一种永磁轴式直驱空地共享立体快速轨道交通系统技术方案

本发明专利技术涉及一种永磁轴式直驱空地共享立体快速轨道交通系统，尤其是一种节能永磁电机轴式直驱支撑动力轮的轨道车和立体轨道交通系统，由轨道系统、永磁轴式直驱轨道车、电磁导向及电磁制动系统、无人驾驶空地共享汽车和客运车箱、系统运行云平台组成，可运行在空中、地面、或地下隧道或山体隧道内、或桥梁下的两侧，无人驾驶空地共享汽车可运行在路面上或空中轨道系统中。本发明专利技术采用永磁轴式驱动轨道车和电磁导向及电磁制动技术，结构简化，体积和重量均减少50％，节能20‑30％，轨道高度降低重量减轻，实现了空地两用无人驾驶车在轨道运行的同时进行充电，提供了一种城市智慧立体交通解决方案。

A permanent magnetic type direct drive space sharing three-dimensional rapid rail transit system

【技术实现步骤摘要】
一种永磁轴式直驱空地共享立体快速轨道交通系统
本专利技术涉及一种永磁轴式直驱空地共享立体快速轨道交通系统，属于交通
，尤其是一种节能永磁轴式电机直驱动支撑动力轮的轨道车和立体轨道交通系统及电磁导向系统和轨道充电式空地共享汽车系统及其运行方法。
技术介绍
随着经济的发展和城市人口规模的持续增长，解决城市交通难题愈加显的迫切，空中轨道交通系统开始引起人们的重视。自德国乌帕塔尔世界第一条空中列车1901年建成安全运行116年历程中，随着技术的进步空中轨道交通系统也在不断地创新。1970年后的日本广岛、上野、湘南、千叶县、东京等和德国多特蒙德和杜塞尔多夫等城市先后又建成结构全新的胶轮结构的空中轨道交通系统。2016年9月四川中德空铁科技有限公司试验线和2017年7月中车四方股份有限公司试验线先后建成运行。CN201620134587.X公开了一种超级锂电池动力空中列车，包括列车车头、车厢体、动力电池包和悬挂牵引装置，所述的动力电池包设置在列车车头，所述列车车头的顶部前后各设置一套悬挂牵引装置，所述的悬挂牵引装置包括电动车轮、轮机架、悬臂和减振系统，所述的轮机架前后各设置一根轮轴，所述的轮轴两端设置有电动车论，所述的减震系统设置在轮机架上所述的悬臂垂直设置在减震系统上。采用超级锂电池能量包作为动力源，减少高压输电线路布线和安全防护投入，可晚上用电低谷充电节约运营电力成本。电动车轮驱动省去了驱动系统，简化了结构。CN201610138350.3、CN201620186629.4公开了一种用于空轨列车的牵引系统，包括轮架、设置于轮架上的牵引轮、用于驱动牵引轮转动的牵引电机、固定于轮架上的悬架，所述悬架位于轮架的下方，所述悬架的下端用于连接客运车箱，沿着轨道的延伸方向，所述牵引电机位于牵引轮的前方。该专利技术结构可使牵引电机具有良好的散热效果。CN201620518334.2公开了一种新能源空铁系统，包括悬挂轨及悬挂于悬挂轨上的称体，所述悬挂轨与车体通过车轮组件相连，所述车轮组件用于驱动车体沿着悬挂轨上轨道的延伸方向运动，还包括固定于悬挂轨上的能量包，所述能量包与车轮组件上的动力部件电连接，所述能量包用于为所述动力部件提供电能以驱动车体运动。CN201610563286.3、CN201620753267.2公开了一种新能源增程式空中轨道列车及采用该列车的空铁系统，所述轨道列车包括车体，所述车体上设置有用于驱动车体沿轨道运动的车轮组件，所述车轮组件的动力源为电能，还包括用于为车轮组件提供电能的电池包，所述电池包与车轮组件电连接，还包括用于为电池包进行充电的增补发电机，所述增补发电机与电池包连接，所述增补发电机为以下发电装置中的一种或机种，然气发电机、光伏发电系统、风力发电机、氢燃料发电机。