專利名稱：一種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的劇增和生活水平的提高，世界能源需求量持續(xù)加大，資源有限，需求無限，能源供應(yīng)安全成為世界各國共同關(guān)注的問題。而我國的能源安全形勢更加嚴(yán)峻，一方面要保證國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長，另ー方面又要面臨不斷増加的能源需求，如何合理有效地使用能源，最大限度地發(fā)揮每一種能源的作用，成為ー項(xiàng)重要的課題。在我國，一次性能源的儲量中，煤炭、石油、天然氣、水電分別居世界第3、第12、第 22、第I位。而煤炭、石油、天然氣的供應(yīng)占整體能源供應(yīng)的87.7%。相比較而言，我國的煤炭儲量豐富，石油和天然氣資源相對匱乏。然而，我國的大型煤田大多集中在中、西部地區(qū)和東北地區(qū)，距離相對發(fā)達(dá)，用煤量較大的東部地區(qū)較遠(yuǎn)。這種煤炭資源分布的不平衡使我們不得不付出更多的成本來進(jìn)行煤炭的運(yùn)輸。目前，我國煤炭運(yùn)輸主要采用鉄路干線運(yùn)輸，輔之以公路、水路的支線運(yùn)輸。從煤礦到鐵路車站，從鐵路車站到用戶(包括發(fā)電廠、エ廠)或者碼頭，都要使用公路或者水路運(yùn)輸方式。在我國的內(nèi)蒙古自治區(qū)，現(xiàn)已查明含煤面積達(dá)10多萬平方公里，累計(jì)探明儲量 2400億噸，占全國探明儲量的25%以上，居全國第二位，然而該地區(qū)突出問題在于，礦井與集裝站之間和煤礦與發(fā)電企業(yè)之間的煤炭運(yùn)輸。內(nèi)蒙古自治區(qū)現(xiàn)有重點(diǎn)發(fā)電企業(yè)33家，重點(diǎn)煤炭礦區(qū)28家，其中12個煤炭礦區(qū)直接為25個電廠點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)煤，運(yùn)距范圍10 350公里，總計(jì)運(yùn)輸線為2135公里，而這些運(yùn)輸又都不可避免的采用公路運(yùn)輸?shù)姆绞?。公路運(yùn)輸不可避免要消耗石油資源，這種不得以而為之的辦法，被專家稱為“用油這種相對比較昂貴的資源去運(yùn)煤這種相對比較廉價(jià)的資源”。面對這樣一種能源使用不合理的問題，本發(fā)明提出ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)短距離支線煤炭運(yùn)輸，解決目前煤炭短距離支線運(yùn)輸以公路或水路為主，過度消耗石油資源、污染環(huán)境、占用公路水路空間的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，解決目前在煤炭短距離支線運(yùn)輸過程中，主要采用公路或水路運(yùn)輸方式，造成的石油資源過度消耗、污染環(huán)境和占用公路、水路空間的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，由管軌子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)、運(yùn)輸組織子系統(tǒng)、運(yùn)行控制子系統(tǒng)和運(yùn)輸保障子系統(tǒng)組成，其特征是，所述管軌子系統(tǒng)由管道和輪軌構(gòu)成；所述管道采用全封閉管道，全部埋藏于地下或者部分埋藏于地下或者全部在地上；所述輪軌之間安裝有反應(yīng)板，輪軌對車輛起支撐和導(dǎo)向作用；所述車輛子系統(tǒng)由I輛以上或者至少I輛的車輛組成的車輛編組構(gòu)成；所述車輛由箱體上門、箱體側(cè)門、箱體、第一控制室、第二控制室、設(shè)備安裝槽、車輪、牽引器、液壓開門裝置和卸車輪構(gòu)成；所述牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)包括地面牽引變電站、輸電線、直線電機(jī)線圈、直線牽引電機(jī)原邊、車載牽引變流器、車載主牽引控制系統(tǒng)、車載子牽引控制系統(tǒng)；直線電機(jī)線圈安裝在輪軌之間的反應(yīng)板中，通過與安裝在車輛中的直線牽引電機(jī)原邊反應(yīng)，采用非粘著牽引方式為車輛提供驅(qū)動動力；所述運(yùn)輸組織子系統(tǒng)包括地面運(yùn)輸組織單元、車載運(yùn)輸控制系統(tǒng)；地面運(yùn)輸組織單元控制車載運(yùn)輸控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車載貨物裝卸的控制；所述運(yùn)行控制子系統(tǒng)包括地面調(diào)度指揮單元、車載位置及速度檢測設