施加到位于辅助推进管道(16)的区域内的车辆(1)的推进板(4)。辅助推进管道(16)的区域通常位于车站(9)的上车站台(13)的中心区域中，每条导轨(6)必须要有一个所述区域。所述区域的范围由在导轨(6)中、在用于将辅助推进管道(16)连接到推进管道(15)的开口与将连接管道(11)连接到推进管道(15)的开口之间所测量的距离所界定。该距离至少等于设计用于在特定应用中操作的较长车辆(1)长度。

图7和图8示出了动力推进单元(10)中的一个动力推进单元的细节，该动力推进单元(10)在高架导轨(6)的内部产生气流并且包括变速电动机驱动器(20)，所述变速电动机驱动器通过弹性联接器联接到离心式或轴向型的重型工业用的鼓风机(22)并且其具有适于满足气动推进系统的特殊要求的高能量产率和特性曲线。

动力推进单元(10，10’)可以方便地串联以用于加总压力，以及并联以用于在两个或更多个级中加总流率，或者还可以处于并联和串联的组合。仪表工作压力通常可达到高于或低于大气压20kPa。

气动推进系统的车辆根据“压力或推动”、“抽吸或拉动”和“推动-拉动”推进的机制来操作，所述“压力或推动”、“抽吸或拉动”和“推动-拉动”推进分别代表正压、负压和正/负压。正压施加到推进板上游，同时负压施加到下游，从而使得车辆加速阶段期间的净推力加倍，而又不会牺牲机械部件或高架导轨结构，这是因为施加的力保持不变。

通过对安装在动力推进单元(10，10’)的互连管道中的四个空气流控制阀(23)进行定位来确定高于或低于大气压的仪表压力的情况。空气流控制阀(23)优选地是具有平行叶片或相对叶片的百叶帘式并且在气动推进系统中具有核心功能，这是因为它们与推进管道(15)的大气阀(18)一起启动并保持高架导轨(6)内的加压，所述空气流控制阀可以独立于所述大气阀(18)而停止。

空气流控制阀有四种类型：压力控制阀(23A)、压力安全控制阀(23B)、抽吸控制阀(23C)和抽吸安全控制阀(23D)。压力控制阀(23A)和抽吸控制阀(23C)负责使空气进入空气动力推进单元(10)的鼓风机(22)的入口锥部中，并且可以具有用于计量空气流的比例开口或多级开口，或者只采用行程结束处的两个极端位置。安全控制阀(23B和23D)是负责动力推进单元(10)的鼓风机(22)出口处的空气排放的阀，并且只采用行程结束处的两个可能的极端位置中的一个。考虑到其安全位置始终处于关闭位置，这些控制阀必须配备失效保护装置。当所有空气流控制阀(23)都处于关闭位置时，鼓风机(22)在待机模式下空转。

空气流控制阀(23A至23D)的组合还可以允许推进管道(15)连接到大气，从而当鼓风机(22)关闭或处于待机模式时，模拟大气阀(18)的功能。为此，需要压力控制阀(23A)和抽吸控制阀(23C)或压力安全控制阀(23B)和抽吸安全控制阀(23D)作为整体被命令。在加速和巡航阶段，在使用改变鼓风机(22)的转子的角速度、改变气流控制阀(23A至23D)的叶片的打开角度或者改变两者的组合的策略的情况下，通过动力推进单元(10，10’)来控制车辆(1)的预编程的速度。

气动推进用于加速车辆(1)并且调节巡航速度，而且非常重要的是用作运输系统的气动制动及其主要减速模式。这种制动是由在车辆的推进管道(15)内部、分别在推进管道下游和/或上游限制的空气的压缩和/或膨胀功所引起的。通过动力推进单元(10)的空气流控制阀(23)以及推进管道(15)的大气阀(18)的相伴随的关闭来启动制动。车辆(1)的外部气动制动由传统的车载摩擦制动器、导轨卡钳和制动盘所补充，以便精确停止，特别是用于使车辆的门与客运站(9)的上下车站台(13)的自动门完全对准。

车辆(1)中没有车载电动机以及因此使用从动力推进单元(10，10’)远程产生的外部推进使得即使在这些组中的一个或多个意外不可用的情况中也允许运输系统的连续性，而同时不会特殊地直接影响任何车辆(1)。

