СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ НАДЗЕМНОЕ СРЕДСТВО ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА Российский патент 2019 года по МПК B61B1/00 B61B3/02 B61B13/00 

Предпосылки к созданию настоящего изобретения

Область техники настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к транспортному средству для перемещения пассажиров в горизонтальном направлении в условиях крупных городов, в которых большое количество людей вынуждены ежедневно добираться на учебу, на работу, в места отдыха и т.д. по определенным маршрутам, пропускная способность которых находится на пределе и увеличивается с каждым днем ввиду роста городского населения.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

С развитием городов менялся способ перемещения между ними, он обуславливался расстоянием, затрачиваемым временем, вопросами безопасности и комфорта, поэтому с течением времени возникали новые виды транспорта, сменяя друг друга: лошади, повозки, велосипеды, автомобили, рельсовый транспорт, автобусы, метро, мотоциклы, подъемники, фуникулеры и вертолеты.

В качестве альтернативного варианта предлагается специализированная система надземного общественного транспорта (TUEP), предназначенная для бесперебойной и массовой перевозки пассажиров в условиях перенаселенных городов.

На сегодняшний день существует множество различный видов транспортных средств с кабинками, например подъемники, которые используются в горах на подвесной дороге, состоящие из двух кабинок, соединенных с помощью троса и перемещаемых по рельсу; причем одна кабинка поднимается вверх, тогда как остальные движутся вниз; фуникулеры, состоящие из кабинок или люлек, закрепленных и перемещаемых по стальному тросу, натянутому между двумя большими шкивами с приводом от электродвигателей и редукторами; также существует монорельс, который представляет собой устройство, широко применяемое в производственных условиях для перевозки грузов, или же это может быть кабинка на одном рельсе, которая перемещается посредством специальных цепных передач на подшипниках с электроприводными звездочками.

И подъемники, и фуникулеры обеспечивают перемещение кабинок из исходного пункта в конечный пункт, монорельсы движутся последовательно от одной остановки к другой. Во всех трех случаях вся нагрузка действует строго последовательно, и любая остановка или движения влияет на всю систему.

Цели настоящего изобретения

Основной целью настоящего изобретения является создание новой системы для массовой перевозки пассажиров в городах с пространством, например улицами и проспектами, перегруженным автомобилями, грузовиками, поездами и трамваями, велосипедистами и простыми пешеходами и т.д., которая отвечает требованиям безопасности, ограничению скорости, пропускной способности, экономии, удобства и долговечности.

Другой целью настоящего изобретения является создание пассажирского транспортного средства, обеспечивающего пропускную способность, которое позволит устранить или уменьшить растущую потребность у людей в передвижении по городу, то есть такие транспортные средства будут курсировать с частотой, достаточной, чтобы удовлетворить потребности городского общественного транспорта.

Другой целью настоящего изобретения является создание транспортного средства, которое будет безопасным и одновременно простым, чтобы им могли пользоваться люди всех возрастов и возможностей в любых условиях.

Другой целью является создание быстрого транспортного средства, для того чтобы пользователи смоги ощутить неоспоримое преимущество по сравнению с другими транспортными средствами.

Другой целью является создание транспортного средства, которое не будет загрязнять окружающую среду, будет бесшумным и будет эстетично вписываться в инфраструктуру городов.

Другой целью является создание транспортного средства, которое будет экономически выгодным с точки зрения вложений, работы и технического обслуживания.

Другой целью является создание удобного и простого в управлении транспортного средства, которым смогут управлять все пользователи.

И наконец, другой целью является создание надежной транспортной системы, которой население сможет использовать в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Настоящее изобретение характеризуется такими особенностями. Предлагается несколько конструктивных решений для крепления пассажирских кабинок к надземной трубчатой направляющей.

A. Предпочтительный вариант осуществления предоставляет:

a) металлическую конструкцию треугольного сечения, содержащую два нижних и один верхний горизонтальные трубчатые элементы, соединенные друг с другом посредством находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга наклонных распорок и проходящих диагонально металлических лент, обеспечивающих жесткость конструкции системы. Указанная составная конструкция действует в промежутках между опорами как балочная ферма и возвышена над землей или дорогами в пределах города, так что транспортная система располагается на безопасной высоте от движущегося транспорта, деревьев и других препятствий, находящихся на определенной высоте.

b) Помимо того, что такая конструкция выполняет функцию балочной фермы, нижние металлические трубчатые элементы выполняют функцию двунаправленной направляющей для пассажирских кабинок, которые перемещаются по ней, таким образом создавая непрерывную магистраль, характеризующуюся достаточной жесткостью и отсутствием препятствий, соединяющую между собой несколько остановок транспортной системы и способную выдерживать собственную массу, а также массу кабинок и пассажиров, динамическую нагрузку, а также ветровую нагрузку и нагрузку возможных землетрясений. Такая треугольная конструкция из трубчатых элементов и распорок расположена над поверхностью на несущих колоннах и опорах, так что вся система образует конструкцию специализированной надземной системы общественного транспорта согласно настоящему изобретению.

