ГРУЗОВОЙ ТРАНСПОРТНЫЙ СЕТЕВОЙ СУХОПУТНЫЙ РОБОТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СКОРОСТНОЙ БЕЗОСТАНОВОЧНОЙ ДОСТАВКИ ГРУЗОВ В КОНТЕЙНЕРАХ, ПЕРЕДАЧИ ЖИДКИХ ФРАКЦИЙ, ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК E01C1/04 B61B1/00 B61B15/00 

Изобретение относится к области конструирования и установки роботизированного транспортного комплекса для безостановочной скоростной доставки груза, а также передачи транспортируемых сред.

Во все времена люди строили дороги. Дороги по суше, по воде, по воздуху и даже в космос для доставки людей и грузов. С развитием авиации практически решился вопрос о быстром перемещении по планете людей, почты и небольшой части мелких грузов, но остается огромный и постоянно растущий объем крупнотоннажных перевозок различных товаров и грузов, выполняемых железной дорогой, автотранспортом, морскими судами и трубопроводами, изобретенными 100-200 лет назад. Эти технически разнородные средства перемещения, дополняя друг друга, в сумме образуют сегодняшнюю общеизвестную мировую грузовую транспортную систему, охватывающую практически 100% грузоперевозок и грузопереработки.

Однако, к сожалению, компоненты, образующие нынешнюю мировую грузовую транспортную систему, находятся очень близко к пределу своей производительности и эффективности. Например, при способности двигаться со скоростью 80-100 км/час, средняя скорость грузового железнодорожного состава по трассе не превышает 45 км/час из-за остановок, использования одного пути для пассажирского и грузового транспорта, а также ряда других причин. Морские грузоперевозки также близки к пределу эффективности, поскольку увеличение тоннажа морских судов не может быть бесконечным по соображениям экологической безопасности. Расширение автомобильных перевозок трейлерами и контейнеровозами требует радикального увеличения рядности автодорог за счет присоединения прилегающих земель, что часто невозможно в условиях сложившейся плотной застройки придорожных территорий. Растут экологические проблемы, в том числе из-за использования в качестве горючего углеводородов. Соотношение массы автомобиля, железнодорожного состава, грузового судна к массе полезного груза также представляется слишком большим и вряд ли может быть снижено в рамках традиционных технологий.

Железная дорога, автомобиль и грузовое судно развивались обособлено, каждый в рамках своей технологической концепции. Низкая производительность сухопутной части системы и особенно недостаточное освоение ею суши приводит к вынужденному перекосу в сторону тихоходного морского грузового транспорта. Низкие скорости на железной дороге недопустимо увеличивают автомобильную составляющую системы, и т.д. Автономное развитие трубопроводного способа транспортировки жидкостей и газа не дает возможности сократить строительные и эксплуатационные расходы за счет совместного проектирования средств параллельного перемещения грузов в контейнерах и жидкостей в трубопроводах.

Из уровня техники известна, выбранная заявителем в качестве прототипа, многоуровневая магистраль-эстакада для перемещения транспортных средств и передачи транспортируемых сред (RU 2476633 C1, МПК E01C 1/04, опубл. 27.02.2013) включающая в себя опоры, полосы движения, участки въезда и съезда на этажи магистрали-эстакады, переезды транспортных средств между этажами, при этом первый этаж включает в себя, по крайней мере, одну полосу для движения автомобилей и, по крайней мере, включает в себя полосу для движения грузовых и пассажирских составов, причем, по крайней мере, две другие полосы первого этажа являются резервно-техническими, а, по крайней мере, одна из резервно-технических полос первого этажа соединена с одной из резервно-технических полос следующего этажа, который содержит, по крайней мере, две полосы движения для автомобилей и, по крайнем мере, две резервно-технических полосы, причем на элементах конструкции магистрали-эстакады установлены линии, транспортирующие среды.

Недостатком известного решения является отсутствие транспортных средств, позволяющих выполнять полный комплекс мероприятий по скоростной доставке грузов в требуемую точку, а также необходимой инфраструктуры, обеспечивающей возможность функционирования всей системы.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом заявленного изобретения является: объединение в едином компактном и защищенном от воздействия окружающей среды корпусе моста транспортных грузовых потоков с транспортируемыми средами, проводной электроэнергией, информацией, транспортируемой по линиям связи; обеспечение высокоскоростного перемещения бесколесных грузовых транспортных составов, отделенных конструкцией сухопутного моста от внешней среды; обеспечение любых стабильных грузоперевозок между крупными в сырьевом и экономическом отношении географическими точками, а также многократное удешевление строительства и эксплуатации этой единой грузовой транспортной сети по сравнению со строительством и эксплуатацией отдельных автомагистралей, железных дорог, ЛЭП, линий связи, трубопроводов и т.п.; возможность обеспечения движения транспортных средств в замкнутом пространстве корпуса моста без участия человека, исключение пассажирских перевозок из предлагаемого грузового комплекса.

