專(zhuān)利名稱(chēng)：交通系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及交通系統(tǒng)的領(lǐng)域，并更具體地涉及一種公共交通系統(tǒng)，其包括多個(gè)支座安裝的環(huán)，用以引導(dǎo)并推進(jìn)長(zhǎng)條的、運(yùn)送乘客、貨物等的車(chē)輛。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代生活中，乘客和貨物的運(yùn)輸已經(jīng)變得日益重要。在美國(guó)，城市間的旅行方式提供了很少的選擇，通常是乘飛機(jī)、公共汽車(chē)、私家車(chē)，以及搭乘現(xiàn)有的鐵路到達(dá)有限的范圍。在世界上的其它國(guó)家，最特別的是日本和法國(guó)，已經(jīng)研制出了主要目的地之間的高速鐵路系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)大部分依賴(lài)于現(xiàn)有的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施，其有一些鐵路和機(jī)車(chē)方面的技術(shù)改進(jìn)。
在這些現(xiàn)有鐵路系統(tǒng)中的主要缺點(diǎn)在于，建造、維護(hù)以及運(yùn)行這些系統(tǒng)的費(fèi)用昂貴。建造高速現(xiàn)有鐵路系統(tǒng)的初始花費(fèi)簡(jiǎn)直可以達(dá)到數(shù)十億美元，根據(jù)鐵路系統(tǒng)的尺寸，必須要克服的地形障礙以及很多其它因素。事實(shí)上，對(duì)城市間的公共交通確實(shí)有需要，而初始花費(fèi)是安裝這種系統(tǒng)的最重要的障礙。
現(xiàn)有鐵路系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是這些系統(tǒng)的對(duì)環(huán)境造成影響的問(wèn)題。一般地，鐵路系統(tǒng)包括必須清除用地，并將鐵軌和各種支撐系統(tǒng)安裝在用地上。而且，機(jī)車(chē)最常見(jiàn)的是柴油動(dòng)力的，其對(duì)空氣產(chǎn)生污染。對(duì)于電力系統(tǒng)，所消耗的電力量必須由動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)來(lái)提供，世界上的動(dòng)力產(chǎn)生系統(tǒng)主要是烴燃料，這又會(huì)對(duì)世界環(huán)境造成污染負(fù)擔(dān)。這些系統(tǒng)的環(huán)境影響還包括鐵軌和用地的人為障礙。
近些時(shí)間來(lái)的另一個(gè)重要革新是磁懸浮(MagLev)系統(tǒng)。盡管這種系統(tǒng)提高了運(yùn)行速度，但是這種系統(tǒng)也依賴(lài)于連續(xù)的軌道，不是位于地面上就是懸掛在空中。
從而，仍然有對(duì)不需要鐵軌的交通系統(tǒng)的需要。這種系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)相對(duì)地便宜建造和運(yùn)行，且應(yīng)當(dāng)不會(huì)產(chǎn)生像現(xiàn)有鐵路系統(tǒng)中那樣的人為障礙。本發(fā)明涉及這樣一種系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
借助于提供供車(chē)輛移動(dòng)通過(guò)的多個(gè)支座安裝的環(huán)，本發(fā)明解決了本領(lǐng)域中的這些和其它的需要。這些支座在地面上間隔開(kāi)，但是在地面上或者地面上方不需要鐵軌或者連接系統(tǒng)。動(dòng)力可以從地下導(dǎo)管中得到，該地下導(dǎo)管載有電纜和通信電纜，將支座連接在一起。
環(huán)包括多個(gè)輥，用以引導(dǎo)車(chē)輛并使其穩(wěn)定。在環(huán)中的這些輥與軌道接合，并且還提供了動(dòng)力，用以使車(chē)輛在低速水平下移動(dòng)。輥由由低速交通系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。而且，在每個(gè)支座上安裝了飛輪，其優(yōu)選地由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，該飛輪與車(chē)輛上的摩擦板接合。將摩擦板或者線(xiàn)性離合器降低，以與支座上的飛輪接合和脫離接合。飛輪還被安裝在減震器上，用以使車(chē)輛平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。
對(duì)于低速交通系統(tǒng)，摩擦板用作摩擦離合器，且被用于車(chē)輛制動(dòng)目的。對(duì)于高速交通系統(tǒng)，飛輪將動(dòng)力傳遞到摩擦板上，用以推動(dòng)車(chē)輛通過(guò)系統(tǒng)的支撐件，而輥和軌道的動(dòng)作被主要用于轉(zhuǎn)向或者引導(dǎo)的目的。
環(huán)大得足以圍住車(chē)輛的橫斷面，在優(yōu)選實(shí)施例中，其直徑上約為20英尺。支座優(yōu)選的約為16英尺高，或者更多，用以提供充足的間隙，用于在位于本發(fā)明的車(chē)輛移動(dòng)線(xiàn)路下方的路面上行使的任何汽車(chē)或者其它帶輪的車(chē)輛。支座被安裝在堅(jiān)固的基底結(jié)構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)可以延伸到地面下方例如30英尺深，以便于為支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度提供足夠的余量。
