CN112218791A - 车站通行时用于相邻地铁站之间的客运系统 - Google Patents

Abstract

每条线路和方向上的自动驾驶智能地铁列车可以被分为连续运行的两类。在本发明中，第一类停靠在所有的奇数站台，第二类停靠在所有的偶数站台，当在两座车站间运行时，每两列地铁列车相互联系，将所有乘客根据他们的目的地进行交换。所有的地铁列车相互分开，以确保后车在下一站停靠，而前车继续行驶无需停靠，与刚从前一站驶离的地铁列车相衔接。如此一来，列车的停靠时间缩短了，旅客们节约了通行时间，列车运营时段缩减，而且乘客们能够在地铁列车到达之前抵达各自的目的地。除此以外，50％的刹车与启动能耗被节约下来。

Description

车站通行时用于相邻地铁站之间的客运系统

现有状态：

地铁网络由若干条双向运营的线路构成，每个方向上均有若干列的地铁列车行驶，还包括若干节车厢，且列车在线路上的所有车站均需停靠。列车每站的停靠时间约为60秒，这包括减速时间，驻车时间，以及加速时间。

现有系统面临的问题与缺陷

由于地铁列车在所有车站都要停靠，所以每一趟列车的行程耗时较长。

因此，为了到达最终目的地，很多乘客被迫在许多站台停留而浪费了大量时间。

除此之外，由于地铁列车需要在每一个站台刹车和重新启动，浪费了大量能源。

创新点：

地铁列车停靠的站台总数将减少一半，本专利为所有旅客在连续的两列地铁之间换乘开创了一种新的方法，因此：

1、缩短了每列地铁列车的总行程时间，极大地提高了效率。

2、在很大程度上缩短了广大旅客乘坐地铁出行的时间，使得每位旅客更快抵达目的地。

3、将刹车和重新启动相关必要能耗降低至一半。

详细描述：

新型地铁列车的车厢更少。例如：旧式地铁列车由6列车厢构成，而新型地铁列车仅包括一节、两节或者三节车厢。我们将某条线路上的一列新地铁列车命名为：

A1，A2，A3，A4，……

所有奇数编号的地铁列车仅在奇数号站台停靠，同样，所有带有偶数编号的地铁列车仅在偶数号站台停靠。

通过计算机对所有地铁列车进行全面控制，并配备一系列传感器以确保列车的安全运行。

当地铁列车在指定站台停靠之后，已经到达目的地的部分乘客离开车厢，另一部分新乘客进入车厢(计划乘坐一站的旅客从列车后部进入车厢，乘坐两站的旅客将从列车中部进入车厢，乘坐三站或者更多站的旅客从列车前部进入车厢)。随后，列车门关闭，列车开始提速直至达到常规运行速度。此刻，另一趟列车未在前一站台停靠而需在本站停靠的列车将从第一列列车后方与之相连，两列地铁随即合并，相连接的门打开，乘客进行换乘。

具体方式如下：(车厢后部只需再乘坐一站的乘客应进入后方相连车厢，因为后方相连列车将在下一站停靠。后方相连列车上计划到达奇数站台的乘客应进行一次换乘，而行程匆忙的乘客应连续进行若干次换乘)。当两车的连接时间(大约为40秒或更长时间，具体根据两站之间的距离而定)结束后，所有车门关闭，两辆地铁再次分离。然后，后方列车减速并在下一站台停靠，而前方列车将通过下一站台不停靠，随后与另一列地铁列车(这辆地铁列车刚从上述车站驶离并提速至额定速度)再次连接，乘客将进行新一轮的换乘。

在新系统中，地铁列车的数量将会多于旧式系统中地铁列车的数量，因此应当缩减每列地铁的车厢数量。最终应当确保每分钟通过两列地铁，其中一列不停靠，另一列停靠，以便旅客上下车。不停靠进站的地铁列车应当与此前刚驶离的列车的后部相连接，相连接的门互相打开，以便计划在下一站下车的旅客进行换乘，而旅程未结束的旅客则可继续乘车，从而减少停靠时间，缩短通勤时间。

