车辆线性气动推进系统的制作方法

专利名称：车辆线性气动推进系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来沿轨道驱动车辆的线性推进系统，例如可以代替铁路系统而被使用。本发明还提供沿轨道推动车辆的方法。
当今，大多数铁路系统包括具有在铁轨上运行的铁车轮的列车，并载有机车发动机，并且如果不是电动力，则还会携带有燃料。这些列车能效不足，并且释放导致温室效应以及破坏臭氧的气体从而破坏着环境，而且不能完全防止碰撞和出轨的发生，由于车辆、轨道和信号装置的故障和失效的原因而缺乏可靠性，从而不能为旅行中的乘客提供充分的适应性。
本发明的目的是，通过概念上的根本性改变来克服这些缺陷。本发明人认为，通过对200多年前发明的“大气”和“气动(pneumatic)”推进铁路系统的现代技术的再次使用，将会使我们的运输基本设施获得显著的改进，并提供其所迫切需要的利益。通过与运行在列车下的小管子中的活塞接触，车厢被拖动； 而这需要在管子的顶部设置连续的狭槽，同时允许连接器经过活塞到达至车厢，其中所述管子具有柔性的活片或阀门以关闭所述管。在被大气压驱动向前的活塞的前面产生真空。
主要的气动铁路系统是●从都柏林至金斯顿，爱尔兰，从1844年至1854年，——2.4公里(1.5英里)长●从伦敦至克罗伊登，英国，从1846年至1847年，——由8公里延长至12公里●从巴黎至圣日尔曼，法国，从1847年至1860年，—2.2公里长●在南德文郡，英国，从1847年至1848年，——由24公里(15英里)延长到32公里都柏林和巴黎的铁路系统是单轨道，回程是重力作用下的向下运行。两个英国的项目是在气压作用下双向工作的，但由于存在数个限制它们发展的实质问题，使得它们持续的时间很短。蒸汽方面的巨大进步和电力牵引、内燃牵引的出现使气动铁路系统变得不那么重要了。然而，近来使用气动铁路系统概念的尝试包括有1983年，在巴西的阿雷格里港，作为示范铁路线的气动铁路系统；以及1989年，在印度尼西亚的雅加达的气动铁路系统。用运行在车辆下管道中的板提供推进力，而车辆由来自沿轨道设置的风机的低压空气推动。在计算机的控制下，大量汽车运行在呈环路的单轨道上。在19世纪和20世纪期间，也有一些气动铁路系统，在这些气动铁路系统中，气压沿管道从内部作用于整个车厢；这些系统中最著名的是伦敦和纽约的气动铁路系统。然而，它们的应用非常受限制，非常专用化，以致于内部气压系统不可能解决与传统铁路系统相同的问题。
大气推进系统干净、安全、有效，空气泵站构造得可以使效率达到最大。当火车头从火车上去除时，可以大大地减轻重量，从而相应地减少能耗。早期系统失败的原因在于●沿大气管顶部的连续的阀门，它们使用皮革和蜡封混合物，所以容易因磨损、疲劳和冷冻而失效●推动力大小的可变性差——使用的真空的压力差限制在一个大气压内(有效时能达0.9个大气压)●不能有效地处理接头和轨道开关，尤其是连续泵站之间的接头和轨道开关●需要与泵站连通，以确保火车进入系统时动力能供至火车这些问题在价值等上超过了能耗等缺点，而好的锅炉用煤则既干净又充裕。
本发明解决了这些早期的问题，通过将材料和操作系统的现代技术与全新的基础推进系统相结合，满足了当今降低能耗、安全、可靠性和减少污染等要求。
本发明提供一种沿轨道使用的车辆线性推进系统，包括管形驱动线路，其沿纵长被分为相互密封的多个区段，这些区段通过区段闸门气阀头尾相连；至少一个主供给管，其与驱动线路相邻设置，用来为驱动线路提供空气或将空气从驱动线路中排空；至少两个主气阀，它们靠近每个区段的各个末端，用来有选择地与主供给管连通；以及两个排出气阀，它们靠近每个区段的各个末端，用来有选择地与大气连通以排出空气或吸入空气。
本发明还提供一种沿轨道推动车辆的方法，其中沿着所述轨道有管形驱动线路，该管形驱动线路沿纵长被分为相互密封的多个区段，而所述车辆可驱动地连接至在驱动线路中运行的活塞上，所述方法包括将来自相邻主管路或来自两个相邻主管路的真空和/或加压空气供至当前使用的区段的适当末端区域或区域中，以在活塞中提供压力差；以及在区段与区段之间驱动活塞，所述驱动是这样进行的将下一个相邻的区段中的空气排出到大气，然后临时允许空气流动和允许活塞在当前区段与下一个相邻区段之间经过，然后将真空和/或加压空气供至已变为当前区段的那个相邻区段，重复这样的循环。