所述空铁系统包括所述轨道列车。该方案提供的列车在运行过程中，可根据需要对电池包进行充电，以上由增补发电机提供的电能可有效延长列车的行使旅程，减少列车停靠时间。CN201610329060.7、CN201620452032.X公开了一种空铁公交系统和一种新能源轻型空铁公交系统，包括悬挂轨及车体，所述悬挂轨与车体通过车轮组件相连，还包括设置于车体内的蓄电池，所述蓄电池与车轮组件上的动力部件电连接，用于为所述动力部件，所述蓄电池用于为所述动力部件提供电能以驱动车体运动，还包括设置于悬挂轨上的充电装置，沿着悬挂轨上轨道的延伸方向，充电装置设置于悬挂轨的局部位置，在车体经过悬挂轨上设置有充电装置的位置时，所述充电装置与蓄电池相连为蓄电池充电。该专利技术旨在通过在悬挂轨上局部设置的充电装置为车上的蓄电池充电。CN201710223791.8公开了一种悬挂式空轨列车，包括牵引系统、冷却系统和供电系统，通过蓄电池、永磁水冷电机、牵引逆变器、制动电阻之间电连接构成列车的牵引系统，通过蓄电池与辅助逆变器电连接构成列车车体供电系统，通过辅助逆变器水冷装置电连接，以及水冷装置通过冷凝管对永磁水冷电机进行冷却构成冷却系统，本专利技术提出悬挂式空轨列车在兼容常规供电方式的同时，还提出一种采用拖车自代电池的绿色新能源供电方式。CN201621135767.6公开了一种车箱贯通的悬挂式空中列车，包括轨道梁、走行机构、车箱，走行构架设于轨道梁内，车箱固设于走行构架底部。所述走行机构包括悬挂支架、安装支架、支承系统、应急滑板以及设于行走构架上下两侧的导向轮，所述车箱包括风挡装置，所述风挡装置包括固定于坚固框架和连接框架之间的波纹折棚、渡板装置、顶板、但层顶板、侧护板和滑动支架。起到了把部分构件整合连接在一起的作用。CN201620190482.6公开了一种空轨列车箱体安装机构，包括悬挂式箱体、用于安装箱体的轨道机构和用于固定轨道的悬挂梁，所述箱体顶部相对设置有两个轨道机构，轨道结构包括轨道机构和驱动结构，其中轨道结构包括一端固定在悬挂梁上的固定件和中部固定在固定件另一端的悬挂建。是带有上、下轨道和上、下驱动轮的空轨列车箱体安装机构。CN201621135767.6公开了一种空中列车墩柱结构，由两根支撑立柱，上部由一根连接横梁相连，上顶端是一根悬挂横梁的框架结构，悬挂横梁的两端悬挂列车轨道。CN201620134586.5公开了一种空中列车墩柱结构，包括支撑主立柱、Y型悬架、斜拉索架和斜拉索，所述的Y型悬架设置在支撑主立柱上部，所述的支撑主立柱顶部设置有斜拉索架，支撑主立柱顶部作为索塔，所述的斜拉索上设置有斜拉索，斜拉索的一端安装在斜拉索架上，斜拉索的另一端挂在轨道上。CN201620186632.6公开了一种简易的空铁车站，包括站台、用于连接地面与站台顶面的台梯、设置于站台上空的顶棚，还包括护栏及立架，所述护栏绕站台顶面的边缘布置，所述立架用于为顶棚提供支撑，立架的下端固定于站台上，顶棚固定于立架的上端。CN201510741082.X、CN201520873741.0公开了一种重载型空中列车，包括支柱以及固定于支柱上的轨道梁，所述支柱顶部具有支柱悬臂，所述支柱悬臂横桥向设有向下方向的两块吊板，吊板下方设置有轨道梁，轨道梁内社有行走机构，行走机构底部与列车本体固定连接，所述的支柱内部和/或外部设有重载结构。该专利技术对支柱、轨道梁进行了结构优化，使之能承载更大的重量。其轨道梁设计结构复杂，加工难度大，成本高，施工难度大。CN201310187751.4公开了一种高架微型轨道自动公交系统，包括自动驾驶车辆(1)、高架轨道(2)以及中央控制系统，所述中央控制系统控制自动驾驶车辆(1)在高架轨道(2)上运行，所述自动驾驶车辆(1)采用微型悬挂式结构，悬挂在高架轨道(2)上运行。