一种垂直双面电梯轨道系统的制作方法

1.本发明涉及电梯技术领域，特别涉及一种垂直双面电梯轨道系统。


背景技术：

2.现如今，城市中聚集的人口越来越多，为了在有限的土地资源上，满足人们生活和居住的需求，城市中的建筑被迫向空中发展，于是高楼大厦如雨后春笋般的在各个城市中拔地而起。这些高层建筑虽然提升了市民的居住品质，改善了生活条件，却也带来了新的问题，即上下楼"垂直交通"拥堵问题。在高层建筑中，居住的人口较多，高峰时段，居民出行一梯难求是令人十份头痛的事情，为解决这一问题，人们采取了许多新的技术方案，比如，采用双子电梯系统来试图来改变现状，双子电梯是在一个垂直井道内同时运行两个电梯轿厢，每个电梯轿厢都有独立的提升和操控系统，都能单独运行，显然在一个电梯井道中运行两个轿厢，与传统的单轿厢运行系统相比效率提升了一倍，但现实中，两个轿厢在运行的过程中极易产生互相冲突现象，使得人们的予期效果大打折扣，因而不被看好。
3.为此，人们又开发出了直线电机电梯运行系统。它是在直线电机的基础上开发出来的，具体方法是将直线电机的定子作为轿厢轨道，将电机的动子作为轿厢载体，在电磁力的作用下，电机动子带动轿厢沿定子轨道运行，实现载人上下楼的目的；该系统不但可实现多轿厢的垂直运行，还可实现多轿厢水平和变轨运行，可以说是解决"垂直拥堵”问题的较佳方案，但是、由于技术过于复杂，许多关键性设备的安全性有待验证，其安装、运行和维护成本高昂，对配套的高层建筑有一定要求，因而，目前只适用于一些特殊的场合，比如大型商超、高档写字楼或酒店等，普通的住宅楼想要安装，还是个遥不可及的事情。


技术实现要素：

4.针对背景技术中提到的解决电梯运行中的垂直拥堵技术问题，本发明提供了一种垂直双面电梯轨道系统。
5.本发明采用如下的技术方案：一种垂直双面电梯轨道系统，包括垂直井道和轿厢装置，所述垂直井道内设垂直轨道，所述垂直轨道将垂直井道分为对称的第一井道和第二井道，所述第一井道和第二井道内均可容纳一部轿厢装置垂直升降；所述垂直轨道包括若干节固定双面轨和若干节旋转双面轨，所述若干节固定双面轨和若干节旋转双面轨对齐并交替串连；所述第一井道和第二井道内，所述轿厢装置接受指令控制在所述固定双面轨的两面和旋转双面轨的两面直行，或绕所述旋转双面轨在两井道间旋转。
6.进一步的，每节所述固定双面轨整体呈工字型，包括基板ⅰ、上横担、下横担、上支承座、下支承座和一对基础滑轨组件，所述上横担和下横担分布固接在所述基板ⅰ的上下两端，所述上横担和下横担的长度与所述垂直井道的内截面的宽度相适配，所述上支撑座和下支承座分别设置在所述上横担和下横担的顶端中部；所述一对基础滑轨组件对称设置在所述基板ⅰ的两面，用于与所述轿厢装置在垂直方向滑动连接。
7.进一步的，每节所述旋转双面轨包括基板ⅱ、中心旋转轴、上轴套、下轴套、固定齿
轮、电枢组件和一对基础滑轨组件，所述上轴套、下轴套分设在所述基板ⅱ的上下两端的中部，所述中心旋转轴垂直贯穿所述基板ⅱ，并分别穿出所述上轴套和下轴套形成上轴端和下轴端，所述上轴端和下轴端与所述上支撑座和下支承座对应连接；所述基板ⅱ的中心开设有窗口，所述固定齿轮安装在所述中心旋转轴位于所述窗口的部分靠上端，用于与所述轿厢装置在水平方向上转动连接；所述一对基础滑轨组件对称设置在所述基板ⅱ的两面，用于与所述轿厢装置在垂直方向上滑动连接。
8.进一步的，所述基础滑轨组件具备一对倒l形导向轨、一对齿轨和一对滑触线，所述一对倒l形导向轨对称排布在所述基板ⅰ和基板ⅱ的中轴线两侧，所述一对齿轨和一对滑触线等间距的间隔排布在所述一对倒l形导向轨的内侧。
9.进一步的，所述上支承座、下支承座的横截面呈倒"凹"字形。
10.进一步的，所述中心旋转轴位于所述窗口的部分设有定位组件，所述定位组件包括固定座、弹性件和锁栓；所述固定座左右对称固设在所述中心旋转轴上，所述固定座两侧开设有内腔，所述锁栓通过所述弹性件安装于所述固定座内腔中，所述窗口的两侧内壁对应设有定位孔；所述锁栓的两侧对称的设置拨杆，所述固定座外壁对应设有滑槽，所述拨杆在受外力作用驱动所述锁栓卡入或退出所述定位孔。
11.进一步的，所述轿厢装置包括轿厢和设置在轿厢内侧的垂直驱动组件、旋转驱动组件和至少两组导向组件，所述垂直驱动组件和旋转驱动组件分布在所述轿厢的上端；