(shè)備和車載運(yùn)行控制單元；并通過設(shè)定最小發(fā)車間隔實(shí)現(xiàn)車輛的全自動無人方式的連續(xù)行駛；所述運(yùn)輸保障子系統(tǒng)包括地面實(shí)時(shí)監(jiān)控單元和車載通訊設(shè)備，車載通訊設(shè)備通過無線通訊方式，不間斷地將車輛子系統(tǒng)和車載設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)送到地面實(shí)時(shí)監(jiān)控單元，實(shí)現(xiàn)管軌運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。所述管道由管棚和管棚骨架構(gòu)成；管棚由鋁鐵硼帶石英棉材料制成，管棚骨架由鋼材制成。所述直線牽弓I電機(jī)原邊安裝在所述車輛的設(shè)備安裝槽內(nèi)。所述箱體側(cè)門安裝在所述箱體的ー側(cè)，所述卸車輪安裝在所述箱體的另ー側(cè)。所述車載主牽引控制系統(tǒng)安裝在車輛編組第一輛車的第一控制室內(nèi)；所述車載子牽引控制系統(tǒng)安裝在所有車輛的第一控制室內(nèi)。所述車載牽引變流器由牽引逆變器的電抗器、接觸器開關(guān)和三相橋逆變主電路組成；其中，牽引逆變器的電抗器、接觸器開關(guān)安裝在車輛第一控制室內(nèi)；三相橋逆變主電路安裝在車輛第二控制室內(nèi)；第一控制室和第二控制室之間采用直流母線排相連。所述無線通訊方式符合IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的效果在于，使用管軌運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行煤炭的運(yùn)輸，降低了煤炭運(yùn)輸?shù)某杀荆?不直接消耗石油資源，運(yùn)輸過程對環(huán)境不會產(chǎn)生污染，釋放了公路和水路空間。


圖I是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)管軌子系統(tǒng)的布置示意圖；圖2是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)管軌子系統(tǒng)的管道構(gòu)成示意圖；圖3是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)車輛子系統(tǒng)的車輛單側(cè)斜視圖；圖4是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)車輛子系統(tǒng)的車輛另ー側(cè)單側(cè)斜視圖；圖5是管道內(nèi)牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)示意圖；圖6是運(yùn)輸保障子系統(tǒng)監(jiān)控其它各子系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式管軌(Tuberail)運(yùn)輸系統(tǒng)是在綜合管道運(yùn)輸和鉄路運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出來的 ー種新型運(yùn)輸方式，它既具有軌道運(yùn)輸?shù)膬?nèi)在特征，又兼有管道運(yùn)輸?shù)耐庠谔攸c(diǎn)，是有別于鐵路、公路、航空、水路、管道交通五種運(yùn)輸方式的第六種運(yùn)輸方式。管軌運(yùn)輸系統(tǒng)由管軌子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)、運(yùn)輸組織子系統(tǒng)、運(yùn)行控制子系統(tǒng)和運(yùn)輸保障子系統(tǒng)組成。
圖I是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)管軌子系統(tǒng)的布置示意圖。圖I中，管軌子系統(tǒng)采用全封閉管道，其中(a)是管軌子系統(tǒng)全部在地上示意圖，(b)是管軌子系統(tǒng)部分埋藏于地下示意圖， (C)是管軌子系統(tǒng)全部埋藏于地下示意圖。管軌子系統(tǒng)由管道101和輪軌103組成，地面 102可以全部覆蓋管道101,也可以部分覆蓋管道101,還可以不覆蓋管道101。輪軌103對車輛起支撐和導(dǎo)向作用，輪軌103之間安裝有反應(yīng)板，反應(yīng)板內(nèi)安裝直線電機(jī)線圈，用于為車輛提供動力。圖2是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)管軌子系統(tǒng)的管道構(gòu)成示意圖。