不停车换乘装置及其控制方法

摘要

本发明公开了不停车换乘装置及其控制方法，其中装置包括列车、防碰撞装置和双螺旋轨道，其中，所述列车由n节动力车厢组成，n为正整数，所述防碰撞装置安装在每节动力车厢上，所述双螺旋轨道安装在换乘站台，当所述列车到达换乘站台时，位于列车首部或尾部的动力车厢脱离列车从主轨道切换进入双螺旋轨道，位于换乘站台的动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接；本发明可以实现换乘效率的最大化，扩大换乘站数量，提高列车通勤效率与轨道车辆利用率，减少列车在中途站停车所导致的时间浪费能够提高效率，减少停车等待时间，可广泛应用于轨道交通技术领域。

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是不停车换乘装置及其控制方法。

背景技术

当前，整车停车换乘模式是导致轨道交通客运系统运行效率不高的主要原因之一，同时对非到站乘客而言，停车时间是一种浪费，尤其是在当前运行区间内累积的停车换乘等待时间与车辆高速正常运行通勤时间占比较大的情况下，这种浪费的停车等待时间尤其显著。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种实用的不停车换乘装置及其控制方法。

一方面，本发明提供不停车换乘装置，包括：列车、防碰撞装置和双螺旋轨道，其中，所述列车由n节动力车厢组成，n为正整数，所述防碰撞装置安装在每节动力车厢上，所述双螺旋轨道安装在换乘站台，当所述列车到达换乘站台时，位于列车首部或尾部的动力车厢脱离列车从主轨道切换进入双螺旋轨道，位于换乘站台的动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接。

可选地，所述动力车厢的外型结构为前凸后凹型，所述动力车厢的前凸部分和后凹部分均为贝塞尔曲面。

可选地，所述防碰撞装置包括弹性防碰撞机械阻尼装置，所述弹性防碰撞机械阻尼装置由若干个分布于动力车厢边缘的微型半圆形点阻尼器组成。

可选地，所述防碰撞装置包括弹性防碰撞电磁阻尼装置，所述弹性防碰撞电磁阻尼装置安装在所述动力车厢的贝塞尔曲面，其中，所述弹性防碰撞电磁阻尼装置的电磁极性和电磁强度均可调节。

