网络快车理论及技术解决方案所涉及到的问题是一个世界性的并且各国正在试图努力解决的交通难题。
交通技术背景及存在的问题:首先实现非常高的运行速度的动力是不存在问题的。就目前世界上各个单方面的交通技术而言,都已经够高了,那么为什么还没有彻底解决问题的交通工具出现呢?解决交通工具的缺点或者说集合各种交通工具的优点即可以彻底解决交通问题。目前限制交通能力的瓶颈问题关键有三个,一是前后车辆的大间距问题,法国和日本的智能运输系统已经提出了解决方案,日本采用在道路地下埋设磁块的自动引导方式,法国采用超声波检测距离技术,前后车辆的最小间距只有0.3米,也就是说减小前后车辆的间距问题是可以解决的;二是普通站台限制了车辆的通行能力,本文中称现有公汽或轻轨站等为集线站,即当所有车辆达到一定的速度之后,站台无能力供应满足线路运能的需要,也即要么运行速度高不起来,要么车辆的运行间隔时间或间距比较大,总之集线站的通行能力是很小的,其实早就已经被提出了待避线方案,并且美国的“空中的士”已经采用了单条待避线建站,但是它只解决了站台不挡道问题,“空中的士”的站台属于我所提出的最简单的低速的交换站,线路的通行能力及通行速度还比较小,我将交通交换上升到理论,我提出可以满足从低速到超高速线路的按运能和线路速度的需要能力建站的各种交换站,即按需要建设各种规模不同的交换站,它将可以满足客货及时并且快速地上下车,以及可以满足线路的最大运能(说明:运能与速度成正比),简单地说就是网络快车的交换站将不再会限制线路的运输能力;第三就是需要不用换乘或无中转的像血管状或者说像信息网络状或像通信网络状的智能化高速路由的网络化交通系统,(说明:虽然公路和街道实现了这种网络,但是由于大小汽车存在诸多的不足,很显然其运能有限,公汽需要换乘,再说的士也不是大众化的交通工具。)很显然现有铁路或轻轨或地铁等的大型化的车辆相对小型化的车辆,存在土地空间和线路造价两个难以逾越的问题,绝不可能实现细网络化,网络快车中提出的小型化的智能化的高速路由的网络快车可以实现细网络化,并且运能特大。网络快车的核心技术就是实现高速交换和线路路由,它是智能运输系统的最高形式。
对网络快车为什么有这个把握呢?因为交换和路由理论是现有技术的综合和总结以及升华,或者说创新,它符合理论发展的规律,它也符合一系列公认的交通发展趋势;对解决问题的技术也经过了从简单到复杂,再从复杂到简单的过程,需要把它想穿,看透。虽然说对其中一些(包括未写完的)上天入地的技术方案可能会存在争议,基本的交换、路由、分道、合道、加速带和减速带、永磁磁浮、直线直流电机等都有现实的原形,并且技术原理比较简单,实现它并不难,它不像现有的超导和常导磁浮因技术复杂而存在技术上不够成熟的问题。网络快车在基本的自动控制技术上还相对现有的智能化交通高技术简化了许多。交通路由还了路由词义的本义。路由软件的高复杂性体现在高可靠性、高可用性以及鲁棒性。实现交通路由软件的功能同实现数据路由软件的功能一样并不复杂。但是难点在于需要该软件每年365天,每天24小时高效可靠地运行。这是研发人员的事情。再说交通路由软件是分车辆微电脑、站台电脑、服务器三级协调实现或两级甚至车辆微电脑一级动态实现,并且软件具有可升级性。(它类似于移动通信的基站、基站控制器、移动交换中心。)(现有轻轨和地铁等交通控制通常是车辆和站台电脑两级控制,因为它限制在一个城市的小范围内,没有大范围的路由控制需要;第二可以说乘客在地铁等车上任何都不能改变,而在网络快车上的乘客将可以在车辆上自由改变达到目的地等,它将需要计费和鉴权等服务器的配合。)
