专利名称：线性运输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及涉及机械制造，特别涉及高速线性运输系统。本发明的运输系统可用于高速短程和长距离客运和货运。建议的这个运输系统可用于陆地及海上运输线。
发展一种避免环境污染，噪音最低，占地面积小，有效，高度安全，快速而又便宜的运输系统是一个主要问题。
在这方面的技术中，已知有一个电动运输系统(US，A.5045646)，它包括一个运输车辆藉以在其上运行，并附有铺砌层的车行道。这个车行道支持纵向安装的接触轨道部分。一个控制系统按照来自在轨道规定路段的控制装置的指令，在一定的轨道段产生一个给定的电动势，而在其他所有路段保持零电动势。这种运输系统在沿一个公共纵轴方向有两个相间的接触装置。
上述运输系统的缺点在于在恒定动载作用下，安排在行车道表面的接触轨道段不能平齐。在接头处，轨道的完整性随着时间的推移而被降解，高速运行成为不可能。众多的接头造成频繁的电流变换，导致电网过载和高的能量消耗。
已知还有一个运输系统(JP，A，4-17001)，它通过固定在地面的线性电动机和感应线圈系统保证高速运行。在这个运输系统中，轨道安排在一个基础上。反复的高动力载荷导致基础变形，它引起轨道型面变化，以至于高速不可能。同时，这个运输系统占地面积大，影响生态，昂贵，工作时耗电大。
还有另一个运输系统(DE，A，4029571)，它至少包括一个轨道和一个带有沿轨道被驱动的若干轮子的车辆，其轨道安装在车行道上。这个运输系统与已知的其他直线地面运输系统有同样的缺点。此外，由于行车道上轨道的温度应变，沿轨道的累积收缩及接点的存在，不可能为车辆提供平滑的路线，意味着这种运输系统不可能实现高速运行，也不能保证高度安全性。
本发明的目的是提供一种由新的构件设计的线性运输系统，这些构件的组合和改型使得运行轨道完全平齐，而且可靠性高，材料消耗低，车辆高速运行，高效率，对环境危害小。
本发明的原理在于线性运输系统包括一个基础，还至少包括一根具有轨头的轨道，一个与轨道接触的带轮的并有驱动装置的车辆，设有一个沿轨道排列的，并由力N1拉紧的铰索，N1按下式确定0.5≤N1N2≤0.999]]>10≤N1Q≤104]]>式中N2在铰索的拉伸强度，Q是车辆重量，铰索安装在交替的刚性和可移动支座上，轨头沿其整个长度通过向支座间的中心区高度增加的可变高度中间层与铰索连接。
按材料拉伸强度拉紧的并与运输系统其他元件连接的铰索产生一条完全平齐，无接点，光滑的可以达到500km/h(公里/小时)或更高速度的行车轨道。同时，提出的这种轨道设计有高的刚性。例如，在N1＝1000tf(吨力)时，重量Q＝2tf的一个运行车辆在两支座中间使轨道弯曲达两支座距离的1/2000，若支座间跨距为50m，则正好为2.5cm，铰索伸长正好0.001cm或其长度的0.000000001(如长度是1km的话)。由于拉紧的铰索连接在可移动支座上，即使刚性固定支座相距10km，其间有500辆车(车总重1000tf)，其应变状态变化不明显。也就是说，拉伸应力增加1/20000或铰索拉伸强度的0.00005。因此，在N1/N2＝0.999的上限，铰索将仍有充足的强度裕度。下限N1/N2是由于产生的应变状态，例如经温度应变，制造不精确度，缺陷和类似因素产生的应变状态。如果N1/N2＜0.5，则高拉伸强度及十分昂贵的绞索材料将有极不合理的消耗，由于更重绞索下垂更严重，因此，轨道的高度将增加，这将严重损害其横向(扭转)强度。
在N1/Q＜10时，车辆将使轨道显著下垂，这将使运行速度降低，并要求减小支座间跨距，或增加支座数量，将导致很大的材料消耗成本。在N1/Q＞104时，铰索横截面将过量增大，导致运输系统不正常的高成本和总体性能下降。
因为轨道通过一个可变高度的中间层连到铰索上，这种铰索在轨道作用下的下垂被补偿，使得轨头表面完全平齐而无任何下垂。
由分开的元件，如绳股或条带制作绞索是适宜的。这提高了材料的强度(因为材料的延伸和硬化及缺陷率低，小直径绳股，和小厚度条带将有较大的拉伸强度)。同时，这也可使用较长的绞索元件以减少绞索体中的接头数和缺陷率并改进可靠性。
最好用一种润滑剂分隔铰索中的绳股和/或条带。如果某些绳股或条带破断，它们则可向固定它们的刚性支座收缩。它们不影响剩余的完整的绞索元件的应变一变形形态，即便90％绳股和/或条带失效，这个系统仍可工作。
各个绳股和/或条带可以设有一个保证铰索精确横截面尺寸并保护其不受不利环境，突然温度变化及大气湿度的影响的绝缘壳体。这个壳体也可使铰索与轨道其他元件电绝缘，因此，可以通过不同于流经轨头工作电流的电流。
使铰索导电是适合的，它可降低导体横截面，降低轨道上的电能损失。同时，改变沿铰索的电流参数使之不同于流经轨头的工作电流参数，则可以根据外界气候条件控制热量产生(焦耳)，因此可以在多年内保持铰索相同的预定最佳温度。这就消除了由温度应变在铰索内引起的不利附加应力。
最好使中间层的高度增加与在轨道、铰索和中间层总重作用下的铰索下垂成比例。这可以避免铰索的下垂并使轨头工作面非常平齐。
按照另一最佳实施例，中间层的高度增加与在轨道、铰索、中间层和车辆总重量作用下的铰索下垂成比例。这就消除了运行中驾驶车辆的需要，因为在这种情况，轨头工作面是沿凸的抛物线而不是沿一直线安装。虽然铰索有附加下垂，但当车辆沿它运行时，上述抛物线降低到直线(水平)位置。
轨道可以作成空心的，铰索安装在其内。这增加了轨道的横向刚性和稳定性，降低了它的重量，节省了材料，并保护铰索免受不利环境的影响。
用力N3纵向拉紧轨道是适宜的，N3按下式确定0.1≤N3N4≤0.9]]>式中N4是空心体纵向拉伸强度。