Для достижения заявленного технического результата грузовой транспортный комплекс, управляемый единой электронной автоматизированной системой управления через спутниковые каналы связи, включает трубопроводы для передачи жидких фракций, линию электропередач, оптоволоконную линию, а также транспортную систему со специализированными путями, одни из которых объединены с упомянутыми трубопроводами, линией электропередач и оптоволоконной линией внешним кожухом в единую каркасную длинномерную металлоконструкцию сухопутного моста, а остальная часть специализированных путей выполнена в виде проходящих снаружи сухопутного моста и связанных с его путями внешних путей, причем металлоконструкция упомянутого моста состоит из состыкованных между собой типовых мостовых пролетов, поддерживаемых вантово-опорными конструкциями над поверхностью земли на достаточной высоте для беспрепятственного размещения под ней транспортной и жилой инфраструктуры и не препятствующей миграции диких животных, при этом специализированные пути, размещенные внутри сухопутного моста состоят из скоростных путей, предназначенных для скоростного перемещения по ним несущих на себе грузовые контейнеры бесколесных модульных транспортных составов, а также из путей для перемещения по ним роботизированных колесных транспортных средств, осуществляющих транспортировку грузовых контейнеров от зон их перегрузки с грузонесущих модулей упомянутых транспортных составов до зон перегрузки грузовых контейнеров на управляемые вручную колесные транспортные средства, осуществляющие транспортировку грузовых контейнеров по внешним путям до удаленных терминалов получения/отправки грузов, причем все упомянутые бесколесные транспортные средства также имеют возможность транспортировки грузовых контейнеров и в противоположном направлении, при этом транспортный комплекс оснащен станциями четырех функциональных видов, причем станции первого функционального вида выполнены с возможностью обеспечения на них маневровых операций бесколесными модульными транспортными составами по заходу на скоростные пути и схода с них в направлении станций второго функционального вида, которые выполнены с возможностью обеспечения перегрузочных операций между модулями скоростных транспортных составов и колесными роботизированными транспортными средствами, станции третьего функционального вида выполнены с возможностью обеспечения перегрузочных операций между колесными роботизированными транспортными средствами и управляемыми вручную колесными транспортными средствами, а станции четвертого функционального вида выполнены с возможностью обеспечения перегрузочных операций между управляемыми вручную колесными транспортными средствами и удаленными терминалами получения/отправки грузов.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата зазор между полотном скоростного пути и поверхностями грузонесущих модулей транспортных составов создается с помощью автоматически управляемого баланса действия устройств, использующих принципы воздушной подушки, магнитной подвески и аэродинамического крыла, импульс линейного движения создается линейным электродвигателем, а лобовое сопротивление воздуха снимается мощной электропневмотурбиной, установленной на фронтальной части состава, обеспечивающей также поддув пневмоподушки.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата вантово-опорная конструкция моста выполнена в виде комбинации вертикальной верхней тяги и нижнего опорного основания, между которыми вывешен мостовой пролет, причем в верхнюю тягу и нижнее основание встроены гидроцилиндры, соединенные между собой уравнивающим в них давление трубопроводом.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата вантово-опорная конструкция моста снабжена механизмами компенсации и ограничения угловых, поперечных и вертикальных перемещений мостового пролета относительно неподвижной грунтовой опоры.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата вантовая конструкция моста выполнена в виде опоры для ветроэлектрогенератора и/или линии высоковольтной электропередачи.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата скоростная безостановочная доставка грузов осуществляется при скорости грузовых модульных транспортных составов не менее 400 км/час.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата в конструкции моста предусмотрены консоли для размещения трубопроводов для передачи жидких фракций, причем в качестве жидких фракций транспортируются нефтепродукты, газ и питьевая вода.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата высокая геометрическая точность полотна скоростного пути для бесколесных модулей транспортных составов поддерживается в заданных пределах постоянно и автоматически.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата типовые транспортные составы имеют различное количество грузовых модулей, различающихся по весу и грузоподъемности, но в сумме брутто вес состава равен одной стандартной величине, что уравнивает силы на разгон и торможение и позволяет проводить составы по скоростному пути плотной составной группой.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата плотные составные группы идут по скоростному транзитному пути с интервалами, достаточными для выхода и захода на скоростной путь отдельных составов из этих групп, благодаря небольшим кратковременным девиациям, скорости составной группы или ее частей.

Кроме того, для достижения заявленного технического результата единицей груза является наполненный грузом закладной грузовой ложемент, размещаемый при прохождении по сухопутному транспортному мосту в легком транспортном контейнере грузонесущего модуля, а при выходе из транспортного моста, перегружаемый в более прочный и приспособленный к складским условиям складской контейнер.

Заявленный в качестве изобретения грузовой транспортный сетевой сухопутный роботизированный комплекс (далее по тексту - грузовой транспортный комплекс) поясняется чертежами, где:

На фиг.1 - показана рекомендуемая схема размещения грузового транспортного комплекса на континентах планеты.

На фиг.2 - стандартный пролет сухопутного моста грузового транспортного комплекса.

На фиг.3 - схема подвески пролета сухопутного моста.

На фиг.4 - виды конструкций верхних площадок вантовых опор сухопутного моста.

На фиг.5 - пролет сухопутного моста в поперечном сечении.

На фиг.6 - транзитный транспортный коридор в поперечном сечении.

На фиг.7 - скоростной модульный транспортный состав, где:

а - вид сбоку;

б - вид снизу;

в - вид сверху;

г - вид сбоку в разрезе;

д - вид спереди;

е - вид сзади;

ж - вид спереди/сзади в разрезе загружаемого/разгружаемого модуля.

На фиг.8 - схема организации движения составных групп по транзитному транспортному коридору.

На фиг.9 - схема путевой станции первого уровня.

На фиг.10 - схема путевой станции второго уровня.

На фиг.11 - схема путевой станции третьего уровня.

На фиг.12 - схема путевой станции четвертого уровня.