两个相同的管段形成互连管道的套件的一部分，其中，第一管段(24)安装在空气进入壳体(26)的进入部处，第二管段(25)安装在鼓风机(22)的排放口中，两者都连接到风室(plenum)(27)，该风室使得气流朝连接管道(11)汇聚，所述连接管道设计用于使流体稳定抵达推进管道(15)。

风室(27)具有四个用于空气通过的开口，其中安装有四个流量控制阀：连接到空气进入部的抽吸阀(23C)、连接在鼓风机(22)排放口处的安全阀(23B)以及分别连接到连接管道(11)内部和辅助推进管道(16)的流向阀(29A和29B)。在流向阀(29B)之后，还存在用于与辅助推进管道(16)互连的辅助管道管段(28)。

结合图4，可以发现的是，流向阀(29A和29B)安装在动力推进单元(10)的风室型互连管道(27)中，当所述流向阀与其相应的辅助推进管道(16)整合时允许车辆(1)越过在动力推进单元(10)的连接管道(11)的朝向推进管道(15)的排放部，而同时又不会中断推进推力或产生不希望的背压以及因此产生负功。

流向阀(29A或29B)和辅助推进管道(16)方便地使得气流偏离到车辆(1)的上游或下游的的推进板(4)中的一个推进板，以便始终保持车辆(1)上的有效推动并且因此使得在推进板(4)将通过动力推进单元(10)的排放点的情况下、或者当在车辆(1)的两个推进板(4)之间形成的腔室体位于所述动力推进单元(10)的排放点时，车辆沿着一个或另一个方向移动。

采用两个流向阀单元：单元A(29A)和单元B(29B)，所述两个流向阀单元通常作为两个阀同步工作，在作为它们的仅有的可能位置的完全打开和完全关闭位置中交替。由于两个单元(29A和29B)的失效保护位置始终处于关闭位置，因此这些单元应该优选地配备有失效保护装置。单元A流向阀(29A)安装在动力推进单元(10)和推进管道(15)之间，从而提供它们之间的空气流动的直接连接。单元B流向阀(29B)安装在动力推进单元(10)和辅助推进管道(16)之间，以便使动力推进单元(10)所产生的气流通过辅助推进管道管段(28)、朝向与高架导轨(6)连接的独特点偏离。

在其典型应用中，当位于客运站(9)附近时，流向阀(29)与其相应的动力推进单元(10)和辅助推进管道(16)一起允许针对以下情况调整推进回路的构造：

a)车辆(1)在辅助推进管道(16)的区域内到达、停止和离开；

b)在停止或未停止于辅助推进管道(16)的区域中的情况下，车辆(1)通过驱动它的动力推进单元(10)的连接管道(11)的排放口；

c)车辆(1)从车站控制区块进入相邻的推进回路或控制区块中；

d)位于辅助推进管道(16)区域内的车辆(1)相对于相应的动力推进单元(10)沿一个或另一个方向运动；和

e)每当车辆停止在规划位置之外时，相对于车站站台(13)转轨(shunt)或重新定位车辆(1)，在辅助推进管道(16)的区域内沿一个或另一个方向移动所述车辆。

如果必要的话，辅助推进管道(16)可以用于覆盖长距离，以超出客运站的范围，从而构成用于将空气从远程动力推进单元(10)引导到高架导轨(6)的指定地点的设备，在所述指定地点处需要排放空气，但由于某些物理上的不可能性，不能在那里安装动力推进单元。

根据其单元的位置，流向阀(29)具有以下构造和对推进系统的相应影响：

(a)单元A(29A)和B(29B)都关闭：这种构造允许将动力推进单元(10)与推进管道(15)隔离开。在这种构造中，流向阀(29)允许在系统运行期间通过关闭推进管道(15)与大气的连通来进行动力推进单元(10)的维护，而不受其空气流控制阀(23)的位置的影响。另外，这种构造导致在动力推进单元(10)的区域中关闭推进管道(15)与大气的连通，从而通过向紧急气动制动器增加冗余来增加系统的安全性。

