УСТРОЙСТВО ПУТИ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
OVERHEAD RAILWAY FOR AUTOMATIC TRANSPORT

Изобретение относится к области транспорта, а именно к подвесному, автоматическому рельсовому транспорту с адресной доставкой пассажиров и грузов.
Известно «Автоматическое транспортное средство Карфидова и путь для него», содержащее рельсовые пути, выполненные в левых и правых балках крюкообразного сечения, каждая из указанных балок содержит нижний и верхний спорно-фиксирующие рельсы, последние на переходных участках расположены на одном уровне и параллельно в левой и правой балках на расстоянии, совпадающем с шириной между левыми и правыми колесами транспортной тележки, причем токонесущий рельс, расположенный над серединой транспортной тележки, выполнен в верхней части пути на диэлектрических креплениях.
Недостатком данного технического решения является то, что балка имеет большой вес, а это повышает материалоемкость не только балок, но и опор, и всей подвесной системы в целом. Также не решена проблема тепловых стыков путей там, где они необходимы. Патент РФ №2220063, 27.12.2003. Бюл. №36. Это решение принято за прототип.
Изобретение направлено на решение задачи устранения недостатков аналогов, на удовлетворение все более возрастающих транспортных потребностей населения, на обслуживание пассажиров и перевозки грузов в круглосуточном режиме, а также на повышение эффективности и безопасности перевозок пассажиров и грузов.
Техническим результатом от использования изобретения является то, что существенно облегчаются балки пути, упрощается технология их изготовления, обеспечивается энергетически эффективная и бесшумная эксплуатация транспортной сети. Решена проблема тепловых стыков путей за счет клиновидных вставок в стыках путей, не допускающих образования тепловых зазоров в стыках и шума при качении колес тележки по ним, что в свою очередь возможно благодаря использованию колес без реборд.
Указанный технический результат достигается за счет того, что путь, состоящий из балки, имеющий левую и правую части крюкообразного сечения, содержащий в каждой части балки нижний и верхний спорно-фиксирующие рельсы, последние расположены, соответственно, на одном уровне и параллельно в левой и правой балках на расстоянии, совпадающем с шириной между левыми и правыми колесами транспортной тележки, причем токонесущий рельс, расположенный над серединой транспортной тележки, выполнен в верхней части пути на диэлектрических креплениях. Внутренняя сторона балки выполнена из ленты, например, стальной перфорированной, с закрепленными на ней верхними и нижними рельсами, а внешняя сторона выполнена из профиля, например пористого алюминиевого профиля, с возможностью компенсации сил сжатия, закрепленного на другой стороне ленты на совместных с рельсами креплениях, причем проушины для крепления балки жестко связаны с верхним рельсом и выполнены на одной линии, проходящей по середине рабочих поверхностей рельсов.
Технический результат достигается так же тем, что верхние и нижние рельсы выполнены в виде желобов.
Тепловой стык в желобе-рельсе содержит подвижную клиновидную вставку, выполненную в одной плоскости с рабочей поверхностью желоба-рельса, с выполненными на противоположной стороне вставки шлицами и установленными в выемках торцов балок с тем же углом, что и края клиновидной вставки. Квартальные пути выполнены в виде кольца и сообщены с остановками в подъездах домов и во дворах, а посредством локальных, путей содержащих разгонные и тормозные участки, - с магистральными путями.
Внутри квартальных кольцевых путей выполнены накопители транспортных средств. Внутри квартальных кольцевых путей выполнены станции технического обслуживания транспортных средств. Квартальные пути имеют, по меньшей мере, два въезда и выезда с разных направлений (улиц). В местах использования только одной стороны балки вторая выполнена в качестве фальш-балки.
Заявленное «Устройство пути для автоматической транспортной сети» отличается от аналога тем, что внутренняя сторона балки выполнена из стальной перфорированной ленты с закрепленными на ней верхним и нижним рельсами, а внешняя сторона балки выполнена, например, из пористого алюминиевого профиля с возможностью компенсации сил сжатия, закрепленных на другой стороне стальной ленты на совместных с рельсами креплениях, причем проушины для подвеса балки жестко связаны с верхним рельсом и выполнены на одной линии, проходящей по середине рабочих поверхностей верхнего и нижнего рельсов. Верхние и нижние рельсы в балках выполнены в виде желобов. Тепловой стык в желобе-рельсе содержит подвижную клиновидную вставку, выполненную в одной плоскости с рабочей поверхностью желоба-рельса, с выполненными на противоположной стороне вставки шлицами и установленными в выемках торцов балок с тем же углом, что и края клиновидной вставки. Квартальные пути выполнены в виде кольца с ответвлениями к остановкам в подъездах домов и во дворах и связаны посредством локальных путей, содержащие разгонные и тормозные участки с магистральными путями. Внутри квартальных кольцевых путей выполнены накопители транспортных средств. Внутри квартальных кольцевых путей выполнены станции технического обслуживания транспортных средств. Квартальные пути имеют, по меньшей мере, два выезда и въезда с разных направлений (улиц). В местах использования только одной балки вторая выполнена в качестве фальш-балки.
