CN207157201U - 空铁装置及空铁交通运输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空铁装置及空铁交通运输系统，所构建的空铁装置，基于承重轨道的承载，而不是吊挂，不容易脱落，可维护性比较好，并且基于相对大跨度的结构，即承载车体可以具有比较大的载客量。同时，由于属于空中交通，对地面交通影响比较小。

Description

空铁装置及空铁交通运输系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于高架结构的空铁装置，以及应用该空铁装置的交通运输系统。

背景技术

目前，除少数城市拥有地铁或轻轨以外，大多数城市的交通以地面交通为主，交通工具以汽车为主，欠缺立体化、多样性、环保型、超大型的城市交通运载工具，没有把人和物作为参与交通的主体，而是把汽车这种运载工具当作城市交通的主体，使汽车数量的增长难以控制，近年来，交通设施的扩展跟不上汽车数量增长的速度。汽车数量的增加，使交通拥堵日趋严重，交通高峰时段尤为严重，既浪费人们的出行时间，又限制汽车的性能发挥，大部分汽车采用燃油发动机，加大了对环境的噪音污染和尾气污染，同时也消耗大量能源。

地铁尽管不需要占用太多的地面空间，但其施工难度比较大，尤其是在多山地区。轻轨尽管采用了高架结构，以减少对地面空间的占用，但轻轨高架属于适配轻轨的窄体结构，受其高架结构的支撑部分的阻挡（主要是墩柱），在轻轨走向上，高架结构在地面上的投影部分或者说覆盖部分不能再用作交通通道，其实质只能在高架的范围内实现立体穿越，但并没有实质提高运输能力。

中国专利文献CN201941771U提出了一种城市道路运输系统（惯常称为立体快巴），其包括横跨马路车道两侧的运载车和与运载车配合的安装在地面的路轨；运载车为大容量电动客车，运载车包括位于马路车道上方空中的车厢和位于车厢底部左右两侧的支架，支架下端设有在路轨内行走的车轮，支架下端还设有制动和减震系统，路轨位于马路车道两侧。基于该结构，一方面其自身具有非常大的运载能力，从而能够有效解决当前交通压力大的问题，并且其对道路的占用主要是轨道部分，不占用路面。

例如http://news.cheshi.com/shenzhen/201008/246488.shtml，是上述专利文献CN201941771U的一种实现方式，已经具备了实现前景。但其不可避免的会产生以下问题，首先是对在该城市道路运输系统下方运行的车辆的视线遮挡问题，尽管其侧面开有舷窗，但轨道、车架对侧面形成比较大的遮挡，车辆在变道时可能会产生事故。对于上层，更是会遮挡到前上方的空间，影响到下面车辆对交通信号的识别。此外，人们对突然出现在上部的遮挡物存在恐惧心理，毕竟常规的交通不同于轨道交通，拥堵不可避免，城市道路运输系统基于轨道交通，运行不受交通拥堵的影响，因而在其前进时，会对轿车从后向前的超越，造成驾驶人员可能因恐慌而发生交通事故。

此外，实际的公路交通条件下，交通工具，例如汽车在道路上行驶的随意性比较大，如遇汽车变道，压线行驶、转弯、调头等情况，立体快巴的存在非常容易产生交通事故。

中国专利文献CN201825040U公开了一种城市空中轨道客车，属于轨道交通的上层化，通过由两支撑杆和横梁构建龙门结构支架，以横梁为支撑点布设导轨。横梁属于支撑梁，用于支撑轨道的部分位于横梁的中部，会产生非常大的扭剪，即龙门结构的支架支撑能力会受到很大的限制，从而影响轨道客车的运载能力，且横梁的跨距不宜过大，适用的路面比较窄。

中国专利文献CN102454141A公开了一种综合功能高效环保混钢结构立体道路，其本质上是构建高架路，高架路上路面通行轿车，下路面吊挂轨道，下方则是普通路面，该结构实现了立体交通，但下路面吊挂轨道实现性比较差，在于吊挂轨道一般只能用于轻载运输，承载能力有限，且容易脱落，风险较大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于在不占用或者少占用既有路面的条件下，提供一种运输能力强的空铁装置，本实用新型还提供了一种空铁交通运输系统。

