一种多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆。


背景技术：

2.随着技术的不断发展，人们生活水平的不断提高，由于车辆保有量的不断提高以及城市道路的供应不足，使得交通拥堵的情况越来越严重。交通拥堵导致了人们出行的时间成本增加，同时增加了油耗及对环境的污染，采用轨道交通可以很好的解决拥堵的问题。
3.传统的轨道交通系统在改变运行轨道时，需要通过轨道道岔的机械运动来调整轨道的状态以达到切换机车运行轨道的目的，这种轨道交通系统不但轨道的施工时间长，而且该方案存在一个弊端，就是非固定道岔变轨需要较长时间来完成操作，基于安全的原则必然会预留足够的变轨安全时间，这必然拉大轨道上运行的前后车的安全距离，严重拉低了轨道交通的运力，降低运行平均速度，浪费乘客通行时间。当轨道上运行的是大运力的火车编组时，这个弊端体现不明显，但当轨道运用于prt(personal rapid transit个人快速运输系统)时，该弊端立刻明显放大。在prt系统中，机车转向时需要道岔的机械运动以及结构的变化，前车无法紧跟后车，机车的状态行走不改变，从而使得机车在变轨时，前后车之间需要预留数很长的安全距离前车才可以安全的转向，大大的影响了整个轨道变轨系统运行效率。
4.在车辆的实际运行过程中，轨道道岔的变轨机构通常存在动作未到位(即没有运动到指定位置)或变轨机构失效的问题，一方面会导致车辆失去导向，使得车辆不能按给定的路线行走，另一方面，车辆在通过岔口时非常容易跑偏，且非常容易发生脱轨事故。
5.因而迫切需要一种新型的多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆，能够提高变轨效率，节约时间，同时防止脱轨，增加安全性，此外，降低建设施工难度，提高经济性。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的是：提供一种多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆，通过不同轨道间的快速变轨，提高轨道运行效率，节约时间，同时防止脱轨，增加安全性，此外，还可以降低建设施工难度，提高经济性。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种多轨道变轨系统，所述系统包括：第一轨道、第二轨道以及可变轨车辆，所述可变轨车辆包括车体和用于在所述第一轨道行驶的第一轨道轮组以及用于在所述第二轨道行驶的第二轨道轮组；
8.正常行驶时，所述可变轨车辆通过所述第一轨道轮组行驶在所述第一轨道；需要变轨时，所述可变轨车辆的第二轨道轮组被导入所述第二轨道，所述可变轨车辆同时行驶在所述第一轨道和所述第二轨道；之后，所述第一轨道轮组脱离所述第一轨道，所述可变轨车辆行驶在所述第二轨道，完成变轨。
9.如上所述的多轨道变轨系统，所述系统中的可变轨车辆还可以包括可变轨轨道
舱，所述可变轨轨道舱包括舱体，所述舱体内还包括固定装置，用于在普通车辆驶入舱体内对其固定。
10.如上所述的多轨道变轨系统，所述第一轨道或所述第二轨道还包括引导段，所述引导段安装有引导装置，用于将第一轨道轮组或第二轨道轮组导入所述第一轨道或所述第二轨道。
11.如上所述的多轨道变轨系统，所述可变轨车辆还包括轨道轮调节装置，所述轨道轮调节装置可调节所述第一轨道轮组或所述第二轨道轮组的位置，方便导入轨道。
