一种城市轨道交通系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种城市轨道交通系统，包括列车车体，在列车车体两侧设置牵引磨耗板；在地面车站布置列车牵引制动传动系统，所述列车牵引制动传动系统包括驱动电机、飞轮、调速机构、牵引轮，所述驱动电机和飞轮通过调速机构与牵引轮传动连接，所述牵引轮与列车车体的牵引磨耗板相对应。本实用新型尤其适用中、小城市或城镇，中、小城市或城镇中客流密度不大，且相邻两站台之间的距离也不是太远，如0.8千米至3千米这个范围内。本实用新型为自重轻、小编组、短发车间隔的小型车系统，以安全、快捷运送乘客，车辆自重越轻，载客量越大，利用率和节能效果越好。
【专利说明】一种城市轨道交通系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及轨道交通领域，特别涉及一种城市轨道交通系统。
【背景技术】
[0002] 轨道交通是解决城市交通拥堵、空气污染以及实现可持续发展的必然方向。目前 各大城市都在着力建设和发展城市轨道交通，如地铁、轻轨等。
[0003] 城市轨道交通在实际应用过程中，还存在着一些问题，如车辆自重较大、牵引能耗 较高、列车运营可靠性有待进一步提升等。对于现有城市轨道交通系统，还需要不断优化和 解决运营中存在的能耗、振动、噪声等问题，使其更加绿色安全。
[0004] 未来城市的发展方向是重点发展中、小城市或城镇，同时限制大城市的发展，以实 现资源的合理配置。中小城市中客流密度不大，宜采用自重轻、小编组、短发车间隔的小型 车系统，以安全、快捷运送乘客，车辆自重越轻，载客量越大，利用率和节能效果越好。
[0005] 绿色城市轨道交通的发展方向是绿色节能、绿色环保、经济适用、安全可靠。因此， 未来中小城市发展绿色轨道交通需要构建新的轨道交通系统体系，从系统上给出绿色解决 方案。 实用新型内容
[0006] 针对上述问题，本实用新型提供了一种动力系统在车站地面上的新型轨道交通系 统，具有节能环保、经济适用、安全可靠的特点，可在发展绿色、智能的城市轨道交通中进行 应用。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
[0008] -种城市轨道交通系统，其特征在于，包括列车车体，在列车车体两侧设置牵引磨 耗板；在地面车站布置列车牵引制动传动系统，所述列车牵引制动传动系统包括驱动电机、 飞轮、调速机构、牵引轮，所述驱动电机和飞轮通过调速机构与牵引轮传动连接，所述牵引 轮与列车车体的牵引磨耗板相对应。
[0009] 在本实用新型中，所述列车牵引制动传动系统的驱动电机设置在一推送装置上， 通过该推送装置控制驱动电机与飞轮之间连接或者脱离，正常情况下驱动电机和飞轮脱 离。
[0010] 在本实用新型中，所述列车牵引制动传动系统还包括一控制牵引轮贴合或者脱离 所述牵引磨耗板的摆动装置。
[0011] 在本实用新型中，所述牵引轮包括两组，分别布置在列车车体两侧；每组牵引轮组 又包括沿列车长度方向排列布设的若干个牵引轮。
[0012] 在本实用新型中，所述牵引轮为橡胶轮。
[0013] 在本实用新型中，所述城市轨道交通系统还包括用以将列车牵引到最近车站的缆 绳系统，所述缆绳系统包括设置在地面上的缆绳和设置在列车车体上的用以连接缆绳的固 定件。
[0014] 在本实用新型中，在轨道上设置有磁轨制动装置。
[0015] 在本实用新型中，在地面车站布置用于称量列车重量以便于计算阻力的列车称重 系统。
[0016] 在本实用新型中，所述城市轨道交通系统还包括一控制系统，所述列车称重系统、 电机均与该控制系统连接；所述列车牵引制动传动系统中设置有用以测量转速测速传感 器，该转速测速传感器与控制系统连接。
[0017] 在本实用新型中，相邻两个地面车站间采用大坡道线路，由下坡、平坡和上坡三个 区段中的一个或者多个组合而成。
[0018] 在本实用新型中，相邻两个地面车站的线路设置成凹形，地面车站设置在地面，线 路设置在地下，地面车站位于线路的高点。
[0019] 在本实用新型中，列车车体的节数为1-4节。
[0020] 本实用新型的工作原理是：驱动电机和飞轮是系统牵引能量的来源，根据需要将 能量通过调速机构传递给牵引轮。一般情况下，优先使用飞轮驱动。牵引时，根据列车车体 所需牵引力的大小，控制系统控制一定数量的牵引轮和列车车体两侧的牵引磨耗板贴合， 通过牵引轮和牵引磨耗板相互作用产生的摩擦力，将飞轮的能量和牵引力传递给列车，并 驱动列车前进；列车进站时，根据列车制动所需制动力大小，控制一定数量的牵引轮和牵引 磨耗板贴合，将列车的速度传递到牵引轮，并通过调速机构传递给飞轮，进行能量回收和储 存。随着列车运行能量的消耗，每个飞轮储存的能量也会下降，通过控制系统对飞轮的转速 进行监控，如飞轮储存能量小于设定的阀值，可通过驱动电机带动飞轮旋转，对飞轮储能进 行补充，正常情况下驱动电机和飞轮脱离。列车在线路区间运行，通过线路实现辅助牵引 (下坡）和辅助制动（上坡）。
