一种太阳能、风能和电能混合动力观光缆车系统的制作方法

本发明涉及一种观光旅游交通工具，具体为一种太阳能、风能和电能混合动力观光缆车系统。

背景技术：

伴随着社会的发展和科技的进步，煤、石油等一次性能源大量开发利用，环境破坏和能源危机变得日益严重，加快研究和应用新能源的进程成为各国的重要任务；尤其是传统能源的大量使用而造成的环境破坏日益加重，例如全球变暖以及近年来我国发生的雾霾。所以，新能源的开发和利用也越来越受到人们的重视，其中太阳能和风能的开发和利用就是其中的一个代表。

近些年，随着人们生活水平的提高，旅游成为人们休闲度假的重要方式之一，也成为了生活的一部分，使我国的旅游事业得到迅速发展。在风景区等游览地点一般都会安装观光车，有的为地面观光汽车，有的为地面轨道缆车，但是景区一般客流量大且并没有宽阔的道路，观光车行驶在路上既影响游客的通行，又可能造成交通危险。还有一种为架空索道缆车，它们极大的方便了游客游览的过程，但是架空索道缆车通常由缆绳带动其运动，一般是从旅游景点的出发点至终点，此过程中游客只能在缆绳的带动下一直前行，不能在途中逗留。且传统的缆车只能起到代步的效果，并没有实质优势，缺乏清洁能源的应用，其主要以市电作为电源，当发生断电时，缆车只能停留在半空中等待救援，在给游客造成困扰的同时，还容易发生事故，十分危险。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种太阳能、风能和电能混合动力观光缆车系统，在天气条件允许的情况下，利用太阳能和风能为观光缆车提供动力，在无风且阴天的条件下，可以通过储蓄的电能为观光缆车提供动力，从而在保证较好的观光效果前提下，最大程度的利用新能源，减少传统能源的消耗，实现节能环保。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种太阳能、风能和电能混合动力观光缆车系统，包括轨道、固定设置在轨道侧部的多个支撑柱和悬挂在轨道上的缆车本体，以及并行设置在轨道上用于缆车中途停靠的站点；缆车本体顶部侧面固定安装有第一太阳能电池板，缆车本体形成的车厢内设置第一储能装置，第一太阳能电池板和第一储能装置均用于为行使中的缆车本体提供动力源；轨道上方铺设有第二太阳能电池板，支撑柱上固定安装有风力发电机，站点对应设置第二储能装置，第二太阳能电池板和风力发电机发出的电能储存至距离最近的第二储能装置中，第二储能装置用于为停靠在站点的缆车本体上的第一储能装置充电。

优选的，第一太阳能电池板能够伸缩展开。

进一步的，第一太阳能电池板自上而下依次包括第一太阳能电池板第一层、第二太阳能电池板第二层和第三太阳能电池板第三层；缆车本体顶部设有电池板支撑框架，第一太阳能电池板第一层上下两端分别与电池板支撑框架的顶端和缆车本体顶端固定连接；第一太阳能电池板第一层上下两端、电池板支撑框架的顶端和缆车本体顶端分别设置有齿条，第二太阳能电池板第二层和第三太阳能电池板第三层上分别固定设置有驱动电机，驱动电机的输出端设置有与对应齿条啮合的齿轮。

优选的，轨道在站点处设置有道岔，道岔将轨道分为原轨道和驶入站点的岔道两股道，道岔处设有支撑柱；道岔包括第一尖轨和与其配合的第一心轨，以及第二尖轨和与其配合的第二心轨；当第一尖轨与原轨道基本轨贴合，第二尖轨与原轨道基本轨分离时，缆车沿原轨道行驶；当第一尖轨与原轨道基本轨分离，第二尖轨与原轨道基本轨贴合时，缆车驶入岔道；

