CN1244610A - 全程封闭巨型浮动平台运输系统 - Google Patents

Abstract

案是在运行全线的街道上建立固定的封闭壳,壳内设长龙形的客货载运平台,平台上设置安全护拦,驱动平台运输的动力分为磁浮驱动和气浮驱动,还有配套的自动扶梯行人天桥方案。同时,ACSPT营运新概念提出,人车物流的集合同步营运模式。能够以图示说明的最典型的方案见图2。

Description

全程封闭巨型浮动平台运输系统

所属技术领域：一种新颖的城市公交设施及营运新概念。

本发明设计为全程固定式封闭壳下的磁浮或气浮方案的超长浮动平台运输系统(简称ACSPT)，该系统主要用作城市公交设施。与系统配套的还有它独特的营运模式——公共交通新概念——人、车、物流的集合同步营运模式，并以此创立城市繁华区街的绿色运输通道以及并行的绿色步行通道。

1.为使本发明专利便于理解、查寻和审查起见，现提供以下主要技术文件、图书名目供参阅：

1).直线电机 [美]S·A纳斯尔，[罗马尼亚]I·波尔达合著，龙缎令、朱维衡、徐善纲、田立兴译，科学出版社，1982年2月出版，参阅P167～180，P231～240。

2)电力电子技术  [英]C·W兰德著，郭彩霞、温绍森、李佑持译，张照勋校，机械工业出版社，1987年1月出版，参阅P421～426，P447～452，P11-18。

3)开关型磁阻电动机调速控制技术  王宏华编著，机械工业出版社，1995年6月北京第1版，参阅P1～19，P120～121，P217～223。

4)自动化装置及应用  李仁主编，机械工业出版社，1985年9月北京初版，参阅P110～118。

5)传感器及其应用  [日]杉田稳著，卢肇英、吴云龙译，中国铁道出版社，1983年2月，第1版，参阅P2～3。

6)气力输送装置  北京钢铁学院，热工、水力学教研组编译，人民交通出版社，1974年12月第1版。

7)电气传动的PWM控制技术  机械工业出版社，1996年出版，参阅第1章，第9章。

8)航空概论  史超礼编，国防工业出版社，1978年7月北京第11版，参阅P41、P279～290。

9)电力电子学与交流传动  [美]鲍斯著，西安交通大学出版社，1992年出版，参阅P280～282。

10)实用电气线路  王如桂，张桂英编，新时代出版社，1985年10月出版，参阅P18。

11)电机工程手册，第33篇，工矿电机车，机械工程手册，电机工程手册编辑委员会，机械工业出版社1979年4月上海第1版，参阅第1章、第2章P33～77，附录部分，“国产直流工矿电机车主要技术参数。

12)其它可参阅流体力学、空气动力学、电力工程设计手册，机械及电机工程手册(新编版本)等方面书刊资料的有关章节。

2.推出本发明的目地：

如果我们把现代城市的交通系统比作人体的血液循环系统(动脉)，那么我们在大中城市经常可以看到的堵车和小车像蜗牛样爬行的现象，以及各种车辆大量排放有害废气、扬尘、噪音等对城市环境构成的危害，所有这些正好说明了现代城市大都患有动脉硬化和肺叶疾病。由于各车自备动力，分散行驶而使之具有个性化，这不仅增大了城市交通管理的难度，而且使发生车祸和利用小车犯罪的比率逐年上升。对比之下，地铁列车尽管较现有地面交通工具有很大的优越性，但终因造价高昂而只得束之高阁。再说地铁仍有人流拥挤，上下出入地面甚为不便之处。展望世界未来，由于人口大量增长，世界经济发展而引发的城市化进程的加快，城市人口的膨胀将不可避免，但城市交通落后的局面一直困扰和制约着城市和经济的发展。城市，特别是城市繁华地段的交通拥挤将越来越突出，如何解决这一世界性大难题，直到目前为止还没有人提出可供短期内实施的经济、快捷而又完全符合环保的具有革命性的绿色交通概念和发明构想设计方案，人们对城市交通的发展模式仍然停留在扩宽道路、新建道路、增设高架路桥，建设庞大的立交桥、停车场，发展轿车和家用小车，建设地铁和地面轻轨列车等等。这种模式耗资巨大，需要占用城市大量宝贵的土地，大大超过了国力和经济发展的承受力，而且从根本上来说，这种模式并不能从根本上解决城市交通对环境构成的危害作用，只能在短期或一定时期内缓解城市交通困境。

除此外，目前在国内外也出现了建设高架路桥磁浮列车的呼声。广州、上海等大城市就建有路上路(高架桥路)、高架路桥轨道列车等，这些交通构筑物大煞城市街区风景，而在城市上空行驶的公交和列车并不能真正贴切市民的生活需要，其服务对象也受限，乘客从高架路桥轨道车(包括高架磁浮列车)乘车到达需要的地面建筑购物、办公、会客不得不多花时间绕行数倍的直达路径才能到达目的地。所以从根本上来说，现有的交通概念，除了车辆、列车等交通工具之外就别无选择，由于它们都是运输集约化程度较低的运输工具(对比车路一体化的ACSPT作为一种高密度集约化运输的交通设施而言)，这些运输方式都需要以不断增加新建道路为代价。

针对现行交通模式的种种问题，本发明方案设计一改现行分散或低集约化(列车)运营方式的弊端，创立公共交通新概念，在城市繁华区段建设ACSPT，营造步行街区和绿色客货运输通道，杜绝以分散性车流为主的流动模式(可让车流在夜间行驶)，使人流、车流物流集合于全程封闭的公共的悬浮平台运输系统内，使之同步起行，同步停靠，人、车、物各自遂站上下出入，相得益障，互不防碍，并永远杜绝车祸及害伤人身的弊端。在城市繁华街区建设ACSPT(就建在街面中间或两边)，它可以完全贴切市民的生活需要，大大方便市民出行，一个城市若能建立起完备的ACSPT，人们自然会觉得购买小车是累赘的、多余的，因为ACSPT可以是满街区段流动的平台，人们可在任何时间，任何路段随意乘车、下车、绝无拥挤或不便的感觉，也绝无车辆排放废气，产生扬尘和噪声而对环境和人体健康构成的威胁之虑，为了实现上述目标，本发明采用磁力悬浮推进系统[图2方案(1)，图14方案(2)]和压缩空气悬浮推进系统[图16方案(3)，图19方案(4)，图20方案(5)]两大类设计方案。由于城市内公共交通并不需要高速运输工具，所以本发明磁浮推进方案一律采用常规绕组的直线电机推进而非超导绕组直线电机推进，气浮推进方案可统称为“地效应浮动运输长龙”或“地效应公交运输平台”，这些方案可作为将来进一步地试验研究的基础，下面列出了ACSPT的七个方案的适用条件及对环境适应性方面的一些比较：

                                                                                 表1

方案编号	图号	动力	适宜的浮动平台长度	工作效率比较	系统建设对城市环境适应性
						(1)	图2～13	专用电网	1/10程～全程	(2)＞(1)	占地小，布置灵活性好，宜于10KM以上运程
(2)	图14～15	专用电网	1/10程～全程	(5)＞(2)	与方案(1)相当，宜于10KM以上运程
						(3)	图16～18	自给式压缩空气	60m～600m	(3)＜(4)	占地大一些，灵活性好，宜于10KM内内运程
(4)	图19，图21	他给式压缩空气	全程*	(4)≈(5)	占地更大一些，宜于10KM内运程
						(5)	图20，图22	他给式压缩空气	全程*	(4)≈(5)	占地大于方案(4)，灵活性差，宜于20KM内运程
(6)	图26	专用电路	1/5程～全程	(6)＜(7)	占地很小，灵活性好
						(7)	图27	压缩空气	全程*	同(1)	占地小，灵活性好，也可采用方案(3)

^*注：气浮推进的非全程长度的浮动平台的供气闸阀控制问题也不难解决，可参照图12的控制方式与电磁阀联结进行开关控制，但在本专利申请中暂不提供控制设计方案。

表1中ACSPT的各种方案并不只限用于城市繁华区段以解决交通拥挤和堵塞问题，它还可作为大城市中心区与其周围卫星城镇之间经济而有效的交通大动脉；城市的环城交通大动脉；地铁出入口、火车站、机场、港口通向城市中心区的交通大动脉，火车站、汽车站、机场、港口之间人、车、物集中流动的交通动脉；东南沿海人口密集区，大城市林立而集中的中短距离交通动脉(如天津——北京、苏州——上海)。

3.开发ACSPT的意义及市场前景

开发ACSPT用作城市主要交通设施，它能够在环保及公共交通网络中发挥改善、兼容、替代、互补协调的作用。一个计划修建地铁网的大城市，如果能够审视地将ACSPT作为基础骨干交通网络，那就没有必要修建地铁。据有关媒体报导，建一公里地铁的总投资约为5～10亿元人民币(视地下水位，地质不同而变)，而建一公里ACSPT的投资不过地铁投资的五分之一以下，且建设周期大体也只为建地铁周期的五分之一，特别是ACSPT的特点是整街浮流，流运量特大，具有一次投资超前发展的近乎极限容量设施即刻到位的优势。但也可按交通容量增长趋势，分阶段增长浮运平台长度的建设方式来考虑。