12.如上所述的多轨道变轨系统，所述第一轨道和所述第二轨道为共用轨道。
13.如上所述的多轨道变轨系统，所述系统还包括托吊装置，用于将所述可变轨车辆从一条轨道变轨到另一条轨道。
14.如上所述的多轨道变轨系统，所述系统还包括轨道移动装置，用于通过一段可移动轨道的移动以及与新轨道对接，将停在移动轨道上的所述可变轨车辆从一条轨道变轨到另一条轨道。
15.本发明还提供一种可变轨车辆，所述可变轨车辆包括：车体和2组或以上轨道轮组，每个轨道轮组对应用于如上所述的多轨道变轨系统的一条轨道。
16.如上所述的一种可变轨车辆，所述可变轨车辆还包括连接固定装置，用于与其他车辆或货舱连接并将其固定在可变轨车辆上。
17.如上所述的一种可变轨车辆，所述可变轨车辆可与其他可变轨车辆建立共享自动驾驶模式来实现车辆的联合驾驶，联合行驶车辆按照所述共享自动驾驶方案进行自动驾驶或辅助驾驶或指引司机驾驶。
18.本发明还提供一种如上所述的多轨道变轨系统的变轨方法，所述方法包括：
19.所述可变轨车辆通过所述第一轨道轮组行驶在所述第一轨道；
20.所述可变轨车辆的第二轨道轮组被导入所述第二轨道；
21.所述可变轨车辆同时行驶在所述第一轨道和所述第二轨道；
22.所述第一轨道轮组脱离所述第一轨道，所述可变轨车辆行驶在所述第二轨道，完成变轨。
23.本发明的一种多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆，多轨道变轨系统包括：第一轨道、第二轨道以及可变轨车辆，可变轨车辆包括车体和用于在第一轨道行驶的第一轨道轮组以及用于在第二轨道行驶的第二轨道轮组，正常行驶时，可变轨车辆通过第一轨道轮组行驶在第一轨道；需要变轨时，可变轨车辆的第二轨道轮组被导入第二轨道，可变轨车辆同时行驶在第一轨道和第二轨道；之后，第一轨道轮组脱离第一轨道，可变轨车辆行驶在第二轨道，完成变轨。通过本发明的一种多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆，实现不同轨道间的快速变轨，提高轨道运行效率，节约时间，同时防止脱轨，增加安全性，此外，还可以降低建设施工难度，提高经济性。
附图说明
24.图1为本发明第一实施例多轨道变轨系统的结构示意图。
25.图2为本发明第二实施例可变轨车辆的结构示意图。
26.图3为本发明第三实施例多轨道变轨系统的变轨方法的流程图。
具体实施方式
27.为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式，详细说明如下。
28.本发明第一实施例参阅图1。图1是本发明第一实施例多轨道变轨系统的结构示意图。如图所示，本发明的多轨道变轨系统包括：第一轨道10、第二轨道20以及可变轨车辆30，可变轨车辆30包括车体和用于在第一轨道10行驶的第一轨道轮组31以及用于在第二轨道20行驶的第二轨道轮组32。
29.在本实施例中，第一轨道10和第二轨道20为适合可变轨车辆30行驶的轨道，可以是地面或地下的轨道，也可以是吊轨或侧轨，轨道可以是单轨，也可以是双轨。
30.在本发明中，可变轨车辆30可以是大运力的公共交通车辆编组，包括车头和多节车箱；也可以是个人快速运输工具，舱体空间不大，适合单人或几个人乘坐的私人车辆；还可以是可容纳普通车辆的可变轨轨道舱，所述可变轨轨道舱包括舱体和用于在所述第一轨道行驶的第一轨道轮组以及用于在所述第二轨道行驶的第二轨道轮组，所述舱体内还包括固定装置，用于在普通车辆驶入舱体内对其固定。普通车辆既可以在道路上行驶，也可驶入可变轨轨道舱，由固定装置固定在舱体内，可变轨轨道舱带着行驶在轨道上。
