專利名稱：有源市區(qū)車用線(道)路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種供車輛使用的市區(qū)道路，其特點(diǎn)車輛行駛的動(dòng)力由道路以“人工風(fēng)”和“行波路”方式供能，它不同於電車線路(包括地鐵)之處在於車輛上無需電動(dòng)機(jī)，不同於纜車線路之處是沒有纜繩與車輛連接，因而運(yùn)行自由度高，能使最為普及最為簡單的車輛——自行車獲得部分或全部行駛動(dòng)力，如果在市內(nèi)建成這種道路網(wǎng)，增加騎自行車的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)對(duì)我國城市的兩大難題，交通不便及車輛廢氣污染作出貢獻(xiàn)。此外如果單從減少城市汽車廢氣出發(fā)，在交通干線上修建供汽車行駛的“行波路”也是有益之舉，此路既像一條汽車傳送帶，發(fā)動(dòng)機(jī)不用啟動(dòng)，但又與后者不同，其車輪是轉(zhuǎn)動(dòng)的，特點(diǎn)還是自由度大，能方便地在它與普通道路上雙向過渡。
下面對(duì)此有源車用線路的兩種基本供能方式“人工風(fēng)”及“行波路”分別加以敘述一、“人工風(fēng)”方式主要向某些人力及蓄電池供能的車輛供能，它們是自行車、電動(dòng)自行車、蓄電池驅(qū)動(dòng)的小型三輪或四輪車以及滑旱冰者，即只能建成一種供上述車輛通行的輕型道路。
1、道路結(jié)構(gòu)，顯然如果采用人工風(fēng)，道路必定由往返兩條單行管路構(gòu)成。在管路中每隔一定路段置一電動(dòng)風(fēng)機(jī)以產(chǎn)生人工風(fēng)，一般將風(fēng)機(jī)軸線對(duì)準(zhǔn)管道軸線以提高產(chǎn)風(fēng)效率，在風(fēng)機(jī)左右或下方設(shè)有車行岔道，在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處裝有過濾塵土的裝置(如裝上吸塵器的過濾紙袋)。進(jìn)出風(fēng)口還裝有提高風(fēng)機(jī)效率的導(dǎo)流板，管道的墻和天花板應(yīng)作吸音處理，在線路的終端站有一組彎曲180°的弧型導(dǎo)流板，它可使空氣由“返”管折回到“往”管，這樣可減少空氣的動(dòng)能損失，另外還保持了大部分空氣的循環(huán)使用，有利於安裝空調(diào)，自行車的進(jìn)出口管道應(yīng)該順應(yīng)風(fēng)的走向并位於相鄰風(fēng)機(jī)站的中點(diǎn)，因?yàn)榇颂幙諝獾膲毫凸芡獯笾孪嗟?。?dāng)然此進(jìn)出口管道由於主管風(fēng)的吸引和分岔會(huì)有一些空氣流通，這正好維持了空氣的新鮮。管的尺寸內(nèi)高2.1～2.2m，寬度應(yīng)視交通量而定，但過寬應(yīng)增設(shè)斷續(xù)的隔墻，以減少風(fēng)能的紊流損失，地面有油漆標(biāo)示的行車分道線，規(guī)定不得頻繁越線以減少車輛的相互干憂。在線路遇上較大坡度時(shí)可增設(shè)“行波路”，此行波路的原理及效能容稍后敘述。
此專用管路可設(shè)於地下，半地下以及架空，但城市中地下管道密布，又因自行車比汽車輕而慢，啟動(dòng)及剎車對(duì)道路的沖擊力小，管路可做得輕巧。因此，更適於架空，對(duì)人口密度高的城市，為了節(jié)約空間“往”、“返”管路可垂直重疊起來，甚至在上層管道頂上還可修建存車長廊，即三倍地利用了地面面積。
建設(shè)這樣的道路盡管花費(fèi)頗巨，此處無從估算，其效果卻十分誘人，現(xiàn)列舉如下2、效益a、增加車速，眾所周知，騎車人(包括人與車)沒有什么流線形可言，風(fēng)阻系數(shù)大，使高速騎車特別費(fèi)勁。若在風(fēng)道中吹著與車等速的風(fēng)，就等於消除了人與車的風(fēng)阻，以下根<p>表3 軟鐵球校正能量(系數(shù)D1)表