该高架微型轨道自动公交系统采用全自动的运行方式，占道空间小、行车速度快、环境污染轻、工程造价较低，并且快捷、舒适、安全，适合各大城市的交通需求，能够缓解整个城市的交通压力。CN201710148629.4公开了一种基于嵌入式轨道的空轨交通系统，所述空轨交通系统包括空轨轨道系统和空轨车辆系统，所述空轨轨道系统包括空轨轨道梁和支撑所述空轨轨道梁的轨道梁立柱，所述空轨车辆系统走行在所述空轨轨道梁上，其中，所述空轨轨道梁的内部铺设有嵌入式轨道系统。本专利技术解决了传统空轨橡胶车轮磨耗严重、能耗大的缺点，增大了车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道梁(4)，其特征在于，轨道梁(4)由轨道梁壁板(4A)、翼缘板(4AB)、轨道梁顶封板(4D)、加强板(4E)组成。竖向的轨道梁壁板(4A)与横向的翼缘板(4AB)垂直相连成T型轨道梁壁，翼缘板(4AB)与轨道梁壁板(4A)垂直连接线的左右两侧，分别叫做内翼缘板(4B)和外翼缘板(4C)；左右各一个T型轨道梁壁倒置、且翼缘板(4AB)放在同一个水平面上，内翼缘板(4B)相对，其轨道梁壁板(4A)的上端与轨道梁顶封板(4D)连接成“π”形结构，组成可连续延伸数千米箱形结构的轨道梁(4)，轨道梁(4)箱形结构的外表面沿长度方向每间隔一定间距焊接有加强板(4E)。

【技术特征摘要】
1.一种轨道梁(4)，其特征在于，轨道梁(4)由轨道梁壁板(4A)、翼缘板(4AB)、轨道梁顶封板(4D)、加强板(4E)组成。竖向的轨道梁壁板(4A)与横向的翼缘板(4AB)垂直相连成T型轨道梁壁，翼缘板(4AB)与轨道梁壁板(4A)垂直连接线的左右两侧，分别叫做内翼缘板(4B)和外翼缘板(4C)；左右各一个T型轨道梁壁倒置、且翼缘板(4AB)放在同一个水平面上，内翼缘板(4B)相对，其轨道梁壁板(4A)的上端与轨道梁顶封板(4D)连接成“π”形结构，组成可连续延伸数千米箱形结构的轨道梁(4)，轨道梁(4)箱形结构的外表面沿长度方向每间隔一定间距焊接有加强板(4E)。2.如权利要求1所述的轨道梁(4)，其特征在于，所述轨道梁(4)箱形结构内腔为“口”字形，底部的左右内翼缘板(4B)之间的距离为100-300mm，外形上部“π”形结构左右凸出的边缘长度3-150mm。3.如权利要求1或2所述的轨道梁(4)，其特征在于，所述倒置T型轨道梁壁的翼缘为非对称设计，内翼缘板(4B)长于外翼缘板(4C)；所述轨道梁(4)外型，包括矩形，或正方形、或圆弧形、或曲线形。4.一种轨道系统，由轨道梁(4)和轨道梁悬挂机构组成，轨道梁悬挂机构每间隔20-60米安装一个，悬挂起连续延伸数千米的轨道梁(4)组建成轨道系统；所述轨道梁悬挂机构由轨道支柱(4F)、轨道悬挂臂(4G)组成，轨道悬挂臂(4G)安装在轨道支柱(4F)的顶部形成一个整体，轨道支柱(4F)安装在沿道路一边或道路中心的绿化带地面上或其它地面上，轨道悬挂臂(4G)把轨道梁(4)架设在空中，所述轨道梁悬挂机构或是固定在地下隧道或山体隧道顶部的悬挂装置，悬挂装置把轨道梁(4)架设在隧道顶部，所述轨道梁悬挂机构或是安装在桥梁或高架路的上盖梁两端的悬挂装置把轨道梁(4)架设在桥梁或高架路两侧，组成连续延伸的轨道系统；轨道系统可以是单线，也可以是双线。5.