优选的是，轨道分为区间，每个区间具有自己的主管路，所述区间由轨道换向装置(与传统铁路轨道上的道岔等同)任选地连接或者直接相连，每个区间任选具有如上所述的多个区段。这样的设置第一次允许在任何大气推进系统中连续地在区间之间驱动车辆，甚至允许在不中断驱动的情况下实施路线换向。
由此，本发明还提供一种沿轨道推动车辆的方法，其中所述轨道包括多个互相密封的区间，这些区间沿纵长相连，并且每个所述区间具有管形驱动线路，所述车辆可驱动地连接至活塞，所述活塞能在每个驱动线路中运行且在相邻区间的驱动线路之间经过以连续驱动，所述方法包括将来自一个或多个主管路的真空和/或加压空气有选择地供至当前使用的区间的适当末端区域或区域中，以在活塞中提供压力差；以及在区段与区段之间驱动活塞，所述驱动是这样进行的将下一个相邻的区间中的空气排出到大气，然后临时允许空气流动和允许活塞在当前区间与下一个相邻区间之间经过，然后将真空和/或加压空气供至以变为当前区间的那个相邻区间，重复这样的循环。
结果，本发明提供一种沿轨道使用的车辆线性推进系统，包括管形驱动线路，其沿纵长被分为相互密封的多个区间，这些区间通过区间闸门气阀首尾相连；对于每个区间，至少有一个主供给管，用来为驱动线路提供空气和/或将空气从驱动线路中排空；至少两个主气阀，它们靠近每个区间的各个末端，用来有选择地与主供给管连通；以及两个排气阀，它们靠近每个区间的各个末端，用来有选择地与大气连通以排出空气或吸入空气；因此可以通过使车辆与沿驱动线路在区间间运行的活塞连接来驱动车辆。
参考附图，将以实例的形式描述三个实施例，以便本发明能更好地被理解，其中附图未按比例绘制，其中

图1是实施本发明的车辆和驱动线路的垂直中心剖面图；图2是图1中车辆和驱动线路的横截面图；图3是图1中部分结构的放大比例的垂直中心剖面图，其中驱动线路部分被拆除，以便在图中以同样的比例示出相关的零件；图4是图2中部分结构的放大横截面图；图5A是图4中驱动线路阀的极大放大横截面图，其中阀关闭；图5B是图5A的对应视图，只是阀是打开的；图6示出实施本发明的单真空系统的驱动线路的操作顺序的五个阶段；图7示出实施本发明的单压力系统的驱动线路的操作顺序中的五个阶段；图8示出实施本发明的双重真空和压力系统的驱动线路的操作顺序中的五个阶段；及图9是实施本发明的两个成对铁路系统的视图。
驱动系统参考图1至5，小客车或运货车1由作用于一个或多个活塞2上的空气压力推动，其中所述活塞2在位于车辆下面被称为驱动线路的管3中运行。活塞具有密封驱动线路管的压力密闭密封件，并具有车轮4以支撑车辆的重量。作为进一步特征，活塞具有隔膜阀(未示出)，在应急制动的情况下，该隔膜阀可以打开以减缓空气压力。
活塞通过活节连杆5连接至有轮客车或连接至在驱动线路中运行的被称为线路货车(line truck)6的台车(trolley)。货车车轮(truck wheels)13沿管3径向对齐。扁平支架7自线路货车垂直向上延伸，所述扁平支架7通过驱动线路顶部中的连续狭槽8，并连接至在上方运行的有轮车辆的下侧，这样将活塞的推力传递到所述车辆上。
为了保持驱动线路的受压状态，沿顶部的狭槽由被称为驱动路线阀的连续密封件9关闭。该阀是弹性的，并且以这样的方式构造允许来自线路货车的支架7通过，但在支架离开时关闭。有很多种方法构造驱动线路阀，但应用前景最好的一种方法是使用一对弹性的闭孔聚合体泡沫条(closed cell polymer foam strips)，所述泡沫条具有粘着在邻接表面上的柔性磨损条(flexible wear strips)。对驱动线路阀的四个重要要求是它应该尽可能地密封狭槽；它应该允许支架容易地通过；它应该保护驱动线路的圆形轮廓；它应该不透水，否则透入的水会冻结在阀中。
推进力可以以三种不同的模式作用在活塞上。在模式1中，如图6所示，被称为单真空，活塞前的驱动线路被排空，在活塞后的驱动线路对空气开放，从而允许大气压提供驱动力。在模式2中，如图7所示，被称为单压力，在活塞后面施加压力，并允许活塞前面的驱动线路中的空气排放到外面。模式3，如图8所示，被称为双重式，其结合了前述的两种模式，将真空和压力施加在活塞的不同侧面。为了适应这些模式，驱动线路阀9能对内和对外密封驱动线路是非常重要的。
