CN205971285U - 一种新能源增程式空中轨道列车及采用该列车的空铁系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种新能源增程式空中轨道列车及采用该列车的空铁系统,所述轨道列车包括车体,所述车体上设置有用于驱动车体沿轨道运动的车轮组件,所述车轮组件的动力源为电能;还包括用于为车轮组件提供电能的电池包,所述电池包与车轮组件电连接;还包括用于为电池包进行充电的增补发电机,所述增补发电机与电池包电连接,所述增补发电机为以下发电装置中的一种或几种:燃油发电机、光伏发电系统、风能发电机、氢燃料发电机。所述空铁系统包括所述轨道列车。本方案提供的列车在运行过程中,可根据需要对电池包进行充电,以上由增补发电机提供的电能可有效延长列车的行驶旅程,减少列车停靠时间、保证其完成规定路线或规定往返次数的运载任务。

Description

一种新能源増程式空中轨道列车及采用该列车的空铁系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及轨道交通技术领域,特别是涉及一种新能源增程式空中轨道列车及采用该列车的空铁系统。
背景技术
[0002]随着时代的变迀,城市化进程不断加快,因此,城市规模迅速壮大。随着生活节奏的加快和城市人口数量急剧增加,人们的出行量越来越大,这种出行量的增加,并不局限于单个城市内,而是已经扩散到城市和农村之间,城市和城市之间。
[0003] 现有交通已无法满足人们的出行,世界各大城市都有不同程度的汽车拥堵现象。因此,人们一直在寻找各种方式来解决日益增长的出行量的所带来的交通拥堵问题。由于空中轨道列车将地面交通移至空中,基于建设过程中对地面建筑设施影响小、开通后列车运行速度快、轨道走向铺设灵活、运行过程中对环境无污染等优势,故其在很多城市内、城市与城市之间均得到了迅速的发展。
[0004]由于空铁轨道架空设置,车辆吊设于轨道的下方,空铁轨道可能穿过人口密集区域,这就要求空铁轨道区别于传统铁道,需要安全性要求更高的能源供给系统,进一步优化现有空铁轨道列车系统,可为我国空中轨道列车的进一步发展奠定更为坚实的基础。
实用新型内容
[0005] 本实用新型提供了一种新能源增程式空中轨道列车及采用该列车的空铁系统,用于解决以蓄电池作为动力源的空中轨道列车的能源补给问题。
[0006] 本实用新型提供的一种新能源增程式空中轨道列车及采用该列车的空铁系统通过以下技术要点来解决问题:一种新能源增程式空中轨道列车,包括车体,所述车体上设置有用于驱动车体沿轨道运动的车轮组件,所述车轮组件的动力源为电能;
[0007] 还包括用于为车轮组件提供电能的电池包,所述电池包与车轮组件电连接;
[0008] 还包括用于为电池包进行充电的增补发电机,所述增补发电机与电池包电连接,所述增补发电机为以下发电装置中的一种或几种:燃油发电机、光伏发电系统、风能发电机、氢燃料发电机。
[0009]具体的,因为空铁轨道走向铺设灵活的特点,使得空铁轨道可能穿过人口和/或建筑物密集的区域,这就要求空铁轨道区别于传统轨道车,需要安全性要求更高的能源供给系统。电能作为一种清洁能源,其作为空中轨道列车的动力源,具有不污染城市环境的优势。故本案中采用电力驱动车体沿着轨道运动。
[0010] 正因为空铁轨道可能穿过人口密集区域的特殊性,考虑到通过铺设供电缆为车体提供电力架设成本、使用安全性等因素,特别是因为电缆可能特别接近于人类的生产和生活环境,不仅为电力线缆的绝缘性能提出了更高的要求,同时电磁辐射造成的污染也可能会有损于周边一定范围内人群的身体健康和心理健康,这就使得采用市电直接供电的空中轨道列车的推广难度大。
[0011]以上设置的电池包为车体运行提供能量,即以电池包作为蓄能部件,可有效消除轨道列车对连续供电的依赖性,即通过在局部安全区域设置充电装置,避免了沿着悬挂轨的延伸方向全部设置线缆的缺陷。以上电池包优选采用超级电池,如石墨烯超级电容、石墨烯锂离子表面电池等,这样,不仅可适应空中轨道列车的运行需要,适应功率介于几千瓦至数十千瓦的电机供电,如针对功率为7-15KW的牵引电机,实现大电流放电,同时也可实现快速充电,减小电池包的电力补给所需时间。
[0012]由于根据车体的运行状态不同,如负载、运行速度、启停次数、运行过程中的加速情况和制动情况等,对电池包单次充电后列车很难做到具有恒定的行驶最大旅程,同时如通过更换完成充电的电池包、列车停靠充电等方案,又会降低列车使用率的情况,本方案中还包括用于为电池包进行充电的增补发电机,所述增补发电机与电池包通过导线连接,以在列车运行过程中,根据需要,对电池包进行充电,以上由增补发电机提供的电能可有效延长列车的行驶旅程,减少列车停靠时间、保证其完成规定路线或规定往返次数的运载任务。
[0013]作为增补发电机的具体实现形式,所述增补发电机为以下发电装置中的一种或几种:燃油发电机、光伏发电系统、风能发电机、氢燃料发电机。
[0014] 在采用燃油发电机时,考虑到现有的先进蓄电池可采用大功率充电,优先燃油发电机可选择功率稍大的发电机,燃油发电机随列车沿着轨道运动,以在列车行驶于人烟稀少地区时,启动燃油发电机对电池包进行快速充电,此情况下不对人口密集区域造成空气污染和噪音污染。