本發(fā)明還包括節(jié)能特征，其提供了沿車(chē)輛的支撐軌道，用以接合環(huán)上的輥。車(chē)輛軌道優(yōu)選的是中空的矩形導(dǎo)管，其攜帶有液氮或者其它合適的冷卻流體。液氮被帶到車(chē)輛上，并排到或者循環(huán)到軌道上。液氮迅速地使軌道冷卻，并從而借助于冷凝軌道上的大氣濕氣而在軌道上產(chǎn)生冰層。借助于限制軌道和輥結(jié)合在一起，該冰層基本上減小了在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)其所受到的阻力。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，從以下詳細(xì)描述連同附圖的回顧中，本發(fā)明的這些以及其它的目的和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的。


圖1是本發(fā)明的交通系統(tǒng)的整體透視圖；圖2a是本發(fā)明的車(chē)輛的側(cè)視圖，圖2b是在被布置在一組環(huán)中的車(chē)輛的側(cè)視圖；圖3是車(chē)輛一端的側(cè)視圖，示出了有助于停止車(chē)輛的空氣阻力制動(dòng)系統(tǒng)；圖4、4a是本發(fā)明的環(huán)的前視圖，包括支座、基底和車(chē)輛導(dǎo)輥；圖4b和4c是根據(jù)本發(fā)明的其它替代性環(huán)的等軸視圖；圖5a和5b分別是側(cè)軌接頭的頂視圖和側(cè)視圖；圖6a和6b分別是車(chē)輛導(dǎo)輥的側(cè)視圖和端視圖；圖7是示出本發(fā)明的車(chē)輛的某些特征的詳細(xì)側(cè)視圖；圖8a和8b是示出根據(jù)本發(fā)明的飛輪的接合和脫離接合的車(chē)輛的側(cè)視圖；圖9a和9b是本發(fā)明的飛輪組件的前視圖和側(cè)視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明以若干豎直列布置的環(huán)的等軸視圖；
圖11是根據(jù)本發(fā)明以水平前后布置的環(huán)的等軸視圖；圖12是用于將根據(jù)本發(fā)明的車(chē)輛移動(dòng)到不同的移動(dòng)路徑上的裝置的平面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的車(chē)輛的變型的頂視圖；圖14是圖13所示的變型車(chē)輛的側(cè)視圖；圖15是圖13和14所示的車(chē)輛的一部分的前視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1描繪了一種根據(jù)本發(fā)明建造的交通系統(tǒng)10的整體示意圖。該交通系統(tǒng)10包括長(zhǎng)條的客車(chē)或者車(chē)輛12以及多個(gè)支撐件14?？蛙?chē)或者車(chē)輛12可以具有合適量的、適當(dāng)定位的窗戶(hù)12a和門(mén)12b；以及操作者用的駕駛艙12c。如果車(chē)輛要全部自動(dòng)化，則駕駛艙12c可以作為安全或者緊急控制目的用的觀察區(qū)域。目前考慮車(chē)體12為一體結(jié)構(gòu)，或者如果需要的話(huà)，則該車(chē)體12可以是分節(jié)的車(chē)體。
支撐件14被布置成在抬升高度上限定出沿所期望路線(xiàn)的移動(dòng)路線(xiàn)，用于運(yùn)送乘客或者貨物。在所考慮的實(shí)施例中，車(chē)輛12約為500英尺長(zhǎng)，且支撐體相隔約為200英尺，以致于在任何時(shí)候，通常有至少兩個(gè)、且任選地是3個(gè)或者更多的支撐體14與車(chē)輛12接觸。支撐件14的間距和車(chē)輛12的長(zhǎng)度相關(guān)聯(lián)，且可以根據(jù)運(yùn)行速度、載荷、容量以及其它要求來(lái)調(diào)整。為了增加對(duì)移動(dòng)的車(chē)輛的支撐，支撐件14之間的間距可以被調(diào)整成使得車(chē)輛在所有時(shí)間都被由至少三組支撐件14支撐，且間斷地由四個(gè)或者更多的支撐件14支撐。目前考慮到的是支撐件14之間的間距應(yīng)當(dāng)不超過(guò)車(chē)輛12的50％的長(zhǎng)度，而且在實(shí)施中可以更小些。
支撐件14包括環(huán)16，該環(huán)16優(yōu)選地由硬而堅(jiān)固的金屬制成，諸如鋼。支撐件14在附圖中的某些圖中并未示出，以便于諸如環(huán)16的其它結(jié)構(gòu)可以更清楚地看到。如本發(fā)明所考慮的，除了大致圓形或者橢圓形的環(huán)外，術(shù)語(yǔ)“環(huán)”意圖包括豎直截面上各種形狀。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)為安裝在升高或者空中位置處的支撐體，其具有供車(chē)輛12的車(chē)體40穿過(guò)的一個(gè)或者多個(gè)洞口或者通道。如下面將描述的，當(dāng)車(chē)輛12穿過(guò)這組環(huán)16時(shí)，該車(chē)輛12從該環(huán)16的結(jié)構(gòu)中接受動(dòng)力。
環(huán)16具有形成在其中的一個(gè)或者多個(gè)洞口或者通道17。該洞口或者通道17可以是圓形的(圖4和4a)、橢圓形的、大致矩形的(圖4B)或者在豎直截面上其它形狀的。在一些例子中，環(huán)16不需要包括頂部而是可以為大致U形，其帶有底部和向上延伸的臂部和輥18，用以保持動(dòng)力并引導(dǎo)車(chē)輛12。臂部可以豎直定向或者向內(nèi)或者向外傾斜。洞口17的形狀被建立成符合在系統(tǒng)10中所用的車(chē)輛12的車(chē)體40的通常外形。如將要描述的，環(huán)16可以具有沿水平方向前后的洞口17(圖4c)，用于在高峰移動(dòng)時(shí)刻期間并行、同向移動(dòng)，或者在日常移動(dòng)時(shí)刻期間沿移動(dòng)路線(xiàn)雙向移動(dòng)，或者在不使用時(shí)存放車(chē)輛12(圖11)。而且，環(huán)16可以以若干豎直列布置(圖10)，以便于并行、同向移動(dòng)，雙向移動(dòng)，或者在不使用時(shí)存放車(chē)輛12。