系统具有的驱动力依赖于许多因素●采用的驱动模式●产生的真空度●施加的压力●活塞的表面积●活塞密封件的效率在模式1(只有真空)中，推进力受到所能获得的最大真空度的限制，所述的最大真空度不会好于0.9个大气压。所能施加的压力的限制在于主泵的动力和驱动线路阀保持气密密封的能力——实际应用中是一至一个半的大气压压力(大约为1至1.5巴)。作用在活塞上的以千牛顿为单位的力可以通过下面的公式计算力＝π(D/2)2*P/100其中D为活塞的直径，单位是厘米，P是活塞上的压差，单位是巴。这样，对于50cm直径的活塞，真空度为-0.9巴，而施加的压力为1.5巴时，计算出的力将是47.12kN或4.8公吨。作为对比，用在动力协和式飞机中的原始型号的Rolls Royce Olympus喷气发动机所产生的推动力是102kN。
动力分配车辆驱动线路3沿纵长被分为邻接的区间，每个区间沿纵长被分为区段，如图6至8中所示。每个区间由静态主泵站(未示出)提供服务，所述静态主泵站依据驱动模式的所需将加压空气和/或真空传递至驱动线路。泵相对它所服务的驱动线路区间的位置较灵活，不过为了优化操作效率，泵的位置应该靠近区间的中心。
压力/真空由沿驱动路线整个长度平行于驱动线路的管传递至驱动路线，所述的这些管被称为平行主管路。一个是真空主管路，另一个压力主管路。泵依据需求进行操作，也就是说平行主管路中的压力和真空水平受到监测，泵只在需要这些水平达至最大限度时才运行。通过这种方法，只有在区间的任意部分激活时才需要能量输入，并且对于车辆不需要特定地激活泵。
虽然在该实例中主管路平行于驱动线路，但对于泵站与驱动线路的连接或对于主管路可以有可选的设置，其中通过交叉位于不同的驱动线路之间并在任意应用层中的管子实现所述连接，所述主管路具有邻接驱动线路的更复杂的、非平行层。
在一个区间的长度范围中，驱动线路是连续的，但由区段闸门分为许多短的区段，所述区段闸门可以被区段闸门阀SG、SG1至SG6打开或关闭。通过将每个区段的两个末端连接至由阀(主连接阀)关闭的平行主管路来将真空和/或压力供至每个区段的两个末端。在图6的单真空系统中，与用于从大气吸入空气的吸入阀11和12一样，真空主连接阀V1和V2设置在每个区段的各个末端附近。在图7的单压力系统中，与用于将空气排入大气中的各个排出阀E1和E2相同，主压力连接阀P1和P2设置在每个区段的各个末端附近。在图8的双重系统中，除了有主压力阀P1、P2和排出阀E1、E2外，还有主真空阀V1、V2也靠近区段的各个末端，不过主真空阀V1、V2比主压力阀P1、P2和排出阀E1、E2稍稍远离所述末端。
通过连续地打开和关闭主连接阀和吸入、排出阀，真空和/或压力主管路可以以这样的方式连接至驱动线路将推进力施加在活塞上，进而施加在被连接的车辆上。当车辆到达区段闸门阀SG或SG1至SG6时，所述阀门打开，同时在下一个区段中的相关阀门打开或关闭，以提供连续驱动。当到达驱动线路的被抽吸区间的末端时，重复同样的过程，这样将车辆传送至下一区间。区间连续地连接，它们的驱动线路由与区段闸门阀相类似的区间闸门阀连接，以便使用与在区间中相同的阀的先后顺序，平滑地将车辆从一个区间的最后一个区段传送至下一个区间的第一个区段。然而，对于不同的路线，为了允许车辆在不同区间之间转向，根据铁路系统上传统的“道岔”类推，使用了转向装置(未示出)来连接轨道的纵向相邻区间。区间可以与两个或多个其他的区间相邻，以通过控制转向装置的横向位置允许车辆到达所述其他区间中的被选择区间。转向装置是“歧管(manifold)”的形式，在其每个末端有多个管，管在一个末端处彼此靠近，但在另一末端处分散，内部驱动线路连接各个管，这样它们就呈扇形散开。转向装置横向地滑动，以便在一个末端处连接适当的内部驱动线路和单个区间，而在另一末端处连接适当的内部驱动线路和被选择的区间。这样的移动在车辆进入相关区间之前完成。
通过参考图8双重模式的解释，当车辆接近两个区段之间的连接点时，在下一个区段中，排出阀关闭，真空主阀打开，然后区段闸门阀打开以允许连续的驱动。当车辆已通过区段闸门阀时，与在前的区段中的主连接阀相同，所述区段闸门阀关闭。然后，排出阀打开，以将区段回复至非激活状态。邻接区段上的阀互锁，以便它们只能在特定的构造下被操作。这样做的目的是，如果区段已经激活，即有另一辆车在其中运行，则防止车辆进入所述的区段。这样使得具有固有的车辆分离的系统非常安全可靠的，从而防止碰撞发生的可能性。通过以这样的方式互锁阀来使安全系统工作在所述方式中，如果下一个区段上的排出阀打开，则只实施“通过”的顺序——如果所述排出阀没打开，则区段闸门阀保持关闭，并且将当前区段中的驱动状态转换为制动车辆。