可选地，所述双螺旋轨道包括上升多环型减速轨道和下降多环型加速轨道，其中，所述双螺旋轨道包括但不限于塔型多螺旋结构或水平环形结构。

另一方面，本发明实施例还公开了不停车换乘装置的控制方法，应用于如上所述的不停车换乘装置，包括：

列车从出发站台出发，进入主轨道，所述列车包括n节动力车厢，n为正整数，所述动力车厢均能独立行驶，且能互相拼接；

当所述列车到达换乘车站时，下车动力车厢脱离所述列车从所述主轨道换进入双螺旋轨道到达下车站台，其中，所述下车动力车厢为所述列车的任意动力车厢；

位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接。

可选地，所述当所述列车到达换乘车站时，下车动力车厢脱离所述列车从所述主轨道换进入双螺旋轨道到达下车站台，还包括：

下车动力车厢脱离所述列车后从所述主轨道进入双螺旋轨道的上升多环型减速轨道，减速停靠在下车站台。

可选地，所述位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接，包括：

位于上车站台的上车动力车厢进入双螺旋轨道的下降多环型加速轨道，通过上车动力车厢自身重力和动力联合做功，使上车动力车厢加速进入主轨道与所述列车进行连接。

可选地，所述位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接，还包括：

确定上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道追赶所述列车并到达对接区域时的第一速度；

当所述第一速度小于预设对接速度时，通过弹性防碰撞电磁阻尼装置使上车动力车厢与列车的电磁极性相反，或同时控制电磁引力强度，加速所述上车动力车厢与所述列车对接；

当所述第一速度大于预设对接速度时，通过弹性防碰撞电磁阻尼装置使上车动力车厢与列车的电磁极性相同，或同时控制电磁斥力强度，减速所述上车动力车厢与所述列车对接。

可选地，在所述位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接之后，包括：

通过弹性防碰撞电磁阻尼装置使上车动力车厢与列车尾部车厢的电磁极性相反，确定所述上车动力车厢与所述列车的紧固连接。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明不停车换乘装置，包括：列车、防碰撞装置和双螺旋轨道，其中，所述列车由n节动力车厢组成，n为正整数，所述防碰撞装置安装在每节动力车厢上，所述双螺旋轨道安装在换乘站台，当所述列车到达换乘站台时，位于列车首部或尾部的动力车厢脱离列车从主轨道切换进入双螺旋轨道，位于换乘站台的动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接；本发明能够提高交通换乘效率，减少列车因中途停车换乘所导致的时间浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例的不停车换乘装置的列车结构图；

图2为本发明实施例的不停车换乘装置的动力车厢结构图；

图3为本发明实施例的不停车换乘装置的双螺旋轨道上车结构图；

图4为本发明实施例的不停车换乘装置的控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本发明实施例提供了不停车换乘装置，包括：列车、防碰撞装置和双螺旋轨道，其中，所述列车由n节动力车厢组成，n为正整数，所述防碰撞装置安装在每节动力车厢上，所述双螺旋轨道安装在换乘站台，当所述列车到达换乘站台时，位于列车首部或尾部的动力车厢脱离列车从主轨道切换进入双螺旋轨道，位于换乘站台的动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接。

具体地，本发明实施例的列车由至少一节动力车厢组成，并且在每节动力车厢上均安装有防碰撞装置，防碰撞装置能够减缓前一节动力车厢头部与后一节动力车厢尾部在行进中对接时的碰撞损伤。如图1所示，每节动力车厢的大小、型号等参数均完全相同，可以进行自由拼接组合。本实施例列车从初始站沿着主轨道出发，在到达换乘站台或即将到达换乘站台时，通过将位于列车车头的动力车厢与列车进行脱离操作，脱离后的动力车厢从主轨道进入双螺旋轨道。脱离后的动力车厢从双螺旋轨道进入下车站台，需要换乘的乘客从下车站台下车换乘。而位于上车站台的动力车厢同时从双螺旋轨道进入主轨道，该动力车厢可提前承载乘客，通过进入主轨道与列车进行连接。在本实施例中，换乘站台可设置为上车站台和下车站台，上车站台与下车站台相对，也可以将一个站台同时设置为上车站台和下车站台。当上车站台和下车站台为同一站台时，从列车脱离后的动力车厢可进行换乘，需要下车的乘客从站台下车，需要上车的乘客从站台上车，然后动力车厢从双螺旋轨道进入主轨道与列车进行连接。在此过程中，列车在主轨道上正常行驶，能够减少列车停车换乘所浪费的时间。

进一步作为优选的实施方式，所述动力车厢的外型结构为前凸后凹型，所述动力车厢的前凸部分和后凹部分均为贝塞尔曲面。

其中，动力车厢的结构为前凸后凹型，该结构均采用贝塞尔曲面流线型设计，类似扁平横卧水滴型，并且前凸部和后凹部的贝塞尔曲线的阶与参数均一致，设X-Y-Z为标准笛卡尔坐标，该贝塞尔曲面称之为σBP曲面，其设计包括以下特征：在X-Y的投影为抛物线，在X-Z的投影为正态曲线，在Y-Z的投影为贝塞尔曲线。其中，在X-Y的投影为抛物线，抛物线方程为:y＝αx

进一步作为优选的实施方式，所述防碰撞装置包括弹性防碰撞机械阻尼装置，所述弹性防碰撞机械阻尼装置由若干个分布于动力车厢边缘的微型半圆形点阻尼器组成。

参照图2，本实施例在动力车厢头部201和动力车厢尾部203均部署一套弹性防碰撞机械阻尼装置211，以减少和缓冲碰撞的力量。该阻尼装置部署在车厢头部和车厢尾部的边框和底部，该阻尼装置包含若干分布于车厢边缘的微型半圆形点阻尼器，该类点阻尼器采用具有适应高速冲击力的高弹性高韧性材料制作。