B. В соответствии с одним вариантом осуществления указанная конструкция, применяемая для особенно длинных промежутков, выглядит следующим образом:

а) система представляет собой надземный транспортный комплекс, состоящий из связанных с землей столбчатых опор, между которыми натянуты два неподвижных стальных троса, на которых с помощью подвесных крюков закреплена горизонтальная трубчатая направляющая, по которой должны передвигаться пассажирские кабинки. Каждый трос обеспечивает направление движения системы, следовательно, она является двунаправленной. Стальные тросы проходят по треугольной металлической конструкции, расположенной перпендикулярно им и закрепленной на столбчатых опорах, к которым посредством подвесных средств прикреплены стальные тросы, таким образом создавая в промежутках между столбчатыми опорами цепную подвеску. Тросы могут выдерживать собственную массу, нагрузку на растяжение, а также массу трубчатой направляющей, массу кабинок и пассажиров, динамическую нагрузку при передвижении, ветровую нагрузку, нагрузку при землетрясении и, иногда, нагрузку от снега.

b) Вертикальные подвесные крюки закреплены на неподвижных стальных тросах на определенном расстоянии друг от друга и удерживают трубчатую направляющую. Верхняя часть крюков содержит фиксатор, который надежно удерживает стальные тросы и соединяется с прямой вертикальной частью, длину которой можно регулировать для соединения сверху с цепной подвеской, а снизу с горизонтальной трубчатой направляющей. Форма крюка позволяет удерживать трубчатую направляющую за ее нижнюю сторону, не мешая движению при прохождении через ведущий шкив и двигатели кабинок. Также крюки служат для крепления неизолированных электрических проводов, обеспечивающих подачу тока на токосъемник для подачи питания для каждой кабинки.

C. Трубчатая направляющая может быть выполнена из стали или другого материала, как металлического, так и долговечного пластика, по которому будут скользить пассажирские кабинки. В верхней части направляющей проходит стабилизирующая рейка, которая может иметь прямоугольную или треугольную форму или повторяться форму рельса, и которая предназначена для поддержания кабинок вертикально, если перемещаемый груз не сбалансирован должным образом относительно воздействуемой массы, или во время действия встречного ветра, который может нарушить равновесие кабинок и вызвать у пассажиров чувство дискомфорта. Эта рейка поддерживает вращение ведущих шкивов относительно контрольной вертикальной линии за счет равномерно расположенных на шкивах канавок.

D. Автономные кабинки для двух или максимум трех пассажиров предпочтительно подвешены к трубчатой направляющей. Указанные кабинки являются автономными относительно их движения и состоят из закрытого корпуса, подвесного кронштейна, одного или двух ведущих шкивов и одного или двух электродвигателей. Ведущие шкивы вращаются по верхней поверхности трубчатой направляющей, а их форма или профиль точно повторяет окружность трубчатого элемента. Внутренняя поверхность шкивов покрыта каучуковым или эластомерным материалом, который обеспечивает должное сцепление, предотвращая соскакивание шкива с трубчатой направляющей во время вращения вокруг вертикальной оси. Шкивы оснащены антифрикционными элементами, например подшипники с набивкой или сухие или смазанные втулки. Все это содержится в элементах конструкции, которые соединяют вертикальные опоры кабинок. Также эти элементы конструкции обеспечивают крепление двигателя или автономных электродвигателей каждой кабинки, которые связаны с помощью вала вращения с ведущим шкивом, обеспечивая его качение по трубчатой направляющей.

E. Перемещение кабинок обеспечивается электродвигателями, связанными со шкивами напрямую или через редукторы, в зависимости от ситуации. Электродвигатели могут работать от постоянного или переменного тока с регулируемой скоростью, при этом они должны работать абсолютно синхронного с электродвигателями других кабинок для обеспечения равномерного движения с постоянным расстоянием между ними. Для участков дороги с крутым наклоном могут быть предусмотрены два электродвигателя, подключенные последовательно. Электропитание к электродвигателям подается через неизолированные провода, проложенные по цепной подвеске, контактирующие с убираемым элементом типа токосъемника, расположенным на двигателе или контактирующем через электрические щетки с головками, прикрепленными к стабилизирующей рейке или подвескам, удерживающим кабинки. Также предоставлены аккумуляторы резервного питания, включаемые в экстренных ситуациях.

F. Основная часть автономных подвесных кабинок может быть изготовлена из легких материалов, например алюминия, а поднимаемая передняя сторона или боковые двери на петлях могут быть выполнены из алюминия, стекло- или углеродного волокна. Сиденья для пассажиров также должны характеризоваться невысокой массой и должны быть закреплены внутри кабинки. Передняя сторона с дверью, которая открывается наружу или может быть выполнена с возможностью подъема посредством поворота, наподобие затвора, обеспечивает вход и выход пассажиров и является более удобной по сравнению с боковой дверью, когда пассажиры должны проходить перед другими сидящими пассажирами. Подъемный затвор оснащен системами пружин, гидравлических или газовых амортизаторов и замков, аналогичных тем, которые установлены в задней подъемной двери кузова автомобиля. Также в них встроены датчики, которые следят за тем, чтобы кабинка не перемещалась при незакрытой или частично закрытой двери, таким образом предотвращая несчастные случаи. Кабинки с боковой дверью на петлях представляют собой вполне допустимый альтернативный вариант, так как они открываются одновременно посредством внешнего бокового механизма и для них не нужны пружины и амортизаторы, описанные выше.

