悬挂式智能立体轨道交通系统及方法与流程

本发明涉及轨道交通领域，具体地，涉及一种悬挂式智能立体轨道交通系统及方法。

背景技术：

我国汽车(特别是私家车)的快速增加在方便了人们生活的同时也引起了日益严重的交通拥堵问题，随之而来的还有停车困难、交通事故频发、尾气污染等诸多问题。为缓解交通压力，部分大城市加强了公共交通(公交车、地铁)建设，部分特大城市还对车辆采取了限号、限行等各种措施，但公交车严重依赖地面道路的通行状态，地铁运力较强但规划和建设的难度很高，覆盖的城市区域也很有限，所以这些措施都无法很好的解决交通拥堵问题。除了城市道路拥挤不堪，高速公路每到节假日也会变成“停车场”，这种情形也逐渐成为一种常态。对现有交通状况影响较大的主要是载客数7人以下的各种小汽车，特别是在上下班高峰时段，大量小汽车涌入道路，但大多数小汽车中只乘坐一两个人，不但会导致严重的交通拥堵，也带来了能源和资源的严重浪费。综上所述，交通条件已经成了我国城市发展和人民生活水平提高的一个瓶颈，迫切需要发展新型的交通系统来解决交通拥堵问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种悬挂式智能立体轨道交通系统及方法。

根据本发明提供的一种悬挂式智能立体轨道交通系统，包括车厢、驱动装置、轨道、支架装置、用户终端以及控制系统，其中：

车厢的顶部通过连接件悬挂在驱动装置下方；

驱动装置带动车厢在轨道上运行，并与控制系统交互信息；

支架装置用于支撑轨道、向驱动装置提供电力、测定车厢运动速度以及实现驱动装置和控制系统的通信；

控制系统用于与用户终端的信息交互、车厢运行路径规划、车厢运行控制以及应急处理；

用户终端包括移动通讯设备的客户端或者定点设置的用户终端机。

优选地，所述驱动装置包括驱动轮、取电模块、动力模块以及控制模块，其中：

驱动轮设置于导轨上表面，驱动轮带动车厢在轨道上运动；

取电模块用于从轨道上获取电力并提供给动力模块和控制模块；

动力模块用于将电能转化为动能并将动能传输至驱动轮；

控制模块用于与控制系统交换信息并调整动力模块输出的动能。

优选地，所述轨道包括结构主体、供电模块、调温模块以及轨道转换模块，其中：

结构主体安装在支架装置上；

供电模块用于将电力传递给驱动装置的取电模块；

调温模块用于平衡轨道的温度；

轨道装换模块用于切换轨道的连接位置。

优选地，所述支架装置包括支架本体、测速装置以及支架信息收发装置，其中：

支架本体用于支撑轨道和向供电模块提供电力；

测速装置和信号收发装置设置于支架本体内部；

测速装置用于测定车厢运动速度；

支架信息收发装置用于驱动装置和控制系统的通信。

优选地，所述控制系统包括用户响应模块、运行控制模块、运行路径规划模块以及应急处置模块，其中：

用户响应模块用于与用户终端交互信息；

运行控制模块用于控制驱动装置的运行速度、驱动装置之间的间距以及轨道的转换；

运行路径规划模块用于根据用户输入的起点和终点信息计算运行路径；

应急处置模块用于紧急情况的应急处理。

优选地，还包括站台和停车库，所述站台用于乘客或者货物进出车厢；所述停车库用于向轨道上加减车厢以及车厢的存放。

优选地，所述车厢设置有侧门和后盖，后盖用于货物或者轮椅的出入。

一种悬挂式智能立体轨道交通方法，包括如下步骤：

步骤1：用户终端将用户输入的指令传输给控制系统，所述指令包括乘车起点、乘车终点、乘车人数和乘车时间；

步骤2：控制系统根据指令规划路线并判断轨道上是否有空置车厢，若判断结果是有，控制系统驱动空置车厢至乘车起点；若判断结果是无，控制系统从停车库调配车厢至乘车起点；

步骤3：用户乘车后，控制系统按照规划的路径前往乘车终点；

步骤4：用户下车后，控制装置判断是否有新的指令，若判断结果是有，则控制装置通过控制系统驱动至下一乘车起点；若判断结果是无，则控制装置通过控制系统驱动至停车库。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明从根本上避免了由于个人因素引发的交通状况，车厢在轨道上运行，避免大量陌生人引起的人身和财物安全隐患；