31.可变轨车辆30包括第一轨道轮组31和第二轨道轮组32，第一轨道轮组31用于可变轨车辆30在第一轨道10行驶，第二轨道轮组32用于可变轨车辆30在第二轨道20行驶。第一轨道轮组31和第二轨道轮组32可以安装在可变轨车辆30适合行驶的位置，例如：第一轨道10如果为地面轨道，则第一轨道轮组31安装在可变轨车辆30的底部，第二轨道20如果为吊轨，则第二轨道轮组32安装在可变轨车辆30的顶部。也可以是可变轨车辆30还包括轨道轮调节装置，轨道轮调节装置可调节第一轨道轮组31或第二轨道轮组32的位置，方便导入轨道。例如：第一轨道轮组31和第二轨道轮组32通过可伸缩连杆连接可变轨车辆30，轨道轮调节装置控制可伸缩连杆的伸出与收回。当处于非使用状态，第一轨道轮组31或第二轨道轮组32部分或全部收于可变轨车辆30的舱体内，避免阻碍可变轨车辆30行驶或避免增加阻力；当处于使用状态，第一轨道轮组31或第二轨道轮组32从车体内向外伸出，与轨道接触。
32.本发明的多轨道变轨系统的变轨过程可以是：首先，可变轨车辆30正常通过第一轨道轮组31行驶在第一轨道10；需要变轨时，可变轨车辆30的第二轨道轮组32被导入第二轨道20，可变轨车辆30同时行驶在第一轨道10和第二轨道20；确认第二轨道轮组32被导入第二轨道20且正常行驶后，第一轨道轮组31脱离第一轨道10，可变轨车辆30行驶在第二轨道20，完成变轨。当然，多轨道变轨系统也可以是可变轨车辆30从第二轨道20变轨到第一轨道10。
33.为了更高效、更安全的完成变轨过程，本发明的多轨道变轨系统的轨道还可以包括引导段、过渡段和保护段。轨道的引导段安装有引导装置，用于将轨道轮组导入相应的轨道中。引导装置先与所要引导的轨道轮组连接，再将轨道轮组引入相应的轨道中。引导的过程可以在可变轨车辆30静止、低速、正常行驶或高速行驶中完成。引导装置可以包括连接索/电磁吸力部件等连接装置与轨道轮组连接，连接装置在角度和长度上又可以有一定的弹性，以保证可变轨车辆30在移动行驶的过程中连接的稳定性。引导装置还可以包括定位装置，定位装置用于将连接装置对准行驶过程中的可变轨车辆30相应的轨道轮组，可以是通过视频定位、卫星定位、雷达定位、电磁定位、预先设定位置或其他定位方式将连接装置
对准轨道轮组，使连接装置能够在可变轨车辆30行驶过来时与轨道轮组连接。
34.轨道的过渡段安装有防脱轨装置，防止轨道轮组脱离相应的轨道。在之前的引导段，引导装置将轨道轮组导入轨道中，为了避免轨道轮组脱离轨道，在轨道的过渡段安装有防脱轨装置，用于防止轨道轮组脱离轨道。防脱轨装置可以是在轨道槽两侧安装有卡板，当轨道轮组在轨道上正常行驶时，卡板不接触也不影响轨道轮组行驶；当轨道轮组在轨道上发生偏移时，偏移的轨道轮组会接触到卡板，卡板通过限制轨道轮组在轨道上发生偏移从而避免轨道轮组脱离轨道。
35.经过过渡段后，本发明的多轨道变轨系统确定要变轨的轨道轮组被导入相应的轨道并且能够正常行驶，并且通过防脱轨装置防止轨道轮组脱离轨道。此时，就可以将原行驶轨道的轨道轮组脱离原行驶轨道，使可变轨车辆30行驶在变轨后的轨道。脱离原行驶轨道后，变轨后的轨道设置保护段防止车辆在刚完成变轨后发生脱轨。保护段安装有保护装置，防止可变轨车辆30脱轨。在本发明中，保护装置可防止可变轨车辆30脱轨而造成的重大安全事故。例如：对于地面轨道，可以是在轨道两侧安装有挡板，防止可变轨车辆30脱轨侧翻；对于空中吊轨，可以是在刚完成变轨的保护段，控制轨道的高度不要太高，并在下方安装防摔垫，防止可变轨车辆30脱轨下落造成的重大安全事故。