[0015] 在采用光伏发电系统时,光伏板采用设置于车体表面和/或沿着轨道设置的形式,在光伏板设置于车体表面上时,光伏发电系统在有光电转换的整个过程中,均可对电池包进行电能补给;在光伏板沿轨道设置时,可尽可能多的利用太阳能,此时优选沿着轨道间断性的设置电能暂存装置,如采用蓄电池,并沿着轨道间断的设置与不同电能暂存装置单独电连接的多个充电导轨,在列车行驶至设置有充电导轨的轨道段时,电池包与电能暂存装置电连接,实现大功率对电池包充电;作为本领域技术人员,在采用沿着轨道设置光伏板时,也可以通过在轨道全程中设置充电导轨的形式。
[0016]以上风能发电及的设置形式可采用上述沿着轨道设置光伏板的充电方案。
[0017]氢燃料发电机方案中,氢燃料的来源可采用氯化钠电解制碱工艺中生成的氢气,现有技术中以上氢气多为排空处理。这样,不仅合力利用了资源,同时氢气作为清洁燃料,还具有不污染环境的优势。采用氢燃料发电机方案可参照以上采用燃油发电机的方案,但采用以上方案,均需要克服避免对人口密集区域造成噪音污染的问题。
[0018]作为以上所述的一种新能源增程式空中轨道列车进一步的技术方案:
[0019] 所述车轮组件包括轮架、设置于轮架上的牵引轮、用于驱动牵引轮转动的牵引电机、固定于轮架上的悬架,所述悬架位于轮架的下方,所述车体固定于悬架的下端,沿着轨道的延伸方向,所述牵引电机位于牵引轮的前方,所述牵引电机用于驱动牵引轮转动,所述电池包与牵引电机电连接;
[0020] 所述轮架的两侧均设置有导向轮,所述导向轮的轴线方向位于竖直方向,所述导向轮用于在列车行驶过程中,与轨道槽对应的内壁面接触,所述导向轮用于限定轮架在轨道槽宽度方向的位置。
[0021]空中轨道列车的轨道区别于传统列车轨道,因为其高空架设,考虑到起自身重量及使用过程中的性能保持问题,一般将轨道设置与轨道槽中,以形成上端封闭的轨道槽区域,优选将轨道槽设置为截面呈T形的T形槽,T形槽开口端较细的一部分作为用于悬架通过的空间,轨道槽较大一端前方左、右侧分别为处于车轮组件不同侧的牵引轮提供支撑,即铺设轨道。车轮组件左右侧均设置有牵引轮,优选牵引轮至少有相互平行的两组,每组中均包括连接在同一根轮轴上的至少两个牵引轮,且轮轴的左右侧均至少设置有一个牵引轮。以上结构形式的轨道,在使用中存在以下问题:列车在运行过程中,考虑到轨道自重,矩管状轨道内的空腔截面积不宜不大,同时轨道槽内的空腔相对封闭,这样在列车运行的过程中,轨道槽内一般灰尘较大;由于空中轨道列车轨道高空架设,特别是在夏季,相较于传统底面上的普通列车轨道,轨道槽内空气温度较高。以上情况下,在牵引电机表面附着较多的灰尘或牵引电机与外界环境温度梯度较小时,均可能严重影响牵引电机的散热,在牵引电机散热不良的情况下,现有技术中只能通过降低牵引电机输出功率、增大牵引电机上冷却风机转速的形式强化牵引电机的散热。以上第一种情况将导致列车的行驶速度降低;第二种情况将导致冷却风机的功耗增大。
[0022] 本车轮组件中,将牵引电机的位置设置在牵引轮的前方,即在列车的行驶方向上,牵引轮位于牵引电机的后方,这样,在列车的行驶过程中,可保证因为牵引轮碾压轨道、轨道槽内产生活塞风等因素,使所扬起的灰尘位于牵引电机的后方,避免牵引电机的表面附着灰尘。同时,将牵引电机设置于牵引轮的前方,使得在列车的行驶过程中,牵引电机位于车轮组件的迎风侧,增大空气与牵引电机表面的相对速度。即通过本车轮组件中牵引电机的设置方式,利于优化牵引电机的散热。
[0023] 本案中,可在牵引轮的轮轴上设置差速器,牵引电机提供的转矩通过差速器传递至全部或部分牵引轮上。作为牵引电机在车轮组件上具体的安装形式,所述牵引电机的轴线平行于车体的前进方向。本安装形式中,牵引电机所需的安装空间对轨道槽内空腔截面高度的依赖性小,利于减小轨道的高度、便于安装牵引电机。
[0024] 本实施例中,轮架的两侧均设置有导向轮,即车辆在直线前行时,牵引轮的轴线位于水平方向,导向轮的轴线位于竖直方向,轮架不同侧的导向轮的轮面均与轨道槽对应的内壁面接触,这样,通过以上导向轮,可很好的限定轮架在轨道槽宽度方向的位置,利于列车行驶的安全性。以上导向轮和牵引轮均采用实心橡胶车轮。
[0025] 为利于轨道列车乘坐的舒适性,所述牵引轮通过减震系统与轮架相连,所述减震系统包括弹簧钢板及多根第二弹簧,所述弹簧钢板呈中部下凹的弧形板状,所述弹簧钢板的两端分别与轮架的底面固定连接,所述弹簧钢板底面中央位置还设置环套,所述环套用于穿设牵引轮的轮轴,所述第二弹簧布置于轮架的底面与弹簧钢板之间,且第二弹簧的上端均与轮架的底面接触,第二弹簧的下端均与弹簧钢板的上表面接触,多根第二弹簧对称分布于牵引轮轮轴的不同侧。以上结构中,弹簧钢板除受两端的约束外,还受多根第二弹簧的约束,这样,利于空中轨道列车在行驶过程中牵引轮轮轴两侧减震系统变形的均匀性,利于延长减震系统的寿命和牵引系统的安全性。
[0026] 还包括数量与第二弹簧数量相等的多个预约束装置,所述预约束装置与第二弹簧一一对应,所述预约束装置包括压紧螺杆,所述压紧螺杆螺纹连接于轮架上,且压紧螺杆的底端与对应第二弹簧的上端接触,压紧螺杆上还螺纹连接有锁紧螺母。