依据本实用新型的第一个方面，一种空铁装置，包括：

轨道承重装置，沿道路走向布设，且每一轨道承重装置包括在道路宽度方向上对置的立柱，在立柱顶部设有支撑安装结构；

支撑梁，形成两纵列而布设在相应侧的支撑安装结构上，形成左侧支撑梁和右侧支撑梁；

承重轨道，安装在左侧支撑梁和右侧支撑梁上而形成左侧轨道和右侧轨道；

行走车体，该行走车体车架左右两侧设有轮轨轮，而支撑在相应侧承重轨道上；以及

承载车体，装设在所述行走车体上，用于载客。

上述空铁装置，可选地，所述承重轨道包括：

支撑轨道，该支撑轨道的上表面为承重面；

导引轨道，垂直于支撑轨道的轨道面，并于支撑轨道的外边垂直向上翻起；

相应地，所述轮轨轮包括运行在支撑轨道上的运行轮和轴线平行于导引轨道而运行在导引轨道上的导向轮。

可选地，所述轮轨轮中的导向轮包括位于行走车体前后端的各一组导向轮；而所述运行轮则包括：

前轮，位于前部的导向轮的后侧；

后轮，位于后部的导向轮的前侧；以及

承重轮，均匀的布设在前轮与后轮之间；

其中，前轮和/或后轮为行走车体的驱动轮。

可选地，所述行走车体设有四组用于将所述承载车体吊挂锁定在行走车体下侧的吊挂锁系统，且在行走车体上设有备用电源，以在行走车体运行系统的电源停电时，将承载车体藉由所述吊挂锁系统下放到地面。

可选地，所述吊挂锁系统卷扬机，该卷扬机的出绳用于吊挂所述承载车体；

吊挂锁系统还包括承载车体提升到位后的锁定机构，且该锁定机构设置在所述行走车体上，以将承载车体的载荷转嫁到行走车体上。

可选地，对置的立柱间的距离为所设置于的车道的半幅宽度。

依据本实用新型的另一个方面，一种应用如本实用新型第一个方面所述的空铁装置的空铁交通运输系统，于选定的道路上，沿道路走向布设有轨道承重装置，且每一轨道承重装置包括在道路宽度方向上对置的立柱，在立柱顶部设有支撑安装结构；

所述空铁交通运输系统还包括：

支撑梁，形成两纵列而布设在相应侧的支撑安装结构上，形成左侧支撑梁和右侧支撑梁；

承重轨道，安装在左侧支撑梁和右侧支撑梁上而形成左侧轨道和右侧轨道；

行走车体，该行走车体车架左右两侧设有轮轨轮，而支撑在相应侧承重轨道上；

承载车体，装设在所述行走车体上，用于载客；

候车室，在选定的道路上给定的位置设置，该候车室高架在承重轨道下方；以及

客梯，用于候车室与地面的乘客交通。

上述空铁交通运输系统，可选地，于城市主干道设置所述空铁装置，形成空铁交通网，并在空铁交通网的十字路口设置用于旅客换乘的环形岛，以及相适配的候车室。

可选地，空铁交通网的十字路口基于所述环形岛所形成的交叉空铁装置为分层设置，从而基于环形岛的换乘系统为立体换乘系统。

可选地，在空铁交通网的给定节点设置用于空铁装置中行走车体调头的调头转盘。

依据本实用新型，所构建的空铁装置，基于承重轨道的承载，而不是吊挂，不容易脱落，可维护性比较好，并且基于相对大跨度的结构，即承载车体可以具有比较大的载客量。同时，由于属于空中交通，对地面交通影响比较小。

