CN116176634B - 一种轨道板式运载系统及运载方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道板式运载系统及运载方法，涉及轨道交通领域。本系统包括：轨道路基；驱动装置，驱动装置包括地面直线电机定子、车载直线电机动子和间隙调节装置，地面直线电机定子设置在轨道路基上，地面直线电机定子与间隙调节装置通过控制系统电气连接；以及运载装置，运载装置包括穿梭托板和穿梭托板转向架，穿梭托板设置在穿梭托板转向架的顶部，间隙调节装置设置在穿梭托板转向架的底部，车载直线电机动子的顶部连接在间隙调节装置的底部，车载直线电机动子的底部与地面直线电机定子的位置对应，间隙调节装置用于调节车载直线电机动子与地面直线电机定子之间的感应间隙。本系统解决了传统货运铁路灵活性不高的问题。

Description

一种轨道板式运载系统及运载方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种轨道板式运载系统及运载方法。

背景技术

在现有技术中，高速公路仍然处于客货混跑的状态，即客运车辆与货运车辆共同行驶。但一般来说货运车辆限速较低，会造成一定程度上与客运车辆流量的冲突。而货运铁路作为交通领域内主要货运的制式之一，其最高时速已经可以达到120km/h（相比之下在高速公路货车最高限速为100km/h，而且要面对较为复杂的车流环境）。但是，目前的货运列车，编组不灵活，占用线路运行时间长。尤其不能适应需要快速装卸的港口，航空站点等物流集散地需求。因此亟需一种轨道板式运载系统，以解决传统货运铁路灵活性不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道板式运载系统及运载方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种轨道板式运载系统，包括：

轨道路基；

驱动装置，所述驱动装置包括地面直线电机定子、车载直线电机动子和间隙调节装置，所述地面直线电机定子设置在轨道路基上，所述地面直线电机定子与所述间隙调节装置通过控制系统电气连接；以及

运载装置，所述运载装置包括穿梭托板和穿梭托板转向架，所述穿梭托板设置在穿梭托板转向架的顶部，所述间隙调节装置设置在穿梭托板转向架的底部，所述车载直线电机动子的顶部连接在所述间隙调节装置的底部，所述车载直线电机动子的底部与所述地面直线电机定子的位置对应，所述间隙调节装置用于调节所述车载直线电机动子与所述地面直线电机定子之间的感应间隙。

本系统有益效果是：

本系统引入驱动装置和运载装置，并且在驱动装置内设置有间隙调节装置，所述间隙调节装置可结合穿梭托板的数量进行灵活编组，以实现点对点的灵活调节，进而实现对特定穿梭托板的加速动作或减速动作等；进一步地，本间隙调节装置可结合控制系统进行制动联动、位置联动等，以保证本运载系统的安全运行。

另外，本发明还提出了一种轨道板式运载方法，所述方法使用了上述所述的轨道板式运载系统，包括：

控制系统控制地面直线电机定子运行，所述地面直线电机定子和车载直线电机动子感应产生驱动力，所述驱动力驱动穿梭托板转向架带动穿梭托板运行，所述穿梭托板上运载货物或车辆；

当需改变同一控制分区内单个所述穿梭托板的牵引力和速度时，所述控制系统通过控制间隙调节装置改变所述车载直线电机动子与所述地面直线电机定子之间的感应间隙。

本方法的有益效果是：

本运载方法，一方面所述间隙调节装置可结合穿梭托板的数量进行灵活编组，以实现点对点的灵活调节，解决了传统货运铁路灵活性不高的问题；另一方面本运载方法可为①、铁路单独建设；②公路、铁路同线路同截面建设；③对现有公路进行改建（加建轨道路基）并以服务区加以连结，本运载方法能够对多种交通制式进行相互结合，其中地面直线电机定子的成本和建设难度都较低，运行时只消耗电能，本方法本身能够实现零碳排放。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分需从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明所述的间隙调节装置的分解示意图；