压力主连接阀P1、P2和排出阀E1、E2设置在每个靠近或紧邻区段闸门阀SGn的区段的两个末端附近，但真空主连接阀V1、V2在区段中有一段距离。这样的目的是提供一个安全带，从而在上述防碰撞系统进入操作的情况下提供一段制动距离。安全带的长度依据所用轨道的最大运输速度而变化。
单系统以与双重系统相类似的方式工作，下面将详细解释。
主管路和驱动线路需要装备排水装置，以排除可能由驱动线路阀上的凝结或渗漏而聚集起来的水。连接至驱动线路的排水装置连接件将只在线路处于非激活排出状态中时才打开，同时需要被排出以保护主管路中真空/压力状态的水的水面将主排水装置连接件打开。需要两个系统不能返回，以防止外部的水进入系统。
为了将辅助动力供至车辆，用以加热、照明等，驱动线路可以具有内部低压电气导轨10，所述内部低压电气导轨10具有滑动拾取接触件(sliding pickup contacts)11，该接触件11在通过连接件连接在车辆上的线路货车上。在系统失效的情况下，在车辆上的备用电池支持这些设备。
制动和速度控制用于车辆的制动系统以三个等级完成●驱动线路气压制动●线路货车对驱动线路的机械制动●车辆悬浮车轮的制动这些制动级的第一级系统，即驱动线路压力制动系统是主要的系统、是正常操作和应急时的制动系统。通过颠倒主连接阀的开关顺序实施第一级制动。这样会具有在活塞的前面施加压力、在活塞后面是真空的效果，从而使活塞停止，这时主连接阀将关闭，排出阀将打开。这样的构造允许火车的动能被返回到系统，并被存储起来以备后用(再生制动)。
线路货车机械制动系统包括制动衬片12，制动衬片12朝向驱动线路管3的内部，以提供机械摩擦制动。在正常的制动操作中，这只在车辆在驱动线路压力制动的作用下几乎要停止的时候实施，用来将车辆保持在静止的位置中。然而，所述这种机械制动可以作为压力制动的附加制动或作为系统失效情况下的可选方案用在紧急制动中。
车辆悬浮车轮制动系统是几乎很少使用的备用系统。它的功能是，在汽车(或其他车辆)1与线路货车6分离开时，防止汽车(或其他车辆)1失控。所述车辆悬浮车轮制动是通过施加在悬浮车轮4上的传统制动实现的。
为了应对在控制系统失效的同时需要紧急制动的意外情况，与上述相同，活塞结合隔膜阀，所述隔膜阀可以被打开，以将车辆的驱动力释放，其中所述控制系统的失效将导致驱动线路保持激活。
对车辆速度的控制是，调节主连接阀打开的程度，有效地将它们转化为节气阀。在控制系统失效的情况下，通过使用前段中所述的活塞隔膜阀，可以获得过度行驶紧急速度控制(over-ride emergency speedcontrol)。当需要显著地降低速度时或当火车在急剧下降的斜度上时，正如在制动中所作的一样，通过颠倒驱动线路实施车辆速度控制。这具有正反馈的优点。
如果轨道的区间具有显著向上的斜度，则主泵的动力将需要增加以保持速度。在这些斜度上沿向下方向行进的车辆将可以反馈运行，以将能量返回至系统。
控制系统对于正常运行、速度调节和制动，需要能从控制位置遥控主连接和排出阀，其中所述控制位置或者可以是中心控制，或者可以是在车辆上控制。与操作阀的阀致动器，即电驱动、气压或液压阀致动器(actuator)(未示出)的连通是电的，这种连通或者利用无线电，或者优选利用作为调制电信号通过驱动线路中的辅助电气导轨10传输的信号来实现。为了能在控制系统失效的情况下进行操作，优选设置通过液压连接件或其他装置从车辆上工作的机械过度行驶装置。
泵和动力源本系统主要特征之一是，它实际上可以使用任何能源来驱动泵。对泵的唯一要求是，它们应该具有这样的能力它们产生的真空具有充分的真空度或产生的压力足够大以及产生的容积能保持所需操作速度。与前述相同，可能的真空度最小值将是0.9巴，压力是1.5巴。对在这些压力下所需的容积进行测量，在直径为50厘米的驱动线路以每小时100千米的速度驱动车辆的情况下，将需要具有每分钟330立方米的空气。对于这样的性能要求，可能需要大截面、高速涡轮型的泵。
与前面已描述的相同，能量输入可以采用任何可行的形式。可以使用传统或代用燃料产生的电力，动力单元可以是燃气涡轮、风、波、水、地热或潮汐力。在后者的情况下，动力输入将是直接连接到泵上，以便去除与发电相关的耗损，从而提高系统的能效。