2、本发明不受地面条件限制，不拥堵，车厢运行速度快；

3、本发明建设成本低于公路以及轨道交通，更经济环保，舒适灵活。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为悬挂式智能立体轨道交通系统的结构示意图；

图2为悬挂式智能立体轨道交通系统的车厢的结构示意图；

图3为悬挂式智能立体轨道交通系统的驱动装置的结构示意图；

图4为悬挂式智能立体轨道交通系统的轨道的结构示意图；

图5为悬挂式智能立体轨道交通系统的轨道转换模块的结构示意图；

图6为悬挂式智能立体轨道交通系统的支架的的结构示意图；

图7为悬挂式智能立体轨道交通系统的站台的的结构示意图；

图8为悬挂式智能立体轨道交通系统的停车库的结构示意图；

图9为悬挂式智能立体轨道交通系统的系统原理图；

图10为悬挂式智能立体轨道交通方法的步骤流程图；

图11为悬挂式智能立体轨道交通系统的不同支架构型的对比示意图；

图12为悬挂式智能立体轨道交通系统的不同站台形式的对比示意图；

图13为悬挂式智能立体轨道交通系统附加减阻和启动控制配件的车厢的的后视图；

图14为悬挂式智能立体轨道交通系统附加减阻和启动控制配件的车厢的的侧视图。

图中示出：

车厢1驱动轮11

驱动装置2限位轮12

轨道3取电模块13

支架装置4动力模块14

站台5控制模块15

控制系统6结构主体16

车门7供电模块17

连接装置8调温模块18

后盖9轨道转换模块19

外壳10

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的一种悬挂式智能立体轨道交通系统，包括车厢1、驱动装置2、轨道3、支架装置4、站台5以及控制系统6，其中：驱动装置2带动车厢1在轨道3上运行，支架装置4支撑轨道，站台5用于乘客或者货物上下车厢1，控制装置6用于与驱动装置2信息交互、车厢运行路径规划、车厢运行控制以及应急处理，下面对各部分的结构进行具体阐述。

如图2所示，车厢1自重轻，内部空间大，用于装载乘客或货物，优选地，乘客不超过6人、货物总重不超过500kg，车厢1通过顶部的连接装置8悬挂在驱动装置2下方，车厢1内部安装有可旋转和折叠的座椅和用户终端，车厢侧面有可供乘客上下的车门7，车厢后盖9能够向上翻起以供货物或轮椅出入；车厢1外还安装减阻配件和气动控制配件，用于城际高速交通。

如图3所示，驱动装置2采用电力驱动，包括外壳10、驱动轮11、限位轮12、取电模块13、动力模块14以及控制模块15，其中：取电模块13用于从轨道3上获得电力并提供给动力模块14和控制模块15，动力模块14用于将电力转化为动能并传给驱动轮11，驱动轮11直接与轨道上表面接触，用于带动驱动装置2在轨道3上运动，限位轮12用于保证驱动装置2不脱离轨道3，控制模块15用于与控制系统6交换信息，包括反馈位置速度状态和接收指令，并调整动力模块14的输出动能以控制车厢1的运动速度，外壳10用于安装驱动装置2的其他模块并与车厢的连接装置8相连，实现车厢1的升降。

如图4所示，轨道3用于悬挂驱动装置2，轨道3包括结构主体16、供电模块17、调温模块18以及轨道转换模块19，结构主体16安装在支架装置4上，用于承担下方悬挂的驱动装置2和车厢1重量并为轨道3的其他模块提供安装空间，供电模块17用于将电力传递给驱动装置2中的取电模块13，调温模块18用于在轨道温度过高时对轨道进行冷却或在轨道表面结露或结冰时对轨道表面进行加热，轨道转换模块19用于切换轨道的连接位置，实现驱动装置运行轨道的转换。如图5所示，可动轨道段能够根据指令在轨道位置1和轨道位置2之间切换。

