CN114104907B - 一种直驱轨道运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直驱轨道运输系统，作为定子的直驱轨道至少与一组动子配合，多组动子之间采用柔性连接件串联构成单列动子，连接至少一组运输体，至少两条平滑直驱轨道交汇，交汇处设置平面道岔和/或立体道岔，将交汇直驱轨道需要导通的方向连接。具有结构简单、安装灵活、不受地域环境限制、高效节能、安全可靠、经济适用、易于推广等特点。尤其适合多运输体（轿厢、托盘）连续高密度长短途立体运输网络（系统），适用于自动化传输线、观光等各类环线、物流仓储、立体电梯等应用领域，也可应用于地铁、城际列车等轨交领域。

Description

一种直驱轨道运输系统

技术领域

本发明属于直驱运输系统领域，涉及一种直驱轨道运输系统。

背景技术

直线电机运输（电梯）系统是一种新型运输系统，它由直线电机取代传统电梯提升运输系统的缆绳驱动轿厢，可以实现多个轿厢在同一井道内同时运行，大大提高了运输系统的运载效率。目前一般通过平面变轨机构（设置在变轨层平面内，使垂直轨道可以转变为水平轨道）连接电梯的竖直与水平轨道，可以实现电梯轿厢在二维平面内的竖直运行与水平运行之间的相互自由转换； 或通过围绕垂直轴360度转动的立体变轨机构任意改变轿厢在变轨层的空间位置，实现轿厢在三维立体任意分支方向的变轨。尽管随着现代直线电机及其控制技术越来越成熟，上述变轨多轿厢系统不断完善已到了实用化阶段，但它们在运行方式上为间断运输系统，出现轨道弯曲、倾斜等运动方向改变就需要设置变轨层，轿厢到了变轨层需要先停下来，变轨机构转动（此过程动子需要随着变轨层的定子一起转动）将轿厢转移到指定方向之后才可以继续运行。因此，上述系统对变轨机构加工精度要求较高，道路弯曲、倾斜也需要设置变轨机构，对运行环境要求高，变轨机构体积大、数量多，综合成本和运输效率受到一定限制。一般比较适合应用在转向比较少、线路比较直和空间相对狭小的环境、场合。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种直驱轨道运输系统。

本发明的目的是以下述方式实现的：一种直驱轨道运输系统，包括直驱轨道，与直驱轨道配合的动子，动子连接的运输体，其特征在于：设置至少两条平滑直驱轨道，作为定子的直驱轨道至少与一组动子配合，每组动子的数目为n，n≥1，n为自然数，当n≥2时，该组动子之间采用柔性连接件串联构成单列动子，该组动子连接一组运输体，每组运输体的数目为m，m≥1，m为自然数，n≥m，没有连接运输体的动子为连接运输体的动子助力。

至少两条平滑直驱轨道交汇，交汇处设置道岔，将平滑直驱轨道需要导通的方向连接。

所述道岔设置连接轨，连接轨平滑转向，连接轨平滑转向角度为30-180度。

所述至少两条平滑交汇轨道处于同一曲面内，交汇处的道岔为平面道岔；所述至少两条平滑交汇轨道处于不同曲面内，交汇处的道岔为立体道岔。

所述道岔包括平移式道岔、圆盘转动式道岔、多面体翻转式道岔、圆环移动式道岔、圆环开合式道岔。

所述作为定子的直驱轨道与动子构成直驱电机，所述直驱电机是直线电机或者齿轮齿条直驱旋转电机。

所述运输体与动子之间的连接采用侧挂方式、吊挂方式或者正面下压方式。

所述m≥2时，运输体之间采用柔性连接件串联构成单列运输体。

本发明一方面有效地提高了提升运输效率，极大的简化了提升运输系统（设备）的结构体积，降低了建设、运行及维护成本，另一方面有效克服了传统提升运输系统中不同输送通道间无法进行快速有效互通互联的缺陷，从而极大的提高输送方向调节灵活性、实时性和系统的自动化程度。