附图说明

图1为依据本实用新型的一种空铁装置在交通运输系统中的使用状态横剖结构示意图。

图2为一种空铁装置在交通运输系统中的使用状态俯视结构示意图。

图3为一种空铁装置在交通运输系统中使用的立体结构示意图。

图4为一种空铁装置交通运输系统原理图。

图5为一种空铁交通网原理图。

图中：1.横承重轨道，2.纵承重轨道，3.吊挂锁系统，4.行走车体，5.承重车体，6.轨道承重装置，7.垂直电梯，8.候车室，9.后导向轮，10.后轮，11.减振装置，12.承重轮，13.前轮，14.前导向轮，15.斜梯，16.高架通道，17.环形岛，18.卷扬机，19.空调系统，20.备用电源，21.液压制动，22.电机，23.中心分道线，24.调头转盘，25.外环路，26.运输网络，27.起止点。

具体实施方式

按照一般的理解，道路宽度方向为道路的横向，例如常见的横穿马路，所指的即以此为基准参考系。道路走向为道路的纵向。应当理解，关于纵向并非是三维空间的直线方向，而是基于道路走向的顺势方向。

关于内外，基于道路的一般理解，向道路中心方向为内，反之为外。

参见说明书附图1-3，先看其中的运行部分，即空铁装置部分，该部分也包含部分的定着物（固定于土地并不能移动的有独立实用价值的物），用于标准空铁装置的配置结构。

受背景技术部分的限制，尤其是与CN201941771U一脉相承，基于宽体车体，下述的行走车体4至少跨越两个行车道，但不一定覆盖半幅或者整幅路面（单向路）。

基于此，所述空铁装置包括：

轨道承重装置6，如图1和2所示，图中可见，轨道承重装置6主要是墩柱结构，沿给定的道路走向（或者说纵向）布设，形成两纵列，如图1中所示，两纵列间有三车道，具有足够的跨高，图1上侧的信号灯位于环形岛17的下侧，因而其正常运行不会影响到下面车道车辆对信号灯的识读。一般而言，轨道承重装置6在不涉及环形岛17时，其高度可以根据信号灯的设置高度进行设置，如果涉及到环形岛17时，环形岛的17的最低高度需参考信号灯的设置高度。

此外，由于信号灯不仅仅包括上侧方的信号灯，也包括侧方位的信号灯，因而，例如环形岛17，其最低高度可以选择为例如5米，既不影响通过性（请注意，由于是城市交通，因而，所考虑的主要是小型车辆，例如轿车、越野车等的通过性，可以不考虑营运车辆，如果考虑营运车辆，可见于图1所示的结构，在纵承重轨道2侧面还设有别的车道），也满足信号灯的设置高度。

作为一般配置，图中承载车体5的底面高于底面7米即可满足其正常运营，并减少对车道车辆的影响。

再看轨道承重装置6的一般配置，如前所述其基础架构是墩柱，根据设置在墩柱上支撑安装结构的支撑能力，设置墩柱间距。即支撑安装结构的跨距。

墩柱的上位概念为立柱，相对而言，墩柱一般是浇筑结构，成本低，但占地面积大；另一种立柱结构是钢结构立柱，成本高，但相对来说，占地面积小，且不需要现场浇筑，只需要整理好桩基，现场安装即可，施工效率高。

此外，对于钢结构立柱，其可维护性比较好。墩柱由于是浇筑结构，其损伤的可修复性比较差。

基于上述结构，不产生横跨结构，即不必形成龙门结构，而直接由车体实现在横向的跨越，车体的车架具有足够的刚度，即便是常规的运营车辆，其在横向也是由车架实现支撑，轮胎只起到支撑作用，因而实现难度并不大，能让在横向有比较大的宽度，例如跨越多个车道，例如三个车道，总跨度在6~8米，但对于车架来说实现并不困难。

例如墩柱，其主要起到支撑作用，其上部或者上端的支撑安装结构用于纵跨结构的设置。

整体而言，如图1和2所示，图中的纵承重轨道2和横承重轨道1（此处的纵横是基于道路网的纵横所限制，而不是但一个道路的纵横）用来表示总成，包括轨道部分和承重部分，其中承重部分表示为支撑梁，用于纵向跨越。

