CN1463876A - 超轻型高架自动化轨道交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超轻型高架自动化轨道交通系统，它包括：轨道车，用于载人或物；架空轨道系统，用于承载和引导轨道车；车站，与架空轨道系统联接；车库，与架空轨道系统联接，用于停泊轨道车；计算机控制系统，与轨道车、车站通信，控制整个交通系统。本发明依据系统工程学和运筹学原理设计，在计算机的统一管理下，实现单一交通工具的门到门运输、低交通阻塞率、低交通事故率、低环境污染率、低地面占用率、全天候无障碍运营、舒适的个性化旅行、小量分散送货自动上门、全系统运力自动调节，使资源综合利用率大大高于现有城市交通系统，从而显著改善居民的出行、生存环境，实现城市的可持续发展。

Description

超轻型高架自动化轨道交通系统

技术领域

本发明涉及一种全计算机管理的超轻型高架自动化轨道交通系统。

背景技术

现有城市交通系统面临两难选择：满足门到门运输和个性化出行要求的小汽车(包括家庭车、公务车、出租车等)交通系统，却占用道路资源多、载客效率低、燃油消耗大、环境污染严重，不可持续发展，也不符合效率优先、兼顾公平与经济合理的发展原则；以快速大容量轨道交通为主体的综合客运交通系统，虽符合上述发展原则并有利于持续发展，但资金投入大，建设周期长，难以使线路网络达到人口出行需求的高覆盖率，无法实现两种以上交通方式之间的“无缝隙服务”，不能满足门到门和个性化出行要求。

发明内容

鉴于上述，本发明的任务在于跳出上述两难选择，寻求一种兼有小汽车和轨道客运交通方式的优越性，同时又能克服二者局限性的全新交通方式。

本发明的任务通过以下技术方案实现：

一种超轻型高架自动化轨道交通系统，包括：轨道车，用于载人或物；架空轨道系统，用于承载和引导所述轨道车；车站，与所述架空轨道系统联接；车库，与所述架空轨道系统联接，用于停泊所述轨道车；计算机控制系统，与所述轨道车、车站通信，控制整个交通系统。

所述轨道车由车厢、信息处理装置、执行机构、驱动装置组成，所述信息处理装置与所述计算机控制系统通信，接收计算机控制系统的指令，所述执行机构根据此指令使所述驱动装置动作；所述架空轨道系统由架空轨道、轨道支撑物、信息感应器、换轨导轨、穿行导轨、转向导轨和平移导轨组成；所述计算机控制系统由中心计算机和通信网络组成。

所述信息处理装置是以无线或有线通信方式与交通系统通信网络联接的微型计算机；所述驱动装置是以电动机驱动在轨道上行走的滚轮；所述执行机构是可以改变驱动装置运动速度的微处理器和机电器件。所述驱动装置也可是与轨道相配合的磁悬浮装置。

所述架空轨道吊挂在所述轨道支撑物上，其断面呈底部开口的外包式“口”字形，所述轨道车的驱动装置可嵌置于其中。其断面也可呈内衬式“工”字形，轨道车的驱动装置可夹置于其两侧。

所述架空轨道外覆气流整流罩，罩内填充消音填充物。

所述信息感应器包括信息感应移动端子和信息感应固定端子，该移动端子置于所述轨道车中贴近所述架空轨道处，该固定端子沿架空轨道线路等距或不等距多处设置，每一固定端子被中心计算机分配一个地址，每一移动端子被分配一个身份识别编码。

所述换轨导轨、穿行导轨、转向导轨和平移导轨分别通过通信网络与所述中心计算机相联，并由其驱动机构根据中心计算机的指令而驱动，其中：换轨导轨由可平移的并置的直线导轨段和弯线导轨段组成；穿行导轨和转向导轨均为可旋转的直线或弯线导轨段；平移导轨为可平移的直线或弯线导轨段。

所述车站分为地面式和楼层式两种，其中：地面式车站包括外罩及置于罩内的用于升降轨道车的盘旋轨道或倾斜轨道或升降机；楼层式车站包括轨道和停车间，停车间外侧开设与楼房外墙齐平的外门，内侧开设与楼房相通的内门。