Внутренняя сторона балки выполнена из стальной перфорированной ленты с закрепленными на ней верхним и нижним рельсами, а внешняя сторона балки выполнена из пористого алюминиевого профиля с возможностью компенсации сил сжатия, закрепленного на другой стороне стальной ленты на совместных с рельсами креплениях. Это позволяет нагрузить весь вес транспортной тележки на ленту, а за счет перфорации ленты прочно и надежно закрепить на ней рельсы и внешнюю, пористую часть балки при помощи сообщающегося через перфорации в ленте металлического расплава при изготовлении балки. Кроме того, вес транспортного средства (ТС) через рельсы равномерно распределяется по всей длине стальной ленты, что в свою очередь существенно позволяет увеличить вес полезной нагрузки по отношению к весу балки. Легкость балок позволяет увеличить расстояние между опорами автоматической транспортной сети (АТС) не менее чем на 1 км, например, над реками, проливами, горными ущельями, заповедниками и везде, где это необходимо. Проушины для подвеса балки жестко связаны с верхним рельсом и выполнены на одной линии, проходящей по середине рабочей поверхности верхнего и нижнего рельсов. Это позволяет спроецировать подвес балки на середину рабочих поверхностей верхнего и нижнего рельсов, чтобы центр тяжести полезной нагрузки находился на одной линии с подвесом, чтобы предотвратить под действием веса ТС схождение или расхождение в стороны рельсов балки. Верхние и нижние рельсы в балках выполнены в виде желобов, а колеса транспортной тележки - без реборд. Это позволяет увеличить площадь опоры колес и уменьшить их вес, при такой же их ширине, что и с ребордами, уменьшить сопротивление качению и действию скручивающей силы на рельсы из-за уменьшения плеча и тем самым уменьшить вес и рельсов, и балок. Тепловой стык в желобе-рельсе содержит подвижную клиновидную вставку, выполненную в одной плоскости с рабочей поверхностью желоба-рельса, с выполненными на противоположной стороне вставки шлицами, установленными в выемках торцов балок с тем же углом, что и края клиновидной вставки. Это позволяет использовать колеса без реборд, избавиться от стука колес, при круглосуточной работе АТС в городе, а также уменьшить износ колес и рельсов на стыках, не создавать шума. Тем более, что единственный и незначительный источник шума - колеса, находятся внутри балки. Квартальные пути выполнены в виде двух колец, для прибывающих и отбывающих ТС с ответвлениями к остановкам в подъездах домов и во дворах, и связаны посредством локальных путей, содержащих разгонные и тормозные участки с магистральными путями. Это позволяет создать большое количество остановок на ответвлениях квартальных кольцевых путей, упростить их сооружение за счет кругового движения ТС, а локальным путям с разгонными и тормозными участками соединить квартальные пути с магистральными, которые не всегда могут находиться поблизости от квартальных. Квартальные пути, расположенные, например, внутри одного городского квартала, могут иметь, по меньшей мере, два въезда и два выезда по локальным путям с разных направлений (улиц), что позволяет в случае остановки какой-либо линии иметь возможность ТС разъехаться. К тому же дополнительные направления с квартальных путей существенно укорачивают заявленные маршруты. В местах использования только одной балки, вторая выполнена в качестве фальш-балки, что позволяет желоб-рельс используемой балки защищать от дождя, снега, льда и от попадания посторонних предметов. Ответвления на остановки, расположенные во дворах и подъездах, могут иметь только квартальные пути, потому что чем короче расстояние между съездами на остановки, на которые нужно съезжать с квартального пути, тем меньше на нем скорость из-за необходимости иметь время на переключение колес тележки. Поэтому на квартальном пути на одну дырку (движущееся пустое место, равное длине ТС) может приходиться до трех меток пути, что соответствует минимальной скорости 14,4 км/час и пропускной способности пути 7200 ТС в час при длине ТС 2 м. При движении ТС к остановке со скоростью 5 км/ч также ничто не мешает использовать синхронизацию. Минимальная скорость на локальном пути может составлять 21,6 км/час, если ТС занимает 2 метки