附图说明

图1多轴连接或固结式多轿厢平面循环示意图。

图2单轴悬挂式多轿厢平面循环示意图。

图3多轿厢平面循环和立体循环示意图。

图4立体道岔结构示意图。

图5多轿厢之间采用柔性连接件垂直（立面）运行及过道岔示意图。

图6单轴悬挂或多轴悬挂或固结式多轿厢环线端面结构示意图。

图7吊挂式多轿厢环线（定位轮组定位）端面结构示意图。

图8多轴悬挂或固结式多轿厢环线（滑块导轨定位）端面结构示意图。

图9轿厢背面与动子多轴悬挂或固结方式（立体图）。

图10轿厢背面与动子单轴悬挂始终保持垂直方式（立体示意图）。

图11轿厢顶部柔性或固结垂吊悬挂方式（立体示意图）。

图12单轴悬挂轿厢保持垂直原理示意图。

图13多轴悬挂轿厢原理示意图。

图14平面道岔设双弯段多轿厢循环示意图。

图15平面道岔原理示意图。

图16单段动子构成的多动子或多轿厢（托盘）循环示意图。

图17单段动子单轴悬挂多轿厢（托盘）循环示意图。

图18齿轮齿条直驱旋转电机传动原理示意图。

图19多种交汇轨道及道岔连接轨示意图。

图20不同角度的交汇轨道及道岔连接轨原理俯视示意图。

图21各种角度的交汇轨道及道岔连接轨立体示意图。

图22圆环移动式道岔原理示意图。

图23圆环移动式道岔不同角度连接轨示意图。

图24圆环开合式道岔作用原理示意图。

图25圆环开合式道岔布置原理示意图。

图26单列动子直驱连续闭环（无岔道）轨道运输系统示意图。

其中，1-导向块、2-柔性连接件、3-立体道岔、4-平面道岔、5-轿厢、6-动子、7-轨道、8-动子模块、9-定子模块、10-机架、11-导向轮组、12-定位导轨、16-电动机、17-离合器、18-支撑轴承、19-传动轴、20-两轿厢之间的柔性连接件、22-轿厢架、23-悬挂轴（连杆）、25-外转子电动机的定子轴、26-外转子电动机的外转子 30-齿条、31-齿轮、32-旋转电动机、33-制动器、34-齿轮传动轴、35-可径向伸缩圆环段轨道、36-固定圆环段38-伸缩杆、39-伸缩装置、40-凸型固定模块、41-可旋转圆环轨道、42-旋转电机、43，44-辅助说明线。

具体实施方式

根据一个或者多个实施例，一种直驱轨道运输系统，如图 1-a所示，包括多条轨道7、定子模块 9、与定子模块 9配合设置的一个或多个动子模块8，组成直线电机，轨道7固定于机架或基础上，定子模块 9 设于轨道，动子由一段或多段动子组成，动子模块8设于动子6，或动子模块8本身即为动子。多个动子之间采用球头、万向节、连杆等柔性连接件连接（如图1-b所示），轿厢5或轿厢架由至少一个动子6驱动。在两条以上轨道交汇部位（点）设置道岔，道岔内根据交汇需要设置相应的直线段和/或曲线段连接轨，通过转动或移动道岔使道岔内的曲线段和/或直线段连接轨与相应的固定段轨道实现对接。根据道岔在空间中的运行或布置方式，道岔可分为平面道岔和立体道岔，平面道岔通向同一平面或曲面的相同或不同方向，交汇处相同或不同方向的轨道在同一个基准平面或曲面内。而立体道岔可以通向不同平面或曲面的不同方向，交汇处至少两个不同方向的轨道在不同的基准平面或曲面内。本实施例，道岔由直线段和或曲线段连接轨组成平面道岔4，平面道岔4由旋转电机或弧形电机等动力装置驱动，使平面道岔4旋转从而带动平面道岔4的直线段4a或曲线段4b连接轨与相应的目标固定段轨道实现对接。由此构成一种直驱多轿厢平面循环系统。

图2为轿厢通过单轴或连杆等柔性连接件与动子相连，并可设置轿厢阻尼稳定机构，由此构成单轴悬挂式直驱多轿厢平面循环系统实施例。

图3为轿厢通过单轴或连杆等柔性连接件悬挂在动子上，轨道交汇处设置了平面道岔4和立体道岔3，由此构成直驱多轿厢立体循环系统实施例。

图4-a,b,c为平移式立体道岔结构原理示意图，立体道岔由直线段3-b和内弯段3-a、外弯段3-c连接轨组成，它们布置在滑块3-d上，滑块对应的滑轨平行于相邻两个平面的交线，在滑块3-d和滑轨3-e之间设置驱动源，或滑块3-d和滑轨3-e本身分别构成直线电机动子和直线电机定子，产生直线运动从而带动直线段3-b或内弯段3-a或外弯段3-c连接轨与相应的固定段轨道实现对接。

图4-d,e,f为多面体翻转式立体道岔结构原理示意图，连接轨设置在多面体表面上，多面体的轴线平行于交汇轨道所在平面或曲面，可设置外转子电动机，外转子电动机的定子轴（线）25与多面体的轴线重合，如图4-g所示，外转子电动机通电，外转子26围绕轴线翻转多面体，需要哪个连接轨就把多面体的哪个面翻转出来（亮出来），使位于多面体不同面上的连接轨将相应的交汇轨道连通。

还有一种圆盘转动式立体道岔。观察平移式、多面体翻转式立体道岔图4-a,b,c,d,e,f，可看出，交汇之前立体道岔上的曲线段、直线段（及各自所在的平面）相互平行，而交汇之后，它们分别与相应的交汇轨道连通之后其实都位于同一个交汇基准平面内，此交汇基准平面与交汇前轨道所在的基准平面垂直。既然立体道岔上的曲线段、直线段交汇后都在同一个交汇基准平面内，那就可以很方便的用圆盘转动式结构来实现，圆盘转动式立体道岔的驱动结构和动作原理与圆盘式平面道岔（如图15-a,b所示）完全相同，不同的是，圆盘式立体道岔所在的工作基准平面（轴线）与交汇前轨道所在的基准平面（轴线）垂直或成一定的角度，而圆盘转动式平面道岔所在的基准平面与交汇前后轨道所在的基准平面是同一个平面。也就是说，只要把二维平面内的平面道岔沿其轴线翻转90度或一定的角度安装就变成了立体道岔了，不再赘述。利用圆盘转动式平面道岔结构实现立体道岔功能还有一个大的优点，平面道岔和立体道岔的结构、制造工艺完全统一，便于大批量生产制造。