本发明依据系统工程学和运筹学原理设计，在计算机的统一管理下，实现单一交通工具的门到门自动运输、低交通阻塞率、低交通事故率、低环境污染率、低地面占用率、全天候无障碍运营、舒适的个性化旅行、小量分散送货自动上门、全系统运力自动调节，使资源综合利用率大大高于现有城市交通系统，从而显著改善居民的出行、生存环境，实现城市的可持续发展。

附图说明

图1是本发明的系统构成图；

图2为轨道车结构图；

图3、4为架空轨道结构图；

图5为架空轨道系统示意图；

图6为轨道支撑物图；

图7、8为换轨导轨的结构及动作示意图；

图9、10为穿行导轨的结构及动作示意图；

图11-14为转向导轨的结构及动作示意图；

图15-17为平移导轨的结构及动作示意图；

图18-20为地面式车站的结构图；

图21为楼层式车站的结构图；

图22、23为车库结构图；

图24为中心计算机系统控制程序图。

具体实施方式

见图1，本发明由用于载人或物的超轻型轨道车1、用于承载和引导轨道车1的超轻型架空轨道系统2、与架空轨道系统2联接的全方位车站3、与架空轨道系统2联接并用于停泊轨道车1的低耗车库4和中心计算机控制系统5组成，计算机控制系统5与轨道车1、车站3通信，控制整个交通系统。其中：

一.超轻型轨道车

见图2，超轻型轨道车1由车厢11、信息处理装置12、驱动装置13、执行机构14组成。车厢11采用超轻质材料(例如玻璃钢、铝镁合金或碳纤维等)制成，空车自重不超过200公斤，最大载重可达350公斤。驱动装置13采用电动机15驱动在轨道上行走的滚轮16，或采用与轨道相配合的磁悬浮装置。信息处理装置12是以无线通信方式与整个交通系统通信网络连接的微型计算机，它通过信息感应移动端子24”与高架轨道21上的信息感应固定端子24’进行无线电信息传输(见图3、4)。执行机构14是可以改变驱动装置运动速度的微处理器和机电器件(如可控硅、继电器、齿轮组等)。当微型计算机12接收到通信网络传来的中心计算机5的指令时，便通过执行机构14使驱动装置13动作，并带动车厢作启动、加速、匀速、减速、停止等运动。每辆超轻型轨道车1均被分配一个身份识别编码，该身份识别编码和超轻型轨道车的运行状态、时间、起止地点等数据被自动记入微型计算机，并可被超轻型架空轨道系统2上的信息感应器24感知。

二.超轻型架空轨道系统

见图3-图17，超轻型架空轨道系统由架空轨道21、轨道支撑物25、信息感应器24、换轨导轨26、穿行导轨27、转向导轨28和平移导轨29组成。超轻型轨道车1在每一条超轻型架空轨道21上均为单向行驶。

架空轨道21采用刚性好、温变小的超轻质材料(例如铝镁合金、碳纤维、纳米材料等)制成，由支撑物25吊挂支撑，使其水平高度距离地面3-40米。其断面形状与超轻型轨道车1的驱动装置13相配合，可制成外包式轨道或内衬式轨道。见图3，外包式轨道21的断面呈底部开口的外包式“口”字形或其他相似形状，轨道车的滚轮16可嵌置于其中。见图4，内衬式轨道的断面也可呈内衬式“工”字形或其他相似形状，轨道车的成对滚轮16可夹置于其两侧。

架空轨道21可外覆气流整流罩23，罩23内填充消音填充物22。气流整流罩23可减轻大风对轨道的侧压力，在其内填充消音填充物22后，可减小轨道在轨道21上行进中所产生的噪音污染。

见图5，架空轨道分为主干线、次干线、支线。超轻型轨道车的行车速度在主干线上比在次干线上高，在次干线上比在支线上高。支线与全方位车站和低耗车库相连。超轻型轨道车从全方位车站或低耗车库启动时逐渐加速，依次进入支线、次干线、主干线；到达目的地时逐渐减速，从主干线依次进入次干线、支线，进入全方位车站或低耗车库后停止。