為了適應(yīng)“大順風(fēng)”騎行，自行車的傳動(dòng)比應(yīng)有所提高，最簡單的辦法是將車子的后軸換用價(jià)格不算太高(RMB40左右)，由行星齒輪構(gòu)成的“內(nèi)三速變速軸”。
b、能量的節(jié)約(有條件的)首先粗略地計(jì)算一下風(fēng)道的能量損失，涉及的是一種光滑且粗細(xì)均勻的矩形風(fēng)道，粗糙度為0.15mm，風(fēng)道內(nèi)高為h，內(nèi)寬為b，風(fēng)速為v，其每米的壓頭損失(比摩阻)為
當(dāng)v＝5.6M/Sec(20km/hr)，h＝2.2m b＝5m時(shí)R0.15=5×5×61.8951000(2.2+52.2×5)1.217=0.067Pa/m]]>即每km管道長為67巴，維持此20km/nr的風(fēng)速，每公里長的風(fēng)道所需功率可由下式求出
其中P＝Pa(巴)，L＝M3/Sec(每秒流量)L=5.6m1000×2.2m×5m=61.6m3/sec]]>Ne=67×61.61000=4.13kw]]>前已述及，本風(fēng)道系統(tǒng)為了節(jié)約能量，特使風(fēng)在管中首尾相接，形成一環(huán)路，因此除了在風(fēng)機(jī)通道及車行岔道外每公里4.13KW的維持功率大致是準(zhǔn)確的，這當(dāng)然是一項(xiàng)能量消耗，但對(duì)騎車人帶來的能量的節(jié)約，特別是在車密度較大時(shí)節(jié)約的能量總合大于消耗的能量，例如將某5m寬的管道，劃分為5個(gè)車道，并假設(shè)沿長度方向每車道每20m有車一輛，為使騎車人感到左右更為寬敞，相鄰車道的車應(yīng)前后錯(cuò)開，即橫排(列)是不對(duì)齊的(這會(huì)自然形成)，如此每公里管道可容車250輛(1輛/20m2，因車速較高，所取車密數(shù)值低於馬路上的常見密度)。如此在風(fēng)速車速均為20km/hr時(shí)，每車省出功率為47w，總計(jì)11.75kw，特別寶貴的是這對(duì)車來說是輸出功率，當(dāng)然算上風(fēng)機(jī)效率、岔道口損失等因數(shù)(很難計(jì)算)，能量的節(jié)約可能是有限的，如果車密過小，情況就有所不同，這時(shí)可降低風(fēng)速或關(guān)掉風(fēng)機(jī)(夜間)，從另一角度看，如果每公里風(fēng)道替代了250輛助動(dòng)車，減少的污染暫且不損，其節(jié)約的汽油為每小時(shí)75升(助動(dòng)車每百公里耗油1.5升)。
c、減輕污染在中國某些城市，助動(dòng)車成為空氣污染的主要來源、據(jù)說一輛助動(dòng)車排出的有害氣體甚至超過一輛小客車，本風(fēng)道中自行車車速完全能達(dá)到助動(dòng)車的車速、可以替代大部分助動(dòng)車，又電動(dòng)自行車與汽油助動(dòng)車的差距在於前者攜帶的能量不足，而風(fēng)道正好給它以某種程度的補(bǔ)償，將有利用無污染的前者的推廣。
d、改善了騎車人的條件本風(fēng)道系統(tǒng)采用立體交叉，加上較高的速度可使騎車人省下大量時(shí)間，據(jù)97年5月1日電視報(bào)導(dǎo)，北京市的公交車輛的平均速度已降到9km/hr，如此在省時(shí)方面風(fēng)道騎車人就具有了很大的優(yōu)勢(shì)。此外，風(fēng)道中騎車無需耽心汽車對(duì)生命的威脅，無日曬雨淋，無頂風(fēng)之憂，甚至可以享受空調(diào)。如此騎手精神將得到放松，附帶還得到了現(xiàn)代都市人缺乏的但對(duì)身體特別有益的機(jī)體的運(yùn)動(dòng)，可以說是給城市提供了一個(gè)大型運(yùn)動(dòng)場。
