基本信息
- 项目名称：
- 悬挂式公交——基于城市高架交通体系的新型立体交通模式的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 通过调研，我们发现，其实在路面和城市原有高架桥中间，有一段空间一直被我们所忽略。我们完全可以利用这段空间，基于原有修建的城市高架桥系统，在高架桥下修建一个导轨，下面悬挂有专门设计的机车，借鉴重庆索缆交通的经验，以解决城市道路拥挤现状，实现城市公交快速化，减轻城市道路交通压力。此方案的实施，依托原有城市高架系统，只需要将原有高架桥稍作改动，并配备特殊的机车装置，即可实现此交通系统的顺利和通畅。
- 详细介绍：
- 1.架空机车系统的安装与调试 架空机车系统的安装与调试主要过程为：清理通道→索道锚固→承力索架设→牵引系统安装→系统调试 (1)清理通道 将架空索道走廊内影响索道安装货运输的、位于原有；立交桥下的障碍物清理干净，并对立交桥下桥墩以及索道锚固处进行加固以及平整。 (2)索道锚固 在立交桥下部，每隔5至10米固定支架。支架为方形断面、钢结构的抱杆，两端有根开，上端固定于立交桥底部，下端与承力索系统相连。可根据实际需要，在保证根开比例不变的情况下，适当缩短；如需加长，必须对支撑架的强度斤进行重新校验。 (3)承力索架设 承力索采用张力牵引的方法进行架设，具体施工方法如下：首先用动力伞展放迪尼玛绳，然后用迪尼麻绳张力展放牵引索；第二步，将承力索线轴通过机动绞磨后和盘在卷扬机线轴上的牵引索连接。第三步：启动卷扬机慢慢收回牵引钢丝绳，并控制绞磨缓缓松出承力索 ，始终保持被展放的承力索呈架空状态。第四步:当承力索头被牵至支撑架并通过承力滑车后，再继续将其牵至立交桥下每个锚线位置，用卡线器锚固承力索,松出其端头并与已设置好的承力索锚固地锚连接。机动绞磨回卷收紧承力索，调整承力索空载弛度较承力索设计空载弛度大左右，最后将承力索通过6t链条葫芦及旋转连接器与承力索锚固连接。 (4)牵引系统安装 牵引系统由卷扬机、牵引钢绳索、地锚等组成。 卷扬机采用电动型式，由柴油发电机组供电；卷扬机在机车行驶路线两端锚固；卷扬机安装位置平整，牵引索方向垂直于钢绳卷轮；将机车前后端均与承力索相连接，由卷扬机控制机车的正常运行。 (5)系统调试 人工将从卷扬机引出的牵引索通过转向机车并与悬挂在行走滑车下方的配重铁连接后，回松卷扬机，配重铁在重力作用下将后牵引索端头引至下锚固点与机车组可靠连接，并开始进行系统调试。系统调试重点检查的项目有：系统各部连接是否可靠；空载承力索弛度是否满足要求，两侧锚固是否牢固；支撑架是否有变形弯曲现象；发电机组、卷扬机等电气设备是否可靠接地；卷扬机刹车是否齐全有效；高速行走机车是否转动灵活，润滑油是否已按要求涂抹；架空索道两侧是否能保证通讯畅通，安全警戒工作是否安排落实到位。 2.悬挂式公交乘客上下车 因为悬挂式公交受路面其他因素的干扰较小，并且具有速度快、运载能力强的特点，所以在其行驶范围人口较为密集以及乘客换乘人数较大的地段设置站台。其站台的设计应该依附原有立交桥体系，在立交桥下架设类似悬挂箱型结构，箱型结构内径大于机车最大截面宽度，长度略大于机车长度，并根据机车车门位置设置开启门的位置。当机车未行驶至站台时，开启门关闭；机车驶入站台停靠稳定时并到达指定位置时，开启门与车门同时打开，控制乘客上车下车；乘客上下车完毕后，站台开启门与车门同时关闭，机车驶出站台。悬挂站台与地面连接为楼梯连接，站台处安排工作人员，疏导上下车乘客以及控制开启门。 3.悬挂式公交的转向 城市立交体系中，在十字路口处，一般会有互通式立交对车辆进行分流。互通式立交是干线公路交叉的主要方式，其基本形式包括苜蓿叶型、部分苜蓿叶型、喇叭型等，其中苜蓿叶型立交是一种常见的立交形式。苜蓿叶型立交，其布置特点为：立交四个左转弯采用约270°环形匝道，平面布置呈苜蓿叶状。平面图如图所示。现假设有车从竖直位置左侧车道行驶，欲转向到水平向右行驶，机车则可以行驶至环形匝道位置，通过环形匝道使车头掉转270°，然后改为下行车道水平向右行驶。总结得出，悬挂式公交机车的转向以及掉头完全可以依附位于十字路口处的互通式立交体系实现，左转过程可以利用匝道，右转过程则借助环形匝道使车头掉转270°实现。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的和基本思路： 随着我国社会经济的发展、城市化进程加快，城市公共交通的规模也在不断扩大。当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。根据我们掌握的资料，概括起来，目前我国城市交通主要呈现有以下几个问题： 1.机动车增长加快，道路容量不足。 2. 路网不合理，交通管理水平低下。 3. 公共交通萎缩，出行结构不合理。 基于上述考虑，结合我们学生自身特点，我们大胆设想了一种新的交通运输方式——悬挂式公交。