进一步作为优选的实施方式，所述防碰撞装置包括弹性防碰撞电磁阻尼装置，所述弹性防碰撞电磁阻尼装置安装在所述动力车厢的贝塞尔曲面，其中，所述弹性防碰撞电磁阻尼装置的电磁极性和电磁强度均可调节。

参照图2，本实施例的防碰撞装置包括弹性防碰撞电磁阻尼装置212，该弹性防碰撞电磁阻尼装置安装在所述动力车厢的贝塞尔曲面202。在动力车厢与列车进行对接时，若动力车厢相对速度小于预设的对接速度，该弹性防碰撞电磁阻尼装置在列车电子控制软件系统的协调下，使动力车厢与列车的电磁极性相反，由此使得动力车厢产生吸引力而加速对接；若动力车厢相对速度大于预设的对接速度，该装置在列车电子控制软件系统的协调下，使动力车厢与列车的电磁极性相同，由此使得动力车厢产生排斥力而减速对接；在对接过程中程序控制系统基于车速的变化来动态调控电磁极性和磁场强度，以实现相对平稳的两车厢对接。并且，当对接成功之后，为了保障车体的稳固连接，中控系统保持两车厢对接处异性相吸且赋予足够的电磁场强，以促进两车厢的紧固连接；当需要动力车厢脱离车体，实现下车时候，中控系统减小电磁引力强度或使其极性相同，产生排斥力，促进动力车厢与列车分离。

进一步作为优选的实施方式，所述双螺旋轨道包括上升多环型减速轨道和下降多环型加速轨道，其中，所述双螺旋轨道包括但不限于塔型多螺旋结构或水平环形结构。

其中，在本发明实施例中，双螺旋轨道包括上升多环型减速轨道和下降多环型加速轨道，上升多环型减速轨道和下降多环型加速轨道呈相反结构。参照图3，位于上车站台302的动力车厢301从下降多环型加速轨道303驶出，从而进入主轨道与列车连接。由此可知，动力车厢进入上升多环型减速轨道，通过引入多环上升斜坡引轨结构，克服重力做功，并且延长做功距离，达到节能降速效果，最后动力车厢停止于最高处的月台；乘客下车之后，该车厢切换到上车入轨方向，转变为上车车厢，从高处站台出发，位于上车站台的上车动力车厢进入双螺旋轨道的下降多环型加速轨道，沿环形轨道的下降斜坡引轨结构，利用重力和其它动力联合做功，上车动力车厢在多螺旋轨道与主轨道的入口处达到最大速度，进入主轨道之后，以这个初速度追赶列车，同时通过其它速度调控方法实现上车动力车厢与主列车的连接，以实现不停车上车。

参照图4，本发明实施例还公开了不停车换乘装置的控制方法，应用于如上所述的不停车换乘装置，包括：

S101、列车从出发站台出发，进入主轨道，所述列车包括n节动力车厢，n为正整数，所述动力车厢均能独立行驶，且能互相拼接；

S102、当所述列车到达换乘车站时，下车动力车厢脱离所述列车从所述主轨道换进入双螺旋轨道到达下车站台，其中，所述下车动力车厢为所述列车的任意动力车厢；

S103、位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接。

进一步作为优选的实施方式，所述当所述列车到达换乘车站时，下车动力车厢脱离所述列车从所述主轨道换进入双螺旋轨道到达下车站台，其中，所述下车动力车厢为所述列车的任意动力车厢，还包括：

下车动力车厢脱离所述列车后从所述主轨道进入双螺旋轨道的上升多环型减速轨道，减速停靠在下车站台。

其中，本发明实施例的下车动力车厢脱离原列车后从所述主轨道进入双螺旋轨道的上升多环型减速轨道，通过引入多环上升斜坡引轨结构，克服重力做功，并且延长做功距离，达到节能降速效果，最后动力车厢减速停止于最高处的下车站台。