(b)单元A(29A)打开，单元B(29B)关闭：这种构造朝连接管道(11)引导空气流直至推进管道(15)。

(c)单元A(29A)关闭，单元B(29B)打开：这种构造引导空气流通过辅助管道管段(28)朝向辅助推进管道(16)。

(d)单元A(29A)和单元B(29B)都打开：这种构造仅在将流向阀单元(29)的位置从打开位置切换到关闭位置期间发生，或者在相反的情况下发生，从而防止它们同时关闭，以及因此防止它们可能暂时中断由动力推进单元(10)提供给推进管道(15)的空气流。单元A和单元B的这种构造允许通过使单元(所述单元将在旨在打开的另一单元完全打开时关闭)保持打开位置来保持推进推力的连续性。

图9至图15示出了本发明的气动运输系统的设备的布置，其使得所述气动运输系统具有高容量。在每个高架导轨(6)的末端安装有管道端塞(30)，所述管道端塞由旋拧在推进管道(15)内的金属隔板组成并且模拟永久关闭的分段隔离阀。

如在任何传统的地铁系统中，跨接部(crossover)(31)都是必要的，以便允许操作的灵活性和提供高运输容量。跨接部(31)由一对导轨开关装置组成，这对导轨开关装置在绕行部区域中连接两条平行的高架导轨(6)，从而允许车辆(1)在它们之间自由穿过。跨接部(31)由四个彼此成一体的梁组成，四个梁中的两个梁属于绕行部而其它两个梁属于相邻的直线部。每个跨接部(31)至少包括分段隔离阀(17)，其具有防止在两个跨接部(31)被选择为切线方向时在相对方向的高架导轨(6)之间存在穿越空气流的功能。

还参考图4，通过位于中心车站(9)中的动力推进单元(10)的作用将车辆(1)从前一车站(9)拉到(抽吸或拉动模式)该中心车站。按顺序，车辆(1)通过相同的动力推进单元(10)的作用从中心车站(9)被推向(压力或推动模式)下一车站(9)，在所述下一车站处将车辆(1)输送到下一个动力推进单元(10)，按此顺序继续进行。

在非常靠近推进管道(15)中的动力推进单元(10)的连接管道(11)的排放点的距离处，配备有两个分段隔离阀(17)，一个分段隔离阀位于上游，另一个分段隔离阀位于下游，所述另一个分段隔离阀为了在抽吸模式下启动推进而被引入。该对分段隔离阀(17)总是以交替的方式处于打开和关闭位置，它们不能在系统运行期间同时关闭或同时打开。

每根导轨(6)都具有预编程的运行方向，但是可以在整个轨道中或在一个或多个分段中反转该方向，特别是对于部分单导轨中的降级操作(degraded operation)。为此，除了位于跨接部(31)中的那些分段隔离阀之外，推进布置的分段隔离阀(17)都伴随有两个大气阀(18)，一个大气阀位于上游，另一个大气阀位于下游，从而使得车辆(1)能够沿着任一方向(正常或反向)接近。

图9示出了在英国左侧行进方向的情况下(即，导轨(6)中的西到东移位(6)和导轨(6i)中的东到西移位)的用于在五个客运站(9A、9B、9C、9D和9E)之间进行夹环(pinchedloop)操作的气动推进的更简单的布置。总共存在四辆运行中的车辆(1A、1Bi、1C和1Di)和两辆备用车辆(1F和1Gi)，其由四个动力推进单元(10B、10D、10Bi和10Di)以压力和抽吸模式交替推进。

两条导轨(6和6i)接收管道端塞(30F、30G、30Fi和30Gi)，所述管道端塞执行永久关闭的分段隔离阀的功能。该轨道有六个跨接部(31Ad、31Bd、31Cd、31Dd、31Ed和31Gd)，其中两个跨接部(31Ad和31Gd)通常涉及返回转轨，而其余的跨接部则保留用于降级的操作模式。跨接部配备在车站(9A，9C和9E)的区域。

导轨(6和6i)具有用于配合件(32A至32Fi)的开口，这些开口在制造时被预先制备而成并且用金属塞密封，直到未来联接新的推进设备，然后随着推进布置变得更完整，所述配合件逐渐被阀(17和18)和动力推进单元(10)所替换。在接收到所有规划的设备后，它们变成图13和15所示的布置。