老人、孕妇以及特殊人士从列车中部上车，如需到达偶数站台，可不换乘；如需再乘坐一站，则进入车厢后部，并换乘至后部相连列车(此列车将在下一站停靠)。如计划到达奇数站台，则进入列车前部并进行一次换乘，随后在列车中部进行休息，直至抵达目的地。以这种方式进行换乘可以节约20％以上的时间。

行程匆忙的旅客需要经过许多站台，因此应进入列车前部并完成所有换乘直至目的地。以此种方式，他们可以节约40％以上的时间。

新型客运系统将给旅客带来什么益处：

旅客们将节约行程时间，甚至缩减至50％。

新型客运系统将给地铁运营公司带来什么益处：

由于地铁列车仅在奇数站(偶数站)停靠，因此在一趟客运可以节省约20％的时间，进而提高工作效率。

旧式地铁列车逢站必停，但是新式地铁列车仅在奇数或者偶数站停靠，因此可以节约50％的减速与启动能耗。以中国广州地铁为例，广州地铁共设有将近200个站台，在每个站台，地铁的停靠次数将接近300次/天。并且，一列列车包括6节甚至更多车厢，一年运营365天，照此计算，一列列车每年的停靠次数远高于1亿次，重新启动次数为1亿次，如果我们能将此数字降至一半，将在很大程度上降低能耗并节约时间。

运行方式：

高峰期和非高峰期状态：

现有系统的地铁运营，在通勤高峰期，缩短地铁列车之间的发车间隔；在非高峰期(例如接近凌晨十二点之前)延长地铁列车的发车间隔，因此，乘客必须在车站等候很长一段时间，有时甚至超过10分钟。

新型客运系统将使乘客基本不必候车，大约每分钟都会有列车进站。

如何在高峰期与非高峰期控制地铁列车？

在非高峰期，每趟地铁由一节、两节或者多节车厢组成；在高峰期，每趟地铁列车车厢将增加一节车厢数量。在非高峰期，乘车人数急剧下降，地铁列车减少车厢开始新一轮出车工作，当客流量降至最低点时，地铁列车仅有一节车厢运行。在新系统中，我们通过减少车厢数量降低运行成本，但是发车时间间隔及频率并未受影响，所以即便在非高峰期，乘客也无需长时间候车，因此能够节省大量时间，甚至高达50％。

如果某些相邻的站台距离太近，两趟地铁列车连接、开车门和乘客换乘的时间将短于规定时间，这时应该怎么办？

在这种情况下，应当降低地铁列车在两站台之间的行驶速度，进而确保两趟地铁列车有充足的时间完成连接、乘客们完成换乘。

如何简单预计节省的时间？

以中国广州地铁2号线(蓝线)为例，这些地铁线路上共设置了24个站台，旧式地铁列车系统的运行时间为47分钟。

如果利用我们新的运行系统，将带来什么改变呢：

对于地铁运行：新型地铁列车系统仅停靠近12站，如果我们将每次停车所浪费的时间估计为至少55秒，包括停车时间以及减速和加速过程中所浪费的时间，则可节省11分钟，新的地铁系统只需要36分钟，因此节省了23.4％的时间。

对于乘客：如某位乘客计划乘坐整条线路并完成所有列车换乘，其不会在任何一站(除起始站和终点站之外)浪费停靠时间，因此可以节省22次停靠时间，即20.17分钟，仅需27分钟即可乘坐完整条线路。为这位乘客节省了42.9％的时间。

我们需要对地铁设施或车厢进行改造吗？

我们只需要对当前的地铁设施进行一些简单调整，不必进行重大改造。

但是，我们需要配备多节受计算机控制的自动智能驾驶车厢，还有相应的传感器和防碰撞设备，进而确保两列列车能够顺利平稳地完成连接。车厢应该配备可操作的前后门并安装有各类传感器和报警装置。

各类图纸和图表的解释说明

共有三份图纸用于说明列车的连接和分离过程。

符号解释：

A 列车编号 例如：A1 A2 A3...