轨道支撑物有单柱(见图6)、多柱、建筑附加等多种形式。可沿现有道路敷设或利用原有道路照明灯杆系统改造而成。主干线、次干线、支线可根据运力需要，制成多条架空轨道集成使用一排轨道支撑物。主干线集成的架空轨道比次干线多，次干线集成的架空轨道比支线多。

信息感应器24可采用射频识别(RFID)技术或计算机数字无线传输(蓝牙)技术，将信息传送两端分别制成信息感应移动端子和信息感应固定端子。信息感应移动端子24”置于车厢11贴近轨道处；信息感应固定端子24’沿轨道线路等距或不等距多处设置(见图3、图4)并联网，每一处信息感应固定端子24’都在中心计算机记录有地址。当超轻型轨道车1经过时，信息感应固定端子24’可通过信息感应移动端子24”感应到超轻型轨道车1的身份识别编码，并经过计算机通信网络传递到中心计算机控制系统；中心计算机控制系统根据所感应的超轻型轨道车身份识别编码的信息感应固定端子24’的地址，可判断各个超轻型轨道车在轨道系统上的位置，并通过不同时间感应到相同身份识别编码的位置，计算出该超轻型轨道车的运行速度。

换轨导轨、穿行导轨、转向导轨和平移导轨分别通过有线或无线通信网络与中心计算机5相连，可接受中心计算机的指令并被驱动机构驱动作出相应动作。其驱动机构可以是受中心计算机的指令控制的电磁铁、伺服电机等机电装置。

换轨导轨用于使超轻型轨道车从一条轨道换入另一条轨道。如图7，换轨导轨由可平移的并置的直线导轨段26’与弯线导轨段26”组成，可以在计算机控制下移动。如果换轨导轨处于直线导轨段26’与直线轨道21吻合位置，超轻型轨道车可以从1号位置驶至2号位置。如图8，如果换轨导轨处于弯线导轨段26”与弯线轨道21’吻合位置，超轻型轨道车可以从1号位置驶至3号位置。

穿行导轨为可旋转的直线或弯线导轨段，它用于使两个以上方向在同一平面上交叉行驶的超轻型轨道车相互交叉穿行。如图9，穿行导轨27处于横向位置，与横向轨道21”吻合，A超轻型轨道车从1号位置驶至2号位置；B超轻型轨道车从3号位置向前行驶。如图10，当接到中心计算机的穿行指令时，穿行导轨27迅速从横向位置反时针旋转90度到纵向位置，与纵向轨道21吻合，从而使B超轻型轨道车可以从3号位置驶至4号位置。当车辆间距50米、车辆时速30公里，计算机控制穿行导轨完成动作在5秒之内，可以在横向轨道两辆超轻型轨道车横向通过的间隔时间内(约6秒)，使纵向轨道上行驶的超轻型轨道车通过1辆。两个方向的车辆都不需减速，从而使平面交叉轨道达到立体交叉的通行效果。

转向导轨为可旋转0-360度的直线导轨段，它用于使超轻型轨道车原地转向。如图11，转向导轨28处于纵向位置，与直线轨道21吻合，超轻型轨道车从1号位置向前行驶。如图12，超轻型轨道车行驶到达2号位置停止。如图13，转向导轨28顺时针旋转90度并与横向轨道21”吻合，超轻型轨道车也跟随转向导轨28顺时针旋转90度。如图14，超轻型轨道车行驶到达3号位置。

平移导轨为可平移的直线或弯线导轨段，它用于使超轻型轨道车平移进入某一条轨道。如图15，超轻型轨道车与平移导轨29处于1号位置，并随着平移导轨向一侧水平移动。如图16，平移导轨移动到与直线轨道吻合，超轻型轨道车随之到达2号位置。如图17，超轻型轨道车向前行驶，从2号位置到达3号位置，进入该轨道行驶。