[0027]以上减震系统中,以上第二弹簧提供预约束变形可影响对应弹簧钢板段的弹性变形,故以上减震系统中,还包括数量与第二弹簧数量相等的多个预约束装置,所述预约束装置与第二弹簧一一对应,所述预约束装置包括压紧螺杆,所述压紧螺杆螺纹连接于轮架上,且压紧螺杆的底端与对应第二弹簧的上端接触,压紧螺杆上还螺纹连接有锁紧螺母。以上预约束装置中,设置的压紧螺杆用于线性调整对应第二弹簧的变形量:当第二弹簧处于拉伸状态时,在压紧螺杆的下端设置一个用于卡设第二弹簧上端的结构,如在压紧螺杆的下端设置一个环形卡槽,对应第二弹簧的上端卡设于所述环形卡槽内,以上结构用于保持压紧螺杆下端与第二弹簧上端的相对位置,同时可使得压紧螺杆可相对于第二弹簧转动;在第二弹簧处于压缩状态时,压紧螺杆的下端可直接与第二弹簧的上端接触。通过调整以上第二弹簧的初始变形量,即可达到在空中轨道列车行驶时,调整牵引轮轮轴两侧弹簧钢板变形均匀性、弹簧钢板上各段变形均匀性的目的。
[0028] 为便于对增补发电机进行控制、为减小车轮组件的载荷,利于提升车体的制动性能,所述增补发电机设置于车体内,还包括电池小车,所述电池包安装于电池小车上,所述电池小车可在轨道上同步于车体行驶。本方案即采用电池包与车体分离的方案,本案中,增补发电机为燃油发电机和/或氢燃料发电机时,增补发电机的整个系统均可很方便的设置于车体内;在增补发电机为光伏发电系统时,光伏板设置于车体表面;在增补发电机为风能发电机时,可在列车制动情况下,通过风能发电机消耗轨道列车的动能。
[0029] 作为一种轻型化车体方案,同时使得列车运行过程中风阻小,所述车体包括车箱本体,所述车箱本体包括骨架及包覆于骨架上的厢壳,所述厢壳的材料为碳纤维材料,且厢壳呈流线型形状。
[0030]同时,本实用新型还公开了一种空铁系统,包括悬挂轨,还包括以上任意一个方案提供的新能源增程式空中轨道列车,所述悬挂轨包括用于铺设轨道的行走梁及用于行走梁支撑的支墩;
[0031] 还包括设置于行走梁下部的轨道槽,所述轨道槽的后端宽度大于开口端宽度,轨道设置于轨道槽中,所述轨道槽内,车轮组件安装于轨道上。
[0032] 本空铁系统采用了如上提供的轨道列车方案,具有在列车运行过程中,可根据需要对电池包进行充电,以上由增补发电机提供的电能可有效延长列车的行驶旅程,减少列车停靠时间、保证其完成规定路线或规定往返次数的运载任务的技术效果。同时本方案提供了一种具体的悬挂轨实现形式。
[0033]作为如上所述的一种空铁系统进一步的技术方案:
[0034] 为减小支墩的用量,方便在建筑物密集区域铺设轨道,还包括下端与行走梁或支墩固定连接的立柱,所述立柱与行走梁之间设置有多根拉索,所述拉索的上端与立柱固定连接,拉索的下端与行走梁固定连接,所述拉索用于为行走梁提供竖直向上或斜向上的拉应力;
[0035] 为优化支墩及行走梁的受力,利于本系统使用的安全性,所述支墩的上端设置有一段宽度渐变段,所述宽度渐变段由上至下宽度线性变小,且宽度渐变段的宽度方向位于行走梁的宽度方向。
[0036] 本结构中,优选将立柱设置于支墩的正上方,这样,以上拉索可为行走梁的悬空部分提供拉应力,避免其产生过大的下垂变形。进一步的,可在拉索上串联用于拉索收紧的收紧装置,这样,可得到具有预应力的行走梁。
[0037] 进一步的,设置为支墩的上端两侧相互对称,这样,由支墩的两侧至中央,支墩的支撑能力逐渐增大,这样,在满足使用要求的前提下,可减小支墩的体积。
[0038] 还包括设置于悬挂轨局部位置侧面的站台,所述站台包括位于站台上方的顶棚、用于为顶棚提供支撑的立架,立架的下端固定于站台上,顶棚固定于立架的上端,所述顶棚的顶面还设置有太阳能电池板,所述立架上还设置有可在高度方向上产生弹性变形的弹性部。
[0039] 本结构中,设置的站台用于乘客上下列车,设置的顶棚作为站台的顶盖,设置的太阳能电池板作为光电转换器件,产生的电能可直接用于站台用电设备的电能供应、存储于站台处的蓄电池中,作为列车到站停靠时电池包的充电电源等。
[0040]以上在立架上设置弹性部的结构中,可在顶棚频繁承受突变的风载荷时,通过弹性部的弹性变形,减小用于立架与顶棚连接的连接件上应力突变的幅度、立架上与连接件配合部分应力突变的幅度、顶棚上与连接件配合部分应力突变的幅度等;以上顶棚在风载荷下,通过弹性部的变形,还可有效降低顶棚相对于连接件的振动频率,达到连接件上螺栓防松的技术效果。故以上采用的立架结构,可有效避免顶棚与立架在风载荷下连接失效。
[0041]同时,通过弹性部扩大在风载荷下顶棚运动的幅度,针对偏远地区周围有高大灌木的车站,以上幅度的增加可用于抖落沉积于太阳能电池板上的枯枝、落叶等杂物,利于太阳能电池板工作过程中的光电转换效率。
[0042]作为一种立架占据站台顶面空间小、便于使得立架与顶棚之间具有多个约束点的技术方案,所述立架包括竖梁及横梁,所述竖梁的下端与站台固定连接,横梁固定于竖梁的上端,横梁上还固定有多根呈竖直设置的顶支,所述顶棚与各顶支的上端固定连接;
[0043] 所述弹性部为第一弹簧;
[0044] 所述顶支包括由下至上的下支座、螺纹杆、上支座;
