CN111824186A - 全时智能直达单人悬轨交通 - Google Patents
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Abstract
一种不占用现有路面的高效节能低投资的全时智能直达单人悬轨交通系统，其特征是人行道、绿化带或者机动车道中央隔离带上安装的立柱，架设在立柱上的凹型半封闭轨道，在轨道下方悬挂行驶的可升降单人轿厢，具有以下特点：1、结构简单，所用技术成熟，相当于把单人电动自行车挂到轨道上运行，由于承重要求较小，所以建设成本非常低廉。2、单人轿厢可以单独运行，点对点直达，中间无需停车等待，没有交通拥堵和交通信号灯的等待时间，必要时可以将多个轿厢链接在一起编组运行，也可以增加高速运行轨道以提高通行效率。3、每个单人轿厢都有升降机构，乘客在普通路面即可上下轿厢，可以不用建设专用高架站台。4、系统运行完全由智能系统控制，减少了人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种公共交通系统，尤其是城市拥堵地段的公共交通，具体的说是一种不占用现有路面资源、投资少、运行效率高并且节省能源、可以全时智能直达的单人悬轨交通工具。.
背景技术
目前在大中型城市中，由于私家车辆的急剧增多，城市交通的拥堵现象比较严重，特别是重点地段重点时段的交通，已经严重影响了城市经济发展和居民生活质量的提高。
现有的城市公共交通系统大致有公交车、出租车和轨道交通(如有轨电车、地铁)等几种。无论公交、出租车还是有轨电车，都需要占用现有路面资源，特别在路口地段会造成更大的拥堵；地铁虽然不占用地面资源，但是初期投资巨大，地铁站口离住宅、工作单位的平均路程也较远。虽然城市大力发展公共交通系统，以求得更高的运输效率，但是由于公交系统在运行高峰时期的乘坐人员较多，公交车和有轨电车的速度较慢，乘坐时间长，过度拥挤造成乘坐体验感觉很差，很多人不得不开私家车，但是私家车又占用了较多的路面资源，又反过来影响了公路的运行效率。
为了解决上述问题，人们进行了很多有益的探索。比如，中国专利文献公开了一种高架列车(授权公告号：CN 100457517C)和一种悬索悬轨公共交通系统(授权公告号：CN209667071 U)等，它们的共同缺陷是：1、必须建设供乘客上下车厢的站台，既增加了工程造价，又较多的占用地面空间资源；2、当一列车厢中有乘客上下车时，整列车都要停下，耽误了其他乘客的时间，影响了通行效率；3、在乘客稀少、车厢空置时也要按时按量不间断运行，造成了巨大的浪费。
发明内容
本发明的目的是针对上述公共交通系统或者占用较多路面资源，或者投资巨大，并且运行效率较低、乘坐体验较差等问题，发明一种不占用现有路面资源、投资少、运行效率极高、乘坐体验好且节约能源、可以按乘客需要智能运行、点对点直达的单人悬轨交通。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本全时智能直达单人悬轨交通(以下简称悬轨)，包括在人行道、绿化带或者机动车道中央隔离带上安装的立柱，架设在立柱上的凹型半封闭轨道，在轨道下方悬挂行驶的可升降单人轿厢，以及可选择建设的供乘客上下车的高架站台，其特征在于，所述的悬轨系统具有中央控制系统，每个轿厢有控制系统和北斗卫星定位系统，乘客有乘车需求时，可用持有的个人智能终端(如手机、手提电脑、平板电脑等)通过5G网络向中央控制系统申请使用悬轨。
上述悬轨系统中，所述的中央控制系统有线路规划模块、运行监控模块和通信模块三部分构成。所述的线路规划模块和运行监控模块使用通信模块的5G网络功能与乘客的个人智能终端和轿厢的控制系统交换数据和控制信息，并共享数据和信息。
上述悬轨系统中，所述的每个轿厢都可以在中央控制系统的监控下单独运行，这时轿厢可从起点高速直达终点；多个轿厢也可以按需要编组运行。编组时，多个轿厢的控制系统之间用蓝牙系统交换数据和控制信息，并相互协调运行。