图3为本发明所述的间隙调节装置的正视图；

图4为本发明所述的间隙调节装置的透视图；

图5为本发明所述轨道板式运载系统运载货物的结构示意图；

图6为本发明所述轨道板式运载系统运载车辆的结构示意图；

图7为本发明所述车载直线电机动子和所述穿梭托板转向架的结构示意图；

图8为本发明所述轨道板式运载系统的控制系统示意图；

图中标记：

1、轨道路基；11、轨道；12、安全护栏；21、地面直线电机定子；22、车载直线电机动子；231、第一固定件；232、高度调节件；233、第二固定件；234、弹性调节件；235、传力杆；236、电动伸缩装置；31、穿梭托板；32、穿梭托板转向架；321、轮轨；4、货物；5、车辆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1所示，一种轨道板式运载系统，包括：

轨道路基1；

驱动装置，所述驱动装置包括地面直线电机定子21、车载直线电机动子22和间隙调节装置，所述地面直线电机定子21设置在轨道路基1上，所述地面直线电机定子21与所述间隙调节装置通过控制系统电气连接；以及

运载装置，所述运载装置包括穿梭托板31和穿梭托板转向架32，如图7所示，所述穿梭托板31设置在穿梭托板转向架32的顶部，所述间隙调节装置设置在穿梭托板转向架32的底部，所述车载直线电机动子22的顶部连接在所述间隙调节装置的底部，所述车载直线电机动子22的底部与所述地面直线电机定子21的位置对应，所述间隙调节装置用于调节所述车载直线电机动子22与所述地面直线电机定子21之间的感应间隙。

本发明的工作过程为：控制系统控制地面直线电机定子21工作，地面直线电机定子21与车载直线电机动子22感应产生驱动力，以驱动穿梭托板转向架32运行，从而实现穿梭托板31的运行；当需要对穿梭托板31的牵引力和速度进行调节时，通过间隙调节装置调节车载直线电机动子22与地面直线电机定子21之间的感应间隙。

如图5和图6所示，在本系统中，穿梭托板31上可运载货物4或车辆5，所述车辆5可为客运汽车，也可为被运载货车。

如图2所示，为明确在本系统中所述间隙调节装置的具体结构，所述间隙调节装置包括第一固定件231、高度调节件232、第二固定件233、弹性调节件234和电动伸缩装置236；

所述第一固定件231的顶部固定连接在穿梭托板转向架32的底部，所述第一固定件231的底部设置有限位槽；

所述高度调节件232的顶部设置有多个高度不同的限位部，所述限位部与所述限位槽适配，所述高度调节件232的内部贯穿设置有安装槽；

所述第二固定件233的顶部设置有滑动槽，所述滑动槽的槽底为水平面，所述第二固定件233的底部与所述车载直线电机动子22的顶部固定连接；

如图3和图4所示，电动伸缩装置236固定连接在所述第二固定件233上，且所述电动伸缩装置236的输出端与高度调节件232的外壁传动连接；

所述弹性调节件234设置在所述安装槽内，且所述弹性调节件234的一端与所述第一固定件231的底部固定连接，所述弹性调节件234的另一端与滑动槽的槽底固定连接；

所述电动伸缩装置236的输出端带动高度调节件232与滑动槽的槽底滑动连接时，不同的限位部与限位槽卡接连接。

在本系统中，采用电动伸缩装置236的横向移动带动设置有限位部的高度调节件232的水平移动，所述高度调节件232一方面受电动伸缩装置236的行程控制，另一方面高度调节件232受滑动槽的限位作用，所述电动伸缩装置236的输出端带动高度调节件232与滑动槽的槽底滑动连接时，不同的限位部与限位槽卡接连接，从而实现竖向调节车载直线电机动子22与所述地面直线电机定子21之间的感应间隙。