曾经有过很多很多的梦想,在残酷的现实面前只得一一的放弃。只留下一个不可丢掉的梦想----网络快车。不管困难有多大、也不管压力有多大,尤其是面对生存的压力,以及时代的责任。只要我还能够做到的,我就应该去做到。它不仅仅是一种社会责任,更重要的是奉献。我总是在问自己,我不做,谁做?我从网上检索资料中可以看到,有成千上万的精英想做它,并且正在做它,而且耗费了无数的社会资源,如果已经做好了就用不着我来做了,如果还没有做好,我必须去做。在我自己看来我这次失业是一次机会,如果我这次不将《网络快车》写出来,今后我将很难得有机会了,毕竟我生存的压力太大。基本的网络快车理论以及主要的相关技术已经写完了。我一边写,一边也得不断地提升自己的思想境界,同时也在反思,为什那么多精英人才没有做到它呢?我总结的是它需要劳动、思考、学习、奉献。这几个字实际上是对人格的一种重要概括,人格的力量或者说人格的高度将决定事业的高度和深度。我只得对人说,我个人的小环境虽说糟糕透了,但社会的大环境变得越来越好,至少我此刻还有写出《网络快车》的条件。
网上有关于创造能力的答案。有文章说“****奇迹年”完全是学术自由、思想自由的产物,而不是计划经济或“计划学术”的产物。而许多的故事告诉我们,“国际一流”是可遇不可求的,只有创造学术自由、思想自由、学者可以安心做学问的环境,“国际一流”才有可能在某个时候出现。奇迹来自自由的思考。而自由的思考需要物质生活的保障,还需要闲暇的时间。我认为这只归纳了劳动、思考、学习,其实很多人已经做到了劳动、思考、学习,那又为什么没有出大的成果呢?我认为更加重要的是奉献,是人格,是造福人类的精神,需要树立努力创造财富和节约社会资源的创新思想。
本文提出网络快车理论及技术解决方案有三个前提就是,一是存在大量交通需求而传统交通工具又不能从根本上解决问题;二是目前世界上单方面的交通技术而言,都已经达到很高了,出现网络快车是一种必然的趋势,写出《网络快车》是时代的产物。(如果早20年,我估计就是我也很可能写不出来,如果我现在不写,我认为20年之内也一定会有人将它写出来,只不过可能是经过多个人逐步地写出来或者说创造出来。因为我从众多资料上已经感到了交通技术正在向网络快车逼近,他们只差我的高速交换和线速路由理论而已,如果现在只公布网络快车的理论,其技术解决方案世界上的很多人都能够想出来。其实难就难在交通统一理论,难就难在将网络中的交换和路由理论应用到交通中去。)第三就是需要个人复杂的思想或思维和复杂的经历,才能具备复杂的知识结构,才能够将复杂的看似不相关的事物联系起来,才能够比较全面地看问题(补充说明:《网络快车》初稿就像一个大杂烩,涉及到众多技术领域,例如并不重要的上天入地和海运等等,这些今后可能会在网上公布而没有必要重视它),才能够深刻地看问题,才能将“劳动、思考、学习、奉献”的人格达到一定的高度。
对高速交通工具的追求是人类创新的源泉和永恒的梦想之一。便捷、快速、高效的采用交换和路由原理的网络快车可以运送劳动者本身即人、可以运送所有生活资料即劳动产品、可以运送大多数生产资料即生产工具,小型网络快车在运输中可以避免一切不合理或不必要的运输。小型网络快车唯一的不足是不能运输太大太重太长的生产资料,而大型网络快车可以补充。从长远看仍然需要铁路和公路等作为它的有益补充,而不可能废掉铁路和公路等现有的交通方式。按照网络快车的高速路由理论适量改造已有的交通是必要的,即智能运输系统(ITS)也正方兴未艾。虽然现有铁路和公路可以按照网络快车的高速交换理论进行大型化改造,但其代价将会是高昂的,因此只适合对极少量的极繁忙的站进行高速交换站改造或新建站。
网络快车的初步定义:网络快车是一种将信息网络中的交换和路由原理应用到交通和电梯中的理论,即将网络、通信、公交、电梯通过交换理论统一起来,提出一种全新的网络化的公共交通工具,以及交换式电梯。网络快车的主要特点是公交小型化、网络化、运能大、随到随走、建站灵活、站距小、依据站距远近可以实现从低速到超高速的客货混运、在网络内可以真正实现点到点的乘座(可以不用换乘)、建设灵活(小到村镇中建几百米,大到全国甚至全世界联网)、单位建设成本低,车辆模式灵活多样。网络快车可以采用超高速胎路轨、最理想的超强永磁磁浮、胎路、轮轨、气浮、独轨、真空管道等形式。