Сетевая компоновка показанной на фиг.1 рекомендуемой схемы размещения грузового транспортного комплекса, охватывающая все основные экономические и сырьевые точки планеты в сочетании с бесколесным способом перемещения в отличие от железнодорожного и автомобильного транспорта создает следующие новые возможности и преимущества.

1. Грузовой транспортный комплекс дает возможность создания единой общепланетной системы доставки и распределения ресурсов и промышленных товаров, эвакуации и переработки отходов промышленных производств и освоения труднодоступных источников природных ресурсов.

2. Совмещение в одной грузовой транспортной системе транспортировки контейнеров для промышленных товаров и сыпучих пакетированных грузов, контейнеров-танков для жидкостей и газов, использование трубопроводов для передачи нефтепродуктов, трубопроводов для передачи питьевой воды, кабелей для передачи электроэнергии и информации приводит к относительному сокращению расходов на создание и эксплуатацию системы.

3. Обеспечение безостановочной транспортировки контейнеров с грузом со средней скоростью не менее 400 км/час независимо от количества и частоты станций назначения по пути следования.

4. Оперативное и безопасное управление комплексом, благодаря полной роботизации, применению «безлюдной» технологии и космической системе слежения и управления.

5. Обеспечение экологической безопасности и низкого удельного энергопотребления на тонно-километр за счет применения электроэнергии и электроприводов рекуперативного вида.

6. Возможность увеличить среднюю скорость грузовых перевозок с 40 до 400 км/час благодаря бесколесному, бесконтактному принципу движения.

7. Возможность увеличить годовой поток транссибирских перевозок только по одной ветке «Европа-Азия» с 4 млн до 140 млн тонн, т.е. в 35 раз.

Основной конструкцией заявленного грузового транспортного комплекса является сухопутный мост 1, состоящий из пролетов 2. Стандартный пролет 2 сухопутного моста 1 (см. фиг.2) выполнен длиной, например, 600 м и поддерживается вантовыми опорами 3 (например, пять опор с межопорными интервалами 150 м), поддерживающими корпус моста 1 над уровнем грунта на фиксированной расчетной высоте не менее пяти метров и оставляющими ему возможность микроперемещений в горизонтальной и вертикальной плоскостях с целью компенсации температурных и прочих деформаций, а также формирования оптимальных радиусов кривизны пути и юстировки бесконтактных транспортных коридоров. Таким образом, решается проблема пересечения с наземными транспортными магистралями и не создается препятствий для миграции диких животных. Вместо грунтовой насыпи, как в автомобильной или железной дороге, предлагается система точечных опор, позволяющих рассосредоточить и контролировать нагрузку на грунт. Один стандартный пролет 2 может иметь, например, 25 пятен контакта с грунтом.

На фиг.3 приведена принципиальная схема подвески сухопутного мостового пролета 2 (по фиг.1), где корпус моста 1 одновременно висит на вертикальной тяге 4 и опирается на грунтовую опору 5, базируемую на грунте с равным усилием, для чего в тягу 4 и опору 5 встроены верхний 6 и нижний 7 гидроцилиндры, соединенные между собой гидропроводом 8, уравнивающим давление в них, обеспечивая постоянное равенство реакций на тяге 4 и опоре 5. Таким образом, при необходимости ремонта любой из опорных конструкций подвески моста - вертикальной тяги 4 или грунтовой опоры 5, - оставшаяся опорная конструкция может принимать на себя двойную нагрузку, что позволяет не останавливать работу комплекса. Дроссель 9, встроенный в соединяющий гидропровод 8, позволяет регулировать скорость выравнивания давления в рабочих полостях гидроцилиндров 6, 7. Шаровая подушка 10 и две ортоганально расположенные роликовые кассетные направляющие 11 позволяют компенсировать микроперемещения тела мостового пролета 2 относительно неподвижной грунтовой опоры 5 в горизонтальной плоскости, которые возникают от сезонных и суточных температурных колебаний, динамических усилий от проходящих составов и от причин сейсмического характера. Перемещения в горизонтальной плоскости при необходимости гасятся также с помощью демпферных механизмов 12 и 13. Механизмы автоматической, вертикальной и горизонтальной выставки положения мостового пролета 2 служат первой ступенью юстировки скоростных бесконтактных транспортных коридоров.

На фиг.4 показано, что верхняя площадка 14 вантовых опор может, при необходимости, использоваться для базировки фермы высоковольтной линии электропередачи 15 или ветрового электрогенератора 16.

Корпус моста 1, показанного в поперечном сечении на фиг.5, представляет собой коробчатую длинномерную сварную конструкцию, выстроенную вдоль вертикального несущего элемента - ребра жесткости 17, проходящего посередине объема, имеющего сверху серьги 18 для вантовой подвески 19, а снизу опорную поверхность 20 для контакта с грунтовыми опорами 5. На вертикальном ребре жесткости размещены кронштейны - опоры, формирующие следующие этажи:

- этаж 21 под транзитные скоростные транспортные коридоры 22 для грузовых транспортных составов 23 в обе стороны;

- этаж 24 под маневровые транспортные коридоры 25 для грузовых транспортных составов 23 в обе стороны;

- этаж 26 под двухстороннее электрошоссе 27 для электромобилей 28 - доставщиков контейнеров до станций выхода из сухопутного моста 1;

- этаж 29 для водопроводов 30;

- этаж 31 для трубопроводов 32 под нефтепродукты и газ.