第一心轨与岔道轴线交叉的位置处为第一越轨点，第一心轨在第一越轨点处设有供缆车吊臂通过的断口，断口处设置有第一回旋心轨，断口两侧分别设有第一心轨回旋连接端和第一心轨搭接端；第一回旋心轨一端与第一心轨回旋连接端转动连接，另一端与第一心轨搭接端搭接；第二心轨上设有与第一回旋心轨结构相同的第二回旋心轨；

轨道上还设置有与驶入站点道岔相对应的驶出站点道岔。

进一步的，轨道为倒凹形钢轨，第一心轨和第二心轨为工字钢轨。

优选的，缆车本体顶部固定设置吊臂，吊臂顶端两侧各设置一导轮，缆车本体通过导轮悬挂在轨道上。

进一步的，导轮与轨道的侧壁之间呈间隙设置，设置的间隙用于避免变轨时导轮和轨道的横向挤压及导轮脱轨。

优选的，缆车本体包括缆车框架和缆车外壳，缆车外壳镶嵌并粘接在缆车框架内，缆车外壳的顶部和底部分别与缆车框架通过螺纹连接，缆车框架采用高强度钢制成，缆车外壳采用玻璃钢制成。

进一步的，缆车框架为球形框架，缆车外壳为全透明球形外壳。

优选的，在缆车本体前壁上安装有红外感应器，行驶时用于检测前方设定的安全距离内是否有缆车或者障碍物；在车厢内安装有重力传感器，用于检测是否超重；车厢内设置紧急制动装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的观光缆车系统是缆车在轨道下方行驶，通过设置第一太阳能电池板、第二太阳能电池板、风力发电机及储能装置给观光缆车提供多种动力源。观光缆车行驶过程中，如果阳光充足，可以通过第一太阳能电池板将太阳能转换为电能为观光缆车供电；如果阳光不充足，可以通过储能装置储蓄的电能为观光缆车供电。第二太阳能电池板、风力发电机产生的电能储存在站点的储能装置中，当缆车需要充电时驶入并停靠在站点，通过站点的储能装置为缆车上的储能装置充电。从而实现太阳能、风能和电能多种供电方式，充分利用了太阳能和风能清洁能源，节省了传统能源，实现低碳环保。并且，当景区突然断电时，可以利用太阳能发电为观光缆车提供动力，如果阳光不足，可以通过储能装置储蓄的电能为观光缆车提供动力，从而提供多种保障措施，避免游客因停留在半空中而导致的各种安全隐患。本发明通过架设空中轨道，观光缆车悬挂在轨道下方行驶，节约地面空间，分散景区高峰期的客流量，一定程度上能提高景区容纳的游客量和缓解拥堵问题；并解决一部分游客在景点拥堵时游客徒步观光效果不好的问题；相比于传统缆绳带动缆车运动的方式，本发明的缆车可以独立行使在轨道下方，游客可以根据自己的意愿在行驶到某个景点时在站点停留片刻，为储蓄电池充电，还可以更好的欣赏该站点附近的景色。

进一步的，太阳能电池板设计成伸缩展开的结构，使用时展开，增大太阳能电池板的有效面积，不使用时将其收起来，节省空间。

进一步的，道岔的设计，允许缆车根据需要从原轨道变轨驶入站点。心轨在缆车越轨点处设置回旋心轨，当缆车经过时，缆车悬臂能够拨开回旋心轨通过越轨点，悬臂通过越轨点之后，回旋心轨能够自动归位。

进一步的，轨道和导轮在横向留有合适的余量，使得缆车在变轨过程中避免因为余量不足导致导轮和轨道的横向挤压或者避免因为余量过大出现导轮脱轨的问题。

进一步的，观光缆车的主体重量来自缆车本体，一般占观光缆车总质量的绝大部分。本发明将缆车本体设计成缆车框架和缆车外壳两部分，使用高强度钢板作为原材料焊接出整体的缆车框架，利用玻璃钢轻便且坚固的特性制作全透明圆形外壳；这种设计不但保证缆车本体的强度，且减轻重量。