參改資料1、馮永芳編著“實(shí)用通風(fēng)空調(diào)風(fēng)道計(jì)算法”2、王克揚(yáng)編著“助力自行車”二、“行波路”方式從以上的描述可以看出，由“人工風(fēng)”方式轉(zhuǎn)移到車輛上的能量有限，只不過是減少了人和車的風(fēng)阻，它無助於車輛克復(fù)摩擦阻力，更不能提供車輛爬坡的動(dòng)力及下坡的阻力，實(shí)際上即使在平坦的城市里。前述管路也必須為躲過障礙的爬高。為此應(yīng)該在某些路段向這些無動(dòng)力的車輛提供額外的動(dòng)力，這正是“行波路”方式可以做到的。它的最大特點(diǎn)是車輛在獲得能量的同時(shí)無需作任何改動(dòng)和增加任何部件，可惜的是“行波路”本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，只能在必要的路段上使用。
1、原理所謂“行波”是借用了電訊工程的一個(gè)術(shù)語“Traveling Wave”意思是指一個(gè)向前推進(jìn)的波，”行波路“是一個(gè)路面，沿其長度方向被劃分成一個(gè)個(gè)的路面單元，沿橫向則是一個(gè)整體，這此路面單元在各自下方的振動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)下，僅作上下振動(dòng)，并無水平位移，暫假定所有單元的振幅A相等，面振動(dòng)的相位沿長度方向(前進(jìn)方向)依次一個(gè)比一個(gè)滯后一個(gè)角度，為簡單起見還假定振動(dòng)按正弦律，即某處振幅的瞬時(shí)值為振幅A乘以該處相角的正弦，如此從外表上看路面就像水波一樣地起伏前進(jìn)，和所有的波一樣其前進(jìn)速度V等於波長λ乘以振動(dòng)的頻率f，例如假設(shè)V＝20Km/hr，(5.6msec)，λ為20m，則路面單元的振動(dòng)頻率為Vλ＝0.28Hz，周期T＝3.57秒如果路面單元的振幅足夠大，當(dāng)車輛處在這種波狀路面上，由於其車輪可輕易地轉(zhuǎn)動(dòng)，將自動(dòng)滾下波谷，再因波谷的不斷前移，車輪為追隨波谷也隨之前進(jìn)，并且穩(wěn)定在波谷稍后的某處，其處的斜率(坡度)使重力在車輪上產(chǎn)生的推動(dòng)車輛前進(jìn)的分力正好等於車輛的前進(jìn)阻力，從路外看起來，車輛在隨波而行，其情形正如沖浪運(yùn)動(dòng)員在水波的上升沿處滑行，故將無動(dòng)力車輛在本“行波路”上的“溜坡”稱之為“陸上沖浪”亦頗為準(zhǔn)確，只是這里無需海上沖浪人的高超技術(shù)。
2、行波參數(shù)的確定在速度V和波長λ根據(jù)需要確定后振幅是唯一需要計(jì)算的參數(shù)，由正弦波特性得知在波的零點(diǎn)具有最大的斜率，如果車輛質(zhì)量差阻力大，即便零點(diǎn)處的坡度仍不能阻止其相對(duì)於波開的后移，它就會(huì)越過后面的峰，再落入隨后的谷，也就是說它不能隨波而行，顯然如果坡度再大些，也許車輛就會(huì)前進(jìn)，所以根據(jù)絕大多數(shù)車輛的摩擦阻力確定一合適的坡度十分重要，又零點(diǎn)處的斜率S(坡度)是隨振幅A變化的，利用關(guān)系式
可得
為得到S必須先求出自行車在時(shí)速為20km進(jìn)所需的推力，借用在“人工風(fēng)”方式敘述中列舉過的例子，即騎車人在20km/hr時(shí)的輸出功率N＝Nf+Nw＝65+47＝112瓦，(前提是人車共重80kg摩擦系數(shù)0.015，風(fēng)阻系數(shù)0.021)推動(dòng)車輛前進(jìn)的力
它應(yīng)該等於人車為80kg在傾斜角度為θ時(shí)產(chǎn)生的推動(dòng)分力，即
θ＝1.46°，斜率S＝tgθ＝0.0255ASλ6.28=0.0255×206.28=0.081m=8.1cm]]>即波峰高出平均路面高度8.1cm，波谷低於平均路面8.1cm，此A值在波的零點(diǎn)處產(chǎn)生的推動(dòng)分力，其大小正好等於典型自行車在時(shí)速20km時(shí)的運(yùn)行阻力，顯然此值滿足不了要求，因?yàn)楹芏嘬嚨哪Σ磷枇Υ箪兜湫蛙嚕瑸榇嗽O(shè)計(jì)的斜率必須有很大的余量，暫且將它增加到接近一倍的數(shù)，即取A值等於15cm，如此S＝0.047，O＝2.7°，顯然，如果道路上還有人工風(fēng)存在，就更增加了保險(xiǎn)系數(shù)。
