CN111301441B - 一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，包括公路两旁的若干支撑柱、流线型车体、立体分层空间轨道系统、天桥站台、流线型仿机翼，所述流线型仿机翼安装在列车车体两侧，利用列车车头下的电动涡轮机产生前进的动力，通过相对运动的气流对仿机翼产生向上的升力，减少了仿机翼端头滚轮对两侧轨道系统的压力，所述的滚轮位于轨道梁内部的导轨上，所述的立体分层空间轨道系统位于道路两旁若干支撑柱的内侧壁上，分为左右两排对应的立体空间轨道线；本发明利用公路上方的空间，开发了一种立体分层空间的浮力交通系统，具有空间利用率高，造价低，实用性好，造型美观的优点。

Description

一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统

技术领域

本发明涉及一种交通系统，尤其涉及一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统。

背景技术

现如今，许多大城市为解决城市地面交通系统拥堵的现象，进而开发地下地铁，但地铁建设投资巨大，而且对地层的破坏很大，施工困难，容易遇到地下暗河和流沙等情况，并且运用成本很高。而且对于二、三线城市，根本没有资金投资建设巨额、高技术的地铁项目，这些条件很大程度上限制的许多城市的交通发展。

现如今，各大城市经常遭遇洪水、暴雨等自然灾害的影响，城市路面上经常囤积大面积不能及时排放的水，路面上的水经常淹没过汽车的发动机，而导致汽车无法行驶，这进一步造成了城市交通的拥堵，影响城市人们的正常生活。

现如今，各大城市道路上方设置有许多供给人们行走的天桥，但天桥功能单一，而投资建设的成本相对较大，并且城市公路上方的空间并未得到有效利用。

现如今，连接各大城市之间的交通工具，均是火车、动车、高铁、飞机，但火车速度太慢，火车、动车和高铁均只在单层空间内行驶，上部空间并未得到有效利用，这造成了很大的空间浪费，而且当轨道被洪水淹没或有障碍物时，会阻碍列车前进，进而容易发生安全事故。对于飞机，运营成本高，同时需要特大的起飞、降落跑道，另外，飞机受天气的影响特别大，在雷雨、台风等自然天气因素下，均不能使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，利用公路两旁的支撑柱，支撑立体空间的分层轨道线路，每层轨道线对应的两条轨道梁之间有仿机翼作为车体支撑架的流线型列车，行驶的列车受到仿机翼升力的作用，使每层轨道线受到的竖向压力很大程度上减少，仿机翼端部滚轮与轨道线内导轨之间的摩擦力减少，当升力等于列车重力时，滚轮与导轨之间摩擦力减少到最小，减少了列车行驶过程中的摩擦能量损失，提高了列车行驶的速度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，包括设置在城市公路两侧的起支撑作用的若干支撑柱；

与支撑柱连接的立体分层空间轨道系统：包括多层空间对应的轨道线；

设置在轨道线上的流线型仿机翼：作为悬空有轨列车的支撑架，支撑整个列车体，在列车相对运动的气流下产生巨大的升力，抵消大部分列车的重力，减少仿机翼端头滚轮对导轨的压力，进而减小列车前进的阻力，增大列车前进速度，在列车制动时，增大空气阻力，使列车快速制动；

与流线型仿机翼连接的流线型列车；

与立体分层空间轨道系统对应的若干与支撑柱连接的天桥站台：作为流线型列车的下站地点，作为地面道路两旁行人的行走桥梁；

用于控制列车起动、制动，控制交通信号灯的电路系统。

优选的，所述轨道线包括轨道梁，所述轨道梁为与支撑柱连接的开口矩形梁，所述矩形梁的内侧最下方连有减震垫，减震垫上连接有朝上U型导轨，朝上U型导轨上有滚轮，所述滚轮延列车重力位置的水平轨道垂直线对称布置，所述滚轮与流线型仿机翼连接，所述矩形梁内侧上方连有与滚轮对应的朝下U型导轨，所述矩形梁通过连接件与巨型角钢固定，所述巨型角钢与支撑柱固定，所述矩形梁下部悬挂有若干路灯，便于更好的与列车配合，便于更好的支撑列车运行，路灯可以起到很好的照明作用，延列车重力位置的水平轨道垂直线对称布置的滚轮，可以使每个滚轮受力大小均匀，保证列车运行平稳，当滚轮上升时，可以延朝下U型导轨滚动。