多动子可连接一个或多个轿厢，多轿厢可分别独立运行，多轿厢之间也可以采用柔性连接件串联构成单列轿厢。

多轿厢之间采用柔性连接件串联构成单列轿厢，一般情况下，比如轿厢正挂或侧挂在水平环线内运行，相邻轿厢之间设置弹簧等轿厢间柔性连接件20，相当于多节车厢之间软连接，这种结构有利于增加各轿厢的稳定性和列车载客量，遇到弯道或岔路口单列轿厢与单个轿厢一样正常平滑通过。

多轿厢之间采用柔性连接件串联构成单列轿厢，在载人单列轿厢需始终保持垂直状态等特殊情况下，作为特例，可能需要额外增加道岔，如图5为多轿厢之间采用柔性连接件垂直（立面）运行及过道岔示意图，相邻轿厢之间设置弹簧等轿厢间柔性连接件20，为了保持轿厢垂直状态，遇到道岔过弯需要垂直向下运行时，可设置与轿厢相同数量的道岔，临近道岔前，减速直行，一旦传感器检测到每个轿厢都进入各自对应道岔直行固定段，系统发出指令同时使各个道岔快速动作，使每个道岔内的转弯曲线段与相应的固定目标段轨道实现对接。此应用场景，过弯道岔数量以及过弯后直行轨道数量将增加（与轿厢数量相同），可根据需要设置，一般用在轿厢数量不多比如两个轿厢和变道（过道岔）后行程比较短的场合，比如从低空环线垂直下行到沿途停靠站点（地面）。因此，多轿厢之间采用柔性连接件串联构成单列轿厢一般用在客流量比较大、无需额外增加道岔的场合，乘客上下车可类似地铁站台设置停靠平台（站台），也很方便和实用，系统更为简单经济。

图6为单轴悬挂或多轴悬挂或固结式多轿厢环线（定位轮组定位）端面结构实施例。其中，图6-a为单轴或多轴悬挂，图6-b为固结式。包括轨道7、多个电机定子模块 9、一个或多个电机动子模块8。轨道（图中为工字钢）布置于机架10或基础上，电机定子模块 9 设置于轨道下方（如图6-b），可利用动子与定子之间的法向力平衡轿厢和运动部分的自重，降低驱动功率；也可置于侧方便于单轴或多轴悬挂（如图6-a）。电机动子模块8设置于动子6上与定子配合设置，定子与动子之间采用定位轮组11定位，与定位轮组11配合使用的定位轨布置在机架或基础上，或轨道7本身（图中为工字钢）同时为定位轨。轿厢5或轿厢架与一段或多段动子6采用单轴或多轴悬挂或固结等连接方式。动子或轿厢（轿厢架）上还可设置安全制动装置，与安全制动装置配合使用的制动轨布置在机架或基础上，或轨道7本身（图中为工字钢）同时作为制动轨。就是说，图中的工字钢即是定子安装基础，同时也是定位轨和制动轨，一轨多用，是一种优选的简单实用结构。机架或轨道上还设置有供电线路，驱动控制器设置在动子（轿厢）或轨道、机架（基础）上。可设置左右（正反）两条轨道线，一条正向运行线，一条反向运行线，构成完整的多轿厢循环系统。也可根据需要仅设置一条轨道往复运行。

图7为连杆等式多轿厢环线（定位轮组定位）端面结构实施例。其它同前。

图8为吊挂或固结式多轿厢环线（滑块导轨定位）端面结构实施例。其它同前。

定位轨12可双根对称布设，也可单根布设。

图9为轿厢背面与动子多轴（至少两轴）悬挂或固结实施例的立体图，一般适合不要求轿厢保持垂直的物流和载物运输系统，或在水平和倾角不太大的场合也适合载人环线、游览观光交通车等系统。

上述实施例，直驱是指直接驱动（技术），在要求旋转运动的场合，直驱电机（直接驱动源）为直驱旋转电机，在要求直线运动的场合，直驱电机（直接驱动源）主要为直线电机或齿轮齿条直驱旋转电机。直驱电机与终端执行机构直接相连，直驱电机的速度或转速就是终端执行机构的速度或转速：在要求直线运动的场合，直线电机的速度或齿轮齿条直驱旋转电机的切向速度（线速度）就是终端执行机构的速度，在要求旋转运动场合，直驱旋转电机的转速就是终端执行机构的转速。一款直驱电机即可取代伺服、步进、减速机、联轴器、分割器等多个部件的组合应用，具有响应快、结构简单、体积小、节能、安装维护方便等多种优点。