轨道附图中示意性示出用于支撑车辆的轨道14。通过沿轨道中运行的驱动线路提供驱动、导向和制动，轨道14的功能只是形成连续光滑的表面，车辆的车轮4在所述表面上运行。一个适当的结构是混凝土的车道结构，所述车道具有光滑地表面精整。为了允许热运动，需要以一定的间隔设置伸缩接头，但如果构造这些接头是为了避免表面不连续，那么设置伸缩接头则主要是使系统平滑运行，例如使用“梳形”接头或一些其他诸如此类的装置。
当轨道实质上是传统路面时，可以用来运行公路车辆以进行维修或故障恢复。由于车辆的车轮不驱动、驾驶或制动车辆，因此即使轨道中出现水也不会出现问题。然而，在滞留的水喷溅起来产生的噪声搅扰小客车时，如果轨道能稍稍弯曲以使水流出则最好。在轨道的弯曲部分处，轨道设置得具有斜面，以抵消车辆上的离心力。为了对驱动线路阀实行过载保护，在车辆的行驶速度快于或慢于对应斜面斜度的优化速度时，优选在曲线处轨道具有横导向导轨的结构。虽然在常规的操作中不做要求，但对于轨道的边缘建议具有升起路缘的某些结构。这样提供一些在车辆与驱动线路分离的情况下将车辆保持在轨道上的方法。
一个或多个平行主管路位于轨道附近，但对于它们的设置却有相当大的灵活性。在轨道被设置为两个或多个的情况下，所述数量的轨道可以由一个平行的主管路系统提供服务，其中所述主管路具有充足的体积容量。
如图9所示，轨道结构的一种变化是其中合并了具有标准轨距的传统铁路轨道。这样可以在轨道14上使用现有的全部铁路车辆和火车头。具有气胎的车辆示出在左边的轨道上，其中所述车辆使用了宽轨距扁平轨道部分，传统的铁路客车示出在右边轨道上，其中所述铁路客车以扁平轨道部分中的标准窄轨距运行在传统的铁路上。在这个实例中，有两个平行的驱动线路，但也可以只有一个，或者多于两个，其中均使用相同的主管路。
其他的变化将使系统转化，以便车辆悬在轨道的上方。然后轨道被转化。
车辆结构和悬浮由于车辆1与传统的铁路车辆不同，不需要跨越分离较开的有轮转向架，因此车辆1不需要坚固的刚性底盘。客车车辆1也不需要抵抗出轨或碰撞影响的坚固构造。结果，车辆1可以较轻，并由沿着它的长度设置的车轮4支撑。
由于不需要轨道粘附，因此车轮具有不需要具有轮胎花纹的高压气胎。轮胎可以是光滑的，以便能安静地在轨道表面上运行，并且可以由选择的具有最大耐用性和强度的材料制成。
因为轨道具有非常均匀的表面，因此车轮的悬浮只需要具有最小的运行距离以适应斜度的改变。为了优化车轮在弯曲轨道上的运行状态，一些车轮能转过一些度数，以通过与线路货车连接件的机械连接保持与驱动线路的平行。
驱动模式和阀的先后顺序如前所述，驱动系统可以具有三种模式，下面将详细描述这些模式。这些描述对应图6至8，并对应图表中相关的阀状态。
1.单真空系统—在单真空系统中，由被主泵抽空的单个平行主管路为驱动线路提供服务。通过打开活塞前面的真空主阀和活塞后的吸入阀(在该系统中，只有后面的被称为“吸入”阀，在别处它们被称为“排出”阀)引入推进(和制动)力。该系统的动力受泵能产生的真空度的限制，其中泵所产生的真空度永远不会大于一个大气压。由于该原因，所述系统受到一定的限制。
2.单压力系统—平行主管路、驱动线路和阀的结构与以上单真空系统的一致，不同点在于，传送正压的泵和阀的先后顺序。在该系统中，可用驱动力只受主泵的动力和阀(具体为驱动线路阀)抵抗压力的能力的限制。单平行主管路的低成本与传递被增驱动力的能力的结合是该单压力系统的优先选择部分。
3.双重系统—这里，驱动线路由两个平行主管路提供服务，一个平行主管路受压，一个平行主管路被抽空，并且与前述相同被连接至驱动线路。这是多用途系统，用在需要强化操作和高速操作的情况下。系统能传递最高的驱动和制动力，但是，当压力和真空分别施加时，驱动线路阀不得不对抗的压力显著降低。
单真空驱动的阀顺序(图6)正常运行起始条件●主管路抽空至工作水平●所有非激活区段主连接阀关闭，吸入阀打开●所有区段闸门阀关闭●区段3激活，车辆在向着区段4行进的中点处
然后，这个先后顺序在区段4和5中重复，等等。
*注意以上顺序2是以区段4中阀11和12均处于打开状态为条件的。如果区段4中11和12中任一个关闭，则表明该区段已激活，车辆在该区段中。在这种情况下，具有下面的可选顺序。
当车辆停止时，实施线路货车制动，区段3的V1关闭，活塞安全阀打开。这种状态保持到区段4的11和区段4的12回复到打开状态，那时活塞安全阀关闭，恢复初始驱动顺序。这种安全互锁的目的是，通过确保在一个区段已经激活时车辆不进入该区段来提供一种自动车辆分离。驱动线路气压制动为了使车辆停止，将车辆保持在静止位置，然后重启驱动线路，压力反转。作为这个的实例，设车辆在上述运行顺序的末尾处，即在移向区段5时区段4的中点处，阀顺序如下