[0021] 本实用新型尤其适用中、小城市或城镇，中、小城市或城镇中客流密度不大，且相 邻两站台之间的距离也不是太远，如0. 8千米至3千米这个范围内。
[0022] 本实用新型的列车牵引制动传动系统设置在车站地面上，列车的出站启动加速和 到站制动停车通过设置在站台的列车牵引制动传动系统实现。与现有的轨道交通系统相 t匕，列车车载牵引、制动、辅助系统等可以取消，列车仅保留蓄电池或超级电容等设备给照 明、空调以及应急系统供电。列车结构设计大大简化，列车自重大幅度降低，列车故障点减 少，列车可靠性有较大提升。
[0023] 本实用新型设置有缆绳系统，当车辆出现故障时，可通过缆绳将列车牵引到最近 车站实施乘客疏散和救援。
[0024] 本实用新型为自重轻、小编组、短发车间隔的小型车系统，以安全、快捷运送乘客， 车辆自重越轻，载客量越大，利用率和节能效果越好。
[0025] 本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚 地了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本实用新型的示意图。
[0027] 图2为本实用新型地面车站布置的列车牵引、制动和传动系统。
[0028] 图3为本实用新型的节能坡线路图。
[0029] 图4为本实用新型案例仿真的节能坡线路图。
[0030] 图5为本实用新型案例仿真的列车运行距离-速度曲线。
[0031] 图6为本实用新型案例仿真的列车运行时间-速度曲线。
[0032] 图7为本实用新型案例仿真的列车运行距离-加/减速度曲线。
[0033] 图8为本实用新型案例仿真的列车牵引时各飞轮能量消耗变化图。
[0034] 图9为本实用新型案例仿真的列车再生制动时各飞轮能量补偿图。
[0035] 图10为本实用新型案例仿真的电机给各飞轮补充能量图。
[0036] 图11为本实用新型案例仿真的列车运行距离-牵引/制动功率曲线图。
【具体实施方式】
[0037] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。
[0038] 参见图1和2, 一种城市轨道交通系统，包括列车车体100,在列车车体100两侧设 置牵引磨耗板101。在地面车站布置列车牵引制动传动系统200,列车牵引制动传动系统 200包括驱动电机203、调速机构201、牵引轮202、飞轮204,飞轮204起到储能作用，飞轮 204与调速机构201连接；驱动电机203设置在一推送装置（图中未标示）上，通过该推送 装置控制驱动电机与飞轮之间连接或者脱离，正常情况下驱动电机203和飞轮204脱离。调 速机构201与牵引轮202传动连接，牵引轮与列车车体的牵引磨耗板相对应。
[0039] 牵引轮202包括两组，分别布置在列车车体100两侧；每组牵引轮组又包括沿列车 长度方向排列布设的若干个牵引轮。列车牵引制动传动系统还包括一控制牵引轮贴合或者 脱离所述牵引磨耗板的摆动装置（图中未标示），以便于控制所需要的牵引轮个数贴合或 者脱离牵引磨耗板。
[0040] 另外，在地面车站布置用于称量列车重量以便于计算阻力的列车称重系统。城市 轨道交通系统还包括一控制系统，列车称重系统、电机均与该控制系统连接；列车牵引制动 传动系统中设置有用以测量转速测速传感器，该转速测速传感器与控制系统连接。
[0041] 参见图3,相邻车站间采用大坡道线路，分为下坡302、平坡303和上坡304三个区 段，坡道两端和站台301、平坡区段303相连接，并使节能坡道尽量靠近车站，以发挥最大节 能效果。相邻两个地面车站的线路设置成凹形，地面车站设置在地面，线路设置在地下，地 面车站位于线路的高点。站台长度可根据运营列车的长度设定。