В целях пожарной безопасности, этажи, на которых расположены транспортные коридоры 22, 25, - отделены от остального внутреннего пространства герметичной огнестойкой переборкой 33. Ребро жесткости 17 также герметично разделяет конструкцию и служит огнеупорной перегородкой. Вся конструкция забрана в герметичный металлический кожух 34, который обшит теплоизоляционным и шумопоглощающим покрытием. Из атмосферы, наполняющей пролет, удален кислород с целью снижения опасности пожара. Людей внутри пролета нет за исключением моментов проведения ремонтных работ. Атмосфера внутри пролета постоянно очищается от пыли, мусора, взвеси масла, воды и т.д., поддерживаются термоконстантные условия, штатная влажность и давление. На внешней стороне пролета 2, там, где это целесообразно, устанавливаются солнечные электробатареи 35 для питания собственных систем сухопутного моста 1.

Трубопроводы 30, 32, диаметр которых может достигать двух метров, подвешиваются к межэтажным кронштейнам с помощью регулируемых бандажей 36 и прижимаются к потолку через демферные упругие подушки 37 с заданным расчетным усилением с целью погашения вибраций, а при необходимости ремонта или замены трубопровода, опускаются за счет стравливания бандажей 36, играющих в этой ситуации роль подъемного механизма.

Водопровод 30 представляет собой многослойную трубу, причем ее внутренний слой имеет возможность компенсации внутреннего давления в трубе и одновременно является проводником кислорода, а сама внутренняя поверхность снабжена полузакрытыми микроотверстиями. В момент возникновения критических напряжений, обычно ведущих к точечной кавитации, микроотверстия в данной точке открываются и выпускают порцию газообразного кислорода, который оказывает смазывающее воздействие в данной точке и предупреждает эффект кавитации, а также обогащает транспортируемую воду кислородом.

Электрошоссе 27 представляет собой двухрядное, в каждую сторону, шоссе для роботизированных транспортных средств - электромобилей-контейнеровозов 28, предназначенных для перевозки грузовых контейнеров от мест выгрузки из модульных транспортных составов 23 до мест выхода из сухопутного транспортного моста 1. Два ряда электрошоссе 27 с целью безопасности движения и экономии пространства разделены подъемным разделителем 37, который при необходимости опускается и дает возможность электромобилям-контейнеровозам 28 поменять рядность или сойти с транзитной части шоссе на маневровую в зоне загрузки-разгрузки. По внешней стороне ряда на транзитном участке пути также закладываются ограничительные выступы 38, предохраняющие от съезда с полосы дороги. Дорога оборудована токонесущими шинами для питания электромобилей-контейнеровозов 28 через установленные на них токосъемники.

Транспортный коридор 22 (см. фиг.6) представляет собой прямоугольный трехсторонний желоб 39 шириной порядка 3000 и высотой порядка 2500 мм и свободным пространством 40 над открытой частью желоба 39 около 7000×2000 мм для прохождения грузового модуля с аэродинамическим крылом. Внутренняя поверхность желоба - пол и боковые стенки покрыты упругой синтетической прокладкой 41 и 42 с переменной, управляемой толщиной и переменной, задаваемой, степенью жесткости, поверх которой наложено плетеное эластичное, диагонально расположенное по отношению к вектору движения составов 23, полотно 43 из профилированных стальных лент с ферритовым покрытием на рабочих («контактных») плоскостях. Полотно 43 оснащено встроенными лазерными датчиками, позволяющими измерять геометрию транспортного желоба с точностью до десятых долей миллиметра и с помощью изменения толщины и жесткости размещенной под ним прокладки 42 выстраивать практически идеальную геометрию транспортного канала с помощью компьютерной системы управления геометрией пути /второй, чистовой уровень юстировки/. Во время и в месте прохождения грузового модуля система управления геометрией пути объединяется с системой управления опорными пневмомагнитными подушками рабочих поверхностей модулей и они совместно управляют процессом формирования воздушно-магнитного зазора между направляющими поверхностями желоба и опорными поверхностями пневмомагнитных подушек грузовых модулей. Для снятия центробежных напряжений на боковых стенках транспортного канала, возникающих при прохождении грузовыми модулями радиусных участков пути на транзитной скорости, желоб 39 может помещаться в цилиндрическую конструкцию 44, способную поворачиваться на угол до 90° под воздействием центробежной силы. Маневровый коридор 25 (см. фиг.5) не оснащается подобной конструкцией, так как скорость перемещения модулей по нему на криволинейных участках пути проще просто снизить.

