軌道汽車交通系統的製作方法

2023-06-09 17:43:11 5

專利名稱：軌道汽車交通系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種交通工具。 一種配備軌道的交通系統。
背景技術：
汽車和軌道列車已經成為當今陸上交通的主要工具。
汽車靈活方使，交通個性化強，可以根據需要到達公路網延伸的任何地方。但是， 汽車數量急劇上升不僅導致尖峰時段的道路擁堵，還使得石油資源快速消耗、大氣 汙染加劇；雖然高速公路提高了車速，但出於安全， 一般最高限速不超過110千米/ 小時(遠低於現有的軌道髙速列車)，並要求保持很大的車距，使得離速公路運能不 大；此外，汽車交通可靠性受氣候環境(如大霧、大雪等)影響較大，安全性很大 程度上受到人為因素(如駕車者的駕駛技能、心理和疲勞狀態等)的影響。
軌道交通安全可靠運能大，電氣化列車還可以做到零排放，現有技術已能實現軌 道列車的自動運行。但是，現有的軌道交通列車行進路徑是由軌道(即由岔道處的 道岔切換位置)決定，因此，前後兩列不同方向的列車需要留出道岔可靠切換的足 夠時間，此外，由於結構問題，現有道岔對行進列車平穩性總要產生一定程度的影 響，影響列車路經岔道的最高限速，使得現有軌遨交通車輛調度靈活性和運能的提 高受到限制。
交通是經濟增長的基礎，一個時期以來伴隨國民經濟快速增長，軌道和公路網得 到了高度發展。但是，快速增長的交通需求、道路尖峰時段擁堵、假日人員集中流 動、惡劣氣候對交通影響、燃油資源和大氣環境等問題嚴重影響著經濟的可持續發 展，僅僅通過新建(和拓寬)公路、延伸軌道裡程效果不再明顯。需要發明一種全 新有效的陸上交通工具顯得尤為重要。

發明內容
本發明提供一種交通工具，所涉及的車輛是在專用軌道上行駛，當配備一般汽車 的充氣輪後，還能行駛在現有各類公路，由於在軌道分岔口的行進路徑像現有汽車 —樣由車輛自主確定(不像現有軌道列車由軌道決定)，因此本發明提供的交通工具
所涉及的車輛(以下)稱為軌道汽車。
軌道汽車同時裝有兩套軌道輪，分別適用於兩種不同間距的軌道，其中兩根軌道 間距較小的(以下)稱為窄軌(6),兩根軌道間距較大的(以下)稱為寬軌(5)。 配合窄軌(6)使用的一套軌道輪(以下)稱為窄軌輪(3)，配合寬軌(5)使用的 軌道輪(以下)稱為寬軌輪(2)。
現有軌道交通的軌道路徑分岔都採用左右分岔結構,本發明提供的軌道汽車所用 軌道分岔採用上下岔道結構，軌道主千道一般採用窄軌(也可採用寬軌)、下岔道採用窄軌、上岔道採用寬軌，即主幹道窄軌延伸到軌道分岔處時，出現寬軌的起始端 (如圖7右邊軌道所示)，寬軌起始段通過與窄軌平行的過渡段後逐步向上延伸形成 一個路徑分枝，而窄軌則在下面繼續延伸形成向上路徑分枝，該分枝又作為下一個 分岔前的主幹道，依此類推在任何霈要的地方設置軌道路徑的分岔；軌道由兩路合 並成一路時採用類似方式，即需要合併的兩分支由上下合併成主千道(如圖8所示), 由寬軌鋪設的軌道分枝在上，窄軌鋪設的軌道分支在下，兩分支延伸靠近至同一高 度後寬軌終止，上下分枝合併成一般由窄軌構成的主千道繼續延伸(也可以在同一 高度窄軌終止，上下分支合併成由寬軌枸成的主幹道繼續延伸)。
窄軌輪<3)在軌道汽車上的安裝位置固定不變，而寬軌輪(2)則可以沿軸向進 行內檔和外檔兩個位置切換，所有寬軌輪內外檔切換位置由機構保證嚴格同步。當 寬軌輪(2)處於內檔位置時，軌道汽車整體最大寬度小於寬軌兩根軌道的內間距； 當寬軌輪處於外檔位置時，寬軌輪(2)正好適合在寬軌(5)上行駛。