进一步的，观光缆车具有流线型结构，可以降低风阻，因此从整体上节省了能量消耗，且提高续航能力。

附图说明

图1为本发明所述观光缆车系统总体俯视示意图。

图2为本发明所述缆车站点运行示意图。

图3为本发明所述缆车原轨道行驶示意图。

图4为本发明所述缆车变轨道行驶示意图。

图5为本发明所述轨道越轨点结构示意图。

图6为本发明所述缆车结构示意图。

图7为本发明所述倒凹形钢轨和导轮示意图。

图8为本发明所述缆车框架示意图图。

图9为本发明所述第一太阳能电池板收回状态示意图。

图10为本发明所述第二太阳能电池板展开状态示意图。

图中：1为轨道、111为第一尖轨、112为第一心轨、113为第一回旋心轨、114为第一心轨回旋连接端、115为第一心轨搭接端、121为第二尖轨、122为第二心轨、2为支撑柱、3为第二太阳能电池板、4为风力发电机、5为缆车本体、6为吊臂、7为导轮、8为电池板支撑框架、9为第一太阳能电池板、91为第一太阳能电池板第一层、92为第一太阳能电池板第二层、93为第一太阳能电池板第三层、10为第一储能装置、11为环形座椅。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，为本发明所述观光缆车系统的总体俯视图。利用已有游览路线在空中建造轨道，轨道的高度和路线可以根据具体实际情况确定。轨道1通过底部的多个支撑柱2支撑，在轨道1上方铺设第二太阳能电池板3。由于山顶风力较大，可在山上的支撑柱2上安装风力发电机4，风力发电机4的数量根据具体情况而定。缆车悬挂在轨道1上，并能够在轨道1下方沿轨道1延伸方向行驶。将缆车悬挂在轨道上，缆车在轨道上行驶不占用地面空间，节约了地面空间缓解了游客拥堵。根据景区景点位置规划空中停靠站点，设立与轨道1并行的高台站点，站点处设置第二储能装置，第二太阳能电池板3和风力发电机4发出的电能引接至距离最近的站点处，储存在第二储能装置中，站点处还设置外接电源，从而停靠在站点的缆车可以使用第二储能装置或外接电源进行充电，提高缆车续航能力。轨道1在站点处设置道岔，行驶至站点时，当缆车能量充足且游客没有停车需求时，则缆车沿着原轨道行驶；当缆车能量不足或者游客需要在该站点停车时，则缆车驶入站点进行充电或上下游客，之后缆车再驶入原轨道，如图2所示。

如图3-5所示，为本发明所述的观光缆车轨道，轨道1为倒凹形钢轨，轨道在站点处设置有道岔，道岔将轨道分为原轨道和驶入站点的岔道两股道，道岔处设有支撑柱；道岔包括第一尖轨111和与其配合的第一心轨112，以及第二尖轨121和与其配合的第二心轨122；当第一尖轨111与原轨道基本轨贴合，第二尖轨121与原轨道基本轨分离时，缆车沿原轨道行驶；当第一尖轨111与原轨道基本轨分离，第二尖轨121与原轨道基本轨贴合时，缆车驶入岔道。第一心轨112和第二心轨122为工字钢轨。

如图5所示，第一心轨112与岔道轴线交叉的位置处为第一越轨点，第一心轨112在第一越轨点处设有供缆车吊臂6通过的断口，断口处设置有第一回旋心轨113，断口两侧分别设有第一心轨回旋连接端114和第一心轨搭接端115；第一回旋心轨113一端与第一心轨回旋连接端114转动连接，另一端与第一心轨搭接端115搭接；第二心轨122上设有与第一回旋心轨113结构相同的第二回旋心轨。

