一種附著力可控的單軌列車(chē)及單軌交通系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及單軌列車(chē)裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種附著力可控的單軌列車(chē)及單軌交通系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著當(dāng)今社會(huì)的日益全球化，連續(xù)運(yùn)輸需求與日倶增，而與此同時(shí)，交通工具運(yùn)輸空間卻以同樣的速度日益減少(尤其是在城區(qū))。因此，亟待開(kāi)發(fā)各種不需要占用“私人”交通已十分擁擠的道路的新式運(yùn)輸系統(tǒng)。
[0003]短途公共交通所使用的單軌運(yùn)輸系統(tǒng)需要直接分享使用道路空間，并且在低成本和執(zhí)行時(shí)間方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)相對(duì)于“地鐵”和“有軌電車(chē)”尤為顯著。相對(duì)于這些系統(tǒng)而言，單軌交通對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施要求較低，成本和運(yùn)行時(shí)間最高可減少70% ;此外，所用車(chē)輛重量更輕，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化，從而減少運(yùn)行成本和維護(hù)需求。
[0004]現(xiàn)今使用中的單軌系統(tǒng)的性能相當(dāng)一般，其能耗高于軌道系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)力容易受到窄軌距和軌道形狀的影響。因此，它們特別適用于市區(qū)交通或20/30公里半徑內(nèi)的交通運(yùn)輸。若250公里以?xún)?nèi)的中距離運(yùn)輸能夠采用單軌運(yùn)輸系統(tǒng)，許多城市交通問(wèn)題將迎刃而解，尤其是當(dāng)我們認(rèn)為現(xiàn)代化大都市的市區(qū)或市郊范圍內(nèi)仍建有數(shù)百公里的軌道時(shí)。其中，地鐵網(wǎng)絡(luò)(即地鐵系統(tǒng))經(jīng)濟(jì)性運(yùn)營(yíng)十分復(fù)雜，且不利于輕軌表面結(jié)構(gòu)安全，因?yàn)榈缆肪W(wǎng)(即公路系統(tǒng))存在連續(xù)交叉。因此，單軌網(wǎng)絡(luò)可很好地克服傳統(tǒng)道路運(yùn)輸?shù)囊恍┚窒扌浴?br>[0005]具體來(lái)說(shuō)，我們分析了公路運(yùn)輸相對(duì)于鐵路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。就牽引磨損而言，公路運(yùn)輸中的車(chē)輪摩擦系數(shù)較大，因此公路車(chē)輛所傳輸?shù)呐ぞ馗哂阼F路設(shè)備上相同重量的牽引。給定重量條件下較高的扭矩值可實(shí)現(xiàn)更高的加速度和更短的剎車(chē)距離，還可在連續(xù)表面上運(yùn)行，成本幾乎和柏油與混凝土路面一樣低，此外還能更好地調(diào)整方向變化(曲線(xiàn))。另一方面，柏油或混凝土表面的摩擦系數(shù)大于不銹鋼，因此，能耗需求要大得多。
[0006]鐵路車(chē)輛在鋼軌上實(shí)現(xiàn)牽引，附著系數(shù)遠(yuǎn)低于橡膠上的牽引。因此，若要實(shí)現(xiàn)相同的性能(加速和制動(dòng))，鐵路車(chē)輛必須使用大于橡膠上驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛的“附著”重量，因此，鐵路車(chē)輛在啟動(dòng)和加速階段所需的功率和能耗均較高；相比之下，鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)極低，恒速運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)所需能量比輪式車(chē)輛要小得多。
[0007]Fmax =車(chē)輛可產(chǎn)生的最大牽引力，F(xiàn)max其與附著力呈函數(shù)關(guān)系；P =驅(qū)動(dòng)輪上的重量；δ =摩擦系數(shù)；車(chē)速不超過(guò)130公里/時(shí)的情況下，橡膠輪胎在干柏油路面上的摩擦系數(shù)一般為0.5?1.2 (商用輪胎)，干燥軌道通常為0.13?0.33。Fmax = P* δ，上述Fmax、P、δ存在上述關(guān)系公式。
[0008]因此，軌道車(chē)輛不適用于以頻繁加速和減速為特點(diǎn)的“市區(qū)”交通，但適用于加速和減速之間勻速運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的中距離和長(zhǎng)距離運(yùn)輸。上述分析表明輪式車(chē)輛更適合短距離客運(yùn)，尤其是在需要頻繁加速和減速且陡坡和“窄”彎較多的市區(qū)和市郊。但相對(duì)而言，軌道車(chē)輛在剎車(chē)和啟動(dòng)次數(shù)較少的中長(zhǎng)距離運(yùn)輸中具有更高的經(jīng)濟(jì)性。