[0045] 所述螺纹杆的上端及下端分别与上支座的下端及下支座的上端螺纹连接,所述下支座的下端与横梁固定连接,第一弹簧的下端固定于上支座的上端;螺纹杆不同端的螺纹旋向相反;
[0046] 所述螺纹杆上还设置有钳口块,所述钳口块用于与制动螺纹杆转动的钳体的钳口配合;
[0047] 所述螺纹杆上还螺纹连接有两颗锁紧螺帽,两颗锁紧螺帽分别用于实现下支座与螺纹杆的锁紧、上支座与螺纹杆的锁紧。
[0048] 本结构中,通过旋转螺纹杆,上支座与下支座相对于对应螺纹杆同进同出,这样,对应的上支座与下支座之间的间距发生变化,通过将顶棚与各根顶支顶端的第一弹簧固定连接后,通过调整螺纹杆,可改变各根顶支对顶棚的初始支撑力,这样,利于顶棚各支点受力的均匀性,利于立架与顶棚连接的可靠性。以上竖梁与横梁即构成一个T字形结构;所述钳口块可便于制动螺纹杆转动,以上锁紧螺帽用于防松。
[0049] 本实用新型具有以下有益效果:
[0050] 本案设置的电池包为车体运行提供能量,即以电池包作为蓄能部件,可有效消除轨道列车对连续供电的依赖性,即通过在局部安全区域设置充电装置,避免了沿着悬挂轨的延伸方向全部设置线缆的缺陷。以上电池包优选采用超级电池,如石墨烯超级电容、石墨烯锂离子表面电池等,这样,不仅可适应空中轨道列车的运行需要,适应功率介于几千瓦至数十千瓦的电机供电,如针对功率为7-15KW的牵引电机,实现大电流放电,同时也可实现快速充电,减小电池包的电力补给所需时间。
[0051]由于根据车体的运行状态不同,如负载、运行速度、启停次数、运行过程中的加速情况和制动情况等,对电池包单次充电后列车很难做到具有恒定的行驶最大旅程,同时如通过更换完成充电的电池包、列车停靠充电等方案,又会降低列车使用率的情况,本方案中还包括用于为电池包进行充电的增补发电机,所述增补发电机与电池包通过导线连接,以在列车运行过程中,根据需要,对电池包进行充电,以上由增补发电机提供的电能可有效延长列车的行驶旅程,减少列车停靠时间、保证其完成规定路线或规定往返次数的运载任务。
附图说明
[0052]图1是本实用新型所述的一种空铁系统一个具体实施例中,站台处的结构示意图;
[0053]图2是本实用新型所述的一种空铁系统一个具体实施例中,顶支的结构示意图;
[0054]图3是本实用新型所述的一种新能源增程式空中轨道列车一个具体实施例中,悬挂轨的局部示意图;
[0055]图4是本实用新型所述的一种新能源增程式空中轨道列车一个具体实施例中,车轮组件的结构及其与悬挂轨的连接关系示意图;
[0056]图5是本实用新型所述的一种新能源增程式空中轨道列车一个具体实施例中,车轮组件的结构示意图;
[0057]图6是本实用新型所述的一种新能源增程式空中轨道列车一个具体实施例中,车轮组件的结构及牵引轮与轮架的连接关系示意图;
[0058]图7为本实用新型所述的一种空铁系统一个具体实施例中,车体的结构及车体与悬挂轨的连接关系的示意图。
[0059]图中的编号依次为:1、站台,2、台梯,3、顶棚,4、立架,5、顶支,51、下支座,52、螺纹杆,53、钳口块,54、锁紧螺帽,55、上支座,56、第一弹簧,6、护栏,7、太阳能电池板,8、悬挂轨,81、立柱、82、拉索、83、支墩,84、行走梁,9、车轮组件,91、悬架,92、牵引轮,93、轮架,94、牵引电机,95、弹簧钢板,96、第二弹簧,97、预约束装置,98、差速器,99、环套,10、车体,101、电池包,102、增补发电机,11、导向轮。
具体实施方式
[0060]下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明,但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。
[0061] 实施例1:
[0062] 如图1至图7所示,一种新能源增程式空中轨道列车,包括车体10,所述车体10上设置有用于驱动车体10沿轨道运动的车轮组件9,所述车轮组件9的动力源为电能;
[0063] 还包括用于为车轮组件9提供电能的电池包1I,所述电池包101与车轮组件9电连接;
[0064] 还包括用于为电池包101进行充电的增补发电机102,所述增补发电机102与电池包101电连接,所述增补发电机102为以下发电装置中的一种或几种:燃油发电机、光伏发电系统、风能发电机、氢燃料发电机。
[0065]具体的,因为空铁轨道走向铺设灵活的特点,使得空铁轨道可能穿过人口和/或建筑物密集的区域,这就要求空铁轨道区别于传统轨道车,需要安全性要求更高的能源供给系统。电能作为一种清洁能源,其作为空中轨道列车的动力源,具有不污染城市环境的优势。故本案中采用电力驱动车体10沿着轨道运动。
[0066] 正因为空铁轨道可能穿过人口密集区域的特殊性,考虑到通过铺设供电缆为车体10提供电力架设成本、使用安全性等因素,特别是因为电缆可能特别接近于人类的生产和生活环境,不仅为电力线缆的绝缘性能提出了更高的要求,同时电磁辐射造成的污染也可能会有损于周边一定范围内人群的身体健康和心理健康,这就使得采用市电直接供电的空中轨道列车的推广难度大。
