CN102233882A - 导轨式双重导向轮轨交通系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了不会出轨，不会被大风吹翻的导轨式双重导向圆柱踏面独立车轮高速铁路系统和一种用解决大批量工业生产的工业生产自动线的方法解决大城市交通拥挤的进出站间距只有50米到200米，相当于好几条地铁运能的可自动换乘的人行道式城市轨道交通系统：街道行人自动线。使铁路自发明以来列车导向和轮轨结构发生了变化，使保障乘客安全第一的高速铁路与低速铁路、原始铁路与现代铁路有了不同的结构。
Description
技术领域
本发明涉及交通运输技术，是一种导轨式双重导向不脱轨的钢轮钢轨式高速铁路系统和能自动换乘的人行道式城市轨道交通系统
技术背景
1917年12月12日法国一列军用火车在隧道入口处出轨，543人死亡。
1955年4月3日墨西哥一列火车跌进峡谷，300人死亡。
1972年10月6日墨西哥一列火车出轨着火，208人死亡。
1975年我在西安交通大学学习设计机床和工业生产自动线时，经常因为先让别人上车而自己挤不上公共汽车；在研究解决城市交通拥挤时才知道：只用车轮边缘与钢轨顶部磨擦导向和只用高出车轮2厘米多的圆弧形轮缘与钢轨顶部的圆弧面防止车轮出轨的火车：不但会“出轨”、而且在行走时列车象蛇一样的在钢轨上不停左右摇摆、列车钢轮在地面钢轨上不停的磨擦“蛇行”向前！而不载人的机床工作台与机床导轨；不但不容许“蛇行”，其设计结构就杜绝了“出轨”的可能。
设计不翻车的汽车很困难；但是，不让行驶在固定钢轨上的火车“脱轨”很容易。
时至今日、二十一世纪的载人火车、高速铁路列车；为何还像原始火车一样用磨擦导向、为何不但容许其“蛇行”、而且还容许其“出轨”危害人类生命！
为了解决现有轮轨列车两车轮固定在一根轴上无法差速、轮轨磨损强烈、易出轨和能耗高维修量大等问题；人们一直在研制独立车轮铁路车辆，但独立车轮的导向问题一直不好解决。
目前，运行在高架桥上，时速350公里的高速轮轨铁路；其轮轨结构与能“出轨”的原始低速火车基本一样；不但不能保证不脱轨、更无法保证在突发地震时不出轨、突发飓风时不翻车。如果行驶在高架桥上的高速列车出轨翻滚桥下，损失更加严重。
为了解决交通拥挤问题，很多城市花巨资修建了地下铁路等城市轨道交通，但城市交通拥堵问题至今仍然是一道无法解决的世界难题。
但是，在工业生产中：单件小批量只能用生产率很低的车，铣，饱，磨等普通机床人工操作生产(相当于目前城市交通中的公共汽车，私人汽车，电车，地铁，出租车，自行车等)，批量较大时可用半自动的流水线生产，只有在大批量时才可用自动生产线高效，高质量，低成本，自动化生产；批量越大(相当于城市交通流量越大，越拥挤)越受欢迎。
发明内容
本发明的目的是：用滾动导向替代现有轮轨铁路的磨擦导向，从结构上解决独立旋转车轮的导向问题和现有铁路的脱轨问题保障乘客生命安全、利用解决工业生产大批量问题的工业生产自动线的方法解决大城市交通拥挤问题。
本发明在现有的与原始火车一样的利用车轮轮缘和锥形踏面与行走钢轨磨擦导向的钢轮钢轨铁道运输车辆转向架上增加导向轮和在地面上增加与现有钢轨平行引导导向轮导向和防止导向轮脱离导向轨的底边突出两侧边的导轨式槽形导向轨的方法，改变现有铁路轮轨交通系统的基本结构，把现有轮轨铁路的磨擦导向变成滚动导向、并且把现有铁路列车上两车轮与一根轴固定在一起不能差速的非独立车轮结构改成独立轮结构，把现有车轮的锥形踏面改成圆柱形踏面，把与车轮踏面接触的钢轨轨面在直线段安装成水平面，把现有铁路轮轨之间的点接触变成线接触、把现有只用轮缘磨擦导向能脱轨的钢轮钢轨铁路系统变成导轨式双重导向、双重防止铁路车辆出轨的导轨式双重导向、独立车轮圆柱踏面的不出轨高速铁路系统。
导轨式双重导向轮轨交通系统使用有导轨的道岔，但是，由于导轨式双重导向轮轨交通系统的导向轮高于行走轨轨面，所以，也可以用在道岔处断开导向轨的方法使用现有铁路道岔。