3、結(jié)構(gòu)從簡化機(jī)構(gòu)出發(fā)，組成一個(gè)波(360°)的路面單元數(shù)量不能太大，而有限的數(shù)量將造成波形的階梯狀，解決辦法是“搭橋”，即在振動(dòng)單元頂部之間裝上“鋪板”，用以平滑相鄰路面形成的階梯，此鋪板原則上與兩邊(前后邊)的振動(dòng)單元頂部作鉸鏈連接，麻煩處在於“鋪板”在正峰和谷底應(yīng)該短一些，在零點(diǎn)附近應(yīng)該長一些，最短最長之比為，1∶Cos2.7°＝1∶0.99889，約千分之一，最簡單的解決辦法是“鋪板”的后邊沿與后面的振動(dòng)單元頂端作鉸鏈連接，“鋪板”的前邊為叉口狀，可卡在前面的振勸單元的鉸鏈軸上，叉口與鉸鏈軸上下無活動(dòng)余地，水平方向卻能滑動(dòng)一小段距離，為避免叉口與鉸鏈軸的切線方向的點(diǎn)接觸(軸向?yàn)榫€)，在軸上套有上下為平面的塑料(或軸承金屬材料)套筒，而叉口正卡在套筒的上下平面上。這樣的“鋪板”系用鋪(涂)有聚胺脂橡膠之類的帶筋的金屬板作成，直正顯露在路面上的則為聚胺脂橡膠，這個(gè)“鋪板”即為前述的路面單元。如果每個(gè)波由12個(gè)“鋪板”(也就有12個(gè)振動(dòng)單元)構(gòu)成每塊板跨30°，長應(yīng)為20m/12＝1.6667m，但板與板之間必須留有活動(dòng)及誤差間隙，例如3mm，那么當(dāng)它處於零度附近間隙將增加板長的1/0.9988倍即1.667×1/0.9988＝1.67mm，加上原有的活動(dòng)間隙，最大間隙為4.67mm，這樣的間隙旱冰鞋輪也不會(huì)掉進(jìn)去，是完全可以容忍的。
所有振動(dòng)單元均上下作正弦運(yùn)動(dòng)，因此只具有單一的頻率(沒有諧波)。為減小其驅(qū)動(dòng)功率，每個(gè)振動(dòng)單元均配以彈簧，并使其與單元的質(zhì)量組成一機(jī)械諧振系統(tǒng)，其諧振頻率應(yīng)該為“行波路”的工作頻率，在此應(yīng)為0.28Hz。
由于振動(dòng)單元的振動(dòng)頻率甚低，比較適合液壓驅(qū)動(dòng)，但由于被驅(qū)動(dòng)的單元要按正弦律運(yùn)動(dòng)，本液壓系統(tǒng)有別于典型系統(tǒng)，即不是以油泵，而是以曲軸或凸輪帶動(dòng)的活塞于油缸中產(chǎn)生油壓，由于此活塞作正弦運(yùn)動(dòng)，被其驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行油缸中的活塞亦作正弦運(yùn)動(dòng)。而振動(dòng)單元與后者是連為一體的，如此就滿足了要求，另由于振動(dòng)單元為長條狀(長度等于路面寬)，以采取左右兩個(gè)活塞將其推動(dòng)較為合理，這兩個(gè)油缸在油路上是串聯(lián)的，又每隔180°的振動(dòng)單元為對(duì)稱反相運(yùn)動(dòng)，例如當(dāng)30°處振動(dòng)單元U3正在A/2處上行時(shí)，210°處的振動(dòng)單元U21正在-A/2處下行，可以將U3的兩個(gè)油缸與U21的兩個(gè)油缸反相串聯(lián)，油從壓油缸活塞左側(cè)到U3的左油缸活塞下方，再經(jīng)右缸到U21左油缸的上端，最后經(jīng)U21右缸返回到壓油油缸的右側(cè)，即一個(gè)壓油缸帶動(dòng)四個(gè)執(zhí)行油缸(見圖三)，也就是兩個(gè)振動(dòng)單元，如此一個(gè)波長所屬的12個(gè)振動(dòng)單元可用六個(gè)壓油油缸帶動(dòng)，這六個(gè)缸可集中在一起由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)，如果由1400～1450r1p1m1，減速器的減速比達(dá)到85∶1，使用非蝸桿蝸輪的齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)必