根據(jù)運(yùn)行速度、載荷需要、移動(dòng)路線(xiàn)以及其它因素，車(chē)輛12可以具有不同的形狀，且環(huán)16和洞口17的形狀符合車(chē)輛的形狀及功能。在城市應(yīng)用中，可以在擁擠地區(qū)雙列或者并行運(yùn)行，因此車(chē)輛12在寬度上比高速城際車(chē)輛要窄。較窄的車(chē)體允許車(chē)輛12實(shí)現(xiàn)比具有較大寬度的高速車(chē)輛將實(shí)現(xiàn)的要小的半徑曲率。對(duì)于城市和其它大交通量的應(yīng)用，環(huán)16可以是雙洞口17，或者更多，且由于較低的速度和較高的乘客和貨物容量，因而洞口17的形狀被變換成更矩形的形狀。在洞口17中的環(huán)16的內(nèi)表面上安裝了多個(gè)輥18。這些輥18用作支撐并引導(dǎo)車(chē)輛12通過(guò)環(huán)16。對(duì)于在低運(yùn)行速度下移動(dòng)的車(chē)輛12，輥18中的至少一些被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，用以使車(chē)輛12沿其移動(dòng)路徑通過(guò)環(huán)16移動(dòng)。如果需要的話(huà)，則所有的輥18都可以由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，以達(dá)到這個(gè)目的。在車(chē)輛12的外圍周?chē)暮线m位置上安裝了相同數(shù)量的軌道，用以與輥18接合。
從而，與輥18接觸并由合適動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的軌道20接收到動(dòng)力，從而使車(chē)輛在較低速度范圍下通過(guò)交通系統(tǒng)10移動(dòng)。軌道20可以沿車(chē)輛12的車(chē)體縱向連續(xù)，或者如果需要的話(huà)，則它們可以分節(jié)或者成段提供。
在車(chē)輛12的外圍周?chē)约芭c重量支承軌道20分隔開(kāi)的一個(gè)或者多個(gè)位置處安裝了一個(gè)或者多個(gè)縱向延伸的動(dòng)力傳遞板21。這些動(dòng)力傳遞板21用作摩擦離合器或者線(xiàn)性離合器的部件。提供至少一個(gè)這樣的動(dòng)力傳遞板21，但是應(yīng)當(dāng)理解，如果需要的話(huà)，則根據(jù)載荷和移動(dòng)速度需要，車(chē)輛12上可以有兩個(gè)或者多個(gè)這樣的動(dòng)力傳遞板。
摩擦離合器21可以沿車(chē)輛12的長(zhǎng)度縱向連續(xù)或者分段。在圖5a、5b、6a和6b中更詳細(xì)地顯示了輥18和軌道20。未被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的軌道20和輥18為被動(dòng)元件，不產(chǎn)生移動(dòng)車(chē)輛12的動(dòng)力。而是，如所指出的，對(duì)于低速運(yùn)行，一個(gè)或者多個(gè)軌道20從驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或者馬達(dá)接收動(dòng)力，用于與支撐件14安裝在一起的輥18中的一些或者全部。
從而，本發(fā)明允許車(chē)輛12的形狀具有提供多種容量范圍和移動(dòng)路線(xiàn)的設(shè)計(jì)。更像是鐵路，根據(jù)本發(fā)明的高架系統(tǒng)可以具有單個(gè)(圖4、4a和4b)、兩個(gè)(圖4c)和甚至三個(gè)(圖11)移動(dòng)路徑。環(huán)16的主要功能是作為輥18的支撐結(jié)構(gòu)。輥18被設(shè)計(jì)成與客車(chē)12上的軌道對(duì)準(zhǔn)。此外，如所指出的，環(huán)16的最終形狀是客車(chē)12的形狀的函數(shù)。
環(huán)16的次要功能是安全性。由于每個(gè)環(huán)16都沿客車(chē)12的車(chē)體40長(zhǎng)度的周部完全環(huán)繞，因而使客車(chē)12沿其移動(dòng)方向引導(dǎo)通過(guò)環(huán)組16。不像鐵路那樣，如果出軌，則可能會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的后果，本發(fā)明的環(huán)形高架引導(dǎo)設(shè)計(jì)意味著，如果不太可能輥失效，則離合板21和客車(chē)12上的軌道12與環(huán)16的加固體接觸，而客車(chē)12將會(huì)滑動(dòng)停止。環(huán)16以360°方式圍繞客車(chē)12、同時(shí)客車(chē)12被至少三個(gè)環(huán)16支撐的事實(shí)意味著，如果失去動(dòng)力或者輥失效，則客車(chē)12可以在自身慣性下沿移動(dòng)路徑繼續(xù)前進(jìn)到下一個(gè)環(huán)。周向圍繞環(huán)16的另一個(gè)好處是，與開(kāi)放的頂部相比，這種環(huán)繞結(jié)構(gòu)向環(huán)16提供了更好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
轉(zhuǎn)到圖4a，示出了一個(gè)示例環(huán)16和相關(guān)的組件。輥18被安裝在環(huán)16的內(nèi)部，且至少一個(gè)輥18被安裝在頂部，而每一側(cè)上安裝至少一個(gè)輥18。優(yōu)選的是在底部有兩個(gè)這樣的輥18，用以向車(chē)輛12提供更大的豎直支撐，并且提供更大的側(cè)向穩(wěn)定性。如果需要的話(huà)，則出于載荷和重量分布的目的，可以增加設(shè)置在環(huán)16中的、位于車(chē)輛12下的輥18的數(shù)量。
環(huán)16被安裝在支撐部件22上，該支撐部件22優(yōu)選地為鋼筋混凝土。當(dāng)然如果想要的話(huà)，則支撐部件22可以由鋼或者其它合適的結(jié)構(gòu)材料制成。支撐部件22被安裝在支座24的頂上，其可以例如是約十六英尺高、三英尺寬和三英尺厚。支座24可以由混凝土、鋼或者其它合適的結(jié)構(gòu)材料制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，支座的高度可以隨著上方安裝了交通系統(tǒng)10的地面形貌而變化，以便于使車(chē)輛12的移動(dòng)路徑大致水平，以使客車(chē)12的運(yùn)動(dòng)盡可能的均勻和平穩(wěn)。支座24與基底26安裝在一起，并與其接壤形成，該基底26優(yōu)選地伸入地面大約30英尺深，且十英尺寬，以及三英尺厚。所顯示的基底26僅意圖是說(shuō)明性的，且將根據(jù)底土的地下結(jié)構(gòu)、氣候和天氣因素以及其它考慮而變化。