从未来和更加深远的意义上来看，发展ACSPT更加适合我国的国情。尽人皆知，我国人口密度大，底子溥，资源不足，地皮宝贵，发展空间非常有限。今后城市化发展将进一步加快，人口将进一步集约化生存，特别随着老龄化社会的来临，需要为老人出行提供方便、安全、低廉收费的交通，并像住房、养老和医疗等社会保障体系那样，最终将建立全社会的城市交通统筹保障体系。所以在这种条件下，如果为了解决人们出行的问题而要继续沿着西方国家发展个人和家用轿车的模式走下去，必将扭曲整个社会，造成无法控制地偏离社会经济发展的既定目标，这不是危言耸听，而是有科学根据的。

ACSPT的出现和发展将是真正的社会进步和文明的标志，可以预见它将对未来社会和人类生活的各个方面产生积极的影响。大力发展ACSPT，必将使整个社会变得和偕与协调的发展，使经济发展脉络和结构建立在更加合理的基础上，进而将会导致为逐步消除人与人之间不平等和贫富不均现象创造条件。因为从根本上来说，现代社会畸形发展的许多弊端，大都是由于不适当地发展汽车工业——特别是小汽车文明的发展——这个源头所引发的结果。汽车工业的过度畸形发展已经不像本世纪中叶以前那样能对社会文明进步产生着积极的影响，特别是由于历史的进程、环境及基础条件的变化，当前汽车工业和小汽车文明对社会发展产生的副作用已大大超过了它所带来的好处。高速公路、小汽车文明拉大了社会贫富差距和人类不平等现象，并使工业、科研和整个社会畸形发展，造成社会不平衡、工业结构不合理，引发了环境、疾病及人、财、物配置失控、资源浪费，造成经济发展脉胳和方向性长期不合理等弊端。

开发ACSPT将使未来城市交通变为名符其实的绿色通道，而不会再有有害废气、尘土、车祸、噪音危害城市环境，市民行车难、居住环境差、社会安全差，健康条件得不到改善的局面，城市交通管制复杂化等等问题将会根本改观。由此可见它的市场前景非常广阔，面向21世纪，每个城市都需要营造城市绿色交通环境，不论在国内还是在国外(特别是发展中国家)都有巨大的市场需求，只要人们一旦认识到现代城市交通发展模式的弊端，是会毫不留情的抛弃“小汽车文明”，而乐意采用ACSPT，再说ACSPT具有造价低廉，节约材料和资源消耗，大大降低投资，从而可将节约的投资及消耗转移到去发展其它事业方面。

开发ACSPT也将使未来城市街道中心变成一道亮丽的景观线，风景线、绿色的缎带(ACSPT就建在街道中心线上)。营运ACSPT完全可以依比现有公交营业收费较低的优势(无需政府补贴)把尽可能多的乘客吸引来，而使其总的盈利水平得到较大的提高(见表二的比较)。再说利用ACSPT外壁墙面开辟商业广告长廊副业，其额外收入也是相当可观的。

4.ACSPT原理、特点、优势及基本情况简介：

1)磁浮推进[方案(1)、(2)，图1～15]：采用直线磁阻电动机(LSR)作为磁浮推进动力，LSR是将普通磁阻电动机(SR)略加改变的翻版，即相当于将SR从其中心线切开展平，其定子线圈称作初级，转子铁蕊称作次级，SR转子没有绕组只有铁芯(见“电机学”内介绍磁阻电动机的章节和“开关型磁阻电动机调速控制技术P1～19)，它是由转子铁心交轴磁阻不等(与定子铁心轴线产生磁阻偏角θ)，并在定子旋转磁场作用下产生同步磁阻转矩，在LSR的条件下，这种初级的旋转磁场就变为对次级产生的同步平滑的电磁拉力，即短初级沿着磁场运动作悬浮状态下的平移推进运动。方案(1)[图2～13]是由LSR作动力的推进方案，方案(2)[图14～15]是由横向磁通的LSM作动力的推进方案，其调速控制方案与方案(1)大同小异。

本发明LSR方案立足国情，考虑在一条人、车、物流量比较密集的交通线路上，上下分流频率很高，更多的是需要中低速运行的交通设施，所以把最大运行时速定在80～100公里以内，经沿线站台以上下分流耗时在内，其平均时速仍可达40～50公里(这比大城市交通高峰期平均时速10公里/时高出数倍)。而这个时速并非不可改动，还可根据需要在设计中留有余地。它的特征及优越性主要表现在以下各点：

a.采用单边直线磁阻电动机作为磁斥悬浮推进器[图2.4.5]，具有结构简单、造价低廉、工作可靠、效率高等优势。它不像凸极直线同步电机那样需要对初级和行走的次级都供给电源的弊端。

b.它不同于现行的LSR利用方式，从着眼于彻底解决城市交通困境入手，采用1/5程以上(至少三公里)的同步浮动平台超大容量跨路段的人、车、物流动全封闭集合运输方式，这样就同国内外现有的磁浮列车有着显著的差别。现行磁浮列车相对要短得多，不论是用LSR驱动，或是用其它直线电机驱动，大多是将电源供给行走的初级，而将不供电的次级设于地面，这种方式的弊端在于需另在车顶架设电源接触网(除非车内自备电源)，这在城市街区上空是难以允许的，并且也会增加工程造价及日后经营维修的难度。而本方案恰好与此相反，它是将有绕组需要供电的LSR初级固定于地面(其供电时间由传感器控制电路确定，见图12)，而将次级铁芯固定在行走的平台上，这样就避免了架设电源接触网或采用磁吸引型LSR所带来的整个结构复杂化问题。当然这种利用方式也是由本方案超长型的同步浮动平台的特征所决定的。

c.方案设计的独特巧妙之处在于，它有车轮但车轮是设在地面上的[见图2]；有轻型槽形导向轨，但导轨不在地面，而设在行走的平台下面；有车厢，但车厢并不随车行走，而是用固定于地面的封闭壳来替代车厢，封闭壳内的移动体仅有载客平台及其上部框架护栏。这样安排可使行走的平台一身轻松，提高有效载客量，并可大大降低运行费用，减少能源及设备消耗。再者由于浮动平台全段配有固定的直线磁阻电机驱动，从而简化了行走装置，省却了普通车辆的车轮驱动方式及转向设施。还有，行走平台下部设有导向槽，它既可抑制住转弯时平台产生的离心偏移，又可抑制LSR的初级和次级间电磁场相互作用而产生的侧向不稳定性。而根据“直线电机”一书介绍，目前开发的磁浮列车，为控制其侧向稳定性，需增设侧面导向的直线悬浮电机(其初级铁芯需用超导磁体)，这样的结果将会大大增加造价。由此可见本方案具有结构简单，成本低，工作也会满足使用要求等优势。

d.为了适应转弯路段，路面起伏以及平台结构在运行中由于种种原因引起的振动及伸缩变形，设计中将全线平台分割为六米的小段，小段之间用弹性伸缩节联接[见图3]，这种联接可在满足前述要求下同时不会影响平台的运行效果。另外，平台分割设计，对于运行期间直线电机以及地面轮轴等进行定期维修也是必不可少的。由于平台下部空间有限，所以在分段检修时(可以是几小段为一段)，可将检修段平台两端的弹性伸缩节头拆开，用小型液压升降机将平台举升约1米高(封闭壳上部空间已考虑此高度)，即可方便地进行维修。

e.方案(2)[图14]为横向磁通的直线同步电动机作为悬浮驱动力，采用简单实用的克兰姆环形绕组[见图15]，可为试验方案提供比较选择。横向磁通直线同步电动机与纵向磁通直线同步电动机相比，前者具有较小的铁芯重量和较小的激磁电流，这是它的优势，但有关这方面的研究报导，在国内外都比较少，所以对本方案需要进行较多的试验研究。

f.为了减轻浮动平台的重量以提高运输效率，在方案(2)[图14]中将平台结构设计为大块拼装的玻璃钢结构[其实方案(1)的平台也可采用玻璃钢]，这种结构轻巧牢固，它有利于电绝缘及现场组装。

g.方案(1)[图2～13]提供了LSR的电气控制系统方案，该方案本着简单、经济实用、可靠的原则设计，它可作为运行段联锁集控设计试验的基础。此外，该控制方案还具有典型意义，它对单级(初级或次级)供电的LSR或直线感应电动机的控制均实用。

