專利名稱：軌道汽車交通系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通工具。 一種配備軌道的交通系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車和軌道列車已經(jīng)成為當(dāng)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(jù)需要到達公路網(wǎng)延伸的任何地方。但是， 汽車數(shù)量急劇上升不僅導(dǎo)致高峰時段的道路擁堵，還使得石油資源快速消耗、大氣 污染加??；雖然高速公路提高了車速，但出于安全， 一般最高限速不超過110千米/ 小時(遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的軌道髙速列車)，并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(huán)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(tài)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(xiàn)有技術(shù)已能實現(xiàn)軌 道列車的自動運行。但是，現(xiàn)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，前后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，由于結(jié)構(gòu)問題，現(xiàn)有道岔對行進列車平穩(wěn)性總要產(chǎn)生一定程度的影 響，影響列車路經(jīng)岔道的最高限速，使得現(xiàn)有軌遨交通車輛調(diào)度靈活性和運能的提 高受到限制。
交通是經(jīng)濟增長的基礎(chǔ)，一個時期以來伴隨國民經(jīng)濟快速增長，軌道和公路網(wǎng)得 到了高度發(fā)展。但是，快速增長的交通需求、道路高峰時段擁堵、假日人員集中流 動、惡劣氣候?qū)煌ㄓ绊憽⑷加唾Y源和大氣環(huán)境等問題嚴(yán)重影響著經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā) 展，僅僅通過新建(和拓寬)公路、延伸軌道里程效果不再明顯。需要發(fā)明一種全 新有效的陸上交通工具顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(dāng)配備一般汽車 的充氣輪后，還能行駛在現(xiàn)有各類公路，由于在軌道分岔口的行進路徑像現(xiàn)有汽車 —樣由車輛自主確定(不像現(xiàn)有軌道列車由軌道決定)，因此本發(fā)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，分別適用于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(xiàn)有軌道交通的軌道路徑分岔都采用左右分岔結(jié)構(gòu),本發(fā)明提供的軌道汽車所用 軌道分岔采用上下岔道結(jié)構(gòu)，軌道主千道一般采用窄軌(也可采用寬軌)、下岔道采用窄軌、上岔道采用寬軌，即主干道窄軌延伸到軌道分岔處時，出現(xiàn)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后逐步向上延伸形成 一個路徑分枝，而窄軌則在下面繼續(xù)延伸形成向上路徑分枝，該分枝又作為下一個 分岔前的主干道，依此類推在任何霈要的地方設(shè)置軌道路徑的分岔；軌道由兩路合 并成一路時采用類似方式，即需要合并的兩分支由上下合并成主千道(如圖8所示), 由寬軌鋪設(shè)的軌道分枝在上，窄軌鋪設(shè)的軌道分支在下，兩分支延伸靠近至同一高 度后寬軌終止，上下分枝合并成一般由窄軌構(gòu)成的主千道繼續(xù)延伸(也可以在同一 高度窄軌終止，上下分支合并成由寬軌枸成的主干道繼續(xù)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(nèi)檔和外檔兩個位置切換，所有寬軌輪內(nèi)外檔切換位置由機構(gòu)保證嚴(yán)格同步。當(dāng) 寬軌輪(2)處于內(nèi)檔位置時，軌道汽車整體最大寬度小于寬軌兩根軌道的內(nèi)間距； 當(dāng)寬軌輪處于外檔位置時，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(jīng)過一段由寬軌輪(2)和窄軌輪(3)同時導(dǎo)向的過渡段后，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(dǎo)向進入向上軌道路徑分 枝如果寬軌輪(2)處在內(nèi)側(cè)位置，則無法與寬軌起始段嚙合而繼續(xù)留在窄軌運行， 穿過通向上層、寬度稍大于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)切換后所處位置決定，由于設(shè)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后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(dāng)軌道汽車配置了與現(xiàn)有汽車類似的充氣輪后，則不僅可以行駛在軌道上，還能 和現(xiàn)有汽車一樣行駛在現(xiàn)有公路上。軌道汽車在公路上行駛時與現(xiàn)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(dāng)軌道汽車由軌道入口駛?cè)?軌道時，車輛由人工駕駛轉(zhuǎn)換為自動駕駛，控制系統(tǒng)根據(jù)人工輸入的行車路徑、接 收到的軌道信息(如軌道位置編碼、軌道速度限制范圍、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(tài)(車速、寬軌輪切換位置)的控制。
軌道汽車在軌道行駛時，前后車輛控制系統(tǒng)獲取同步的運行信息，車輛之間需要 保持的車距主要與前后車輛車速差有關(guān)，如前后車輛速度相同并裝有續(xù)沖防撞裝置 (7) (8),即使在高速行駛狀態(tài)下，也可以實現(xiàn)零車距運行。因此，軌道汽車可以 做到根據(jù)前后車輛速度差調(diào)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(xiàn)實時自動動態(tài)編列運行，相對現(xiàn)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(shù)十至上百倍, 最高車速一般可達現(xiàn)有髙速公路最高限速的數(shù)倍)，大大節(jié)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(tài)編列后，由于后面的車輛處在前面車輛空氣續(xù)流場中，行駛在第一輛車后面的車輛空氣阻力比獨力運行時 有所減小，可以節(jié)約車輛行駛能耗并降低車輛動力系統(tǒng)的損耗。此外，由于來用全 自動信息傳遞控制，可以降低(或消除)低能見度等惡劣氣候?qū)煌ǖ挠绊憽?br>