На фиг.7 показан транспортный состав 23 (по фиг.5), который состоит из унифицированных грузовых транспортных модулей 45, несущих по одному типовому контейнеру 46 с грузом, переднего турбинного отсека 47 и хвостового обтекателя 48, использующих для всплывания (преодоления силы тяжести), эффект магнитного отталкивания, эффект воздушной подушки, образуемой поддувом через систему фильер в основании модулей 45 и/или в полотне 43 (фиг.6) дороги, а также действием подъемной силы аэродинамического крыла 49, установленного на грузовом модуле 45. Транспортный состав 23 использует эти три известных принципа преодоления силы тяжести и образования воздушного зазора между опорной поверхностью модуля и полотном дороги в изменяемом процентном соотношении в зависимости от изменения скорости и характера движения: разгон, равномерное движение и торможение по критерию минимизации энергозатрат с помощью центральной системы управления движением, работающей через спутник. Транспортный состав использует для создания необходимого импульса движения/торможения также комбинацию из двух источников движения - а) линейный электродвигатель 50, б) реактивную тягу, возникающую от сброса излишнего воздуха, поддавваемого головной пневмотурбиной 51 на фильеры пневмомагнитных опор 52 грузовых модулей, причем переброс стравливаемого воздух в различном направлении может как разгонять, так и тормозить движение состава 23. Типовой грузовой модуль 45 представляет собой коробчатую металлическую или композитную конструкцию, предназначенную для транспортировки одного типового транспортного контейнера 46 размером, например, 2×2×6 метров, загружаемого в модуль контейнера через верхний проем при сложенном аэродинамическом крыле 49 (см. фиг.7ж). Внешняя поверхность дна модуля 45 и его боковые стенки с наружной стороны покрыты пневмомагнитными опорами 52 для создания воздушного зазора при движении, в боковые стенки также встроен развернутый ротор линейного двигателя 50 рекуперативного типа, позволяющий разгонять модуль 45 и тормозить его движение с помощью магнитного поля, возвращая при этом электроэнергию в аккумуляторы системы электропитания, а также контактные электросъемники, обеспечивающие передачу электроэнергии с троллей транспортного желоба 39 на транспортный модуль 45. Над верхним загрузочным проемом модуля 45 расположено складное, чтобы не мешать операциям загрузки-выгрузки контейнера 46, аэродинамическое крыло 49 (см. фиг.7ж), снабженное механизмом самоустановки по фактическому центру тяжести груженного модуля 45 и оснащенное фильерами для подачи сжатого воздуха на нижние, выступающие за габарит модуля части для создания дополнительной подъемной силы. Каждый грузовой модуль несет собственный бортовой компьютер 53, принимающий и передающий команды и информацию о работе систем модуля и состоянии транспортируемого контейнера с грузом; бортовые компьютеры 53 интегрированы в локальную сеть состава 23 и далее в единую спутниковую систему управления движением. Головная пневмотурбинная часть 51 состава 23 обеспечивает создание необходимого количества и давления сжатого воздуха для подачи на фильеры опор и для разрежения впереди расположенного воздуха в транспортном коридоре 22 в целях снижения лобового сопротивления при скоростном движении и образования тяговой реактивной силы от сброса излишнего сжатого воздуха. Перед турбиной установлен наклонный воздухозаборник - дефлектор 54 для «вырезания» встречного «столба воздуха», лежащего в транспортном коридоре 22 и минимизации лобового сопротивления. Там же установлены передние буферы-амортизаторы 55. На дефлекторе 54 установлен передний доплер-датчик 56, контролирующий интервал до впереди идущего состава и характер изменения интервала. На задней части последнего грузового модуля 45 устанавливается хвостовой обтекатель 48 с целью плавного схода слоев воздуха с хвостовой части состава, исключения вихревых потоков и разрежения, создающего тормозящий эффект; внутри хвостового обтекателя 48 размещаются бортовые аккумуляторы 57, компьютер 58, объединяющий локальную сеть состава 23, задний доплер-датчик 59, а также задние буферы-амортизаторы 60.

Способ организации движения составов 23 грузового транспортного комплекса диктует ряд требований к собственному весу грузовых модулей 45, грузоподъемности модулей и количеству модулей, входящих в состав. Во-первых, суммарная масса брутто состава должна быть константной, при этом известно, что перевозимые грузы имеют резко различный удельный вес, во-вторых, состав 23 не может переформировывать входящие в него грузовые модули 45, а также добавлять или убавлять их количество, в-третьих, головная пневмотурбина 51 - стопроцентно унифицированный агрегат и по мощности и по габаритам, так же как и задний обтекатель 48, и, в-четвертых, один состав 23 со всем грузом в нем адресуется одному или нескольким получателям, занимающим станции назначения в пределах стандартного отрезка пути длиной 600 км, так как сходы со скоростного транзитного пути 22 имеют интервал, например, 600 км. С целью удовлетворения указанных условий грузовые транспортные составы 23 создаются в виде нескольких модификаций, отличных по числу и грузоподъемности и весу входящих в него грузовых модулей 45. При этом габариты грузовых модулей 45 и транспортных контейнеров 46 остаются едиными и неизменными. Например, состав из трех модулей 45, предназначенных для контейнеров 46 до 20 т нетто, состав из пяти модулей 45 несущих контейнеры 46 до 15 т нетто, и состав 23 из семи модулей 45, несущих контейнеры 46 до 10 т нетто. Таким образом, суммарная масса брутто этих трех типов составов 23 находится в пределе 80-100 т, требует примерно одинаковых энергозатрат на перемещение и имеет одинаковый момент инерции. Это позволяет объединить движущиеся составы 23 в группы до 30 штук, где расстояние между составами будет менее 100 метров, а общая длина компактной группы составов будет не более 3 км (далее по тесту подобные компактных группы составов условно именуются составными группами).

В целях сочетания безостановочного скоростного движения груза с возможностью его адресования на любые станции назначения как угодно часто расположенные по пути следования, грузовой транспортный комплекс выстроен в виде системы из четырех видов путей, трех видов транспортных средств и четырех видов путевых станций, отличающихся определенным разделением полного комплекса погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ.