这个实施例节省材料，使轨道变轻，并相应降低跨度中心处铰索下垂和中间层高度。同时，空心体的拉紧消除了它出现纵向压缩力的可能性，例如，在夏天热可能危及轨道稳定性时。如果N3/N4降低到小于0.1时，则不会实现这个正面效应，如果这个比值增大到超过0.9的一个值，这个空心体有可能由于附加的温度应变和车辆轮产生的动力载荷(冲击)而破断。
这个空心体最好成形为一个圆柱形壳体。这种形状保证轨道耐扭转振动所要求的刚性，并在侧风载荷时降低空气动力阻力。
轨道空心体可以成形为一种可变高度中间层，这减少了元件数量，简化了轨道结构。
可变高度中间层可以由排列在空心体内部的多孔材料制造，保证了轨头和绞索相对位置的刚性固定，并使中间层重量轻。
多孔材料最好是隔热材料，可以保持绞索中给定的温度条件。
此外，最好选择一种电绝缘材料作为多孔材料，以单独加给铰索一个电压，并保护铰索免受峰值电载荷，例如，当放电闪击轨道时。
多孔材料可以作成一个阻尼器以阻尼轨头的，轨体与铰索相互的振动，并阻尼轨道中这些元件的高频振动。
为轨道设置一个平行于轨头排列的，刚性连接于轨头的，并用力N5拉紧的辅助铰索是适宜的，N5按下式确定0.5≤N5N6≤0.999]]>式中N6是辅助铰索的拉伸强度。
这保证了轨道所要求的扭转刚性和轨头对横向载荷的抗力。主绞索支承辅助铰索的重量。
用力N7纵向拉紧轨头是适宜的，N7由下式确定0.1≤N7N8≤0.9]]>
式中N8是轨头纵向拉伸强度。
这增加了轨头工作面的平直度，提高了轨道的刚性，排除了由太阳热引起的，可以导致失稳的轨道中的压缩纵向力。所有这些都可提高车辆速度。
这个运输系统可以设有一个附加轨，以与上述轨形成一个共通轨道。这使轨道上的车辆位置更加稳定，可以提高它的速度。
在一根水平直线上安排这些轨是适宜的。
按照本发明的另一实施例，可以在一根垂直线内安排这些轨。
轨道可以设有第三根轨，它可使车辆更加稳定，并可用三相电供给车辆的驱动装置。
三根轨按其横截面沿一直线排列，采用这种轨道排列，车辆位于所有三根轨的上面。
然而，三根轨也可以按其横截面排列为一个顶角向下的三角形，采用这种轨道排列，车辆在一根轨上运行，另两根轨安排在侧面或上面。
三根轨也可以按横截面排列成底面向下的一个三角形，因此两根轨位于车辆下面，一根轨在车辆上面，这样也保证车辆稳定位置。
第三根轨可以允许以一种综保方式向车辆供电，例如，一根轨接地，另一个是交流电，第三根是直流电，两种类型交流电的频率和电压是不同的，两类直流电电压不同。
轨道可以设有第四根轨，可使运输系统更加稳定，并可用一种综合方式给车辆供电。
所有四根轨按横截面可以沿直线排列，这将使车辆在所有四根轨上运行。
四根轨排列成一个侧面向下的四边形是适宜的，它将使车辆在四边形内运行。
四根轨也可以按横截面排列成一个顶角向下的四边形，这保证了车辆的稳定性，并有助于高速运行。
根据可行性研究和工作状态，使轨头作为电导体是适宜的，这将可向车辆供电，并把轨头连接到直流或交流电源，这将允许在任何状态下使用这种运输系统。
轨道最好通过一个电绝缘体连接到支座上，这样改进了连接头的安全性和可靠性。
通过相互有间距的横板把轨连接在一起是适宜的，其间距按下式确定1≤l1l2≤1]]>式中I1是相邻横板间距，I2是轨道间的距离。
横板保证整个轨道稳定的设计特征。如果I1小于I2，则横板总重量增加，绞索下垂量增加，电击穿一个横板的可能性增加。如果I1大于100I2，则轨的横截面，以及它的重量必然显著增加。
把横板作成半环形或环形的形式是适宜的，这将使车辆在由横板连为一整体的轨道间运行。
最好在轨道与横板之间的接头处设一电绝缘体。这将使轨头相互绝缘，并改进这个运输系统的可靠性。
在轨与横板间的连接处设一绝缘体也是适宜的，这将阻尼轨的相互振动及它们相对于基础的振动，改进运输系统的可靠性。
最好通过一个相对纵向位移机构把可移动支座连接到基础上和把每个轨连接到支座上。这就可以在例如山区地形，或当在通过城市乡村运行时使用这种运输系统。
通过调节其相对于基础的位置的一个调节机构把每根轨连接到支座上是适宜的。因此，在它的总的使用寿命期内都可实现轨头所要求的纵向剖面。
最好每根轨通过一个阻尼器连到支座上，这就可以阻尼轨道相对于基础和支座的振动，因此增加这个运输系统的可靠性。
借助于以向着轨的一个角度安排的一个连杆连接支座间至少一个横板是适宜的，这将使使用在轨道铰索和车辆上的重量缓释，或者减小铰索的横截面，或者增加相邻支座间的距离。
这个连杆可以通过一个阻尼器连到横板上，以阻尼位于支座之间的轨道中部的振动。
绞索最好刚性连接到刚性支座上。这就可以抗在支座另一侧的铰索破断情况下拉紧的铰索产生的单向力。
轨刚性连接到刚性支座上是适宜的，这就可以在每0.1-10km后把减速和/或加速载荷从轨上传递给支座，避免沿整个轨的长度造成累积。
在轨与刚性支座的刚性连接处最好设有一个处于车辆运行线的间隙，以容纳一个转辙器，保证车辆机动性和运输系统运行的安全性。
轨道可以包容在一个使运输系统与环境隔离的管道内，即这个运输系统如安装在陆地上，则与空气隔绝；如在水下运行，则与水隔绝，如是一个地下运输系统，则与地隔绝。管内的局部真空使得超音速成为可能。
这个管可以位于水中，锚定，并设有浮体，这就允许利用这种运输系统跨越深度为10-100m或更深的海洋进行州际联系。
这个管宜于用力N9纵向拉紧，N9按下式确定0.5≤N9N2≤0.999]]>式中N10是管道的纵向拉伸强度。
这使得管道起用力103-104tf拉紧的铰索作用，并与轨道的铰索一起，使得支座间的距离(在这种情况是锚定装置的距离)增加到几千米成为可能。所有这些更有可能，因为与轨道一起的管道将具有零浮力，因此在一个固定位置将没有下垂。