2).气浮推进[方案(3)～(5)，图16～23]，总称压缩空气浮动平台运输系统，简称PASPT。

PASPT的基本设计构思分为：将浮动装置分为气浮和推进两部分[图16～17，图19]和集气浮与推进为一体的浮动装置[图21]。在供气方式上分为自主供气型[图16～18]和非自主的地面供气型[方案(4)、(5)，图19～23]，这些方案具有以下特点和优势：

a.采用贮备的压缩空气作为PASPT系统的主要能源[方案(4)、(5)，图19～23]，这是一种清洁的绿色能源，特别是压缩空气作为一种可贮存的能源，在特定场合下使用要较电能和其它能源具有特殊的优越性，因为只要给系统配置容量足够大的贮库[图示23]，那么生产压缩空气所要消耗的电能完全可以安排在每天电网负荷的低谷(夜12点～早7点)期间进行。由于可以使用低位电价，所以系统的能耗费用可大大降低。另外，即使采用天然气或柴油作为空压机工作燃料，由于是集中使用，且空压机和贮库一般都设在远离市中心的地方，所以也容易进行废气的集中处理，绝不会给环境带来大的影响，其生产费用也会低于电价。

b.在有地下防空设施和废矿井的城市，要建设PASPT系统[方案(4)，(5)]时，完全可以将其洞室密封加以改造而利用来作为压缩空气贮库，其空压机房也可建在地下，这样可以大大节省建库投资，并可消除空压机工作噪音对环境产生的影响。同样，一个打算建设PASPT系统的城市，若想利用低位电价建设抽水蓄能电站的时候，就可以考虑改为建设为PASPT系统提供工作能源的气库贮调系统。

c.方案(3)[图16～18]是自主供气的真正的地效应列车，它与现行的地效应飞行器的区别在于后者可自主地向选定的目标飞行，而前后者只能在限定的直线风扇轨道上浮行，并用作城市公交设施。

d.PASPT的平台及其下面的充气壳体分别采用玻璃钢及碳纤维复合材料[见图16～19，图21～23]，具有强度高、重量轻、耐腐蚀、耐高温、耐磨耗、耐久等优点，虽然使用复合材料可能要较使用钢材制作成本高一点，但由于其重量大大减轻，耐久性提高，营运能耗降低，所以将会大大降低经营成本，最终使之得到补偿而足足有余。

e.PASPT系统的压缩空气输送、压力调节和分配系统的控制并不比磁浮推进系统复杂，但限于篇幅，对PASPT的系统控制方案，可放到将来去作。首先的需要是进行PASPT 1∶0.5的模型风洞试验，以检验其运行的阻力和稳定性，并提供PASPT系统设计所需要的参数，如直线风扇的尺寸、形状、与水平面的夹角，导流孔的曲度、尺寸、孔口出流量和推进速度之间的关系……。

f.PASPT设计方案构思奇妙，它是对现代风机和压气机的一种改性，即将旋转运动变换为直线运动。在应用方面可以根据实际需要，或采用自主供气方案，或采用地面供气方案，它们的共同特点是浮运平台下不带轮，简化结构，采用高强复合材料制作，重量特轻……。因而PASPT单位功率的有效荷载量要较其它运载工具(包括汽车、火车、飞机、磁浮列车、地效应飞行器、汽船、轮船等)都高。其次，PASPT的工作能源始终都是压缩空气，不存在电磁互感能或热能与机械能之间的转换。再则，它没有转动部件，没有机械摩阻损耗，在PASPT开启运行时，它不像普通电动机那样需将其电流增大到5～10倍的额定电流，也不像其它热机那样需增压增速才能启动其工作系统，因为PASPT在暂停后启动时，其平台至少是搁置在轮上的(也可悬浮在轮缘上面)，不存在启动轴压粘重的问题，所以它在启动时只需略为增压克服平台静止的惯性(平台轻、惯性自然小)，即可很快启动并达到正常的运行速度。

3).为了进一步地说明ACSPT的技术经济优势，现将普通的地面运输工具与ACSPT作出比较，列在表二中。表中铁道列车为标准轨距(1435mm)是由普通电机车牵引的客货列车或矿山列车的标准效率经换算而得到的数据；汽车中的卡车是由“东风”、“解放”、“黄河”的标准效率以及轿车中的“大众”“桑塔纳”的标准效率经换算而得的数据；ACSPT的数据是由粗算得到的，表中是换算数据，它的设计粗算数据请见后面附图2和图17的说明。

                                                               表2

注：表中ACSPT浮动平台系按钢构架计算而得的功率，若按复合材料构架平台计算，上述每吨净载重平均功率数字还会缩小。

5.图纸目录：

图号	方案编号	图    纸    名    称	备    注
				图1		全封闭单车道平面图	也可以是开敝的单车道
图2	(1)	直线磁阻电动机(简称LSR)磁斥悬浮驱动平台
				图3		浮动平台结构
图4		直线磁阻电动机次级设计方案
				图5		直线磁阻电动机初级设计方案
图6		滚轮及制动装置结构
				图7		LSR电气控制方案设计图

图8		LSR微机控制系统方案设计图
				图9		磁场平衡式霍尔电流检测器(简称LEM模块)	图9及图10示于1张图纸上
图10		磁电式测速传感器(简称Vt)
				图11		光电转速表测量装置电路图
图12		非全程平台运行LSR初级三相交流开关自动通断电路图	图12、13示于1张图纸上
				图13		LSR环形供电网络方案设计
图14	(2)	横向磁通式直线同步电动机(简称TFLSM)磁斥悬浮驱动平台方案
				图15		TFLSM初级绕组设计方案
图16	(3)	自给式压缩空气悬浮驱动平台(简称PASPT)机房方案
				图17		自给式压缩空气悬浮驱动平台客房
图18		滚轮支架、固定式直线风扇、喷气孔道结构图
				图19	(4)	他给式双路压缩空气悬浮驱动平台方案	本方案也很易改为自给式，详见图19说明
图20	(5)	消声型他给压缩空气悬浮驱动平台方案
				图21		方案(4)之配气导向喷孔及直线风扇剖面图	图21、22示于1张图纸上
图22		方案(5)之配气导向喷孔及直线风扇剖面图
				图23		他给式压缩空气供气单元系统方案
图24		全封闭双车道平面图
				图25		全封闭双车道剖面图
图26		电动大门及电动天窗结构图
				图27		LSR磁斥悬浮驱动的窄型平台方案
图28		他给式气浮驱动窄型平台方案	图27、28示于1张上
				图29		窄型浮动平台应用示例和LSR驱动的自动扶梯行人天桥方案

6.附图图纸说明、注释(以下尺寸数字凡未注明者均以毫米计)：

图1，全封闭单车道平面图：1固定的全封闭外壳，其结构材料见后面各方案图；2可移动的阶梯(下面有滚轮)，宽2米，供乘客上下车使用；3可移动的供小汽车等车辆进入平台的斜坡车道；4可移动的供小汽车等上车和下车的拱形车道，宽3米；5天窗，设有电动盖板。

图2，直线磁阻电动机(简称LSR)磁斥悬浮驱动——方案(1)：1 LSR次级(详见图4)；2 LSR初级(详见图5)；3制动橡胶阻力轮(详见图6)；4承重平台板结构(详见图3)；5电磁兼屏蔽防噪音板，由内层厚30的聚氨酯泡塑吸声板与外层厚3的铝板复合构成；6电力电缆；7端子板兼控制设备；8电缆沟兼工作通道；9玻璃钢质护栏板，厚4；10泰柏板(亦称舒乐舍板)质装配式封闭壳厚100；11铝合金窗框及镀膜玻璃；12管型铝合金(或不锈钢)框架扶手；13有电动盖板的排风口(详见图26)；14钢木座椅：15巡视和检修通道；16无土植草；17导向槽钢，内贴石棉树脂胶制动带，厚≥5。

说明：图中g为磁斥气隙，设计为25，而导槽17与滚轮3之间的间隙10～15＜g，当平台开始启动运行时，次级与初级之间的间隙g′＝10～15，这样有利于磁斥力的逐步增大，使之达到设计气隙g＝25，而当平台减速停止运行时，由于滚轮的承托和所受到的电磁抱闸(详见图6)阻力作用，平台次级不但会逐步停止运行，而且亦不会落在初级上，从而使初级免于遭到磨擦损伤。

图3，浮动平台结构：1橡胶绝缘板面层；2插接钢板；3粗弹簧；4滑动联板；5限位螺拴；6底横梁槽钢；7上横梁槽钢；8工字钢纵梁；9插杆；10预制玻璃钢平台板；11螺拴；12铝合金管；13端部联结挡板；14边纵梁槽钢；15边角钢(供上下车联板搭接用)；16预制玻璃钢双槽板；17玻璃钢横撑；18 LSR次级铁芯(详见图4)；19导向槽钢(详见图6)

图4，LSR次级设计方案：1平台结构工字钢；2平台结构边槽钢；3平台结构底横梁槽钢；平台边角钢；5预制玻璃钢双槽板；6铝合金管框架护栏；7方形(中空)玻璃钢联系梁；8环氧树脂粘结层；9 LSR次级铸铁质铁芯；10橡胶绝缘板面层；11玻璃钢平台板；12导向槽钢；13固定螺拴(端头与铁芯面齐平)。