所述直线电机为永磁直线电机、电励磁或永磁电励磁混合励磁直线电机、直线感应电机等，按布置方式可为单边型或双边型直线电机。定子模块沿轨道铺设，轨道的转弯段可铺设弧形直线电机定子模块或倾斜铺设平板式定子模块。直线电机包括初级（具有线圈）模块和次级模块，两者中的任意一个可作为定子模块，另一个即作为动子模块，可根据具体情况选择使用;直线电机供电方式，对于长次级短初级或动圈式，可以采用滑触供电或无接触供电方式，对于长初级短次级或动磁式可以采用分段供电，也可以采用断续轨滑触供电或无接触供电方式；动子或轿厢的制动可采用T型轨（或工字钢充当T型轨）钳盘式制动方式，动子或轿厢上根据需要安装钳盘式制动器和或安全钳。

定子模块 9 还可设置于轨道上方（上平面）或侧面，轨道可低空正面铺设也可沿地面铺设，动子模块与定子模块、定位轮组（定位块）与轨道（定位轨道）配合设置，轿厢与动子之间的连接采用火车、汽车等常规的正面下压安装方式，这样人们乘坐轿厢（车厢）更为习惯，可根据不同应用场景区别采用。

图10为轿厢侧挂式（单轴悬挂）保持垂直方式实施例的立体示意图。

图11为轿厢顶部与动子柔性垂吊悬挂（图11-a）或固结垂吊悬挂（图11-b）实施例的立体示意图，一般适合需要轿厢保持垂直的场合如载人环线、游览交通车等。

图12为单轴悬挂轿厢保持垂直原理示意图，动子与轿厢架之间通过单轴或连杆悬挂连接，轿厢悬挂点一般位于轿厢的中上部，根据物理学原理依靠轿厢自身重量始终自然保持垂直状态，因此，此结构轿厢姿态基本不随动子位置变化而变化。轿厢运动过程中可能受到一定幅度的扰动（晃动），可以设置轿厢阻尼稳定装置来平衡。

图13为多轴悬挂轿厢原理示意图；至少两段动子与轿厢5或轿厢架22之间分别通过单轴或单连杆悬挂连接，根据物理学原理两点（两轴）以上悬挂为自稳定结构，无需再设置轿厢阻尼稳定装置，此结构轿厢姿态可能随动子位置变化（比如动子由垂直变成水平运行）而变化，适合不需要轿厢保持垂直状态的物流系统或一定倾角范围内（比如倾角小于60度）的载人运输系统。

上述实施例，多个动子之间采用球头、万向节、连杆等柔性连接件连接，轿厢与其中一段或几段动子相连，其余没有连接轿厢的动子为连接轿厢的动子助力，这样做的好处是在定子轨道已经铺设好的条件下（无需增加定子轨道成本），只需增加柔性动子的段数（数目）就可以随意增加动子总驱动力和轿厢总载荷，同时因为多动子之间柔性连接又很好解决了轿厢与（不采用柔性连接）整段长动子相连难以通过道岔、弯道和整个系统过于庞大、建设成本高、工程工艺难以实现等问题。

图14为平面道岔设双弯段多轿厢循环示意图；平面道岔4设双弯段4-b,4-c连接轨，优点是两条不同环线的两个轿厢可能同时通过同一个平面道岔（路口），互不干涉，比图1-图3的单弯段平面道岔的效率更高，更适合多环线交汇的场合。

图15-a为圆盘转动式平面道岔原理示意图，图中平面道岔的直线段4-a和双弯段4-b,4-c固定在圆盘4-d上，圆盘4-d通过传动轴19、支撑轴承18和离合器17与电动机16的转子16-b相连，电动机定子16-a，以及支撑轴承18的外端、离合器17的外端布设在基础上；图15-b为外转子电动机直接驱动方案，结构更为简单：电动机外转子直接套在定子轴25上，平面道岔的圆盘4-d与外转子电动机外转子26相连，外转子电动机的定子轴25固定在基础上，外转子电动机通电外转子26转动，从而驱动平面道岔的圆盘4-d并带动直线段4-a和双弯段4-b,4-c转动；平面道岔的圆盘4-d本身也可作为外转子电动机的外转子直接套在定子轴上，外转子或圆盘4-d与基础之间还可设置离合器、制动器等限位机构。

图15-c,d,e为另外一种多面体翻转式平面道岔示意图。图15-c为三面体翻滚式平面道岔，图15-c为四面体翻滚式平面道岔，图15-e为原理示意图,电动机外转子直接套在定子轴25上，三面或四面体（类似原理，也可为两面体或五面及以上的多面体）与外转子电动机外转子26相连，多面体的轴线与电动机的定子轴线重合，外转子电动机的定子轴25固定在基础上，外转子电动机通电外转子26转动，多面体围绕轴线翻转，需要哪个连接轨就把哪个面翻转出来（亮出来），使位于不同表面上的道岔直线段4-b或弯（曲线）段4-a,4-d依次与相应的固定段轨道实现对接。

还有一种平移式平面道岔，驱动结构和动作原理同平移式立体道岔（如图4-a,b,c所示），不同的是，平移式平面道岔上的曲线段、直线段位于同一个平面内，无论曲线段向哪个方向弯曲均在直线段所在的平面之内，而立体道岔上的曲线段与直线段不在同一个平面内，曲线段的弯曲方向已偏离了直线段平面范围，其它均相同，不再赘述。