12.所述垂直驱动组件包括垂直驱动马达、变速箱、垂直驱动齿轮和集电器和制动装置，所述垂直驱动齿轮至少上下对称各设置两组，并分别对应与所述一对齿轨啮合传动；所述集电器与所述滑触线电性连接；
13.所述旋转驱动组件包括旋转驱动齿轮，所述旋转驱动齿轮设置在所述轿厢上部，用于与所述固定齿轮啮合传动；
14.所述至少两组导向组件对称排布在所述轿厢的两侧，分别与所述一对倒l形导向轨滑动连接，每组所述导向组件具备导向轮轮架和导向轮对。
15.进一步的，所述导向轮对包括内导向轮对和外导向轮对，所述内导向轮对与所述倒l形导向轨的内侧面相抵接，所述外导向轮对与所述倒l形导向轨的外侧面相抵接。
16.进一步的，所述轿厢具备轿厢和轿厢门，所述轿厢的前侧与轿厢门呈弧形。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.本发明设计的垂直双面电梯轨道系统，利用一条具有双面通行能力的垂直轨道，将垂直井道等分为二，形成第一井道和第二井道，在第一井道和第二井道中，可同时布置多个具有独立驱动能力的轿厢装置运行，每个轿厢装置即可沿固定双面轨的两面和旋转双面轨的两面作垂直升降运动，也可在旋转双面轨的配合下在两井道间旋转，两个井道内运行的轿厢，在操控系统的控制下各行其道，互不干涉。当一条井道内出现阻塞，系统会令后续的轿厢，在旋转双面轨的加持下转换到另向井道，以绕过阻塞处继续运行，避免了多个轿厢在运行中相互冲突现象的发生，提高了轿厢的运行的效率和灵活度。
附图说明
19.图1为本发明的垂直双面轨系统的整体结构示意图；
20.图2为本发明的旋转双面轨上对称分布两个轿厢装置的俯视图；
21.图3为本发明的固定双面轨与旋转双面轨的多角度示意图；
22.其中c为固定双面轨的侧视示意图，c
′
为固定双面轨的顶视示意图；
23.d为旋转双面轨的侧视示意图，d
′
为旋转双面轨的顶视示意图；
24.图4为本发明的固定齿轮、定位组件及中心旋转轴在窗口中的连接关系示意图及定位组件的局部剖视示意图；
25.图5为本发明的垂直轨道与垂直驱动齿轮和旋转驱动齿轮三者间的连接关系剖面示意图；
26.其中：
27.101、固定双面轨；
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102、旋转双面轨；
28.103、轿厢装置；
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104、电梯厅门；
29.105、垂直井道；
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106、导向轮对；
30.107、中心旋转轴；
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108、变速厢；
31.201、上横担；
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202、导向轮架；
32.203、垂直驱动齿轮；
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204、固定齿轮；
33.205、旋转驱动齿轮；
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206、集电器；
34.207、内导向轮；
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208、外导向轮；
35.209、齿轨；
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210、滑触线；
36.211、垂直驱动马达；
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212、轿厢门；
37.213、轿厢；
38.301、上支承座；
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302、下支承座；
39.303、上轴套；
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304、下轴套；
40.305、电枢组件；
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306、上轴端；