пути. Минимальная скорость на магистральном пути соответственно 43,2 км/час, если частота синхронизации 6 герц, при этом пропускная способность на магистральном пути остается постоянной 21600 ТС/час. По этому со всех остановок АТС на отдельно взятый квартальный путь может быть направлено не более чем 7200 ТС в час, если, конечно, такое количество ТС способны обслужить остановки квартального пути. Внутри квартальных кольцевых путей выполнены накопители транспортных средств, что позволяет при достаточном количестве ТС практически исключить их холостой пробег между разными кварталами города в часы пик, компенсировать недостаток ТС и постоянно находиться на остановках в ожидании пассажиров. Невостребованные на остановках ТС, с прибытием новых пассажиров, направляются в накопители, кольцевые или в виде спирали, с которых в часы пик возвращаются на остановки. Внутри квартальных путей выполнены станции технического обслуживания транспортных средств, что позволяет использовать уже существующую инфраструктуру, обслуживающую остановки и поддерживать высокий технический уровень ТС в круглосуточном режиме. Каждая местная сеть содержит технический центр, который имеет такую же схему, как и квартальный путь. Что позволяет иметь в каждом компьютере каждого ТС адреса технических центров и в какой бы сети не находилось ТС, по истечении определенно установленного времени, когда оно свободно, оно направляется на профилактику в местный технический центр. Там его обслуживают и дают гарантию на определенное количество часов работы на линии, до следующего обслуживания. Своевременное и централизованное обслуживание ТС, а также небольшое количество элементов в ТС, ответственных за безопасность движения и пассажиров, позволяет обеспечить значительно более высокий уровень безопасности перевозки пассажиров и грузов, чем, например, в авиации.
На фиг.1 изображена балка с транспортной тележкой, поперечный разрез.
На фиг.2 изображен нижний рельс балки, поперечный разрез, увеличено.
На фиг.3 изображен тепловой стык в изометрии.
На фиг.4 изображен тепловой стык, продольный разрез.
На фиг.5 изображена транспортная тележка и часть полезной нагрузки, поперечный разрез средней секции.
Автоматическая транспортная сеть содержит: подвесную балку 1, содержащую левый путь 2 с выполненным в нем верхним рельсом 3 и нижним рельсом 4, и правый путь 5 с верхним рельсом 6 и нижним рельсом 7. В верхней части пути на диэлектрических креплениях 8 установлен токонесущий рельс 9. Рельсы 3, 4 и 6, 7 закреплены на стальных лентах 10 и 11, на которых с внешней стороны закреплен пористый профиль из алюминиевого сплава 12, с проушинами 13 для подвеса балки 1. Подвес 14 балки выполнен жестким, или тросовым 15, с опорами 16 разного типа. Тепловые стыки 17 в желобах-рельсах 3, 4, 6, 7 содержат подвижные клиновидные вставки 18 с выполненными на их противоположной стороне шлицами 19 и 20, каждый из которых установлен в канавки 21 и 22, расположенные в выемках 23 и 24 торцов рельсов.
Транспортная тележка 25, содержит раму 26 с шарнирами 27 и 28, делящими ее на секции 29, 30 и 31, в которых выполнены левые эксцентриковые опоры 32, 33, 34 и правые 35,36, 37, в которые соответственно установлены левые колеса 38, 39,40 и правые 41, 42, 43. Колеса содержат электродвигатели 44, 45, 46, 47, 48, и 49, для которых статорами служат эксцентриковые опоры. Левые и правые колеса соединены между собой осями 50, 51 и 52 при помощи шестерен 53, 54, 55, 56, 57 и 58 внутренним зацеплением. Каждая эксцентриковая опора выполнена с углом поворота на 180 градусов и снабжена управляемым стопором 59. В средней части осей 50, 51, 52 выполнены тормозные устройства 60, закрепленные на раме. На раме также установлены считывающие 61 и приемопередающие 62 устройства. В верхней части рамы установлен компьютер ТС 63, блок силовой электроники 64 и токосъемное колесо. На нижней части рамы закреплены коромысла 65 и 66 с установленным на них подвесом 67 полезной нагрузки 68. Подвес связан с приводом 69 балансировочного устройства 70 с электродвигателем 71. Снаружи тормозного устройства 60, на оси 51, установлен тормозной барабан 72 с закрепленным на нем тросом 73, второй конец которого закреплен на полезной нагрузке 68.