优选的，所述的减震垫延朝上U型导轨纵向设置，有利于减少滚轮滚动产生的震动。

优选的，所述流线型仿机翼对称安装在流线型机体两侧，所述流线型仿机翼包括翼梁、加强肋、接头、桁条、制动装置、轮轴、弹簧导线杆，翼梁、桁条与加强肋通过熔融焊接在一起，所述轮轴固定到仿机翼端部，所述轮轴与滚轮连接，所述制动装置包括仿机翼端头滚轮的刹车装置、仿机翼上方中心线上的制动机构，所述制动机构包括液压活塞、撑杆、挡风板，所述液压活塞一端与仿机翼相连，另一端与撑杆的一端连接，撑杆的另一端与挡风板上方通过转轴相连；所述弹簧导线杆设置在仿机翼端部上方中心线位置，所述弹簧导线杆包括弹簧活塞、导线棒、电刷，电刷通过导线棒与弹簧活塞相连，所述弹簧活塞底部固定在仿机翼上方；所述电刷与导线接触通电，所述的导线设置在遮挡板下部，所述遮挡板连接在轨道梁上方端部，列车刹车时，在制动阶段，制动机构自动启用，电动涡轮机停止工作，仿机翼上方的液压活塞打开，撑杆伸出，挡风延转轴旋转45°-75°，挡风板受到很大的空气阻力作用；配合刹车装置有利于很好的实现列车的快速制动。

优选的，所述刹车装置包括与滚轮对应刹车盘、夹紧刹车盘的车轮卡钳，刹车卡钳对应设置在轮轴上，所述刹车卡钳的活塞端与刹车盘连接，所述刹车卡钳的活塞缸的进油出油口通过电磁阀与刹车油箱，所述电磁阀与电路系统的控制芯片连接，刹车盘在制动阶段，仿机翼端头轮轴上的车轮卡钳自动夹紧滚轮上的刹车盘，有利于更好实现列车快速制动。

优选的，所述流线型列车包括流线型机体、设置在机体驾驶舱下部与轮轴连接的电动涡轮机、设置在机体内部的乘客仓、设置在机体尾部的尾翼，有利于更好的进行运行，有利于更好的载客，尾翼具有减震和平衡作用。

优选的，所述天桥站台的两端与支撑柱连接，所述天桥站台连接有楼梯，所述天桥站台上设置有交通信号灯，所述支撑柱外形为长方体型结构，可以更好的作为流线型列车的下站地点，作为地面道路两旁行人的行走桥梁，可以更好的提供交通信号。

优选的，所述交通信号灯包括行人行驶的绿灯和列车到站时的红灯，便于更好的提供交通信号。

优选的，所述多层空间对应的轨道线之间连接有L型支撑杆，所述L型支撑杆形成网状支撑单元，所述L型支撑杆与上、下层轨道梁熔融焊接，有利于使轨道线支撑更牢固。

优选的，所述电路系统包括包括芯片、集成电路板，所述芯片通过集成电路板与电动涡轮机、制动装置、弹簧导电杆、导线、路灯、交通信号灯连接，有利于更好的控制列车的运行与制动。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，充分利用城市公路上方的空间，设计立体分层空间轨道系统，使列车在每层独立的轨道线内运营，显著提高了城市空间的利用率，减小了地面交通系统的压力，解决了地面交通空间单一的问题；使用立体分层空间轨道线，避免了因洪水、暴雨造成的地面交通堵塞问题；使用立体分层空间轨道线，避免了列车侧翻、跑出轨道、碰撞一系列交通事故，具有很高的安全性；使用环保污染极小的电能作为能源，避免了汽油等有机燃料对大气的污染，从本质上解决了有机燃料的污染问题；运用相对运动的空气对仿机翼的升力，极大提高了列车运营的速度，将天桥作为列车站台，增加了天桥的功能，使道路交通设施更加经济合理化。