36.在本发明中，第一轨道轮组31和第二轨道轮组32可以包括一个或多个行车轮，用于在相应的轨道上行驶。除了包括若干行车轮之外，还可以根据轨道的不同包括其他各种辅助轮来帮助可变轨车辆30更好的在轨道中行驶。例如：第一轨道轮组31和第二轨道轮组32还可以包括导向轮，用于可变轨车辆30的方向引导；第一轨道轮组31和第二轨道轮组32还可以包括转向轮，用于转弯时增加可变轨车辆30的稳定性；第一轨道轮组31和第二轨道轮组32还可以包括限位装置，用于限定第一轨道轮组31或第二轨道轮组32在第一轨道10或第二轨道20的位置，防止脱轨。在本实施例中，限位装置可以是安装在第一轨道轮组31和第二轨道轮组32的限位轮。
37.在本发明中，可变轨车辆30还包括动力系统和控制系统。动力系统优选电动力系统，也可以是汽油动力系统、柴油动力系统、或混合动力系统。控制系统可以控制可变轨车辆30前进、停止、加速、减速、转向，还可以控制第一轨道轮组31和第二轨道轮组32的使用状态。可以是由驾驶员自身控制可变轨车辆30行驶，也可以是多轨道变轨系统发出行驶指令，指引司机控制可变轨车辆30行驶或自动驾驶或辅助驾驶行驶。
38.本发明的多轨道变轨系统还可以包括外罩，所述外罩将可变轨车辆30及轨道包裹起来。通过外罩将可变轨车辆30及轨道包裹起来，可变轨车辆30行驶在罩内，可以避免各种天气状况对行驶的影响。例如：防止风力对车辆行驶的影响并且降低车辆行驶的阻力；防止雨雪天气对车辆行驶的摩擦力的影响从而影响车辆行驶，同时降低雨雪天气对车辆驾驶员视线的影响，等等。同时，通过外罩将可变轨车辆30及轨道包裹起来，还可以防止或降低发生车辆脱轨所造成的安全事故，降低人身安全及财产损失。
39.在本发明中，多轨道变轨系统所包括的多条轨道如第一轨道10和第二轨道20，可以为单独的轨道，也可以是共用轨道。例如：第一轨道10和第二轨道20都为双轨，第一轨道10为宽轨，第二轨道20为窄轨，第二轨道20位于第一轨道10的两轨之间。通过共用轨道可以降低轨道建设成本，降低多轨道变轨系统占地面积。
40.本发明的多轨道变轨系统还可以是包括3条或以上轨道，可变轨车辆30包括3个或
以上轨道轮组，每个轨道轮组对应用于一条轨道。也可以是可变轨车辆30还可以包括轨道轮组装卸装置，用于装卸不同的轨道轮组。例如：可变轨车辆30只包括两个轨道轮组，当需要变轨到第三条轨道时，可以通过轨道轮组装卸装置将其中一个轨道轮组即当前不用的更换为适合在第三条轨道行驶的轨道轮组。装卸不同的轨道轮组可以是轨道轮组装卸装置自动切换安装，也可以是由驾驶员人工来切换安装。也可以在轨道相似的情况下，只更换轨道轮组的行车轮来实现当前轨道轮组对第三条轨道行驶的适应性。
41.本发明的多轨道变轨系统，还可以包括托吊装置，用于将所述可变轨车辆从一条轨道变轨到另一条轨道。托吊装置可以是各种连接设备，如挂钩、锁扣、龙门吊、电磁吸盘、托盘等，可以将可变轨车辆连接并固定后，将其从一条轨道托吊变轨到另一条轨道的装置。托吊装置连接与车俩连接后将车辆吊起或托起，以实现车辆的变轨。