说明：本图LSR次级设计为3相4极，按6米分段预制，铸铁芯呈均匀分布，用环氧胶及螺拴将其钳入玻璃钢双槽板内固定。

图5，LSR初级设计方案；1 LSR初级铁芯，用普通电工钢(硅钢)片制作，厚3，片间用绝缘漆封固，厚1；2预制玻璃钢槽板基座；3环氧胶粘结层，厚1～2。

说明：本图LSR初级设计为3相6极，按一米分段预制，钢片铁芯呈均匀分布，用环氧胶将其钳入玻璃钢槽板基座。

上述LSR初级和次级设计系统根据简略(一些因素暂无法考虑)计算而定，现将主要数据和计算结果列在下面：

每节平台平面尺寸为6000×3400，每米(按纵向)乘客6人共重450kg/m，每米平台结构自重540kg/m，每米平台计算荷重Q＝1300kgf/m。

沿纵向LSR功率密度Pm＝2×100KW/m(两侧)，采用三相电源U＝3000V f＝50Hz。LSR次级设计为P₂＝4极，极距τ＝0.25m，β₁＝0.88，铁芯宽度L＝0.22m，铁芯长度(横向)B＝0.33m，铁心厚h’＝0.05m，电磁气隙g₁＝25，功率角δ＝π/6cosΨ＝25°，次级最大滑行速度Vs＝25m/s＝90KM/h，所需推力Fx＝410Kgf-m/s＝4030N。LSR初设汁为P₁＝6极，极距τ₁＝0.167m，初级绕组线表面电流密度Js＝5.5A/mm²，绕组线电流密度Jm＝1.8A/mm，LSR初级额定电流I＝26.7A(线电流)，相电流I_Φ＝15.43A 相电压U_Φ＝3000V，简略汁算得可产生的悬浮力(磁斥力)Fn＝20090N＝2050Kgf-m/s＞Q＝1300Kgf-m，每槽导线总根数Z＝325匝，每相绕组串联根数Z₁＝750匝，初级绕组每匝导线截面积S＝1.44mm²，采用2×Φ10mm(S’＝1.6mm²＞S＝1.4mm²)漆包紫铜线(选用铝线会更经济)，双线并联绕制，即每齿绕线匝数Z₂＝2×Φ1.0×162匝(即每槽绕线总数Z≈325匝)。初级铁芯齿宽b₁＝70，齿长＝槽长(均沿横向)L＝220，槽宽b₂＝100，槽深h＝20。

图6，滚轮及制动装置结构：1导向槽钢；2橡胶圈减震垫；3铸钢支承块；4微孔实心合成橡胶滚轮，微孔孔径Φ0.4～0.5微米，微孔所占比例小于0.15，滚轮表面用抗磨塑胶进行强化处理；5钢制滚轮轮鼓；6滚轮轴承；7端盖及油封；8钢结构支承架；9支架增强板兼护板；10电磁抱闸制动块，用石棉环氧胶制作；11弹簧；12线圈；13园柱形金属筒罩；14金属伸臂。

说明：滚轮沿平台纵向每2.5m配备一道，每只滚轮荷载Q＝1.5～2.0吨/只。当平台由运行状态进入站台需要停止时，LSR断电，平台下落在滚轮上，联动开关K即由断路状态切换到闭合状态，制动块由于螺线管电磁感应作用(右手定则)而一齐伸出抱闸以制止平台的运行惯性。同样，在启动运行时，一当LSR接通电源、联动开关K即被切换到断路状态，弹簧则将伸臂拉回，致使平台先在滚轮上滑行，瞬时后即进入悬浮运行状态。滚轮不仅具有刹车作用，它在转弯处还具有导向的作用，并能适应些微的左右晃动的需要。

图7，LSR电气控制方案设计总图：本方案将LSR按12m段(若按6米段更好)划分为一个供电及控制单元，每单元共24台LSR(两侧)。上图为综合方框图，下图为双路闭环调速控制原理图，图中所示图形及字符均按通用电气图例标准绘制，现将各个字符含意注释如下：

上图：GLK₁、GLK隔离开关；DL₁、DL真空断路器；B变压器；LH₁、LH₂电流通互感器(后接受电柜)；2QC交流接触器；JR热继电器；CF脉冲触发器；G₁(S)整流电路；PI比例——积分调节器；PWM脉宽调节器；G₂(S)逆变电路；HL霍尔电流传感器；Vt磁电式测速传感器；EC译码器(位置译码电路)；SAB80535微机控制器；(图中虚线框内)；RD熔断器。

下图：ω^*r微机采样给定速度；ωr速度环反馈信号；Ts₁速度环采样时间；Ts₂电流环采样时间；I电流环反馈信号；I^*经更新后的给定电流；K₁+K₂/S为PI调节器(校正装置)的传递函数(式中K1、K2为可调节的软件参数，S为转差率；K₃+K₄/S为PWM调节器具有的传递函数；G₂(S)为PWM逆变器。

说明：控制原理的基本思想是认为LSR的转矩与其绕组电流有关，而磁通保持稳定，所以控制电流就可以控制转矩，亦即控制转速。为了使传动稳定，设计图中设有速度外环反馈控制和电流内环反馈控制。在速度环中，微机采样给定速度ω^*r和反馈速度ωr通过PI调节器运算并以采样速率l/Ts₁更新电流给定I^*，电流环完成类似计算，并以更高的速率(l/Ts₂)更新逆变器给定值。图中为触发器CF供电的低压电路，也可由市电网直接接出专用供电线路。DL既是负荷开关，又可作短路继电保护，当LSR正常运行或停止，DL始终处于闭合状态，而2QC和JR以及其后面的保护电路(见图8)直接对控制变换电路起到保护作用。在设计为全程平台浮运的条件下，LSR系统的启运或停止，可由高压供电环网上的环路开关根据设置的信号命令，采用自动或手动执行(见图13)。

图8，LSR微机控制系统方案设计图：

基于前述LSR调速控制原理，本方案硬件是以SAB80535(8位)单片机为核为组成的LSR双路闭环调速控制系统，它还包括主电路变流装置电路(见图的上半部分)，即交——直——交电流变换电路，也即由保护元器件及其抑制电路、整流电路，逆变电路和触发电路组成(分别见图中PTT、RIF、IVT和CF各段)。现依次将图中的符号释义如下：

2QC交流接触器；Z雪崩二极管，它由两只齐纳二极管反向串联而成，可吸收反向脉冲电流而不会损坏，具有自保护作用；RD熔断器；L电感器。由以上器件和相应的阻容元件组成的电路可对系统的过电压过电流以及长延时欠压进行全面地保护。在RTF段，T₁～T₆为晶闸管组成的全控三相桥式整流电路，其晶闸管采用大功率管GTO型，La为直流滤波电抗器，可使直流输出平滑。IVT段为恒流源逆变器(即功率变换器)，它由T₁～T₆以及6只二极管和隔离电容等组成逆变电路，可使其在任何时间间隔内只有两只晶闸管是开通的，其负载电流近似方波，每只晶闸管导电120°，T₁～T₆均采用大功率管GTO型。CF段为触发电路，它由齐纳二极管和具有N型双基极单结型晶体管D_N以及R-C等元器件组成的触发电路，可为整流器开关元件提供需要的触发脉冲。该电路无闭路环节控制，虽然简单，但它所给出的脉冲宽度和上升时间都能满足触发要求。

SAB80535微机控制器(CPU)，其PI及PWM运算控制均可由软件实现，由于80535内部没有ROM，故采用2864EPROM作为CPU外部存储器，2864无需擦除即可直接重新编程。它的作用是用来将不同运行条件所对应的不同的Q_on、Q_off(为LSR次级位置开通和关断角，此处θ＝δ/p，δ为功率角，p为次级极对数、θ角应换算为弧度)预先以表格的方式存入EPROM中，根据传入的次级位置信息，查表获得对应的开关信号，并通过接口5(IF5)输出基极驱动信号。

系统图简述：本系统有两个反馈，即速度外环和电流内环，在速度环中，速度反馈信号ωr取自测速传感器Vt输出的次级位置信号，经编码器EC翻译成代码(10位格雷码)，而接口4和接口5的数据线接受来自编码器的信号，并传输给CPU控制器，与此同时IFS有三根数据线则用于输出来自CPU的三相全开关器件的基极驱动信号。定时器1(Tm₁)每4ms产生一次中断，以调用速度环程序，而定时器2(Tm₂)则用于电流环中实现PWM控制，其间每隔0.33ms产生一次启动电流环程序的中断请求信号。实际的角速度ωr反馈信号从(格雷码)计数器(ct)计得的两次采样间隔中次级角位移的增量计算得到，速度环计算程序计算出速度指令ω^*r与实际转速ωr之间的误差(即经8×A/D转换器与ωr相减)，再经PI运算得到电流指令I^*，电流环即根据此值与其由霍尔传感器(HL)测到的实际相电流I值比较后形成的电流偏差，通过PWM控制技术使实测电流I跟随电流指令值I^*，从而最终达到LSR的调速和稳态运行控制。总的来说，微控制器具有以下功能：

1、跟踪次级相对位置，并输出PWM信号至功率变换器(即逆变器)对应的主开关器件，以厉磁给对应的相绕组。

2、依序检测并控制初级三相绕组中的电流，对其分别进行闭环控制。

3、在电流回路中采用PWM控制，以使实际电流I跟随电流指令值I^*。

4、根据次级位置检测信号计算速度值ωr与速度环程序给定的指令值ω^*r相比较，所得差额经PI运算而求得电流指令值I^*。

在确定硬件的基础上，系统的软件由主程序、速度环及其PI运算控制程序、电流环及其PWM控制程序组成。但鉴于本发明现在只是初步方案设计，所以有关进一步的软件设计，可放在模型试验阶段中去作。详细的软件设计请参看王宏华编著的“开关型磁阻电动机调速控制技术”P220～223。