在正常操作机制中，车辆(1A)仅在车辆(1C)停靠在车站(9C)并且分段隔离阀(17A和17B”)处于关闭和锁定位置中之后才从车站(9A)离开驶向车站(9B)，从而界定讨论中的推进回路。命令大气阀(18A)变为打开位置，同时分段隔离阀(17B和17B’)保持打开，而大气阀(18B和18B’)保持关闭。在动力推进单元(10B)中，它们被命令以打开流向阀(29B’)和空气流控制阀(23C和23D)，同时流向阀(29B)和空气流控制阀(23A和23B)保持关闭，从而启动通过管道(11B)的抽吸模式。

在车辆(1A)离开的同时，经由连接管道(11D)通过处于抽吸模式中的动力推进单元(10D)的作用，位于前方的车辆(1C)又从车站(9C)离开驶向车站(9D)，沿着由处于关闭和锁定位置中的分段隔离阀(17C和17D”)所界定的推进回路移动。在开始移动之前，命令大气阀(18C)和分段隔离阀(17C’，17D和17D’)打开，同时命令大气阀(18C’)关闭。大气阀(18D和18D’)保持关闭。

当车辆(1A)接近车站(9B)并进入减速阶段时，大气阀(18B’)单独或与大气阀(18A)组合地自动开始根据预设的性能参数来调节气动制动过程。动力推进单元(10B)的空气流控制阀(23A和23C或23B和23D)可以替代且具有相同的最终结果地被成对使用以便模拟大气阀(18B’)的效果，从而替代所述大气阀并且具有将空气流排放到隔音的机械间的优点。

由于车辆(1A)停止在车站(9B)处，因此立即命令分段隔离阀(17B)关闭且锁定。在离开驶向下一车站(9C)之前，车辆(1C)

应该已经到达车站(9D)，同时分段隔离阀(17B’，17C)和大气阀(18C’)被命令打开而大气阀(18C)和分段隔离阀(17C’)被命令关闭。分段隔离阀(17B’)保持打开，大气阀(18B和18B’)保持关闭。

通过打开空气流控制阀(23A和23B)而在压力模式下启动动力推进单元(10B)，同时保持空气流控制阀(23C和23D)关闭。通过打开流向阀(29B)且保持流向阀(29B’)关闭，使空气流从辅助推进管道(16B)偏离。

一旦车辆(1A)上游的推进板安全地通过分段隔离阀(17B’)的位置，便命令流向阀(29B’)打开，从而使通过连接管道(11B)的空气通道畅通。在控制系统确认流向阀(29B’)成功打开之后不久，命令流向阀(29B)关闭，停止辅助管道(16B)中的空气流动，从而提供通过连接管道(11B)的专用通道，使得完成从辅助管道至连接管道的推进传递，而同时不会导致推进管道(15)中的气流中断，以及因此不会影响车辆(1A)的正常移动。在此之后，命令分段隔离阀(17B’)关闭且锁定，从而缩短原始的推进回路，并且保持在这种状态直到车辆(1A)到达车站(9C)。在流向阀(29B’)的任何不可用的情况下，辅助推进管道(16B)可以例外地推进车辆完全通过车站直至其目的地。

由于在图9的情景中施加的推进布置的规划中的特意简化，因初始需求低并且尽管在关闭分段隔离阀(17B’)时使车站(9B)的辅助推进管道(16B)的区域畅通，但是即使这样由于在车站(9A)处没有动力推进单元，紧跟在后面的车辆(1Bi)也不可能进入所述车站(9A)中，在该步骤中所述动力推进单元对应于配合件(32A’)中的一个，所述配合件用于在下一个场景中考虑的未来的扩展方案。

通过相同的顺序推理，车辆(1A)继续其运动直到导轨(6)的末端部。当该车辆到达车站(9E)时，可以开始在相对的导轨(6i)中沿相反方向返回的转轨过程。为此，命令分段隔离阀(17E’)和大气阀(18G)打开，同时命令大气阀(18E)关闭。分段隔离阀(17D”和17E)保持打开，同时分段隔离阀(17D’和17Gd)保持关闭。跨接部(31Gd)保持处于正常位置(切线)。