交换式电梯的主要特点是运能大、随到随走,交换式电梯主要可以分为斜式或螺旋式轮路或磁浮座梯、垂直轨道式电梯等。电梯可以看作是公交线路的延伸,小型货运甚至还可以到达建设有网络快车管道的住宅的户内,如厨房。特种车辆还能够提供侧移下货站或下电梯后的近距离运输。网络快车能够将各种不同速度的运输从理论上统一起来,
并且网络快车可以将海陆空交通从某种角度统一起来。网络快车系统的物流定义为物品从供应地或生产线向接收地或最终用户的实体流动过程。根据实际需要,将开采、汇集、运输、储存、运输线路存储、生产线存储、装卸、包装、流通加工、配送、分发、自动收货、信息处理等基本功能实施有机结合。
1.(提出交通问题)人类在二十世纪实现了飞机上天,火箭等上太空。水陆交通更是缤纷多彩不胜枚举。人类在本世纪的交通构想有,高超音速飞机,空天飞机,飞出太阳系的第二宇宙速度飞船(最快的交通是上天),火箭入地(最难的交通是入地),汽车会飞,无人驾驶,智能运输系统等等。人类在本世纪初的交通现状,随着社会经济的不断发展和人们生活水平的普遍提高,整个社会对交通运输的需求日益增加,但交通状况恶化及其伴生的安全事故、空气污染等一系列问题越来越困扰着有关的政府当局。交通运输对经济发展的制约作用不同程度地普遍存在于每个国家/地区,如何解决大城市周围地区交通拥挤和堵塞现象几乎成了最为棘手的难题之一(问题最大的交通是陆地交通)。
2. (人类交通的大发展)总之,进入20世纪以来,世界交通运输技术的发展,可谓是日新月异,其变革的速度之快,也是前所未有的。那么,到21世纪,世界的交通将怎样发展呢?普遍公认为,无污染或低污染的绿色化、高速化、智能化以及舒适、便捷是21世纪交通发展的基本趋势,人类交通将大发展。
3.(新型城市客运工具展望) 展望新型城市客运工具,人们已经提出了新型城市交通工具总的趋势是,向运输量大、安全、快速、舒适、省钱、节能和少污染的方向发展。
4.(划时代的新交通系统)公认的观点是,城市交通面临着新的改革,建立一种自动化、高效率的,既具有公汽的大众性和经济性,又有小汽车的灵活性和适应性的新型客运系统十分必要。自动化程度最高的是轨道运输系统的线路形成网络,车辆小型化,在计算机的控制下,许许多多的车辆协调地在网络上自动运行,能如同出租小汽车一样,满足乘客需要。但速度、安全和环境保护方面,均远远优于小汽车,且无人驾驶。未来大城市的交通发展前景将是划时代的新交通系统。同时指出,随着社会经济的不断发展和交通运输量的持续增长,利用智能运输系统(ITS)来提高道路的利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒适性,已成为未来交通运输的发展方向。
5. (交通工具与运输的平衡问题)但是在目前,就陆地交通工具而言,绿色(无污染或低污染)化已经能够达到,如氢燃料汽车;高速化也已经能够达到,如高速轮轨和磁浮等;便捷也已经能够达到,如的士;运输量大、安全、快速的交通工具如火车;节能和少污染可采用各种电动车;智能化以及舒适也已经能够达到。
同样地,未来个人交通工具的材料、形状、高度智能化、高效和环保五个特点目前也可以分别达到。
换句话说,交通工具的“高新尖”都已经初步实现,为什么交通还是一个非常突出的问题呢?问题就是还没有同时达到这些特点的交通运输工具。
虽然目前已经提出了许多的具有众多优点的新型交通运输工具。显然小汽车智能运输系统还将会保留小汽车的众多不足,轨道化的空中的士仍然保留有的士的不足,桥网存在运输量小和速度慢的不足。换句话说,目前需要一种交通理论将现有的各种交通工具的优点统一起来,即需要实现快速交换和路由的交通工具——网络快车。
总之,目前的交通问题最终是交通工具与技术、运输需求、运能、效率、资金投资及其回报效益的平衡问题,也就是说目前迫切需要一种或多种能够达到技术上先进、大运能、高效率、环保、低(或较低)建设运维成本的新型交通工具。
6.