[0067] 以上设置的电池包101为车体10运行提供能量,即以电池包101作为蓄能部件,可有效消除轨道列车对连续供电的依赖性,即通过在局部安全区域设置充电装置,避免了沿着悬挂轨8的延伸方向全部设置线缆的缺陷。以上电池包101优选采用超级电池,如石墨烯超级电容、石墨烯锂离子表面电池等,这样,不仅可适应空中轨道列车的运行需要,适应功率介于几千瓦至数十千瓦的电机供电,如针对功率为7-15KW的牵引电机94,实现大电流放电,同时也可实现快速充电,减小电池包101的电力补给所需时间。
[0068]由于根据车体10的运行状态不同,如负载、运行速度、启停次数、运行过程中的加速情况和制动情况等,对电池包101单次充电后列车很难做到具有恒定的行驶最大旅程,同时如通过更换完成充电的电池包101、列车停靠充电等方案,又会降低列车使用率的情况,本方案中还包括用于为电池包101进行充电的增补发电机102,所述增补发电机102与电池包101通过导线连接,以在列车运行过程中,根据需要,对电池包101进行充电,以上由增补发电机102提供的电能可有效延长列车的行驶旅程,减少列车停靠时间、保证其完成规定路线或规定往返次数的运载任务。
[0069]作为增补发电机102的具体实现形式,所述增补发电机102为以下发电装置中的一种或几种:燃油发电机、光伏发电系统、风能发电机、氢燃料发电机。
[0070] 在采用燃油发电机时,考虑到现有的先进蓄电池可采用大功率充电,优先燃油发电机可选择功率稍大的发电机,燃油发电机随列车沿着轨道运动,以在列车行驶于人烟稀少地区时,启动燃油发电机对电池包1I进行快速充电,此情况下不对人口密集区域造成空气污染和噪音污染。
[0071] 在采用光伏发电系统时,光伏板采用设置于车体10表面和/或沿着轨道设置的形式,在光伏板设置于车体10表面上时,光伏发电系统在有光电转换的整个过程中,均可对电池包101进行电能补给;在光伏板沿轨道设置时,可尽可能多的利用太阳能,此时优选沿着轨道间断性的设置电能暂存装置,如采用蓄电池,并沿着轨道间断的设置与不同电能暂存装置单独电连接的多个充电导轨,在列车行驶至设置有充电导轨的轨道段时,电池包101与电能暂存装置电连接,实现大功率对电池包101充电;作为本领域技术人员,在采用沿着轨道设置光伏板时,也可以通过在轨道全程中设置充电导轨的形式。
[0072]以上风能发电及的设置形式可采用上述沿着轨道设置光伏板的充电方案。
[0073]氢燃料发电机方案中,氢燃料的来源可采用氯化钠电解制碱工艺中生成的氢气,现有技术中以上氢气多为排空处理。这样,不仅合力利用了资源,同时氢气作为清洁燃料,还具有不污染环境的优势。采用氢燃料发电机方案可参照以上采用燃油发电机的方案,但采用以上方案,均需要克服避免对人口密集区域造成噪音污染的问题。
[0074] 实施例2:
[0075] 如图1至图7所示,本实施例在实施例1的基础上作进一步限定:所述车轮组件9包括轮架93、设置于轮架93上的牵引轮92、用于驱动牵引轮92转动的牵引电机94、固定于轮架93上的悬架91,所述悬架91位于轮架93的下方,所述车体10固定于悬架91的下端,沿着轨道的延伸方向,所述牵引电机94位于牵引轮92的前方,所述牵引电机94用于驱动牵引轮92转动,所述电池包101与牵引电机94电连接;
[0076] 所述轮架93的两侧均设置有导向轮11,所述导向轮11的轴线方向位于竖直方向,所述导向轮11用于在列车行驶过程中,与轨道槽对应的内壁面接触,所述导向轮11用于限定轮架93在轨道槽宽度方向的位置。
[0077]空中轨道列车的轨道区别于传统列车轨道,因为其高空架设,考虑到起自身重量及使用过程中的性能保持问题,一般将轨道设置与轨道槽中,以形成上端封闭的轨道槽区域,优选将轨道槽设置为截面呈T形的T形槽,T形槽开口端较细的一部分作为用于悬架91通过的空间,轨道槽较大一端前方左、右侧分别为处于车轮组件9不同侧的牵引轮92提供支撑,即铺设轨道。车轮组件9左右侧均设置有牵引轮92,优选牵引轮92至少有相互平行的两组,每组中均包括连接在同一根轮轴上的至少两个牵引轮92,且轮轴的左右侧均至少设置有一个牵引轮92。以上结构形式的轨道,在使用中存在以下问题:列车在运行过程中,考虑到轨道自重,矩管状轨道内的空腔截面积不宜不大,同时轨道槽内的空腔相对封闭,这样在列车运行的过程中,轨道槽内一般灰尘较大;由于空中轨道列车轨道高空架设,特别是在夏季,相较于传统底面上的普通列车轨道,轨道槽内空气温度较高。以上情况下,在牵引电机94表面附着较多的灰尘或牵引电机94与外界环境温度梯度较小时,均可能严重影响牵引电机94的散热,在牵引电机94散热不良的情况下,现有技术中只能通过降低牵引电机94输出功率、增大牵引电机94上冷却风机转速的形式强化牵引电机94的散热。以上第一种情况将导致列车的行驶速度降低;第二种情况将导致冷却风机的功耗增大。
[0078] 本车轮组件9中,将牵引电机94的位置设置在牵引轮92的前方,即在列车的行驶方向上,牵引轮92位于牵引电机94的后方,这样,在列车的行驶过程中,可保证因为牵引轮92碾压轨道、轨道槽内产生活塞风等因素,使所扬起的灰尘位于牵引电机94的后方,避免牵引电机94的表面附着灰尘。同时,将牵引电机94设置于牵引轮92的前方,使得在列车的行驶过程中,牵引电机94位于车轮组件9的迎风侧,增大空气与牵引电机94表面的相对速度。即通过本车轮组件9中牵引电机94的设置方式,利于优化牵引电机94的散热。