所述架空轨道也可架设在轨道支撑物上方。此时，所述架空轨道与所述轨道车的驱动装置接触面可设计在轨道上方，并且轨道车正面形状应设计成倒“U”字型或其他相似形状，使其“骑”在轨道上，如现有的观光游览单轨车。但此种设计的复杂程度和实施成本都比吊挂方式更大。

三.全方位车站

全方位车站分为地面式车站和楼层式车站。

见图18，地面式车站包括可遮挡风雨的外罩31、置于罩内的轨道支撑柱32及用于升降轨道车的盘旋轨道33或倾斜轨道或升降机。

地面式车站以盘旋、倾斜轨道或升降机将超轻型轨道车提高到超轻型架空轨道的巡航高度，或从该高度下降到地面。如图18，进站时，超轻型轨道车1靠自身动力，沿盘旋轨道33爬升至支线轨道高度，利用换轨导轨进入支线轨道21行驶。出站时，动作相反。如图19，进站时，平移导轨29在轨道支撑柱升降机的作用下平移上升，超轻型轨道车随之上升。如图20，当平移导轨29升至支线轨道高度并与其吻合时，超轻型轨道车进入支线轨道行驶。出站时，动作相反。

如图21，楼层式车站直接设于建筑物的2至20层的任何楼层内，它包括轨道21和停车间，停车间外侧开设与楼房外墙37齐平的外滑动门36，内侧开设与楼房相通的内滑动门35。楼层式车站可与建筑物的电梯间34配套；超轻型轨道车可沿超轻型架空轨道水平进入该楼层，由自动门将超轻型轨道车与内外空间分割。乘客可利用电梯到达车站楼层，并直接进出超轻型轨道车。38为楼层地板。

全方位车站设有计算机，用户可通过操作计算机召唤超轻型轨道车。超轻型架空轨道系统和全方位车站因其低价位而实现高覆盖率，即：专线到楼，车站到门，实现足不出楼的个性化交通。

车站中的货站分为配货中心站和送货站。配货中心站可在商业中心的计算机管理下自动为超轻型轨道车装货。送货站设于购货人取货处，超轻型轨道车可通过超轻型架空轨道和送货站自动送货上门。

上述可遮挡风雨的外罩31也可不设，但车站外观和舒适性会因此变差。

上述外滑动门36和内滑动门35也可不设，但车站外观和人上下车的安全性会因此变差。

四.低耗车库

低耗车库由车库架空轨道、支撑物、风雨罩构成。超轻型轨道车按照节约空间方式密集排列(见图22)；或将超轻型轨道车折叠(见图23)，以求最大限度节约空车所占空间。超轻型轨道车在中心计算机的控制下，利用换轨导轨、穿行导轨、转向导轨和平移导轨进出支线、支干线或干线轨道。

五.中心计算机控制系统

中心计算机控制系统由一个大型计算机群、计算机通信网络和控制程序构成。按照下述程序完成对整个交通系统的控制(见图24)：

1.客户通过公共通信网络或在车站召唤超轻型轨道车。

2.中心计算机根据线路占用和各车辆运行状态，选择空载车和调车优化路线。

3.中心计算机将空载车调往客户上车站。

4.客户上车后，中心计算机根据轨道线路占用和各车辆运行状态，选择优化路线，将重载车送往目的地。

5.途中，超轻型架空轨道系统的感应器不断将感应获得的各车辆位置、速度等数据传给中心计算机。

6.中心计算机根据各车辆运行状况不间断地适时调整、优化各车辆的运行路线，实时判断转向需求。

7.当需要换轨或转向时，中心计算机通过计算机通信网络控制相应导轨改变车辆的运行轨道或方向。

8.中心计算机根据各车辆运行状况不间断地适时调整、优化各车辆的运行路线，实时判断调速需求。

9.当需要调速时，中心计算机通过计算机通信网络控制车辆调速。

10.中心计算机不断将候车乘客数量、上下车站、出行时间作完整记录和统计分析，从而推算出轨道、车辆冗余或短缺，并向轨道网络快速敷设系统发出线路车辆调整指令。

11.接到中心计算机的指令后，轨道网络快速敷设系统自动前往现场展开线路调整作业。

12.受施工影响的轨道网络被计算机自动标记，途经的超轻型轨道车从计算机选择的迂回路线绕行。由此构成的一个自动信息反馈和调整机制，可以使整个交通系统的线路车辆布局随客/货运量的变化时刻保持冗余度最低、适用度最高。