图9，磁场平衡式霍尔电流检测器(简称LEM模块)：

LEM模块把互感器、磁放大器、霍尔元件和电子线路集成在一起，具有测量、反馈、保护三重功能。其工作原理是借助“磁场补偿“的思路，保持铁芯磁通为零。图中磁环MC是穿套在工作母线上的，当被测电流I_L通过母线时，立即在磁环上感生出磁场H_L，并使HL感应出霍尔电压U_H，经放大器放大后，产生一补偿电流I_s，而I_s流经Ns匝线圈产生的磁场Hs将抵消H_L(见图中磁环中两个相对流动的箭头)，使U_H减小，Is愈大，合成磁场愈小，直到穿过H_L的磁场为零而止，这时补偿电流Is便可间接地反映出I_L的数值：I_s＝N_LIc/Ns＝I_L/Ns(式中N_L＝1)。在实际系统中利用I_s在外接电阻R_M上的压降作为相电流的反馈信号，应视系统要求选完R_M的数值。整个传感器已模块化，小型化、套在被测母线上即可工作，现在市场已售有此种产品。在LSR控制中(见图7)，按三相母线均布点检测，故应设置3只HL，以分别检测I_a、I_b、I_c三相反馈信号。

图10，磁电式测速传感器(简称Vt)。

图中编号释义：1 LSR初级；2 LSR次级；3开磁路式测速传感器感应线圈；4磁钢；5软铁；6与次级铸铁同长度的软铁板；7环氧树脂胶结；8木质底座；9端部角钢；10一端带平头的螺拴；11普通螺拴。整个测速传感装置由测速传感器和模拟显示器组成，图10下面用框图符号表示出模拟显示器的信号传送过程，其框图符号依次为：测速传感器，放大整形电路，脉冲变换电路(PV)，脉冲输出(速度环反馈信号ωr)、脉冲信号序列积分(I)，被测转速电表读数(M)。

原理：磁电式测速传感器Vt设置在下部基座上，另在被测对象——移动平台的底面，对应于Vt的上面设置与次级铁芯同间距的磁感应软铁板，这样当平台启动运行时，由于铁芯间隔而引起的与Vt凸齿软铁面间隙之间磁阻的变化——导致磁通的变化，从而在感应线圈3中感应出交流电压，其转速＝速度＝V＝P/4/t(rpm)，频率f＝V.4，式中P为脉冲数，4为相当于旋转电机转动一周所对应的LSR次级铁芯移动1m，在Vt上感应的脉冲数[LSR方案(1)中每台三相电机初级和次级纵向长度均为l_M，而次级每M设有4块铁芯，即4极，也即每M产生4个脉冲]，t为相应的时间，以分计量。由传感器输出的脉冲信号经放大整形后变换为一定幅度和宽度的脉冲信号，对此序列脉冲信号积分后，输出与脉冲频率成比例的直流信号，由指示电表直接读出速度值。图11示出了这种信号变换过程的模拟显示器的电路。

图11，光电转速表测量装置电路图；

本电路由放大整形电路(单稳态触发器，恒流电路及恒压电源组成。其原理是，在图中左下部分，光敏三极管T₅输出与被侧物体转速相对应的脉冲信号，输入到由晶体管T₆、T₇组成的放大器放大。放大后的信号经由晶体管T₈、T₉组成的施密特触发电路整形，整形后的信号有两个输出通路：一路通过由T₁₀组成的射极输出器向机外(速度环反馈回路)输出脉冲信号(ωr)，另一路用来触发下一级由晶体管T₁₁、T₁₂组成的单稳态触发器。

单稳态触发器将输入反映速度(转速)正脉冲信号转换为一定宽度的负脉冲信号，该信号经电位器W₆～W₁₀及电阻R₂₉注入由晶体管T₁₃组成的恒流电路。利用晶体管的恒流特性和单稳态电路的定时延迟性能，使T₁₃每次导通时通过电表M的电量相等，即Q₀＝I₀τ，式中I₀为晶体管T₁₃的集电极电流，τ为单稳态延时电路的延时。本装置侧速范围100～300000Mpm(也即rpm)，由波段开关K_1a与K_1b切换量程，基本误差≤2％。

除此外，也可选用合适的数字显示式速度检测商品装置，有关这方面设备，待以后查询补充。

图12非全程平台运行的LSR初级三相交流开关自动通断电路。

在非全程平台设计方案的条件下，LSR初级为全程分布，但LSR次级(包括平台)则为非全程分布，所以在运行中就产生了需要初级各段处于周期性工作状态的开关控制问题，现将图中编号及符号释义如下：

1、电磁感应性传感器，由永久磁铁制作，规格为Φ30，一端带螺蚊，设置在固定的支架上，每隔12m设一只；2、固定的支架梁，由绝缘的玻璃钢或ABS工程塑料制作，其截面为槽钢形；3、塑料质(ABS塑料)固定螺帽及垫板；4、浮动平台底面的钢质导槽，运行期间导槽面与磁铁棒端之间的间隙为20～30mm；5、橡胶轮，固定在地面支架上；KZ为大功率晶闸管(自动开关)，选用GTO或GTR型；L·S为微动开关；TL为电磁感应传感器(同1)，其负载功率P＝200W，可按此设计线圈；E为直流电源，E＝100V；C为电容，C＝0.5μf；R＝0.5Ω。

工作原理：运行中的平台，当初级为空载时，传感器TL的线圈设有信号电流输出，一当平台刚刚进入初级(考察点)，由于其相应的TL的磁通发生变化，立即输出相应的脉冲信号，于是微动开关L·S由断开状态变为接通状态，使控制回路闭合，就有电流通过，使继电器线圈J得电，其常开开关J闭合，自动开关管KZ被触发导通，三相母线通电。在初级(考察点)进入连续工作一段时间，平台尾部次级即将通过初级的瞬间，由于其相应的TL的磁通发生变化，而输出相应变化的信号电流，在此之后即无信号电流输出，但同时该初级(考察点)即处于空载状态，这一变化过程使微动开关L·S由闭合转变为断开状态，继电器线圈J失电，其相应的开关J由闭合变为断开，KZ即由导通变为断路状态，三相母线断电。

非全程平台LSR初级三相交流开关自动通断电路工作时，具有噪声小，耗电小，工作可靠(没有交流接触器在频繁开关情况下触头经常发生烧蚀故障和工作噪音问题)。实用中，可将该控制电路置于三相母线电流互感器之后和整流电路之前(见图7)，而将原图中的2QC及JR删除。

图13，LSR环形供电网络方案设计。

图中TB₁～TB₄为环形网络上四个供电变压器；TB₅为环网事故备用变压器；K₁、K₂为多点投切的自动开关或自动重合闸；KL为故障切除断路开点闭合开关，D_i为每个单元(12×LSR)供电分支电路。

本方案是为LSR供电所设计的环形网络，它具有供电可靠，安全性高的特点。平常在环形网络正常运行时，KL处于开路状态，一当环形网络某处发生短路，KL即自动闭合，使环网供电在瞬间暂停后立即恢复供电。TB₅可为TB₁～TB₄任何一个在检修期或事故停止工作期间通过K₁或K₂自动投切，保证环网正常工作。

图14横向磁通式直线同步电动机(简称TFLSM)磁斥悬浮驱动平台——方案(2)

1、TFLSM次级(见图15)，由铝板制作，宽500；2、TFLSM初级(见图15)；3、铝合金导槽，槽内贴石棉胶带刹车片，厚5；4、接线端子板，控制柜；5、弹性摩阻刹车器，由弹簧垫片和石棉胶带制作；6、弹性轴垫，由弹簧及轴垫板制作；7、被动制动橡胶阻力轮，直径Φ500，由微孔橡胶制作，纵向间距2.5m；8、由碳纤维复合材料整体塑制的横向框架梁，纵向间距2m，框梁孔洞内之工字形及[形纵梁采用铝合金或碳纤维复合材料制作，横向框梁之间的空挡采用空心方格玻璃钢板(见图3)置于工字梁上，板厚40；9、三相电力电缆；10、人孔通道，每隔100m设一道；11、电缆沟兼巡视检修通道，其顶部每隔30m开一直径为0.5m的圆形观察孔；12、铝合金管框架扶手，Φ36；13、装配式泰柏板封闭壳；14、铝合金窗及镀膜玻璃；15、有电动盖板的排风口(见图26)；16、巡视检修工作通道；17、钢木座椅；18、无土植草；19、电磁屏蔽兼防噪音防护板，由内层厚30的泡塑板和外层厚3的铝板复合构成。

说明：图中磁斥气隙g在正常运行状态下为20～30，当平台暂停或停运时，次级2与初级1之间仍有10左右的间隙。横向磁通直线感应电机具有较小的激磁电流和相对较小的铁芯重量，并且有较高的功率因素，所以应成为优先发展的方案。

关于方案(2)[图14]的调速和稳定运行的电气控制问题，这里不打算另行出图，因为它同方案(1)的控制过程是类同的，具有相似性。

图15 TFLSM初级绕组设计方案

图中编号释义：1、初级U形铁芯，由厚度d＝2的硅钢片制作，钢片表面涂绝缘漆封固并叠合；2、克兰姆(Gramme)环形绕组，设计为铜线，但用铝线金更经济，只是线经截面应为铜线的1.6倍；3、TFLSM次级，用铝板制作，厚度d＝20；4、初级铁芯基座，用玻璃钢制作；5、矩形定位块，可用钢丝网水泥予制成空格装配件；6、予留散热孔、孔径Φ20；7、环氧树脂胶；8、予留螺拴孔安装。