42.也可以是可变轨车辆只包括第一轨道轮组，用于行驶在多轨道变轨系统的第一轨道，而多轨道变轨系统的第二轨道上装有托吊装置，当需要变轨时，托吊装置将可变轨车辆托起/吊起来行驶在第二轨道。直到再次变轨，托吊装置将可变轨车辆放在新的第一轨道，可变轨车辆凭自身的第一轨道轮组在新的第一轨道上行驶。托吊装置可以安装在要变轨的轨道上，也可以是安装在可变轨车辆上，用于连接在要变轨的轨道上的对应的装置，之后将可变轨车辆自身托起/吊起来。例如：托吊装置为安装在可变轨车辆上的抓索，变轨时，抓索抓住要变轨的吊轨上的对应的装置后，可变轨车辆收紧抓索，将自身紧紧挂在吊轨上的对应的装置，随着对应的装置在吊轨行驶，完成变轨。
43.本发明的多轨道变轨系统，还可以包括轨道移动装置，用于通过一段可移动轨道的移动并与新轨道对接，将停在移动轨道上的所述可变轨车辆从一条轨道变轨到另一条轨道。
44.在本发明中，托吊装置和轨道移动装置除了可以用于将可变轨车辆从一条轨道变轨到另一条轨道，还可以用于可变轨车辆的升降/移动/转向/调头/停车/入库/出库等等。
45.本发明第二实施例参阅图2。图2为本发明第二实施例可变轨车辆的结构示意图。如图所示，本发明的可变轨车辆30包括：车体和2组或以上轨道轮组，每个轨道轮组对应用于如上所述的多轨道变轨系统的一条轨道。
46.本发明的一种可变轨车辆是基于本发明的一种多轨道变轨系统，结构特征一一对应，可以参照前述一种多轨道变轨系统的说明，在此不再赘述。
47.在本发明中，可变轨车辆30还可以包括连接固定装置，用于与其他车辆或货舱连接并将其固定在可变轨车辆上。可变轨车辆30可以作为轨道拖车或吊车，将其他车辆或货舱如集装箱、物流箱、货箱等，连接并固定在可变轨车辆上，实现其他车辆或货舱的轨道行驶或变轨。连接固定装置可以是挂钩、锁扣、电磁吸盘或真空吸盘等可连接固定可变轨车辆30与其他车辆或货舱的装置，在角度和长度上又有一定的弹性，以保证在移动过程中可变轨车辆30与其他车辆或货舱连接的稳定性。连接固定装置可以是安装在可变轨车辆30上，也可以是安装在其他车辆或货舱上，还可以是可变轨车辆30与其他车辆或货舱上都安装有连接固定装置。可变轨车辆30与其他车辆或货舱的连接可以是人工完成，也可以是连接固定装置自动连接。在本发明中，可变轨轨道舱也可以连接其他车辆或货舱作为轨道拖车或吊车。
48.在本发明中，可变轨车辆还可以是可容纳普通车辆的可变轨轨道舱，所述可变轨
轨道舱包括舱体和用于在所述第一轨道行驶的第一轨道轮组以及用于在所述第二轨道行驶的第二轨道轮组，或者可变轨轨道舱也可以只有第一轨道轮组而靠多轨道变轨系统中的托吊装置实现变轨，所述舱体内还包括固定装置，用于在普通车辆驶入舱体内对其固定。可变轨轨道舱舱体可以是封闭型舱体，也可以是开放型舱体，如由支架和底面/顶面构成舱体。普通车辆既可以在道路上行驶，也可驶入可变轨轨道舱，由固定装置固定在舱体内，可变轨轨道舱带着行驶在轨道上。
49.本发明的可变轨车辆30，还可以与其他可变轨车辆连接在一起成为一个车辆组，建立共享自动驾驶模式来实现车辆的联合驾驶，联合行驶车辆按照所述共享自动驾驶方案进行自动驾驶或辅助驾驶或指引司机驾驶。通过获取轨道道路信息、路况信息及车辆信息，分析计算得出自动驾驶方案，指引司机控制可变轨车辆30行驶或自动驾驶车辆或辅助驾驶车辆行驶。
50.轨道道路信息包括：轨道数、轨道宽度、曲率半径、坡度、轨道材质、出入口、道口、轨道道路环境、轨道路面情况等信息。路况信息包括：车流量、车辆位置、车辆速度、车辆加速度、车辆目标等与导航有关的信息、障碍物/行人信息、交通意外、交通管制等与道路交通状况有关的信息，还包括动态的与天气有关的如气候影响、结冰、雪，风速，能见度等信息。车辆信息可以包括：可变轨车辆类型、型号、车辆的长度/宽度/高度/质量/制动距离/轨道轮组情况/动力情况/防滑性能/电量/油量等参数、车辆目的地、乘坐人数等等。
