[发明专利]一种附着力可控的单轨列车及单轨交通系统

说明书

技术领域

本发明涉及单轨列车装备技术领域，尤其涉及一种附着力可控的单轨列车及单轨交通系统。

背景技术

随着当今社会的日益全球化，连续运输需求与日俱增，而与此同时，交通工具运输空间却以同样的速度日益减少(尤其是在城区)。因此，亟待开发各种不需要占用“私人”交通已十分拥挤的道路的新式运输系统。

短途公共交通所使用的单轨运输系统需要直接分享使用道路空间，并且在低成本和执行时间方面表现出显著优势，这种优势相对于“地铁”和“有轨电车”尤为显著。相对于这些系统而言，单轨交通对基础设施要求较低，成本和运行时间最高可减少70％；此外，所用车辆重量更轻，结构更加简化，从而减少运行成本和维护需求。

现今使用中的单轨系统的性能相当一般，其能耗高于轨道系统，驱动力容易受到窄轨距和轨道形状的影响。因此，它们特别适用于市区交通或20/30公里半径内的交通运输。若250公里以内的中距离运输能够采用单轨运输系统，许多城市交通问题将迎刃而解，尤其是当我们认为现代化大都市的市区或市郊范围内仍建有数百公里的轨道时。其中，地铁网络(即地铁系统)经济性运营十分复杂，且不利于轻轨表面结构安全，因为道路网(即公路系统)存在连续交叉。因此，单轨网络可很好地克服传统道路运输的一些局限性。

具体来说，我们分析了公路运输相对于铁路运输的特点。就牵引磨损而言，公路运输中的车轮摩擦系数较大，因此公路车辆所传输的扭矩高于铁路设备上相同重量的牵引。给定重量条件下较高的扭矩值可实现更高的加速度和更短的刹车距离，还可在连续表面上运行，成本几乎和柏油与混凝土路面一样低，此外还能更好地调整方向变化(曲线)。另一方面，柏油或混凝土表面的摩擦系数大于不锈钢，因此，能耗需求要大得多。

铁路车辆在钢轨上实现牵引，附着系数远低于橡胶上的牵引。因此，若要实现相同的性能(加速和制动)，铁路车辆必须使用大于橡胶上驱动的车辆的“附着”重量，因此，铁路车辆在启动和加速阶段所需的功率和能耗均较高；相比之下，钢与钢之间的摩擦系数极低，恒速运行时，驱动所需能量比轮式车辆要小得多。

Fmax＝车辆可产生的最大牵引力，Fmax其与附着力呈函数关系；P＝驱动轮上的重量；δ＝摩擦系数；车速不超过130公里/时的情况下，橡胶轮胎在干柏油路面上的摩擦系数一般为0.5～1.2(商用轮胎)，干燥轨道通常为0.13～0.33。Fmax＝P*δ，上述Fmax、P、δ存在上述关系公式。

因此，轨道车辆不适用于以频繁加速和减速为特点的“市区”交通，但适用于加速和减速之间匀速运行时间较长的中距离和长距离运输。上述分析表明轮式车辆更适合短距离客运，尤其是在需要频繁加速和减速且陡坡和“窄”弯较多的市区和市郊。但相对而言，轨道车辆在刹车和启动次数较少的中长距离运输中具有更高的经济性。

但是传统的单轨轨道列车，在启动和制动时无法快速实现快速加速和快速减速制动停车，在匀速时消耗能量较大并不节能；因此如何设计出一种节能且牵引控制性好的单轨列车是解决问题的关键。

发明内容

本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种节能且牵引和控制性能好的单轨列车及使用这种单轨列车的单轨交通系统。

本发明提供一种附着力可控的单轨列车及单轨交通系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种附着力可控的单轨列车，包括多个车厢和位于车厢底部的托架100，所述托架100上安装有车轮，所述车轮包括具有动力的至少一对主动的导轮101，所述导轮101成对地对称设置在轨道的两侧下方，且所述导轮的径向与轨道的竖直方向形成斜向上的夹角；所述托架100上还安装有与所述导轮相连的预加载控制系统，所述预加载控制系统用于驱动所述导轮移动以调整所述导轮101对轨道200的附着力。

优选地，所述预加载控制系统包括连接到所述导轮101并用于驱动所述导轮101移动的液压驱动机构或气压驱动机构。

优选地，所述托架100包括位于轨道上方的架体103和自所述架体向下延伸并往轨道两侧靠拢的两对导轮安装臂104，各导轮安装臂104的下端安装有一个导轮101，每对导轮安装臂104环抱在所述轨道200的两侧。

优选地，所述架体103上安装有在轨道顶部上滚动的竖直滚动轮105。

优选地，所述托架100还包括自所述架体103向下延伸至轨道下部的一对水平轮安装臂106，各水平轮安装臂106的下端安装有沿轨道200下部侧壁滚动的水平滚动轮107。