图16为单段动子构成的多动子或多轿厢（多托盘）循环示意图。本实施例动子仅有一段动子，与平面道岔和立体道岔配合使用，构成多动子循环系统；本实施例的单段动子也可与轿厢或托盘相连或固结，与平面道岔和立体道岔配合使用，构成多轿厢（托盘）系统。由于仅单段动子，系统设置和运行灵活，很适合在物流或自动化输送线等场合使用，尤其适合多个维度、多条自动化环线同时交汇（交错）工作、自动化程度很高的复杂工作环境，构成高度智能化高效自动化立体运输系统（网络）。

图17单段动子单轴悬挂多轿厢（多托盘）循环示意图。本实施例动子也仅有一段动子，单段动子与轿厢或托盘之间采用单轴或连杆悬挂，与平面道岔和立体道岔配合使用，构成多轿厢（托盘）系统，由于采用了单轴或连杆悬挂，轿厢或托盘在运行过程中可始终保持垂直，系统设置和运行灵活，很适合在物流或自动化输送线等需要轿厢或托盘保持垂直状态，从而始终与地面平行运送工件、货物等场合使用，尤其适合多个维度、多条自动化环线同时交汇（交错）工作、自动化程度很高的复杂工作环境场合，构成高度智能化高效自动化立体运输系统（网络）。上述单轴悬挂的轿厢或托盘在运动过程中可能受到一定幅度的扰动（晃动），可根据需要设置轿厢（托盘）阻尼稳定装置来平衡。

上述实施例，所述定子模块和动子模块或定子和动子构成直驱电机，所述直驱电机可以是直线电机，也可以是齿轮齿条直驱旋转电机，齿轮齿条直驱旋转电机传动原理如图18所示。所述定子模块为齿条30，所述动子模块为齿轮31及齿轮传动轴34、旋转电机32等组件，齿条30沿轨道7布置，旋转电动机32和齿轮31设置于动子6上，旋转电机32的转子与齿轮31通过齿轮传动轴34相连，齿轮31与齿条30配合设置，齿轮传动轴34上可设置制动器33，制动器33的安装基础置于动子，制动时制动器33抱住齿轮传动轴，从而使齿轮在齿条上实施制动和安全保护，其它同前，由此构成齿轮齿条直驱旋转电机多动子（轿厢）系统。旋转电动机类型优选直驱旋转电机，结构简单，无需复杂减速器机构。该方案成本更为低廉，适用于对动子或轿厢（托盘）的运动控制精度要求相对较低的场合。

上述实施例，无论平面道岔，还是立体道岔，理论上，交汇前轨道及所在基准面与交汇后轨道及所在基准面可以成任一角度，从工程实用角度，一般在30~180度范围内，道岔内根据交互轨道的形状和两两交互轨道之间的空间角度配合设置相应的平滑连接轨，所述的道岔包括多条连接轨，该连接轨为30~180度任一弧度的平滑曲线轨。如图19为各种角度的交汇轨道及道岔连接轨示意图。

图19a为三轨道交汇及道岔连接示意图，圆盘上铺设有90°及135°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接；图19b为互为120°的三轨道交汇及道岔连接示意图，只需一条120°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接

图19c为四轨道交汇及道岔连接示意图，圆盘上铺设有45°、60°、105°、120°、135°及180°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接（图中仅为部分特例连接图，其余连接图示不再赘述）；

图19d为四轨道交汇及道岔连接示意图，圆盘上铺设有45°、90°、105°、135°及180°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接（图中仅为部分特例连接图，其余连接图示不再赘述）；

图19e为五轨道交汇及道岔连接示意图，圆盘上铺设有72°及144°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接（图中仅为部分特例连接图，其余连接图示不再赘述）；

图19f为五轨道交汇及道岔连接示意图，圆盘上铺设有36°、72°、108°、144°及180°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接（图中仅为部分特例连接图，其余连接图示不再赘述）；

图19g为六轨道交汇及道岔连接示意图，圆盘上铺设有60°、120°及180°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接（图中仅为部分特例连接图，其余连接图示不再赘述）；

图19h为六轨道交汇及道岔连接示意图，圆盘上铺设有30°、60°、90°、120°及180°弧形轨道即可实现任意二条轨道的连接（图中仅为部分特例连接图，其余连接图示不再赘述）。

图20为不同角度的交汇轨道及立体道岔连接轨原理俯视示意图。如图所示，电动机外转子直接套在定子轴25上，三面或四面体（类似原理，也可为两面体或五面及以上的多面体）与外转子电动机外转子26相连，多面体的轴线与电动机的定子轴线重合，外转子电动机的定子轴25固定在基础上，外转子电动机通电外转子26转动，多面体围绕轴线翻转，需要哪个连接轨就把哪个面翻转出来（亮出来），使位于不同表面上的道岔连接轨依次与相应的固定段交汇轨道实现对接。如图20，分别展示了30°、45°、60°、90°、120°及135°几种特定度数的道岔连接轨。