如图6所示，支架装置4包括支架本体、测速装置以及支架信息收发装置，其中；支架本体的构型有多种，分别对应着不同的轨道排列方式，支架本体也可以直接安装在建筑的外立面或建筑的内部，支架本体用于支撑轨道3及其他部分的重量，测速装置和支架信息收发装置设置于支架本体内部，分别用于测定附近轨道3上车厢1的运动速度和实现驱动装置2与控制系统6的通信，支架本体还用于向轨道3的供电模块17提供电力。

如图7所示，站台5是乘客和货物进出车厢的场所，站台可独立建设，也可利用其它建筑的外部或内部空间作为站台(如低层建筑楼顶、建筑外部平台或内部场地)，独立建设的站台5还可以包含停车库，如图8所示，在停车库中可向轨道3上加入车厢或从轨道3上回收车厢，停车库还用于进行设备的保养和维修工作。

如图9所示，控制系统6用于监测和控制整个悬挂式智能立体轨道交通系统的运行，包括用户响应模块、运行控制模块、运行路径规划模块以及应急处置模块，用户响应模块用于处理乘客提出的用车需求，运行控制模块用于控制每个驱动装置和车厢组合的运行速度、间距以及轨道转换，运行路径规划模块用于根据乘客提出的起点和终点计算最合理的运行路径，应急处置模块用于在悬挂式智能立体轨道交通系统的某处出现异常的时候执行规避动作，或在发生危险的情况下保证乘客安全撤离。

如图10所示，根据本发明提供的一种悬挂式智能立体轨道交通方法，其工作流程如下：

步骤1：用户通过用户终端(包括移动通讯设备的客户端或者定点设置的用户终端机)提出用车需求，输入指令信息，包括乘车时间、乘车起点、乘车终点以及乘车人数；

步骤2：控制系统6收到用户的用车需求后，判断轨道上有满足要求的空置车厢，若有满足要求的空置车厢，则直接安排所述车厢前往用户乘车的起点等待用户乘车，否则控制系统6会从最近的停车库中调配满足要求的车厢前往乘车起点，同时根据乘车起点和乘车终点计算出最优化的运行路径，待用户进入车厢并在用户终端上完成指令信息的确认后，控制系统6控制车厢从站台或停泊轨道驶入运行轨道；

步骤3：驱动装置2带动车厢按照设定的速度运行，驱动装置2不断向控制系统6发送状态信号(包括运行速度、当前运行位置)，控制系统6据此控制车厢前方的轨道转换模块19完成轨道切换动作使车厢按规定路径前进，在此过程中，如果用户通过用户终端提出其他需要(如停车休息、去卫生间等)，控制系统6将重新计算运行路径并前往；

步骤4：当接近目的地附近时，车厢将驶入低速轨道并最终抵达目的地，如果目的地是某处站台，则车厢停靠在该站台上，待用户在用户终端完成确认操作后车厢开门，乘客下车，如果目的地距离站台较远，则车厢顶部连接装置将向下延伸使车厢下降至地面，乘客确认后也可以下车并完成一次乘车活动；

步骤5：乘客下车后，控制系统6对车厢状态进行更新，继续控制车厢前往下一用户要求的地点，或者控制车厢返回停车库进行清洁或维护。

根据乘车人数的不同，车厢1的规格包括2人车厢、4人车厢或者6人车厢，此外还有用于运输轻型货物的专用货运车厢。

如图11所示，本发明的支架本体的构型包括如下优选方案：

分别为门形、拱形、塔形、树形、“t”形、“c”形、“w”形以及“π”形，可根据不同地理位置选择不同类型的支架本体。

如图12所示，本发明的站台具有以下优选方案：

分别为简易二层站台、降轨地面站台、专用大型乘车站、低层建筑楼顶站台、建筑外部站台以及建筑内部站台。

本发明的应用前景十分广泛，具体应用方案如下：

城市交通及城际高速交通：作为本发明的一种实施例，在城市交通和城际高速交通中可以采用本发明，具体实施方式为：在城市内根据人员流向和功能建筑布局建设立体轨道路线，将不同轨道通过轨道转换模块进行连接从而形成轨道交通网络，并在合适地点建设各种形式的站台，可以使乘客在城市内部轨道网覆盖的区域各点之间进行交通；在城市之间建设近似直线的双向轨道路线，在城市出口处建设高速轨道转接车站，在车站给车厢安装减阻和气动控制配件，如图13和图14所示，完成相关检查后以高速将乘客送至目标城市，从而实现城际高速交通。

