铰接细索列车的制作方法
【专利说明】铰接细索列车
[0001]本申请为申请号为201280072660X的发明专利申请的分案申请；
[0002]原申请的申请日:2012-12-15 ;
[0003]原申请的申请号:201280072660X ；
[0004]原申请的名称:铰接细索列车。
[0005]关键词:铰接细索列车，垂直运输，可持续的，动态制动，管道巨型框架。
[0006]垂直式生活:无法改变的事实
[0007]高层建筑物的数量在过去的30年中增加了两倍。在1982年，竣工的高层建筑物的数量为2091，在1992年为3048，在2002年为4306，而在今年，也就是2012年，我们有7409个，并且在世界各地，这个数量正在快速增长。(摩天大楼城市(Skyscrapercity)，2012)
[0008]在最近的几十年中，世界经历了前所未有的城市增长。在2008年，世界人口第一次地平均分布在城市和农村地区。世界上多于400个城市拥有超过100万居民，19个城市超过1000万居民。发达国家的城市化率大约74%，而欠发达国家44%的居民居住在城市地区。然而在许多欠发达国家，城市化的发展迅速。预期到2050年，世界人口的70%将会城市化，并且大部分城市增长将产生在欠发达国家。(人口资料局(Populat1n ReferenceBureau)，2012)
[0009]在1950年，英国79%的人口住在城市，已经是一个很大的数字，但是该数字到2030年，将增加到92.2%。在其他地方，在1950至2005年之间，中国的比例从13%增加到40.4%，并且预期到2030年将增加到60.3%。但是，博茨瓦纳经历了巨大的流入。明年，预期将有61.2%的人口居住在城市区域，而回到1950年，仅有2.7%的博茨瓦纳人居住在城市。(卫报(Guardian)，2012)
[0010]在中国和东南亚，许多巨型城市正在建立，并且摩天大楼的数量不断地增加:垂直式生活正在并且将要继续成为无法改变的事实。对高效的高层建筑物的节约能源和空间的需求比以往任何时候都多。铰接细索列车和管道巨型框架是一种满足持续增长需求的解决方案。
【附图说明】
图1详细说明了 10个高层建筑物的基本资料；
图2示出一系列由一定距离分开的列车的铰接细索列车以及其在轨道上的上升和下降；
图3至图5示出变化的循环结构；
图6示出乘客车厢的转换的动作研究；
图7示出一个具有长方体车厢和桶形车厢框架的列车；
图8示出一个具有空气动力学的列车；
图9示出单个、偶数和奇数循环结构的倾斜和转动要求；
图10示出上升/下降长度范围内下降加速度、下降减速度、上升加速度和上升减速度以及最短时间和最大速度； 图11示出横跨在列车间的缆线；
图12示出三维管道巨型框架；
图13示出铰接细索列车的车站的细节；
图14示出三个通用形状和表格示出可用容积率；
图15不出一个垂直运输方案；
图16示出管道巨型框架的结构性能；
图17示出管道巨型框架提供的各种建筑结构。
[0011 ] 重新思考垂直交通
[0012]摩天大楼是随着18世纪50年代的升降机和18世纪80年代的电动升降机的发明而诞生的。在楼层间运输人和货物的概念是创新性的并推动摩天大楼的发展。随着建筑物的高度发展，于是提及到升降机的数量和聚集升降机到中央大厅的概念。银行升降机提高效率和减少等待时间。升降机的速度随着时间而增加，但是单独的箱子置于垂直的竖井中的原始概念始终相同。在高和超高建筑物中，这种垂直运输的概念需要很多升降机和竖井，并且这种需求减少剩余可租/可售楼层空间的数量。这个缺点加剧了更长的等待/行进时间和更高的能源消耗。可以看见的是，随着建筑物的高度的增加，垂直运输目前的概念需要重新思考。很明显的是，高和超高建筑物就类似于垂直的城市。在一个水平的城市，拥有住宅、办公室、酒店、大型购物中心、电影院、医院等是很常见的，并且使用公共汽车和地铁作为一种交通工具是很常见且合乎逻辑的。相同的逻辑和常识可以应用于垂直的城市，并且如果升降机是公共汽车，那么铰接细索列车就是地铁。
[0013]以上针对于需要在地面以上的建筑中的垂直交通的讨论也适用于需要垂直交通的地面以下的情形，例如，地下采矿作业和地下的地铁站。
[0014]铰接细索列车的概念