N9的下限是0.1 N10，因为运行线的某些部分长年受水下流动改变方向和水速的影响，在管道上引起附加而显著的拉伸应力，可以使之破裂。同时，季节性水温变化将导致温度应变。在稳定状态一水温恒定和没有流动时，上限N9＝0.999N10是可能的。
管道的横截面上的重心最好下移。这改进了管道位于水下时的横向稳定性，并排除了工作中扭转振动的危险。
为这个运输系统在主轨道之下至少设置一个附加轨道是适宜的，因此，轨道的横板最好相互连接。在材料消耗实际上相同的情况下，使这个系统可以运行的车辆数与附加轨道数成比例增加。材料消耗增加不明显，因为不同水平轨道上的铰索将在车辆重量作用下同步工作，而不管它在哪个水平上运行。因此，每个铰索的横截面积和拉伸力都可降低。
这个运输系统不同水平上的轨道横板通过阻尼器连在一起，阻尼由运行车辆引起的轨道振动。
车辆应至少有两个轮沿一个轨上运行。它们足以为悬吊在轨道之下的车辆提供运行的稳定性。
车辆应至少有三个轮在至少两个轨道上运行。轮的这种安排可以在这个运输系统可以达到的任何运行速度下保持其车辆的稳定位置。
把车辆驱动装置作成用轮集电电流的电动装置是适宜的，这保证了在车辆整个速度范围内驱动装置稳定的能量供应。
车辆驱动装置最好是一个将其转动至少传递给一个车轮的扭矩发动机。这使从驱动发动机把转动传递给车轮简化，使变速箱或其他任何类似装置都较轻，保证驱动轮的转动在很广的速度范围内。
按照另一实施例，车辆驱动装置被作成至少一个发动机-轮，没有变速箱而进行工作，使车辆较轻，容易操作。
车辆的驱动装置可以是一个线性电动机。这样使加速载荷在所有速度下都不经过车轮而加到轨上。还可以使车轮重量降至最低，并相应降低由机械构件制造的小的不规则性和不精确性及其他类似因素引起的作用在“轨-轮”上的动力载荷，这在高速，即超过100m/s的速度下特别重要。
车辆驱动装置也可以是一个直接安装在电动机轴上的螺桨推进器，它把驱动力直接传给车辆而不经过轮和轨。在较高速度下，由于车身的适当的空气动力外形，车辆可以自由飞行而没有把载荷加到这时起作电流集电器的车轮上。
车辆驱动装置还可做成一个燃气轮机。这可以使车辆高速运行而不必通过轨道向它供电，例如，在没有电网的地区，或在供电失效的情况下这是很重要的。
下面结合附图叙述本发明的一个实施例。
图1示出当在轨道，绞索和中间层总重量作用下中间层的高度与绞索的下垂成比例时，具有可变高度中间层纵向截面的线性运输系统视图；图2示出在轨道，绞索，中间层和车辆总重量作用下上述相同截面的视图；图3示出具有交替可移动和刚性支座的线性运输系统的视图；图4示出具有两个水平并列的并用横板连在一起的轨道的线性运输系统视图；图5示出图4的A向视图；图6示出由分开的绳股制成的轨道的一个实施例的横截面图；图7示出由分开的条带制成的轨道的一个实施例的横截面图；图8示出作成空心圆柱体的轨道的另一个实施例横截面图；图9示出安装在可移动支座上的轨道横截面图；图10(a，b，c)示出单轨上的车辆的候选安排(轨的横截面)；图11(a，b，c，d)示出轨道水平排列的双轨上的车辆的候选安排；图12(a，b，c，d)示出轨道垂直排列的双轨上的车辆的候选安排；图13(a，b，c，d，e)示出三轨上的车辆的候选安排；图14(a，b，c，d)示出四轨上的车辆的候选安排；图15示出图10b的B向视图的轨道上的双轮车辆的一种安排视图；图16示出图13e的C向视图的三轮车辆的一种安排视图；图17(a，b，c，d，e)示出横板的候选设计；图18示图2的D向视图的车辆候选安排的一种可移动支座的视图；图19示出一个刚性支座上的可移动支座的一种候选安排的横截面视图；图20示出由连杆把横板连接到相邻支座上的连接视图；图21示于图20E向视图的连杆安排视图；图22示出一个转辙器的俯视图，图23示出其轨道安排在水下一根管中的线性运输系统的视图；图24(a，b)示出管的候选设计(横截面)；图25(a，b)示出设有两根轨道的线性运输系统视图；图26(a，b，c，d，e，f，g)示出轨道垂直排列的双轨上的车辆安排侧视图；图27(a，b，c，d)示出轨道垂直安排的双轨上的车辆驱动装置候选设计的侧视图；图28示出轨道垂直安排的双轨上的车轮悬挂纵截面；图29(a，b，c，d)是车轮的候选设计(通过转轴的截面)。
线性运输系统包括可以是泥土层，各种人造结构如建筑物及钢筋混凝土垫层等的一个基础1(图1)，它至少有一个具有轨头3的轨道2(图3，6)，至少有一个其轮子5沿轨道2(图1，2，4)运行的并具有驱动装置6(图27)的车辆4，有一个沿轨道2的轨头3安装的并用力N1拉紧的绞索7(图6)，N1由下式确定0.5≤N1N2≤0.999]]>10≤N1Q≤104]]>式中N2是绞索的拉伸强度，Q是车辆重量，绞索安装在交替的刚性支座8(图3)和可移动支座9上。刚性支座8细分为刚性固定绞索7的锁定支座8a和刚性固定轨道2的制动支座8b。
轨道2的轨头3借助于其高度向着相邻支座9(8)之间的中部而增加的可变高度中间层10连接到绞索7上(图1，2)。
车辆4的运行线是连接位于相邻支座上涉及的轨头的直线11(图2)。
向着两支座之间的中部位置而增加的中间层10(图1)的高度h1与在轨道2，绞索7，和中间层10总重量作用下绞索7的下垂成比例。中间层10(图2)增加的高度h2与在轨道2，绞索7，中间层10，和车辆4总重量作用下绞索7的下垂成比例。由于下接头12和上接头点13作成球形，圆柱形(图9)或任何其他标准接头，支座9(图4)可向车辆运行线移动。
接头12安装在例如被作成钢筋混凝土桩1a的基础上(图4)，接头13把支座连接到轨道2上。
这种线性运输系统可以有两根轨2(图5)形成一个常见的轨道，这两根轨2安装在一个垂直线(图12)或水平线(图11)上，通过间距为I1的模板14(图5)连接，I1由下式确定1≤l1l2≤100]]>式中I2是轨2之间的距离。