根据调查，我们发现，其实在路面和城市原有高架桥中间，有一段空间一直被我们所忽略，我们完全可以利用这段空间，基于原有修建的城市高架桥系统，在高架桥下修建一个导轨，下面悬挂有专门设计的机车，以解决城市道路拥挤现状，实现城市公交快速化，减轻城市道路交通压力。 创新点： 1.依托城市已建成的高架路，不占用行车道，在不影响行车安全的基础上，有效利用高架桥与路面之间的空间。 2.悬挂式公交的运行可以不受红绿灯、道路平交路口的影响，真正实现交通运行的快捷高效。 3.悬挂式公交可以借助立交桥的交叉路口，来满足其转向以及过渡，实现在各段高架桥之间的贯通。 4.在高架桥下设置悬挂站台，修建引道连通地面，满足乘客上下车的要求。 技术关键和主要技术指标： 1.悬挂式公交的转弯。 2.悬挂式公交的行车安全。 3.如何满足悬挂式公交乘客的上下车。 4.轨道与高架桥的结合。
科学性、先进性
- 1.利用城市高架系统，在不占用道路资源的情况下，提出一种新的解决城市交通紧张的交通模式； 2.设计特殊的回转装置，方便机车掉头和转弯； 3.设计专门的机车装置，具有重量轻、运输能力大等特点，实现与该系统的稳定与和谐； 4.绿色环保，节能高效，无有害气体排放，强调以人为本，方便快捷。
获奖情况及鉴定结果
- 在山东交通学院科技立项评比中获校级一等奖。
作品所处阶段
- 理论论证
技术转让方式
- 研究研发
作品可展示的形式
- 模型、图纸、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 悬挂式公交在转弯时，可以借助立交桥匝道和环道，在适当的转弯半径下，满足转弯条件。为保证行车安全，首先应增加原有高架桥的结构强度，其次为两侧对开，提高稳定性，如增加配重等。在悬挂式公交与轨道之间，刹车也是特别经过设计的，有“掐轨道刹车”和“卡轨道刹车”等方式可以让悬挂式公交在紧急情况下立即刹车。 适用范围及推广前景的技术性说明： 如果在修建有高架桥的主干道上运行悬挂式公交，对现有的城市交通道路空间进行再利用，代替传统的公交车，达到减少公共交通道路资源的占用量。提高主干道的运输能力，悬挂式公交在运行中不会占道，对车辆行驶不产生影响，可减少20-30%的路面交通拥堵，可以有效分流25%的城市公交乘客数量。 市场分析和经济效益预测： 悬挂式公交的应用与推广，可以减少私家车数量，降低出行成本，减少能源消耗、提高城市交通效率、节省时间。悬挂式公交在保养、运营、维护的成本比现在的燃油公交车系统保守估计能降低30%，其环保、高效、节能的运营模式，符合生态城市的定位发展。
同类课题研究水平概述
- 智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS），其前身是智能车辆道路系统（Intelligent Vehicle highway system,IVHS）智能交通系统将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。它通过人、车、路的和谐、密切配合提高交通运输效率，缓解交通阻塞，提高路网通过能力，较少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。智能交通系统现在世界范围内得到广泛应用，包括机场、车站客流疏导系统，城市交通智能调度系统，高速公路智能调度系统，运营车辆调度管理系统，机动车自动控制系统等。 国外主要发达国家对城市交通问题进行了相关的研究，包括快速铁路、地下铁道、轻轨三种形式，具体形式为在郊区采取全立交的地面或高架方式，进入市中心区后进入地下运行。近几年，国外很多专家提出建立数字化城市交通系统。可以说，各国都在城市交通系统上积极研究，应对城市交通问题，新的解决方案层出不穷，取得了一定成果。 改革开放以来，随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快，城市公共交通的规模也在不断扩大。当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。为此，近几年来，我国政府不断出台新的政策，以解决城市交通发展过快与城市道路之间的矛盾，在一些大中型城市，纷纷修建比如地铁、轻轨和BRT快速公交系统以缓解城市交通压力。融合了物流交通系统、常规交通系统和大容量交通系统，提出了譬如三次元立体交通快线、“立体快巴”等构想，给城市管理者提供了一些突破性的思路。 但是，这些思路与构想在解决城市交通拥挤问题的同时，都在不同程度上存在各种问题，比如说占用原本紧张的道路资源、成本高、道路改造难度大等。基于上述考虑，我们提出了一种新型的交通运行方式—悬挂式公交。此种交通方式，基于城市原有的高架交通体系，具有降低城市公交投入，环保、高效、节能、零排放，不占用道路资源等优势，展示了未来交通发展的三大方向：电力化、车联网、自由驾驶的特色，对城市交通体系的改进提供了一种创造性的思路。