[0015]铰接细索列车(如图2所示)是一系列隔开一段距离的列车，例如，每隔250米。列车水平置于特定被指定为“车站”的楼层，并且这些车站相互隔开，例如，垂直建筑物或地下竖井高度的每隔250米。列车在车站之间的水平队列变换到车站之间的垂直队列，保持乘客处于水平站立姿势。列车在轨道上上升和下降，从建筑物或者地下竖井的一端迂回前进到另一端。如图2所示，当上行轨道向右穿行，向上和向左，下行轨道向左穿行，向下和向右。轨道在建筑物的底部和顶部一起过渡，并形成一个循环。铰接细索列车同时在所有的上行和下行车站停止，卸下和装载乘客，然后向上和向下继续行进到下一个车站。车站之间的中间楼层配有传统升降机。循环结构可以变化(图3、4和5)并且取决于建筑物和地下竖井的几何结构。
[0016]列车的概念
[0017]铰接细索列车是由列车车厢组成的一系列的列车，并且列车车厢包括乘客车厢和车厢框架。铰接细索列车按照如下设计，即使列车队列从水平变换到垂直，乘客始终保持站立。这意味着车厢需要在车厢框架中倾斜。进一步地，为了使得在建筑物的顶部和底部以及地下竖井的列车队列的变换，铰接细索列车需要按照如此方式行进。
[0018]在建筑物顶部和底部的过渡的运动研究表明，乘客车厢可能围绕三个轴经历旋转，倾斜、转动和偏航(图6)。动作研究包括:1.)为了使得乘客保持站立，车厢需要倾斜，
2.)为了促使在队列的弯曲部分的变换，车厢需要转动和偏航，以及3.)为了促使在队列的垂直部分的变换，车厢(仅)需要转动。促进这些动作的概念即是在球形车厢框架中装载一个立方的(长方体的)形状的乘客车厢。长方体车厢可以在球形框架中倾斜、转动以及偏航。
[0019]在队列的垂直部分实施过渡动作要比弯曲部分看似简单些。这消除了车厢偏航的需要。在列车车厢之间而不是在车厢中的转动动作变得有意义。可以通过旋转列车车厢之间的连接机构来实现。从而产生拥有长方体车厢、桶形车厢框架的列车(图7)。通过空气动力学来减少阻力来组成和塑造列车是自然发展(图8)。每个车厢有8套轮子并在四个轨道上滚动。
[0020]高度和宽度均为2.2米的列车框架产生基于几何机构的直径为3.11米的列车框架，并且展示了总体车厢框架的外直径为3.5米。也展示了总体框架长度为3.5米，并产生一个方形的列车横截面。最终的车厢尺寸要匹配建筑物和地下竖井的结构以及需考虑的乘客/货物的流量。
[0021]运动的策略
[0022]如图9所示，显示了单个、偶数和基数循环结构的倾斜和转动要求。
[0023]加速度和速度的策略
[0024]在垂直边推荐的最快的加速度为lg。这将会导致在自由落体加速度和上升减速度中出现0g的环境以及在自由落体减速度和上升加速度中出现2g的环境(图10)。加速度大于lg将会把乘客或货物从地板上分离，必须要加以限制。当采用lg的加速度和减速度时，将需要10.1秒来穿过我们例子中间隔250米的车站，并且列车将达到最高速度为178千米/时。图10描述了一系列上升/下降长度对应的最短时间和最大速度。很明显的是，lg的环境将会超出一些乘客的舒适水平，因此，需要引导研究来确定最大可用加速度。
[0025]例如，列车之间的循环时间可以大约为250米。预计乘客在车站下车和上车大约使用20秒至30秒。列车也需要大约5秒从车站驶离并在上升/下降加速之前处于垂直位置。这个，加上10秒上升/下降时间，在列车处于高峰使用时段，加起来总共估算的1分钟循环时间。在非高峰时段，列车行进和循环的次数可以减少。
[0026]驱动/制动齿轮
[0027]铰接细索列车是一系列通过缆线或一些其他媒介连接在一起的列车。锚索跨越列车，并绕在齿轮上，在齿轮处队列位置从车站中的水平变换到垂直上升/下降(图11)。齿轮连接到当制动时捕获能量和驾驶时为系统提供能量的发电机/发动机。
[0028]动态制动、能量存储和功率提取
[0029]当下行的有效载荷比上行的有效载荷重时，铰接细索列车从列车的制动、动态制动中捕获能量，并存储。当上行的有效载荷重比下行的有效载荷重时，存储的能量将用于加速铰接细索列车。能量的捕获和再利用使得铰接细索列车能够可持续。例如，当午饭时间接近，大部分乘客将沿着建筑物向下转移，用于制动铰接细索列车的能量将被存储，并且用于为午饭之后沿着建筑物向上的乘客提供能量。
[0030]原型建筑物
[0031]为了进一步解释铰接细索列车，展示了原型建筑物。建筑物的尺寸图为40米乘以45米，高度为620米，有120层。这个结构在短方向上的细长比为