41.307、下轴端；
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308、下横担；
42.309、锁栓；
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310、固定座；
43.311、倒l形导向轨；
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312、通孔；
44.501、拨杆；
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502、定位孔；
45.503、弹性件；
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504、窗口；
46.505、滑槽。
具体实施方式
47.以下，为了便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现参照附图来做进一步说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
48.在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
49.请参阅图1为本发明的垂直双面轨系统的整体结构示意图，包括垂直井道105和轿厢装置103，垂直井道105内部中间设置一条垂直轨道，垂直轨道将垂直井道一分为二，形成对称的分布的第一井道和第二井道，如图1中的a、b两个电梯轿厢装置通道，第一井道和第
二井道内均可容纳一部轿厢装置103垂直升降，具体的说，第一井道和第二井道的宽度尺寸与一部轿厢装置103相适配，每边的井道在竖直方向都可容纳多部轿厢装置103同时运行。垂直轨道由两种类型的双面轨串联而成，每节双面轨的两面均可以对称形式分布两部轿厢装置 103，且双面轨的数量与楼层的层数对应。两种类型的双面轨包括若干节固定双面轨101和若干节旋转双面轨102，若干节固定双面轨101和若干节旋转双面轨102对齐并交替串连，每节固定双面轨101的上下两端对应串连一节旋转双面轨102.在a、b两个电梯轿厢装置通道中，可同时分布多部具有独立驱动能力的轿厢装置103在其间运行，每个轿厢装置103在各自驱动马达的驱动下，即可在固定双面轨101的两面和旋转双面轨102的两面垂直上下直行，又可在旋转双面轨102的配合下，在a、b两个电梯轿厢通道间作切换和旋转，继而实现由多台轿厢装置103组成的运行系统在，a、b两个电梯轿厢通道间，即可作同向超越运行，也可作相向交会运行。
50.如图1所示，本发明的垂直双面电梯轨道系统的运行方式如下:当2#轿厢装置103接到系统发出的控制指令，执行下降运行任务，此刻，由于1#轿厢装置103占用了下降通道，2# 轿厢装置又因运行在固定双面轨101上，不能执行旋转动作，所以系统发出指令，让处于旋转双面轨102上的1#轿厢装置103执行旋转动作，使1#轿厢装置从a通道转换到b通道，将 2#轿厢装置103的下降通道让出，2#轿厢装置103则继续执行下降运动，直到目的楼层为止；
51.当1#轿厢装置103受操控系统的控制，执行上升任务时，1#轿厢装置103由b通道上升至3#轿厢装置103的下方，由于受处于固定双面轨101上的3#轿厢装置103的阻挡，不能继续上升，此时，系统再次发出指令，让停滞于某一旋转双面轨102上的1#轿厢装置103由b 通道切换至a通道，绕过3#轿厢装置103所处的位置，继续执行上升运动，如此循环往复，1#轿厢装置103便可绕过所有阻碍，到达指定楼层，完成上升任务。
52.本发明设计的垂直双面电梯轨道系统，利用一条具有双面通行能力的垂直轨道，将垂直井道等分为二，形成第一井道和第二井道，在第一井道和第二井道中，可同时布置多个具有独立驱动能力的轿厢装置103运行，每个轿厢装置103即可沿固定双面轨101的两面和旋转双面轨102的两面作垂直升降运动，也可在旋转双面轨102的配合下在两井道间旋转，两个井道内运行的轿厢，在操控系统的控制下各行其道，互不干涉。当一条井道的前方因故出现了阻塞，系统会控制后续的轿厢，在旋转双面轨的加持下转换到另向井道，以绕过阻塞处继续运行。当一条井道中出现相向而行的轿厢时，系统会根据实际情况，控制其中的一个轿厢转入另向井道避让，实现对向交会，当一个轿厢中途需要转回时，亦可切换通道顺势返回，从而避免了多个轿厢在运行中相互冲突现象的发生，提高了轿厢的运行的效率和灵活度。