На фиг.8 показана организация движения составных групп 61 по скоростному транзитному коридору 22. Транзитный коридор 22 для безостановочного движения проходящих составных групп оснащен путевыми станциями первого уровня 62, расположенными, например, через каждые 600 км, составляющими, так называемый «прогон» 63. Путевые станции первого уровня 62 служат для входа составных групп 61 на скоростной транзитный путь 22 и для выхода с него. Процессом работы грузового транспортного комплекса и движением составных групп 61 управляет быстродействующая электронная имитационная модель. Цель этой модели - следить за реальным состоянием системы, сравнивать с расчетными данными и минимизировать рассогласование. Для этого по условной линии 64, имитирующей трассу транзитного коридора 22, движутся виртуальные реперные точки 65 с условным шагом 66, соответствующим расстоянию, например, 100 км, со скоростью, условно соответствующей средней транзитной скорости движения составных групп 61, например, 400 км/час. Каждая составная группа 61 «привязана» к определенной реперной точке 65, пока все входящие в группу составы 23 не достигнут конечных точек своего назначения. Таким образом, имитационная электронная модель работы грузового транспортного комплекса показывает схему работы транзитного коридора 22, по которому вслед за своими реперными точками 65 перемещаются составные группы 61 длиной 67, например, 3 км, шаг 66 между реперными точками 65 составляет, например, 100 км, а интервал 68 между составными группами 61 - порядка 97 км. Путь в 100 км при скорости 400 км/час составная группа 61 проходит за 15 минут, из них на прохождение самой составной группы затрачивается полминуты. Время разгона/торможения составной группы от нуля до 400 км/час составляет полторы-две минуты. Таким образом, при подходе составной группы к станции 62 можно производить операцию схода или захода всей составной группы или части ее составов на транзитный путь или с транзитного пути. После чего оставшаяся часть составной группы или пополнившаяся новыми составами составная группа догоняет свою реперную точку и выравнивает показатель своей средней скорости до штатного среднего значения, например, 400 км/час.

На фиг.9 показана путевая станция первого уровня 62 грузового транспортного комплекса. Эти станции, как уже было сказано, осуществляют контакт между транзитными 22 и маневровыми 25 путями. Станции первого уровня 62 ставятся на транзитных путях 22 и служат для захода с маневрового пути 25 на скоростной транзитный путь 22 и выхода с транзитного пути на маневровый путь, а также для перехода с прямого маневрового пути на встречный. В состав станции первого уровня 62 входят стрелки захода и выхода 69, ветка приема 70 составных групп 61 или составов 23 с трассы, ветка захода 71 с маневрового 25 на транзитный 22 путь, сортировочный узел 72, ветка разворота 73 на встречное движение, ветка перехода 74 на перпендикулярную трассу. Сортировочный узел 72 позволяет «разобрать» составную группу 61 на составы 23, сходные по пунктам назначения, перестроить составную группу по очередности адресатов составов и снова запустить на транзитный путь 22. Тогда подходя к станции назначения «хвост» или «голову» составной группы будет легче перевести с транзитного на маневровый путь. Аналогичным образом сортировочный узел помогает выстраивать новые составные группы и выводить их на транзитный путь. Скорость перемещения составов по маневровым путям может быть, например, не более 250 км/час.

На фиг.10 показана путевая станция второго уровня 75. Эта станция обслуживает контакт между маневровыми путями 25 и электрошоссе 27, которое проходит внутри сухопутного моста 1. На путевой станции второго уровня 75 осуществляется загрузка/разгрузка модулей 45 из транспортных составов 23. Здесь встречаются два вида путей - маневровый путь 25 и электрошоссе 27, по которому ходят роботизированные электромобили-контейнеровозы 28 со средней скоростью, например, не менее 150 км/час. В зоне приема 76 грузов с маневрового пути 25 работает мостовой кран 77, который снимает транспортные контейнеры 46 с грузовых модулей 45 приходящих составов и ставит их на электромобили-контейнеровозы 28 для отправки на электрошоссе 27.

В зоне отправки 78 грузов на маневровый путь те же действия производятся в обратном порядке. Мостовой кран 77 перегружает транспортные контейнеры 46 с приходящих электромобилей-контейнеровозов 28 на составы 23, направляемые к путевой станции первого уровня 62. Между зонами захода 76 на станцию и выхода 78 со станции размещается зона осмотра, диагностики и технического обслуживания 79 составов 23, которая также выполняет роль демферного накопителя порожних и загруженных составов для согласования ритмов загрузки маневровых путей и электрошоссе.

На фиг.11 изображена схема работы путевой станции третьего уровня 80. Она обеспечивает контакт между электрошоссе 27 и трансферными путями 81, соединяющими сухопутный мост 1 с удаленными терминалами - отправителями/получателями грузов. Интервал между этими станциями составляют, например, не менее 50 км. Путевые станции третьего уровня 80 являются входом и выходом из транспортного моста 1. Здесь производится перевалка грузов в грузовых ложементах 85 из транспортных контейнеров 46 в складские контейнеры 83 и погрузка складских контейнеров на автомобили-контейнеровозы 84 для доставки по трансферным путям 81 на удаленные терминалы к конечным получателям/отправителям грузов. При смене контейнера груз остается запакованным в транспортно-складской ложемент 85. Подобное инновационное решение, примененное в заявленном комплексе, позволяет более гибко подойти к конструкции контейнеров, предусмотреть широкий круг их опций, снизить вес транспортных контейнеров и повысить прочность и долговечность складских контейнеров. В связи с этим в заявленном транспортном комплексе применены следующие конструктивно-организационные решения для контейнерного перемещения и хранения грузов:

- все виды грузовых контейнеров имеют единые габариты и единую систему стыковочных/крепежных/ узлов, работающих в автоматизированном режиме;

- грузовые контейнеры по внутреннему устройству и применяемым материалам подразделяются на транспортные и складские;