导轨式双重导向轮轨交通系统在正常行驶时轮缘是安全备用导向结构不与钢轨接触只用导向轮导向，只在新型导轨式双重导向车辆行驶在现有轨道和通过现有道岔时因道岔处无导向轨而用轮缘导向。增加双重导向不出轨高速铁路列车长度就能大规模提高运能。
本发明还可以采用只把现有铁路的非独立车轮改造成独立旋转锥形踏面车轮的导轨式双重导向轮轨交通系统，使导轨式双重导向轮轨车辆可以在现有铁路轨道上行驶，现有铁路列车也可以在导轨式双重导向轮轨交通轨道上行驶。
本发明还可以采用只在现有铁路列车转向架上增加4个导向轮，在现有铁路轨道两侧增加槽形导向轨，在道岔处断开导向轨的导轨式双重导向轮轨交通系统；由于车轮可以相对转向架横向移动，行走车轮轮缘与行走钢轨之间也有间隙，所以导轨式双重导向轮轨交通系统不但可以双重导向，而且还可以采用在正常行驶时导向轮不与导向轨接触；完全按现有铁路系统的运行方式运行，导向轮和槽形导向轨只是现有高速轮轨铁路系统保障乘客人身绝对安全的必须配备的安全设施。
在城市，用工业生产自动线的方法把双重导向不出轨高速铁路轨道设计成环行，把列车和站台加长到头尾相连与轨道一样长的环形，头尾相连的环形超长列车在环形轨道上一个站距(1000米)，一个站距(1000米)的向前行驶就成为站台也是人行道，街道人行道也有站台功能的可以任意设置乘客进出口的小站距大运能双重导向的人行道式城市轨道交通系统，可用缩短列车长度和缩小列车宽度的方法调节人行道式城市轨道交通系统的运能大幅降低建设投资；也可在人行道式城市轨道交通系统的环行轨道上同步运行多列与现有轨道列车一样的按现有城市轨道交通的运行方式运行的可随意加长和缩短的城市轨道交通车辆。
人行道式城市轨道交通系统的导向轮或者行走轮和导向轮还可使用橡胶轮胎，其特征是：转向架下部有一组能单独导向的导向轮组转向架上部也有一组能独立导向的导向轮组，列车行驶时可以两组导向轮同时双重导向或者只让其中一组导向另一组为备用和防翻车导向轮。
人行道式城市轨道交通系统的人行道式长站台上有从此处上车可到达某地和正好会在某交叉路口停车换乘某方向到达某地点的标志；在一个站距长(1000米)的列车各个车厢上也有该车厢会在某地停车，正好会停在某一交叉路口某个换乘处能换乘到某个方向某个地点的标志；
人行道式城市轨道交通系统还可建成半自动换乘人行道式城市轨道交通系统；半自动换乘人行道式城市轨道交通系统在立体交叉路口由于线路相交而形成的每一个立体交叉角内的2处换乘处都有接送位于一个交叉角内，乘坐在上下两层纵横两个方向车辆上的处于上下两层两个换乘处的换乘乘客的换乘车；换乘车在一个立体交叉角内上下两层的两个换乘处循环行驶；两条线路立体相交时形成4个立体交叉角8处换乘处。
乘客从下层纵向行驶的列车下车后站台另一边就是在一个立体交叉角内的下层纵向行驶列车换乘处与上层横向行驶列车换乘处之间循环行驶的换乘列车，乘客从下层纵向行驶的列车下车后走进站台另一边的换乘列车后，换乘列车连同其下边的活动轨道先从下层纵向行驶站台上升到上一层的横向行驶列车站后换乘列车从活动轨道驶上与活动轨道对接的固定弧形轨道，沿弧形轨道行驶到横向运行列车站台上的可下降到下一层纵向行驶车站台的可升降活动轨道上，换乘横向行驶列车的乘客下车和从横向列车下车换乘下层纵向行驶列车的乘客上车后；换乘列车又从上层下降到下层，再沿下层弧形轨道行驶到下层纵向行驶列车站台边上的上升后又返回原位的可升降活动轨道上，换乘纵向行驶列车的乘客下车和从纵向行驶列车下来换乘横向行驶列车的乘客上车后，换乘列车再次连同其下边的可升降活动轨道一起上升到上一层的横向行驶列车站台。
人行道式城市轨道交通系统还可建成自动换乘的街道行人自动线式城市轨道交通系统；半自动换乘需要乘客从纵向行驶的列车车厢内的座位上站起来拿起随行物品下车后再走进专门的换乘列车的车厢内，再从换乘列车的车厢内走出来，再走进横向行驶的列车车厢内坐在横向行驶列车的坐位上；
自动换乘的街道行人自动线式城市轨道交通系统的自动换乘象集装箱运输，换乘乘客坐在能在纵横两个方向行驶的列车上和专用换乘列车上装卸的通用活动换乘车厢内，立体交叉路口处的8处上下车换乘处有装卸通用活动换乘车厢的专用吊车。