进一步作为优选的实施方式，所述位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接，包括：

位于上车站台的上车动力车厢进入双螺旋轨道的下降多环型加速轨道，通过上车动力车厢自身重力和动力联合做功，使上车动力车厢加速进入主轨道与所述列车进行连接。

其中，位于上车站台的上车动力车厢进入双螺旋轨道的下降多环型加速轨道，沿环形轨道的下降斜坡引轨结构，利用重力和其它动力联合做功，上车动力车厢在多螺旋轨道与主轨道的入口处达到最大速度，进入主轨道之后，以这个初速度追赶列车，同时通过其它速度调控方法实现上车动力车厢与主列车的连接，以实现不停车上车。

进一步作为优选的实施方式，所述位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接，还包括：

确定上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道追赶所述列车并到达对接区域时的第一速度；

当所述第一速度小于预设对接速度时，通过弹性防碰撞电磁阻尼装置使上车动力车厢与列车的电磁极性相反，或同时控制电磁引力强度，加速所述上车动力车厢与所述列车对接；

当所述第一速度大于预设对接速度时，通过弹性防碰撞电磁阻尼装置使上车动力车厢与列车的电磁极性相同，或同时控制电磁斥力强度，减速所述上车动力车厢与所述列车对接。

其中，本发明实施例中的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道追赶原列车，当上车动力车厢到达对接区域时，记录此时的上车动力车厢与原列车的相对速度为第一速度，对接区域为上车动力车厢与原列车相距一定距离的区域。在动力车厢与列车进行对接时，若动力车厢相对速度小于预设的对接速度，该弹性防碰撞电磁阻尼装置在列车电子控制软件系统的协调下，使动力车厢与列车的电磁极性相反，由此使得动力车厢产生吸引力而加速对接；若动力车厢相对速度大于预设的对接速度，该装置在列车电子控制软件系统的协调下，使动力车厢与列车的电磁极性相同，由此使得动力车厢产生排斥力而减速对接。本发明实施例通过弹性防碰撞电磁阻尼装置控制调整动力车厢的电磁极性和电磁强度，以实现相对平稳的两车厢对接。需要说明的是，在本发明实施例中可自由设置对接区域，如设置上车动力车厢与原列车距离50m的区域为对接区域，同时，本实施例中的对接区域和预设对接速度的具体数值可根据不同的场景或情况进行适应性设定，如在高铁轨道上，列车速度较快，对接区域的数值也应同时设置为较大的数值。

进一步作为优选的实施方式，在所述位于上车站台的上车动力车厢从双螺旋轨道切换进入主轨道，追赶所述列车并与之进行连接之后，包括：

通过弹性防碰撞电磁阻尼装置使上车动力车厢与列车尾部车厢的电磁极性相反，确定所述上车动力车厢与所述列车的紧固连接。

其中，在上车动力车厢追赶原列车并成功与之进行连接之后，通过安装在动力车厢上的弹性防碰撞电磁阻尼装置，调整上车动力车厢与列车尾部的动力车厢的电磁极性相反，使上车动力车厢与原列车进行紧固连接，能够增强上车动力车厢与列车的连接性，提高列车行驶的安全性。

综上所述，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例通过由多个动力车厢组成的列车，可使动力车厢提前与列车进行分离，分离后的动力车厢进入换乘车站进行乘客换乘，而列车正常行驶，实现不停车换乘，能够减少列车停车等待换乘的时间，提高交通效率，尤其对中途站非下车乘客而言其意义尤为显著。另外，本发明实施例通过防碰撞装置使动力车厢能够与高速运行的列车连接时减少碰撞所造成的损伤，并且在动力车厢连接成功后进行紧固连接。同时，本实施例还通过双螺旋轨道使动力车厢下车减速和上车加速，能够节能减耗，同时通过塔型螺旋结构在有限的地域空间内扩展力的做功区间长度，减少列车停靠站台中为实现列车的减速所需预留的地理空间。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。

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。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。