轨道2可以是一个空心体(图6)，通过楔形卡块15连接到轨道2的轨头3上。轨头3有顶部，并分别有横向工作表面3a，3b。
绞索7含有相互平行排列的并分别为矩形(图6)，三角形，六边形，圆形或其他任何横截面的分开的绳股7a。液体和/或固体润滑剂分隔开绞索中的绳股。它可以占据绳股7a之间的空间，或者绳股7a可以涂上润滑剂。绳股7a由金属和/或聚合物，或由复合材料制成的防护壳17包住。
壳17可以是不导电的以使绞索7与轨2的其他零件绝缘，和/或是不导热的使绞索7与环境和轨道2的其他零件隔热，和/或是阻尼的以停止轨道2其他零件传给绞索7的振动。
铰索7(图6)经由焊接，胶接，铆接或其他任何已知技术刚性连接在轨道2主体壁的内表面上。在这种情况，轨道2主体的自由上部或主体侧壁上部h1作为可变高度中间层10。
铰索7可以由水平、垂直或混合方式排列的并被包容在刚性连接在一起的分开的绝缘壳体内的分开的条带7b(图7)装配成，这些分隔条7b也可由轨道2主体侧壁或润滑剂16分开。
绳股7a或条带7b可由高强度钢和/或玻璃纤维，和/或碳纤维，和/或高强度聚合物材料，陶瓷材料，和/或复合材料，或其他高强度材料制造。
轨道2设有沿轨头3平行安置并且刚性连接于轨头3(图6)的辅助铰索18。辅助铰索18由力N5拉紧，N5按下式确定0.5≤N5N6≤0.999]]>式中N6是辅助铰索的拉伸强度。辅助铰索也可以安排与轨头3(图6)的工作表面邻接，或在轨头3主体的孔3c内(图7)，或在轨头3之下(图8)。
当辅助铰索18被包容在轨头的一个楔形槽3d内时，构成辅助铰索18的各个条带的侧面形成轨头3a的工作面。铰索18的条带被压成一个整体并卡在槽3d内。按照另一个实施例，绞索18的条带被润滑剂分隔。
轨头3可以由金属，和/或陶瓷(金属陶瓷)，和/或聚合物(含聚合物的一种金属)和/或复合材料或任何其他高强度、耐磨和导电的均质或层压材料制造，例如成为具有外壳3f的接近矩形的有三个侧面的轮廓3e(图8)。
可变高度中间层10可由充满轨道2空心体的多孔材料19制造。当轨道2主体是圆柱形壳体时(图8)，多孔材料19处于1.1-100个大气压压力之下。在这种情况下，铰索7的壳体17最好是圆柱形。
有闭孔和通孔的多孔(泡沫)聚合物，和/或金属，和/或陶瓷，和/或复合材料以及各种纤维材料可用作多孔材料。最好使用绝热多孔材料(用于铰索7的隔热)，和/或非导电材料(用于铰索7与与其他载电轨道零件绝缘)，和/或阻尼器(阻尼轨头、轨道主体和铰索的共振)。
轨道2主体由力N3纵向拉紧，N3由下式确定0.1≤N3N4≤0.9]]>式中N4是轨道主体纵向拉伸强度。
当轨道2主体是由薄板高强度材料制造时，则可用强到足以松开绞索7的力拉紧它，并减小它所要求的横截面积。由于轨道2主体暴露在不利的外部因素(温度变化，车辆的减速和加速力，来自支座振动的附加载荷等)中，轨道2的相对拉伸力比绞索7低。
轨道2的轨头3在纵向也用力N7拉紧，N7由下式确定0.1≤N7N8≤0.9]]>式中N8是轨头纵向拉伸强度。
这就改进了轨头3工作表面3a和3b的直线性，轨道2的刚性，特别是对于扭转振动而言，并且在该运输系统工作的整个季节温度范围内消除了纵向压缩力。也允许增加车辆的运动速度。
由于类似原因，轨头3的相对拉伸力与轨道2主体的相近。
横板14(图8)通过一个绝缘体20与轨道2并且相应地与轨头3电绝缘。横板14也可由非导电材料，如复合材料，制造。轨道2也通过阻尼器21连接到横板14上。此外，有一圆柱形阻尼器22包围轨道2主体的圆柱形壳，并刚性地抑制轨道2。阻尼器21和22可以作为电绝缘体，电绝缘体20也可作为阻尼器。
轨道2有一个用于横向调节(校正)其相对于横板14的位置的机构23，包括具有凸块23b的圆柱形导向装置23a和一个驱动机构，如一对“螺钉-螺母”单元23c。
根据机构23的用途，其转轴23d在校正时可以与轨道2主体的圆柱形壳中心一致，或与通过轨道2的轨头3的工作表面3a中心的纵轴3I一致，或处于它们之间。
轨道2的轨头3和铰索7(图9)作成导电体，它们连接到供电系统24，该系统包括电源24a，配电装置24b，外供电网24c，内供电网24d。电源24a可供直流或交流电，两相或三相电，具有工业用、低或高频。
为车辆4驱动装置6供电的一个供电系统25包括一个配电装置25a，集电器25b，内供电网25c和馈电网25d。这个供电系统也包括与轨道2的轨头3接触的轮5，轮5具有可以集电的轮缘5a和轮轴5b。这个轮通过电绝缘体4b与车辆4的车身4a电绝缘。
轨道2通过可以作为阻尼器的一个电绝缘体26与支座9电绝缘。
当轨道包括一根单轨2时，车辆是悬挂的，因此车身包住轨道(图10a)，或是悬吊在一侧(图10b)或两侧(图10c)。车身质量中心应在轨道2以下。这个运输系统可以设一辅助轨2，与主轨2构成一整体轨道。
两个轨2可以一个在另一个侧面沿横向水平安装(图11a，b，c，d)。因此，车辆4本身可以是平底安排在轨道上(图11a)，或车辆底部可以是曲线的(图11b)并处于两根轨2之间，或车辆底部可以安排在轨2之下(图11c)，或车身壳体可以是圆柱形截面(图11d)以在部分真空环境中工作。
两个轨2也可以设成垂直地一个在另一个之上。因此车辆4至少设有一个辅助轮5c(图12a)以保证车辆4的稳定位置并避免翻倒。车辆4的车身可以是圆柱形或其他任何形状，如矩形(图12b)或梯形(图12c)。
轨道可以设第三根轨2(图13a，b，c，d，e)。因此，轨道2可以按其横截面沿一根直线排列(图13a)，或排列为一个底面向下的三角形(图13b)，或排列为一个顶角向下的三角形(图13c，d，e)。在后一种情况下，通过与轨道2的轨头3工作表面平行的平面27(或在这个表面是凸面的情况，是沿3i线这个面的切线)可以是垂直(图13c)的，或是斜的，通过(特别是穿过)下轨2的轨头(图13d)，或是水平的(图13e)。