G. Для того чтобы пассажиры могли попасть в TUEP, система предполагает наличие остановок, на которых кабинки буду быстро останавливаться, передняя или боковая дверь будет открываться, и пассажиры смогут заходить и выходить. Система предполагает три типа станций, в зависимости от назначения: i) конечные станции, на которых TUEP начинает и заканчивает свое движение; ii) промежуточные станции вдоль пути следования, расположенные параллельно трубчатой направляющей, и iii) промежуточные станции, расположенные перпендикулярно направлению трубчатой направляющей. Под промежуточными станциями следует понимать станции, находящиеся на заданном расстоянии друг от друга и являются исходными или конечными пунктами для пассажиров, которые не следуют до конечной станции. Станции, расположенные вдоль пути следования параллельно трубчатой направляющей, и станции расположенные перпендикулярно пути следования, имеют одинаковое назначение, но разное архитектурное расположение. Все станции, независимо от типа, находятся на высоте направляющей TUEP, так что пассажиры добираются до них на эскалаторах или лифтах, при этом не мешая движению транспортных средств и пешеходам на улице.

H. Кабинки, прибывающие к конкретной промежуточной станции, должны отклоняться от основной трубчатой направляющей, описанной выше, чтобы не мешать движению остальных кабинок, которые следуют по своему маршруту, минуя эту станцию, таким образом экономя время и энергию на передвижение при запуске и остановке. Изменение маршрута кабинок обеспечивается за счет раннего определения, которое будет описано позднее, и за счет приведения в действие элементов изменения маршрута, которые в этом случае представляют собой изгибаемые в горизонтальном направлении трубчатые направляющие, которые, образуя дугу, соединяются с направляющей, ведущей к станциям, или с основной магистралью. Элементы изменения маршрута оснащены электрическими, гидравлическими, или пневматическими исполнительными механизмами, которые обеспечивают точную и быструю работу по требованию в соответствии с командами автоматизированной системы. Аналогично элементы изменения маршрута могут обеспечивать введение кабинок в основной поток движения системы TUEP для продолжения следования по маршруту.

I. Трубчатая направляющая на станциях характеризуется U-образной формой разной длины в зависимости от станции.

J. Подача питания на двигатели на станциях не зависит от мощности двигателя к направляющей балочной фермы, таким образом позволяя кабинкам перемещаться на разных и очень низких скоростях, и позволяет определять область торможения и обнаружения для посадки и высадки пассажиров, при этом не влияя на основной транспортный поток кабинок по трубчатой направляющей TUEP.

К. Станции оснащены системами торможения и стабилизации кабинок на участках посадки и высадки пассажиров, так что посадка происходит в оптимальных условиях без продольных и поперечных движений, которые могут быть неприятны для пользователей. Также станции могут быть оснащены механизмами поворота кабинок на 90°, так что пассажиры будут входить и выходить только спереди, что обеспечивает их безопасность, поскольку им не нужно пересекать линию движения кабинок.

L. Вся система TUEP управляется основной центральной системой управления и отдельной системой управления типа SCADA (система диспетчерского контроля и сбора данных) для каждой кабинки, которая с помощью проводных и беспроводных датчиков идентифицирует расположение каждой кабинки и ее пункт назначения, и она может отклонять каждую кабинку от маршрута на каждой из станций, а затем снова возвращать ее в основной поток TUEP. В продаже имеются системы Wi-Fi (беспроводная связь) с открытыми протоколами, например PROFIBUS или PROFINET, способные адаптироваться к конкретному назначению, и эти системы не будут описываться подробно ввиду своей распространенности, однако для них необходимо описание характеристик и особенности программирования. В каждой кабинке предусмотрена клавиатура, с помощью которой вошедший пользователь вводит пункт назначения, который должен быть занесен в буфер или устройство типа Wi-Fi для программирования пунктов назначения на каждой станции с зоной посадки для пассажиров. Указанный пункт назначения передается посредством WiFi-антенны на приемную антенну в элементе изменения маршрута на каждой станции, для того чтобы кабинка могла проследовать без отклонения от маршрута или с заходом на промежуточную станцию с помощью элемента изменения маршрута. После срабатывания элемент изменения маршрута возвращается в нормальное прямолинейное положение в соответствии с направляющей TUEP. Система управления осуществляет непрерывный контроль кабинок, а также следит за скоростью, ускорением, замедлением, торможением, расстоянием между кабинками, пунктами назначения, отклонением кабинок на станциях и за их возвратом в основной поток, а также за системами безопасности.

М. Для поддержания безопасной работы, функционирования и обмена данными в транспортной системе для перевозки пассажиров, система содержит волоконно-оптическую подсистему, содержащую контроллер с централизованным управлением, который отвечает за автопилотное управление, сигнализацию, систему билетного контроля, систему передачи голосовых сообщений и данных, видеосистему и систему подачи питания и переключения органов управления.