如权利要求4所述的轨道系统，其特征在于，轨道梁悬挂机构还包括轨道护网支架(4H)、轨道护网(4J)；左右各一个轨道护网支架(4H)安装在轨道支柱(4F)上，在每两个轨道支柱(4F)之间均安装有轨道护网(4J)，轨道护网(4J)只存在于当轨道梁(4)悬挂于空中的线路上，随着轨道系统在空中连续延伸，轨道护网(4J)既保护空中运行的车辆不受外界干扰又可作为故障安全疏散通道；轨道梁(4)架设在隧道内时不需要轨道护网。6.一种永磁轴式直驱轨道车，由车架结构、动力行走机构、轨道车物联网运行系统组成；动力行走系统安装在车架结构上，运行在轨道梁(4)内；轨道车物联网运行系统安装在车架结构内。7.如权利要求6所述的永磁轴式直驱轨道车，其特征在于，所述车架结构为矩形立体框架结构，由主梁(3)、底梁(3A)、后支梁(3B)、机箱罩(3C)、自锁紧牵引杆(3D)、减震器(3G)组成；主梁(3)是水平框架结构，其上部安装有机箱罩(3C)，车架结构的底梁(3A)位于主梁(3)下方的中间位置，底梁(3A)呈U形，其U形两端安装在主梁(3)的下方；后支梁(3B)安装在主梁(3)的后端下部位置；自锁紧牵引杆(3D)安装在主梁(3)的前端和后端中部位置，所述自锁紧牵引杆(3D)是两辆或多辆永磁轴式直驱轨道车联合运行时、或对故障车实施救援时的自动连接机构，具有全自动自锁功能不会发生脱钩，只能采用人工解锁；四组减震器(3G)安装在主梁(3)下方、底梁(3A)的前后端对称位置上各两组，减震器(3G)与动力行走机构相连。8.如权利要求7所述的永磁轴式直驱轨道车，其特征在于，所述车架结构还包括转向架(3E)和悬挂连接器(3F)，转向架(3E)安装在底梁(3A)底部的中心位置，悬挂连接器(3F)安装在转向架(3E)的底部；所述转向架(3E)具备转向和减震的功能，在轨道车通过弧形轨道时能自动旋转一定角度，进入直线轨道后自动恢复到轨道前进方向。所述悬挂连接器(3F)用于悬挂无人驾驶空地共享汽车(6)、或客运车箱、或空中共享车箱架。9.如权利要求6-8任一项所述的永磁轴式直驱轨道车，其特征在于，所述动力行走机构，由轴式直驱永磁电机(1)、永磁直驱轴(1A)、轴式直驱电机座(1B)、支撑轴承(1C)、支撑轴承座(1D)、轮毂安装盘(1E)、轮毂安装孔(1F)、支撑动力轮(1G)组成。轴式直驱永磁电机(1)的永磁转子轴两端加长后叫做永磁直驱轴(1A)，永磁直驱轴(1A)与轴式直驱永磁电机(1)是一个完整的电机整体结构；轴式直驱电机座(1B)在轴式直驱永磁电机(1)的一侧且与轴式直驱永磁电机(1)是一个整体结构，轴式直驱电机座(1B)安装在安装座(1S)下方；支撑轴承(1C)与支撑轴承座(1D)是一个整体结构，左右各一个支撑轴承(1C)镜像对称地安装在轴式直驱永磁电机(1)两边加长的永磁直驱轴(1A)上，支撑轴承座(1D)镜像对称地安装在安装座(1S)下方的轴式直驱电机座(1B)两边，使左右两个支撑轴承(1C)与轴式直驱永磁电机(1)成为一个位置固定的整体结构，安装座(1S)两端安装在主梁(3)下方的两组减震器(3G)上；轮毂安装盘(1E)安装在永磁直驱轴(1A)的两端部，轮毂安装盘(1E)上有轮毂安装孔(1F)，用于安装和拆卸支撑动力轮(1G)；左右各一个支撑动力轮(1G)安装在轮毂安装盘(1E)上的轮毂安装孔(1F)内，形成一套动力行走机构，车架结构主梁(3)前后各安装有一套此动力行走机构，形成四个支撑动力轮(1G)支撑起车架结构。10.如权利要求6-8任一项所述的永磁轴式直驱轨道车，其特征在于，所述动力行走装置由永磁电机(1J)、永磁电机座(1K)、齿轮箱(1L)、从动齿轮(1M)、主动齿轮(1N)、轨道车轴(1P)、永磁电机端固定板(1Q)、支撑轴承(1C)、支撑轴承座(1D)、轮毂安装盘(1E)、轮毂安装孔(1F)、支撑动力轮(1G)组成。