與傳統(tǒng)的鐵路不同，它們通過(guò)產(chǎn)生動(dòng)力并將動(dòng)力傳遞到靜止軌道的機(jī)車(chē)形式(法國(guó)TGV系統(tǒng)具有約12000馬力)支撐它們的動(dòng)力產(chǎn)生容量，本發(fā)明具有位于環(huán)16上的動(dòng)力源(馬達(dá))，向移動(dòng)中的車(chē)輛12供應(yīng)動(dòng)力。
這樣的優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)車(chē)輛12所需要的動(dòng)力與局部的需要相匹配。換句話(huà)說(shuō)，在要求車(chē)輛12加速時(shí)，向位于沿移動(dòng)路線(xiàn)的地區(qū)中的環(huán)供應(yīng)額外動(dòng)力，而在需要?jiǎng)恿σ员３周?chē)輛12的動(dòng)量時(shí)，提供較少的動(dòng)力。
如所指出的，在諸如城市地區(qū)的低速下，移動(dòng)車(chē)輛12的直接驅(qū)動(dòng)由用于輥18的靜態(tài)電動(dòng)馬達(dá)完成。這允許系統(tǒng)具有增大尺寸的馬達(dá)和更多數(shù)量的馬達(dá)，以用于加速地區(qū)或者爬坡。而且，在本發(fā)明的情況下，一旦車(chē)輛12已經(jīng)到達(dá)給定路線(xiàn)區(qū)段的設(shè)計(jì)速度，則在車(chē)輛12沿移動(dòng)路線(xiàn)進(jìn)入下一個(gè)環(huán)16時(shí)，其將在這樣的時(shí)刻碰到該下一個(gè)環(huán)16的輥18當(dāng)那些輥已經(jīng)在它們的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的作用下被提升至略大于車(chē)輛12在那個(gè)路線(xiàn)區(qū)段的設(shè)計(jì)速度的速度上。馬達(dá)被預(yù)置對(duì)于速度和定時(shí)，且車(chē)輛操作員主要起安全能力角色。如果在期望頻繁停車(chē)和開(kāi)車(chē)的低速城市系統(tǒng)中，將可以在一些情況下略微升高進(jìn)出車(chē)站的移動(dòng)線(xiàn)路。這用于兩個(gè)目的。第一個(gè)目的是在車(chē)輛12離開(kāi)站臺(tái)時(shí)致力于加速，即開(kāi)始從位于略微升高的位置處的環(huán)16移動(dòng)。第二個(gè)目的是在下一個(gè)車(chē)站，在車(chē)輛12接近站臺(tái)或者停止到略微升高的環(huán)16上時(shí)幫助制動(dòng)，即車(chē)輛12實(shí)質(zhì)上爬坡，并因此隨著它到達(dá)站臺(tái)的?？刻幎鴾p速。這種技術(shù)捕獲車(chē)輛12的動(dòng)能，并將動(dòng)能作為勢(shì)能儲(chǔ)存在車(chē)輛12中，且其使用可以逐個(gè)隨需要來(lái)進(jìn)行。
本發(fā)明還允許輥18在車(chē)輛12以制動(dòng)方式進(jìn)入系統(tǒng)中的站臺(tái)時(shí)轉(zhuǎn)換該車(chē)輛12的動(dòng)能。動(dòng)能在接收到時(shí)可以被轉(zhuǎn)化成另一種形式，然后用來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，再生動(dòng)力，并將動(dòng)力反饋，以便于在車(chē)輛離開(kāi)時(shí)移動(dòng)它。這是任選的特征，根據(jù)費(fèi)效守恒，其可以使用或者可以不使用。還考慮了，如果想要的話(huà)，則還可以使用諸如線(xiàn)性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛12，并提供制動(dòng)。
對(duì)于更高速系統(tǒng)用的動(dòng)力，通常在55英里每小時(shí)以上，目前考慮了其它源，用以向車(chē)輛12提供機(jī)動(dòng)力?，F(xiàn)在回到圖1，支座24沿車(chē)輛1 2的移動(dòng)路徑間隔開(kāi)。在每個(gè)支座24上都安裝了支撐平臺(tái)28，每個(gè)平臺(tái)28都保持有飛輪組件30，下面將參照?qǐng)D9a和9b顯示并描述。
飛輪組件被用來(lái)向車(chē)輛12提供動(dòng)力，優(yōu)選地用于更高速度。各飛輪組件30均包括飛輪72(圖9a和9b)，其由電動(dòng)馬達(dá)80驅(qū)動(dòng)，該電動(dòng)馬達(dá)80供應(yīng)有從電力供應(yīng)總線(xiàn)32來(lái)的電力，一般位于地面下方(圖1)。導(dǎo)體34分接該總線(xiàn)32，以向馬達(dá)80提供能量。出于安全和可靠性的目的，該總線(xiàn)32包括冗余動(dòng)力裝置，并由冗余源供應(yīng)。因此，在運(yùn)行中，當(dāng)車(chē)輛12沿其移動(dòng)路徑通過(guò)該系統(tǒng)10中的相繼的支撐件14和環(huán)16時(shí)，車(chē)輛12由最少兩個(gè)、且優(yōu)選地是至少三個(gè)飛輪72驅(qū)動(dòng)。