为明确多个限位部的具体设置，在高度调节件232顶部的两侧分别设置有第一限位部和第二限位部，当所述高度调节件232与滑动槽的槽底滑动连接时，所述第一限位部至所述滑动槽的槽底高度为第一高度，所述第二限位部至所述滑动槽的槽底高度为第二高度，所述第一高度大于所述第二高度，且所述第一限位部至所述第二限位部之间的高度依次降低。在本结构中，能够保证感应间隙的平稳调节，不会存在局部卡接高度的急剧变化。

在本系统中，为一方面对第一限位部和第二限位部卡接到位实现提醒作用，另一方面为进一步加强第一限位部与滑动槽的槽底的限位，以及第二限位部与滑动槽的槽底的限位，所述第一限位部在所述高度调节件232底部的投影位置为第一连接部，所述第二限位部在所述高度调节件232底部的投影位置为第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部内设置有多个弹簧圆柱销；

所述滑动槽的槽底在对应所述第一连接部和所述第二连接部的位置处设置有弹簧圆柱销孔，当所述电动伸缩装置236的输出端带动高度调节件232滑动至第一限位部时，所述第一连接部处的弹簧圆柱销卡接在所述弹簧圆柱销孔内；当所述电动伸缩装置236的输出端带动高度调节件232滑动至第二限位部时，所述第二连接部处的弹簧圆柱销卡接在所述弹簧圆柱销孔内。

在本系统中，为保证系统间横向荷载的稳定传递，引入传力杆235，所述传力杆235的底部与滑动槽的槽底固定连接，所述传力杆235的顶部设置有弹性部，所述第一固定件231的底部设置有行程槽，所述弹性部与所述行程槽滑动配合。

为明确弹性调节件234的具体结构，所述弹性调节件234为多个抗拉伸缩弹簧。

现有地面直线电机定子21在轨道交通中的运行控制采用分区控制，分段供电，当为同一控制分区时，该段地面直线电机定子21中绕组线圈为统一供电，该段定子只能同时全段通同一种控制电流，而地面直线电机定子21的驱动牵引力主要由地面线圈电流、电机间隙和动子参数决定，假如三者相同，则牵引力也相同；而运行速度主要由牵引力、运载质量、所在位置的线路坡度和风阻参数决定；当每个穿梭托板31的运载质量、所在位置的线路坡度、风阻均不相同时，在获得相同的牵引力或制动力的情况下，不编组联挂的各个穿梭托板的运行速度是不相同的，前后运行的穿梭托板存在碰撞的风险。

当所述穿梭托板31为多个时，为方便对多个穿梭托板31进行分别的牵引力与速度控制，在每个所述穿梭托板31上设置有第一传感区、第二传感区和第三传感区，所述第一传感区用于连接位置传感器，所述第二传感区用于连接速度传感器，所述第三传感区用于连接距离传感器，所述位置传感器、所述速度传感器、所述距离传感器、所述地面直线电机定子21和所述间隙调节装置通过控制系统电气连接。

其中，所述第一传感区设置的位置传感器，其通过位置信息收集和地面直线电机定子21或信标之间的联系，实现穿梭托板31自身位置的准确判断；

所述第二传感区设置的速度传感器，其通过速度收集信息和地面直线电机定子21或信标之间的联系，实现穿梭托板31自身速度的准确判断；

所述第三传感区设置的距离传感器，其对前后穿梭托板31的相互位置进行感应，通过两个传感器之间的互相感应，判断双方距离，当发现双方距离超出警戒范围时，进行相应的信息的上报或采取制动策略。

如图8所示，本发明所述轨道板式运载系统的控制系统为综合监控系统，其负责整个系统的监测和控制，主要包含运控系统和应急系统。

所述运控系统对整个运载系统内的穿梭托板31进行综合运行控制，主要方式为通过变流器，控制直线电机电流大小以及方向，实现对穿梭托板31的控制。每个变流器所控制的直线电机为一个控制区间，原有直线电机系统，一个区间只能有一列列车，此区间内分为多个供电段，以开关站进行分割，使得系统节能。但运控系统需要让每个区间内有多个穿梭托板31工作，又需要对每个穿梭托板31单独控制，本发明通过动态控制调整各间隙调节装置，从而控制车载直线电机动子与所述地面直线电机定子21之间的感应间隙，从而调整了控制直线电机牵引系统的输出目标，实现各穿梭托板31的运行控制。