然相當(dāng)復(fù)雜，以一個(gè)減速器帶動(dòng)更多個(gè)波長的振動(dòng)單元就成為必要，例如在每波長12個(gè)振動(dòng)單元時(shí)，利用曲軸連桿驅(qū)動(dòng)壓油活塞，按曲軸轉(zhuǎn)角每30°裝兩個(gè)壓油缸，360°共24個(gè)，形成一個(gè)壓油機(jī)組，其結(jié)構(gòu)可如多氣缸內(nèi)燃機(jī)的各種結(jié)構(gòu)，如從直列到V形、輻射型等，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)波長計(jì)80m路長的振動(dòng)單元。當(dāng)然這樣最長的油管將長達(dá)40m，如果此行波路超過80m，第二、第三臺(tái)壓油機(jī)組就成為必需，但此時(shí)出現(xiàn)了同步問題，按現(xiàn)代技術(shù)觀點(diǎn)，以采用電路達(dá)到同步最為可取，現(xiàn)提出一個(gè)經(jīng)濟(jì)可靠的電氣方法，即在所有機(jī)組的曲軸上分別裝上8bit的格雷(Grey)碼盤，然后用光電方式取出角度數(shù)值，其精度可達(dá)360°/256＝14°＝±7°，以第一機(jī)組作為基準(zhǔn)，由電子電路檢出誤差電壓，也可采用VTR(磁帶半導(dǎo)機(jī))磁鼓與垂直同步信號(hào)同步的方式，即在曲軸上裝上一PG信號(hào)發(fā)生器，以電子電路控制轉(zhuǎn)速，精度可超過8bit的格雷碼盤，和普通伺服系統(tǒng)一樣，誤差電壓控制著執(zhí)行電機(jī)以校正相位。本發(fā)明的特點(diǎn)是執(zhí)行電機(jī)只是一臺(tái)功率極小的可雙向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子大電阻式感應(yīng)電機(jī)，它的軸上連接著一根蝸桿，而減速機(jī)組中裝有一組行星減速齒輪，它由外環(huán)內(nèi)齒輪和中心的小齒輪構(gòu)成差速器，幾個(gè)行星輪的中心連成一體成為差動(dòng)輸出，中心高速轉(zhuǎn)動(dòng)的小齒輪連接著主拖動(dòng)動(dòng)力，外環(huán)內(nèi)齒輪同時(shí)又是與前述蝸桿配合的蝸輪，它受小功率電機(jī)的帶動(dòng)按誤差電壓緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，主拖動(dòng)動(dòng)力由一臺(tái)大功率感應(yīng)電機(jī)提供，如此，差動(dòng)輸出即為校正了轉(zhuǎn)動(dòng)相位的動(dòng)力輸出。
基準(zhǔn)壓油機(jī)組無需控制相位，它的行星減速器外環(huán)內(nèi)齒輪不必轉(zhuǎn)動(dòng)，如果拖動(dòng)其中的小齒輪的大功率感應(yīng)電機(jī)，相對(duì)于其他壓油機(jī)組的電機(jī)速度稍慢(較大的轉(zhuǎn)差率)或者是電機(jī)相同而行星減速器之前的減速器的減速比稍有不同，使基準(zhǔn)壓油機(jī)組行星減速器，中心小齒輪較其他機(jī)組的對(duì)應(yīng)齒輪轉(zhuǎn)速稍慢，則其他機(jī)組的控制相位的執(zhí)行電機(jī)將不輸出功率，它的作用只是釋放蝸輪，即解除蝸桿蝸輪的自鎖，順應(yīng)內(nèi)齒輪的趨勢(shì)而轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)控制電機(jī)總是單方向旋轉(zhuǎn)，只是時(shí)快時(shí)慢而已。
壓油油缸的油路上并聯(lián)著一個(gè)由小電機(jī)直接帶動(dòng)的可正反兩個(gè)方向輸油的油泵，其作用是在“行波路”停止運(yùn)行時(shí)將四個(gè)驅(qū)動(dòng)活塞壓到油缸的中部，從而使路面單元都停留在零點(diǎn)，行波路面就變成一條普通平路，此電機(jī)功率很小，因?yàn)樵试S它在較長的時(shí)間內(nèi)使路面“復(fù)平”，它轉(zhuǎn)動(dòng)的方向及工作時(shí)間長短受振動(dòng)單元中心位置傳感器和總控制電路控制，在路面行波重新啟動(dòng)前，小電機(jī)將把各單元恢復(fù)到它們被“復(fù)平”前的位置。