当动力推进单元(10D)通过将空气吹过连接管道(11D)而进入压力机制时，移动开始。当车辆(1A)安全地通过导轨切换设备的指示物时，其停止移动，由跨接部(31Gd)和导轨(6)的交叉点表示该指示物。随后，命令分段隔离阀(17Gd，17Ei，17D”i和17D’i)打开，同时命令分段隔离阀(17E’和17Di)关闭。大气阀(18G)保持打开，同时分段隔离阀(17Gi)和大气阀(18Ei，18D’i和18Di)保持关闭。命令跨接部(31Gd)至反向位置(曲线)。在流向阀(29Di)打开而流向阀(29D’i)关闭的情况下，动力推进单元(10Di)开始抽吸机制，从而将车辆拉动到导轨(6i)直至车站(9E)。

随着需求的增加，原始没有配备动力推进单元的车站现在逐渐变为具有动力推进单元，为此采用在建造期间留在其技术路面上的设施。在正常操作情况下，该措施的结果之一是使推进机制完全处于压力或抽吸中。

在图10中，移除用于单元(32A’，32C’，32Ei和32Ci)的阀联接件的配合件的侧向塞中的一个，以便允许连接管道(11A，11C，11Ei和11Ci)与新添加的相应的动力推进单元(10A，10C，10Ei和10Ci)的推进管道相连。因此，除了终端站(9A和9E)之外，所有车站现在都具有两个动力推进单元，所述终端站各自仅接收一个单元。这种布置允许车辆的数量加倍(其包括车辆(1B，1D，1Ei和1Ci))并且使得在所有正常情况期间仅在压力模式下操作它们。

除了引入伴随新的动力推进单元的阀之外，还增加了大气阀(18B”，18C”，18D”，18D”i，18C”i，18B”i)以便增加运输容量，原因在于所述大气阀允许车辆沿正常方向从确定的车站离开驶向下一车站，而同时所述下一车站不必是未占用的。

在这些情况中，在车辆(1B)仍然停在车站(9B)的情况下，车辆(1A)可以从车站(9A)离开驶向车站(9B)。为此，建立了从分段隔离阀(17A或17A’)到分段隔离阀(17B)的推进回路，所有分段隔离阀都处于关闭位置且被锁定，使用处于打开位置中的大气阀(18B”)以用于执行将空气排到大气中。

一旦通过关闭分段隔离阀(17B’)以及车辆(1B)朝车站(9C)向前移动到新的控制区块而使车站(9B)畅通，便命令分段隔离阀(17B)和大气阀(18B’)打开，同时命令大气阀(18B”)关闭，从而保持大气阀(18B)关闭，因此在完全安全和舒适的情况下延伸车辆(1A)仍然处于完全移动中的的推进回路，从而允许到达车站(9B)的乘客站台。

通过包括动力推进单元(10A和10Ei)也有利于终端处的转轨，例如，这允许停放在车站(9E)处的车辆通过使用处于压力模式中的动力推进单元而移动到导轨(6)的末端部，并且所述车辆通过处于抽吸模式中的动力推进单元(10Ei)的作用而在处于相反的位置的跨接部(31Gd)上朝导轨(6i)返回直到车站(9E)。这同时使得另一车辆可以通过导轨(6i)中的动力推进单元(10Di)的作用沿着位于车站(9D)和车站(9C)之间的分段同时移动。

在图11中，所谓的转轨动力推进单元(10G和10Fi)被添加到终端站(9A和9E)附近，其主要功能是在导轨(6和6i)端部处的夹环中为返回过程赋予灵活性。这些新型动力推进单元与新配备的阀门(18A”，18E’，18E”，18E”’i，18A’i和18A”i)整合地运行。因此，该布置允许包含两辆新的车辆(1E和1Ai)。

出于以下目的，进一步添加大气阀(18A”’，18B”’，18C”’，18D”’，18E”i，18D”’i，18C”’i和18B”’i)：

a)必要时允许在抽吸模式下沿正常方向的轨道的运行，同时又不损害性能；

b)允许以与规划的原始方向相同的性能、在相反方向上操作轨道，也使得车辆可以在下一个车站没有未占用的情况下从确定的车站离开驶向下一个车站，从而使降级的操作与正常操作匹配；

c)当相应的动力推进单元处于待机模式时，结合在相关车辆的位置上游和下游处的大气压阀的打开，允许在巡航阶段启动惯性滑行(coasting)运行，此时车辆将仅通过动能来移动；和