S 地铁速度 米/秒

ST 车站编号

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种车站通行时用于相邻地铁站之间的客运系统(旧式系统：每趟地铁由多节车厢组成，而每两趟地铁之间的时间间隔相对较长。本运行系统情况完全相反。通常来讲，每趟地铁列车仅由一节车厢构成，所有地铁列车的发车时间间隔非常短，因此我们能够确保计划每日运行的地铁列车数量)。新系统能够减少候车时间，每分钟两趟地铁进站，一趟停靠本站，另一趟经过本站但不停留。在新系统控制下，列车停站次数减少一半，乘客们可在前后相接的两趟地铁列车运行时进行换乘，因此不需要任何侧轨，每条线路上仅铺设一条主轨道即可。新系统能够继续使用现有的各类地铁设施，不必对其进行任何调整。仅需使用若干节具有自动驾驶功能的新车厢，同时需要配备一系列感应智能装置，以准确控制车厢保障列车的运行安全。在非高峰时段，线路运行不繁忙时，每趟地铁仅有一节车厢；在高峰时段，线路运行繁忙，则可将车厢增加至两节或者多节。所有地铁列车有单独编号，且所有编号连续，其中，编号为奇数的地铁列车仅在奇数车站停靠，编号为偶数的地铁列车仅在偶数车站停靠。从起始站开始算起，所有列车的发车时间间隔最短为50秒，最长为70秒，以确保上一趟地铁列车有充足的时间进站停靠，并为其减速和提速提供充裕的时间。地铁列车从1号始发站出发(例如，21号地铁列车停靠在始发站后并已经启动，所有计划仅乘坐一站的乘客们进入列车后部，所有计划乘坐两站的乘客们进入列车中部，所有计划乘坐三站地及以上的乘客们进入列车前部)。21号地铁列车现在出发，在仅驶离站台几秒钟(具体秒数根据指定行驶速度与加速度计算)之后，22号地铁列车也开始出发，并通过站台1，不停靠。当两辆列车加速到相同速度时，两车合并，乘客可以开始互换。此时，22号列车尚未载客，计划在2号站台下车的乘客们应离开前方的21号地铁列车并进入22号列车，抵达2号站台前，两趟地铁列车再次分离，后方的22号地铁列车降速并进站停靠。前方的21号地铁列车将以既定行驶速度通过2号站台不停留，并与20号地铁列车后部相连接，而20号地铁列车刚刚在2号站台停靠完毕并已达到既定行驶速度。此时，两趟列车的乘客再次进行车内换乘(20号地铁列车行驶在前，21号地铁列车行驶在后，前往3号站台的所有乘客进入后方列车，且还需再乘坐两站以上和不在3号站台下车的所有乘客应离开21号列车)。抵达3号站台前不久，两趟列车再次分离，后方的21号列车提前减速，准备进站停车。前方的20号列车继续行驶，通过3号站台不停车，并与19号地铁列车连接。19号列车刚刚在3号站台停靠完毕并已经达到连接所需的行驶速度。所有地铁列车均按照这种方式进行连接，实现时间的准确衔接方可达到既定目的。

站台监督员将看到以下情形：一趟地铁列车进站，所有到站的乘客下车，另一批新乘客按照上文所述方式进入车厢，即所有计划仅乘坐一站的乘客进入列车后部，所有计划乘坐两站的乘客进入列车中部，所有计划乘坐三站及以上的乘客进入列车前部。随后，所有车门关闭，地铁发车。根据既定的运行方案，以上过程大概耗时50秒。在列车起动之后数秒(假设为5秒)，下一趟地铁列车将以既定速度通过本站不停车，随后与刚驶离的上一趟地铁列车相连接，乘客进行车内换乘(假设为5秒,具体秒数按照地铁运行规定的行驶速度和提速水平而定)。数秒钟(假定为5秒)后，站台监督员将见证下一趟地铁列车进站停靠(假定为5秒,具体秒数按照地铁运行规定的行驶速度和提速水平而定)。