行波波形也可以為非正弦，這可以增加行車密度和爬坡能力，例如不對(duì)稱的三角波、鋸齒波，不同占空比的半波等等，用不同曲線的凸輪能輕易的滿足要求，用傳動(dòng)牛頭刨刨刀的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)壓油活塞可得到一有一定價(jià)值的波形，也可用傅立葉級(jí)數(shù)(Fourier Series)分析諧波成份，再用倍轉(zhuǎn)速曲軸推動(dòng)直徑較小的油缸，并將其油路與基波油缸并聯(lián)即可使執(zhí)行油缸按要求波形運(yùn)動(dòng)，但所有的非正弦波均要求每個(gè)波長有更多的振動(dòng)單元(路面單元)，從而增加了道路的成本。
為防止相鄰路面單元因相位錯(cuò)誤產(chǎn)生大的落差而造成行車事故，相鄰振動(dòng)單元間沒有叉與桿限制行程，即僅僅允許其間的落差等于二者在波的零點(diǎn)處的數(shù)值。
本行波路面主要用在上下坡處，此時(shí)計(jì)算A值時(shí)應(yīng)將路面傾角φ與水平路面時(shí)的傾斜角度θ相加成新的θn，即A=sλ6.28=tgθnλ6.28=tg(θ+φ)λ6.28=tg(2.70+φ)λ6.28]]>
一條完整的行波道路允許振幅A和波長在各個(gè)路段有所不同，即允許速度V有所不同，但重要的是相鄰路面單元的振動(dòng)相位必須連續(xù)。
在道路的起端振幅A應(yīng)從最小值逐漸變到正常值，而止端正好相反，如此可實(shí)現(xiàn)由行波道路和普通道路之間的過渡。
本道路與普通道路可以實(shí)現(xiàn)交叉，這種情況下須使路面單元的零點(diǎn)與普通路面處于同一水平，但其間留有較大的間隙，此間隙由“條狀蓋板”補(bǔ)充之“條狀蓋板”一端與路面單元作鉸鏈連接，另一端為大半個(gè)鋼球，與鋼球配合的軸承安裝在普通路的橫斷面路沿上，前后可伸縮少許以吸收蓋板在不同角度時(shí)對(duì)軸承位置的要求。如此盡管行波路面在上下波動(dòng)，卻可以與不動(dòng)的普通路面實(shí)現(xiàn)斜坡過度。
本“行波道路”主要用途是與“人工風(fēng)道”配合組成完善的自行車之類的輕型車輛專用道路，但其原理亦可用于汽車排隊(duì)前進(jìn)的城市交通干線，使行駛其上的汽車關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)，以節(jié)約汽油并達(dá)到零污染排放。
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施，其關(guān)鍵在于投資是否值得，即使解決中國城市的“行路難”，應(yīng)不應(yīng)該花錢，如何對(duì)待其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由於中國城市人口的高度密集，加上人口總數(shù)的龐大，發(fā)展私人汽車且不談經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，僅就空間(包括人均道路面積及停車場地)和總汽油供應(yīng)(且不談空氣污染)就沒有可能，自行車雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，然動(dòng)力來源于肌肉，速度略高于步行，未免過份原始，本有源道路授之以能源提高其速度，一來節(jié)約了使用人的時(shí)間；二來提高了道路利用率，也等于提高了空間利用率，僅此二大優(yōu)點(diǎn)在時(shí)下就非金錢所能買到。
