一種城市軌道交通系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種城市軌道交通系統(tǒng)，包括列車車體，在列車車體兩側(cè)設置牽引磨耗板；在地面車站布置列車牽引制動傳動系統(tǒng)，所述列車牽引制動傳動系統(tǒng)包括驅(qū)動電機、飛輪、調(diào)速機構(gòu)、牽引輪，所述驅(qū)動電機和飛輪通過調(diào)速機構(gòu)與牽引輪傳動連接，所述牽引輪與列車車體的牽引磨耗板相對應。本實用新型尤其適用中、小城市或城鎮(zhèn)，中、小城市或城鎮(zhèn)中客流密度不大，且相鄰兩站臺之間的距離也不是太遠，如0.8千米至3千米這個范圍內(nèi)。本實用新型為自重輕、小編組、短發(fā)車間隔的小型車系統(tǒng)，以安全、快捷運送乘客，車輛自重越輕，載客量越大，利用率和節(jié)能效果越好。
【專利說明】一種城市軌道交通系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及軌道交通領(lǐng)域，特別涉及一種城市軌道交通系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道交通是解決城市交通擁堵、空氣污染以及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然方向。目前 各大城市都在著力建設和發(fā)展城市軌道交通，如地鐵、輕軌等。
[0003] 城市軌道交通在實際應用過程中，還存在著一些問題，如車輛自重較大、牽引能耗 較高、列車運營可靠性有待進一步提升等。對于現(xiàn)有城市軌道交通系統(tǒng)，還需要不斷優(yōu)化和 解決運營中存在的能耗、振動、噪聲等問題，使其更加綠色安全。
[0004] 未來城市的發(fā)展方向是重點發(fā)展中、小城市或城鎮(zhèn)，同時限制大城市的發(fā)展，以實 現(xiàn)資源的合理配置。中小城市中客流密度不大，宜采用自重輕、小編組、短發(fā)車間隔的小型 車系統(tǒng)，以安全、快捷運送乘客，車輛自重越輕，載客量越大，利用率和節(jié)能效果越好。
[0005] 綠色城市軌道交通的發(fā)展方向是綠色節(jié)能、綠色環(huán)保、經(jīng)濟適用、安全可靠。因此， 未來中小城市發(fā)展綠色軌道交通需要構(gòu)建新的軌道交通系統(tǒng)體系，從系統(tǒng)上給出綠色解決 方案。 實用新型內(nèi)容
[0006] 針對上述問題，本實用新型提供了一種動力系統(tǒng)在車站地面上的新型軌道交通系 統(tǒng)，具有節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟適用、安全可靠的特點，可在發(fā)展綠色、智能的城市軌道交通中進行 應用。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0008] -種城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，包括列車車體，在列車車體兩側(cè)設置牽引磨 耗板；在地面車站布置列車牽引制動傳動系統(tǒng)，所述列車牽引制動傳動系統(tǒng)包括驅(qū)動電機、 飛輪、調(diào)速機構(gòu)、牽引輪，所述驅(qū)動電機和飛輪通過調(diào)速機構(gòu)與牽引輪傳動連接，所述牽引 輪與列車車體的牽引磨耗板相對應。
[0009] 在本實用新型中，所述列車牽引制動傳動系統(tǒng)的驅(qū)動電機設置在一推送裝置上， 通過該推送裝置控制驅(qū)動電機與飛輪之間連接或者脫離，正常情況下驅(qū)動電機和飛輪脫 離。
[0010] 在本實用新型中，所述列車牽引制動傳動系統(tǒng)還包括一控制牽引輪貼合或者脫離 所述牽引磨耗板的擺動裝置。
[0011] 在本實用新型中，所述牽引輪包括兩組，分別布置在列車車體兩側(cè)；每組牽引輪組 又包括沿列車長度方向排列布設的若干個牽引輪。
[0012] 在本實用新型中，所述牽引輪為橡膠輪。
[0013] 在本實用新型中，所述城市軌道交通系統(tǒng)還包括用以將列車牽引到最近車站的纜 繩系統(tǒng)，所述纜繩系統(tǒng)包括設置在地面上的纜繩和設置在列車車體上的用以連接纜繩的固 定件。
