一种城市慢行交通系统及其控制方法

1.一种城市慢行交通系统，其特征是：城市慢行交通系统包括轨道子系统和行驶子系统；轨道子系统包括前上下客区域(1)、静止轨道(2)、运行轨道(4)和后上下客区域(5)；行驶子系统包括行驶机构(3)、高压电缆线(14)和直线电机控制器(15)；
静止轨道(2)与运行轨道(4)的前后部半圆部分相切，前上下客区域(1)和后上下客区域(5)分别安装在运行轨道(4)的正前部和正后部；静止轨道(2)和运行轨道(4)由外悬浮磁铁(6)、直线电机绕组(7)、内悬浮磁铁(8)和轨道基座(9)组成；轨道基座(9)为长方体内部挖空半个椭圆形；外悬浮磁铁(6)、直线电机绕组(7)、内悬浮磁铁(8)均安装在轨道基座(9)内环的表面内；外悬浮磁铁(6)处于静止轨道(2)和运行轨道(4)的外侧，内悬浮磁铁(8)处于静止轨道(2)和运行轨道(4)的内侧，在横向方向上相对安装的两个外悬浮磁铁(6)和内悬浮磁铁(8)极性是相反的；直线电机绕组(7)则安装在外悬浮磁铁(6)和内悬浮磁铁(8)中间；在纵向轨道方向上相邻两个外悬浮磁铁(6)之间极性相反，相邻两个内悬浮磁铁(8)极性之间也相反；
行驶机构(3)包括直线电机磁铁(10)、支撑底座(11)、悬浮外壳(12)和站立平板(13)；
支撑底座(11)为半椭圆形长方体，为了减轻质量，其中部掏空半个椭圆；在支撑底座(11)与轨道基座(9)相对的外表面安装有悬浮外壳(12)，直线电机磁铁(10)安装在支撑底座(11)的下表面，直线电机磁铁(10)与直线电机绕组(7)相对形成直线电机；站立平板(13)则固定在支撑底座(11)的上表面。
2.根据权利要求1所述的城市慢行交通系统，其特征是：悬浮外壳(12)的材料为铜或锌导电材料，支撑底座(11)由强度较高且不导电的复合材料制成。
3.根据权利要求1所述的城市慢行交通系统，其特征是：行驶机构(3)在运行轨道(4)上以恒定速度移动，行驶机构(3)则在静止轨道(2)停止不动；当行驶机构(3)以一定速度在运行轨道(4)上移动时，根据法拉利电磁感应定律，与外悬浮磁铁(6)和内悬浮磁铁(8)相对的悬浮外壳(12)内表面上将会产生电涡流，而且电涡流产生的磁场与外悬浮磁铁(6)和内悬浮磁铁(8)极性相同，根据磁铁同性相吸、异性相斥的原理，将会使行驶机构(3)悬浮在运行轨道(4)上；当行驶机构(3)停止在静止轨道(2)时，此时行驶机构(3)不能实现悬浮；直线电机控制器(15)通过高压电缆线(14)与每个直线电机绕组(7)相连；使用直线电机控制器(15)，控制行驶机构(3)在运行轨道(4)上运动状态。
4.如权利要求1所述的城市慢行交通系统的控制方法，其特征是：在机场、地铁或商场中，当乘客进入后上下客区域(5)准备登车时，直线电机控制器(15)控制行驶机构(3)驶出后部的静止轨道(2)进行运行轨道(4)中，行驶机构(3)同时实现悬浮状态，乘客登上站立平板(13)；直线电机控制器(15)控制行驶机构(3)以一定的恒定速度在运行轨道(4)上行驶；
当行驶机构(3)行驶到运行轨道(4)正前部时，乘客离开站立平板(13)进入前上下客区域(1)；若此时有乘客需要登车返回后上下客区域(5)，则直线电机控制器(15)控制行驶机构(3)继续在运行轨道(4)上行驶；若此时没有乘客需要登车，直线电机控制器(15)控制行驶机构(3)减速驶入在前部的静止轨道(2)并停止下来，以节约城市慢行交通系统的能源消耗。
5.如权利要求4所述的城市慢行交通系统的控制方法，其特征是：在城市小区与旅游景点，直线电机控制器(15)控制每个行驶机构(3)之间距离50mm-100mm，且每个行驶机构(3)以相同的恒定速度运行，乘客能够随时随地登上站立平板(13)，并能够随时随地的离开站立平板(13)。

一种城市慢行交通系统及其控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及城市公共交通领域，特指一种城市慢行交通系统及其控制方法。\n背景技术\n[0002] 20世纪70年代以来，能源危机和环境污染等一系列问题的相继爆发，引发了人们对高速工业化时代发展模式的反思，生态城市的理念和实践逐步在全球兴起。一种环保、健康的慢行交通方式逐渐进入公众的视野，并成为许多城市推崇的交通模式。所谓的城市慢行交通，就是把步行、自行车等慢速出行方式作为城市交通的主体，实现低碳环保的绿色出行模式，从而解决道路拥堵、汽车尾气污染、停车难等城市管理难题。