如图2所示，轨道1上还设置有与上述道岔相对应的供缆车驶出站点的道岔。当缆车需要驶出站点时，不需要缆车倒回，只需要沿岔道前行，经过相应的驶出站点的道岔驶入原轨道。

如图3所示，为缆车原轨道行驶示意图。尖轨处表示变轨点，第一尖轨不接触原轨道，第二尖轨与相邻岔道接触，这种情况下缆车直行并通过第一越轨点。如图4所示，为缆车变轨道行驶示意图。第一尖轨与原轨道接触，第二尖轨不接触相邻岔道，这种情况下缆车沿岔道运行并通过第二越轨点。越轨点部分装有回旋装置，当缆车通过后回旋心轨回到原位置。设定直行是缆车正常运行轨道，当缆车需要驶入站点时，经过缆车变轨点并通过越轨点可进入站点；当缆车需要驶出站点时，不需要缆车倒回，只需要沿轨道前行，经过相应道岔驶入原轨道。需要注意的是，传统观光缆车轨道是单条循环轨道且无法实现中途站点停车，如果使用上述轨道和变轨方式不仅可以实现中途站点停车，更进一步可以改变传统的单条循环轨道的运行方式——实现多条循环轨道，使观光效果更优。

本发明所述缆车的结构如图6所示，包括缆车本体5，缆车本体5顶部设置吊臂6，吊臂6顶端两侧各设置一导轮7，缆车本体5通过导轮7悬挂在倒凹形钢轨上，自动保持车内平衡。缆车本体5顶部中心设有电池板支撑框架，缆车本体5顶部侧面，即吊臂6侧面，通过螺丝安装两块第一太阳能电池板9，第一太阳能电池板9上端固定在电池板支撑框架的顶部侧便，下端固定在缆车本体5对应的顶部侧边。缆车本体5形成的车厢内设置第一储能装置10，第一储能装置10优选为超级电容与蓄电池并联组成的混合储能装置，且置于车厢的底部以降低缆车重心，使其平稳行驶；第一储能装置10上有充电接口，车厢内配置充电器，在站点处可根据具体天气情况选择通过第二储能装置或是外接电源为第一储能装置10快速充电，保证缆车的续航性；控制系统根据不同情况控制第一储能装置10的能量流动方向，提高缆车的动力性能。如图7所示，为倒凹型钢轨和导轮示意图。轨道1和导轮7在横向留有合适的余量，使得缆车在变轨过程中避免因为余量不足导致导轮和轨道的横向挤压或者避免因为余量过大出现钢轮脱轨的问题。

如图8所示，为缆车框架图。缆车的主体重量来自缆车本体5，一般占缆车总质量的绝大部分。就目前的光伏放电和储能技术，设计的太阳能缆车还不能拥有超强的续航能力，因此需要降低缆车的能源消耗，提高缆车的续航能力和承载重量。一种方式就是对缆车本体5进行轻量化设计，设计一款质轻且坚固的缆车。本发明所述的缆车本体5包括缆车框架和缆车外壳，外壳按照角度均分为6份，镶嵌并粘接在缆车框架内，顶部和底部与缆车框架通过螺纹连接，吊臂与缆车顶部也是螺纹连接。缆车框架和吊臂6均采用高强度钢板焊接而成，利用玻璃钢轻便且坚固的特性制作一个具有流线型的全透明球形外壳；既可保证缆车本体5的强度，又可减轻重量，因缆车本体5具有流线型结构，可以降低风阻，因此从整体上节省了能量消耗，提高了续航能力。同时缆车外壳设计成球形可以使悬挂的缆车把重心集中到一个相对于支点较低的点上，保证缆车可以平稳运行。车厢顶部是一个平面，便于吊臂6与缆车本体5的连接。如果在满足缆车本身功能的同时，做到美观漂亮，甚至可为景点提供一条别样的风景线。