在車(chē)輛12的底部上有一個(gè)或者多個(gè)傳遞板或者線(xiàn)性摩擦離合板21，下面參照?qǐng)D8a和8b顯示并描述它們。在車(chē)輛12在較高速度下向前移動(dòng)時(shí)，飛輪72摩擦地接合線(xiàn)性離合板21，使車(chē)輛12沿飛輪72的運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)。線(xiàn)性離合板21與飛輪72形成了線(xiàn)性摩擦離合器，其可以被用于根據(jù)本發(fā)明的多種目的。離合板21和飛輪72可以被用來(lái)提供動(dòng)量，用以在飛輪72沿與車(chē)輛12的期望運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)下使車(chē)輛12通過(guò)系統(tǒng)10移動(dòng)。飛輪72的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以相反，并通過(guò)與板21接觸而向車(chē)輛12提供制動(dòng)。板21還可以定位在與位于環(huán)16的結(jié)構(gòu)上的停靠或者支撐墊對(duì)應(yīng)的位置上，用于制動(dòng)目的，或者以便于在靜止或者存放位置上支撐車(chē)輛12。車(chē)輛12在它的運(yùn)動(dòng)上是雙向的，該運(yùn)動(dòng)方向由飛輪72的轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制。在車(chē)輛12上沒(méi)有主動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件；其移動(dòng)方向被上述的外部組件控制。為了幫助減慢車(chē)輛，設(shè)有借助于汽缸19而被啟動(dòng)的罩15，如圖3所示。
摩擦離合板21一般定位在車(chē)輛12的車(chē)體40的下方，以便于高速運(yùn)行。如果想要的話(huà)，則離合板21可以定位在車(chē)輛12的側(cè)面或者頂部上，以便與相應(yīng)定位的飛輪72接合。如果如圖9a和9b中所示的飛輪組件30具有一組相對(duì)驅(qū)動(dòng)的飛輪72，則與圖7所示的類(lèi)似結(jié)構(gòu)的兩個(gè)離合板21在對(duì)應(yīng)于飛輪72的位置和間距的位置處與車(chē)輛12安裝在一起。離合板21提供了與飛輪組件30的飛輪72的摩擦接合。為了使飛輪72與離合板21接合，將氣囊或者其它合適的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)74充氣，迫使離合板21向下，直至它接觸到飛輪72。設(shè)有彈簧76或者其它能量及沖擊吸收機(jī)構(gòu)，用以減小從飛輪組件30傳遞導(dǎo)車(chē)輛12的可能的震動(dòng)。離合板21還可以在車(chē)輛12合適的低速下使用，借助于接觸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪72或者接觸軌道20，作為運(yùn)動(dòng)減速器，并作為緊急制動(dòng)的形式。
在圖9a和9b中顯示了飛輪組件30的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。飛輪72由電動(dòng)馬達(dá)80通過(guò)軸86來(lái)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)馬達(dá)80由通過(guò)與導(dǎo)體34(圖1)的合適連接的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)馬達(dá)80被安裝在合適的位置上，諸如與支座24安裝在一起的平臺(tái)81上。飛輪72還被支撐在一組減震器84上。如果想要的話(huà)，則驅(qū)動(dòng)小齒輪88的軸86可以具有轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器82，如所示的那樣。由馬達(dá)80驅(qū)動(dòng)的小齒輪88又與小齒輪90嚙合，以致于飛輪72提供了沿任一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，如運(yùn)動(dòng)箭頭所指的那樣。從而，為了沿一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，則將與所期望的驅(qū)動(dòng)軌道70相聯(lián)的氣囊74充氣，并且該氣囊74沿相對(duì)方向驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，將另一個(gè)驅(qū)動(dòng)軌道70的氣囊74充氣，從而使相對(duì)的旋轉(zhuǎn)飛輪72接合。
對(duì)于如所示的那些高速系統(tǒng)，動(dòng)力需求隨著車(chē)輛加速而變大。一旦達(dá)到了車(chē)輛12的設(shè)計(jì)速度，能量消耗穩(wěn)定，為速度的函數(shù)(保持在所期望的速度加上克服空氣動(dòng)力阻力和滾動(dòng)摩擦力上)。為了使本發(fā)明的高速交通系統(tǒng)用的馬達(dá)的尺寸和費(fèi)用降到最小，在環(huán)16中結(jié)合了能量?jī)?chǔ)存飛輪72。這允許較小的馬達(dá)(與輥馬達(dá)分離開(kāi))利用車(chē)輛12的通道之間的時(shí)間，在到達(dá)下一個(gè)車(chē)輛12之前將飛輪72提升到所期望的速度。由于允許帶來(lái)足夠的能量承擔(dān)，且避免了高速機(jī)車(chē)的高成本，因而這是一種節(jié)省成本的設(shè)計(jì)特征。
然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用替代性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于車(chē)輛12。這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括例如磁力推進(jìn)機(jī)構(gòu)、或者用于產(chǎn)生推力的車(chē)載動(dòng)力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，諸如噴氣推進(jìn)的、或者推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力發(fā)生器。