本方案初级沿纵向初步估算平台荷载Q＝1300kgf-m，其功率密度P_m＝2×50KW/m(两侧)，采用三相电源V＝3000V，f＝50HZ。次级为通长铝板，厚20，宽500；初级p＝6极，极距τ＝0.25，采用U形铁芯(高×宽＝180×360)，电磁气隙g＝25，初级线表面电流密度J_g＝5.5A/mm²，线电流密度J_m＝1.8A/mm²，初级额定电流I＝14A，相电流I_Φ＝9A，相电压U_Φ＝3000V，次级最大滑行速度Vs＝100KM/h，所需推力Fx＝4200N，悬浮力(磁斥力)Fn＝21000N＝2100kgf-m/s＞Q＝1300kgf-m，每槽导线根数Z＝2×180匝(U形齿双绕组)，每相串联根数Z₁＝2×360匝，初级绕组每匝导线截面积S＝1.4mm²，采用2×Φ1.0漆包紫铜线双并联绕，即每齿绕线Z₂＝2×Φ1.0×180匝，初级铁芯齿宽(沿纵向)b₁＝100，齿长(沿横向)L₁＝80，U形槽宽b＝200，槽深h＝20，U形铁芯间距(沿纵向)L＝150。

图16自给式压缩空气悬浮驱动平台(简称PASPT)机房——方案(3)

图中编号：1、空压机；2、燃气发动机；3、压缩天然气贮罐；4、压缩空气输出管；5、配气管；6、喷管；7、发动机尾气排管；8、空气进口；9、机组控制柜仪表盘；10、排风进口：11、排风道；12、吸声片，用聚氨酯泡塑粘贴于壁面；13、防噪吸声板，用超细玻璃棉制作(厚80)，粘贴于墙面；14、压力传感器；15、配气室。

说明：图中结构未编号注释者可参看图17。其所示空压机组的容量、功率、压力等基本数据应根据城市公交动态容量经计算论证后确定。但初步设想每一空压机组生产的压缩空气所能浮动的平台节数应不少于10节(60m)。这个方案同现有的列车运输方式相似，所以可称它为“气浮平台列车”。另外为了给气浮平台列车补充燃料，还应考虑沿运行线路分段设立压缩天然气补给站。该方案的优点是可按未来年月乘客流量的增长量逐步增加“气浮平台列车”的数量，因而它具有灵活性，进一步的发展是可以将数列，甚至数十列“气浮平台列车”互相用链绳联接起来进行长龙式集合同步运输。关于自给式PASPT的调速控制问题，应先通过实验测定15(配气室)不同压力与平台运行速度之间的关系曲线，在此基础上，按照闭路控制的原理，即通过14(压力传感器)采样信号传送到9(机组控制柜)内可编程序控制器，经控制器转换后向2(燃气发动机)汽轮发出叶片导向角度指令，从而实现调压调速，达到控制平台启运、增速、减速和刹车停止的目地。

图17自给式压缩空气悬浮驱动平台客房

图中编号释义：1、气浮室及周边壳体，由芳纶纤维或碳纤维复合材料制作；2、壳体端园棍刚性滑条；3、充水U形密封槽，槽面用吸水膨胀树脂膜粘贴；4、压缩空气喷射导流孔道(见图18)；5、配气室；6、进气管，200×300，纵向间隔1m；7、加固联板，纵向间隔1m；8、弹性磨阻刹车器，由刹车片及弹簧制作(见图18)；9、制动微孔实心橡胶轮；10、弹性轴垫，由垫片及弹簧制作；11、固定式直线风扇，用混凝土预制安装(见图18)；12、钢筋混凝土支架，纵向间隔2m；13、压缩空气配气管；14、压缩空气喷管，纵向间隔2m；15、低压供水管Φ20，纵向间隔25m；16、载客平台钢梁构架(图3)；17、有电动盖板的排风口；18、压力传感器；19、铝合金窗框、镀膜玻璃；20、铝合金管框架扶手；21、钢木座椅；22、防噪音吸声板，用超细玻璃棉板粘贴于墙面；23、无土植草；24、簾边，用软硬适中的橡塑制作；25、排风道；26、聚氨酯泡塑片，粘贴于墙面；27、泰柏板装配式封闭壳。

说明：本方案集悬浮与驱动为一体，平台16下面中部为气浮室1，两侧由进气管6，配气室5和导流孔道4组成悬浮和驱动机构。喷气孔道4下设置固定式直线风扇，这种人工设置的扇形齿道，实际上起到反力齿的作用。U形密封槽两侧的气压相差很小，它能够抑制气浮室的气体逸出，即使有少量逸出也不会影响到平台的运行。

现根据图18  6-6剖面导流孔道的设计布局，兹将拟定的基础数据及其粗算结果列在下面；气浮室绝对压力P＝3kg/cm²(表计压力)；气浮室工作压力p＝2kg/cm²，平台装置每平米标准荷载Q₁＝500kg/m²；平台每米荷载Q₂＝1.8T/m，导流孔喷口气流量Q＝9.0m³/s/m(两侧)；平台正常运行时的推力Fx＝0.4T/分/m(两侧)；平台受到的浮力Fz＝15T/m²＞Q₁＝0.5T/m²；驱动平台的气动功率P_m＝90KW/m(两侧)。

图18喷气孔道及支架轮结构

1、吸水膨胀树脂膜贴面层；2、混凝土U形槽，槽内充水密封；3、低压断续供水管；4、轮轴端盖；5、石棉胶带刹车片；6、承托钢片；7、微孔实心合成橡胶轮，滚轮能适应转弯处左右幌动导向的要求；8、轴承；9、轮轴顶盖，用铸钢制作；10、弹簧支承垫板；11、予先嵌入的螺拴；12、伸缩节，用尼龙纤维织物增强的橡胶折层制作；13、簾边，用较硬橡胶制作；14、吸声贴面，用聚氨酯泡塑片粘贴；15、平台结构槽钢。

图19他给式双路压缩空气悬浮驱动平台——方案(4)

1、一路终端输气管Φ＝150，间隔≥50m；2、气浮室；3、支承轴构架，由钢筋混凝土予制；4、压力传感器；5、二路终端输气管Φ＝250，间隔≥50m：6、竖向导流喷管，用钢丝网水泥予制；7、直线风扇(动子)用碳纤维复合材料制作；8、联板，材质同前；9、配气沟道，用钢丝网水泥制作；10、浮动壳体，用碳纤维复合材料制作；H见说明。

说明：本方案将气浮和驱动分别由不同管路供气，两条管路压力不同，前者需要较小的压力，后者压力较大，这样安排有利于对后者调压，以控制运行速度。一路及二路管道压缩空气均由地面儲配控制系统供给(见图23)。初步估算，当气浮室工作压力P₁＝1kg/cm²(表计压力p′＝2kg/cm²)，二路终端输气管工作压力P₂＝3.0kg/cm²时，其平台的正常运行速度可达60KM/h以上。图中所示H为另一种形式的自给气源方案的进气孔位置，在纵向上每隔1.5m左右设一进气孔，该方案是在取消一路及二路终端输气管1和5的基础上，按图16和17的方案安排自给式气源，并与进气孔H一起构成。很显然该方案的平台工作效率会优于前述图16和17[方案(3)]的平台工作效率。

图20消声型他给压缩空气悬浮驱动平台——方案(5)

1、竖置导流喷气孔道，用钢丝网水泥预制；2、顶置直线风扇，用碳纤维复合材料制作(见图22)；3、配气管沟，用钢丝网水泥预制；4、静压室，材质同前；5、平台结构；用玻纤增强的ABS工程塑料整体予制；6、铝合金导槽，槽内敷石棉胶带；7、弹性轴垫(见图18)；8、弹性刹车器(见图18)；9、支承轮构架，纵向间距2m；10、吸声板，用超细玻璃棉预制，板厚80，粘贴于四周墙面；11、吸声毡片，用厚50的聚氨酯泡塑片粘贴；12、簾边吸音片，外侧用橡胶片，内贴泡塑吸声片构成；13、吸风沟道，纵向间距30m；14、终端输气管；15、排风廊道(400×500)，分段排出系统之外；16、压力传感器。

说明：本方案取消了气浮室，采用单路地面供气，并将导流喷孔加宽，从而溶悬浮与驱动为一体，对中间腾出的空间改作消音室和排风通道(可在适当地点接入管路排到系统之外)。本系统从里到外设计有完善的消声和排风系统，所以不会产生噪声。由于平台结构采用工程塑料和碳纤维复合材料，使结构自重大大减轻，因而可以预计，本系统在静压室4工作压力P≥2kg/cm²的条件下，其时速可达50～60KM/h。系统设计的悬浮高度h₁＝10cm，支承轮上面的问隙h₂＝5cm，当平台下落到轮缘上时h₂＝0，h₁＝5cm。如果将二作压力增加到3kg/cm²，估计时速可达70KM/h左右。另外，本方案也可以被设计为非全程的平台列车(即平台可为任意的长度)，因为只要将4(静压室)按纵向分隔成许多段落，并分段控制C₁管以上的通断电磁阀23(见图23)的开闭，即可控制平台的启停和运行，其控制方法和原理完全可以按图12所示方式进行设计试验。

除上述气浮方案之外，还有利用方案(5)[图20]的布局，但取消统一气源及所联接的配气导流孔道及静压室等相关结构(支承轮架保留)代之以在两边直线风扇下面沿纵向线路设置离心鼓风机(纵向间距1.2～2.0m)悬浮驱动平台，并由两侧风机构成的中部空间作为消声排风通道(由紧靠风机的二道消声墙形成)。该方案易于对风机进行调速控制，实现平台的起运刹停，但限于篇幅，在此不另行出图。