高速公路巡视及救援：作为本发明的一种实施例，在高速公路的巡视和救援工作中可采用本发明，具体实施方式为：在高速公路沿线两侧设置轨道路线，进行日常巡视时巡视人员乘车厢以常规速度在高出地面的轨道上行进，可以很清楚的对高速公路进行观察和指挥；进行救援工作时，通过车厢上方连接装置的升降功能将车厢下降到地面，将被救援对象从打开的车厢后盖放入车厢，车厢升起后快速运行至急救医院等场所。

城市内人员快速送医：作为本发明的一种实施例，在城市内人员快速救护工作中可采用本发明，具体实施方式为：在大型医院内部设置站台，在城市中重点地区和主干道路沿线设置轨道路线，并在合适地点设置小型站台和配套停车库，当有人员需要送往医院急救时，如果地面交通拥堵影响急救车通行，可将伤者送往最近的乘车地点(站台或可降下车厢的空地)，将伤者送入车厢并通过轨道快速直达医院进行救护。

大型建筑内部交通：作为本发明的一种实施例，在大型建筑内部交通中可采用本发明，具体实施方式为：在大型建筑(如机场、火车站、商业中心等)内净高度满足要求的区域设置单向或双向轨道，轨道路线应贯穿建筑各主要区域，也可与建筑外的城市轨道系统连接，当乘客有在建筑内各区域间往来的需要时，可以通过控制系统调配车厢到指定位置，待乘客上车后将其送往目的地。

山区人员交通：作为本发明的一种实施例，在山区人员交通中可采用本发明，具体实施方式为：根据山区各交通点(村落等)之间的位置关系，按照海拔高度等参数在合适位置设置轨道支架，并以此为基础规划轨道路线，各交通点分别设置站台，当有人需要乘车时在站台用户终端上提交需求，乘车人可通过轨道线路跨越地面复杂地形很方便的抵达目的地。

公园及风景区游览：作为本发明的一种实施例，在公园及风景区游览中可采用本发明，具体实施方式为：在公园及风景区的主要景点或风景较好的区域设置轨道路线，在人员集中的出入口和广场处设置站台，游客在站台上车，然后在空中欣赏沿途景色，按照设定的游览线路返回出发地点或前往景区其他地点。

与道路交通相比，由于所有车厢都在高出地面一定距离的轨道上运行，且所有车厢的运行均受到控制系统的统一控制，故不会出现道路交通中由个人因素引起的各种危险情况(酒驾、疲劳驾驶、突然变道、闯红灯、碰瓷、行人闯入行车道等)；同时系统中不存在交叉路口，也就不会出现不同行驶方向的车辆、行人之间的相互干扰；而且系统采用电力驱动，使用过程中无需接触燃油等易燃易爆物，安全性更高。

与轨道交通相比，同车厢的乘客均为相互熟悉的同行者，没有与大量陌生人接近引起的人身和财物安全隐患；由于轨道架设在高出地面一定距离的支架上，不会出现地铁系统中出现的跳下站台等危险行为，可以更好的保证系统的运行安全和乘客的人身和财物安全，对拥挤踩踏、恐怖袭击等的防范能力也更强。

车厢的运行路径由控制系统根据系统状态计算生成，且各车厢的运行速度受到系统协调控制，不会出现堵车现象；轨道架设在空中，其路线不必受限于地面条件，运行路线比道路交通更短；系统中没有交通信号灯、路口等需要等待的情况，不需要进行频繁的加减速，全程基本上可以一直以最高速度匀速前进。