轨道可以设有第四根轨2(图14a，b，c，d)。因此，轨道2可以相互沿一根直线排列(图14a)，或它们形成一个其一侧向下的四边形(图14b)，或形成一个顶角向下的四边形(图14c，d)。
还可以有多轨道的其它方案，包括按上述方案不同组合的更多轨道。当车辆4沿一根轨道运行时，它至少有两个主轮用于运行(图15)。
当车辆4沿两根轨道运行时，它至少有三个轮(图26a，b)。
当车辆4沿三根轨道运行时(图16)，它至少有三个轮。
根据轨道2的数量及相互结构，横板14可以作成直梁(图17a)，半圆形(图17b，c)，它可以成形为喷口形，C形，或为环状，圆形或矩形(图17d，e)。
可移动支座9(图18)可以沿车辆4运行线移动，但在横向它借助于相互有间隔的并作成球接头的下支承接头12a、12b刚性安装。轨道安装在由支撑9b固定的托架9a上。每个轨2和/或轨道有一个用于调节(校正)其相对于支座9(8)并相应调节相对于基础1的位置的机构28，包括一个垂直(上、下)调节机构28a和一个横向(左-右)调节机构28b。
可移动支座9也可以安装在刚性固定到基础1的刚性支座8b(8a)上(图19)。因此，提出的这种运输系统包括两个水平轨道，每个水平上有两个垂直排列轨道，它通过由四个改变连杆长度的机构29a组成的相互长度位移机构29连接到支座8b(8a)上，如分别经连杆29b和29c连接支座8b(8a)和环形横板14的“螺钉-螺母”副。
四个机构29的综合作用一方面是相对支座8b(8a)在横向对轨道刚性地制约，另一方面，它允许轨道及其横板14一起在运输系统正常功能要求的极限内发生纵向位移。在这种情况下，横板14起可移动支座9的作用。随着这种位移的增加，阻力亦增加，因此，可移动支座9也可作为制动支座8b。
同时，轨道相应于基础1的位置可以经改变连杆29b和29c的长度而校正(“上-下”，“左-右”校正和“顺时针及反时针转动横板14”)。机构29的数量可以不是四。
至少有一个横板14(图20，21)经由斜向轨道的连杆30连接到邻近的支座9(8)上，横板14通过阻尼器31和吊杆31a，31b与连杆30连接。此外，经用沿运行方向的连杆32并连接相邻的支座9(8)而把支座9(8)相互连接。同时，用沿运行方向的连杆33把轨道的横板14连接为一体。
轨道2的每个铰索7可经焊接、钎焊、胶接、楔形块或其他任何类似的固定装置刚性固定到刚性支座8a上，每个轨道2可经由固定装置35刚性固定到刚性支座8b上。在轨道2的刚性固定装置35，也相应在绞索7的刚性固定装置34，与刚性支座8a之间有一个间隙。这个间隙容纳转辙器36，含有安装在导轨36b上的平台36a和用轨道支线37或38(向平台36a的左边)，或用主轨2(向平台36a右边)对准主轨2的轨道段2a，2b，2c。
当通过如海洋一类水39中时，轨道安装在具有水下部分40a，地面部分40b和地下部分40c的一个管道40内。水下部分40a作成具有零浮力，用锚固装置41和垂直锚定杆41a固定在水底，它设有拉紧锚定杆41a的浮体42。有的浮体42作成水下站42a，作为刚性固定支座8a，为此，用斜锚定杆41b附加连接它们进行固定。
管道40a在其横截面上(图24，a，b)有在其间为混凝土填料40f的外金属壳40d和内金属壳40e，以及一层内部防摩擦涂层40g。经加厚管道下部混凝土填料40f(图24a)或加配重40h(图24b)使管道横截面内的重心下移。
管道40a(40b)由力N9纵向拉紧，N9按下式确定0.1≤N9N10≤0.999]]>式中N10是管道纵向拉伸强度。
管道的拉紧使其起到用103-105tf(吨力)拉紧绞索的作用。在与轨道绞索的综合作用下，这就提高了支座间的距离达几百米或数千米(在水下轨道情况，为锚固装置间的距离)。
如轨道43的这种运输系统至少可以设有安装在主轨道以下的附加轨道43a。在这种情况，不同水平上的轨道43和43a的横板14由阻尼器44连接。
当轨道2垂直排列(图26)时，车辆4的主轮5和辅助轮5c可以有不同的结构。在这种情况，车辆至少需要三个轮，至少两个车辆可以组合成短的或长的车列。
车辆4的驱动装置6可以是至少把转动传给一个车轮5(图27a)的扭力发动机6a(转动电动机，内燃机等，图27)；至少一个发动机轮6b(电动机或其他)；一个线性电动机6c(图27c)；一个螺桨推进器6d(图27d)；一个燃气轮机(图中未示出)。
考虑到轨道对动力载荷和振动的敏感性，车辆4设有一个悬置于车轮5和5c上的特别液压(和/或气动，和/或电磁)系统45(图28)。所示的为两车轮垂直安排的双轨系统实施例，车轮结构包括一个指令系统45a，分别控制液压子系统45c和45d的一个控制装置45b，分别具有连杆45g和45h的液压缸45e和45f，安装在轨道2，横板14和支座9上记录运输系统应变状态的传感器45I。
对于高速车辆4来说，极为重要的是降低轨道及其振动的小的不规则性引起的动力载荷。为此，车轮5(图29)由弹性轻质材料(如复合材料)构成的轮缘5e和轮盘5d组成。一个圆环形弹性件5f(图29c)可置于轮缘5d和轮盘5e之间。凸缘5a不需要固定在轮缘5d上，而是通过弹性板5g直接固定在车轮5的轮毂处(图29d)。
采用技术设备把绞索7预拉伸到一个给定值，其终端用一种已知的方法，如焊接，紧密固定到间距为1-100km(公里)的刚性固定支座8a上(取决于地形，绞索拉伸力，绞索制造材料和其他类似因素)。绞索中的绳股7a和条带7b部分是一端接一端地连接，例如由焊接方法连接，为保证绞索无缺隔，端头沿绞索5分布开，使在任何一个随机横截面内正好只有一个接点。