[0079] 本案中,可在牵引轮92的轮轴上设置差速器98,牵引电机94提供的转矩通过差速器98传递至全部或部分牵引轮92上。作为牵引电机94在车轮组件9上具体的安装形式,所述牵引电机94的轴线平行于车体10的前进方向。本安装形式中,牵引电机94所需的安装空间对轨道槽内空腔截面高度的依赖性小,利于减小轨道的高度、便于安装牵引电机94。
[0080] 本实施例中,轮架93的两侧均设置有导向轮11,即车辆在直线前行时,牵引轮92的轴线位于水平方向,导向轮11的轴线位于竖直方向,轮架93不同侧的导向轮11的轮面均与轨道槽对应的内壁面接触,这样,通过以上导向轮11,可很好的限定轮架93在轨道槽宽度方向的位置,利于列车行驶的安全性。以上导向轮11和牵引轮92均采用实心橡胶车轮。
[0081] 为利于轨道列车乘坐的舒适性,所述牵引轮92通过减震系统与轮架93相连,所述减震系统包括弹簧钢板95及多根第二弹簧96,所述弹簧钢板95呈中部下凹的弧形板状,所述弹簧钢板95的两端分别与轮架93的底面固定连接,所述弹簧钢板95底面中央位置还设置环套99,所述环套99用于穿设牵引轮92的轮轴,所述第二弹簧96布置于轮架93的底面与弹簧钢板95之间,且第二弹簧96的上端均与轮架93的底面接触,第二弹簧96的下端均与弹簧钢板95的上表面接触,多根第二弹簧96对称分布于牵引轮92轮轴的不同侧。以上结构中,弹簧钢板95除受两端的约束外,还受多根第二弹簧96的约束,这样,利于空中轨道列车在行驶过程中牵引轮92轮轴两侧减震系统变形的均匀性,利于延长减震系统的寿命和牵引系统的安全性。
[0082] 还包括数量与第二弹簧96数量相等的多个预约束装置97,所述预约束装置97与第二弹簧96—一对应,所述预约束装置97包括压紧螺杆,所述压紧螺杆螺纹连接于轮架93上,且压紧螺杆的底端与对应第二弹簧96的上端接触,压紧螺杆上还螺纹连接有锁紧螺母。
[0083]以上减震系统中,以上第二弹簧96提供预约束变形可影响对应弹簧钢板95段的弹性变形,故以上减震系统中,还包括数量与第二弹簧96数量相等的多个预约束装置97,所述预约束装置97与第二弹簧96—一对应,所述预约束装置97包括压紧螺杆,所述压紧螺杆螺纹连接于轮架93上,且压紧螺杆的底端与对应第二弹簧96的上端接触,压紧螺杆上还螺纹连接有锁紧螺母。以上预约束装置97中,设置的压紧螺杆用于线性调整对应第二弹簧96的变形量:当第二弹簧96处于拉伸状态时,在压紧螺杆的下端设置一个用于卡设第二弹簧96上端的结构,如在压紧螺杆的下端设置一个环形卡槽,对应第二弹簧96的上端卡设于所述环形卡槽内,以上结构用于保持压紧螺杆下端与第二弹簧96上端的相对位置,同时可使得压紧螺杆可相对于第二弹簧96转动;在第二弹簧96处于压缩状态时,压紧螺杆的下端可直接与第二弹簧96的上端接触。通过调整以上第二弹簧96的初始变形量,即可达到在空中轨道列车行驶时,调整牵引轮92轮轴两侧弹簧钢板95变形均匀性、弹簧钢板95上各段变形均匀性的目的。
[0084] 为便于对增补发电机102进行控制、为减小车轮组件9的载荷,利于提升车体10的制动性能,所述增补发电机102设置于车体10内,还包括电池小车,所述电池包101安装于电池小车上,所述电池小车可在轨道上同步于车体10行驶。本方案即采用电池包101与车体10分离的方案,本案中,增补发电机102为燃油发电机和/或氢燃料发电机时,增补发电机102的整个系统均可很方便的设置于车体10内;在增补发电机102为光伏发电系统时,光伏板设置于车体10表面;在增补发电机102为风能发电机时,可在列车制动情况下,通过风能发电机消耗轨道列车的动能。
[0085] 作为一种轻型化车体10方案,同时使得列车运行过程中风阻小,所述车体10包括车箱本体,所述车箱本体包括骨架及包覆于骨架上的厢壳,所述厢壳的材料为碳纤维材料,且厢壳呈流线型形状。
[0086] 为进一步提升在列车曲线行驶时乘坐的舒适性,还包括设置于轮架93与悬架91之间和/或悬架91与车体10之间的悬吊机构,即轮架93通过悬吊机构与悬架91相连或悬架91通过悬吊机构与车体10相连,所述悬吊机构为减震器,可以是弹簧减震器、气压减震器或油气混合减震器等,这样,在列车转向时,通过所述减震器的缓冲,达到提升乘客乘坐舒适性的目的。
[0087] 实施例3:
[0088] 如图1至图7,本实施例公开了一种空铁系统,包括悬挂轨8,还包括以上任意一个实施例提供的任意一个轨道列车方案,所述悬挂轨8包括用于铺设轨道的行走梁84及用于行走梁84支撑的支墩83;
[0089] 还包括设置于行走梁84下部的轨道槽,所述轨道槽的后端宽度大于开口端宽度,轨道设置于轨道槽中,所述轨道槽内,车轮组件9安装于轨道上。
[0090] 本空铁系统采用了如上提供的轨道列车方案,具有在列车运行过程中,可根据需要对电池包101进行充电,以上由增补发电机102提供的电能可有效延长列车的行驶旅程,减少列车停靠时间、保证其完成规定路线或规定往返次数的运载任务的技术效果。同时本实施例提供了一种具体的悬挂轨8实现形式。