与轨道交通相比，车厢不需要在中途逐站停靠，运行速度更快；由于路线和站点设置更灵活，实际行进的路径也会比轨道交通短；上下车位置不限制在站台上，且有的站台可以直接设置在建筑物中，用户不必担心轨道交通“最后一公里”的换乘问题，可以更轻松快捷的抵达目的地。

由于采用轻型车厢且针对轻型客货运输，轨道重量和负载都比较轻，用来支撑轨道的支架的要求相对较低，系统建设成本低于公路和轨道交通；轨道可以采用立体方式架设，在水平和垂直方向上增加新轨道所需的成本和难度也远低于道路的拓宽；采用电力驱动车厢，被驱动对象重量较轻，系统运行能耗很低，且系统运行过程中的损耗很小，故其运营成本远低于传统交通方式；采用悬挂式轨道，维护成本远低于道路及地铁。

所乘坐的车厢为薄壁结构，且车厢内部无需像常规汽车一样布置设备，故乘客可用的内部空间比小型汽车更宽敞；车厢运行在轨道上，平稳程度高于道路交通，没有路况不好引起的起伏颠簸；运行速度由控制系统优化设置，不需要频繁的停车、起步、加速、减速；不需要驾驶员控制车辆的运行，所有乘客均可以安心乘坐车厢抵达目的地；采用电力驱动，系统运行平稳，车厢振动和噪音均很小，而且没有燃油的异味；由于不存在堵车等情况，乘客可以获得自己抵达目的地的准确时间，便于出行计划的安排。

整个系统的运行过程中无污染物排放，且噪音很低(不需要刹车、鸣笛)；系统的建设对材料的消耗远低于传统的道路和轨道交通，且施工和运行过程中对环境的影响和破坏很小；对地面的占用很少，节约土地资源；系统停运或线路调整的情况下，可以对原有轨道、支架等进行回收。

由于采用轻型轨道和支架，且只有支架和部分站台需要设置在地面上，系统路线的规划对地质条件的要求远低于地面道路和轨道交通；轨道排列方式多样，可以根据路线沿途的实际情况进行设计建设；轨道路径可以跨越小区围墙、低层建筑等障碍；站台形式多样，且可以设置在建筑外部或内部空间；停车库相对常规停车场占用空间很小，可以设置在站台下方或建筑物地下；系统线路的规划可以分步进行，根据运营情况和交通需求逐渐延伸；轨道和支架均可以在工厂中提前制备好，现场施工量小、施工周期短。

用户可以通过手机客户端提出乘车需求，由控制系统自动处理用户需求并为其安排满足要求的车厢；车厢在控制系统的监控下自动运行在轨道上，无需乘客关心其具体运行过程；在乘车过程中，乘客可以根据需要向系统提出新的需求，也可以在用户操作终端上完成抵达目的地后的前置操作(如去医院可以在终端上进行挂号、去超市可以在终端上进行商品挑选等)；控制系统可以根据用户的使用习惯、身体状况等为其设计和记录更符合其要求的行驶速度、运行路径等个性化出行方案。

车厢根据流体力学原理设计，具有优美的低空气阻力外形；轨道架设在空中，乘客在车厢中具有很好的视野，能观赏到优美的景色；系统占地面积小，且在轨道下方仍可以进行适当绿化；支架形式和轨道分布多样，对城市来说也是一种特别的风景；车厢、轨道、支架和站台可以按照不同的主题设计外观和造型，形成独具特色的城市名片。

综上所述，本发明提出的一种用于轻型客货运的悬挂式智能立体轨道交通系统针对城市中大批量、人数少且分散的出行需求，通过智能化的控制系统为乘客配置车厢、规划路径、驱动车厢，可以为人们提供更快捷、更舒适的出行体验；采用轻型轨道，可以在水平和垂直方向上增加轨道数量以大幅提高系统的通行能力；轨道架设在空中，占地少、施工周期短、成本低；采用电力驱动，运行费用低且没有污染物产生；该系统将成为道路交通的重要补充，可极大缓解我国的交通拥堵问题，在未来还会作为城市立体化交通体系的重要组成部分，成为人们出行的主要方式，在很大程度上改变人们的生活方式。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。