乘客和通用换乘车厢一起从纵向行驶的列车上被专用吊车吊装到专门的换乘列车上，再从换乘列车吊装(换乘)到横向行驶的列车上、从一条街道行人自动线换乘到另一条街道行人自动线上；
专门装卸换乘车厢的专用吊车上有两列吊具(吊钩)，一列卸车，一列装车，下层纵向行驶的换乘车厢到达换乘车站前；装车吊具上已有从上一层横向行驶列车上卸下来等待装到下层纵向行驶列车上去的换乘车厢，下层纵向行驶列车上的换乘车厢到站后，卸车吊具立即卸下要换乘到上一层横向行驶列车上去的换乘车厢，装车吊具立即装上从上一层横向行驶列车上卸下来要换装到下层纵向行驶列车的换乘车厢，卸车吊具再把从纵向列车上卸下来要换乘到上一层横向运行列车上去的换乘车厢装到停在可升降活动导轨上的换乘列车上。
自动换乘还可使用快速装卸换乘车厢法：假如原先每停车一次先从列车上卸下6节换乘的可装卸活动车厢后再在原位置装上6节换乘的可装卸活动车厢，快速装卸换乘时每次只换乘3节车厢，另三节车厢空缺，在卸下列车上的3节换乘车厢的同时、在列车上的空缺处装上3节换乘车厢，装卸同时进行，卸走车厢的空缺处行驶到下一个换乘处再装上车厢。
本发明还可用直线电机驱动，其特征是：固定在地面的直线电机定子位于固定在列车上的直线电机动子之上，把直线电机定子与动子之间的吸引力变成减轻列车重量的向上吸引力。
1981年6月6日，飓风将印度比哈尔邦境内的一列火车刮到河里，夺走了800人的性命。
1998年6月3日，由慕尼黑开往汉保的德国ICE884次高速列车在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，发生了列车脱轨事故101人死亡。
2004年12月26日海啸造成的斯里兰卡火车出轨事故死亡人数估计在1700人左右。
2005年4月25日，日本兵库县尼崎市一列载有580多名乘客的列车发生出轨事故，7节车厢中有3节出轨，并在强大惯性作用下冲进路边公寓楼底层，107人罹难。
2008年4月28日凌晨，中国胶济铁路发生旅客列车脱轨倾覆相撞重大交通事故，造成72人死亡、416人受伤。
本发明解决了火车自诞生以来一直存在的脱轨问题，可保障乘客安全、保护铁路交通免遭脱轨损坏车辆和路轨、停止运营事故发生。
特别是时速350公里的高速铁路列车；应该在结构上与普通铁路列车不一样、必须比普通列车更安全、应该使用本发明的的导轨式双重导向铁路交通系统！
修建高速轮轨交通系统的投资很大，高架无砟轨道损坏后修复困难，本发明最简单的实施方式只在现有列车转向架上增加4个不影响列车在现有轨道上行驶的安全导向轮、只在现有地面轨道两侧增加2条不影响现有列车通过的安全导向轨，是现有高速客运列车必有的保障旅客、列车、轨道和路基安全的安全部件。
附图说明
图1是导轨式双重导向轮轨交通系统结构示意图。
图2是用直线电机驱动的导轨式双重导向轮轨交通系统结构示意图。
图3是导轨式双重导向的人行道式城市轨道交通系统示意图。
图4是城市轨道交通系统自动和半自动换乘示意图。
图5是立体交叉路口专用换乘列车在下层纵向行驶列车站台的半自动换乘结构示意图。
图6是立体交叉路口专用换乘列车在上层横向行驶列车站台的半自动换乘结构示意图。
图7是根据西安城市快速轨道交通线修改的西安市人行道式城市轨道交通线示意图。
图中标号：1底边突出两侧边的槽形导向轨，2导向轮，3回绕式弹性扣件，4行走轮轴，5行走轮，6转向架，7导向轨弹性垫，8行走轨，9直线电机固定极(定子或者转子)，10直线电机移动极(转子或者定子)，11人行道式城市轨道交通列车，12屏蔽门，13进出人行道式长站台楼梯，14人行道式长站台，15活动轨道，16换乘车升降油缸，17换乘车车轮，18链条，19滑轮，20升降架，21升降架导轮，22换乘车车厢，23升降架导轨，24换乘车下层固定轨道，25换乘车上层固定轨道，26横向行驶的人行道式城市轨道交通列车，27上层横向人行道式站台，28纵向行驶的人行道式城市轨道交通列车，29下层纵向人行道式站台上的乘客换乘处。
具体实施方式
北京地铁一、二号线很拥挤，北京拟在地铁一号线下方再建一条地铁。
如果把北京地铁一、二号线改造成人行道式地下铁道交通系统；就能提高运能。