53.在本实施例中，如图3所示，每节固定双面轨101包括一对基板ⅰ、上横担201、下横担308、上支承座301、下支承座302和一对基础滑轨组件组成，具体实施时，基板ⅰ为一条矩形型材的两面对称的固设金属板，作为轨道铺设的基础。基板ⅰ的长度与轿厢装置103的高度适配，在每节基板ⅰ的一个面上可容纳一部轿厢装置103，两个面上则可分布两部轿厢装置103.在基板ⅰ的左右两侧均对称的固设一对基础滑轨组件，其中，一对基础滑轨组件包括一对具有内卷边形状的倒l形导向轨311，一对倒l形导向轨311对称排布在基板ⅰ的中轴线两侧，一对齿轨209和一对滑触线210等间距的间隔对称排布在一对倒l形导向轨311 的内侧。具体实施时，滑触线210分电源线与通讯线，分别负责将系统中的动力电源和通讯信号
连通起来。上横担201、下横担308则分别对称分布固接在基板ⅰ的上下两端并形成左右两翼，上横担201、下横担308与基板ⅰ的上下端平齐，从而使固定双面轨整体成“工”字型，上横担201、下横担308的长度与垂直井道105的内截面适配，因而，整个固定双面轨101是由上横担201和下横担308垂直固定在垂直井道105内的。上支承座301、下支承座302则分别设置在固定双面轨101上下两端面的中部，也即设置在上横担201和下横担308 的顶端中部。上支承座301和下支承座302，用于与上下端的旋转双面轨102固定连接。
54.因而，本实施例通过在垂直轨道中分布设置有若干节固定双面轨101，若干节固定双面轨101组合起来，除承担垂直轨道的重量外，还兼具定位和锁止旋转双面轨102的功能。
55.在本实施例中，由于运行需求，在固定双面轨101与旋转双面轨102的连接处留有间隙，每节旋转双面轨102的两面均可以对称形式分布两部轿厢装置103。由于垂直轨道中所有的固定双面轨101都是被固定在同一垂线上的，轨道面之间保持平齐，因而，锁止在其每个固定双面轨101上的旋转双面轨102，也必然保持在同一的垂线上，由于两面的轿厢轨道是对齐的，所以相互间保持着互联互通状态，因而构成了a、b两个独立的垂直轿厢通道。
56.另外，旋转双面轨102的长度也略大于轿厢装置103的整体高度，以便于轿厢装置103 在其上作旋转运行时不受限制。
57.请结合图2和图3所示，旋转双面轨102包括基板ⅱ、中心旋转轴107、上轴套303、下轴套304、固定齿轮204、电枢组件305和一对基础滑轨组件，如图3所示，旋转双面轨102 的基础滑轨组件与固定双面轨101的设置方式相同，主要用于与轿厢装置103在垂直方向上滑动连接，这里就不再赘述。不同点在于，在基板ⅱ的上下两端面的中部分别设置上轴套303 和下轴套304，且在上轴套303和下轴套304的中部均设有通孔312(图中未示出)，通孔 312与中心旋转轴107适配，中心旋转轴107的长度略大于旋转双面轨102的高度，中心旋转轴107垂直贯穿基板ⅱ，并分别穿出上轴套303和下轴套304，本实施例中，旋转双面轨 102可绕中心旋转轴107旋转，为减少旋转阻力，可在各转动副之间设置轴承，在上轴套303、下轴套304中插入中心旋转轴107后，旋转双面轨102两端有轴端伸出，分别形成上轴端306 和下轴端307。
58.因而，每节固定双面轨101的上端的上支承座301可与位于其上方的旋转双面轨102的下轴端307固接，位于下端的下支承座302可与位于其下方的旋转双面轨102的上轴端306 固接，从而形成一个完整的组合体。当然，具体实施时，为了安全需求，可将下支承座302 设计成倒"凹"字形结构，便于稳定连接。
59.本实施例中，电枢组件305包括动力电枢与通讯电枢，在上轴端306上设有电枢组件305，电枢组件305用于将动力电源与通讯信号分配到固定双面轨101和旋转双面轨102上，即可将动力电源与通讯信号分配到与之所相对应的滑触线210上，动力电枢与通讯电枢为成熟的技术，这里不再做赘述。
60.如图4所示，本实施例中，基板ⅱ的中心部位开设有窗口504，使整节旋转双面轨102 成“口”字型，固定齿轮204则安装在中心旋转轴107位于窗口504的部分靠上端，固定齿轮204用于与轿厢装置103在水平方向上转动连接.