上述的轨道网络快速敷设系统由自动化承重柱设置工程车和架空轨道安装工程车构成。架空轨道、承重柱、柱基础均按标准件方式生产，可实现任意互换。整个线路网络依据人口分布密度、出行时间、地点的自动统计数据为依据，采取运筹学的网络最大流求解方法进行规划，在城市预设架空轨道线路的位置预埋柱基础，承重柱与柱基础之间以标准件连接。当需要时，架空轨道敷设施工机械可快速敷设架空轨道线路。部分承重柱可自行打桩，用于在没有预置柱基础的地方临时快速设置架空轨道线路。该系统可以满足任何临时性集会的人口聚集、疏散需要。

上述实施例仅为说明本发明而为，并非用于限制本发明的专利保护范围，对于依照上述实施例所作的任何等同变换，均应在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于它包括：

轨道车，用于载人或物；

架空轨道系统，用于承载和引导所述轨道车；

车站，与所述架空轨道系统联接，用于人或物上、下车；

车库，与所述架空轨道系统联接，用于停泊所述轨道车；

计算机控制系统，与所述轨道车、车站通信，控制整个交通系统。

2.如权利要求1所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述轨道车由车厢、信息处理装置、执行机构、驱动装置组成，所述信息处理装置与所述计算机控制系统通信，接收计算机控制系统的指令，所述执行机构根据此指令使所述驱动装置动作；

所述架空轨道系统由架空轨道、轨道支撑物、信息感应器、换轨导轨、穿行导轨、转向导轨和平移导轨组成；

所述计算机控制系统由中心计算机和通信网络组成。

3.如权利要求2所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述信息处理装置是以无线或有线通信方式与交通系统通信网络联接的微型计算机；

所述驱动装置是以电动机驱动在轨道上行走的滚轮；

所述执行机构是可以改变驱动装置运动速度的微处理器和机电器件。

4.如权利要求2所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述驱动装置是与轨道相配合的磁悬浮装置。

5.如权利要求2所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述架空轨道吊挂在所述轨道支撑物上，其断面呈底部开口的外包式“口”字形或其他相似形状，所述轨道车的驱动装置可嵌置于其中。

6.如权利要求2所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述架空轨道吊挂在所述轨道支撑物上，其断面呈内衬式“工”字形或其他相似形状，所述轨道车的驱动装置可夹置于其两侧。

7.如权利要求5或6所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述架空轨道外覆气流整流罩，罩内填充消音填充物。

8.如权利要求2所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述信息感应器包括信息感应移动端子和信息感应固定端子，该移动端子置于所述轨道车中贴近所述架空轨道处，该固定端子沿架空轨道线路等距或不等距多处设置，每一固定端子被中心计算机分配一个地址，每一移动端子被中心计算机分配一个身份识别编码。

9.如权利要求2所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述换轨导轨、穿行导轨、转向导轨和平移导轨分别通过通信网络与所述中心计算机相联，并由其驱动机构根据中心计算机的指令而驱动，其中：

换轨导轨由可平移的并置的直线导轨段和弯线导轨段组成；

穿行导轨和转向导轨均为可旋转的直线或弯线导轨段；

平移导轨为可平移的直线或弯线导轨段。

10.如权利要求1所述的超轻型高架自动化轨道交通系统，其特征在于：

所述车站分为地面式和楼层式两种，其中：

地面式车站包括外罩及置于罩内的用于升降轨道车的盘旋轨道或倾斜轨道或升降机；

楼层式车站包括轨道和停车间，停车间外侧开设与楼房外墙齐平的外门，内侧开设与楼房相通的内门。

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