单压力驱动(图7)的阀顺序正常运行起始条件●主管路加压至工作水平●所有非激活区段主连接阀关闭，排出阀打开●所有区段闸门阀关闭●区段3激活，车辆在向着区段4行进的中点处●
然后，这个先后顺序在区段4和5中重复，等等。
*注意以上顺序2是以区段4中阀E1和E2均处于打开状态为条件的。如果区段4中E1和E2中任一个关闭，则表明该区段已激活，车辆在该区段中。在这种情况下，具有下面的可选顺序。
当车辆停止时，实施线路货车制动，区段3的P2关闭，活塞安全阀打开。这种状态保持到区段4的E1和区段4的E2回复到打开状态，那时活塞安全阀关闭，恢复初始驱动顺序。这种安全互锁的目的是，通过确保在一个区段已经激活时车辆不进入该区段来提供一种自动车辆分离。
驱动线路气压制动为了使车辆停止，将车辆保持在静止位置，然后重启驱动线路，压力反转。作为这个的实例，设车辆在上述运行顺序的末尾处，即在移向区段5时区段4的中点处，阀顺序如下
双重驱动的阀先后顺序(图8)正常运行起始条件●主管路加压和抽空至工作水平●所有非激活区段主连接阀关闭，排出阀打开●区段3激活，车辆在向着区段4行进的中点处●所有区段闸门阀关闭
然后，这个先后顺序在区段4和5中重复，等等。
*注意以上顺序2是以区段4中阀E1和E2均处于打开状态为条件的。如果区段4中E1关闭，则表明该区段已激活，车辆在该区段中。在这种情况下，具有下面的可选顺序。
当车辆停止时，实施线路货车制动，区段3的V1和P2关闭，活塞安全阀打开。这种状态保持到区段4的E1和区段4的E2回复到打开状态，那时活塞安全阀关闭，恢复初始驱动顺序。这种安全互锁的目的是，通过确保在一个区段已经激活时车辆不进入该区段来提供一种自动车辆分离。
驱动线路气压制动为了使车辆停止，将车辆保持在静止位置，然后重启驱动线路，压力反转。作为这个的实例，考虑车辆在上述运行顺序的末尾处，即在移向区段5时区段4的中点处，阀顺序如下
在静止顺序期间，活塞安全阀打开以去除驱动力，然后在实施重启顺序时再次关闭。
作为一种替换车辆与驱动线路活塞之间直接机械连接的可能，使用诸如永久磁铁或电磁的遥连接可以非常牢固，足以驱动车辆；这样将避免对连续狭槽8和阀的需要。
权利要求
1.一种车辆的线性推进系统，该系统沿轨道使用，包括管形驱动线路，其沿纵长被分为互相密封的多个区段，所述多个区段通过区段闸门气阀首尾相连；至少一个主供给管，其与所述驱动线路相邻，用来向所述驱动线路供应空气或将所述驱动线路中的空气抽空；至少两个主气阀，它们在每个区段的各个末端附近，用来有选择地与所述主供给管连通；以及两个排气阀，它们在每个区段的各个末端附近，用来有选择地与大气连通以将空气排出或将空气吸入。
2.根据权利要求1所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述主供给管是真空主管路，使用时用来与抽气泵相连，所述两个排气阀用来将空气吸入。
3.根据权利要求1所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述主供给管是压力主管路，使用时用来与压力作用下的气源相连，所述两个排气阀用来排出空气。
4.根据权利要求1所述的车辆线性推进系统，其特征在于，有两个相平行的主供给管，一个是真空主管路，使用时用来与抽气泵相连，而另一个是压力主管路，使用时用来与压力作用下的气源相连。
5.根据权利要求4所述的车辆线性推进系统，其特征在于，有两个气阀，它们在每个区间的每个末端附近，用来分别与所述真空主管路和所述压力主管路连通。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆线性推进系统，包括可密封地沿所述驱动线路滑动的活塞，用来在使用中沿轨道驱动车辆；以及驱动装置，其可驱动地连接到所述活塞上，用来与所述车辆连接。
7.根据权利要求6所述的车辆线性推进系统，包括通过台车连接至所述活塞的另一活塞，其中所述台车在所述驱动线路中滑动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的车辆线性推进系统，包括可驱动地与所述驱动装置连接的车辆，并且所述车辆适于沿所述轨道的线性运动。