永磁电机座(1K)在永磁电机(1J)的一侧且与永磁电机(1J)是一个整体结构，永磁电机(1J)的一端安装有永磁电机端固定板(1Q)，永磁电机座(1K)安装在安装座(1S)的下方、同时永磁电机端固定板(1Q)安装在左侧的支撑轴承座(1D)上用于固定永磁电机；永磁电机(1J)的轴与齿轮箱(1L)内主动齿轮(1N)安装在一起，齿轮箱(1L)内的从动齿轮(1M)安装在轨道车轴(1P)上以驱动支撑动力轮(1G)运行，主动齿轮(1N)与从动齿轮(1M)啮合传送永磁电机(1J)的动力以驱动支撑动力轮(1G)运行，齿轮箱(1L)上部安装在安装座(1S)的下方、右侧面安装在右侧的支撑轴承座(1D)上；支撑轴承(1C)与支撑轴承座(1D)是一个整体结构，支撑轴承(1C)镜像对称地安装在轨道车轴(1P)的两端，同时支撑轴承座(1D)镜像对称地安装在安装座(1S)下方的永磁电机(1J)和齿轮箱(1L)的两边；安装座(1S)两端安装在主梁(3)下方的两组减震器(3G)上；轮毂安装盘(1E)安装在轨道车轴(1P)的两端部，轮毂安装盘(1E)上设计有轮毂安装孔(1F)，用于安装和拆卸支撑动力轮(1G)；左右各一个支撑动力轮(1G)安装在轮毂安装盘(1E)上的轮毂安装孔(1F)内，形成一套动力行走机构。11.如权利要求6-10任一项所述的永磁轴式直驱轨道车，其特征在于，所述电磁导向及电磁制动系统由两对电磁导向机构(1H)组成，分别安装在主梁(3)前后四个角部，每对电磁导向机构(1H)在与左右两个钢质的轨道侧壁(4A)之间等距离的位置产生平衡的吸引力，使轨道车沿着轨道梁(4)的中心线运行，当轨道车偏离中心线时，远离轨道侧壁(4A)一侧的电磁导向机构(1H)将产生较大的吸引力，另一侧吸引力则变小，把轨道车再拉回到中心线位置的同时两边的吸引力变的相等，形成一个动态平衡，始终保持轨道车沿着轨道梁(4)的中心线运行；当轨道车需要制动时，根据轨道车30-120公里/小时运行速度的不同，两侧对应的电磁导向机构(1H)导向力同步迅速加大到正常导向力的3-10倍，使电磁导向机构(1H)与轨道侧壁(4A)之间迅速产生较大的电磁制动牵引力起到柔性电磁制动作用，随着轨道车制动后速度的降低电磁制动牵引力也随之减小，当速度低于5公里/小时采用机械制动实现轨道车精确定位停车；紧急情况下柔性电磁制动与机械制动、电机反转制动形成不同的组合实现紧急制动。12.如权利要求6-11任一项所述的永磁轴式直驱轨道车，其特征在于，所述轨道车物联网运行系统，由轨道车物联网运行系统(5)、测距器(5A)、图象识别(5B)、定位测速器(5C)、定位测速应答环线(5D)组成；轨道车物联网运行系统(5)安装在主梁(3)上；测距器(5A)和图象识别(5B)分别安装在转向架(3E)的前端和后端；定位测速器(5C)安装在主梁(3)上，与安装在轨道壁(4D)上的定位测速应答环线(5D)相对应，以实现测速和定位功能；轨道车物联网运行系统(5)是轨道车的自动驾驶运行的大脑，把定位测速器(5C)精确定位数据、测距器(5A)和图象识别(5B)对前后车测量距离和识别数据，保证本车与前后车的安全运行距离；轨道车物联网运行系统(5)接受来自空地共享汽车物联网系统(6C)信息，与自无人驾驶空地共享汽车(6)或客运车箱实现通讯联系，并交换运行信息，以实现自动控制和安全运行，把乘客送到目的车站。13.如权利要求6-12任一项所述的永磁轴式直驱轨道车，其特征在于，所述永磁轴式直驱轨道车还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：董涛，董洪宽，
申请(专利权)人：莱芜美澳冶金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37