附图说明

图1为本发明的立体分层空间结构的侧视示意图；

图2为本发明的天台站台的结构示意图；

图3为本发明的支撑柱系统的结构正视示意图；

图4为本发明的流线型列车的结构俯视示意图；

图5为本发明的流线型列车的结构仰视示意图；

图6为本发明的仿机翼端部的转轴示意图；

图7为本发明的轨道线的截面示意图；

图8为本发明的仿机翼相对空气气流的作用示意图；

图9为本发明的仿机翼的结构示意图；

图10为本发明的电路控制示意图；

图11为本发明的流线型列车的加速受力示意图；

图12为本发明的流线型列车的匀速受力示意图；

图13为本发明的流线型列车制动时的受力示意图；

图14为本发明的制动机构展开时的结构示意图。

其中：mg、列车重力；F1、列车牵引力；Fn、导轨对列车的支持力；F2、仿机翼浮力；f、导轨摩擦力；f1、机体空气阻力；f2、挡风板阻力；1、电动涡轮机；2、滚轮；21、刹车盘；22、朝上U型导轨；23、朝下U型导轨；3、轨道梁；31、减震垫；4、遮挡板；41、导线；5、轮轴；51、车轮卡钳；6、连接件；7、L型支撑杆；8、弹簧活塞；81、导线棒；82、电刷；9、流线型机体；91、仿机翼；911、转轴；912、挡风板；913、撑杆；914、液压活塞；92、驾驶舱；93、尾翼；94、流线型曲线；95、接头；96、加强肋；97、翼梁；98、桁条；10、地面行车道；11、钢筋混凝土柱；111、钢筋笼；12、座椅；13、路灯；14、巨型角钢；141、螺栓；15、人行道；16、列车站台；17、楼梯；18、扶手；19、交通信号灯。

具体实施方式

为了使本领域普通技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图1～图14以及列举本发明的可行性实例，对本发明作进一步的详细说明，本实施例的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围。

如图1-图3所述，为本发明的立体三层独立空间浮力交通系统：

所述的立体三层独立空间浮力交通系统包括地表公路车辆行驶空间、第二层导轨线路流线型列车行驶空间、第三层导轨线路流线型列车行驶空间；所述的立体三层独立空间浮力交通系统包括电路系统、流线型列车、流线型仿机翼91、空间轨道系统、支撑柱、天桥站台，所述的支撑柱采用钢筋混凝土柱11。

所述的电路系统包括芯片、集成电路板、电动涡轮机1、制动装置、弹簧导电杆、导线41、路灯13、交通信号灯19，芯片控制电动涡轮机1和制动装置的工作状态。

所述的流线型列车包括电动涡轮机1、乘客舱、尾翼93、流线型机体9，所述的电动涡轮机1作为列车前进的动力设备，所述的电动涡轮机1位于流线型机体9车头下，能产生巨大的牵引力，使列车前进。

所述的流线型仿机翼91对称安装在流线型机体9的两侧，所述的流线型仿机翼91包括制动机构、轮轴5、弹簧导线杆，所述的轮轴5固定到仿机翼91内桁条98端部上，所述的仿机翼91在列车相对运动的气流下产生巨大的升力，抵消大部分列车的重力，增加列车的平衡性。

所述的空间轨道系统包括第二、三层空间对应的轨道线，所述的轨道线包括一端设有的轨道梁3、连接件6、巨型角钢14、减震垫31、朝上U型导轨22、朝下U型导轨23、路灯13、导线41、遮挡板4、螺栓141。

所述的钢筋混凝土柱11设置在城市公路两侧，所述的钢筋混凝土柱11与轨道线的巨型角钢14通过螺栓141相连，所述的钢筋混凝土柱11与轨道线的轨道梁3通过连接件6相连。

所述的天桥站台具有两大功能，其一，作为流线型列车的列车站台16，其二，作为地面道路两旁行人的行走桥梁，列车站台16两端嵌入钢筋混凝土柱11，列车站台16与楼梯17相连。