61.在本实施例中，为了起到控制轿厢装置103的旋转和限制其旋转的作用，中心旋转轴107 位于窗口504的部分还设有定位组件，其中，定位组件包括:固定座310、弹性件503、锁栓 309、拨杆501、滑槽505及定位孔502。固定座310以左右对称的形式固设在窗口504内
的中心旋转轴107上，可挨着固定齿轮204设置。固定座310的两侧设有内腔，锁栓309与固定座310的内腔适配，锁栓309在固定座310间只能作伸缩运动，固定座310和锁栓309间设有弹性件503，定位孔502设置在窗口的两侧内壁与锁栓309对应，其孔的形状与锁栓309 适配。锁栓309的两侧对称的设有拨杆501，与之对应的部位设置有滑槽505，拨杆501设置在滑槽505中，并可沿滑槽505平移，拨杆受外力作用驱动锁栓卡入或退出定位孔。本实施例中，锁栓309的两侧设有拨杆501的目的是从定位组件的两侧均可对其施行解锁操作。
62.本实施例中，轿厢装置103均具有独立驱动功能，每个轿厢装置103均具备包括驱动组件、导向组件及轿厢，其中驱动组件包括垂直驱动组件及旋转驱动组件，本实施例中，为适配垂直轨道的整体结构，只在轿厢装置103的侧部设置所驱动组件及导向组件。如图5所示，其中，垂直驱动组件包括垂直驱动马达211、变速箱108、垂直驱动齿轮203及集电器206，垂直驱动马达211、变速箱108及垂直驱动齿轮203均设置在轿厢装置103的上部，垂直驱动齿轮203与固定双面轨101和旋转双面轨102上的齿轨209对应啮合，组成齿轮齿轨传动副。当垂直驱动马达211启动时，输出旋转力矩，经变速箱108，驱动垂直驱动齿轮203旋转，由于齿轨209是固定的，所以在导向组件的限制下，垂直驱动齿轮203的旋转只能使轿厢装置103沿垂直轨道上作升降运动。具体实施时，为运行可靠，在同一根齿轨209上应至少上下对称的设置两个垂直驱动齿轮203，即两侧的齿轨209上至少对应的分布设置四个垂直驱动齿轮203，所有的垂直驱动齿轮203规格一至且同步受驱动运转，另外，在垂直驱动组件上还可设制动装置，制动装置可采用现有的制动设备，这里不再赘述。集电器206与滑触线210适配，负责将滑触线210上的电源和通讯信号引到轿厢装置103上来，在每根滑触线210上，可以以上下对应的方式分布两个集电器206，以保持两者间的良好接触。
63.本实施例中，旋转驱动组件包括旋转驱动齿轮205，旋转驱动齿轮205设置在轿厢装置 103的上部适当位置，用于与固定齿轮204啮合传动。具体实施时，通过设置机械结构，使得旋转驱动齿轮205既可与固定齿轮204作离合运动，又可绕固定齿轮204作旋转运动。固定齿轮204固接在中心旋转轴107上，中心旋转轴107又是固接在固定双面轨101上，因此中心旋转轴107本身不能转动。
64.值得注意的是，本实施例中，垂直驱动组件和旋转驱动组件互为联锁，两者不可同时工作。
65.在系统控制作用下，当轿厢装置103不需切换a、b轿厢通道运行时，旋转驱动组件不动作，旋转驱动齿轮205与固定齿轮204分开，不影响轿厢装置103垂直升降。