d)利用上游大气阀来补充下游的大气阀，以便有助于调节车辆气动制动。

在情景“a”中，通过处于抽吸模式的动力推进单元(10B)的经由连接管道(11B)的作用，车辆(1A)从车站(9A)离开驶向车站(9B)(所述车站(9B)未被强制占用)，其中流向阀(29B’)打开，而流向阀(29B)关闭。为此，命令大气阀(18A)和分段隔离阀(17A”和17B)打开，命令分段隔离阀(17A)和大气阀(18A’，18A”’，18B)关闭，分段隔离阀(17A’和17B’)保持打开，而大气阀(18B”和18B’)和分段隔离阀(17B”)保持关闭。当车辆(1A)通过分段隔离阀(17A”)的位置时，立即命令大气阀(18A”’)打开，并且命令分段隔离阀(17A”)关闭，从而通过处于压力模式中的动力推进单元(10Fi)的作用或者可选地通过处于抽吸模式中的动力推进单元(10A)的作用来释放车站(9A)以为了使处于导轨端部的转轨(从导轨(6i)至导轨(6))中的车辆(1Ai)进入。

在情景“b”中，在车辆(1A)仍停在车站(9A)处的情况下，车辆(1B)沿相反的方向从车站(9B)离开驶向车站(9A)，。为此，推进回路由处于关闭和锁定位置中的分段隔离阀(17B”)至阀(17A”)形成，使用处于打开位置中的大气阀(18A”)以用于将空气排到大气中。当车辆(1A)离开车站(9A)并且其中车辆(1B)完全移动时，在大气阀(18A)和分段隔离阀(17A”)打开而大气阀(18A”)关闭时，推进回路然后延伸到新关闭的分段隔离阀(17A)。

通过添加动力推进单元(10G和10Fi)也有利于终端处的转轨，例如，通过使用处于抽吸模式中的动力推进单元(10G)来允许停放在车站(9E)的位置中的导轨(6)中的车辆(1E)朝导轨的末端部移动。同时，如果必要地为了交通调节的目的，通过处于压力模式中的动力推进单元(10D)的作用，车辆(1D)可以在由处于关闭和锁定位置中的分段隔离阀(17D或17D’)与(17E)之间所界定的推进回路中移动，其中通过处于打开位置中的大气阀(18E’)来排放空气。为此，命令大气阀(18E”)和分段隔离阀(17E’)打开，同时命令大气阀(18E)关闭。大气阀(18G)和分段隔离阀(17Gd)保持关闭，从而形成由分段隔离阀(17E)和管道端塞(30G)所界定的推进回路。跨接部(31Gd)保持在正常位置中。当车辆(1E)抵达其在轨道末端处的正确位置时，命令分段隔离阀(17Gd和17Ei)和大气阀(18E’i)打开，同时命令分段隔离阀(17E’)关闭。大气阀(18G，18E”’i和18Ei)和分段隔离阀(17Gi和17E”i)保持关闭，并且跨接部(31Gd)处于反向位置，然后通过处于压力模式下的动力推进单元(10G)的作用，车辆(1E)朝导轨(6i)移动。

在图12中，气动推进系统2接收动力推进单元(10B’，10C’，10D’，10E，10D’i，10C’i，10B’i和10Ai)，以为了启动推动-拉动模式。这种添加使得能够在较大的车辆上进行操作，由于推进中引入的冗余而增加了系统的可用性指标，并且通过允许在白天时段不使用机械间时允许进入所述机械间而有助于其维护，在此期间，人员的成本更小，工作条件更好。没有包含额外的阀。

通过处于压力模式中的动力推进单元(10A)和处于抽吸模式中的动力推进单元(10B’)的组合的作用，车辆(1A)离开车站(9A)驶向车站(9B)。在该机制阶段，在该分段没有任何陡峭斜坡的情况下，只有一个动力推进单元(10A或10B’)持续推进车辆。推动-拉动推进也可以用于导轨切换的转轨中，无论是在终端的跨接部中还是在中间的跨接部中。

图13示出了当不存在分段的分支时的最完整的推进布置，其中用于阀联接件的所有配合件的塞被移除，以便为分段隔离阀(17B”’，17C”’，17D”’，17E”’，17D”’i，17C”’i，17B”’i和17A”’i)留出空间，这些分段隔离阀虽然是可选的，但执行向辅助功能气动输送系统添加更多的操作冗余的功能。