軌道汽車行駛到軌道分岔處時，如果寬軌輪(2)處在外檔位置，則可與寬軌(5) 起始段嚙合，經過一段由寬軌輪(2)和窄軌輪(3)同時導向的過渡段後，寬軌(5) 逐步抬高向上使軌道汽車脫離窄軌(6)由寬軌(5)獨立導向進入向上軌道路徑分 枝如果寬軌輪(2)處在內側位置，則無法與寬軌起始段嚙合而繼續留在窄軌運行， 穿過通向上層、寬度稍大於車身寬度的寬軌進入下層軌道分支。因此軌道汽車在軌 道分岔處的行進路徑是由軌道汽車寬軌輪(2)切換後所處位置決定，由於設置了過 渡段，可以做到對運行車輛的無擾動分道，使得通過分岔處的車輛不必減速，從而 使得高速行進中的前後車輛可以通過切換寬軌輪位置自主選擇不同路徑(如圖7所
示)o
當軌道汽車配置了與現有汽車類似的充氣輪後，則不僅可以行駛在軌道上，還能 和現有汽車一樣行駛在現有公路上。軌道汽車在公路上行駛時與現有汽車相同，完
全由駕駛者操控，可以駛往道路延伸到的任何地方；而當軌道汽車由軌道入口駛入 軌道時，車輛由人工駕駛轉換為自動駕駛，控制系統根據人工輸入的行車路徑、接 收到的軌道信息(如軌道位置編碼、軌道速度限制範圍、前方車輛實時車速和與前 方車輛車距等)實施對車輛運行狀態(車速、寬軌輪切換位置)的控制。
軌道汽車在軌道行駛時，前後車輛控制系統獲取同步的運行信息，車輛之間需要 保持的車距主要與前後車輛車速差有關，如前後車輛速度相同並裝有續衝防撞裝置 (7) (8),即使在高速行駛狀態下，也可以實現零車距運行。因此，軌道汽車可以 做到根據前後車輛速度差調整車距，加上無擾動分岔變道，使得不同行駛路徑的車 輛都可以實現實時自動動態編列運行，相對現有高速公路具有很高的通行流量和通 行速度(軌道汽車單根車遵通行流量最高時可以達到公路單根車道的數十至上百倍, 最高車速一般可達現有髙速公路最高限速的數倍)，大大節約了土地資源和投資費 用，消除了長途駕駛疲勞和人為交通事故。多車輛自動動態編列後，由於後面的車輛處在前面車輛空氣續流場中，行駛在第一輛車後面的車輛空氣阻力比獨力運行時 有所減小，可以節約車輛行駛能耗並降低車輛動力系統的損耗。此外，由於來用全 自動信息傳遞控制，可以降低(或消除)低能見度等惡劣氣候對交通的影響。
軌道汽車一般採用電力驅動。在長距離軌道行駛時，根據軌道信息在有配電線區
間(非軌道分岔區段)自動抬起受電桿接收電能並對電池充電，實現零排放運行；
在短距離公路行駛時，由電池(或混合動力系統)提供動力，可以節約石油資源的
同時減少對大氣環境的汙染。
綜上所述，軌道汽車交通系統既有現有汽車根據需要隨時變動行駛路徑的方便，
又有現有軌道交通的快速安全，同時可以在一定程度上解決能源、環境、土地資源
等現有交通發展中影響經濟持續發展的瓶頸問題，相信軌道汽車隨著軌道網絡和車
輛的發展可能引發現有交通方式的一次升級換代。
現有網際網路開闢了人們信息交換的全新時代,軌道汽車交通系統隨著其軌道網絡 的發展和車輛的普及可能預示著人們使捷交通全新時代的到來。


圖l是僅在軌道行駛的軌道汽車側視圖。 圖2是圖l所示軌道汽車仰視圖。 閨3是圖l所示軌道汽車正視圖。 圖4是配備充氣輪的軌遒汽車側視圖。 圖5是圖4所示軌道汽車仰視圖。 圖6是圖4所示軌道汽車正視圖。 圖7是軌道汽車由幹道至分岔狀態示意圖。 圖8是軌道汽車由分岔至千道狀態示意圖。
圖中*, i.軌道汽車車身、2.寬軌輪、3,窄軌輪、4.充氣輪、5.寬軌軌道、S.窄軌 軌道、7.前緩衝防撞裝置、8.後緩衝防撞裝置、9.可自動升降受電桿。
在圖2、圖3、圖5和圖6中的a圖均為寬軌輪處在內擋位置，而b圖則為寬軌輪處在 外檔位置。
具體實施例方式
一、軌道汽車車輛
軌道汽車車輛可分為兩類， 一類僅在軌道上行駛的軌道專用車(如圖l、圖2、圖 3),另一類是軌道公路通用車(如圖4、圖5、圖6)。 1、軌道專用車輛