所述应急系统主要包括控制间隙调节装置和控制制动机构，其中制动机构为车载涡流和机械制动系统，涡流为车载永磁体，当速度大于30km/h主要采用涡流制动，低速时采用机械制动。机械制动同时有驻车保持功能。

本系统的工作过程为：

系统根据运控系统，根据每个穿梭托板31的设定，确定穿梭托板31的位置和速度，此时，位置传感器所显示的位置应和系统一致，速度传感器所显示的速度应和系统一致；当不一致时候，以穿梭托板上的传感数据为准，从而调整运控系统；

当某个穿梭托板31需要减速时，本系统间隙调节装置增大车载直线电机动子22与地面直线电机定子21之间的感应间隙，从而该穿梭托板31实现减速动作；

当某个穿梭托板31需要加速时，本系统间隙调节装置减小车载直线电机动子22与地面直线电机定子21之间的感应间隙，增大地面直线电机定子21的电流，从而该穿梭托板31实现加速动作；

当系统遇到突发情况，即板载数据和系统数据不一致时，应进行应急策略。例如，当单个穿梭托板31故障时，后一个穿梭托板31通过距离传感器判断有追尾风险，则后板的间隙调节装置动作，收起动子，并进行制动，同时将信息传递给运控系统，系统指挥区间电机减速，并让后续板同时实施制动动作。

为保证穿梭托板转向架32与轨道路基1的稳定运行，所述轨道路基1内设置有轨道11，所述穿梭托板转向架32设置有轮轨321，所述轮轨321与所述轨道11滚动连接。在本系统中，为保证运行安全，所述轨道路基的两侧设置有安全护栏12。

实施例二：

一种轨道板式运载方法，使用了上述所述的轨道板式运载系统，包括：

控制系统控制地面直线电机定子21运行，所述地面直线电机定子21和车载直线电机动子22感应产生驱动力，所述驱动力驱动穿梭托板转向架32带动穿梭托板31运行，所述穿梭托板31上运载货物4或车辆5；

当需改变同一控制分区内单个所述穿梭托板31的牵引力和速度时，所述控制系统通过控制间隙调节装置改变所述车载直线电机动子22与所述地面直线电机定子21之间的感应间隙。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种轨道板式运载系统，其特征在于，包括：

轨道路基(1)；

驱动装置，所述驱动装置包括地面直线电机定子(21)、车载直线电机动子(22)和间隙调节装置，所述地面直线电机定子(21)设置在轨道路基(1)上，所述地面直线电机定子(21)与所述间隙调节装置通过控制系统电气连接；以及

运载装置，所述运载装置包括穿梭托板(31)和穿梭托板转向架(32)，所述穿梭托板(31)设置在穿梭托板转向架(32)的顶部，所述间隙调节装置设置在穿梭托板转向架(32)的底部，所述车载直线电机动子(22)的顶部连接在所述间隙调节装置的底部，所述车载直线电机动子(22)的底部与所述地面直线电机定子(21)的位置对应，所述间隙调节装置用于调节所述车载直线电机动子(22)与所述地面直线电机定子(21)之间的感应间隙；

所述间隙调节装置包括第一固定件(231)、高度调节件(232)、第二固定件(233)、弹性调节件(234)和电动伸缩装置(236)；

所述第一固定件(231)的顶部固定连接在穿梭托板转向架(32)的底部，所述第一固定件(231)的底部设置有限位槽；

所述高度调节件(232)的顶部设置有多个高度不同的限位部，所述限位部与所述限位槽适配，所述高度调节件(232)的内部贯穿设置有安装槽；

所述第二固定件(233)的顶部设置有滑动槽，所述滑动槽的槽底为水平面，所述第二固定件(233)的底部与所述车载直线电机动子(22)的顶部固定连接,所述电动伸缩装置(236)固定连接在所述第二固定件(233)上，且所述电动伸缩装置(236)的输出端与高度调节件(232)的外壁传动连接；