具体地，关于支撑梁，支跨在墩柱上的支撑安装结构上，从而形成两纵列而布设在相应侧的支撑安装结构上，形成左侧支撑梁和右侧支撑梁；

那么轨道部分布设在承重部分，即支撑梁上，从而形成左侧轨道和右侧轨道，这里的左右基于道路的宽度方向而确定。

上述的支撑梁采用钢梁，且跨度不宜过大，否则自身挠曲会产生紧固件的松脱，为具有良好的静刚度，支撑梁中间下垂不能超过10cm，以此为设计基本条件。

关于钢梁之间的连接可以采用焊接结构，形成无缝轨道梁，考虑到热胀冷缩的影响，钢梁在例如墩柱上的支撑部分可以设置膨胀缝。

区别于常规的吊挂结构的城铁或者轻轨设备，在本实施例中，采用轨道面的支撑结构，支撑梁及轨道支撑在例如墩柱上，而不是吊挂。那么行走车体5的运行方式类同于城铁的运行方式，而不是吊挂结构。

行走车体4所配的是轮轨轮，常规的轮轨轮有一种特定结构，公知地，该类轮轨轮的内侧边缘是凸缘，凸轮抵靠轨道内缘，从而形成轮轨轮在轨道左右方向上的限位，并提供转向等的支撑力，结构比较简单。

在本实施例中还提供了一种特定的轮轨轮组，区别于常规的轮轨轮结构，具体方案配置如下：

首先是承重轨道的结构设置，也区别于常规的轨道，该承重轨道如图1中纵承重轨道2，能够显示出具体结构，图中显示为L型，该纵承重轨道2包括：

支撑轨道，该支撑轨道的上表面为承重面，相当于L型结构的水平部分，上表面是支撑面；

导引轨道，相当于L型中的竖直部分，垂直于支撑轨道的轨道面，并于支撑轨道的外边垂直向上翻起。

相应地，所述轮轨轮包括运行在支撑轨道上的运行轮和轴线平行于导引轨道而运行在导引轨道上的导向轮，如图1中所示的前导向轮14和后导向轮9，前后的各一对导向轮直接支撑在导引轨道上，运行可靠性大幅提高。

相对而言，凸缘所形成的限位结构受凸缘高度的限制，容易脱轨。在高空条件下，一旦发生脱轨，其后果是难以想象的。因此，基于前述的导向轮所形成的导引结构具有良好的避免脱轨性。

图中可见，L型结构的竖直部分可以相对较高，能够对导向轮形成良好的导引作用（可以理解的是，对于导向轮，此处的导引也意味中承载一定的载荷而具有承重作用）。

关于空铁装置的载客部分，配置为如图1的承载车体5，图中可见承载车体5被设置在行走车体4的下侧，重心较低，从而进一步提高了车体行进的稳定性。

在提高空铁装置稳定性方面，进一步地，仍然涉及到对轮轨轮的结构配置上，优选地，如图1和2所示，图中，所述轮轨轮中的导向轮包括位于行走车体4前后端的各一组导向轮；而所述运行轮则包括：

前轮13，位于前部的导向轮的后侧；

后轮10，位于后部的导向轮的前侧；以及

承重轮12，均匀的布设在前轮13与后轮10之间；

其中，前轮13和/或后轮10为行走车体4的驱动轮，图中还配有驱动前轮13的电机22，若后轮也是驱动轮时，也为后轮配置驱动电机。

在一些实施例中，前轮13和后轮10都是驱动轮，也并不表明每个时段所有驱动轮都参与驱动，可以配置为分时四驱结构，以在特殊的运行条件下采用四驱，常规运行条件下使用两驱，例如在爬坡阶段可以采用四驱。