圖一示出了風(fēng)機(jī)站與車行叉道的關(guān)系。圖中1.車行岔道；2.進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流片；3.空氣過濾器；4.電動(dòng)機(jī)；5.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流片；6.風(fēng)機(jī)葉片；7.反旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流片；8.出風(fēng)口導(dǎo)流片；9.矩形管路；圖二示出了一個(gè)波長的正弦行波路，共有12個(gè)振動(dòng)單元，12個(gè)“鋪板”。1.鋪板；2.自行車；3.振動(dòng)單元。圖三為一個(gè)壓油缸的油路，圖中示出發(fā)兩個(gè)相隔180°(波形的)振動(dòng)單元及執(zhí)行油缸。1.振動(dòng)單元；2.執(zhí)行活塞；3.執(zhí)行油缸；4.油管；5.“復(fù)平”高壓雙向輸油泵；6.細(xì)油管；7.曲軸；8.連桿；9.壓油油缸；10.壓油活塞。
作者認(rèn)為最佳方案，人工風(fēng)道在地下地上空間有限的鬧市區(qū)適于架空，取好配以行波路將其提高到超過最高樹梢，使之不損壞綠化，另外，還可以在低矮建筑上方越過，即不與普通道路重疊，往返管道可垂直疊放，在空曠市區(qū)架設(shè)高度可大為降低，也可采用半地下方式，即地下1.5m，地下0.7m，使采光窗露于地上，頂部仍可綠化，行波路以正弦波振動(dòng)為佳，因?yàn)樗總€(gè)波長的路面及振動(dòng)單元數(shù)量少，運(yùn)行比較平和(垂直加速度小)，路面梯度小、安全。以每波長12個(gè)路面單元較為適中，它可用于風(fēng)道內(nèi)也可用于露天，在露天可以建成自行車的專用線，由於建有路邊坡面過渡蓋板，自行車可以隨時(shí)隨地自由上下，行人也可從上面步行、橫穿，當(dāng)然在汽車整天排隊(duì)通行的地段，在普通路上劃出一輛車的寬度建一條汽車專用線也是可行的。
權(quán)利要求
1.一種向車輛提供部分或全部行駛動(dòng)力的市區(qū)車用道路，其特征在于它是以人工風(fēng)和行波路的方式，視需要分段向車輛供能。所謂人工風(fēng)式方式是在由往返兩條矩形管狀道路中由風(fēng)機(jī)站產(chǎn)生與車行方向一致的風(fēng)以消除風(fēng)阻。所謂行波路方式由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成路面和各個(gè)“路面單元”作不同相位的垂直振動(dòng)，其規(guī)律是按車輛前進(jìn)方向“路面單元”的振動(dòng)相位依次逐個(gè)滯后，以此在路面上產(chǎn)生一行進(jìn)的正弦或非正弦的機(jī)械波，車輛則在波的上升沿不斷地被路面抬升又不斷地在“溜坡”下滑并前進(jìn)。
2.權(quán)利要求1所述的矩形管狀道路，其特征在于采用車行岔路使車輛避開裝有風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)站，例如風(fēng)機(jī)站出風(fēng)口軸線對(duì)準(zhǔn)管道軸線，車輛由左右或下方岔路通過，或者風(fēng)機(jī)站有多個(gè)出風(fēng)口，其合成風(fēng)之軸線對(duì)準(zhǔn)管道軸線，車輛穿過出風(fēng)口間隙進(jìn)入管道。
3.權(quán)利要求1所述的矩形管狀道路其特征在于車輛的進(jìn)出口設(shè)在兩個(gè)風(fēng)機(jī)站的中間附近。
4.權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)站，其特征在于其進(jìn)出風(fēng)口以及風(fēng)機(jī)葉片前后裝有減少風(fēng)能的紊流損失的導(dǎo)流片。
5.權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)站，其特征在于進(jìn)風(fēng)口處裝有過濾空氣的濾塵袋。