軌道汽車一般采用電力驅(qū)動。在長距離軌道行駛時，根據(jù)軌道信息在有配電線區(qū)
間(非軌道分岔區(qū)段)自動抬起受電桿接收電能并對電池充電，實現(xiàn)零排放運行；
在短距離公路行駛時，由電池(或混合動力系統(tǒng))提供動力，可以節(jié)約石油資源的
同時減少對大氣環(huán)境的污染。
綜上所述，軌道汽車交通系統(tǒng)既有現(xiàn)有汽車根據(jù)需要隨時變動行駛路徑的方便，
又有現(xiàn)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(huán)境、土地資源
等現(xiàn)有交通發(fā)展中影響經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題，相信軌道汽車隨著軌道網(wǎng)絡(luò)和車
輛的發(fā)展可能引發(fā)現(xiàn)有交通方式的一次升級換代。
現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)開辟了人們信息交換的全新時代,軌道汽車交通系統(tǒng)隨著其軌道網(wǎng)絡(luò) 的發(fā)展和車輛的普及可能預(yù)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(cè)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(cè)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是軌道汽車由干道至分岔狀態(tài)示意圖。 圖8是軌道汽車由分岔至千道狀態(tài)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.前緩沖防撞裝置、8.后緩沖防撞裝置、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(nèi)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(xiàn)有鐵路、城市地鐵和輕軌等公共交通服務(wù)，系統(tǒng)運 行管理一般有統(tǒng)一的企業(yè)法人完成。這類車輛有寬軌輪(2)和窄軌輪(3)兩套軌道輪，沒有用于公路行駛的充氣輪，每套軌道輪至少4只，對稱分布于兩側(cè)，并隨車 身長度和重量增加可適當(dāng)增加車輪數(shù)量。軌道專用車的車廂結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)、窄軌 輪等和現(xiàn)有各類軌道交通車輛相似。窄軌輪位置,定，兩側(cè)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；寬軌輪前后位置既可以和窄軌輪同軸(與 圖5所示車輛類似)，也可以前后偏離(如圖2所示車輛類似)，兩側(cè)對稱的所有寬軌 輪(2)位置可以沿軸向同步內(nèi)外伸縮形成"內(nèi)檔"和"外檔"兩檔位置(為了行車 安全，在運行時一般不建議采用兩檔以外的位置)。寬軌輪(2)在內(nèi)檔位置時，車 輛最大寬度必須小于寬軌兩根軌道內(nèi)間距，而寬軌輪(2〉在外檔位置時，兩側(cè)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(tài)下進行 的，換檔動力要求較低， 一般驅(qū)動采用電動或氣動方式，這些都為機構(gòu)設(shè)計中的成 熟技術(shù)。寬軌輪采用槽形(雙肩定位)或外肩(單肩定位)方式與寬軌嚙合，而現(xiàn) 有軌道列車車輪均采用內(nèi)肩(單肩)與軌道定位，在結(jié)構(gòu)上保證寬軌輪在與寬軌軌
道嚙合運行過程中，既是出現(xiàn)任何非正常動作也無法使寬軌輪向內(nèi)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(xiàn)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于現(xiàn)有高速公路，即道路由建設(shè)者擁有并經(jīng)營、車輛為廣大企業(yè)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，還配有用于公路行駛的充氣輪(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(yīng)低于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(xiàn)有汽 車的各類零部件，在公路上行駛時和現(xiàn)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(zhuǎn)換成由控制系統(tǒng)自動駕 駛模式。
二、軌道汽車軌道系統(tǒng)
軌道汽車軌道系統(tǒng)主要有窄軌(6)、寬軌(S)、控制和信息通信系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、 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(gòu)成,結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有軌道交通系統(tǒng)的軌道相 似主要用于下層分岔軌道的鋪設(shè)，也可用于主干道。
2、 寬軌(5〉
寬軌也是由兩根平行鋼軌構(gòu)成，間距相對于窄軌(6>較大，寬軌的兩糧軌道內(nèi) 間距大于寬軌輪處于內(nèi)檔位置時的軌填車輛總寬度，如果主干道采用窄軌，則寬軌 軌道起始于軌道路徑的分岔處，在過渡段與窄軌平行鋪設(shè)，相互位置應(yīng)確保寬軌輪 切換在外檔的列車在道岔過渡區(qū)間能寬軌<5)和窄軌(6)同時平穩(wěn)導(dǎo)向，過渡區(qū)后寬軌(5)向上形成路徑的一個分支，為了確保寬軌輪處在內(nèi)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(nèi)不能直接相互連接， 只能通過兩側(cè)各自的基礎(chǔ)定位，因此，此段寬軌定位基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的剛度。