[0009]但是傳統(tǒng)的單軌軌道列車(chē)，在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)無(wú)法快速實(shí)現(xiàn)快速加速和快速減速制動(dòng)停車(chē)，在勻速時(shí)消耗能量較大并不節(jié)能；因此如何設(shè)計(jì)出一種節(jié)能且牽引控制性好的單軌列車(chē)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的主要目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種節(jié)能且牽引和控制性能好的單軌列車(chē)及使用這種單軌列車(chē)的單軌交通系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明提供一種附著力可控的單軌列車(chē)及單軌交通系統(tǒng)，以解決上述問(wèn)題。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0013]本發(fā)明提供了一種附著力可控的單軌列車(chē)，包括多個(gè)車(chē)廂和位于車(chē)廂底部的托架100，所述托架100上安裝有車(chē)輪，所述車(chē)輪包括具有動(dòng)力的至少一對(duì)主動(dòng)的導(dǎo)輪101，所述導(dǎo)輪101成對(duì)地對(duì)稱(chēng)設(shè)置在軌道的兩側(cè)下方，且所述導(dǎo)輪的徑向與軌道的豎直方向形成斜向上的夾角；所述托架100上還安裝有與所述導(dǎo)輪相連的預(yù)加載控制系統(tǒng)，所述預(yù)加載控制系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)輪移動(dòng)以調(diào)整所述導(dǎo)輪101對(duì)軌道200的附著力。
[0014]優(yōu)選地，所述預(yù)加載控制系統(tǒng)包括連接到所述導(dǎo)輪101并用于驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)輪101移動(dòng)的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0015]優(yōu)選地，所述托架100包括位于軌道上方的架體103和自所述架體向下延伸并往軌道兩側(cè)靠攏的兩對(duì)導(dǎo)輪安裝臂104，各導(dǎo)輪安裝臂104的下端安裝有一個(gè)導(dǎo)輪101，每對(duì)導(dǎo)輪安裝臂104環(huán)抱在所述軌道200的兩側(cè)。
[0016]優(yōu)選地，所述架體103上安裝有在軌道頂部上滾動(dòng)的豎直滾動(dòng)輪105。
[0017]優(yōu)選地，所述托架100還包括自所述架體103向下延伸至軌道下部的一對(duì)水平輪安裝臂106，各水平輪安裝臂106的下端安裝有沿軌道200下部側(cè)壁滾動(dòng)的水平滾動(dòng)輪107。
[0018]優(yōu)選地，所述車(chē)廂包括廂身300和底盤(pán)400，所述底盤(pán)400包括前段401、中間段402和后段403，所述中間段402分別與所述前段401和所述后段403鉸接，形成所述前段401和所述后段403可相對(duì)于所述中間段402樞轉(zhuǎn)的分節(jié)連接，所述托架100分別對(duì)應(yīng)地安裝在鉸接點(diǎn)位置；所述廂身300也與所述底盤(pán)400對(duì)應(yīng)依次分為廂身前節(jié)301、廂身中節(jié)302、廂身后節(jié)303，各節(jié)廂身分別對(duì)應(yīng)于所述底盤(pán)的前段401、中間段402和后段403，廂身前節(jié)301、廂身中節(jié)302、廂身后節(jié)303之間相鄰節(jié)廂身采用接縫件304連接。
[0019]優(yōu)選地，所述接縫件304為橡膠結(jié)構(gòu)件。
[0020]優(yōu)選地，所述中間段402的兩端設(shè)置有突出的圓弧形連接板412，所述前段401和所述后段403相應(yīng)設(shè)置有帶圓弧形臺(tái)階的承接板413，所述連接板412與所述承接板413適配地層疊并以可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式進(jìn)行固定，所述連接板412和所述承接板413的相對(duì)面上開(kāi)設(shè)有匹配的圓形通孔。
[0021]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種單軌交通系統(tǒng)，包括軌道200和前述的任一種附著力可控的單軌列車(chē)，所述軌道200的兩側(cè)具有面向斜下方的與單軌列車(chē)的所述導(dǎo)輪相配合的承壓面201。
[0022]優(yōu)選地，所述軌道的所述承壓面201為平整的斜面或內(nèi)凹的曲面。
[0023]需要說(shuō)明的是，眾所周知，“橡膠輪胎牽引的運(yùn)輸”具有較高的附著率，比起鐵軌運(yùn)輸它可以在“附著”重量相同的情況下釋放更高的并矢。這就使得輪胎交通工具（在重量相同的情況下)可以擁有更高的加速度，并且可以在更短的距離內(nèi)?？俊５橇硪环矫孑喬?瀝青的摩擦系數(shù)比鋼鐵與鋼鐵的摩擦系數(shù)大，因此勻速狀態(tài)下運(yùn)行所需的能源量肯定更尚。
[0024]在鐵軌運(yùn)輸中，附著率要比輪胎運(yùn)輸中的附著率低。因而要想獲得類(lèi)似的特性(在加速和剎車(chē)時(shí))就必須擁有更大的“附著”重量，所以鐵軌運(yùn)輸工具就必須要有更大的馬力，在運(yùn)行中消耗更多的能源，同理，摩擦系數(shù)很低，因此勻速下的行進(jìn)中卻比輪胎運(yùn)輸工具需要更少的能源。
[0025]如果我們用“STmax”來(lái)表示最大牽引力，用“P”來(lái)表示負(fù)載在動(dòng)力輪胎上的重量，用S來(lái)表示附著率，(商用輪胎與干瀝青之間為1.2和0.5，與干的雙軌之間的附著率為0.33和0.22之間，時(shí)速可達(dá)每小時(shí)130公里)