上述悬轨系统中，所述的轿厢具有自动升降装置，有条件的地点可以建设高架站台供乘客上下轿厢，此时无需启用升降装置；没有条件可不用建设站台，直接在人行道上划出标识，当有乘客上下轿厢时，轿厢在升降装置的作用下降落到有标识的地面上供乘客乘坐，当没有乘客上下轿厢时这个区域可供行人正常通行，既降低了建设成本、缩短了工期，又提高了道路的使用率。
上述悬轨系统中，所述的轨道包括运行轨道、乘车轨道和充电轨道，轿厢在运行和乘车轨道上的运行方向与轨道下方车辆的运行方向一致。
上述悬轨系统中，为了降低施工成本、缩短施工周期，所述立柱和轨道的安装，也可采用授权公众号：CN209667071 U所提出的悬索悬轨方法。
与现有技术相比，本悬轨系统的优点在于：
1、结构简单，所用技术成熟，相当于把单人电动自行车挂到轨道上运行，由于承重要求较小，所以建设成本非常低廉。
2、单人轿厢可以单独运行，点对点直达，中间无需停车等待，没有交通拥堵和交通信号灯的等待时间，必要时可以将多个轿厢链接在一起编组运行，也可以增加高速运行轨道以提高通行效率。
3、每个单人轿厢都有升降机构，乘客在普通路面即可上下轿厢，可以不用建设专用高架站台。
4、系统运行完全由智能系统控制，减少了人工成本。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在没有创造性劳动的前提下，还可以由这些附图获得其他附图。
图1支撑系统后视示意图
图2凹型轨道俯视示意图
图3是分岔轨道俯视示意图
图4是合岔轨道俯视示意图
图5是运行系统左视示意图
图6是动力车俯视示意图
图7是中央控制系统示意图
图8是轿厢控制系统示意图
图注：11.立柱，12.立柱横臂，13.凹型轨道，131.运行轨道，1311.受电弓，1312.供电线，132.乘车轨道，133.充电轨道，134.分岔轨道135.合岔轨道，136.限位挡板，137.限位挡板开口，138.轨道定位点，139.轨道开口，14.路面站台，21.单人轿厢，211.轿厢罩，212.轿厢基座，213.轿厢骨架，214.轿厢门，215.雷达探测装置，22.悬挂升降机构，221.轿厢升降驱动电机，222.升降缆绳，223.轿厢升降限位臂，224.固定销头，225.固定销套，226.悬挂杆，227.限位轴承，23.运行机构，231.导向轮，2311.双摇杆机构，2312.复位弹簧，2313.转向电磁阀，232.动力轮，233.车架，234.蓄电池，235.稀土永磁轮毂电机，236.轿厢定位感应器，237.阻尼减震器，238.电动刹车盘，239.激光测距仪，3.中央控制系统，31.线路规划模块，32.运行监控模块，33.5G通信模块，34.数据库，4.轿厢控制系统，41.轿厢运行控制模块，42.蓝牙系统，43.北斗卫星定位接收系统，5.个人智能终端.
具体实施方式：
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然，本实施例所描述的仅仅是本发明的一部分实施例，基于本发明中的实施例，本领域人员再没有做出创造性劳动的所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例包括：
一种全时运行的智能可点对点直达的单人悬轨交通系统(以下简称悬轨系统)，包括支撑系统、运行系统和控制系统三部分。
所述支撑系统(图1)包括在人行道、绿化带或者机动车道中央隔离带上安装的立柱11，高架凹型轨道13通过立柱横臂12架设在立柱上，以及可供乘客上下车的路面站台14和可选择建设的的高架站台。
所述立柱由钢管或钢筋混凝土制成，安装在现有路面机动车隔离带(高7到8米)、人行道或绿化带(高5到6米)中，可兼做路灯柱，对现有路面的使用不会有任何影响，凹形空中轨道架设在立柱上。由于轨道上运行的是单人轿厢，对立柱和轨道的支撑强度要求不高，因而整体造价很低。
所述凹形空中轨道(图2)由不锈钢型材或铝合金型材制成，包括闭环状的运行轨道131、乘车轨道132和充电轨道133，三种轨道之间通过分岔轨道134(图3)和合岔轨道135(图4)连接。轨道为倒凹形，中间有轨道开口139，悬挂升降机构22和运行机构23之间的悬挂杆226从轨道开口139通过。轨道开口两边限位挡板136的作用是定位限位轴承227以固定运行系统在轨道内的位置，在分岔轨道和合岔轨道岔口处有限位挡板开口137以便让运行机构通过。在分岔轨道(图3)分岔口上方、合岔轨道(图4)合岔口前100米上方处均有轨道定位点138，能精确确定运行机构的位置。