图21为不同角度的交汇轨道及立体道岔连接轨立体示意图。分别展示了30°、45°、60°、90°、120°及135°几种特定度数的道岔连接轨。

图22-a,b,c,d,e为圆环移动式道岔原理示意图，道岔的圆环轨道由固定圆环段36及可径向伸缩圆环段轨道35组成，在整个固定圆环段36及可径向伸缩圆环段轨道35外侧面铺设定子模块9a，可径向伸缩圆环段轨道35与伸缩杆38相连接，伸缩杆38另一端与伸缩装置39a，39b连接，伸缩装置可设置在圆心或偏心位置，伸缩装置的安装基础也可就近设置在与可径向伸缩圆环段轨道35相邻的左右两段固定圆环段36上，通过伸缩杆的连接可实现可径向伸缩圆环段轨道35沿径向的伸缩，此处仅以一条伸缩杆及一条可移动圆环段轨道说明，实际可布置多条伸缩杆及可径向伸缩圆环段轨道35。

图22-e为移动动子模块的水平及竖直方向剖面图，移动动子模块与可径向伸缩圆环段轨道35等宽，移动动子模块由动子模块8，凸型固定模块40，定子模块9b以及上下面定位·模块组成，整个移动动子模块套在圆环轨道外侧，动子模块8与定子模块9a耦合，带动整个移动动子模块在圆环轨道外侧做环形移动，凸型固定模块40两侧贴有定子模块9b，当凸铁顶端与固定轨道7接合，其定子模块与轨道7上定子模块平滑接合。

圆环轨道、整个伸缩机构、可径向伸缩圆环段轨道与整个移动动子模块构成立体道岔。当移动动子模块需要环形移动时，伸缩机构伸开带动可径向伸缩圆环段轨道35及移动动子模块沿圆环径向向外移动（伸出），可径向伸缩圆环段轨道与固定圆环轨道完全重合，其外面边贴有的定子模块完全贴合，动子模块8与定子模块9耦合，带动移动动子模块沿环形轨道外侧面做环形移动；当移动动子模块与进出线固定轨道7接合时，伸缩机构收缩带动可径向伸缩圆环段轨道35及移动动子模块沿圆环径向向内移动（收缩）一段距离，使移动动子模块侧的定子模块9b与环形轨道外侧的定子模块9a顺滑接合，共处于一个平面。

移动动子模块上的定子模块9b与环形轨道外侧的定子模块9a形成一条平滑连接轨，使动子模块（轿厢）顺利通过。上述实施例，理论上，交汇前轨道及所在基准面与交汇后轨道及所在基准面可以成任一角度，从工程实用角度，一般在30~330度范围内，道岔内通过至少两个环形移动动子的独立环形移动形成一条任意度数的平滑连接轨。如图23为圆环式立体道岔各种角度连接轨的示意图。

综上所述，所述圆环移动式道岔设置可径向伸缩圆环段，移动动子模块配合径向伸缩圆环段设置，所述移动动子模块的外侧面和内侧面分别布置定子和动子，通过控制可径向伸缩圆环段的伸缩和移动动子模块的移动将交汇轨道连通。

图23为两个移动动子模块的分别独立环形移动形成一条度数分别为30°、45°、60°、90°、120°、135°、180°、225°、270°、315°及330°的平滑连接轨（图中仅为部分特殊角度连接图，其余度数不再赘述）。

图23-b分别为3个移动动子模块及4个移动动子模块的分别独立环形移动形成一条平滑连接轨（图中仅为部分角度连接图，其余度数连接图示不再赘述）；

上述图22-a,b,c,d,e和图23所示的圆环移动式道岔，定子沿圆环的外圆周布置，连接运输体的动子是沿圆环的外圆周（与定子相互作用）移动的。

还有另外一种类似的圆环移动式道岔结构，定子沿圆环的（轴向）上端面或下端面布置，连接运输体的动子是沿圆环的（轴向）上端面或下端面（与定子相互作用）移动的，动作原理与图22-a,b,c,d,e和图23类似，不同的是其移动动子是沿圆环的轴向伸出或缩进，而图22-a,b,c,d,e和图23的移动动子是沿圆环的径向伸出或缩进，不再赘述。

图24为一种圆环开合式道岔作用原理示意图。其中，图24-a为一种圆环开合式道岔作用原理单线示意图，图24-a中44与43为辅助说明线，三个大圆的半径相同且两两相切，三圆圆心构成等边三角形43，以等边三角形中心为圆心绘制内切圆，此内切圆即为圆盘转动立体道岔4的圆盘，三个圆在内切圆内相交的三段圆弧（图中所示为三段60度圆弧）完全一样，仅三者所在位置角度不一样，但按内切圆圆心为轴旋转，三段圆弧可完全重合，留一段圆弧布置在内切圆上即可，此圆弧段即为可转动圆环段36，大圆另一段圆弧即为固定圆环段35。