圖2a和2b描繪了車(chē)輛12的另外特征和細(xì)節(jié)。該車(chē)輛12包括中心、圓柱形機(jī)身或者車(chē)體40，其長(zhǎng)度必須為至少三個(gè)連續(xù)定位或者設(shè)置的環(huán)16之間的距離。該車(chē)輛12在每一端還包括傾斜艙42，如果想要的話(huà)，則其可以作為駕駛艙。在車(chē)輛內(nèi)安裝了柴油機(jī)或者其它動(dòng)力發(fā)生器44，用以為車(chē)輛的服務(wù)、賓館和乘客方便的負(fù)荷提供電力，諸如燈光、采暖、空調(diào)、伙食服務(wù)、通風(fēng)等。柴油機(jī)發(fā)生器44從合適的源供應(yīng)能量，諸如在現(xiàn)有方式中的從車(chē)上的燃料箱46中的燃料。為了較高的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)一體性，車(chē)輛12的車(chē)體40可以被設(shè)計(jì)成呈壓縮狀態(tài)，諸如借助于使用拉緊的線(xiàn)纜。
車(chē)輛12還容納了一個(gè)或者多個(gè)氮?dú)夤?8。該氮?dú)夤?8向軌道20內(nèi)部提供氮?dú)?，用以在軌道上產(chǎn)生薄冰層，以減小阻力和滾動(dòng)摩擦力，如這里所述的那樣。在圖5a、5b、6a和6b中更詳細(xì)地顯示了本發(fā)明的這個(gè)特征。圖5a顯示了頂視圖，而圖5b顯示了側(cè)視圖，且這些圖一起描繪了軌道20的細(xì)節(jié)。各軌道20均包括至少一個(gè)接頭50，該接頭50為軌道和車(chē)輛12的撓曲而提供，并且解決了熱膨脹和收縮的問(wèn)題。接頭50包括重疊區(qū)域52，其具有彎曲端，以適應(yīng)接頭的前后撓曲。
軌道20優(yōu)選地限定出彎曲的接觸面54，該接觸面54提供了在五個(gè)軌道20內(nèi)的穩(wěn)定保持車(chē)輛12，如圖4所示。該接觸面54接觸輥18的互補(bǔ)彎曲表面56，并且借助于由氮?dú)夤?8提供的氮?dú)庀到y(tǒng)，在兩個(gè)互補(bǔ)表面之間形成了冷凝表面層或者冰層。沿各軌道20的絕熱套管60保存熱能。如圖6b所示，當(dāng)車(chē)輛沿方向箭頭所示的方向移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生合適的冷凝物薄層，作為軌道20和輥18之間的導(dǎo)前觸點(diǎn)，在該軌道20和輥18之間產(chǎn)生較低的摩擦升力并減小了阻力。這一特征本質(zhì)上減小了運(yùn)行該系統(tǒng)所需要的能量。
圖7、8a和8b顯示了該系統(tǒng)10的底架的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。存儲(chǔ)罐48通過(guò)輸送管線(xiàn)62將冷卻或者液氮或者一些其它合適的冷卻流體供應(yīng)到管58中，該管58被配置在軌道20內(nèi)，并沿著軌道20。輸送管線(xiàn)62中的液氮可以通過(guò)連續(xù)環(huán)而循環(huán)，或者輸送管線(xiàn)62可以被構(gòu)造成使冷卻流體通過(guò)排出口閥或者出口64排出。線(xiàn)性離合板21與若干氣囊或者其它減震器66一起被柔性地安裝在車(chē)輛40上，這些減震器66吸收震動(dòng)，并車(chē)輛平穩(wěn)的乘車(chē)。對(duì)于離合板21頂靠飛輪72的更多極端運(yùn)動(dòng)，一組橡膠止動(dòng)器或者橡膠體68起到了保險(xiǎn)杠的作用，用以吸收震動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)10可以沿其路線(xiàn)設(shè)置在合適的位置上，其帶有如圖10所示的豎直升高系統(tǒng)S。該豎直升高系統(tǒng)S將以類(lèi)似于升高橋梁或者水閘的工程原理運(yùn)行，并且允許另一車(chē)輛通過(guò)該升高系統(tǒng)通過(guò)，同時(shí)其它車(chē)輛已被移動(dòng)到移動(dòng)路徑外，進(jìn)入豎直設(shè)置的架90上，處于服務(wù)位置外。出于多種原因，如下列原因，位于架90中的車(chē)輛12被保持在架90上存放為稍后在交通高峰容量的時(shí)刻使用的車(chē)輛；維修；清潔；保養(yǎng)；服務(wù)等。該豎直升高系統(tǒng)S還可以作為離開(kāi)點(diǎn)上的登乘/裝載臺(tái)。乘客可以進(jìn)入位于架12上的車(chē)輛12，然后該車(chē)輛12將會(huì)在離開(kāi)時(shí)刻被移動(dòng)到移動(dòng)路徑上。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)10在沿其路線(xiàn)上的合適位置處還可以具有側(cè)向或者水平的轉(zhuǎn)移/存放系統(tǒng)L(圖11)。該側(cè)向系統(tǒng)L具有合適數(shù)量的環(huán)16，這些環(huán)16可以沿著與移動(dòng)路徑垂直的方向在支座支撐的較大環(huán)形殼體94內(nèi)側(cè)向移動(dòng)。和豎直系統(tǒng)S一樣，側(cè)向系統(tǒng)L允許車(chē)輛移動(dòng)離開(kāi)移動(dòng)的主路徑，以便于存放、保持以及上述的與豎直系統(tǒng)S有關(guān)的其它原因。應(yīng)當(dāng)理解還可以采用結(jié)合豎直和水平轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)。
而且，本發(fā)明的系統(tǒng)10具有轉(zhuǎn)動(dòng)站臺(tái)或者臺(tái)R(圖12)，按照類(lèi)似于鐵路機(jī)車(chē)庫(kù)的原則操作。支座安裝的支撐件100和102分別可以沿圓形、弓形路徑101和103繞著中心定位的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐件104移動(dòng)。這些支撐件100、102和104以其它方式具有與帶有圖4、4a或者4b中所示類(lèi)型的環(huán)16的支撐件14相似的結(jié)構(gòu)和操作。該支撐件100、102和104被移動(dòng)進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)的位置，以接納沿第一方向進(jìn)入臺(tái)R的車(chē)輛12，如圖12所示。在車(chē)輛12移動(dòng)到由支撐件100、102和104支撐的位置上后，支撐件100和102被沿著它們圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)支撐件104的弓形路徑移動(dòng)，直至車(chē)輛12與如所示的、位于沿新的移動(dòng)方向的116或者118處的不同組的環(huán)16對(duì)準(zhǔn)。