例如，如果动力推进单元(10B)由于任何原因不能使用，则车站(9B)和车站(9C)之间、沿正常方向的推动-拉动推进可以通过使用在由关闭位置中的分段隔离阀(17B”’和17C)所界定的推进回路中的动力推进单元(10B’和10C’)来进行。

图14示出了基于图13的最终构造的、包含站之间的中间分段的典型的推进布置。通常在两个车站之间的距离大于约1800米时创建中间分段，或者当能够在车站之间同时通行多辆车辆、车辆之间的间隔(车头时距(headway))非常短以增加气动运输系统的运输容量时创建中间分段，其中多辆车辆的总数量等于中间分段的数量。

在两个中间分段的最常见情况下，两个车站之间的分段被分成导轨(6)中的三个子分段(SUB1，SUB2和SUB3)以及导轨(6’)中的相同的三个子分段(SUB1i，SUB2i和SUB3i)，后者的集合仅基于车辆在相反方向上移动而相对于前者相反地布置。子分段(SUB2)是一过渡推进回路，其有时连接到子分段(SUB1)，其他时间则连接到子分段(SUB3)，因此，该子分段从来不会是独立的。

在正常移动方向上，子分段(SUB1)通常具有子分段(SUB3)的三分之二的长度，而子分段(SUB2)仅具有剩余的三分之一的长度，从而确保中间分段之间的行程时间的分布平衡。这样，当车辆从车站离开驶向另一车站时，其理想地在由子分段(SUB1)与子分段(SUB2)的组合所形成的区块内移动，而前方的车辆仅在子分段(SUB3)中移动。分段(SUB2)的功能之一是适应相对于车辆交通的原始时间表的可能变化，这受到车站延误和大规模交通系统的其他外部因素的干扰。

车辆(1BC)通过处于压力模式的动力推进单元(10B)和在抽吸模式下的动力推进单元(10BC)的同时作用而从车站(9B)离开驶向车站(9C)，从而释放车站(9B)，用于使车辆(1B)占据，从而用于乘客上下车。在示例性情况下，每当车辆(1BC’)仍处于子分段(SUB2)的分段中并且在控制区块内行进时，在处于抽吸模式中的动力推进单元(10C’)的作用下，在由处于关闭和锁定位置中的分段隔离阀(17B’和17BC’)所界定的、仅仅子分段(SUB1)构成的分段中推进车辆(1BC)，所述控制区块由子分段(SUB2)与子分段(SUB3)组合所形成并且由处于关闭和锁定位置中的分段隔离阀(17BC’和17C)所界定。

当车辆(1BC’)通过分段隔离阀(17BC”)的位置、空出子分段(SUB2)时，立即命令大气阀(18BC”’)打开，并且命令大气阀(18BC’)和分段隔离阀(17BC”)关闭，在这之后，车辆(1BC’)现在仅在子分段(SUB3)中移动，从而使得子分段(SUB2)可以自由地与子分段(SUB1)组合。此时，大气阀(18BC”)和分段隔离阀(17BC’)被命令打开，以便此刻仅在动力推进单元(10B)的作用下，车辆(1BC)可以安全地进入子分段(SUB2)，这是因为在该机制阶段，仅仅需要一个动力推进单元。

在车辆(1BC)离开车站(9B)时，子分段(SUB2)已经未被占用的理想情况下，该车辆将直接在位于子分段(SUB1和SUB2)之间的领域中移动，同时车辆(1BC’)仅仅在子分段(SUB3)中向前移动。

在图15中，添加了动力推进单元(10BC’和10BC’i)和相应的分段隔离阀(17BC”’和17BC”’i)，这除了增加系统冗余的明显功能之外，还允许在子分段(SUB1)的示例之后，在任何必要的时候，实施地形高度测量或者在不损失性能的前提下确保在紧急制动发生之后在分段中恢复运行的选项时，使子分段(SUB3)具有可用的推动-拉动推进的选择。第二个好处涉及控制区块中的车辆运行，该控制区块由子分段(SUB1)与子分段(SUB2)的组合形成，其中动力推进单元位于推进回路的末端，从而防止由(SUB2)组成的推进管道体成为静气室。也就是说，在这种情况下，从车站(9B)离开驶向车站(9C)的车辆(1BC)可以通过动力推进单元(10B和10BC’)的同时作用而被加速。动力推进单元(10BC)仅用于在动力推进单元(10BC’)意外的不可用时的转轨中采用。