图24-b为圆环开合式道岔双线作用原理（双线或环线）示意图，圆环宽度（双圆之间距离）与正常固定段轨道宽度相等或一致，根据圆环宽度，并以图24-a的三个内切圆作为圆环的基准园，可画出三个圆环，如图24-b所示，双线作用原理与单线原理类似。所述圆环开合式道岔的连接轨为圆环轨道中的任一节60°圆环轨道，围绕所述圆环轨道所在基准圆作两个外切圆，使得所述基准圆与两个外切圆三者两两相切，旋转轴线位于两两相切的三圆交汇中心，所述任一节60°圆环轨道围绕所述旋转轴线转动将相应的交汇轨道连通。以上60°圆弧或圆环是理论计算值，根据实际应用场合不同平滑性要求，也允许一定范围比如±30°变动和工程误差，因此，圆环开合式道岔的连接轨可为圆环轨道中的任一节30°~90°圆环轨道。

图25-a,b,c为不同路口（三路、四路、五路）圆环开合式道岔布置示意图。

图25-d为十字口(四路)圆环开合式道岔变化组合不同场景示意图。

图25-e为十字口(四路)圆环开合式道岔及动子（轿厢）侧挂应用场景示意图。图中，定子布置在圆环的外圆周和/或内圆周，动子与定子配合设置。动子或轿厢不但可沿圆环的外圆周运行，还可沿圆环的内圆周运行，换向（转弯）和运行极为灵活、方便，道岔结构简单实用，可作为一种优选的道岔结构。

图25-f为十字口(四路)圆环开合式道岔及动子（轿厢）正面下压或吊挂式应用场景示意图。图中，定子布置在圆环的上端面或下端面，动子与定子配合设置。动子或轿厢沿圆环的上端面或下端面运行，换向（转弯）和运行极为灵活、方便，道岔结构简单实用，可作为一种优选的道岔结构。

除此之外，还可以利用前述的各种道岔的原理组成组合式道岔系统，也可以把它们组合起来形成相互独立的立交桥式道岔系统，以十字路口为例，按不同高度分层布设，将“十”字的横、竖两个直线段主干道分别直接连通，“横、竖”各行其道，互不影响。

上述实施例，也可以不设置道岔，用在不需要道岔的场合，比如单一的观光环线或自动化环线等场合，结构更为简单。如图26所示的单列动子直驱连续闭环（无道岔）轨道运输系统示意图。其中，图26-a为多轴侧挂或固定侧挂式（轿厢不能保持垂直）的示意（正视）图，或顶部吊挂或正面下压方式（轿厢始终保持垂直）的示意（俯视）图；图26-b为单轴侧挂方式（轿厢始终保持垂直）的示意（正视）图。相同和/或不同曲面内，设置至少一条连续闭环平滑轨道，定子设于轨道，每个动子与轨道之间具有独立定位，动子配合定子设置，运输体运行于所述轨道上，用于运输人或物，多个动子之间采用柔性连接件串联构成单列动子，每个运输体由所述的单列动子驱动，由此构成连续循环轨道直驱运输系统。图11为不设置道岔的另一个实施例，轿厢顶部与动子柔性垂吊悬挂或固结垂吊悬挂构成连续循环轨道直驱运输系统的立体示意图。柔性连接单列动子直驱结构，每个动子与轨道之间采用独立定位，可以采用工字钢、定位轮组等结构简单的轨道和定位导向、制动机构，运行灵活，尤其适合重载荷要求驱动力大，转弯半径小、不间断连续运行效率高的场合。

本发明的直驱电机及定位导向、制动轨道（比如工字钢）为单列布置，也就是单列驱动源布置方式，结构简单，安装灵活，不受地域环境限制，维护方便，加工和安装精度要求低，使得直驱电机、定位导向及制动轨道、安装基础等综合建设、使用成本大幅降低，比双列布置（双列驱动源）方式可节省一倍，而且工程、工艺上更易于实现，建设规模可控，系统易于扩展，适合大规模应用。

应用本发明原理技术，采用直线电机电磁力直驱，不受雨雪天气路滑和复杂地形影响，可在长距离低空线（和或地面线）运行多个（列）轿厢（车厢），沿途设置若干个停靠点，停靠点是否设置环线节点道岔及垂直段轨道构成自动停靠电梯，还是设置人工上下站台根据具体需求而定，构成智能立体轨交网络(系统)，特别适合大型景区和物流线等户外环境使用。游客可全程乘坐观光轿厢（车厢）游览沿途所有景点，也可在各停靠点自由上下，在轻松中游览和体验全新感受，节省上下山大量体力和游览时间，尤其方便老弱群体。系统结构简单，造价（包括运营费用）低廉，户外安装灵活，不受地域环境限制，易于维护（主要驱动部件可免维护）、安全可靠、节能环保、高效快捷、运力柔性可扩展、省时省力、运营管理高度智能化等差异化竞争优势。即作为先进交通工具，又作为景区或城市标志性景观，可能带来景区以及现代物流（运输）运营方式的变革，资源利用和运营效率极大提高，带动客（物）流量和综合收入大幅提高，可低空铺设不占用现有资源，方便快捷，将极大缓解日益增加的交通运力紧张矛盾，具有显著的社会、经济效益。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：现有直线电机提升运输驱动系统结构复杂、成本高、运行效率低，本发明的技术方案，具有结构简单、安装灵活、不受地域环境限制、技术成熟、高效节能、安全可靠、经济适用、易于推广等特点。