66.当需要切换轿a、b厢通道运行时，轿厢装置103须完全进住到旋转双面轨102的有效范围内，且在垂直方向保持相对静止状态。此时，旋转驱动组件即旋转驱动齿轮205才能开始启动，系统发出控制指令，使旋转驱动齿轮205与固定齿轮204啮合，系统控制解锁机构动作，解锁机构用于与定位装置配合，用于实现其开锁和闭锁。具体实施时，解锁机构可以采用与拨杆501连接的机械伸缩杆，解锁机构的解锁力矩推动两侧的拨杆501克服弹性件503 的阻力，使两侧的锁栓309向固定座310内收缩，当锁栓309完全脱离定位孔502后，解锁机构停止，旋转驱动马达启动，带动旋转驱动齿轮205旋转，由于固定齿轮204是固定的，所以旋转驱动齿轮205的转动，只能使轿厢装置103绕中心旋转轴107旋转。当轿厢装置103 旋转180度后，旋转驱动马达停止，系统控制解锁机构反向动作，解锁力矩释放，锁栓309 在弹性件503的作用下被从固定座310中推出，使其与分布设置在窗口504两侧的定位孔502 卡
合，定位组件重新锁止，此时，旋转驱动齿轮205与固定齿轮204重新分开，旋转驱动组件停止，垂直驱动组件恢复工作，如此，便可完成轿厢装置103由一个通道切换到另一个通道的任务。
67.本实施中，至少两组导向组件分布设置在轿厢装置103的侧部，具体实施时，在同一根导向轨311上以上下对应形式至少分布两对导向组件，因而，两根倒l形导向轨311上至少对称对分布设置四个导向组件。其中，导向组件包括导向轮对106和导向轮架202，每对导向轮对106至少有两个单个导向轮纵向排列组成，包括内导向轮对207和外导向轮对208，内导向轮对207分布设置在倒l形导向轨311卷边的内侧，与倒l形导向轨311内卷边的内侧面相抵触，且可在其上滚动，内导向轮对207是抑制轿厢装置103前后摆动的，外导向轮对208分布设置在倒l形导向轨311左右两侧的外侧面，与倒l形导向轨311的外侧面相抵触，且可在其上滚动，外导向轮对208是抑制轿厢装置103左右晃动的。
68.导向轮轮架202分布固设在轿厢装置103与倒l形导向轨311相对应的侧部，导向轮架 202用来安设内导向轮207对和外导向轮对208，两种导向轮对可以轴联方式固设在导向轮架 202相应的位置上，且均可绕轴转动，在所有导向组件的共同制约下，轿厢装置103只能沿垂直轨道作升降运动。
69.本实施例中，轿厢装置103包括轿厢213和轿厢门212，轿厢213是以侧挂的方式设置在驱动组件的下方和导向组件的外侧部，需要说明的是，为增加垂直井道105的空间面积利用率，轿厢213前侧与轿厢门212及电梯厅门104均可对应的设计成弧形，电梯厅门104设置在每层楼的楼层间，供人员乘坐电梯使用。
70.综上所述，本发明采用成熟可靠的机械原理，安装、维护和使用成本低廉，对配套的高层建筑无特殊要求，本发明中，由于垂直轨道的两个轨道面均可以运行轿厢装置，因而垂直轨道就像公路中间的隔离线，将一条垂直井道分成a、b两条，两条通道就像双向公路的两个车道，每条井道等同于一个车道，轿厢装置等同于行驶的车辆，因此、在每条井道中运行的多个轿厢，就像行驶在双向公路上的车辆一样，通常情况下，两个不同方向运行的轿厢，在系统的控制下各行其道，互不干涉。
71.另外，本发明可在既有的电梯井道中安装，不需对其进行改造，可作为传统电梯的革新换代产品。本发明采用了具有独立运行能力的轿厢装置，可根据人流量的大小，在不改变系统硬件的情况下，随时增减运行的轿厢数量，以满足人们的实际需求，大大的减少了待梯时间，可有效的解决高层建筑的垂直交通拥堵问题。
72.以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。