所述上下车区域14可以设置在乘车轨道下方的人行道的任意位置，只需要避让开小区出入口并在地面画出黄线示意。可以设置有保护行人的固定护栏，乘车轨道可以设置的比充电轨道稍低，但要保证当轿厢运行到此处时底部离地面2.5米以上以保证行人安全。有条件的也可以建设高架站台。
所述运行系统(图1，图5)由单人轿厢21、悬挂升降机构22、运行机构23三部分构成。
所述单人轿厢(图5)为流线型，通过悬挂升降机构22悬挂在运行机构的下方，轿厢长1.5米，宽0.8米，高1.2米，上半部分轿厢罩211由透明轻质有机玻璃或树脂构成，下半部分轿厢基座212、轿厢骨架213轿厢门214由合金、碳纤维或玻璃纤维材料的坚固承重材料构成，重量在40公斤以内。轿厢门214可采用平开或推拉式，由轿厢控制系统控制打开或关闭，人进入轿厢坐到座位上呈半卧状，不但乘坐体验感较好，又减少了轿厢的横截面积，降低了运行风阻。轿厢底部安装有雷达探测装置215，当轿厢在没有建设高架站台的上方需要降落时，雷达探测装置215可探测下方是否有行人或车辆等影响轿厢的安全降落。轿厢内也可安装空调系统或者通风口。本悬轨的主要作用是工作通勤车，因而一般轿厢只是适用于没有携带较大物品的成年单人使用，去掉座椅后也可用于运送货物。
所述悬挂升降机构(图5)由轿厢升降驱动电机221、升降缆绳222、轿厢升降限位臂223、固定销头224、固定销套225及控制系统构成。当轿厢行驶到(没有高架站台的)乘车区域上方的乘车轨道132，乘客需要上下车时，探测雷达215先确认到轿厢底部没有行人、车辆或其他物品，确认安全，则发出蜂鸣警告声并打开悬挂固定销224、225，启动升降电机221，放下升降缆绳222，并在升降限位臂223的共同作用下落下轿厢，打开轿厢门214，乘客可以进出轿厢：之后再以相反的过程升起并锁定轿厢。如果条件允许建设了高架站台，则当轿厢行驶到站台后，无需降下轿厢，直接打开轿厢门214即可进出乘客。固定销头224和固定销套225为电磁锁，可自动锁闭或在轿厢控制系统控制下打开。。
所述运行机构主要由导向轮231、动力轮232、车架233、蓄电池234、轿厢控制系统构成。由于运行机构在凹型轨道内，减少了雨水及光照的腐蚀，增加了使用寿命。运行设计时速60公里每小时(如需在高速轨道上运行，可以把设计时速提高到每小时80到100公里)，动力采用电动车使用的技术成熟的蓄电池234+高效稀土永磁轮毂电机235，有利于减少制造和使用成本，增加系统的可靠性；两个动力轮的轮毂电机可以有不同的额定功率和运行速度，在轿厢控制下在不同的运行速度下动作。车轮外包减震用实心橡胶，可增加乘坐体验感。当有需要时，轿厢控制系统指令电动刹车盘235动作，可以让运行系统减速或停车。
导向轮231的控制采用双摇杆机构2311(图6)，由于只有两个动作：直行和右转，因而控制非常简单，在分岔轨道134处，如果不需要转向则无任何动作，运行机构继续向前运行；如需转向，当运行机构定位感应器236感应到定位磁点138后，转向电磁阀2313在轿厢控制系统的控制下动作，牵引双摇杆机构2311带动导向轮231向右转向，转向完毕，转向电磁阀2313停止动作，双摇杆机构2311在复位弹簧2313的作用下带动导向轮231复位，恢复运行机构的直行动作。运行机构23运行到合岔轨道135处，限位轴承227在限位挡板136的作用下，拉伸复位弹簧2312，转动双摇杆机构2311使得导向轮231先右转，并入直行轨道，后在限位轴承227和复位弹簧2313的双重作用下复位，使运行机构直行。限位轴承227在限位挡板136的作用下，既能在合岔轨道使导向轮右转，又能保证运行机构正常运行时，能运行在轨道的中间位置。