圖2中，管軌子系統(tǒng)的管道由管棚201和管棚骨架202構(gòu)成。其中，管棚201由鋁鐵硼帶石英棉材料制成，具有防水、 防雷電、防冰雹、防腐蝕和隔音降噪的作用。管棚骨架202由鋼材制成，對管棚201起支撐作用。圖3是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)車輛子系統(tǒng)的車輛單側(cè)斜視圖。圖3中，從車輛的ー側(cè)，可以看到，車輛包括箱體上門301、箱體側(cè)門302、箱體303、第一控制室304、設(shè)備安裝槽305、車輪306、牽引器307、液壓開門裝置308。圖4是管軌運(yùn)輸系統(tǒng)車輛子系統(tǒng)的車輛另ー側(cè)單側(cè)斜視圖。圖4中，從車輛的另ー側(cè)，可以看到，車輛還包括第二控制室309和卸車輪310。箱體上門301在裝貨時(shí)，可以通過運(yùn)輸組織子系統(tǒng)的地面運(yùn)輸組織單元，控制車載運(yùn)輸控制系統(tǒng)拉伸液壓開門裝置308，從而自動打開箱體上門301，進(jìn)行自動裝貨。貨物裝完，地面運(yùn)輸組織單元控制車載運(yùn)輸控制系統(tǒng)，收縮液壓開門裝置308，關(guān)上箱體上門 301。在卸貨時(shí)，運(yùn)輸組織子系統(tǒng)地面運(yùn)輸組織單元控制車載運(yùn)輸控制系統(tǒng)使卸車輪310翹起，從而使箱體303向有箱體側(cè)門302的一側(cè)傾斜，箱體側(cè)門302自動打開，并實(shí)現(xiàn)貨物的卸下。車輪306可以沿軌道運(yùn)動。牽引器307可以將各個車輛順序連接，形成車輛編組。設(shè)備安裝槽305設(shè)置在箱體底部，里面安裝有直線牽引電機(jī)原邊。第一控制室304也設(shè)置在箱體底部，并與設(shè)備安裝槽305的前端相接，其中安裝有車載牽引變流器的牽引逆變器的電抗器和接觸器開關(guān)、車載主牽引控制系統(tǒng)和車載子牽引控制系統(tǒng)。第二控制室309也設(shè)置在箱體底部，并與設(shè)備安裝槽305的后端相接，其中安裝有車載牽引變流器的三相橋逆變主電路。第一控制室304和第二控制室309之間采用直流母線排相連。牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)的地面牽引變電站將IOkv的交流電壓，進(jìn)行變壓整流后， 輸出750v的直流電壓。直流電壓通過輸電線，送入管道。圖5是管道內(nèi)牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)示意圖。圖5中，輸電線輸送地面牽弓I變電站輸出的750v直流電壓進(jìn)入管道后，車輛通過車載牽引變流器，將輸電線輸送的750v直流電壓提供給直線牽引電機(jī)原邊和其他車載設(shè)備。直線牽引電機(jī)原邊與鐵軌中間反應(yīng)板內(nèi)的直線電機(jī)線圈發(fā)生反應(yīng)，為車輛提供驅(qū)動動力。車輛編組的第一輛車安裝有車載主牽引控制系統(tǒng)和車載位置及速度檢測設(shè)備，車輛編組的其他車輛安裝有車載子牽引控制系統(tǒng)。車載主牽引控制系統(tǒng)接收地面調(diào)度指揮単元和地面運(yùn)輸組織單元的指令，并將指令傳送給本車組的其它車輛的車載子牽引控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)車輛的自動運(yùn)行與貨物的自動裝卸。車載位置及速度檢測設(shè)備，將車組運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)，通過車載通訊設(shè)備，發(fā)送給運(yùn)輸保障子系統(tǒng)的地面實(shí)時(shí)監(jiān)控單元，從而實(shí)現(xiàn)對車組的實(shí)時(shí)監(jiān)控。車輛的編組可以根據(jù)需求靈活設(shè)定。且各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造都滿足可遷移的技術(shù)要求，可異地重新部署投運(yùn)。各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造都可根據(jù)實(shí)際貨物運(yùn)量和運(yùn)輸距離的要求進(jìn)行靈活地裁剪。如可根據(jù)運(yùn)能需求和一次投資能力靈活設(shè)定管徑、軌距、單車載荷等參數(shù)，形成同一結(jié)構(gòu)下具有不同幾何及電氣參數(shù)的管軌(Tuberail)運(yùn)輸系統(tǒng)。管軌(Tuberail)運(yùn)輸系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義在于，它的實(shí)施為支線煤炭運(yùn)輸帶來的能源節(jié)省方面的價(jià)值。