承重轮12主要用来承重，不参与驱动，因其不需要有传动部分，因而用来起到主要载荷的承载。

图中还可以看到，行走车体4所配置的是液压制动21，制动平稳，适合于这类大型车辆的制动。

关于承载车体5，用来载客，如图1和2所述，其采用下悬结构而装设在行走车体4上，一方面可以有效的降低重心，不同于一般的城铁。另一方面可以有效的节约空间。

在一些实施例中，承载车体5与行走车体4间可以采用固定设置的结构，整体的运行可靠性比较好。

而在另一些实施例中，为了克服在运行线路突然断电，而导致乘客无法疏散的情况出现，所述行走车体4设有四组用于将所述承载车体5吊挂锁定在行走车体4下侧的吊挂锁系统3，且在行走车体4上设有备用电源20，以在行走车体4运行系统的电源停电时，将承载车体5藉由所述吊挂锁系统3下放到地面，从而可以疏散乘客。

图2中所示的卷扬机18有四个，分布在行走车体4的四角相应位置，用于起吊承载车体5，在遇到线路停电时，通过备用电源20驱动卷扬机18下放承载车体5，以疏散乘客。

基于钢丝绳的吊挂（卷扬机普遍使用钢丝绳），在行走车体4运行时，会产生承载车体5的摆动，即便是吊挂状态下，钢丝绳被收紧，也会出现晃动的问题，且一旦钢丝绳断裂，可能会产生承载车体5的坠落。

因此，需要配置承载车体5的位置锁定结构，位置锁定包括上下位置的锁定和左右前后位置的锁定，如果只考虑后者，则可以通过型面配合的方式实现，例如在行走车体4下设有套，而在承载车体5上设置轴，通过提升到位后的4个轴套配合形成前后左右方向上的限位，当形成该限位后，承载车体5的晃动被遏制，对钢丝绳的损伤减小，在保证不晃动的条件下，也能够减少对钢丝绳的损耗，不容易失效。

再一种方式是直接转嫁，即将载荷直接转嫁到行走车体4上，一种方式是弹簧销的自动卡位，在行走车体4上设置4个水平的弹簧销，并在承载车体5的上侧设置四个对位的销孔，提升到位后，弹簧销自动卡入销孔，钢丝绳的作用就可以忽略，承载车体5与行走车体4之间形成刚性的连接。

弹簧销的脱开需要人为的脱开，可以在驾驶室设置例如释放开关或者释放机构，例如踏板，利用踏板控制线控制弹簧销与销孔的脱开。

在一些实施例中，还可以选用自动钳口钳夹结构，钳口的钳臂藉由弹簧提供钳夹里，钳臂具有导引面，钳臂下端为弧形面，当例如水平设置的圆柱形结构从下往上运行时，柱面与弧形面的导引会使钳臂打开，在圆柱型结构进入钳嘴后，通过弹簧的复位钳臂钳夹住柱面结构。钳臂的打开也需要其他的机构来实现，例如液压机构，以克服弹簧的弹力。

关于对置的立柱间的距离，以车道为基本单元，一般覆盖2~3个车道，不易过多，否则会过多的增加对行走车体4刚度的要求。对于主干道，一般会多于3个车道，余出的车道可以用于跑大车，例如运营车辆、公交车等。若承载车体5的底面高于地面高于大车最高高度时，例如7米，高于一般运营车辆的高度，而不必考虑设置余出的车道。

在一些特定的路段，对置的立柱间的距离为半幅路面，用于较窄的路面，可以充分利用中间花坛或者隔离带设置立柱，不必占用行车道。

在优选的实施例中，对于位于例如中间隔离带上的立柱可以构建为同时具备上行和下行轨道支撑安装结构。

图1-5突出显示的是空铁交通运输系统的基本架构，图3中比较清楚的显示出在立体交通条件下的运输系统的布置，首先于选定的道路上，沿道路走向布设有轨道承重装置6，且每一轨道承重装置6包括在道路宽度方向上对置的立柱，在立柱顶部设有支撑安装结构。