51.轨道道路信息、路况信息及车辆信息可以基于智能交通系统方便的获取。智能交通系统可以通过道路监测装置和车载监测装置获取道路信息、路况信息及车辆信息，也可以通过其他监测装置如高空监测装置等获取。道路监测装置可以包括摄像头、雷达、感应传感器、红外探测装置、道路或路面的压力/光学/超声波传感器等多种装置，可以在道路的合适位置设置多个监测装置用于获取这些信息。此外，也可以通过可变轨车辆的车载监测装置，如车载摄像头、车载雷达、测速仪等获取信息。还可以通过高空监测装置如卫星/飞机/无人机/高空气球等获取轨道道路信息和路况信息。也可以通过监测车辆的物联网硬件/射频卡/ect设备等获取相关信息。最后，还可以通过监测道路周边可能影响路况的范围如路边行人/动物/车辆/建筑物/车站等来获取道路状况的相关信息。
52.根据轨道道路信息、路况信息和车辆信息建立轨道道路交通模型，轨道道路交通模型可以包括：轨道道路、车辆、障碍物、行人、覆盖范围、覆盖时间、天气状况、特殊情况及其他与道路交通相关的因素。建立模型之后，在模型范围内依据真实完整的信息包括：空间信息/时间信息/对象信息/其他信息如交通管制等，通过计算分析得出车辆组的整体自动驾驶方案。发送至车辆组内的车辆，指引司机行驶或自动驾驶车辆或辅助驾驶车辆行驶。
53.在本发明中，由于获取的信息来自不同的来源，因而可能存在获取的信息的数据结构/数据标准/数据格式/数据描述等存在差异的状况，在此状况下，为了信息使用的流畅化及高效化，需要将不同来源、类型信息的进行转换和/或整合。可以通过视频识别技术、音频识别技术、三维/四维建模技术、虚拟现实技术、增强现实技术、不同语言的翻译等方法实现信息数据的转换和/或整合。
54.本发明第三实施例参阅图3。图3是本发明第三实施例多轨道变轨系统的变轨方法的流程图。如图所示，本发明的多轨道变轨系统的变轨方法包括：
55.s1：可变轨车辆通过第一轨道轮组行驶在第一轨道；
56.s2：可变轨车辆的第二轨道轮组被导入第二轨道；
57.s3：可变轨车辆同时行驶在第一轨道和第二轨道；
58.s4：第一轨道轮组脱离第一轨道，可变轨车辆行驶在第二轨道，完成变轨。
59.本发明的一种多轨道变轨系统的变轨方法是基于本发明的一种多轨道变轨系统的，两者结构特征一一对应，可以参照前述一种多轨道变轨系统的说明，在此不再赘述。
60.综上所述，本发明的一种多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆，多轨道变轨系统包括：第一轨道、第二轨道以及可变轨车辆，可变轨车辆包括车体和用于在第一轨道行驶的第一轨道轮组以及用于在第二轨道行驶的第二轨道轮组，正常行驶时，可变轨车辆通过第一轨道轮组行驶在第一轨道；需要变轨时，可变轨车辆的第二轨道轮组被导入第二轨道，可变轨车辆同时行驶在第一轨道和第二轨道；之后，第一轨道轮组脱离第一轨道，可变轨车辆行驶在第二轨道，完成变轨。通过本发明的一种多轨道变轨系统及其变轨方法、可变轨车辆，实现不同轨道间的快速变轨，提高轨道运行效率，节约时间，同时防止脱轨，增加安全性，此外，还可以降低建设施工难度，提高经济性。
61.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。