\n[0003] 近年来，多个城市在慢行交通的建设方面做出了不少努力，首先要在人流密集商业核心区规划商业步行街，鼓励发展慢行交通；其次将建设城市慢行休闲廊道，打造步行专用示范街区，并改造一批城市主干道，使其具有良好的自行车和步行环境。未来城市需要有供机动车驰骋的快速道路，也需要有供行人和非机动车出行者使用的慢行系统，只有两者互补，互不干扰，才能形成有序、环保、快捷的城市交通。\n[0004] 当前，在机场、地铁或商场中，城市慢行交通又称之为为“自动人行道”，发明专利CN201510882317.7采用电机和滚轮配合驱动技术，这种“自动人行道”无法实现大角度转向，且由于“自动人行道”的摩擦阻力较大、效率较低，其消耗能源相当可观；同时，在城市小区与旅游景点，对于老弱病残孕而言，长时间行走十分不便，而暂时还无相关专利技术实现复杂使用环境下的“自动人行道”。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是解决城市慢行交通缺乏一套效率较高、环境适应能力较强的城市慢行交通系统的问题，提供了一种城市慢行交通系统，能够显著降低城市慢行交通的能量消耗，满足各种复杂环境的使用需求。\n[0006] 本发明涉及的城市慢行交通系统采用的技术方案是：城市慢行交通系统包括轨道子系统和行驶子系统。\n[0007] 轨道子系统包括前上下客区域、静止轨道、运行轨道和后上下客区域。其中，静止轨道与运行轨道的前后部半圆部分相切，前上下客区域和后上下客区域分别安装在运行轨道的正前部和正后部。静止轨道和运行轨道由外悬浮磁铁、直线电机绕组、内悬浮磁铁和轨道基座组成。轨道基座为长方体内部挖空半个椭圆形。外悬浮磁铁、直线电机绕组、内悬浮磁铁均安装在轨道基座内环的表面内。外悬浮磁铁处于静止轨道和运行轨道的外侧，内悬浮磁铁处于静止轨道和运行轨道的内侧，在横向方向上相对安装的两个外悬浮磁铁和内悬浮磁铁极性是相反的。直线电机绕组则安装在外悬浮磁铁和内悬浮磁铁中间。在纵向轨道方向上相邻两个外悬浮磁铁之间极性相反，相邻两个内悬浮磁铁极性之间也相反。\n[0008] 行驶子系统包括行驶机构、高压电缆线和直线电机控制器。其中，行驶机构包括直线电机磁铁、支撑底座、悬浮外壳和站立平板。支撑底座为半椭圆形长方体，为了减轻质量，中部也可掏空半个椭圆。在支撑底座与轨道基座相对的外表面安装有悬浮外壳，悬浮外壳的材料为铜或锌等导电材料，支撑底座由强度较高且不导电的复合材料制成。直线电机磁铁安装在支撑底座的下表面，直线电机磁铁与直线电机绕组相对形成直线电机。站立平板则固定在支撑底座的上表面。\n[0009] 行驶机构在运行轨道上以恒定速度移动，行驶机构则在静止轨道停止不动。当行驶机构以一定速度在运行轨道上移动时，根据法拉利电磁感应定律，与外悬浮磁铁和内悬浮磁铁相对的悬浮外壳内表面上将会产生电涡流，而且电涡流产生的磁场与外悬浮磁铁和内悬浮磁铁极性相同，根据磁铁同性相吸、异性相斥的原理，将会使行驶机构悬浮在运行轨道上。当行驶机构停止在静止轨道时，此时行驶机构不能实现悬浮。直线电机控制器通过高压电缆线与每个直线电机绕组相连。使用直线电机控制器，控制行驶机构在运行轨道上运动状态。\n[0010] 本发明涉及的城市慢行交通系统的控制方法采用的技术方案是包括如下步骤：\n[0011] 在机场、地铁或商场中，当乘客进入后上下客区域准备登车时，直线电机控制器控制行驶机构驶出后部的静止轨道进行运行轨道中，行驶机构同时实现悬浮状态，乘客登上站立平板。直线电机控制器控制行驶机构以5km/h-10km/h的恒定速度在运行轨道上行驶。\n[0012] 当行驶机构行驶到运行轨道正前部时，乘客离开站立平板进入前上下客区域。若此时有乘客需要登车返回后上下客区域，则直线电机控制器控制行驶机构继续在运行轨道上行驶；若此时没有乘客需要登车，直线电机控制器控制行驶机构减速驶入在前部的静止轨道并停止下来，以节约城市慢行交通系统的能源消耗。\n[0013] 在城市小区与旅游景点，直线电机控制器控制每个行驶机构之间距离50mm-\n100mm，且每个行驶机构以相同的恒定速度运行，乘客可以随时随地登上站立平板，并随时随地的离开站立平板。\n[0014] 本发明采用上述技术方案后，与现有技术相比明显具有以下优点：(1)行驶机构在运行轨道上实现悬浮，显著降低行驶机构工作中的摩擦阻力，降低城市慢行交通系统的能量消耗；(2)行驶机构由直线电机驱动，且能够实现大半径转弯，能够使用市区不同使用环境的需求。