[0091] 进一步的,针对为方便电池包101更换、电池包101通过电池小车安装于轨道上的技术方案,在悬挂轨8的局部位置设置下端与轨道槽相通的开孔。
[0092] 实施例4:
[0093] 如图1至图7,本实施例在实施例3的基础上对所述的空铁系统作进一步限定,为减小支墩83的用量,方便在建筑物密集区域铺设轨道,还包括下端与行走梁84或支墩83固定连接的立柱81,所述立柱81与行走梁84之间设置有多根拉索82,所述拉索82的上端与立柱81固定连接,拉索82的下端与行走梁84固定连接,所述拉索82用于为行走梁84提供竖直向上或斜向上的拉应力;
[0094] 为优化支墩83及行走梁84的受力,利于本系统使用的安全性,所述支墩83的上端设置有一段宽度渐变段,所述宽度渐变段由上至下宽度线性变小,且宽度渐变段的宽度方向位于行走梁84的宽度方向。
[0095] 本结构中,优选将立柱81设置于支墩83的正上方,这样,以上拉索82可为行走梁84的悬空部分提供拉应力,避免其产生过大的下垂变形。进一步的,可在拉索82上串联用于拉索82收紧的收紧装置,这样,可得到具有预应力的行走梁84。
[0096] 进一步的,设置为支墩83的上端两侧相互对称,这样,由支墩83的两侧至中央,支墩83的支撑能力逐渐增大,这样,在满足使用要求的前提下,可减小支墩83的体积。
[0097] 还包括设置于悬挂轨8局部位置侧面的站台I,所述站台I包括位于站台I上方的顶棚3、用于为顶棚3提供支撑的立架4,立架4的下端固定于站台I上,顶棚3固定于立架4的上端,所述顶棚3的顶面还设置有太阳能电池板7,所述立架4上还设置有可在高度方向上产生弹性变形的弹性部。
[0098] 本结构中,设置的站台I用于乘客上下列车,设置的顶棚3作为站台I的顶盖,设置的太阳能电池板7作为光电转换器件,产生的电能可直接用于站台I用电设备的电能供应、存储于站台I处的蓄电池中,作为列车到站停靠时电池包101的充电电源等。
[0099] 为便于乘客上下站台I及使得站台I具有防坠落功能,还包括护栏6及台梯2,所述护栏6绕站台I顶面的边缘布置;所述台梯2包括呈阶梯型的人行阶梯及呈斜坡状的行李阶梯,所述人行阶梯与行李阶梯的边缘重合。
[0100]以上在立架4上设置弹性部的结构中,可在顶棚3频繁承受突变的风载荷时,通过弹性部的弹性变形,减小用于立架4与顶棚3连接的连接件上应力突变的幅度、立架4上与连接件配合部分应力突变的幅度、顶棚3上与连接件配合部分应力突变的幅度等;以上顶棚3在风载荷下,通过弹性部的变形,还可有效降低顶棚3相对于连接件的振动频率,达到连接件上螺栓防松的技术效果。故以上采用的立架4结构,可有效避免顶棚3与立架4在风载荷下连接失效。
[0101]同时,通过弹性部扩大在风载荷下顶棚3运动的幅度,针对偏远地区周围有高大灌木的车站,以上幅度的增加可用于抖落沉积于太阳能电池板7上的枯枝、落叶等杂物,利于太阳能电池板7工作过程中的光电转换效率。
[0102]作为一种立架4占据站台I顶面空间小、便于使得立架4与顶棚3之间具有多个约束点的技术方案,所述立架4包括竖梁及横梁,所述竖梁的下端与站台I固定连接,横梁固定于竖梁的上端,横梁上还固定有多根呈竖直设置的顶支5,所述顶棚3与各顶支5的上端固定连接;
[0103] 所述弹性部为第一弹簧56;
[0104] 所述顶支5包括由下至上的下支座51、螺纹杆52、上支座55;
[0105] 所述螺纹杆52的上端及下端分别与上支座55的下端及下支座51的上端螺纹连接,所述下支座51的下端与横梁固定连接,第一弹簧56的下端固定于上支座55的上端;螺纹杆52不同端的螺纹旋向相反;
[0106] 所述螺纹杆52上还设置有钳口块53,所述钳口块53用于与制动螺纹杆52转动的钳体的钳口配合;
[0107] 所述螺纹杆52上还螺纹连接有两颗锁紧螺帽54,两颗锁紧螺帽54分别用于实现下支座51与螺纹杆52的锁紧、上支座55与螺纹杆52的锁紧。
[0108] 本结构中,通过旋转螺纹杆52,上支座55与下支座51相对于对应螺纹杆52同进同出,这样,对应的上支座55与下支座51之间的间距发生变化,通过将顶棚3与各根顶支5顶端的第一弹簧56固定连接后,通过调整螺纹杆52,可改变各根顶支5对顶棚3的初始支撑力,这样,利于顶棚3各支点受力的均匀性,利于立架4与顶棚3连接的可靠性。以上竖梁与横梁即构成一个T字形结构;所述钳口块53可便于制动螺纹杆52转动,以上锁紧螺帽54用于防松。
[0109]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式,均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新能源增程式空中轨道列车,包括车体(10),所述车体(10)上设置有用于驱动车体(10)沿轨道运动的车轮组件(9),其特征在于,所述车轮组件(9)的动力源为电能; 还包括用于为车轮组件(9)提供电能的电池包(101),所述电池包(101)与车轮组件(9)电连接; 还包括用于为电池包(101)进行充电的增补发电机(102),所述增补发电机(102)与电池包(101)电连接,所述增补发电机(102)为以下发电装置中的一种或几种:燃油发电机、光伏发电系统、风能发电机、氢燃料发电机。