9.根据权利要求8所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述车辆是有轮的。
10.根据权利要求9所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述车轮具有啮合道路的轮胎。
11.根据权利要求9所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述轨道位于所述车辆的上方，其中所述车辆通过啮合轨道的车轮悬在所述轨道上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的车辆线性推进系统，包括道路表面形式的轨道。
13.根据前述权利要求中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述驱动装置包括连接至所述活塞的支架，使用时所述支架延伸经过所述驱动线路壁中的伸长狭槽，所述狭槽被柔性密封以允许所述支架通过。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的车辆线性推进系统，包括在所述驱动线路中的电气供给导轨，用来在使用中为所述车辆提供辅助动力。
15.根据权利要求6至14中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述驱动线路包括机械摩擦制动系统，用来制动使用中的所述车辆。
16.根据权利要求6至14中任一项所述的车辆线性推进系统，包括在所述驱动装置与所述驱动线路内壁之间的机械摩擦制动系统，用来制动使用中的所述车辆。
17.根据权利要求6至16中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述活塞具有应急压力释放膜板，所述膜板有选择地允许空气从一侧通过至另一侧。
18.根据权利要求6至17中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述主气阀是节气阀，所述节气阀逐渐地调整空气的流动，从而允许车辆的速度和加速度被调整。
19.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的车辆线性推进系统，其包括连接至所述或每个主供给管的气泵。
20.根据权利要求19所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述或每个气泵包括涡轮。
21.根据前述权利要求中任一项所述的车辆线性推进系统，包括阀控制装置，所述阀控制装置以一个或多个预定的顺序打开和关闭所述主气阀、区段闸门气阀和排气阀，以推动或制动使用中的所述车辆。
22.根据权利要求21所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述阀控制装置响应制动命令，并按顺序操作所述阀，从而使所述活塞的驱动方向逆转，以便通过使所述活塞将空气驱入所述压力主管路中或将空气从所述真空主管路中抽取出来，来产生再生制动。
23.根据权利要求21或22所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述阀控制装置包括用于每个区段的抗碰撞安全互锁系统，所述抗碰撞安全互锁系统响应在下一个相邻区段中的被关闭的排出或吸入阀，以使所述区段之间的所述区段闸门气阀保持关闭，并操作所述区段中的所述主气阀以逆转驱动方向，从而制动在所述区段内的所述车辆并使其停止，直至所述下一个相邻区段中的排出阀再次打开。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述阀控制装置响应所述活塞沿所述驱动线路区段的位置，并且响应指示出所需加速度或减速度、速度和/或方向的命令信号。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述阀控制装置通过无线电装置与所述主气阀、所述区段闸门气阀和所述排气阀连通。
26.根据权利要求21至24中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述阀控制装置通过所述电气主供给导轨与所述主气阀、所述区段闸门气阀和所述排气阀连通。