- транспортные контейнеры более легкие, но могут нести в своей конструкции ряд опций, необходимых для создания кондиционных условий при перемещении груза и передачи непрерывной информации о его состоянии. Транспортные контейнеры никогда не выходят за границы сухопутного моста;

- складские контейнеры предназначены для размещения на складах, в ангарах или на открытом воздухе с возможностью постепенного расходования содержащихся в них грузов. Они никогда не попадают во внутреннее помещение сухопутного моста, внутри которого поддерживаются термоконстантные и практически стерильные условия, и не перемещаются на транспортных модулях или электромобилях-контейнеровозах;

- все сухие грузы, предназначенные для транспортировки в контейнерах, в том числе пакетированные, в начале помещаются в специальный грузовой ложемент, который размещается в транспортном или складском контейнере и облегчает операции перевалки из одного в другой контейнер. Грузовой ложемент выполнен из синтетических материалов, предусматривает возможность механической стяжки груза или вакуумирования с целью его консолидации и минимизации занимаемого объема во время транспортирования.

- транспортные контейнеры комплектуются системой уплотнения и фиксации грузового ложеменета с грузом с помощью специальных уплотнительных пневмоподушек, фиксирующих груз от произвольных перемещений внутри контейнера при его движении.

В целях экологической и биологической безопасности входящие на станцию автомобили-контейнеровозы и размещенные на них складские контейнеры проходят пункт мойки и санобработки 86. Кроме того, электромобили-контейнеровозы и автомобили-контейнеровозы не пересекаются, в момент разгрузки-погрузки находятся на разных этажах, а контейнеры передаются мостовыми кранами через технологические окна 87 в междуэтажных перекрытиях.

Путевые станции третьего уровня 80 предусматривают зону осмотра, диагностики и техобслуживания 82 электромобилей-контейнеровозов 28 и транспортных контейнеров 46, которые необходимы также для накопления страхового запаса этой техники, согласования ритма работы станции с ритмом работы всего транспортного комплекса.

На фиг.12 показана схема работы удаленных терминалов получения/отправки грузов заявленного транспортного комплекса. Это путевые станции четвертого уровня 88. Путевые станции четвертого уровня 88 соединены с сухопутным мостом 1 внешними путями - трансферными путями 81, по которым приходят и уходят автомобили-контейнеровозы, например, со скоростью 120 км/час. Один из частных случаев путевой станции четвертого уровня 88 - морской грузовой порт. В этом случае можно говорить о контакте заявленного транспортного комплекса с системой морских грузовых перевозок. Как правило, вдоль сухопутного моста 1 слева и справа создается зона отчуждения, временно передаваемая под юрисдикцию консорциума стран-участников проекта. Зона отчуждения необходима для обеспечения безопасности заявленного транспортного комплекса. Ширина зоны отчуждения может колебаться от сотни метров до десятков километров, эта зона может также использоваться для целей освоения ресурсов и их глубокой переработки прямо на местах. Трансферные пути в той части, где они находятся на территории отчуждения, являются зоной ответственности заявленного транспортного комплекса вместе со всей дорожной инфраструктурой. В аналогичном положении находятся и сами путевые станции четвертого уровня. Они могут обслуживать несколько организаций-потребителей услуг заявленного транспортного комплекса, расположенных рядом, но не вправе передавать им функции и ответственность по осуществлению перечисленных выше операций (по фиг.12).

В целом работа заявленного транспортного комплекса осуществляется следующим образом.

Процесс доставки груза от отправителя получателю начинается с момента завершения таможенных процедур и помещения грузового ложемента в складской контейнер на путевой станции четвертого уровня (удаленном терминале-отправителе). Затем складской контейнер помещается на автомобиль-контейнеровоз и отправляется по трансферному пути до ближайшей путевой станции третьего уровня, расположенной при въезде в сухопутный мост 1. Там складской контейнер снимается с автомобиля-контейнеровоза, ставится на обменный стол, извлекается грузовой ложемент и производится замена складского контейнера на транспортный. Затем транспортный контейнер грузится на электромобиль-контейнеровоз и доставляется по электрошоссе до ближайшей путевой станции второго уровня, где контейнер перегружается в грузовой модуль транспортного состава, после чего транспортный состав отправляется на путь маневрового коридора, и следует до ближайшей путевой станции первого уровня. Здесь составы объединяются в составные группы и переходят на скоростной путь транзитного коридора. Процесс схода скоростного состава со скоростного пути, как и весь последующий процесс доставки груза адресату (получателю), аналогичен описанной схеме, но протекает в обратном порядке и заканчивается моментом распаковки грузового ложемента перед операцией растаможивания на путевой станции четвертого уровня (удаленном терминале-получателе).