所述弹性调节件(234)设置在所述安装槽内，且所述弹性调节件(234)的一端与所述第一固定件(231)的底部固定连接，所述弹性调节件(234)的另一端与滑动槽的槽底固定连接；

所述电动伸缩装置(236)的输出端带动高度调节件(232)与滑动槽的槽底滑动连接时，不同的限位部与限位槽卡接连接。

2.根据权利要求1所述的一种轨道板式运载系统，其特征在于，在高度调节件(232)顶部的两侧分别设置有第一限位部和第二限位部，当所述高度调节件(232)与滑动槽的槽底滑动连接时，所述第一限位部至所述滑动槽的槽底高度为第一高度，所述第二限位部至所述滑动槽的槽底高度为第二高度，所述第一高度大于所述第二高度，且所述第一限位部至所述第二限位部之间的高度依次降低。

3.根据权利要求2所述的一种轨道板式运载系统，其特征在于，所述第一限位部在所述高度调节件(232)底部的投影位置为第一连接部，所述第二限位部在所述高度调节件(232)底部的投影位置为第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部内设置有多个弹簧圆柱销；

所述滑动槽的槽底在对应所述第一连接部和所述第二连接部的位置处设置有弹簧圆柱销孔，当所述电动伸缩装置(236)的输出端带动高度调节件(232)滑动至第一限位部时，所述第一连接部处的弹簧圆柱销卡接在所述弹簧圆柱销孔内；当所述电动伸缩装置(236)的输出端带动高度调节件(232)滑动至第二限位部时，所述第二连接部处的弹簧圆柱销卡接在所述弹簧圆柱销孔内。

4.根据权利要求1所述的一种轨道板式运载系统，其特征在于，包括传力杆(235)，所述传力杆(235)的底部与滑动槽的槽底固定连接，所述传力杆(235)的顶部设置有弹性部，所述第一固定件(231)的底部设置有行程槽，所述弹性部与所述行程槽滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种轨道板式运载系统，其特征在于，所述弹性调节件(234)为多个抗拉伸缩弹簧。

6.根据权利要求1所述的一种轨道板式运载系统，其特征在于，当所述穿梭托板(31)为多个时，在每个所述穿梭托板(31)上设置有第一传感区、第二传感区和第三传感区，所述第一传感区用于连接位置传感器，所述第二传感区用于连接速度传感器，所述第三传感区用于连接距离传感器，所述位置传感器、所述速度传感器、所述距离传感器、所述地面直线电机定子(21)和所述间隙调节装置通过控制系统电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种轨道板式运载系统，其特征在于，所述轨道路基(1)内设置有轨道(11)，所述穿梭托板转向架(32)设置有轮轨(321)，所述轮轨(321)与所述轨道(11)滚动连接。

8.根据权利要求1所述的一种轨道板式运载系统，其特征在于，所述轨道路基的两侧设置有安全护栏(12)。

9.一种轨道板式运载方法，其特征在于，使用了上述权利要求1至8任意一项所述的轨道板式运载系统，包括：

控制系统控制地面直线电机定子(21)运行，所述地面直线电机定子(21)和车载直线电机动子(22)感应产生驱动力，所述驱动力驱动穿梭托板转向架(32)带动穿梭托板(31)运行，所述穿梭托板(31)上运载货物(4)或车辆(5)；

当需改变同一控制分区内单个所述穿梭托板(31)的牵引力和速度时，所述控制系统通过控制间隙调节装置改变所述车载直线电机动子(22)与所述地面直线电机定子(21)之间的感应间隙。

Images