在任一軌道系統(tǒng)中，能量損失歸結(jié)于兩個(gè)主要因素。一個(gè)因素是由軌道和車(chē)輪之間的相互作用所產(chǎn)生的滾動(dòng)摩擦，而另一個(gè)因素是空氣動(dòng)力阻力。滾動(dòng)作用實(shí)際上是恒定的，而且隨著火車(chē)的速度或者重量變化很小。和滾動(dòng)摩擦不同，空氣動(dòng)力阻力隨著速度變化很大，并且隨速度的平方而增加。從而，兩倍的速度導(dǎo)致了四倍的空氣動(dòng)力阻力。一般而言，在速度55英里每小時(shí)到70英里每小時(shí)之間的范圍內(nèi)，空氣動(dòng)力阻力能量損失開(kāi)始超過(guò)滾動(dòng)摩擦。如已經(jīng)指出的，客車(chē)12的形狀可以根據(jù)所意圖的設(shè)計(jì)速度而變化。
對(duì)于火車(chē)，克服滾動(dòng)摩擦所消耗的能量顯示出隨著速度增加較小的增加。對(duì)于高速，諸如大于150英里每小時(shí)，在能量損失方面，空氣動(dòng)力相關(guān)的問(wèn)題有大的多的關(guān)系。出于這種原因，如圖13、14和15所示，軌道20可以被構(gòu)造成向前延伸通過(guò)車(chē)體40的端部，從而形成了呈減小空氣阻力構(gòu)造的向后傾斜的前端表面；和聯(lián)接在車(chē)輛40上的翼片部件122，用以減小空氣阻力和轉(zhuǎn)向的目的，并且抵抗重力偏轉(zhuǎn)。
在圖13中的軌道120在車(chē)體12前后延伸的原因在于，減小變成懸臂的重量，從而減小了偏轉(zhuǎn)量。延伸的軌道120與下一組輥18接觸，且車(chē)體12的重量開(kāi)始轉(zhuǎn)移到下一組輥18上。在車(chē)體12離開(kāi)輥18時(shí)，在該車(chē)體12的后部產(chǎn)生相反的情況。輥18上的即時(shí)重量隨著客車(chē)離開(kāi)輥而減小，從而防止了猛然動(dòng)作。軌道120還被傾斜成抵消了偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的殘余，從而提供了平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。翼片122可以移動(dòng)，且可以如圖15所示的繞對(duì)應(yīng)于車(chē)輛12的縱向軸線(xiàn)的軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)。從而，該翼片122以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式安裝在從車(chē)輛12的傾斜艙42的鼻部延伸到軌道120集合在一起的點(diǎn)124的結(jié)構(gòu)。翼片122能夠進(jìn)行一些轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以將產(chǎn)生垂直于翼片表面的升高的速度。在高速下，這種較小量的升高將趨向于使軌道120沿引導(dǎo)升高的方向移動(dòng)。這還抵消了偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，并且可以用來(lái)幫助轉(zhuǎn)向，以向車(chē)輛12提供逐漸的轉(zhuǎn)向。
而且，將軌道冷卻到局部露點(diǎn)以下，并接著冷卻到水的冰點(diǎn)以下，這將使大氣水分冷凝在軌道上，并形成在車(chē)輪的鋼和鋼軌之間的分子相結(jié)合的屏障。由于對(duì)于處理液氮的冷卻成本相對(duì)便宜(但是也可以使用其它方法)，因而提出了這種方法。
對(duì)于高速運(yùn)行，當(dāng)動(dòng)力借助于從飛輪組件30的摩擦能量傳遞而供應(yīng)時(shí)，由于滾動(dòng)摩擦造成的能量損失減小，因而可以極大地降低所消耗的能量。在水分冷凝在軌道上時(shí)，它一般會(huì)結(jié)冰，然后在軌道接近輥且壓力升高時(shí)變成液體。這應(yīng)當(dāng)在兩個(gè)表面之間的高壓作用下產(chǎn)生水的邊界層，從而產(chǎn)生打滑效應(yīng)。這還可以被認(rèn)為是粘性打滑的形式。借助于增加細(xì)小水霧蒸汽，可以提高這一點(diǎn)，其中水霧蒸汽隨著軌道移動(dòng)，并且包括增加蒸汽中的化學(xué)添加物的表面張力。總的目的是減小軌道和輥之間形成分子和/或金屬結(jié)合的能力，從而減小了打斷這些結(jié)合所需要的能量。
如果完全使用，則軌道冷卻技術(shù)將找到它們用于在更高速度下運(yùn)行的最佳應(yīng)用。除了節(jié)省能量之外，效果應(yīng)當(dāng)還包括從軌道/輥接觸發(fā)出的較低的噪聲水平。而且，當(dāng)它必需迫使客車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，其將具有潤(rùn)滑效果。
在前面的說(shuō)明書(shū)中已經(jīng)描述了本發(fā)明的原理、優(yōu)選實(shí)施例以及運(yùn)行方式。由于所公開(kāi)的具體形式被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因而本發(fā)明并不認(rèn)為限定于這些具體形式。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的要旨的情況下做出多種變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)輸系統(tǒng)，其包括長(zhǎng)條的車(chē)輛；多個(gè)支撐件，供該車(chē)輛在支撐件上移動(dòng)；以及位于各支撐件上的驅(qū)動(dòng)裝置，用以選擇性地接合車(chē)輛。