軌道專用車主要滿足類似子現有鐵路、城市地鐵和輕軌等公共運輸服務，系統運 行管理一般有統一的企業法人完成。這類車輛有寬軌輪(2)和窄軌輪(3)兩套軌道輪，沒有用於公路行駛的充氣輪，每套軌道輪至少4隻，對稱分布於兩側，並隨車 身長度和重量增加可適當增加車輪數量。軌道專用車的車廂結構、動力系統、窄軌 輪等和現有各類軌道交通車輛相似。窄軌輪位置,定，兩側窄軌輪軸向安裝距離正 好能夠使窄軌輪與兩根窄軌軌道嚙合運行；寬軌輪前後位置既可以和窄軌輪同軸(與 圖5所示車輛類似)，也可以前後偏離(如圖2所示車輛類似)，兩側對稱的所有寬軌 輪(2)位置可以沿軸向同步內外伸縮形成"內檔"和"外檔"兩檔位置(為了行車 安全，在運行時一般不建議採用兩檔以外的位置)。寬軌輪(2)在內檔位置時，車 輛最大寬度必須小於寬軌兩根軌道內間距，而寬軌輪(2〉在外檔位置時，兩側寬軌 輪的軸向距離正好使寬軌輪與兩根寬軌嚙合運行。寬軌輪換檔是在懸空狀態下進行 的，換檔動力要求較低， 一般驅動採用電動或氣動方式，這些都為機構設計中的成 熟技術。寬軌輪採用槽形(雙肩定位)或外肩(單肩定位)方式與寬軌嚙合，而現 有軌道列車車輪均採用內肩(單肩)與軌道定位，在結構上保證寬軌輪在與寬軌軌
道嚙合運行過程中，既是出現任何非正常動作也無法使寬軌輪向內移動而脫離軌道。 2、軌道公路通用車輛
軌道公路通用車主要滿足類4以現有汽車客運、物流和各類私家車等的交通需要， 運營模式類tl於現有高速公路，即道路由建設者擁有並經營、車輛為廣大企業和個 人擁有，通過合理的收費來保證兩者利益。這類車輛除了配置寬軌輪(2)和窄軌輪 <3)各一套軌道輪外，還配有用於公路行駛的充氣輪(4)。窄軌輪和寬軌輪與上述 軌道專用車輛類似，充氣輪(4)高度位置應低於軌道輪以保證車輛在公路上行駛時 軌道輪不與地面接觸，同時，充氣輪、寬軌輪的外檔、窄軌輪三者的軸向位置不能 重疊以確保車輛在軌道行駛時充氣輪不與軌道接觸。軌道公路通用車配置有現有汽 車的各類零部件，在公路上行駛時和現有汽車相同，完全有駕駛者操控(包括速度、 方向等)；在進入軌道行駛時，車輛自動地將人工駕駛模式轉換成由控制系統自動駕 駛模式。
二、軌道汽車軌道系統
軌道汽車軌道系統主要有窄軌(6)、寬軌(S)、控制和信息通信系統、配電系統、 軌道入口等組成。
1、 窄軌(6)
窄軌是由兩根間距相對較小的平行鋼軌構成,結構與現有軌道交通系統的軌道相 似主要用於下層分岔軌道的鋪設，也可用於主幹道。
2、 寬軌(5〉
寬軌也是由兩根平行鋼軌構成，間距相對於窄軌(6>較大，寬軌的兩糧軌道內 間距大於寬軌輪處於內檔位置時的軌填車輛總寬度，如果主幹道採用窄軌，則寬軌 軌道起始於軌道路徑的分岔處，在過渡段與窄軌平行鋪設，相互位置應確保寬軌輪 切換在外檔的列車在道岔過渡區間能寬軌<5)和窄軌(6)同時平穩導向，過渡區後寬軌(5)向上形成路徑的一個分支，為了確保寬軌輪處在內檔的車倆在窄軌上順 利穿過向上引伸的兩根寬軌，兩根寬軌在向上引伸的一定高度內不能直接相互連接， 只能通過兩側各自的基礎定位，因此，此段寬軌定位基礎應有足夠的剛度。
寬軌和窄軌的軌道頂面與路基應有足夠的高度差以確保車輛在軌道行駛時充氣 輪不與軌道基礎接觸。
如果車倆由下層軌道分岔駛入主幹道(參見圖8右下方車輛位置)時寬軌輪切換 在外檔位置，就會產生嚴重的損毀事故(就象飛機著陸時不放起陸架一樣)。為了防 止車輛不可預料的故障引起上述事件的發生，在下層軌道分支併入主幹道前鋪設一
對附加軌道，開始時兩根附加軌道的寬度略寬於寬軌輪外檔位置，然後隨著軌道向 前延伸兩根附加軌道的寬度逐漸變小，使得因特殊故障引起的寬軌輪在外檔位置的 車輛，在經過此附加軌道時，寬軌輪被強行壓入內檔位置，從而確保行車安全。
3、 控制和信息通信系統
控制和信息通信系統主要由車輛感應器、無線信號收發器、信號洩漏電纜、信息 處理計算機等組成。其中，車輛感應器沿軌道每間隔一定距離布置，用於對行進車