N. Система распределения питания вместе с TUEP и ее станциями, состоящими из распределительных подстанций, расположенных равномерно для защиты системы в случае падения напряжения в основной линии, распределяет энергию и подает питание для управления работой станций и их освещения. Также вся система TUEP защищена с помощью обычных заземлителей и предохранителей, установленных на столбчатых опорах, между которыми натянуты неподвижные тросы.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 показан вид сверху предпочтительного варианта осуществления системы TUEP с конечными станциями и двумя промежуточными станциями. Прямые участки маршрутов не показаны ввиду размера изображения.

На фиг. 2 показан вид в вертикальном разрезе предпочтительного варианта осуществления системы TUEP с конечными станциями и двумя промежуточными станциями. Прямые участки маршрутов не показаны ввиду размера изображения.

На фиг. 3 показан вид изометрии предпочтительного варианта осуществления системы TUEP с конечными станциями и двумя промежуточными станциями. Прямые участки маршрутов не показаны ввиду размера изображения.

На фиг. 4 показан вид в изометрии конечной станции.

На фиг. 5 показан вид в изометрии промежуточной станции вдоль пути следования.

На фиг. 6 показан вид в изометрии промежуточной станции перпендикулярно пути следования. На фиг. 7 показан увеличенный вид введения кабинки.

На фиг. 8 показан вид сверху альтернативного варианта осуществления системы TUEP с конечными станциями и двумя промежуточными станциями. Прямые участки маршрутов не показаны ввиду размера изображения.

На фиг. 9 показан вид в вертикальном разрезе альтернативного варианта осуществления системы TUEP с конечными станциями и двумя промежуточными станциями. Прямые участки маршрутов не показаны ввиду размера изображения.

На фиг. 10 показан вид в изометрии альтернативного варианта осуществления системы TUEP с конечными станциями и двумя промежуточными станциями. Прямые участки маршрутов не показаны ввиду размера изображения.

На фиг. 11 показан вид в изометрии конечной станции в соответствии с альтернативным вариантом осуществления.

На фиг. 12 показан вид в изометрии промежуточной станции вдоль пути следования в соответствии с альтернативным вариантом осуществления.

На фиг. 13 показан вид в изометрии промежуточной станции перпендикулярно пути следования в соответствии с альтернативным вариантом осуществления.

На фиг. 14 показан элемент механизм изменения маршрута кабинки в прямом положении с нижними подшипниками.

На фиг. 15 показан элемент изменения маршрута кабинки в изогнутом к станции положении.

На фиг. 16 показана пассажирская кабинка с приводной системой.

На фиг. 17 показана приводная система кабинки изнутри.

На фиг. 18 показан подвесной крюк приводной системы, повернутый к кабинке, с тележкой, поворачиваемой к станции на 90°.

На фиг. 19 показана схема архитектуры системы автоматического управления всей транспортной системой.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

На прилагаемых фигурах, в частности на фиг. 1, 2 и 3, показана система TUEP согласно настоящему изобретению, представляющая собой систему надземного общественного транспорта, образованную двойной продольной транспортной направляющей (1), которая проходит высокого над улицами города. Трубчатая направляющая подвешена на нескольких столбчатых опорах (2), которые прочно заделаны в землю посредством железобетонных фундаментов (не показаны). Предусмотрено два способа крепления расположенной на высоте трубчатой направляющей, каждый из которых соответствует требованиям ситуации в зависимости от соединяемых промежутков, высоты расположения направляющей и других сейсмических условий, условий воздействия ветра или снега.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления конструкция содержит составной силовой каркас, состоящий из поддерживающих колонн, трубчатой направляющей, проходящей в двух направлениях, третьего продольного трубчатого элемента (3), проходящего параллельно трубчатой направляющей, квадратных распорок (4) для трубчатых элементов, которые с указанными выше трубчатыми элементами образуют равнобедренный или равносторонний треугольник, и диагональными связями (5) жесткости, повышающими жесткость системы. Аналогично конструкция на пассажирских станциях выполнена из трубчатых элементов, которые образуют составную конструкцию треугольного сечения.

Другой способ крепления трубчатых направляющих: согласно фиг. 8, 9, 10, 11, 12 и 13, сверху столбчатой опоры (6) расположена металлическая конструкция (7), которая предназначена для крепления неподвижных тросов (8), каждый из которых проходит в одном из направлений TUEP, посредством подвесных фиксаторов, например используемых в линиях энергопередачи (не показана). За счет собственной массы неподвижные тросы (8) образуют цепную подвеску, высоту которой можно регулировать в соответствии с требованиями к длине линии TUEP, меняя натяжение, с которым они закреплены, для чего на начальной и конечной станции, а также на некоторых промежуточных станциях предусмотрены удерживающие анкерные зажимы. Неподвижные тросы выполнены из крученого стального провода, характеризующегося высокой несущей способностью, причем сталь выбирают в зависимости от погодных условий. На равных расстояниях друг от друга расположены надежно закрепленные металлические крюки (9) регулируемой длины, подвешенные вертикально для удержания своей нижней частью трубчатой направляющей (1), так что она проходит строго горизонтально или под наклоном в соответствии с наклоном местности, на которой проходит TUEP. Нижняя часть металлических крюков (9) удерживает трубчатую направляющую (1) за ее нижнюю сторону, так что она не смещается и не отсоединяется. На обоих концах TUEP между вертикальными крюками расположены Х-образные пересекающиеся растяжки, повышающие устойчивость системы под действием ветра, который раскачивает кабинки подобно маятнику.