在铰索拉紧前，拉紧时，或拉紧后，垂直安装好制动支座8b和可移动支座9。绞索可与绝缘壳体17一起拉紧，或陆续拉紧一根或几根。然后安装每个轨道2的空心体并用给定的力拉紧，其端部用焊接等方法固定到间距0.1-10km(公里)(取决于车辆重量，交通密度，地形等类似因素)的制动支座8b上。
轨道2的轨头3和辅助绞索18采用类似方法安装。从支座到支座间轨道2的空心体和轨头3可用一根梁进行安装，因此，轨头的工作面3a和3b可以是完全平齐的表面(例如，使用激光束)。在绞索7和轨道2的空心体例如用电阻焊连接在一起之后，轨道主体从上述梁中松开。然后安装横板14，最后用机构28a和28b相对于基础1调节轨道。为了消除轨头及其沿轨道的无间隙接头工作面的小的不规则性和波动，可以沿整个运输系统对它们进行磨光。采用缩短吊杆31a和31b的方法用阻尼器31(图20)消除横板14重量产生的绞索的附加下垂，或者，把轨道空心体连到绞索上，使得在安装横板以后，绞索下垂到轨头工作面所要求的位置。
这个运输系统的安装可利用一种专门设计的铺轨机进行，铰索7和其他拉紧的轨道部分在这个机器上拉伸。铺轨机沿运行线移动，即把成品的轨道43装在可移动支座9上，并刚性固定到以前安装好的刚性支座8上。
在此之后，这个运输系统即可投入工作。这个系统的最佳性能如下跨度25-50m；轨高10-20cm；在N1＝500-2000tf(吨力)和Q＝1-2tf时铰索静态下垂0.5-5cm；动态下垂0.1-2cm。
当车辆4沿轨道43运行时，应变的轨道下垂更大，车辆运行越向跨度中心靠近，则下垂越大，当向刚性支座运行时，下垂变小。当车辆停止在跨度中心时，轨道下垂量在0.5-5cm(运输系统要求的参数)。随着车辆速度增加。由于轨道的惯性因素，其下垂将与速度成反比降低。
因此，当运行接近支座时，轨道的动态下垂倾向于零，轨道将再次达到原始位置。由此，再加上轨道有足够的局部垂直刚性，车辆可平稳地通过支座而不产生任何动力冲击。
沿这个运输系统的整个路程都设有传感器45I，它通过射电脉冲把车辆通过区域轨道应变状态的有关信息传送到控制液压缸45e和45f的控制装置45b。液压缸使轮5和5c上和下(同步或单独地)，经上补偿移动载荷作用下的轨道下垂(避免了由于附加轨道下垂的车辆下降)和阻尼了轨道的低频振动而保证车辆平稳运行。
因为轨道有预知的稳定物理和力学性能，便于进行车轮控制。因此，对于已知的车辆速度和质量，则轨道的下垂和振动有已知的图谱，其数据贮存在车载计算机中。
沿轨道的阻尼系统，即作为阻尼器的电绝缘体23，阻尼器31，21，22，阻尼多孔材料19，也都阻尼振动。因为这种低频振动振幅大约是跨度的0.001-0.0001(例如，在这种载荷下钢铁轨桥梁跨度的振幅较多)，所以，这种轨道的振动不影响车辆平稳运行，不阻碍它超过100m/s(米/秒)的高速。在跟着前面车辆的，车距保证车辆产生振动成反相位出现的紧跟的车流也阻尼其振动。一个线性计算机控制其过程并相应形成运行车列。
因此，虽然这种轨道表面上有柔性，耗料极低(每米约100kg)，但申请的这种运输系统的轨道刚性很高，应变下轨道的这种刚性不低于额定载荷下公路和铁路桥梁的刚性，虽然后者要花费更多材料建造。
由于铰索7很长，且可移动支座9不限制铰索的纵向位移，因此，铰索的应变状态在工作中实际上保持不变(相对变化量小于0.001)。温度应变导致铰索应变状态大的变化(在某些实例中其相对变化值达0.5)。在这个系统稳定的热工作状态下，例如，在水下管道40a或地下管道40c中，N1/N2可降低到0.9-0.999。
这个运输系统建立时对车辆重量的考虑是允许消除运行中对转向轮的需要，因为在这种情况轨头工作面位于支座之间并不在一根直线上，但跟随移向直线11之上的一根抛物线(图2)，该抛物线与在运动载荷作用下铰索7的附加下垂镜面对称。因为这种轨道的这种下垂，这个重量使跨度间轨头工作表面笔直(成直线)。这个运输系统的这个实施例在车辆稳定重量和恒速状态下是可用的。
由于车轮5的质量小，及它的垂直和水平柔性，这个轮在轨道上运行有相当的直线性，即使在最大速度时也没有任何明显的动力载荷(冲击)。
由于只通过轮5向驱动装置供电，而没有任何滑动接触，在最大速度时，可供给车辆4相当的电能。
在单轨情况(图10)，驱动装置6，可以是电驱动装置，例如由车载电池组供电的电动机，或者，也可不是电动装置，例如是一个内燃机。
在多层水平轨道的情况(图19，图25a，25b)，所有轨道的铰索在车重作用下通过横板14一起下垂，不管运行是在上轨道或下轨道均如此。因此，可以降低每根铰索的拉伸力N1，相应他们较轻，耗料少。
在另一实施例中，车辆4可以沿磁浮，和/或电磁浮，和/或气(垫)浮轨道2运行。在这种情况，车轮5仅作为集电器。
车辆4设有一个平衡系统，以保持其质量中心始终处于通过轨道43对称面的垂直平面内。
本发明的运输系统耗料少，表出上有柔性的轨道是刚性而完全平整的，可以把它作为通过任何地形的陆地，地下，水下的高速运输线。这种先进运输线可以连接城市，任何地区，甚至国家进行客运和货运。
权利要求
1.一种线性运输系统，包括一个基础(1)，还至少包括一个具有轨头(3)的轨道(2)，至少有一个沿轨道(2)在轮(5)上运行的并具有驱动装置(6)的车辆(4)，其特征在于还设有一个安装在所述的轨道(2)的轨头(3)上的并用力N1拉紧的绞索(7)，N1按下式确定0.5≤N1N2≤0.999,]]>10<N1Q<104]]>式中N2是绞索(7)的拉伸强度，Q是车辆(4)的重量，绞索(7)安装在交替的刚性和可移动支座(8，9)上，轨道(2)的轨头(3)通过可变高度且向相邻支座(8，9)间中心增加高度的中间层(10)与绞索(7)连接。