輛的動態位置標定，無線信號收發器通過沿軌道一側布線的信號洩漏電纜實現與車 輛實時信息交換，信息處理計算機接收控制區段內車輛感應器信息、會同來自車輛 的運行信息計算出各車輛的速度、位置等動態數據、軌道區間允許的速度範圍、配 電線布線狀態、各運行車輛至前方路徑分岔距離、車輛寬軌輪位置要求以及軌道位 置編碼等數據實時發送給運行車輛，並在與車輛信息交換中同時獲得車輛管理信息 完成車輛的登記和計費管理。
4、 配電系統
配電系統是沿軌道上空布線的裸電線，與現有電氣化軌道交通的供電系統類似， 由於軌道路徑分岔採用上下分岔結構，面此在軌道分岔的區段不布線，軌道信息通 信系統會及時向運行車輛發送有關受電指令，確保車輛及時準確地控制受電狀況， 從而避免出現因受電過程突然中斷引起火化導致受電裝置和用電設備的電衝擊損壞 現象。
5、 軌道入口
軌道入口是軌道公路兩用車輛由公路進入軌道的過渡區段。軌道入口的作用是確 保車輛在快速行駛中準確可靠地與軌道對位，同時向車載控制系統發出切換到自動 控制模式的指令信息。車輛軌道對位通過道路兩邊設置磨察係數較低的金屬臺階， 兩邊臺階距離在開始端較寬，人工駕駛駛入比較容易，隨後逐歩變窄直至與兩倒充 氣輪外緣寬度一致，從而確保軌道的準確對位。
三、軌道汽車系統運行模式
除了緊急狀態以外,所有在軌道主幹道上行駛的車輛均自動控制在規定的速度範 圍內。其中，動態編列車隊行駛在規定速度範圍的平均值；準備與前方車輛編隊的車輛速度運行在平均速度和最大允許速度之間準備與後續車輛編隊的車輛速度運 行在平均速度和最小允許速度之間。相臨車輛之間的間隔距離(車距)與兩車運行 速度差成單調函數關係，當速度相等時前後,可以零車距編隊行駛。
軌道控制系統對進入軌道主幹道運行的每輛車動態搜索並運算出未來車輛到達 目的地時的出口地狀態信息， 一旦發現目的地出口擁堵，控制系統立即向相關車輛 發出指令，安排在目的地就近可能的出口作臨時過渡等待， 一旦運算出目的地出口 恢復暢通，控制系統立即向車輛發出返回主幹道繼續運行的指令，從而確保主幹道 的暢通。
在運行過程中， 一旦有車輛出現動力系統故障(速度低於規定速度的下限)，軌 道控制系統會向故障車輛的後續車輛發出指令自動將其推行至就近分岔處離開軌道 主千道，從而確保主千道的暢通。
軌道汽車軌道計費系統對進入軌道的車輛通過車輛與軌道之間信息交換實現車 輛識別和自動計費。
權利要求
1、一種交通車輛，可以在軌道上行駛，其中包括車廂、車輪、動力系統、控制系統，其特徵是裝有兩套軌道輪，其中一套稱為寬軌輪，適用於兩根軌道間距較大的寬軌上行駛，另一套稱為窄軌輪適用於兩根軌道間距較小的窄軌上行駛。
2、 如權利要求1所示的一種交通車輛，其特徵在於.-寬軌輪位置可以在軸向內外 伸縮。
3、 如權利要求2所示的一種交通車輛，其特徵在於寬軌輪處在伸出位置時，其 寬度正好適合在寬軌上行駛，寬軌輪處在收縮位置時，車輛最大寬度小於兩根寬軌 內間距離。
4、 如權利要求3所示的一種交通車輛，其特徵在於所使用的軌道分岔採用上下 分岔結構。
5、 如權利要求4所示的一種交通車輛，其特徵在於車輛在軌道分岔處的行駛路 徑由寬軌輪切換位置決定。
全文摘要
本發明公開了一種交通工具，一種配有軌道的交通系統。本發明涉及的車輛配置了兩套軌道輪，一套稱為窄軌輪，適合於兩根間距較小的軌道，另一套稱為寬軌輪，適合於兩根間距較大的軌道，窄軌輪位置固定，寬軌輪位置可軸向內外檔切換。所使用的軌道其分岔採用上下層結構，主幹道一般採用窄軌(也可以採用寬軌)、向上岔道採用寬軌、下層岔道採用窄軌，車輛在分岔口的行駛路徑由車輛決定，當寬軌輪切換在內檔位置，車輛選擇下層岔道行駛，當寬軌輪切換在外檔位置，車輛選擇向上岔道行駛。
文檔編號B61F7/00GK101428619SQ20081003712
公開日2009年5月13日 申請日期2008年5月8日 優先權日2008年5月8日
發明者沈嘉琦, 沈黎明 申請人:沈嘉琦