Изобретение относится к транспортному комплексу для быстрой доставки грузов. Грузовой транспортный комплекс управляется единой автоматизированной системой управления и включает трубопроводы для передачи жидких фракций, линию электропередач, оптоволоконную линию и транспортную систему с путями. Одни пути объединены с трубопроводами, линией электропередач и оптоволоконной линией внешним кожухом в единую конструкцию сухопутного моста, а другие проходят снаружи сухопутного моста. Мост состоит из состыкованных между собой мостовых пролетов, поддерживаемых вантово-опорными конструкциями. Пути, размещенные внутри моста, состоят из путей для скоростного перемещения грузонесущих бесколесных модульных транспортных составов и путей для перемещения по ним роботизированных колесных транспортных средств. Все бесколесные транспортные средства могут транспортировать контейнеры также в противоположном направлении. Комплекс оснащен станциями четырех функциональных видов. В результате обеспечивается максимально быстрая доставка грузов в любую требуемую точку. 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Грузовой транспортный комплекс, управляемый единой электронной автоматизированной системой управления через спутниковые каналы связи, включающий трубопроводы для передачи жидких фракций, линию электропередач, оптоволоконную линию, а также транспортную систему со специализированными путями, одни из которых объединены с упомянутыми трубопроводами, линией электропередач и оптоволоконной линией внешним кожухом в единую каркасную длинномерную металлоконструкцию сухопутного моста, а остальная часть специализированных путей выполнена в виде проходящих снаружи сухопутного моста и связанных с его путями внешних путей, причем металлоконструкция упомянутого моста состоит из состыкованных между собой типовых мостовых пролетов, поддерживаемых вантово-опорными конструкциями над поверхностью земли на достаточной высоте для беспрепятственного размещения под ней транспортной и жилой инфраструктуры и не препятствующей миграции диких животных, при этом специализированные пути, размещенные внутри сухопутного моста, состоят из скоростных путей, предназначенных для скоростного перемещения по ним несущих на себе грузовые контейнеры бесколесных модульных транспортных составов, а также из путей для перемещения по ним роботизированных колесных транспортных средств, осуществляющих транспортировку грузовых контейнеров от зон их перегрузки с грузонесущих модулей упомянутых транспортных составов до зон перегрузки грузовых контейнеров на управляемые вручную колесные транспортные средства, осуществляющие транспортировку грузовых контейнеров по внешним путям до удаленных терминалов получения/отправки грузов, причем все упомянутые бесколесные транспортные средства также имеют возможность транспортировки грузовых контейнеров и в противоположном направлении, при этом транспортный комплекс оснащен станциями четырех функциональных видов, причем станции первого функционального вида выполнены с возможностью обеспечения осуществления на них маневровых операций бесколесными модульными транспортными составами по заходу на скоростные пути и сходу с них в направлении станций второго функционального вида, которые выполнены с возможностью обеспечения перегрузочных операций между модулями скоростных транспортных составов и колесными роботизированными транспортными средствами, станции третьего функционального вида выполнены с возможностью обеспечения перегрузочных операций между колесными роботизированными транспортными средствами и управляемыми вручную колесными транспортными средствами, а станции четвертого функционального вида выполнены с возможностью обеспечения перегрузочных операций между управляемыми вручную колесными транспортными средствами и удаленными терминалами получения/отправки грузов.

2. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что зазор между полотном скоростного пути и поверхностями грузонесущих модулей транспортных составов создается с помощью автоматически управляемого баланса действия устройств, использующих принципы воздушной подушки, магнитной подвески и аэродинамического крыла, импульс линейного движения создается линейным электродвигателем, а лобовое сопротивление воздуха снимается мощной электропневмотурбиной, установленной на фронтальной части состава, обеспечивающей также поддув пневмоподушки.

3. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что вантово-опорная конструкция моста выполнена в виде комбинации вертикальной верхней тяги и нижнего опорного основания, между которыми вывешен мостовой пролет, причем в верхнюю тягу и нижнее основание встроены гидроцилиндры, соединенные между собой уравнивающим в них давление трубопроводом.

4. Транспортный комплекс по п.1 или п.3, отличающийся тем, что вантово-опорная конструкция моста снабжена механизмами компенсации и ограничения угловых, поперечных и вертикальных перемещений мостового пролета относительно неподвижной грунтовой опоры.

5. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что вантовая конструкция моста выполнена в виде опоры для ветроэлектрогенератора и/или линии высоковольтной электропередачи.

6. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что скоростные пути выполнены в виде транзитных и маневровых путей, связанных между собой станциями первого функционального вида.

7. Транспортный комплекс по п.1 или 6, отличающийся тем, что скоростная безостановочная доставка грузов по транзитным путям осуществляется при скорости грузовых модульных транспортных составов не менее 400 км/час.

8. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что в конструкции моста предусмотрены консоли для размещения трубопроводов для передачи жидких фракций, причем в качестве жидких фракций транспортируются нефтепродукты, газ и питьевая вода.

9. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что водопровод выполнен в виде многослойной трубы, причем ее внутренний слой имеет возможность компенсации внутреннего давления в трубе и одновременно является проводником кислорода, а сама внутренняя поверхность снабжена полузакрытыми микроотверстиями.

10. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что высокая геометрическая точность полотна скоростного пути для бесколесных модулей транспортных составов поддерживается в заданных пределах постоянно и автоматически.

11. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что типовые транспортные составы имеют различное количество грузовых модулей, различающихся по весу и грузоподъемности, но в сумме брутто вес состава равен одной стандартной величине, что уравнивает силы на разгон и торможение, и позволяет проводить составы по скоростному пути плотной составной группой.

12. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что плотные составные группы идут по скоростному транзитному пути с интервалами, достаточными для выхода и захода на скоростной путь отдельных составов из этих групп, благодаря небольшим кратковременным девиациям, скорости составной группы или ее частей.

13. Транспортный комплекс по п.1, отличающийся тем, что единицей груза является наполненный грузом закладной грузовой ложемент, размещаемый при прохождении по сухопутному транспортному мосту в легком транспортном контейнере грузонесущего модуля, а при выходе из транспортного моста перегружаемый в более прочный и приспособленный к складским условиям складской контейнер.