Claims (7)

1.一种用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，所述气动运输系统包括设置有转向架的车辆(1)，每个所述转向架具有四个金属车轮(2)，所述金属车轮的车轴中的一根车轴连接到固定到推进板(4)的挂架(3)，所述车辆(1)在轨道(5)上移动，所述轨道安置于由支柱(7)支撑的高架导轨(6)上，在所述高架导轨(6)的顶部处具有用于使所述推进板(4)的所述挂架(3)通过的纵向槽(8)，沿着路径具有上下车的车站(9)以及动力推进单元(10、10’)，所述动力推进单元的连接管道(11)连接到所述高架导轨(6)，其特征在于：

﹣包括双重的高架导轨(6)，其中两个所述动力推进单元(10、10’)安装成用于以推动和/或拉动模式下的推进来运行，每个所述高架导轨(6)针对每个行进方向具有一对所述动力推进单元，所述动力推进单元(10、10’)连接到所述高架导轨(6)；

﹣所述动力推进单元(10、10’)安装在机械间(12)内，所述机械间定位在比乘客上下车的车站(9)的站台(13)更低的水平高度；

﹣具有辅助推进管道(16)，所述辅助推进管道分段地构造并且与所述推进管道(15)平行；

﹣具有一组导轨分段隔离阀(17)，所述分段隔离阀在所述推进管道(15)中位于所述动力推进单元(10、10’)的所述连接管道(11)的上游和下游，从而阻塞所述导轨(6)的对应分段中的空气流动；

﹣具有一组大气阀(18)，所述大气阀定位于所述导轨分段隔离阀(17)旁边，用于使空气进入所述高架导轨(6)的对应分段中或从所述高架导轨(6)的对应分段中排出；

﹣具有安装在所述连接管道(11)和鼓风机(22)之间的空气流控制阀(23A、23B、23C、23D)；和

﹣具有流向阀(29A，29B)，所述流向阀同步工作并且在所述鼓风机(22)和所述导轨(6)之间的完全打开和完全关闭的位置之间切换。

2.根据权利要求1所述的用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，其特征在于，所述空气流控制阀(23A、23B、223C、23D)是具有平行叶片或相对叶片的百叶帘式。

3.根据权利要求1所述的用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，其特征在于，所述空气流控制阀(23)有四种类型：压力控制阀(23A)、压力安全控制阀(23B)、抽吸控制阀(23C)和抽吸安全控制阀(23D)，所述压力控制阀(23A)和所述抽吸控制阀(23C)负责使空气进入所述动力推进单元(10)的所述鼓风机(22)的入口，所述压力安全控制阀(23B)和所述抽吸安全控制阀(23D)负责在所述动力推进单元(10)的所述鼓风机(22)的出口处的空气排放。

4.根据权利要求1所述的用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，其特征在于，通过声衰减器(14)使得所述空气进入所述机械间(12)以及从所述机械间排出。

5.根据权利要求1所述的用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，其特征在于，所述动力推进单元(10、10’)包括变速电动机驱动器(20)，所述变速电动机驱动器通过弹性联接器联接到工业用的所述鼓风机(22)。

6.根据权利要求1所述的用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，其特征在于，互连管道是包括两个相同的分段的套件，第一分段(24)安装在进气箱(26)的进入部处，第二分段(25)安装在所述鼓风机(22)的排放口上，所述第一分段和所述第二分段连接到风室(27)，所述风室沿着通往连接管道(11)的方向提供空气流的空气汇聚，用于流动到所述推进管道(15)和辅助管道分段(28)，所述辅助管道分段用于连接到所述辅助推进管道(16)。

7.根据权利要求1所述的用于乘客和/或货物的高容量运输的气动推进系统，其特征在于，流向阀(29A)安装在所述动力推进单元(10)与所述推进管道(15)之间，流向阀(29B)安装在所述动力推进单元(10)和所述辅助推进管道(16)之间。

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