На фиг. 10 показана трубчатая направляющая (1) в соответствии с альтернативным вариантом осуществления, характеризующаяся трубчатой формой, диаметром и толщиной и выполненная из материала, который гарантирует, что под собственной массой и нагрузкой кабинок она не будет образовывать цепную подвеску. В верхней части трубчатой направляющей закреплена стабилизирующая рейка (11), которая может быть треугольной, прямоугольной или может быть выполнена в виде рельса, так что под действием бокового усилия, создаваемого кабинкой под действием ветра, или при неуравновешенной живой нагрузке кабинки и их тяговых шкивы не отклоняются. В нижней части последних должен быть выполнен паз аналогичной формы для зацепления со стабилизирующей рейкой (11).

В целом пассажирские кабинки (12), показанные на фиг. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, состоят из трех частей: привода, состоящего из шкивов и металлического корпуса (18) и (19), электродвигателей и редукторов (20) и (21), (16) и (28) и подвесной и удерживающей части (16) и (28) для корпуса (23) пассажирской кабинки. Привод содержит один или два металлических шкива (18), которые качаются по поверхности трубчатой направляющей и имеют внутренний диаметр, которые соответствует диаметру направляющего трубчатого элемента, причем его внутренняя поверхность покрыта каучуком или другим эластомером для обеспечения достаточного сцепления между шкивом и трубчатой направляющей, чтобы предотвратить скольжение. Ведущие шкивы (18) установлены на подшипниках, как и металлический каркас (19). Один или два тяговых шкива устанавливаются для каждой кабинки вместе с соответствующими электродвигателями (20) и редукторами (21), которые обеспечивают стабильность кабинок, высокое тяговое усилие и высокую надежность всей системы на случай неисправности электродвигателя, так что в случае аварийной ситуации второй двигатель сможет доставить кабинку до следующей станции, на которой пассажиры смогут выйти, а кабинку удалят из системы. К металлическому корпусу надежно привинчен подвесной кронштейн кабинки (16), который проходит вертикально. Крепежный фланец электродвигателей (20) также закреплен на металлическом корпусе (19). Вал ротора электродвигателей соединен с ведущим шкивов (18) напрямую или через редуктор, при необходимости. Электродвигатель приводит шкив в движение, который в свою очередь обеспечивает перемещение кабинок TUEP. Электродвигатели (20) могут представлять собой электродвигатели постоянного тока, предпочтительно без щеток, или электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью. Подача питания на электродвигатели осуществляется через токосъемники (22), которые находятся в скользящем контакте с подвешенными электрическими кабелями, подключенными к электрическим подстанциям или аккумулятору системы. Нижний конец подвесного кронштейна (16) кабинки удерживает металлическую конструкцию корпуса (23) кабинки с задней стенкой, полом и сиденьями для пассажиров. В нижней части указанного подвесного кронштейна находится шарнир (28), который обеспечивает поворот кабинки на 90° на каждой станции, направляя ее по рельсу. Передняя часть кабинки (23) выполнена шарнирной и служит в качестве двери (24), обеспечивающей доступ в кабинку за счет шарниров и замков, аналогично боковой дверце автомобиля. Указанная дверь открывается автоматически посредством рычажно-храпового механизма, который по прибытии в соответствующую зону станции обеспечивает открывание двери вперед. Другой аналогичный механизм, но действующий в противоположном направлении, обеспечивает закрывание двери после выхода пассажиров на станции. Также кабинки оборудованы замками, аналогичными замкам, используемым в автомобилях, а также датчиками расстояния или микровыключателями, которые отвечают за отключение двигателя, если кабинка не закрыта должным образом. В целях безопасности открыть кабинку изнутри нельзя. Внутри кабинок находятся кнопки с запрограммированными пунктами назначения, сигналы от которых передаются на внешнюю излучающую антенну системы позиционирования. Альтернативно эти пункты назначения кабинок могут быть запрограммированы диспетчером на каждой станции, что благодаря (радиочастотной) РЧИД-системе обеспечивает ту же функцию, что и командные кнопки.