2.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的绞索(7)由分隔的绳股(7a)构成。
3.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的绞索(7)由分开的条带(7b)构成。
4.按照权利要求2或3所述的线性运输系统，其特征在于所述的绞索(7)中的绳股(7a)和/或条带(7b)由润滑剂(16)分隔。
5.按照权利要求2或3所述的线性运输系统，其特征在于所述的绳股(7a)和/或条带(7b)由一绝缘壳(17)盖住。
6.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的绳股(7)是导电的。
7.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)，绞索(7)和中间层(10)的总重量作用下，所述的中间层(10)增加的高度与所述的绞索(7)的下垂成比例。
8.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于在所述的轨道(2)，绞索(7)，中间层(10)和车辆(4)总重量作用下，所述的中间层(10)增加的高度与所述的绞索(7)的下垂成比例。
9.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)制成为空心体，所述的绞索(7)排列在其中。
10.按照权利要求9所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)主体由力N2纵向拉紧，N2按下式确定0.1≤N3N4≤0.9]]>式中N4是所述的轨道(2)的纵向拉伸强度。
11.按照权利要求9所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)的空心体成形为一个圆柱形壳体。
12.按照权利要求9所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)的空心体被作成可变高度中间层(10)。
13.按照权利要求9所述的线性运输系统，其特征在于所述的可变高度中间层(10)由排列在轨道(2)空心体内的多孔材料(19)制成。
14.按照权利要求13所述的线性运输系统，其特征在于所述的多孔材料(19)处于1.1-100大气压压力之下。
15.按照权利要求13所述的线性运输系统，其特征在于所述的多孔材料(19)作成热绝缘体。
16.按照权利要求13所述的线性运输系统，其特征在于所述的多孔材料(19)作成电绝缘体。
17.按照权利要求13所述的线性运输系统，其特征在于所述的多孔材料(19)作成一个阻尼器。
18.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)设有一个沿所述的轨头(3)排列，并平行于且刚性连接在所述的轨头(3)上的辅助绞索(18)。
19.按照权利要求18所述的线性运输系统，其特征在于所述的辅助铰索(18)用力N5拉紧，N5按下式确定0.5≤N5N6≤0.999]]>式中N6是所述的辅助铰索(18)的拉伸强度。
20.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)的轨头(3)由力N7拉紧，N7按下式确定0.1≤N7N8≤0.9]]>式中N8是所述的轨头(3)的纵向拉伸强度。
21.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于它设有一个附加轨(2)并与所述的轨(2)形成一个整体轨道(43)。
22.按照权利要求21所述的线性运输系统，其特征在于两根所述的轨(2)在水平方向相互排列。
23.按照权利要求21所述的线性运输系统，其特征在于两根所述的轨(2)在垂直方向相互排列。
24.按照权利要求21所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(43)设有第三根轨(2)。
25.按照权利要求24所述的线性运输系统，其特征在于所述的三根轨(2)按其横截面相互排列成一直线。
26.按照权利要求24所述的线性运输系统，其特征在于所述的三根轨(2)按其横截面相互排列成底面向下的一个三角形。
27.按照权利要求24所述的线性运输系统，其特征在于所述的三根轨(2)按其横截面相互排列成顶角向下的一个三角形。
28.按照权利要求24所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(43)设有第四根轨(2)。
29.按照权利要求28所述的线性运输系统，其特征在于所述的四根轨(2)按其横截面相互排列成一直线。
30.按照权利要求28所述的线性运输系统，其特征在于所述的四根轨(2)按其横截面相互排列成一个底面向下的四边形。
31.按照权利要求28所述的线性运输系统，其特征在于所述的四根轨(2)按其横截面相互排列成一个顶角向下的四边形。
32.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)的轨头(3)是导电的。
33.按照权利要求32所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)的轨头(3)连到一个直流电源(24a)上。
34.按照权利要求32所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)的轨头(3)连到一个交流电源(24a)上。