如图3所示，在城市交通中实施本发明时，可把车厢11的宽度缩小到与微型汽车一样的1.5米宽，因其环行线路上的列车可以长到头尾相连与线路一样长，其运能也相当好几条现有地铁的运能；而1.5米宽的列车加上2米宽的人行道式站台14其总宽度与现有4.3米宽的矩形地铁隧道和内径5.4米的圆形隧道差不多一样宽；只增加方便乘客就近进出人行道式地铁的进出站口，就可以把现有城市地铁改造成图3所示的人行道式地下铁道交通系统。
人行道式地铁站台14可以只有两米宽是因为乘客分布在整个线路的全长上，而且它的进出站口间距可以设置到只有50到100米，乘客不用走好几百米集中一处上下车，能吸引乘坐地面交通工具的乘客乘坐地下人行道式地铁。
人行道式地铁站台14上一定要有完整的屏蔽门12屏蔽列车和列车噪声。
人行道式地铁因其整条线路同步运行，可用输电线路自动控制列车，实现无人驾驶。
由于北京地铁一号线不是环行线；在沿线按100米或者200米间距增加进出站口的同时，需要把把两端的折返线改造成环行或者在线路终点环形折返线地面上也建一个环形居民小区或者环形卫星城。
Claims (10)
1.导轨式双重导向轮轨交通系统，由车体，转向架，与车轴固定有导向轮缘和锥形踏面的非独立车轮和安装在地面与行走车轮锥形踏面和轮缘配合磨擦导向的行走钢轨等组成，其特征在于：转向架上有导向轮，地面上有引导导向轮导向和防止导向轮脱离导向轨的底边突出两侧边的槽形导向轨，列车行驶时用导向轮导和导向轨导向。
2.根据权利要求1所述的导轨式双重导向轮轨交通系统，其特征在于：转向架上的导向轮与地面上的导向轨之间有间隙，列车行驶时用轮缘和行走钢轨导向。
3.根据权利要求1所述的有导向轮缘和锥形踏面的的非独立车轮是独立旋转车轮，其特征在于：车轮轮缘与行走钢轨之间有间隙，列车行走时用导向轮导向。
4.根据权利要求3所述的有导向轮缘和锥形踏面的独立旋转车轮，车轮踏面是圆柱形，行走钢轨轨面在直线段是水平面，其特征在于：车轮轮缘与行走钢轨之间有间隙，列车行走时用导向轮导向。
5.根据权利要求1、2、3、4所述的导轨式双重导向轮轨交通系统，用直线电机驱动，其特征在于：固定在地面的直线电机定子位于固定在列车上的直线电机动子之上。
6.一种乘客在立体交叉路口半自动换乘方法，其特征在于：在立体交叉路口由于线路相交而形成的每一个立体交叉角内的2处换乘处都有接送位于一个交叉角内，乘坐在上下两层纵横两个方向车辆上的处于上下两层两个换乘处的换乘乘客的换乘车；换乘车在一个立体交叉角内上下两层的两个换乘处循环行驶。
7.一种乘客在立体交叉路口自动换乘方法，在立体交叉路口由于线路相交而形成的每一个立体交叉角内的2处换乘处都有接送位于一个交叉角内，乘坐在上下两层纵横两个方向车辆上的处于上下两层两个换乘处的换乘乘客的换乘车；换乘车在一个立体交叉角内上下两层的两个换乘处循环行驶；其特征在于：换乘乘客坐在能在纵横两个方向行驶的车辆上和换乘车上装卸的通用活动换乘车厢内，每一个立体交叉角内的2处换乘处都有装卸通用活动换乘车厢的专用吊车。
8.根据权利要求7所述的装卸通用活动换乘车厢的专用吊车，其特征在于：吊车上有两列吊具，一列卸车，一列装车，卸车和装车可同步进行。
9.一种使用权利要求1、6、7的人行道式城市轨道交通系统，其线路环行或者线路两端的折返线是环形，车辆在线路上单方向循环往返，其特征在于：上下车的站台与线路一样长，线路上的车辆同步运行。
10.根据权利要求8所述的人行道式城市轨道交通系统的行走轮和导向轮使用橡胶轮胎，其特征在于：转向架下部有一组能单独导向的导向轮，转向架上部也有一组能独立导向的导向轮组。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Zhang Keyuan Document name: the First Notification of an Office Action |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111109 |