27.根据权利要求21至24中任一项所述的车辆线性推进系统，其特征在于，所述阀控制装置通过机械、液压或气压连接与所述主气阀、所述区段闸门气阀和所述排气阀连通。
28.一种沿轨道推动车辆的方法，其中沿着所述轨道有管形的驱动线路，所述驱动线路沿纵长被分为相互密封的多个区段，所述车辆可驱动地连接至在所述驱动线路中运行的活塞，所述方法包括将来自一个相邻主管路或两个相邻主管路的真空和/或加压空气有选择地供至当前使用的区段的适当末端区域或区域，以在所述活塞中提供压力差；以及在所述区段间驱动所述活塞，所述驱动是这样进行的将下一个相邻区段中的气体抽空并排放到大气中，然后临时允许空气流动并允许所述活塞在当前区段与所述下一个相邻区段之间运行，然后将真空和/或加压空气供至已变为当前区段的所述相邻区段，重复所述过程。
29.根据权利要求28所述的方法，包括响应制动命令，以按顺序地实施空气或真空的供给，从而逆转所述活塞的驱动方向，并通过使所述活塞将空气驱入所述压力主管路中或将空气从所述真空主管路中抽取出来，来产生再生制动。
30.根据权利要求28或29所述的方法，包括为防止所述驱动线路中两个车辆之间碰撞而实施的监测，对于每个当前使用的区域，响应下一个相邻区段中的空气不要排出至大气，以保持所述区段之间的隔离，并逆转所述活塞的驱动方向，从而制动所述区段内的所述车辆并使其停止，直至所述下一个相邻区段已被排空。
31.根据权利要求28、29或30所述的方法，包括响应沿驱动线路区段的所述活塞的位置，以及响应指示出所需加速度或减速度、速度和/或方向的命令信号，以控制空气流入所述区段的末端区域和从所述区段的末端区域中流出，以便以此驱动或制动所述车辆。
32.一种沿轨道推动车辆的方法，其中所述轨道包括相互密封的多个区间，所述多个区间沿纵长相连，每个所述区间具有管形驱动线路，并且其中所述车辆可驱动地连接至活塞，所述活塞能在每个驱动线路中运行，并且在相邻区间的驱动线路间穿过，以用来连续驱动，所述方法包括将来自一个或多个主管路的真空和/或加压空气有选择地供至当前使用的区间的适当末端区域或区域，以在所述活塞中提供压力差，每个区间具有其自己独立的主供给；以及在所述区间之间驱动所述活塞，所述驱动是这样进行的将下一个相邻区间中的气体抽空并排放到大气中，然后临时允许空气流动并允许所述活塞在当前区间与所述下一个相邻区间之间运行，然后将所述真空和/或加压空气供至已变为当前区间的所述相邻区间，重复所述过程。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，一个或多个区间沿纵长被分为相互密封的多个区段，所有的所述区段由相同的一个/多个主管路供给，所述活塞在区段之间驱动，然后在区间之间驱动。
34.一种车辆的线性推进系统，该系统沿轨道使用，包括管形驱动线路，其沿纵长被分为互相密封的多个区间，所述多个区间通过区间闸门气阀首尾相连；以及对于每个区间，至少有一个主供给管，用来向所述驱动线路供应空气和/或将所述驱动线路中的空气抽空；至少两个主气阀，它们在每个区间的各个末端附近，用来有选择地与所述主供给管连通；以及两个排气阀，它们在每个区间的各个末端附近，用来有选择地与大气连通以将空气排出或将空气取进来；由此，通过将车辆连接至沿所述驱动线路在区间之间连续运行的活塞上，可以驱动所述车辆。
35.一种大致如参考附图所述的车辆推进系统。
36.一种大致如参考附图所述的推进车辆的方法。
全文摘要
一种车辆的线性推进系统，该系统沿轨道使用，包括管形驱动线路(3)，其沿纵长被分为互相密封的多个区段，所述多个区段通过区段闸门气阀(SG)首尾相连；至少一个主供给管，其与所述驱动线路相邻，用来向所述驱动线路供应空气或将所述驱动线路中的空气抽空，优选所述主供给管平行于所述驱动线路；至少两个主气阀(V1、V2或P1、P2)，它们在每个区段的各个末端附近，用来有选择地与所述主供给管连通；以及两个排气阀(11、12或E1、E2)，它们在每个区段的各个末端附近，用来有选择地与大气连通以将空气排出或将空气取进来。
文档编号B61B13/00GK1494499SQ02805624
公开日2004年5月5日 申请日期2002年3月1日 优先权日2001年3月3日
发明者托马斯·约翰·斯科特·蒂德马什, 托马斯 约翰 斯科特 蒂德马什 申请人:托马斯·约翰·斯科特·蒂德马什, 托马斯 约翰 斯科特 蒂德马什