图21方案(4)之导流喷气孔道及直线风扇大样图

1、直线风扇——动子，由碳纤维复合材料制造；2、伸缩节，用弹性纤维织物增强的橡胶制作成折叠形；3、浮动壳体结构，由碳纤维复合材料制造：4、平台结构；由钢构架及玻璃钢板面等构成；5、竖向导流孔道----静子，由钢丝网水泥制作。

图22方案(5)之导流喷气孔道及直线风扇大样图

1、竖向导流喷气孔道——静子；2、直线风扇——动子，用碳纤维复合材料制造；3、风扇顶板，材料同前；4、配气沟道，由钢丝网水泥予制；5、进气口；6、平台结构底板，由玻纤增强的ABS工程塑料制造；7、伸缩节，材料同图21；8、螺栓。

图23他给压缩空气供气系统(简称BSPS)

1、机房；2、空压机组；3、空气过滤器；4、电机或其他动力机；5、单元贮气罐；6、逆止阀；7、温度计；8、压力计；9、湿度计；10、安全阀；11、排气阀；12、电动闸阀；13、管道补偿器；14、冷却器及油水分离器；15、调压电磁阀(二通)；16、调压贮气罐；17、流量计；18、配气罐；19、反馈控制电路；20、来自静压室压力传感器(见图20之16)的信号(PT)；21、压力传感器；22、变频调速控制器(电压型PWM方式，交——直——交变频器)；23、通断电磁阀；24、交流电源。

说明：图中示出了BSPS一个单元的供气系统图，BSPS的整个供气系统是按实际情况，将系统分为若干个单元系统，其单元可以是独立的，也可以根据需要将两个以上单元的输配气管并联互补。BSPS系统的集控，是将各个单元系统的运行状态和结果，通过信息传输系统在BSPS集控显示屏上显示出来，并经过微处理器进行数据处理，按照起动、运行、减速停止，故障暂停等设计程序，由控制器向各个单元的执行机构(控制电磁阀)发出同步信号指令，实现BSPS的同步控制和营运。在正常情况下，系统的起停是通过23的通断来实现自动起停的(图中未示出控制电路)，而系统的其它闸阀皆处于开启状态。

图24全封闭双车道平面图

1、双车道封闭外壳，用厚130的泰柏板预制施工；2、供乘客上下可移动的阶梯宽2m；3、回转弯道单车道封闭外壳，用厚100的泰柏板预制施工；4、供小汽车(包括摩托车、自行车)上下的可移动的弧拱形斜坡车道；5、供小汽车等上下平台的固定的斜坡车道。

图25全封闭双车道方案设计图——B-B剖面

1、纵向支承钢梁；2、中立柱钢管、纵向间距6m；3、玻璃钢板隔断；4、弹性踏板，设于门洞口，供乘客上下踏步，由弹簧及板杆支承构成；5、无土植草。

说明：方案所示为简图，其封闭壳内的运行机构既可以是磁浮驱动方案，也可以是气浮驱动方案。图中弹性踏板4的结构对于单车道同样适用。

图26电动大门及天窗顶盖结构

1、天窗顶盖推移管形直线电动机动子，采用三相交流电源(220V，50HZ)，此类电机国内有生产厂家，其参数：LM₁型，外直径Φ＝80，重量G＝2.5kg，输出功率P＝6～8W，推力F＝1.5kg；2、管形直线电机轨道(静子)，由Φ25的镀铬钢捧制作；3、玻璃钢质盖板；4、盖板导轨，由Φ12园钢制作；5、密封条，用厚2的橡胶条上贴薄层吸水膨胀树脂制作；6、小角钢，由铝合金型材制作；7、大角钢，用铝合金型材制作；8、铝合金门管形推移直线电动机动子，电机参数：LM2型，外直径Φ100，重量G＝4.5kg(不包括电枢杆重)，P＝15W，F＝3kg；9、门上直线电机轨道，即电枢，用Φ30的镀铬钢棒制作；10、镀膜玻璃门扇；11、铝合金门框；12、钢滚轮，外径Φ50。

说明：本图所示直线电机的电气控制原理，同普通旋转电机的控制是类同的，相似的。它一般可分为直接按钮开关控制(适用于220V)和交流接触器开关电路控制(适用于380V)及集中控制(可同时控制多台电机)，还可采用红外遥控与交流接触器电路配合实现集中遥控。由于此类控制电路都是典型的通用控制电路，故在此不另外出图。图中天窗盖及铝门的开合既可电动也可手动。本方案图对于双车道及单车道方案都适用，两者的区别只是门洞尺寸及电机功率不同而已。

图27 LSR磁斥悬浮驱动的窄型平台——方案(6)

1、LSR初级；2、LSR次级；3、平台，用玻纤增强的ABS工程塑料预制；4、导槽，由槽钢内贴石棉胶带制作；5、微孔实心橡胶轮；6、滚轮支架；7、电缆沟道；8、电力电缆；9、砖砌结构；10、端子盘、控制板；11、人孔通道；12、砌块墙或砖墙；13、钢丝网水泥壳或玻纤水泥壳；14、角钢框架；15、窗框，用镀锌槽钢制作；16、镀膜窗玻璃；17、钢木座椅；18、人行道；19、框架扶手。

图28他给式气浮驱动窄型平台——方案(7)

1、直线风扇，由碳纤维复合材料制作；2、平台，用玻纤ABS塑料予制；3、导流喷气孔道，用钢丝网水泥予制；4、配气孔道，材质同前；5、终端输气管；6、滚轮支架；7、弹性支承；8、弹性刹车器；9、排风沟道；10、人行道；11、直线风扇顶板；12、镀膜窗玻璃；13、角钢框架；14、钢丝网水泥壳或玻纤水泥壳；15、入孔通道；16、窗框，用镀锌槽钢制作；17、压力传感器。

说明：图27-28两种窄型浮动平台方案是专为中小城市繁华街段设计的公共交通设施，城市主管可以根据当地的实际任选其中之一。它们的共同特点是，简单实用经济，贴切市民生活实际需要，并且不打乱城市街道和规划的现状。这两种窄型浮动平台公交设施如何应用于实际，图29示出了可供实用的示例，这种示例也可用于大城市，只不过应将窄型浮动平台变为对应的单车道磁浮或气浮平台(见图2和图20)。

图29窄型浮动平台应用示例和LSR驱动的自动扶梯人行天桥方案

1、窄型磁浮或气浮平台设施；2、现有街段行车路面；3、现有街段人行道(包括自行车道在内)；4、行人天桥自动扶梯；5、人行天桥；6、天桥拦杆：7、天桥端立柱；8、街面房屋建筑；9、链式踏步梯板(链板旋转角270°)；10、固定的特制L形滑道兼梯板支承斜梁；

11、固定的档板；12、多角形轮鼓，其每边长度应与LSR次级宽度相对应；13、链板式LSR次级(铁芯)；14、LSR初级；15、人行天桥面板；16、固定的限位辊轴，可转动；17、园形或多角形轮鼓；18、链板式LSR次级；19、LSR初级；20、轮轴；21、大轮轴；22、多角形大轮鼓，其每边长度应与梯板宽度相对应；23、地下设备坑道兼检修通道；24、盖板；25、天桥屋面；26、LSR链板式铁芯边齿锥；27、水泥路面。

说明：本图下面的规划方案系窄型ACSPT的应用示例，它可作为中小城市繁华区街解决交通拥挤的公共交通设施实施的范例。图中两边的窄型浮动平台系按两个相返的运行方向安排，其浮动方案是磁浮还是气浮，需要根据当地实际来考虑。下图马路中间留出了小汽车行驶通道，当前方转弯时，在汽车与ACSPT交叉处，自然需要建立交桥，以解决交叉通行。实际上，这个范例在大城市一些客流量较小的区街也同样适用。另外，在上部图面示出了与ACSPT公交设施相配套的自动扶梯人行天桥方案，这个方案可解决行人(特别是中老年、妇女、儿童)厌烦上天桥的问题，体现出社会公正、关心的精神原则，图示扶梯运行全部由二条LSR，简单控制电路(未示出)和辅助机构进行同步驱动。这一创新的LSR应用，其范围远不止于自动扶梯人行天桥，它还可用于地铁出入口，火车站客流地道上的自动扶梯及自动步行道，港口、码头、机场客货流动上下出入通道上的自动扶梯和自动步行道，城市行人地下横穿马路的隧道专用自动扶梯和自动步行道，大型购物商场自动扶梯等等。

7、开发ACSPT将对带动我国高新产业的发展起到积极的推动作用：前面已全面地介绍了ACSPT技术及它所涉及到的各种相关的新型产业，现在着重几个方面介绍它们发展的市场前景：

1)以玻璃纤维，碳纤维和芳纶纤维等增强的热塑性树脂复合材料，这类复合材料目前在我国的应用规模还不够大，特别是对后两种来说，在我国的应用多限于航空航天领域，其它领域的应用还十分稀少，而开发ACSPT对这类材料的市场需求量十分巨大，因此发展ACSPT将会使我国的新型复合材料产业规模和技术开发应用水平得到极大的增长和提高。