[0014] 在本實用新型中，在軌道上設置有磁軌制動裝置。
[0015] 在本實用新型中，在地面車站布置用于稱量列車重量以便于計算阻力的列車稱重 系統(tǒng)。
[0016] 在本實用新型中，所述城市軌道交通系統(tǒng)還包括一控制系統(tǒng)，所述列車稱重系統(tǒng)、 電機均與該控制系統(tǒng)連接；所述列車牽引制動傳動系統(tǒng)中設置有用以測量轉(zhuǎn)速測速傳感 器，該轉(zhuǎn)速測速傳感器與控制系統(tǒng)連接。
[0017] 在本實用新型中，相鄰兩個地面車站間采用大坡道線路，由下坡、平坡和上坡三個 區(qū)段中的一個或者多個組合而成。
[0018] 在本實用新型中，相鄰兩個地面車站的線路設置成凹形，地面車站設置在地面，線 路設置在地下，地面車站位于線路的高點。
[0019] 在本實用新型中，列車車體的節(jié)數(shù)為1-4節(jié)。
[0020] 本實用新型的工作原理是：驅(qū)動電機和飛輪是系統(tǒng)牽引能量的來源，根據(jù)需要將 能量通過調(diào)速機構(gòu)傳遞給牽引輪。一般情況下，優(yōu)先使用飛輪驅(qū)動。牽引時，根據(jù)列車車體 所需牽引力的大小，控制系統(tǒng)控制一定數(shù)量的牽引輪和列車車體兩側(cè)的牽引磨耗板貼合， 通過牽引輪和牽引磨耗板相互作用產(chǎn)生的摩擦力，將飛輪的能量和牽引力傳遞給列車，并 驅(qū)動列車前進；列車進站時，根據(jù)列車制動所需制動力大小，控制一定數(shù)量的牽引輪和牽引 磨耗板貼合，將列車的速度傳遞到牽引輪，并通過調(diào)速機構(gòu)傳遞給飛輪，進行能量回收和儲 存。隨著列車運行能量的消耗，每個飛輪儲存的能量也會下降，通過控制系統(tǒng)對飛輪的轉(zhuǎn)速 進行監(jiān)控，如飛輪儲存能量小于設定的閥值，可通過驅(qū)動電機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，對飛輪儲能進 行補充，正常情況下驅(qū)動電機和飛輪脫離。列車在線路區(qū)間運行，通過線路實現(xiàn)輔助牽引 (下坡）和輔助制動（上坡）。
[0021] 本實用新型尤其適用中、小城市或城鎮(zhèn)，中、小城市或城鎮(zhèn)中客流密度不大，且相 鄰兩站臺之間的距離也不是太遠，如0. 8千米至3千米這個范圍內(nèi)。
[0022] 本實用新型的列車牽引制動傳動系統(tǒng)設置在車站地面上，列車的出站啟動加速和 到站制動停車通過設置在站臺的列車牽引制動傳動系統(tǒng)實現(xiàn)。與現(xiàn)有的軌道交通系統(tǒng)相 t匕，列車車載牽引、制動、輔助系統(tǒng)等可以取消，列車僅保留蓄電池或超級電容等設備給照 明、空調(diào)以及應急系統(tǒng)供電。列車結(jié)構(gòu)設計大大簡化，列車自重大幅度降低，列車故障點減 少，列車可靠性有較大提升。
[0023] 本實用新型設置有纜繩系統(tǒng)，當車輛出現(xiàn)故障時，可通過纜繩將列車牽引到最近 車站實施乘客疏散和救援。
[0024] 本實用新型為自重輕、小編組、短發(fā)車間隔的小型車系統(tǒng)，以安全、快捷運送乘客， 車輛自重越輕，載客量越大，利用率和節(jié)能效果越好。
[0025] 本實用新型的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚 地了解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本實用新型的示意圖。
[0027] 圖2為本實用新型地面車站布置的列車牽引、制動和傳動系統(tǒng)。
[0028] 圖3為本實用新型的節(jié)能坡線路圖。
[0029] 圖4為本實用新型案例仿真的節(jié)能坡線路圖。
[0030] 圖5為本實用新型案例仿真的列車運行距離-速度曲線。
[0031] 圖6為本實用新型案例仿真的列車運行時間-速度曲線。
[0032] 圖7為本實用新型案例仿真的列車運行距離-加/減速度曲線。
[0033] 圖8為本實用新型案例仿真的列車牽引時各飛輪能量消耗變化圖。
[0034] 圖9為本實用新型案例仿真的列車再生制動時各飛輪能量補償圖。