下面通過實(shí)例來比較管軌運(yùn)輸系統(tǒng)與現(xiàn)有公路煤炭運(yùn)輸?shù)膬?yōu)劣。以ー個運(yùn)量要求為每年200萬噸的礦井為例，運(yùn)輸距離為2. 5公里，則設(shè)計(jì)的與之配套的管軌運(yùn)輸系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)為I)線路長度2. 5公里,線路最大坡度不大于10% ；2)車輛每輛車凈載重3. 5噸，總重5噸，10輛為ー編組，最高速度80公里/小時(shí)；3)直線電機(jī)額定容量IOOkVA,額定電壓500V，額定電流115A，氣隙10mm，額定推力5kN，最高頻率55Hz，效率0. 55 ；4)牽引供電及驅(qū)動系統(tǒng)供電容量2. 5MVA，供電電壓DC750V，供電方式為管道頂部輸電線受流，采用直接轉(zhuǎn)矩或矢量控制方式；5)運(yùn)輸組織、運(yùn)行控制和運(yùn)輸保障系統(tǒng)采用全自動無人駕駛控制方式，發(fā)車間隔6分鐘，裝載和卸載時(shí)間都不大于2分鐘。圖6是運(yùn)輸保障子系統(tǒng)監(jiān)控其它各子系統(tǒng)示意圖。運(yùn)輸保障子系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控各子系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。則該線路共需兩列共20輛車，按每車運(yùn)量3. 5噸，每列10輛車，每小時(shí)發(fā)10列車， 每天運(yùn)行20小時(shí)，每年運(yùn)行300天來計(jì)算，則每年的運(yùn)量為3. 5噸/車X 10車/列X 10 列/小時(shí)X 20小吋/天X 300天/年=210萬元噸/年仍以該線路為例，計(jì)算其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。每輛車凈載重為3. 5噸，10輛為ー編組，每列車的總運(yùn)量為3. 5噸/車X 10車/列=35噸/列。在2. 5公里線路運(yùn)行的平均速度按 60公里/小時(shí)計(jì)算，每列車的運(yùn)行時(shí)間為2. 5分鐘，每輛車耗電為35kW/0. 55 = 63. 64kff/ 車，則每列車耗電63. 64kW/車*10 = 636. 4kW，考慮到其他系統(tǒng)耗電，按10%計(jì)算，則為 636. 4kW*l. I = 700kW，則每列車運(yùn)行全程耗電700kWX2. 5/60. 0 = 29. 17度，按每度電0. 5 元計(jì)算，則需29. 17度X 0.5元/度=14. 6元，則每噸每公里運(yùn)行成本為14. 6/2. 5/35 =
0.17元バ噸 公里)，與傳統(tǒng)的卡車運(yùn)輸運(yùn)行成本0.6元/噸/公里相比，管軌(Tuberail) 運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行成本不到卡車運(yùn)輸?shù)?/3，節(jié)省了 71. 7%。從實(shí)例可以看出，在支線煤炭運(yùn)輸方面，管軌運(yùn)輸系統(tǒng)大大優(yōu)于目前使用的公路運(yùn)輸系統(tǒng)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，由管軌子系統(tǒng)、車輛子系統(tǒng)、牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)、運(yùn)輸組織子系統(tǒng)、運(yùn)行控制子系統(tǒng)和運(yùn)輸保障子系統(tǒng)組成，其特征是，所述管軌子系統(tǒng)由管道和輪軌構(gòu)成；所述管道采用全封閉管道，全部埋藏于地下或者部分埋藏于地下或者全部在地上；所述輪軌之間安裝有反應(yīng)板，輪軌對車輛起支撐和導(dǎo)向作用；所述車輛子系統(tǒng)由I輛以上或者至少I輛的車輛組成的車輛編組構(gòu)成；所述車輛由箱體上門、箱體側(cè)門、箱體、第一控制室、第二控制室、設(shè)備安裝槽、車輪、牽引器、液壓開門裝置和卸車輪構(gòu)成；所述牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)包括地面牽引變電站、輸電線、直線電機(jī)線圈、直線牽引電機(jī)原邊、車載牽引變流器、車載主牽引控制系統(tǒng)、車載子牽引控制系統(tǒng)；直線電機(jī)線圈安裝在輪軌之間的反應(yīng)板中，通過與安裝在車輛中的直線牽引電機(jī)原邊反應(yīng)，采用非粘著牽引方式為車輛提供驅(qū)動動力；所述運(yùn)輸組織子系統(tǒng)包括地面運(yùn)輸組織單元、車載運(yùn)輸控制系統(tǒng)；地面運(yùn)輸組織單元控制車載運(yùn)輸控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車載貨物裝卸的控制；所述運(yùn)行控制子系統(tǒng)包括地面調(diào)度指揮單元、車載位置及速度檢測設(shè)備和車載運(yùn)行控制単元；并通過設(shè)定最小發(fā)車間隔實(shí)現(xiàn)車輛的全自動無人方式的連續(xù)行駛所述運(yùn)輸保障子系統(tǒng)包括地面實(shí)時(shí)監(jiān)控單元和車載通訊設(shè)備，車載通訊設(shè)備通過無線通訊方式，不間斷地將車輛子系統(tǒng)和車載設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)送到地面實(shí)時(shí)監(jiān)控單元，實(shí)現(xiàn)管軌運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征是所述管道由管棚和管棚骨架構(gòu)成；管棚由鋁鐵硼帶石英棉材料制成，管棚骨架由鋼材制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征是所述直線牽引電機(jī)原邊安裝在所述車輛的設(shè)備安裝槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征是所述箱體側(cè)門安裝在所述箱體的ー側(cè)，所述卸車輪安裝在所述箱體的另ー側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征是所述車載主牽引控制系統(tǒng)安裝在車輛編組第一輛車的第一控制室內(nèi)；所述車載子牽引控制系統(tǒng)安裝在所有車輛的第一控制室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征是所述車載牽引變流器由牽引逆變器的電抗器、接觸器開關(guān)和三相橋逆變主電路組成；其中，牽引逆變器的電抗器、接觸器開關(guān)安裝在車輛第一控制室內(nèi)；三相橋逆變主電路安裝在車輛第二控制室內(nèi)；第一控制室和第二控制室之間采用直流母線排相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征是所述無線通訊方式符合 IEEE802. 11 標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了交通運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域中的一種管軌運(yùn)輸系統(tǒng)。技術(shù)方案是，管軌運(yùn)輸系統(tǒng)由管軌、車輛、牽引供電與驅(qū)動、運(yùn)輸組織、運(yùn)行控制和運(yùn)輸保障子系統(tǒng)組成；管軌子系統(tǒng)由管道和輪軌構(gòu)成；車輛子系統(tǒng)由車輛組成；牽引供電與驅(qū)動子系統(tǒng)使用直線電機(jī)驅(qū)動車輛，采用非粘著牽引方式；運(yùn)輸組織子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車載貨物裝卸的控制；運(yùn)行控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動無人運(yùn)行方式，通過設(shè)定最小發(fā)車間隔實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸；運(yùn)輸保障子系統(tǒng)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控各子系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明提供使用管軌運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行貨物或者煤炭的短距離運(yùn)輸，降低了運(yùn)輸?shù)某杀?，不直接消耗石油資源，運(yùn)輸過程對環(huán)境不會產(chǎn)生無污染，釋放了公路和水路空間，并節(jié)約了運(yùn)輸成本。
文檔編號B61D9/06GK102602401SQ201210078459
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者王艷輝, 祝凌曦, 秦勇, 羅俊, 肖雪梅, 賈利民 申請人:北京交通大學(xué)