所述空铁交通运输系统还包括：

支撑梁，形成两纵列而布设在相应侧的支撑安装结构上，形成左侧支撑梁和右侧支撑梁；

承重轨道，安装在左侧支撑梁和右侧支撑梁上而形成左侧轨道和右侧轨道；

行走车体4，该行走车体4车架左右两侧设有轮轨轮，而支撑在相应侧承重轨道上；

承载车体5，装设在（例如吊挂）所述行走车体4（例如车体的底部）上，用于载客；

候车室8，在选定的道路上给定的位置设置，该该候车室8高架在承重轨道下方；以及

客梯，用于候车室8与地面的乘客交通。

客体包含斜梯15，还可以配置升降扶梯以及垂直电梯7等。

图3中，有一列立柱设置在中心分道线23上，承载车体5下方覆盖3个车道，立柱占用的车道面积比较小，不影响正常的交通。

于城市道路，主要是主干道设置所述空铁装置，形成空铁交通网，在空铁交通网比较复杂的节点，例如图3中所示的十字路口，设置用于旅客换乘的环形岛17，以及相适配的候车室8。

进而，如图3所示，空铁交通网的十字路口基于所述环形岛17所形成的交叉空铁装置为分层设置，从而基于环形岛17的换乘系统为立体换乘系统。

图3中涉及4个方向，需要通过环形岛17实现换乘，立体换乘需要借助于斜梯、垂直电梯或者扶梯实现。如图3中所示的立体交通。

在图4所示的结构中，示出了空铁装置如何调头，在一些应用中可以直接采用弧形轨道实现调头，例如图5中所示的起止点27，设置弧形轨道部分，用于空铁装置的调头。

而在一些实施例中，采用调头辅助装置，如图4所示，在给定的节点设置调头转盘24，调头转盘24上设置对接轨道，驶入前，对接轨道与来向轨道对齐，行走车体4从来向进入到调头转盘24后，转盘转动，使调头转盘24的对接轨道对准去向轨道，行走车体4驶出。

Claims (6)

1.一种空铁装置，其特征在于，包括：

轨道承重装置（6），沿道路走向布设，且每一轨道承重装置（6）包括在道路宽度方向上对置的立柱，在立柱顶部设有支撑安装结构；

支撑梁，形成两纵列而布设在相应侧的支撑安装结构上，形成左侧支撑梁和右侧支撑梁；

承重轨道，安装在左侧支撑梁和右侧支撑梁上而形成左侧轨道和右侧轨道；

行走车体（4），该行走车体（4）车架左右两侧设有轮轨轮，而支撑在相应侧承重轨道上；以及

承载车体（5），装设在所述行走车体（4）上，用于载客。

2.根据权利要求1所述的空铁装置，其特征在于，所述承重轨道包括：

支撑轨道，该支撑轨道的上表面为承重面；

导引轨道，垂直于支撑轨道的轨道面，并于支撑轨道的外边垂直向上翻起；

相应地，所述轮轨轮包括运行在支撑轨道上的运行轮和轴线平行于导引轨道而运行在导引轨道上的导向轮。

3.根据权利要求2所述的空铁装置，其特征在于，所述轮轨轮中的导向轮包括位于行走车体（4）前后端的各一组导向轮；而所述运行轮则包括：

前轮（13），位于前部的导向轮的后侧；

后轮（10），位于后部的导向轮的前侧；以及

承重轮（12），均匀的布设在前轮（13）与后轮（10）之间；

其中，前轮（13）和/或后轮（10）为行走车体（4）的驱动轮。

4.根据权利要求1-3任一所述的空铁装置，其特征在于，所述行走车体（4）设有四组用于将所述承载车体（5）吊挂锁定在行走车体（4）下侧的吊挂锁系统（3），且在行走车体（4）上设有备用电源（20），以在行走车体（4）运行系统的电源停电时，将承载车体（5）藉由所述吊挂锁系统（3）下放到地面。

5.根据权利要求4所述的空铁装置，其特征在于，所述吊挂锁系统（3）卷扬机（18），该卷扬机（18）的出绳用于吊挂所述承载车体（5）；

吊挂锁系统（3）还包括承载车体（5）提升到位后的锁定机构，且该锁定机构设置在所述行走车体（4）上，以将承载车体（5）的载荷转嫁到行走车体（4）上。

6.根据权利要求1-3任一所述的空铁装置，其特征在于，对置的立柱间的距离为所设置于的车道的半幅宽度。