如图9和图10所示，第一太阳能电池板安装在缆车本体5顶部，将第一太阳能电池板9设计为面积可变的形式。第一太阳能电池板9有三层，通过缆车框架从上到下依次为第一太阳能电池板第一层91，第二太阳能电池板第二层92和第三太阳能电池板第三层93，第一太阳能电池板第一层91固定设置，处于一直工作的状态，第二太阳能电池板第二层92和第三太阳能电池板第三层93在需要时可以在驱动电机的驱动下移出，如图5所示，第二太阳能电池板第二层92向右移出，第三太阳能电池板第三层93向左移出。利用控制系统控制驱动电机，晴天时太阳能电池板正好可以为车厢内的游客遮挡阳光。分为以下几个状态，1.当缆车快要进站时，第一太阳能电池板自动收回；出站后第一太阳能电池板伸出。2.当遇到非晴天气或者大风天气时，第一太阳能电池板也自动收回。3.缆车到达终点时收回第一太阳能电池板，接入快速充电器，进行快速充电。4.当蓄电池组的电量充足时，采取不展开的模式。第一太阳能电池板第一层91和框架的底部上下两端分别设置有齿条，第二太阳能电池板92和第三太阳能电池板第三层93上分别固定设置有驱动电机，驱动电机的输出端设置有与对应齿条啮合的齿轮，第二太阳能电池板第二层92上的驱动电机通过齿轮与第一太阳能电板第一层91底部设置的齿条啮合，第三太阳能电池板第三层93上的驱动电机通过齿轮与框架底部设置的齿条啮合。

另外，轨道1上还设置照明设备，利用设立的第二太阳能电池板3和风力发电机4为其供电。

在缆车门和站台门上均安装感应器，当观光缆车靠站后，缆车门和站台门自动打开，当检测到游客上缆车后延迟一分钟关门，并设有关门倒计时装置，缆车门锁死，缆车运行，保证游客安全方便的乘车。在每个站点设立等候按键，可以调取满电缆车，保证每个站点的游客都能快速坐上缆车。

可在车厢内安装水平仪，当缆车摆动过大时，停止行驶。车厢内安装环形座椅11，可以让游客做到各个方位全景式观景，提高观景体验。

在缆车本体5前壁安装红外感应器，当检测到前方设定距离内有缆车或者障碍物时，自动停止，保证游客的安全。车厢内安装重力传感器，当检测到缆车超重时发出警报提醒；当检测到较多车厢内没有游客时，在保证一个站点对应一个缆车的情况下把剩余缆车驶入起点充电，然后起点每驶进一台缆车接受充电，就驶出一台满电状态缆车。车厢内还设置紧急制动装置，当特殊情况发生时，可以紧急制动，以保证游客安全。另外在车厢内配置逃生锤，逃生梯。在车厢内部安装无线网络，为游客提供wifi服务。

无线总控系统：利用无线网络系统控制轨道1上所有缆车的运行状态并监视车厢内的情况，可手动或自动控制缆车运行。安装温度、湿度、风力传感器，并借助网络获取天气预报对天气状况进行判断，决定缆车运行还是停止。

本发明所述观光缆车的使用方法为：

在起点通过外接电源为观光缆车的第一储能装置10充电。使用时缆车在轨道1上行驶，如果晴天，第一太阳能电池板9伸出，将太阳能转换为电能为缆车提供动力；如果阴天，使用第一储能装置10存储的电能为缆车提供动力；当缆车到达站点时，如果不需要进入站点则沿原轨道行使，如果需要通过岔道进入站点停靠，通过站点的第二储能装置为第一储能装置10充电；如果第二储能装置电能不足，可以通过站点的外接电源为第一储能装置10充电。当天气过于恶劣时，为保证安全缆车停止运行。从而实现太阳能和风能的充分利用，减少传统能源消耗，实现低碳环保。

本发明所述观光缆车可供4-5人乘坐，满足家庭旅游的需要。由于光伏电池板的转换效率差，限制了太阳能缆车的续航时间。因此，太阳能缆车主要应用于旅游路线短、速度要求低、光照充足的旅游景区，主要用途为观光旅游。通过架设空中悬轨，可以节约地面空间，分流地面客流量，缓解拥堵问题；并解决景点拥堵时游客徒步观光效果不好的问题；相比于传统缆绳带动缆车运动的方式，本发明的缆车是在总控系统的控制下，在确保不会发生安全事故的情况下，可以在系统允许的范围内独立行使在导轨下方，游客乘坐在观光缆车中具有一定自主选择权。