2.根据权利要求1所述的一种新能源增程式空中轨道列车,其特征在于,所述车轮组件(9)包括轮架(93)、设置于轮架(93)上的牵引轮(92)、用于驱动牵引轮(92)转动的牵引电机(94)、固定于轮架(93)上的悬架(91),所述悬架(91)位于轮架(93)的下方,所述车体(10)固定于悬架(91)的下端,沿着轨道的延伸方向,所述牵引电机(94)位于牵引轮(92)的前方,所述牵引电机(94)用于驱动牵引轮(92)转动,所述电池包(101)与牵引电机(94)电连接; 所述轮架(93)的两侧均设置有导向轮(11),所述导向轮(11)的轴线方向位于竖直方向,所述导向轮(11)用于在列车行驶过程中,与轨道槽对应的内壁面接触,所述导向轮(11)用于限定轮架(93)在轨道槽宽度方向的位置。
3.根据权利要求2所述的一种新能源增程式空中轨道列车,其特征在于,所述牵引轮(92)通过减震系统与轮架(93)相连,所述减震系统包括弹簧钢板(95)及多根第二弹簧(96),所述弹簧钢板(95)呈中部下凹的弧形板状,所述弹簧钢板(95)的两端分别与轮架(93)的底面固定连接,所述弹簧钢板(95)底面中央位置还设置环套(99),所述环套(99)用于穿设牵引轮(92)的轮轴,所述第二弹簧(96)布置于轮架(93)的底面与弹簧钢板(95)之间,且第二弹簧(96)的上端均与轮架(93)的底面接触,第二弹簧(96)的下端均与弹簧钢板(95)的上表面接触,多根第二弹簧(96)对称分布于牵引轮(92)轮轴的不同侧。
4.根据权利要求3所述的一种新能源增程式空中轨道列车,其特征在于,还包括数量与第二弹簧(96)数量相等的多个预约束装置(97),所述预约束装置(97)与第二弹簧(96) —一对应,所述预约束装置(97)包括压紧螺杆,所述压紧螺杆螺纹连接于轮架(93)上,且压紧螺杆的底端与对应第二弹簧(96)的上端接触,压紧螺杆上还螺纹连接有锁紧螺母。
5.根据权利要求1所述的一种新能源增程式空中轨道列车,其特征在于,所述增补发电机(102)设置于车体(10)内,还包括电池小车,所述电池包(101)安装于电池小车上,所述电池小车可在轨道上同步于车体(10)行驶。
6.根据权利要求1所述的一种新能源增程式空中轨道列车,其特征在于,所述车体(10)包括车箱本体,所述车箱本体包括骨架及包覆于骨架上的厢壳,所述厢壳的材料为碳纤维材料,且厢壳呈流线型形状。
7.—种空铁系统,包括悬挂轨(8),其特征在于,还包括如权利要求1至6中任意一项所述的新能源增程式空中轨道列车,所述悬挂轨(8)包括用于铺设轨道的行走梁(84)及用于行走梁(84)支撑的支墩(83); 还包括设置于行走梁(84)下部的轨道槽,所述轨道槽的后端宽度大于开口端宽度,轨道设置于轨道槽中,所述轨道槽内,车轮组件(9)安装于轨道上。
8.根据权利要求7所述的一种空铁系统,其特征在于,还包括下端与行走梁(84)或支墩(83)固定连接的立柱(81),所述立柱(81)与行走梁(84)之间设置有多根拉索(82),所述拉索(82)的上端与立柱(81)固定连接,拉索(82)的下端与行走梁(84)固定连接,所述拉索用于为行走梁(84)提供竖直向上或斜向上的拉应力; 所述支墩(83)的上端设置有一段宽度渐变段,所述宽度渐变段由上至下宽度线性变小,且宽度渐变段的宽度方向位于行走梁(84)的宽度方向。
9.根据权利要求7所述的一种空铁系统,其特征在于,还包括设置于悬挂轨(8)局部位置侧面的站台(I),所述站台(I)包括位于站台(I)上方的顶棚(3)、用于为顶棚(3)提供支撑的立架(4),立架(4)的下端固定于站台(I)上,顶棚(3)固定于立架(4)的上端,所述顶棚(3)的顶面还设置有太阳能电池板(7),所述立架(4)上还设置有可在高度方向上产生弹性变形的弹性部。
10.根据权利要求9所述的一种空铁系统,其特征在于,所述立架(4)包括竖梁及横梁,所述竖梁的下端与站台(I)固定连接,横梁固定于竖梁的上端,横梁上还固定有多根呈竖直设置的顶支(5),所述顶棚(3)与各顶支(5)的上端固定连接; 所述弹性部为第一弹簧(56); 所述顶支(5)包括由下至上的下支座(51)、螺纹杆(52)、上支座(55); 所述螺纹杆(52)的上端及下端分别与上支座(55)的下端及下支座(51)的上端螺纹连接,所述下支座(51)的下端与横梁固定连接,第一弹簧(56)的下端固定于上支座(55)的上端;螺纹杆(52)不同端的螺纹旋向相反; 所述螺纹杆(52)上还设置有钳口块(53),所述钳口块(53)用于与制动螺纹杆(52)转动的钳体的钳口配合; 所述螺纹杆(52)上还螺纹连接有两颗锁紧螺帽(54),两颗锁紧螺帽(54)分别用于实现下支座(51)与螺纹杆(52)的锁紧、上支座(55)与螺纹杆(52)的锁紧。
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