Особенностью TUEP являются промежуточные пассажирские станции (30) и (40), показанные на фиг. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 и 13, которые представляют собой площадки или ответвления вдоль находящейся на высоте трубчатой направляющей, специально предоставленные, чтобы не нарушать движение кабинок, которые следуют мимо этого пункта назначения на станции; сюда заезжают только те кабинки, которые забирают или высаживают пассажиров на этой станции. Таким образом параллельная трубчатая линия или перпендикулярная площадка выполняет роль станций с трубчатой направляющей, на которых кабинки TUEP могут замедляться, останавливаться, собираться, ускоряться и встраиваться в основной транспортный поток. Это достигается за счет трубчатых элементов (25) изменения маршрута, показанных на фиг. 14 и 15, предоставленных на входе и выходе из станций, которые с помощью электрических, гидравлических или пневматических исполнительных механизмов (26) меняют направление трубчатой направляющей относительно трубчатой направляющей станций. Сами элементы (25) изменения маршрута представляют собой трубчатые элементы, которые могут изгибаться под действием бокового усилия, меняя траекторию трубчатой направляющей. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления в этих элементах изменения маршрута, кроме прочего, используются пружины, внешний диаметр которых точно соответствует диаметру трубчатой направляющей, и которые обеспечивают упругость и одновременно жесткость, выполняя функцию трубчатой направляющей. В качестве материала может использоваться сталь, или любой металл, или армированный пластик, способный обеспечить указанные характеристики. Во избежание вертикального отклонения элементов изменения маршрута в них установлены внутренние шарнирные механизмы (не показаны) или подшипники на пластине, как показано на фиг. 14 и 15. Работу элементов изменения маршрута обеспечивают исполнительные механизмы (26), указанные выше, которые после считывания или получения выходного сигнала от антенн, расположенных на движущихся кабинках, быстро и точно отклоняют элементы изменения маршрута до того, как та или иная кабинка пройдет по ним. После прохождения кабинки исполнительный механизм возвращает элемент изменения маршрута в свое прямолинейное положение, таким образом выравниваясь с основной трубчатой направляющей. Аналогичное, но обратное действие происходит с элементами изменения маршрута, которые возвращают кабинки со станций на основную трубчатую направляющую; только в этом случае исполнительные механизмы включаются при обнаружении пустого пространства между двумя кабинками, образовавшегося после того, как одна из кабинок покинула какую-то из станций, и которое эта кабинка может использовать для встраивания в основной транспортный поток TUEP. Для этого необходима информация, получаемая в режиме реального времени от системы позиционирования кабинок.

В маловероятном случае, когда исполнительный механизм (26) не позволяет задействовать элемент (25) изменения маршрута, в целях безопасности для кабинок система должна остановить их с помощью гидравлического амортизатора (27), оснащенного рычажным механизмом, на который будет нажимать нажимная пластина, расположенная в корпусе (19) шкива привода кабинки. После приведения в действие амортизатора все кабинки останавливаются, и подача электропитания прекращается.

На платформе станций находятся стабилизаторы для стабилизации пола кабинки, а также система торможения, за счет которых при входе или выходе пассажиров кабинка остается стабильной в течение нескольких секунд во избежание несчастных случаев и неудобства пользователей. Эти стабилизаторы также обеспечивают подачу питания на кабинки в области стоянки, которое отличается от основной линии.

Ввиду надземного расположения необходимо предоставить эскалаторы или лифты для доступа пассажиров к станциям, таким образом чтобы они составляли цельную часть системы. На фиг. 5 и 6 показаны два типа промежуточных станций, и на фиг. 4 показаны две конечные станции (50); их изображения выполнены без привязки к теории, поскольку их конструкция будет зависеть от особенностей каждой системы TUEP. Промежуточные станции (30) вдоль пути следования, показанные на фиг. 5, выполнены как ответвления, проходящие параллельно основной трубчатой направляющей, и доступ к ним осуществляется с помощью того же элемента изменения маршрута, используемого для TUEP. Промежуточные станции, расположенные перпендикулярно пути следования, показанные на фиг. 6, выполнены в виде ответвления, проходящего перпендикулярно основной трубчатой направляющей TUEP, за счет чего движение транспорта под ними продолжается без препятствий, а добраться до них пользователь может по пешеходным дорожкам улиц или проспектов, на которых установлена система TUEP.

Все пассажирские станции должны быть оснащены пустой зоной скопления кабинок, в которой будут находиться кабинки, изъятые из маршрута ввиду низкой загруженности пассажирами, таким образом снижая энергопотребление, уменьшая износ и позволяя выполнять техническое обслуживание.

Электрическая система содержит подстанции, аварийные установки, систему распределения энергии на постоянном токе, токосъемники вдоль линии, электродвигатели с регулируемой скоростью и регуляторы скорости вращения и крутящего момента типа "Drives".

Система управления была усовершенствованна для обеспечения большей надежности и функциональности всего комплекса. На фиг. 19 показана архитектура системы управления. Для выполнения требований TUEP система автоматического управления работает в двух режимах: 1) дистанционный автоматический режим и 2) локальный режим.

1. Дистанционный автоматический режим позволяет осуществлять управление командами автоматизированного управления для отслеживания движения кабинок из исходного в конечный пункт вдоль линии; это осуществляется дистанционно из центра управления TUEP по оптоволоконной и беспроводным сетям для передачи данных на удаленные терминальные устройства (RTU), которые осуществляют управление станциями и прибытием и отправлением кабинок.

2. Локальный режим работы предназначен для работы в условиях отказа сети, сервера приложений или дистанционно выполняемых автоматизированных программ центра управления. Режим работы основан на применении удаленных терминальных устройств (RTU), которые установлены в каждой кабинке и на каждой станции. Устройства RTU в кабинках содержат процессор, выполненный с возможностью регулирования скорости, расстояния, команд начала движения и высадки, выдаваемых пользователями. Устройства RTU на станциях также содержат по меньшей мере один процессор и выполнены с возможностью управления элементами изменения маршрута на линии и движения кабинок на каждой станции. В локальном режиме функции слежения и дистанционного управления не предусмотрены.

1. Центр управления содержит такое оборудование:

i. Сервер базы данных и приложений.

ii. Пост управления и периферийные устройства.

iii. Сетевое оборудование.