Автоматическая транспортная сеть работает следующим образом: при вызове ТС, например, со второго этажа лестничной площадки жилого дома, административного здания или общественной остановки специальной картой, пассажир указывает код адреса своей поездки. ТС, находящийся на остановке или в накопителе, при помощи своего компьютера определяет заказанный маршрут и сличает его с графиком движения ТС в сети, и если в графике нет препятствий для заявленного маршрута, то ТС подается на остановку - если он на ней не находится - и разрешается посадка. Если по каким-либо причинам по заявленному адресу попасть невозможно, то предлагается ближайшая к нему общественная остановка. Пассажир или двое садятся в ТС вставляют проездную карту в приемное устройство и нажимают кнопку «ход». Компьютер ТС посылает данные этого маршрута центральному серверу, который каждые 2 сек из присланных со всех остановок данных обновляет предыдущий график загрузки всех путей сети по отношению к их пропускной способности. Если на посланные сведения о заявленном маршруте сервер отвечает, то через следующие 2 секунды ТС выезжает с остановки. Сервер через каждые 2 секунды пополняет график загрузки сети новыми маршрутами, взамен выбывших, для этого он налагает заказанный маршрут на свой график и вносит в свой график поправки путем повышения градаций пакетов, в которые будет входить ТС заявленного маршрута. Количество градаций 12, что соответствует числу ТС в пакете. Если на маршруте ТС попадает пакет с 12 градациями, а соседнем 11, то выезд ТС с остановки все равно разрешается (сервер отвечает), для чего сервер в график вносит поправку - заменяет 11 на 12, а после слияния ТС с полным пакетом один ТС передается в соседний пакет. Затем компьютер ТС в соответствии с сигналами синхронизации и в соответствии с программой маршрута, с последовательностью номеров меток путей, где должны переключаться колеса, выводит ТС с остановки. При этом метки на квартальном пути расположены таким образом, что ТС, выходя с остановок на квартальный путь каждые 2 секунды, не создают друг другу помех, направляясь к нужному выходу с него на локальный путь. На транспортной тележке 25, как только она выходит на квартальный путь, по команде компьютера 63, освобождаются стопоры 59 и эксцентриковые опоры 32, 33 и 34, которые, являясь статорами и нагружены реактивным моментом, поворачиваются на 180 градусов и входят в зацепление с рельсами 3 и 4, а балансировочное устройство 70 переводит центр тяжести полезной нагрузки под рельсы 3 и 4. Правые колеса 41, 42, и 43 выводятся из зацепления с рельсами 6 и 7 таким же путем. Как только ТС доходит до нужной метки на квартальном пути, манипуляции с колесами повторяются в обратном порядке и ТС выходит на локальный путь. Пройдя по локальному пути до разгонного участка, ТС разгоняется, например, от 60 до 90-100 км/час. Такая скорость, более чем вдвое превышающая минимальную на магистральном пути, необходима для того, чтобы, двигаясь синхронно по меткам своего пути, ТС попадало при слияниях в промежуток между «дырками» или ТС и «дыркой», на магистральном пути, а затем, находясь на магистральном пути, под действием синхронизации перемещаясь вперед или назад, занимало бы свою «дырку». По этому для исключения возможности столкновения между ТС достаточно соблюдать всего лишь условия синхронизации. Далее, находясь на магистральном пути, ТС направляется в соответствии с имеющимся маршрутом к месту назначения. По пути, ТС переключая колеса на метках путей, указанных в программе маршрута, проходит развилки и слияния. Выходя из одного «пакета» и входя в другой, что необходимо на достаточно длинных участках без слияний, для равномерного распределения ТС в АТС. Доходит до метки схода с магистрального пути, на тормозной участок локального пути, снижая при этом скорость со 100-150 до 70-60 км/час, с использованием рекуперации, и направляется на квартальный путь. На квартальном пути ТС снижает скорость до 40 км/час, проходит по кольцу, сходит с квартального пути на заказанную остановку со скоростью 14,4 км/час, подходит к ней со скоростью 5 км/час и останавливается. Кабина и двери на лестничной площадке открываются, пассажирам возвращается транспортная карта со списанной с нее суммой оплаты проезда, которая включает в себя стоимость затраченной электроэнергии и длины маршрута.
Поведение пути при перемене температуры воздуха и изменении его длины: при понижении температуры балки 1 и рельсов 3, 4, 6, 7 тепловой стык расширяется, тогда канавки 21 и 22 в выемках 26 и 27 на торцах рельсов воздействуя на шлицы 22 и 23, втягивают клиновидную вставку 18 в образующийся зазор. А когда температура повышается, то торцы рельсов, двигаясь обратно, воздействуют на края клиновидной вставки, а канавки - на шлицы, и вытесняют вставку в обратном направлении, не давая, таким образом, появиться зазорам в стыках клиновидной вставки с торцами рельсов. Но необходимость в таких стыках может возникнуть только на прямолинейных многокилометровых участках на междугородних маршрутах. В городах же, со множеством поворотов, компенсация теплового расширения путей будет осуществляться незначительным изменением радиусов поворотов путей.