综上，无论是原理拓扑结构，还是实施效果，本发明都与现有技术明显的不同，颠覆了现有技术的惯常思维，摒弃了背景技术结构的一系列缺点，从全局和实用的角度，提出了一个从二维平面到三维立体空间，从地面到空中自成一体、完全统一、简明的全新拓扑结构方案和高效一体化系统，因此具有现有技术所不具有的一系列优点，从原理结构方案上解决了困扰已久的重点应用领域关键技术和工程应用瓶颈问题，可能成为直驱运输应用领域首选的系统性原理结构方案，尤其适合多轿厢（托盘）连续高密度长短途立体运输现代网络(系统) ，包括自动化传输线、观光等各类环线、物流仓储、立体电梯等应用领域，也可应用于地铁、城际列车等轨道交通领域。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (5)

1.一种直驱轨道运输系统，包括直驱轨道，与直驱轨道配合的动子，动子连接的运输体，其特征在于：设置至少两条平滑直驱轨道，作为定子的直驱轨道至少与一组动子配合，每组动子的数目为n，n≥1，n为自然数，当n≥2时，该组动子之间采用柔性连接件串联构成单列动子，该组动子连接一组运输体，每组运输体的数目为m，m≥1，m为自然数，n≥m，没有连接运输体的动子为连接运输体的动子助力；

至少两条平滑直驱轨道交汇，交汇处设置道岔，将平滑直驱轨道需要导通的方向连接；

所述道岔设置连接轨，连接轨平滑转向，连接轨平滑转向角度为30-180度；

交汇的至少两条平滑直驱轨道处于同一曲面内，交汇处的道岔为平面道岔；交汇的至少两条平滑直驱轨道处于不同曲面内，交汇处的道岔为立体道岔。

2.如权利要求1所述的一种直驱轨道运输系统，其特征在于：所述道岔包括平移式道岔、圆盘转动式道岔、多面体翻转式道岔、圆环移动式道岔、圆环开合式道岔；

平移式道岔与立体道岔结合：由直线段和内弯段、外弯段连接轨组成，它们布置在滑块上，滑块对应的滑轨平行于相邻两个平面的交线，在滑块和滑轨之间设置驱动源，或滑块和滑轨本身分别构成直线电机动子和直线电机定子，产生直线运动从而带动直线段或内弯段或外弯段连接轨与相应的固定段轨道实现对接；

多面体翻转式道岔与立体道岔结合：连接轨设置在多面体表面上，多面体的轴线平行于交汇轨道所在平面或曲面，可设置外转子电动机，外转子电动机的定子轴与多面体的轴线重合，外转子电动机通电，外转子围绕轴线翻转多面体，使得需要哪个连接轨就把多面体的哪个面翻转出来，使位于多面体不同面上的连接轨将相应的交汇轨道连通；

多轿厢之间采用柔性连接件串联构成单列轿厢，在载人单列轿厢需始终保持垂直状态的情况下，额外增加道岔，过弯道岔数量以及过弯后直行轨道数量将增加至与轿厢数量相同，相邻轿厢之间设置柔性连接件，为了保持轿厢垂直状态，遇到道岔过弯需要垂直向下运行时，可设置与轿厢相同数量的道岔，临近道岔前，减速直行，一旦传感器检测到每个轿厢都进入各自对应道岔直行固定段，系统发出指令同时使各个道岔快速动作，使每个道岔内的转弯曲线段与相应的固定目标段轨道实现对接；

圆环移动式道岔：道岔的圆环轨道由固定圆环段及可径向伸缩圆环段轨道组成，在整个固定圆环段及可径向伸缩圆环段轨道外侧面铺设定子模块，可径向伸缩圆环段轨道与伸缩杆相连接，伸缩杆另一端与伸缩装置连接，伸缩装置可设置在圆心或偏心位置，伸缩装置的安装基础也可就近设置在与可径向伸缩圆环段轨道相邻的左右两段固定圆环段上，通过伸缩杆的连接可实现可径向伸缩圆环段轨道沿径向的伸缩，此处仅以一条伸缩杆及一条可移动圆环段轨道说明，实际可布置多条伸缩杆及可径向伸缩圆环段轨道；

移动动子模块与可径向伸缩圆环段轨道等宽，移动动子模块由动子模块，凸型固定模块，定子模块以及上下面定位模块组成，整个移动动子模块套在圆环轨道外侧，动子模块与定子模块耦合，带动整个移动动子模块在圆环轨道外侧做环形移动，凸型固定模块两侧贴有定子模块，当凸铁顶端与固定轨道接合，其定子模块与轨道上定子模块平滑接合。

3.如权利要求1所述的一种直驱轨道运输系统，其特征在于：所述作为定子的直驱轨道与动子构成直驱电机，所述直驱电机是直线电机或者齿轮齿条直驱旋转电机。

4.如权利要求1所述的一种直驱轨道运输系统，其特征在于：所述运输体与动子之间的连接采用侧挂方式、吊挂方式或者正面下压方式。

5.如权利要求1的一种直驱轨道运输系统，其特征在于：所述m≥2时，运输体之间采用柔性连接件串联构成单列运输体。