寬軌和窄軌的軌道頂面與路基應(yīng)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(chǔ)接觸。
如果車倆由下層軌道分岔駛?cè)胫鞲傻?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(chǎn)生嚴(yán)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(yù)料的故障引起上述事件的發(fā)生，在下層軌道分支并入主干道前鋪設(shè)一
對附加軌道，開始時兩根附加軌道的寬度略寬于寬軌輪外檔位置，然后隨著軌道向 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(jīng)過此附加軌道時，寬軌輪被強行壓入內(nèi)檔位置，從而確保行車安全。
3、 控制和信息通信系統(tǒng)
控制和信息通信系統(tǒng)主要由車輛感應(yīng)器、無線信號收發(fā)器、信號泄漏電纜、信息 處理計算機等組成。其中，車輛感應(yīng)器沿軌道每間隔一定距離布置，用于對行進車
輛的動態(tài)位置標(biāo)定，無線信號收發(fā)器通過沿軌道一側(cè)布線的信號泄漏電纜實現(xiàn)與車 輛實時信息交換，信息處理計算機接收控制區(qū)段內(nèi)車輛感應(yīng)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(tài)數(shù)據(jù)、軌道區(qū)間允許的速度范圍、配 電線布線狀態(tài)、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(shù)據(jù)實時發(fā)送給運行車輛，并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(tǒng)
配電系統(tǒng)是沿軌道上空布線的裸電線，與現(xiàn)有電氣化軌道交通的供電系統(tǒng)類似， 由于軌道路徑分岔采用上下分岔結(jié)構(gòu)，面此在軌道分岔的區(qū)段不布線，軌道信息通 信系統(tǒng)會及時向運行車輛發(fā)送有關(guān)受電指令，確保車輛及時準(zhǔn)確地控制受電狀況， 從而避免出現(xiàn)因受電過程突然中斷引起火化導(dǎo)致受電裝置和用電設(shè)備的電沖擊損壞 現(xiàn)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(qū)段。軌道入口的作用是確 保車輛在快速行駛中準(zhǔn)確可靠地與軌道對位，同時向車載控制系統(tǒng)發(fā)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(shè)置磨察系數(shù)較低的金屬臺階， 兩邊臺階距離在開始端較寬，人工駕駛駛?cè)氡容^容易，隨后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(zhǔn)確對位。
三、軌道汽車系統(tǒng)運行模式
除了緊急狀態(tài)以外,所有在軌道主干道上行駛的車輛均自動控制在規(guī)定的速度范 圍內(nèi)。其中，動態(tài)編列車隊行駛在規(guī)定速度范圍的平均值；準(zhǔn)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(zhǔn)備與后續(xù)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(diào)函數(shù)關(guān)系，當(dāng)速度相等時前后,可以零車距編隊行駛。
軌道控制系統(tǒng)對進入軌道主干道運行的每輛車動態(tài)搜索并運算出未來車輛到達 目的地時的出口地狀態(tài)信息， 一旦發(fā)現(xiàn)目的地出口擁堵，控制系統(tǒng)立即向相關(guān)車輛 發(fā)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(fù)暢通，控制系統(tǒng)立即向車輛發(fā)出返回主干道繼續(xù)運行的指令，從而確保主干道 的暢通。
在運行過程中， 一旦有車輛出現(xiàn)動力系統(tǒng)故障(速度低于規(guī)定速度的下限)，軌 道控制系統(tǒng)會向故障車輛的后續(xù)車輛發(fā)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(tǒng)對進入軌道的車輛通過車輛與軌道之間信息交換實現(xiàn)車 輛識別和自動計費。
權(quán)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(tǒng)、控制系統(tǒng)，其特征是裝有兩套軌道輪，其中一套稱為寬軌輪，適用于兩根軌道間距較大的寬軌上行駛，另一套稱為窄軌輪適用于兩根軌道間距較小的窄軌上行駛。
2、 如權(quán)利要求1所示的一種交通車輛，其特征在于.-寬軌輪位置可以在軸向內(nèi)外 伸縮。
3、 如權(quán)利要求2所示的一種交通車輛，其特征在于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，車輛最大寬度小于兩根寬軌 內(nèi)間距離。
4、 如權(quán)利要求3所示的一種交通車輛，其特征在于所使用的軌道分岔采用上下 分岔結(jié)構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求4所示的一種交通車輛，其特征在于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(fā)明公開了一種交通工具，一種配有軌道的交通系統(tǒng)。本發(fā)明涉及的車輛配置了兩套軌道輪，一套稱為窄軌輪，適合于兩根間距較小的軌道，另一套稱為寬軌輪，適合于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(nèi)外檔切換。所使用的軌道其分岔采用上下層結(jié)構(gòu)，主干道一般采用窄軌(也可以采用寬軌)、向上岔道采用寬軌、下層岔道采用窄軌，車輛在分岔口的行駛路徑由車輛決定，當(dāng)寬軌輪切換在內(nèi)檔位置，車輛選擇下層岔道行駛，當(dāng)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(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者沈嘉琦, 沈黎明 申請人:沈嘉琦