2.一種交通系統(tǒng)，其包括車(chē)輛；設(shè)置在供車(chē)輛移動(dòng)的路線(xiàn)上的多個(gè)支撐件；該支撐件在架高位置處具有至少一個(gè)安裝在其內(nèi)的環(huán)，用于使車(chē)輛沿移動(dòng)路線(xiàn)移動(dòng)；該環(huán)具有動(dòng)力源，該動(dòng)力能夠傳遞到車(chē)輛上，用于使車(chē)輛沿移動(dòng)路線(xiàn)移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的交通系統(tǒng)，其中，所述環(huán)具有至少一個(gè)洞口，在其內(nèi)形成供車(chē)輛從其中通過(guò)的通道。
4.如權(quán)利要求3所述的交通系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力源安裝于所述洞口的附近，以便于接觸車(chē)輛，并使該車(chē)輛沿移動(dòng)路線(xiàn)移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求3所述的交通系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力源在洞口附近與環(huán)安裝在一起，以便于接觸車(chē)輛，并使該車(chē)輛沿移動(dòng)路線(xiàn)移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求3所述的交通系統(tǒng)，其中，所述洞口在豎直截面上與所述車(chē)輛的車(chē)體外形相符合。
7.如權(quán)利要求2所述的交通系統(tǒng)，其中，所述環(huán)具有多個(gè)洞口，在其內(nèi)形成供車(chē)輛從其中通過(guò)的通道。
8.如權(quán)利要求7所述的交通系統(tǒng)，其中，所述洞口被水平地設(shè)置在環(huán)中。
9.如權(quán)利要求7所述的交通系統(tǒng)，其中，所述洞口被豎直地設(shè)置在環(huán)中。
10.如權(quán)利要求2所述的交通系統(tǒng)，其中，所述支撐件在移動(dòng)路線(xiàn)上方的架高位置處被安裝在若干支座上。
11.如權(quán)利要求10所述的交通系統(tǒng)，其還包括安裝在支座下方的支撐基底。
12.如權(quán)利要求2所述的交通系統(tǒng)，其還包括豎直起重機(jī)，用以將車(chē)輛豎直地移動(dòng)到移動(dòng)路徑以外。
13.如權(quán)利要求2所述的交通系統(tǒng)，其還包括橫向轉(zhuǎn)移裝置，用以將車(chē)輛遠(yuǎn)離移動(dòng)路徑橫向移動(dòng)。
14.如權(quán)利要求2所述的交通系統(tǒng)，其還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用以改變車(chē)輛的移動(dòng)路徑。
15.一種運(yùn)輸系統(tǒng)，包括至少三個(gè)支撐件，每個(gè)支撐件都具有洞口；同時(shí)延伸穿過(guò)所述三個(gè)支撐件的洞口的長(zhǎng)條車(chē)輛；以及推動(dòng)所述車(chē)輛穿過(guò)所述洞口的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置包括與軌道接合的動(dòng)力輥。
17.如權(quán)利要求16所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其還包括在軌道附近流動(dòng)的冷卻流體，在軌道上產(chǎn)生冷凝物。
18.如權(quán)利要求16所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其還包括用于冷卻軌道的裝置，用以在軌道上形成冰層。
19.如權(quán)利要求16所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述軌道從車(chē)頭延伸到車(chē)尾。
20.如權(quán)利要求15所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其還包括位于車(chē)輛上的線(xiàn)性離合器。
21.如權(quán)利要求20所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述線(xiàn)性離合器包括安裝在車(chē)輛上的飛輪。
22.如權(quán)利要求15所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其還包括位于每個(gè)支撐件上的串列洞口。
23.如權(quán)利要求15所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置包括車(chē)載磁力推進(jìn)動(dòng)力產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生推力。
24.一種用于減小摩擦的設(shè)備，其包括以滾動(dòng)方式與軌道接合的輪子；在該軌道附近流動(dòng)的冷卻流體；以及在該軌道和轉(zhuǎn)輪之間形成的冷凝物。
全文摘要
一種公共交通系統(tǒng)，其包括多個(gè)支座安裝的環(huán)，這些環(huán)向移動(dòng)通過(guò)它們的車(chē)輛提供支撐。支座在地面上間隔開(kāi)，但是不需要地面上或者地面上方的軌道或者連接結(jié)構(gòu)。地下導(dǎo)管載有電纜和通信電纜，這些電纜將這些支座連接在一起。所述環(huán)包括多個(gè)輥，用以驅(qū)動(dòng)、引導(dǎo)并使車(chē)輛在低速下穩(wěn)定。在支座上安裝有F或者更高速的飛輪。該飛輪優(yōu)選地由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其接合與環(huán)分離開(kāi)的車(chē)輛上的摩擦板或者離合板。該摩擦板或者線(xiàn)性離合器被安裝成與車(chē)輛上的環(huán)分隔開(kāi)，并被降低，以便于與飛輪接合或者脫離接合。該飛輪還被安裝在減震器上，用以使車(chē)輛平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)E04H12/00GK1871155SQ200480030965
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者羅伯特·C·普利亞姆 申請(qǐng)人:管狀軌道公司