[0042] 本实用新型的工作原理是：驱动电机203和飞轮204是系统牵引能量的来源，根 据需要将能量通过调速机构传递给牵引轮202。一般情况下，优先使用飞轮204驱动。牵 引时，根据列车车体100所需牵引力的大小，控制系统控制一定数量的牵引轮和列车车体 两侧的牵引磨耗板101贴合，通过牵引轮202和牵引磨耗板101相互作用产生的摩擦力，将 飞轮204的能量和牵引力传递给列车，并驱动列车前进；列车进站时，根据列车制动所需制 动力大小，控制一定数量的牵引轮和牵引磨耗板贴合，将列车的速度传递到牵引轮，并通过 调速机构传递给飞轮，进行能量回收和储存。随着列车运行能量的消耗，每个飞轮储存的能 量也会下降，通过控制系统对飞轮的转速进行监控，如飞轮储存能量小于设定的阀值，可通 过驱动电机203带动飞轮204旋转，对飞轮储能进行补充，正常情况下驱动电机203和飞轮 204脱离。列车在线路区间运行，通过线路实现辅助牵引（下坡）和辅助制动（上坡）。与 现有的轨道交通系统相比，列车车载牵引、制动、辅助系统等可以取消，列车仅保留蓄电池 或超级电容等设备给照明、空调以及应急系统供电。列车结构设计大大简化，列车自重大幅 度降低，列车故障点减少，列车可靠性有较大提升。
[0043] 城市轨道交通系统还包括用以将列车牵引到最近车站的缆绳系统103,缆绳系统 包括设置在地面上的缆绳和设置在列车车体上的用以连接缆绳的固定件。当车辆出现故障 时，可通过缆绳将列车牵引到最近车站实施乘客疏散和救援。
[0044] 在轨道上设置有磁轨制动装置102,用于紧急制动。
[0045] 列车运行过程中的各项运动学参数可根据各时刻的牵引计算公式求得，如：
[0046] M(l+y )a = F-ff-G-R
[0047] 式中：a为列车加速度；F为列车牵引力，W为列车运行阻力，Wq为列车启动阻力， G为坡道阻力，R为曲线阻力，Y为列车回转质量系数，一般取为0.1。
[0048] 根据车辆运行情况，有牵引、惰行、制动三种运行工况。工况不同，作用于列车上的 合力也不同。
[0049] (1)牵引运行时，牵引力和列车运行阻力同时作用于列车上，列车运行的加速度为
【权利要求】
1. 一种城市轨道交通系统，其特征在于，包括列车车体，在列车车体两侧设置牵引磨耗 板；在地面车站布置列车牵引制动传动系统，所述列车牵引制动传动系统包括驱动电机、飞 轮、调速机构、牵引轮，所述驱动电机和飞轮通过调速机构与牵引轮传动连接，所述牵引轮 与列车车体的牵引磨耗板相对应。
2. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，所述列车牵引制动传动系 统的驱动电机设置在一推送装置上，通过该推送装置控制驱动电机与飞轮之间连接或者脱 离，正常情况下驱动电机和飞轮脱离。
3. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，所述列车牵引制动传动系 统还包括一控制牵引轮贴合或者脱离所述牵引磨耗板的摆动装置。
4. 根据权利要求3所述的城市轨道交通系统，其特征在于，所述牵引轮包括两组，分别 布置在列车车体两侧；每组牵引轮组又包括沿列车长度方向排列布设的若干个牵引轮。
5. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，所述牵引轮为橡胶轮。
6. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，所述城市轨道交通系统还 包括用以将列车牵引到最近车站的缆绳系统，所述缆绳系统包括设置在地面上的缆绳和设 置在列车车体上的用以连接缆绳的固定件。
7. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，在轨道上设置有磁轨制动 装直。
8. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，在地面车站布置用于称量 列车重量以便于计算阻力的列车称重系统。
9. 根据权利要求8所述的城市轨道交通系统，其特征在于，所述城市轨道交通系统还 包括一套控制系统，所述列车称重系统、电机均与该控制系统连接；所述列车牵引制动传动 系统中设置有用以测量转速测速传感器，该转速测速传感器与控制系统连接。
10. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，相邻两个地面车站间采用 大坡道线路，由下坡、平坡和上坡三个区段中的一个或者多个组合而成。
11. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，相邻两个地面车站的线路 设置成凹形，地面车站设置在地面，线路设置在地下，地面车站位于线路的高点。
12. 根据权利要求1所述的城市轨道交通系统，其特征在于，列车车体的节数为1-4节。
【文档编号】B61B13/00GK204095813SQ201420478184
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】杨利军, 胡用生, 朱深祺 申请人:上海轨道交通设备发展有限公司