[0035] 圖10為本實用新型案例仿真的電機給各飛輪補充能量圖。
[0036] 圖11為本實用新型案例仿真的列車運行距離-牽引/制動功率曲線圖。
【具體實施方式】
[0037] 為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體實施例進一步闡述本實用新型。
[0038] 參見圖1和2, 一種城市軌道交通系統(tǒng)，包括列車車體100,在列車車體100兩側(cè)設 置牽引磨耗板101。在地面車站布置列車牽引制動傳動系統(tǒng)200,列車牽引制動傳動系統(tǒng) 200包括驅(qū)動電機203、調(diào)速機構(gòu)201、牽引輪202、飛輪204,飛輪204起到儲能作用，飛輪 204與調(diào)速機構(gòu)201連接；驅(qū)動電機203設置在一推送裝置（圖中未標示）上，通過該推送 裝置控制驅(qū)動電機與飛輪之間連接或者脫離，正常情況下驅(qū)動電機203和飛輪204脫離。調(diào) 速機構(gòu)201與牽引輪202傳動連接，牽引輪與列車車體的牽引磨耗板相對應。
[0039] 牽引輪202包括兩組，分別布置在列車車體100兩側(cè)；每組牽引輪組又包括沿列車 長度方向排列布設的若干個牽引輪。列車牽引制動傳動系統(tǒng)還包括一控制牽引輪貼合或者 脫離所述牽引磨耗板的擺動裝置（圖中未標示），以便于控制所需要的牽引輪個數(shù)貼合或 者脫離牽引磨耗板。
[0040] 另外，在地面車站布置用于稱量列車重量以便于計算阻力的列車稱重系統(tǒng)。城市 軌道交通系統(tǒng)還包括一控制系統(tǒng)，列車稱重系統(tǒng)、電機均與該控制系統(tǒng)連接；列車牽引制動 傳動系統(tǒng)中設置有用以測量轉(zhuǎn)速測速傳感器，該轉(zhuǎn)速測速傳感器與控制系統(tǒng)連接。
[0041] 參見圖3,相鄰車站間采用大坡道線路，分為下坡302、平坡303和上坡304三個區(qū) 段，坡道兩端和站臺301、平坡區(qū)段303相連接，并使節(jié)能坡道盡量靠近車站，以發(fā)揮最大節(jié) 能效果。相鄰兩個地面車站的線路設置成凹形，地面車站設置在地面，線路設置在地下，地 面車站位于線路的高點。站臺長度可根據(jù)運營列車的長度設定。
[0042] 本實用新型的工作原理是：驅(qū)動電機203和飛輪204是系統(tǒng)牽引能量的來源，根 據(jù)需要將能量通過調(diào)速機構(gòu)傳遞給牽引輪202。一般情況下，優(yōu)先使用飛輪204驅(qū)動。牽 引時，根據(jù)列車車體100所需牽引力的大小，控制系統(tǒng)控制一定數(shù)量的牽引輪和列車車體 兩側(cè)的牽引磨耗板101貼合，通過牽引輪202和牽引磨耗板101相互作用產(chǎn)生的摩擦力，將 飛輪204的能量和牽引力傳遞給列車，并驅(qū)動列車前進；列車進站時，根據(jù)列車制動所需制 動力大小，控制一定數(shù)量的牽引輪和牽引磨耗板貼合，將列車的速度傳遞到牽引輪，并通過 調(diào)速機構(gòu)傳遞給飛輪，進行能量回收和儲存。隨著列車運行能量的消耗，每個飛輪儲存的能 量也會下降，通過控制系統(tǒng)對飛輪的轉(zhuǎn)速進行監(jiān)控，如飛輪儲存能量小于設定的閥值，可通 過驅(qū)動電機203帶動飛輪204旋轉(zhuǎn)，對飛輪儲能進行補充，正常情況下驅(qū)動電機203和飛輪 204脫離。列車在線路區(qū)間運行，通過線路實現(xiàn)輔助牽引（下坡）和輔助制動（上坡）。與 現(xiàn)有的軌道交通系統(tǒng)相比，列車車載牽引、制動、輔助系統(tǒng)等可以取消，列車僅保留蓄電池 或超級電容等設備給照明、空調(diào)以及應急系統(tǒng)供電。列車結(jié)構(gòu)設計大大簡化，列車自重大幅 度降低，列車故障點減少，列車可靠性有較大提升。
[0043] 城市軌道交通系統(tǒng)還包括用以將列車牽引到最近車站的纜繩系統(tǒng)103,纜繩系統(tǒng) 包括設置在地面上的纜繩和設置在列車車體上的用以連接纜繩的固定件。當車輛出現(xiàn)故障 時，可通過纜繩將列車牽引到最近車站實施乘客疏散和救援。
[0044] 在軌道上設置有磁軌制動裝置102,用于緊急制動。
[0045] 列車運行過程中的各項運動學參數(shù)可根據(jù)各時刻的牽引計算公式求得，如：
[0046] M(l+y )a = F-ff-G-R
[0047] 式中：a為列車加速度；F為列車牽引力，W為列車運行阻力，Wq為列車啟動阻力， G為坡道阻力，R為曲線阻力，Y為列車回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)，一般取為0.1。
[0048] 根據(jù)車輛運行情況，有牽引、惰行、制動三種運行工況。工況不同，作用于列車上的 合力也不同。
[0049] (1)牽引運行時，牽引力和列車運行阻力同時作用于列車上，列車運行的加速度為
【權(quán)利要求】
1. 一種城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，包括列車車體，在列車車體兩側(cè)設置牽引磨耗 板；在地面車站布置列車牽引制動傳動系統(tǒng)，所述列車牽引制動傳動系統(tǒng)包括驅(qū)動電機、飛 輪、調(diào)速機構(gòu)、牽引輪，所述驅(qū)動電機和飛輪通過調(diào)速機構(gòu)與牽引輪傳動連接，所述牽引輪 與列車車體的牽引磨耗板相對應。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，所述列車牽引制動傳動系 統(tǒng)的驅(qū)動電機設置在一推送裝置上，通過該推送裝置控制驅(qū)動電機與飛輪之間連接或者脫 離，正常情況下驅(qū)動電機和飛輪脫離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，所述列車牽引制動傳動系 統(tǒng)還包括一控制牽引輪貼合或者脫離所述牽引磨耗板的擺動裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引輪包括兩組，分別 布置在列車車體兩側(cè)；每組牽引輪組又包括沿列車長度方向排列布設的若干個牽引輪。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引輪為橡膠輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，所述城市軌道交通系統(tǒng)還 包括用以將列車牽引到最近車站的纜繩系統(tǒng)，所述纜繩系統(tǒng)包括設置在地面上的纜繩和設 置在列車車體上的用以連接纜繩的固定件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，在軌道上設置有磁軌制動 裝直。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，在地面車站布置用于稱量 列車重量以便于計算阻力的列車稱重系統(tǒng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，所述城市軌道交通系統(tǒng)還 包括一套控制系統(tǒng)，所述列車稱重系統(tǒng)、電機均與該控制系統(tǒng)連接；所述列車牽引制動傳動 系統(tǒng)中設置有用以測量轉(zhuǎn)速測速傳感器，該轉(zhuǎn)速測速傳感器與控制系統(tǒng)連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，相鄰兩個地面車站間采用 大坡道線路，由下坡、平坡和上坡三個區(qū)段中的一個或者多個組合而成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，相鄰兩個地面車站的線路 設置成凹形，地面車站設置在地面，線路設置在地下，地面車站位于線路的高點。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市軌道交通系統(tǒng)，其特征在于，列車車體的節(jié)數(shù)為1-4節(jié)。
【文檔編號】B61B13/00GK204095813SQ201420478184
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】楊利軍, 胡用生, 朱深祺 申請人:上海軌道交通設備發(fā)展有限公司