这两辆列车合并后，在本站和上一站之间的大部分行程中一直处于相连状态，方才分离。前方的列车继续以额定速度行驶并通过本站，随后与其前方的地铁列车完成连接。行驶在前方的列车刚从本站驶出，后方列车分离之后开始减速，准备进站停靠。以上步骤在地铁列车的运行期间不断重复，因此站台监督员大约每分钟会看到两趟列车，一趟在本站停靠，另一趟以既定速度过站不停。所有站台监督员在其工作时间均会看到上述情景，但是由于车站之间的距离不同，同一时刻，各个车站的情景会稍有不同。

因此，每趟列车的停靠次数将减少一半，这意味着所有乘客将节省很多的通勤时间，车辆制停与启动的必要能耗将节省一半(并且降低了折旧率)。

2.根据权利要求1，从属权利要求：每两站合并运行时，两列地铁列车的乘客能够在两趟地铁车厢内进行换乘，所乘客可以节省列车停站的时间，而且乘客完成全部换乘需求后，可以在不在任何一站停留的情况下完成整个线路行程，并在地铁列车到站之前提前抵达目的地。如果乘客不进行车内换乘，则将仅节省一半的停靠时间。如一位乘客只需乘坐一站，本系统仍然适用，因为每趟地铁将仅在奇数站或者偶数站停靠。具体方法为：站台间的地铁完成连接后，(如果前方地铁列车的乘客刚上车并且仅需乘坐一站，则应进入后方地铁列车内，因为后方列车将在下一站停靠。如果后方地铁列车的乘客不在下一站下车，则可换乘至前方列车内，因为前方列车将经过下一站不停靠。如果乘客想节约更多停靠时间，通过进行更多的连续换乘，则可以节省所有因车站停留而浪费的时间)。

3.根据权利要求1，从属权利要求：客运系统试用之初期，出于安全因素考虑，我们可以有一个熟悉阶段：

第一种选择：列车对接时间在站台停靠，两量列车完全停止的时候对接。(即:即将在某站台出发的列车乘客已经全部上车，车厢门关闭，停靠在某站台等待驶离，后方两列相连的列车一同降速并驶入某站，当刚好停止时，驶入的前方列车与在站台等候驶离的列车相对接，一同加速驶离某站。刚刚一同到达某站的后方列车，停靠在某站，继续完成乘客上下，等候后方驶入的列车，再完成上述的对接，然后继续运转。)

这种方式，能耗没有节省，但是旅客通勤的时间仍然可以节省大概每站50秒。

第二种选择：列车以相对较慢的速度完成对接。(即：在某站已完成旅客上下且准备驶离的列车，缓慢加速至额定速度的一半，与此同时，后方两列相连的列车一同降速驶入某站，降速一半的时候，前方列车与在某站刚刚提速的列车对接，然后一同加速至额定速度。刚刚驶入的后方列车继续减速至停止，然后乘客完成上下车。)

第二种选择，我们可以节省部分能耗，旅客通勤时间也可以节省更多一些相较于第一种选择。

Claims (4)

1.在同一运行方向上，同一条线路轨道上，连续的地铁列车，交替停靠在对应的停靠站台。

2.在运行过程中，相邻的两趟地铁列车将相互合并，打开连接的门，乘客换乘(所有计划在下一站下车的乘客应进入后部连接列车，不在下一站下车的所有乘客可以进入位于前方的列车，进而节约停靠时间)，关门分离。

3.列车仅在奇数站或者偶数站停靠，因此系统将节约50％的减速与启动能耗。

4.出于安全考虑，一开始可以允许两趟相连的地铁列车在车站停车连接或者低速行驶时完成连接，而不得在全速运行时进行车厢连接。然而，此方式并未发挥这套系统的全部优势，例如，在这种情况下，刹车和起动时的能量会被完全或者部分浪费。但是，从节省时间提升效率的方面，此种方式仍然有效，仍能为乘客节省通勤时间及列车运行的总时间。

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