2)场效应晶体管(MOSFET)，绝缘双极晶体管(IGBT)，大功率晶闸管(GTO)和大功率晶体管(GTR)等对于ACSPT的电气控制来说是至关重要的开关器件，这属于电力半导体器件，而我国在这方面的发展较国外先进水平尚有不小差距，其产品性能、品种数量都远不能满足实际需求，目前还得从国外进口，而开发ACSPT需要大量高质量的此类电力半导体开关器件，所以我们需要在引进国外这方面先进技术的基础上，消化创新、发展状大自己的产业规模，使我国在这一领域赶上世界先进水平。

3)开发ACSPT将涉及到对微机控制器、功率集成电路和各种传感测量装置、计数及显示器件等的大量需求，按照模块化、微型化、机电一体化、定型系列化的原则，如何在ACSPT上得到完满地实施，这都是今后需要进一步研究的课题，需要同研究机构，政府主管部门去合作完成，所以发展ACSPT将使我国在上述高新产业及技术研究领域得到长足的发展和进步。

4)研制高效直线电机是开发ACSPT的基础和关键，ACSPT也是多种直线电机最大最重要的应用领域，直线电机在我国是一种新兴产业，它的发展和提高有耐于市场的需求，因而开发ACSPT必将使我国在直线电机产业的发展和应用方面走到世界前列。

5)开发ACSPT还涉及到对机、电、土、水十分广泛领域的技术产品的巨大需求，如各种新材料、新建材、高效空压机组、各种通用或专用的电力、电子保护及控制器件、通讯器材及设备、各种电机、电磁阀、风机、电动闸阀、仪器仪表、压力容器和管件，专用实心微孔橡胶轮等机电产品，而这些产品都是无污染有利于环保的产品，大力拓展这些产业，无疑将使我国的工业结构调正得更加趋于合理，并对牵动未来经济的发展起到推波助浪的作用。

8、实施ACSPT专利项目的方式方法：

1)按照专利许可证贸易的方式，以普通许可证(只限国内市场)的形式，在法律公正、签订合同的情况下转让给他人(包括外商)。由于本专利项目应用广泛，市场规模很大，相信有眼光的实业家或城建开发实体公司是愿意购买此项专利技术的。如果这样实施顺利，我将以专利许可证贸易所得费用继续申请外国专利，开拓国外市场和部分国内市场。

2)在政府及新闻媒体(包括上因特网发布专利招商合作信息)的协助下，寻求投资商(包括外商)及科研机构组成有政府参与协调下的研究试验开发和投资建设联合实体公司(用法律合同约束三方权益)，并依托公司按以下程序逐步实施ACSPT专利项目：

a.邀请有关知名专家及政府相关部门主管，对本专利项目多个技术方案的可行性报告作出初步评估，从中先确定两个方案(磁浮及气浮各一)进行补充和优化结构，数据及控制等各个方面，在此基础上拟定出两个方案的模型试验大纲，编制出模试予算经费，并最终获得公司内部通过。)

b.进行相拟性模型试验，整理试验成果报告，再次邀请专家和政府主管部门进行评审，最终通过ACSPT专利项目在国内城市交通基础设施建设中的认证实施许可权。

C.为了进行示范、造与论、扩大影响和声势，先在旅游景点由公司与旅游公司合作投资兴建一条缩小比尺(1∶0.5～1∶0.75)的ACSPT，其长度在两公里左右的环路，以昭示世人，吸引游客，提高项目及公司的知名度。并以此为契机，申报列入全国城市交通基础设施改造的ACSPT国家计划，获国家科委、计委和建设部全力扶持的产业项目。

3)通过政府信息传送渠道，通过报告会，ACSPT电脑动画的演示，向科技部、建设部、国家科委、国家计委、国家火炬计划开发办等大力推荐本专利项目，力争将ACSPT列入国家承办，优先进行试验开发的专利项目。

4)从新闻和舆论导向两方面大力推荐和宣传介绍ACSPT对推动21世纪经济发展和城市环保以及迎接全球老龄化社会来临的积极意义。其次，组织对ACSPT具有热情的社会各阶层人士和各方面的专家经常定期在报刊上发表文章，引发讨论并围绕ACSPT主题组建“城市交通发展论坛”，“小汽车文明与社会现实”，“公交文化沙龙”，“交通安危大家谈”等等形式的刊物和报告会，探讨ACSPT发展模式对未来经济、社会、家庭、精神、信息交流、社交、旅游、环保、消费和协调发展汽车工业等方面所带来的积极影响，在对比现有交通模式弊端的基础上，逐步更新人们的公共交通概念，使ACSPT乐意为政府和社会各阶层所接受，从而为ACSPT的顺利开发实施扫除障碍。

5)面对二十一世纪，制定宏伟的发展战略和周详的计划，联合组建与实施ACSPT相关的产业群体(如以复合材料为基础的相关产业，以电力半导体和微电子器件为基础的相关产业，以高效直线电机系统控制设备和相关机电设备为基础的机电一体化相关产业……等等产业群体)，将ACSPT系统工程推向全国、扩展到全球。

Claims (9)

1. 一种全程封闭巨型浮动平台运输系统，其特征在于：

   1、城市要高密度集约化生存，就需要开发高密度集约化运输方式的交通设施，有鉴于此，本发明一改现行分散行驶的运输工具的弊端，创立公共交通新概念，在城市繁华区街建设固定的全程封闭的运输通道(其封闭壳好比单个车厢的集成)，在壳内建立磁浮或气浮驱动的巨型的运输平台系统(它好比是单个车辆的动力和行走装置的集成)，简称ACSPT使人车物流集合于ACSPT平台内同步启运，同步停靠，各自上下，相得益障，将城市繁华区街营造成环境优美的步行区和整街段浮动的绿色交通长龙，彻底消除现行分散行驶的运输工具及交通发展模式所带来的一切弊端。
2. 2、ACSPT总括的技术特征是，车路一体化，从为社会各阶层人民都享有方便的交通概念出发，采用中低速运行(40～90KM/H)方式，将单个的运输车辆集成为统一的整街段的浮运平台，并撇开车厢，而将车厢集成为统一的地面固定封闭壳，这样就使平台运行结构(是一块不带轮盘的平板)能够轻松浮运、节省能耗，从而大大简化了运行体的结构，减轻结构自重，同时简化了调速和刹车装置。在动力供应方面，采用无环境污染的电能和压缩空气绿色能源，除方案(3)的动力由平台机房空压机组自主供给之外，其它方案皆由统一的地面电源(非电源接触网)或地面气源直接供给这样就大大简化了行走部分的结构及动力供应装置。
3. 3、ACSPT共有五个方案，其中直线电机悬浮驱动的有2个方案，以压缩空气悬浮驱动的有三个方案，另还有以直线电机驱动的自动扶梯行人天桥作为配套的方案等。由于这些方案都有其独特性，它们与国内外现有的同类装置在应用方式上是有区别的。这包括方案构思，直线磁阻电机方案、系统的电气控制方案、压缩空气悬浮驱动的气动布局和结构方案、统一的地面电源和压缩空气供应方案(包括自给式和他给式)等等。即使在露天情况下，凡工矿采运、工程土石方运输、港口码头及车站和机场内的货运、城市行人天桥自动扶梯……等。
4. 4、方案(1)和方案(2)的技术特征是立足于集约化运输构思，采用超长的(至少三公里)同步浮动平台运输，并将不供电的运行平台作为LSR(直线磁阻电机)的次级，而将需要供电的LSR初级置于固定不动的地面构筑物上，这样就避免了架设电源接触网或采作磁吸引型悬浮所带来的行走结构复杂化问题。
5. 5、方案(3)～方案(5)的技术特征是采用压缩空气悬浮驱动的长条形平台，其压缩空气分为自给型(平台自备)和他给型(地面气源)。它们的气动结构布局，方案(3)采用地面固定的直线风扇，而行走结构是配气室和导流喷气孔道，其压缩空气，由平台自备空压机组供给，方案4和5采用地面固定的配气室和导流喷气孔道。而行走结构是直线风扇，其压缩空气由地面气源供给。
6. 6、自动扶梯行人天桥方案的技术特征是，在扶梯上下均采用LSR同步悬浮驱动，LSR初级在下、次级在上，次级结构采用带边齿的链轨板绕制成的扁环带链以及辅助传动的多边形轮鼓等组成，扶梯踏板亦采用与之相应的带边孔的链式踏板(旋转角270°)。
7. 7、ACSPT平台伸缩节的技术特征是，它由表面插接钢板、弹簧、滑动联板，限位螺栓和构成平台框架的纵横梁等组成的柔性节结构，具有承载，应付转弯和颤震作用等多种功能。
8. 8、ACSPT车轮机构的技术特征是，它不是行走装置，仅作为平台升降的着落支承点兼刹车导向机构，与通常车辆概念正好相反的是，它是将车轮固定在地面支架上，而对行走的平台仅在其中部设置两道对应的槽形导轨，从而简化了结构，减轻了平台自重，并可有效地控制平台转弯及由运行不稳定而产生的侧向偏移，免除了花费高昂代价去设置侧边导向的直线悬浮电机(需要超导磁体)等麻烦。
9. 9、风机驱动的技术特征是在平台两边直线风扇的下面，沿纵向线路设置连续的离心鼓风机，对平台进行悬浮驱动和调速控制。

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