35.按照权利要求32所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)通过电绝缘体(26)连到支座(8，9)上。
36.按照权利要求21或24所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(2)经由间距为I1的横板(14)连在一起，I1按下式确定l≤l1l2≤100]]>式中I2是轨道间的距离。
37.按照权利要求36所述的线性运输系统，其特征在于所述的横板(14)成形为半环形。
38.按照权利要求36所述的线性运输系统，其特征在于所述的横板(14)是环形的。
39.按照权利要求36所述的线性运输系统，其特征在于它设有一个位于所述的横板(14)与所述轨(2)连接处的一个电绝缘体，把所述的轨道(43)的单个轨(2)彼此分开。
40.按照权利要求36所述的线性运输系统，其特征在于它设有一个位于所述的轨(2)与所述的横板(14)之间的一个阻尼器(21)。
41.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于可移动支座(9)刚性连接在基础(1)上，轨道(43)通过相互纵向位移机构(29)连接在刚性支座(8)上。
42.按照权利要求1或21所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨(2)和/或轨道(43)通过调节其相对于所述的基础(1)的位置的调节机构(28)连接到所述的支座(8，9)上。
43.按照权利要求1或21所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨(2)和/或轨道(43)通过一个阻尼器(26)连接到所述的支座(8，9)上。
44.按照权利要求36所述的线性运输系统，其特征在于至少有一个所述的横板(14)经由以一个角度安排在轨道(43)上的连杆(30)连接到相邻的所述的支座(8，9)上。
45.按照权利要求44所述的线性运输系统，其特征在于所述的连杆(30)通过阻尼器(31)与横板(14)连接。
46.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的绞索(7)刚性连接在所述的刚性支座(8a)上。
47.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于每个所述的轨(2)刚性连接在所述的刚性支座(8b)上。
48.按照权利要求47所述的线性运输系统，其特征在于把所述的轨(2)刚性连接到所述的刚性支座(8b)的装置设有一个间隙，以容纳沿所述的轨(2)运行线上的转辙器(36)。
49.按照权利要求1或21所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道(43)安排在管道(40)内。
50.按照权利要求49所述的线性运输系统，其特征在于所述的管(40a)位于水中，由锚固装置(41)固定在底部，并设有浮体(42)。
51.按照权利要求49或50所述的线性运输系统，其特征在于所述的管道(40)由力N9纵向拉紧，N9按下式确定0.1≤N9N10≤0.999]]>式中N10是管道(40)纵向拉伸强度。
52.按照权利要求50所述的线性运输系统，其特征在于所述的管道(40a)在其横截面上的重心要下移。
53.按照权利要求1或21所述的线性运输系统，其特征在于它至少包括一个设置在所述主轨道(43)之下的附加轨道(43a)，所述的轨道(43，43a)的横板(14)连在一起。
54.按照权利要求53所述的线性运输系统，其特征在于所述的轨道的横板(14)通过一个阻尼器(44)连在一起。
55.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的车辆(4)至少有与一根轨(2)接触的两个车轮(5)。
56.按照权利要求21所述的线性运输系统，其特征在于所述的车辆(4)至少有三个轮(5，5c)，它们至少与两根轨(2)接触。
57.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的车辆(4)的驱动装置(6)是一个把转动至少传给一个车轮(5)的扭力发动机。
58.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的车辆(4)的驱动装置(6)至少是一个发动机-轮(6b)。
59.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的车辆(4)的驱动装置(6)是一台线性电动机(6c)。
60.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的车辆(4)的驱动装置(6)是一个螺桨推进器(6d)。
61.按照权利要求1所述的线性运输系统，其特征在于所述的车辆(4)的驱动装置(6)是一台燃气轮机。
全文摘要
线性运输系统包括一个基础(1)，至少一个具有轨头(3)的轨(2)，至少一个具有与轨(2)接触的轮(5)的车辆(4)，并设有驱动装置(6)。按照本发明，它设有一个含有分开的线(7a)或条带(7b)并用力N
文档编号E01B5/08GK1167467SQ94195119
公开日1997年12月10日 申请日期1994年4月8日 优先权日1994年4月8日
发明者尤尼茨基·安那托利·爱杜勒道维基 申请人:Ntl新运输系统股份有限公司, 尤尼茨基·安那托利·爱杜勒道维基