运行机构可以点到点单独运行，为安全起见需要轿厢间隔一定距离，但是影响了通行效率。为了提高效率或其他需要，比如某个轿厢出现故障无法运行需要其他轿厢救援时、乘客携带较大的行李需要使用货物轿厢时、两个以上的乘客由同一地点出发或去同一个目的地时、两个以上的轿厢可以在同一轨道上运行较长距离等情况，由于轿厢运行时速度基本相同，相对速度很小，所以无论处于静止还是运行状态，这几个轿厢都可以在固定销头224和固定销套225的共同作用下随时连接固定在一起同时运行，或按需要随时分离。在链接时阻尼减震器237可以减少轿厢的震动，增加乘车体验，在两个轿厢链接时，后方运行机构上的激光测距仪239可以随时观测与前方运行机构的距离，保证链接的顺利进行。链接锁死后，后面运行机构的运行方向完全可以由前面运行机构的链接固定销头224控制，运行机构之间的控制系统通过蓝牙系统交换数据和控制信息，在中央控制系统的指挥下共同协作运行。
当没有运行任务时运行系统可以在充电轨道133处等候，同时受电弓1331从供电线1332处取电给蓄电池234充电。
所述的控制系统(图7、图8)由中央控制系统3和每个轿厢的控制系统4构成。
所述的中央控制系统有线路规划模块31、运行监控模块32、通信模块33和数据库34四部分构成，中央控制系统3和每个轿厢的控制系统4之间、中央控制系统3和乘客持有的个人智能终端5(如手机、手提电脑、平板电脑等)之间通过通信模块的5G网络功能交换并共享数据和信息。
所述的轿厢控制系统控制4包括轿厢运行控制模块41、蓝牙系统42、北斗卫星定位接收系统43和通信模块33。轿厢运行控制模块41在中央控制系统的监控下控制本运行系统的上下乘客、运行停车等动作。当轿厢链接运行时，蓝牙系统42用于相邻轿厢之间数据和控制信息交换。
当乘客有乘车需求时，可以通过个人智能终端5向中央控制系统3发出即时或定时乘车要求，中央控制系统接到乘客要求后，按需要调动与乘客距离最近的轿厢到达乘车点，等乘客乘车后，线路规划模块31查验数据库并给出轿厢运行系统的运行路线、与其他轿厢运行系统的安全距离、经过各个岔路口的时间等，以保证轿厢以最安全的方式、在最短的时间内到达目的地，同时把相关数据存入数据库。运行监控模块32随时通过通信模块33与各个轿厢的运行控制模块41联系并监控他们的运行位置和运行状态，并与数据库34内存储的相关数据对比，以保证轿厢的安全运行。当运行监控模块32发现各个轿厢的运行状态与数据库中的数据不一致时，及时通知线路规划模块31并按需要修正
本悬轨的运行效率：以一根轨道的平均运行速度60km/h、轿厢间隔50米计算，每小时可以通过1200辆轿厢，即1200人；而没有拥堵时，以某路公交车间隔5分钟发一辆，每辆能乘坐80人，每小时也不过运送960人。如果另外架设高速轨道，平均速度可达80km/h以上，再有轿厢连接固定运行、没有红灯和交通拥堵的情况，所以比公交车的运行效率高很多。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构或改变，以及直接或间接运用在其他相关技术领域均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种全时智能直达单人悬轨交通，其特征在于，不占用现有路面资源，可按乘客需要全天候全自动运行，它包括支撑系统、运行系统和控制系统三部分。所述支撑系统包括轨道和支撑轨道的立柱，所述运行系统包括单人轿厢、悬挂升降机构和运行机构，所述控制系统包括中央控制系统和每个轿厢的控制系统。
2.如权利要求1所述的全时智能直达单人悬轨交通，其特征在于，所述支撑系统位于现有路面或绿化带的上方，所述轨道为可保护运行系统的倒凹形半封闭轨道。
3.如权利要求1所述的全时智能直达单人悬轨交通，其特征在于，所述运行系统按乘客需要，既可以单独运行、高速点对点直达，又可以多个轿厢链接成一列同时运行。
4.如权利要求1所述的全时智能直达单人悬轨交通，其特征在于，所述悬挂升降机构让乘客在乘车轨道下方的普通路面即可上下轿厢，无需建设专用站台。
5.如权利要求3所述的全时智能直达单人悬轨交通，其特征在于，所述运行系统的单人轿厢既可以运送乘客，也可以运送货物。
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