2. На сервере базы данных и приложений хранятся программы и команды для управления маршрутами исходный пункт-пункт назначения, базы данных реального времени с информацией о кабинках и данные о каждой поездке для каждой станции и кабинки. Пост управления содержит программное обеспечение для отслеживания с графическим интерфейсом, которое отображает предупреждения, графики и отчеты, и которое встроено в устройства, установленные в местах ввода операторами команд на линии.

3. В кабинках установлено такое оборудование:

- Удаленные терминальные устройства (RTU) с источником питания, процессор и модули ввода-вывода.

- Датчики для выдачи команд и управления электродвигателем.

- Датчики расстояния.

- Кнопки пуска.

- Кнопки аварийного выключения.

4. На станциях установлены:

- Удаленные терминальные устройства (RTU) с источником питания, процессор и модули ввода-вывода.

- Датчики для выдачи команд и управления электродвигателем.

- Датчики расстояния.

- Кнопки выбора станции.

- Кнопки аварийного выключения.

Принцип работы

Попадая на станцию на эскалаторах и лифтах, пассажиры могут заметить, что здесь нет такого обильного скопления людей, как на традиционных транспортных станциях, поскольку кабинки движутся непрерывным потоком, и чтобы доехать до указанного пункта назначения кабинке достаточно нескольких секунд, также быстро пустая кабинка без указанного ранее пункта назначения добирается до нужного места. Поэтому пространство на платформах станций может быть ограничено. После прибытия кабинки на станцию дверь на петлях открывается и остается открытой в течение нескольких секунд, чтобы пассажиры могли зайти и занять места. Затем либо вручную, либо автоматически кабинка начинает медленно двигаться вперед, в результате чего исполнительный механизм плотно закрывает дверь на петлях, а датчики расстояния или контактные точки отправляют на систему управления двигателя кабинки подтверждение продолжения движения, и кабинка входит в основной транспортный поток по трубчатой направляющей.

После закрывания двери на петлях пассажиры должны сами нажать кнопку выбора пункта назначения, или же ввод конкретного пункта назначения кабинки буде выполнен вручную диспетчером. Количество пунктов назначения для одной кабинки зависит от количества ее пассажиров, и не может превышать два пункта. То есть за одну поездку может быть только одно прерывание маршрута. По прибытии в пункт назначения система управления удаляет из памяти кабинки эту информацию, освобождая место для следующего ввода. Достигнув пункт назначения, с помощью элемента изменения маршрута кабинка замедляется, поворачивается на 90° с помощью подвесного кронштейна и автоматически открывает дверь на петлях, входит в зону торможения, где она останавливается на несколько секунд, чтобы пассажиры могли сойти. Затем открытая кабинка начинает медленно двигаться вперед до зоны посадки пассажиров, где она снова останавливается на несколько секунд, и снова повторяется описанный выше процесс. Пассажиры, которые вышли из кабинки, должны спуститься на улицу на эскалаторе или лифте.

Система позиционирования на каждой станции содержит все необходимые средства управления прибывающими кабинками, и здесь главная система управления TUEP содержит элементы управления для всех станций.

В те периоды, когда поток пассажиров уменьшается, пустые кабинки необязательно оставлять, некоторые из них следует изымать из основного транспортного потока на время снижения загруженности, поэтому все или некоторые станции должны быть оборудованы системой хранения кабинок, изъятых, вручную или автоматически, из потока, а затем при увеличении потребности эти кабинки будут возвращаться в основной транспортный поток TUEP.

Следует отметить, что на сегодняшний день самым лучшим способом осуществления настоящего изобретения, известным заявителю, является способ, раскрытый в настоящем документе.

Изобретение относится к системе надземного общественного транспорта. Двунаправленная система надземного общественного транспорта подвешена на расположенных последовательно столбчатых опорах и не мешает движению транспортных средств и пешеходам внизу на улицах. Система обеспечивает непрерывное перемещение независимых кабинок по трубчатой направляющей, закрепленной на неподвижных тросах, натянутых между столбчатыми опорами. Она также содержит надземные станции для пассажиров, на которых они могут попасть в подвесные кабинки, приводимые в движение автономными и независимыми электродвигателями, которые вращают ведущий шкив, качающийся по верхней стороне горизонтальной трубчатой направляющей, проходящей над поверхностью земли или под наклоном к ней в зависимости от топографических особенностей. Каждая кабинка, рассчитанная только на двух пассажиров, направляется строго к станции, указанной как пункт назначения, где она отклоняется от основной транспортного потока к станции, поэтому нет необходимости останавливать весь основной поток кабинок. В результате сокращается время, затрачиваемое на поездку, несмотря на невысокую или умеренную скорость движения; увеличивается простота и безопасность системы общественного транспорта, им могут пользоваться люди всех возрастов и возможностей в любых условиях. 10 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров, включающая множество автономных пассажирских кабинок (12), передвигаемых по трубчатым элементам, содержащая:

инфраструктуру, содержащую:

два горизонтальных или наклонных параллельных трубчатых элемента, образующих часть составной трубчатой конструкции треугольного сечения; третий проходящий параллельно верхний трубчатый элемент, указанные трубчатые элементы соединены вместе с помощью распорок (4) и диагональными связями жесткости (5), причем указанная составная конструкция держится на столбчатых опорах (2), расположенных на заданном расстоянии друг от друга, причем сверху на столбчатых опорах расположена треугольная конструкция (7) для крепления неподвижных стальных тросов (8);

крюки, (9) выполненные с возможностью вертикального подвешивания и удерживания трубчатых направляющих (1), по которым перемещается множество автономных пассажирских кабинок (12), причем трубчатые направляющие (1) удерживаются крюками (9) за их нижнюю сторону, так что противоположная сторона направляющих не содержит препятствий для передвижения кабинок; и элементы изменения маршрута (25), которые образуют часть трубчатых направляющих (1) и являются изгибаемыми в горизонтальном направлении так, что они отклоняют направляющую в направлении станций и отклоняют от станций к основной направляющей с помощью исполнительных механизмов (26) по запросу системы управления;

пассажирские станции, как конечные (50), так и промежуточные (30,40), выполненные с возможностью обеспечения средств доступа пользователей к надземной транспортной системе;

пассажирские кабинки (12), содержащие: сидения; передние поворотные двери или переднюю подъемную дверь; и подвесной кронштейн, соединяющий металлический каркас кабинок с корпусом тягового шкива (18), который двигается по верхней стороне трубчатых направляющих (1) инфраструктуры, причем внутри указанного корпуса находятся канатоведущие шкивы, которые соединены с электродвигателями (20) напрямую или через редукторы скорости (21), на которые питание поступает через токосъемники (22), контактирующие через электрические щетки с неизолированными проводами, проложенными в электрических изоляторах по нижней части направляющих трубчатых элементов, или от аккумуляторов, причем кабинки являются автономными в плане их движения и средств управления; систему подачи питания через электрические подстанции, распределенные по транспортной линии, между которыми натянуты силовые кабели с неизолированными проводами, с которыми контактируют токосъемники (22) независимых электродвигателей (20) кабинок;

систему управления и автоматизации кабинок, содержащую драйверы сервоконтроллеров, программируемый логический контроллер (ПЛК), удаленное терминальное устройство (RTU), датчики и кнопки управления, которые посредством проводных и беспроводных сигналов и радиочастот устанавливают обратную связь между ПЛК и пассажирскими станциями, а те в свою очередь с ПЛК главной системы управления в соответствии с запрограммированными командами;

систему датчиков на трубчатой направляющей и в каждой кабинке, выполненную с возможностью определения заданного временного пункта назначения, так что от ПЛК каждой станции рабочий сигнал направляется на электрические исполнительные механизмы элементов изменения маршрута (25) на направляющей для направления указанной конкретной кабинки к станции, и наоборот, посредством второго элемента изменения маршрута, от станции на трубчатую направляющую (1); и

главную систему управления, управляемую системой диспетчерского контроля и сбора данных типа SCADA, выполненную с возможностью постоянно и в режиме реального времени отслеживать относительное положение каждой кабинки относительно всей системы, обеспечивая таким образом корректировку расстояния между кабинками, приведение в движение и остановки, ускорение и замедление двигателей как на главной направляющей, так и на трубчатых направляющих станций.

2. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой кабинка дополнительно содержит ведущий шкив (18) и электродвигатель (20).

3. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой станции включают механизмы (28) для поворота кабинок на 90° для их направления к станциям с помощью рельса, так что кабинки имеют одну переднюю часть для посадки и высадки пассажиров.

4. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 3, в которой механизм поворота кабинок на 90° состоит из шарового шарнира, расположенного в нижней части подвесного кронштейна кабинки.

5. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой в верхней части трубчатой направляющей (1) находится стабилизирующая рейка, которая выполнена с возможностью устранения нарушения стабильности кабинки, которое может возникнуть под действием нагрузки и силы ветра; стабилизирующая рейка дополнительно выполнена с возможностью сохранения вертикального положения пассажирских кабинок (12) во время их движения.

6. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой управление элементами изменения маршрута (25) осуществляется по запросу системы управления с помощью электрических, гидравлических или пневматических исполнительных механизмов (26).

7. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой кабинки дополнительно содержат:

систему открывания и закрывания для подъемной двери или двери на петлях;

панель управления с кнопками, выполненную с возможностью временно задать пункт назначения; и

систему позиционирования, которая устанавливает соединение с системой управления станций для изменения маршрута кабинок на станциях назначения, ускорения и замедления, запуска и остановки двигателя.

8. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой система подачи питания также обеспечивает подачу питания на станции и системы управления посредством распределительных и защитных щитков.

9. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой беспроводные сигналы передаются по оптоволоконному кабелю, имеющемуся в системе.

10. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой главная система управления и автоматизации обеспечивает изъятие из транспортного потока пустых кабинок, которые не используются в периоды с низкой загруженностью, таким образом сокращая ненужные затраты на энергопотребление и сокращая время использования компонентов привода кабинок или предоставляя возможность для выполнения технического обслуживания.

11. Система надземного общественного транспорта для перевозки пассажиров по п. 1, в которой главная система управления обеспечивает возврат кабинок в транспортную систему при приближении времени с наибольшей транспортной нагрузкой.