\n附图说明\n[0015] 图1是商用城市慢行交通系统结构示意图\n[0016] 图2是城市慢行交通系统剖视图\n[0017] 图3是内外悬浮磁铁分布示意图\n[0018] 图4是民用城市慢行交通系统结构示意图\n[0019] 图中：1—前上下客区域，2—静止轨道，3—行驶机构，4—运行轨道，5—后上下客区域，6—外悬浮磁铁，7—直线电机绕组，8—内悬浮磁铁，9—轨道基座，10—直线电机磁铁，11—支撑底座，12—悬浮外壳，13—站立平板，14—高压电缆线，15—直线电机控制器；\n具体实施方式\n[0020] 下面结合附图来具体描述本发明涉及的城市慢行交通系统的结构和工作原理。\n[0021] 城市慢行交通系统包括轨道子系统和行驶子系统。本发明的附图1、3、4均规定左侧为前部，右侧为后部。\n[0022] 如图1所示，轨道子系统包括前上下客区域1、静止轨道2、运行轨道4和后上下客区域5。其中，静止轨道2与运行轨道4的前后部半圆部分相切，前上下客区域1和后上下客区域\n5分别安装在运行轨道4的正前部和正后部。静止轨道2和运行轨道4由外悬浮磁铁6、直线电机绕组7、内悬浮磁铁8和轨道基座9组成。轨道基座9为长方体内部挖空半个椭圆形。外悬浮磁铁6、直线电机绕组7、内悬浮磁铁8均安装在轨道基座9内环的表面内。外悬浮磁铁6处于静止轨道2和运行轨道4的外侧，内悬浮磁铁8处于静止轨道2和运行轨道4的内侧，在横向方向上相对安装的两个外悬浮磁铁6和内悬浮磁铁8极性是相反的。直线电机绕组7则安装在外悬浮磁铁6和内悬浮磁铁8中间。联合图1和图3所示，在纵向方向上相邻两个外悬浮磁铁6之间极性相反，相邻两个内悬浮磁铁8极性之间也相反。\n[0023] 如图2所示，行驶子系统包括行驶机构3、高压电缆线14和直线电机控制器15。其中，行驶机构3包括直线电机磁铁10、支撑底座11、悬浮外壳12和站立平板13。支撑底座11为半椭圆形长方体，为了减轻质量，中部也可掏空半个椭圆。在支撑底座11与轨道基座9相对的外表面安装有悬浮外壳12，悬浮外壳12的材料为铜或锌等导电材料，支撑底座11由强度较高且不导电的复合材料制成。直线电机磁铁10安装在支撑底座11的下表面，直线电机磁铁10与直线电机绕组7相对形成直线电机。站立平板13则固定在支撑底座11的上表面(本发明给出的实施例可以通过螺栓连接)。\n[0024] 行驶机构3在运行轨道4上以恒定速度移动，行驶机构3则在静止轨道2停止不动。\n当行驶机构3以一定速度在运行轨道4上移动时，根据法拉利电磁感应定律，与外悬浮磁铁6和内悬浮磁铁8相对的悬浮外壳12内表面上将会产生电涡流，而且电涡流产生的磁场与外悬浮磁铁6和内悬浮磁铁8极性相同，根据磁铁同性相吸、异性相斥的原理，将会使行驶机构\n3悬浮在运行轨道4上。当行驶机构3停止在静止轨道2时，此时行驶机构3不能实现悬浮。\n[0025] 联合图1和图3所示，直线电机控制器15通过高压电缆线14与每个直线电机绕组7相连。使用直线电机控制器15，控制行驶机构3在运行轨道4上运动状态。\n[0026] 下面结合附图来具体描述本发明涉及的城市慢行交通系统的控制方法。\n[0027] 如图1所示，在机场、地铁或商场中，当乘客进入后上下客区域5准备登车时，直线电机控制器15控制行驶机构3驶出后部的静止轨道2进行运行轨道4中，行驶机构3同时实现悬浮状态，乘客登上站立平板13。直线电机控制器15控制行驶机构3以5km/h-10km/h的恒定速度在运行轨道4上行驶。\n[0028] 当行驶机构3行驶到运行轨道4正前部时，乘客离开站立平板13进入前上下客区域\n1。若此时有乘客需要登车返回后上下客区域5，则直线电机控制器15控制行驶机构3继续在运行轨道4上行驶；若此时没有乘客需要登车，直线电机控制器15控制行驶机构3减速驶入在前部的静止轨道2并停止下来，以节约城市慢行交通系统的能源消耗。\n[0029] 如图4所示，在城市小区与旅游景点，直线电机控制器15控制每个行驶机构3之间距离50mm-100mm，且每个行驶机构3以相同的恒定速度运行，乘客可以随时随地登上站立平板13，并随时随地的离开站立平板13。\n[0030] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。\n[0031] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。