6.權(quán)利要求1所述的構(gòu)成行波路的路面單元，其特征是由長條狀的由液壓驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)單元及連接在相鄰振動(dòng)單元頂部的“鋪板”組成，“鋪板”的一邊與該邊的振動(dòng)單元作鉸鏈連接，另一邊沿與另一邊的振動(dòng)單元的鉸鏈軸作叉口連接。
7.權(quán)利要求6所述的振動(dòng)單元，其特征是按路段分成若干組，每組所屬的各個(gè)“振動(dòng)單元”由一臺(tái)大功率感應(yīng)電動(dòng)和減速器經(jīng)曲軸或凸輪按要求的相位順序傳動(dòng)壓油油缸活塞，再經(jīng)油管按順序推動(dòng)執(zhí)行油缸的活塞，從而得到符合相位要求的推動(dòng)力。
8.如果要求非正弦的機(jī)械行波，可用傅立葉級(jí)數(shù)(Fourier Series)將其分析得到高次諧波的振幅和相位要求，再以轉(zhuǎn)速成倍數(shù)幅度相位符合要求的曲軸或凸輪驅(qū)動(dòng)諧波壓油油缸，并使其在油路上與基波油缸并聯(lián)，使執(zhí)行油缸的活塞按規(guī)定波形運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然采用特殊曲線的凸輪或者是傳動(dòng)牛頭刨刨刀的機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)壓油活塞，也可得到一些較好的波形。
9.權(quán)利要求7所述的減速機(jī)其特征在于它由一級(jí)與大功率感應(yīng)電機(jī)相連的減速器和一級(jí)與曲軸或凸輪相接的行星差速減速器相串，其差速器的另一輸入，即行星齒輪的外環(huán)內(nèi)齒輪通過蝸輪蝸桿受一小功率電機(jī)的帶動(dòng)，小功率電機(jī)受調(diào)整曲軸或凸輪相位的電信號(hào)控制。
10.權(quán)利要求7所述的執(zhí)行油缸，其特征在于油缸兩端連接著兩根細(xì)油管，它們連接到一個(gè)由一小電機(jī)直接帶動(dòng)的，可雙向輸油的油泵，電機(jī)受執(zhí)行油缸的活塞位置傳感器和道路“啟動(dòng)——停運(yùn)”開關(guān)控制，在行波路“停運(yùn)”時(shí)將各自的活塞壓到油缸的中點(diǎn)，使全路變成一條平路，在“啟動(dòng)”時(shí)將各自的活塞恢復(fù)到“停運(yùn)”前的位置。
11.權(quán)利要求1所述的“行波路”，其特征在于它與普通道路交叉或平行時(shí)，兩路間留有較大的間隙由與權(quán)利要求6所述的“鋪板”側(cè)沿作鉸鏈連接，與普通道路路沿作球狀關(guān)節(jié)連接的“條狀蓋板”復(fù)蓋之，成為兩種道路間的一個(gè)坡狀過渡帶。
全文摘要
一種以人工風(fēng)和行波路方式向車輛提供行駛動(dòng)力的市區(qū)交通線路,不同于電車和地鐵線路的是車上無需電動(dòng)機(jī),不同于纜車的是無需纜繩與車連接,使自行車、溜旱冰者、電動(dòng)自行車、電動(dòng)三輪、四輪車從中受益。所謂人工風(fēng)是用風(fēng)機(jī)在管狀道路中產(chǎn)生與車走向一致的風(fēng)以消除風(fēng)阻,所謂行波路是用電動(dòng)機(jī)使結(jié)構(gòu)特殊的路面上下振動(dòng),且振動(dòng)相位沿前進(jìn)方向的逐點(diǎn)滯后,產(chǎn)生一行進(jìn)機(jī)械波,車輛在波的上升沿溜波前進(jìn),恰似海上沖浪運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)E01C1/00GK1258780SQ9812631
公開日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1998年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月31日
發(fā)明者張恒敬 申請(qǐng)人:張恒敬