所述的芯片位于集成电路板上，所述的集成电路板设置于驾驶舱92内，所述的集成电路板与电动涡轮机1、制动系统、弹簧导线杆通过导线41相连。

如图4-图9所述，为本发明的流线型列车及轨道的细部构造：

所述的流线型列车包括列车车体9和流线型仿机翼91，所述的流线型仿机翼91具有三大功能，其一，作为悬空有轨列车的支撑架，能承受很大的剪力、力偶、弯矩作用，支撑整个列车机体9；其二，仿机翼91在列车相对运动的气流下产生巨大的升力，抵消大部分列车重力mg，减少了仿机翼91端头滚轮2对轨道梁3的压力，进而减小了列车与导轨之间的摩擦力f，增大了列车前进速度；其三，列车制动时，仿机翼91上方的制动机构打开，增大挡风板空气阻力f2，使列车快速制动。

所述的轨道梁3为一端开口的矩形钢梁，所述轨道梁3的内侧最下方连有减震垫31，减震垫31上连有朝上U型导轨22，朝上U型导轨22上有滚轮2，所述滚轮2延列车重力mg中心位置的轨道水平垂直线对称布置，所述的轨道梁3内侧上方连有朝下U型导轨23，所述的轨道梁3侧边与钢筋混凝土柱11通过连接件6相连，所述的轨道梁3下边与巨型角钢14通过连接件6相连，所述的轨道梁3下方悬挂有路灯13。

所述的巨型角钢14上方是连接件6，所述的巨型角钢14侧边是钢筋混凝土柱11，所述的巨型角钢14与钢筋混凝土柱11通过螺栓141相连，所述的钢筋混凝柱11外形为长方体型。

所述的减震垫31延朝上U型导轨22纵向设置，有效减少滚轮2滚动使产生的震动。

所述的制动装置包括仿机翼91端头滚轮2的刹车装置仿机翼91上方的制动机构，所述的制动机构由液压活塞914、撑杆913、挡风板912组成，液压活塞914一端与仿机翼91相连，液压活塞914另一端镶嵌有撑杆913，撑杆913另一端与挡风板912上方通过转轴相连，所述的制动机构在列车刹车时自动启用。

所述的流线型仿机翼91含有接头95、加强肋96、翼梁97、桁条98，接头95与流线型机体9侧边相连，加强肋96与翼梁97、桁条98熔融焊接在一起。

所述的弹簧导线杆设置在仿机翼91端部上方中心线位置，所述的弹簧导线杆由弹簧活塞8、导线棒81、电刷82组成，电刷82下端与导线棒81相连，导线棒81与弹簧活塞8相连，弹簧活塞8底部固定到仿机翼91上方。

所述的电刷82与导线41接触通电，所述的导线41连接在遮挡板4下，所述的遮挡板4连接在轨道梁3的上方端部。

所述的L型支撑杆7作为上下层开口轨道梁3之间的支撑构件，若干的L型支撑杆7形成网状支撑单元，所述的L型支撑杆7与上、下层轨道梁3熔融焊接。

所述的天桥站台上设置有交通信号灯19，所述的交通信号灯19分为行人行驶的绿灯和列车到站时的红灯。

所述的尾翼93固定连接在列车机体9的尾部上方，所述的尾翼93具有减震和平衡作用。

如图10-图14所述，为本发明的立体三层独立空间浮力交通系统中列车运营状态：

所述列车在启动加速阶段，车体下方的电动涡轮机1运行，在恒定的牵引力F1作用下，列车启动前进，仿机翼91在列车前进时受到相对运动的空气浮力F2作用。

所述列车在启动加速阶段，由于流线型列车受到浮力F2的作用，使仿机翼91端部滚轮2受到的导轨支持力Fn逐渐减小，使导轨摩擦力f逐渐减小，当仿机翼91的浮力F＝mg时，导轨所受摩擦力f＝0。

所述列车在运行时，当列车匀速阶段时：列车牵引力F1等于导轨摩擦力f与机体空气阻力f1之和，即：F1＝f+f1。

所述列车在制动阶段，电动涡轮机1停止工作，仿机翼上方的液压活塞914打开，撑杆913伸出，挡风912延转轴911旋转45°-75°，挡风板受到很大的空气阻力f2作用；仿机翼端头轮轴5上的车轮卡钳自动夹紧滚轮2上的刹车盘，实现列车快速制动。

所述列车在运行过程中，若遇到大风时，仿机翼受到很大的浮力F2作用，出现F2>mg，滚轮延朝上U型导轨滚动。

所述的立体分层空间浮力交通系统不局限于城市公路上方，所述的立体分层空间浮力交通系统也可作为连接各大城市之间的交通系统，使用立体分层空间，可以使多条列车同时分层悬空运营，增加城市之间的交通流量。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，在不偏离本发明原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，包括设置在城市公路两侧的起支撑作用的若干支撑柱；与支撑柱连接的立体分层空间轨道系统：包括多层空间对应的轨道线；设置在轨道线上的流线型仿机翼：作为悬空有轨列车的支撑架，支撑整个列车体，在列车相对运动的气流下产生巨大的升力，抵消大部分列车的重力，减少仿机翼端头滚轮对导轨的压力，进而减小列车前进的阻力，增大列车前进速度，在列车制动时，增大空气阻力，使列车快速制动；与流线型仿机翼连接的流线型列车；与立体分层空间轨道系统对应的若干与支撑柱连接的天桥站台：作为流线型列车的下站地点，作为地面道路两旁行人的行走桥梁；用于控制列车起动、制动，控制交通信号灯的电路系统，所述流线型仿机翼对称安装在流线型机体两侧，所述流线型仿机翼包括翼梁、加强肋、接头、桁条、制动装置、轮轴、弹簧导线杆，翼梁、桁条与加强肋通过熔融焊接在一起，所述轮轴固定到仿机翼端部，所述轮轴与滚轮连接，所述制动装置包括仿机翼端头滚轮的刹车装置、仿机翼上方中心线上的制动机构，所述制动机构包括液压活塞、撑杆、挡风板，所述液压活塞一端与仿机翼相连，另一端与撑杆的一端连接，撑杆的另一端与挡风板上方通过转轴相连；所述弹簧导线杆设置在仿机翼端部上方中心线位置，所述弹簧导线杆包括弹簧活塞、导线棒、电刷，电刷通过导线棒与弹簧活塞相连，所述弹簧活塞底部固定在仿机翼上方；所述电刷与导线接触通电，所述的导线设置在遮挡板下部，所述遮挡板连接在轨道梁上方端部。

2.根据权利要求1所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述轨道线包括轨道梁，所述轨道梁为与支撑柱连接的开口矩形梁，所述矩形梁的内侧最下方连有减震垫，减震垫上连接有朝上U型导轨，朝上U型导轨上有滚轮，所述滚轮延列车重力位置的水平轨道垂直线对称布置，所述滚轮与流线型仿机翼连接，所述矩形梁内侧上方连有与滚轮对应的朝下U型导轨，所述矩形梁通过连接件与巨型角钢固定，所述巨型角钢与支撑柱固定，所述矩形梁下部悬挂有若干路灯。

3.根据权利要求2所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述的减震垫延朝上U型导轨纵向设置。

4.根据权利要求1所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述刹车装置包括与滚轮对应刹车盘、夹紧刹车盘的车轮卡钳。

5.根据权利要求1所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述流线型列车包括流线型机体、设置在机体驾驶舱下部与轮轴连接的电动涡轮机、设置在机体内部的乘客仓、设置在机体尾部的尾翼。

6.根据权利要求1所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述天桥站台的两端与支撑柱连接，所述天桥站台连接有楼梯，所述天桥站台上设置有交通信号灯。

7.根据权利要求1所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述交通信号灯包括行人行驶的绿灯和列车到站时的红灯。

8.根据权利要求1所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述多层空间对应的轨道线之间连接有L型支撑杆，所述L型支撑杆形成网状支撑单元，所述L型支撑杆与上、下层轨道梁熔融焊接。

9.根据权利要求1所述的一种城市公路上方的立体分层空间浮力交通系统，其特征在于，所述电路系统包括芯片、集成电路板，所述芯片通过集成电路板与电动涡轮机、制动装置、弹簧导电杆、导线、路灯、交通信号灯连接。

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