公众与政府、社会、企业考虑交通角度不同。公众角度考虑交通,首先需要便捷、便宜,其次是快速、安全,再次是舒适、零换乘。而运输量大、高效、绿色、环保、节能和少污染、材料、形状、高度智能化、资金投资及其回报、交通占地、低建设运维成本是政府、社会和企事业单位考虑的问题。因此,较理想的交通是少走路,最好是从楼层或大楼或其它出发地开始到楼层或大楼或其它目的地,即点到点的运输;随到随走,零换乘;便宜、快速、安全、舒适。能够满足它的交通必需是网络化、小型化、快速、高度智能化的交通工具——网络快车。若网络快车还满足运输量大、高效、绿色、环保、节能和少污染、材质优良、形状美观、资金投资相对较少及其回报率高、交通占地相对较少、低建设运维成本则是最理想的大众交通工具。
7、 根据发明创造的演化发展规律我们可以预测到未来具有全新意义的新型个人交通工具。其突出特点是:①交通工具的部件很少是由笨重的金属材料制造而成,而是由介于有机物与无机物之间的一种新型生物质制成,质量小、强度大。②它将是柔性的,不再像现在汽车这样坚硬、冷冰,可以根据行驶需要自由伸缩、改变形状,人在里面也十分舒适。③它将具有高度的智能化。具有自我控制的能力,可以自动与附近其他交通工具进行沟通交流,目前车辆之间的相撞等交通事故到时将不复存在。④其能量利用效率几乎达到极限,能够把有效的能量最大限度用在作有用功上,运行成本低廉。⑤几乎不向外部环境排放有害废弃物。
这种预计与智能运输系统的发展基本趋势相一致。
网络快车可以达到它,但是在短期内可以不必全达到。
也可以将以上七点换成下面提法。从以下十多点可以看出未来之路必定是采用交换和路由理论的网络快车系统。①现有交通工具缺点集合→解决缺点。②现有交通工具优点集合→综合优点。③公认无污染的绿色化、高速化、智能化以及舒适、便捷是基本趋势,人类交通将大发展。④人们展望未来,提出了新型交通总趋势是向运输量大、安全、快速、舒适、省钱、节能和少污染的方向发展。⑤公认交通面临新的改革,建立自动化、高效率的,既有公汽大众性和经济性,又有小汽车灵活性和适应性的新型客运系统十分必要。⑥公认轨道线路形成网络,车辆小型化,在电脑控制下,许多车辆协调地在网络上自动运行,能如同出租车满足乘客需要。但速度、安全和环保方面,均远优于小汽车,且无人驾驶。⑦智能运输系统方兴未艾。⑧目前的交通问题最终是交通工具与技术、运输需求、运能、效率、资金投资及其回报效益的平衡问题。⑨目前迫切需要一种能够达到技术上先进、大运能、高效率、环保、较低建设运维成本的新型交通工具。⑩公众角度考虑交通,首先要便捷便宜,其次是快速安全,再次是舒适零换乘。政府、社会和单位考虑交通需要运输量大、高效、绿色、环保、节能和少污染、材料、形状、高度智能化、资金投资及其回报、交通占地、低建设运维成本等问题。公众希望人流最好是从楼层或大楼或其它出发地开始到楼层或大楼或其它目的地,即点到点运输;随到随走零换乘;便宜、快速、安全、舒适。社会希望物流是从源头经生产和消费再循环回到源头的符合环保的交通运输。
智能运输系统--未来交通运输的发展方向。
随着社会经济的不断发展和人们生活水平的普遍提高,整个社会对交通运输的需求日益增加。虽然政府已经或是正在大量投入财力于交通基础设施的建设,但交通状况恶化及其伴生的安全事故、空气污染等一系列问题越来越困扰着有关的政府当局。交通运输对经济发展的制约作用不同程度地普遍存在于每个国家/地区,如何解决大城市周围地区交通拥挤和堵塞现象几乎成了最为棘手的难题之一。交通量的持续增长是造成这种状况的最根本原因,而传统的解决途径主要有两个:一是加大交通基础设施建设的投入,但资金、土地等稀缺资源的有限性又是不可回避的问题,道路基础设施是不可能无限扩展的;另一个就是限制交通流量,主要是通过法律和行政的手段实现。这又分两个方面:一是控制车辆出行,如按车牌单、双号分别行驶,或是鼓励和发展公共交通,减少私家车的使用,鼓励合乘优先;再就是控制汽车保有量,以高额的税、费甚至控制上牌等来限制汽车数量的发展。这些方法短期可以奏效,但有失公平、合理。如何更有效地使用现有交通运输网络就是人们试图寻找更好地解决上述问题的重要途径之一。
人们希望通过增加技术含量的方法提高现有道路的利用率,提高道路交通的安全程度和道路使用的舒适性,智能运输系统(ITS)因此应运而生,已成为未来交通运输的发展方向。采用高速交换和线速路由的网络快车系统是一种智能运输系统,并且是最高形式的智能运输系统。
(公认的)未来交通的发展前景
总之,未来交通运输发展必将是高新技术的广泛应用,是高速安全交通全面发展的时代,人类社会的时空观念将发生深刻变革。科技的发展是日新月异的,运输工具的重大变革将深刻地影响和改变我们的生活方式和生活习惯。
网络快车的基础知识。网络化交通的特征是交换和路由,网络快车的特征是高速交换和线速路由。由于交通工具在启动和停车时都有一个加速度问题,并且加速度与加速距离、车辆运行速度、最小站距有着紧密关系。
为了便于对交通速度进行讨论,首先对公交站距和速度进行讨论。由于大众交通若采用太高的加速度,乘客的舒适性可能会受到影响。因此以加减速度为5m/s2,紧急刹车时减速度为30m/s2
,最高速度为100m/s即360千米每小时来讨论。对时速三千公里和两万公里暂不讨论。
|
序 号 |
站距 |
最高 速度 |
平均 速度 |
理论 最高 运人量 |
加速带 需长 |
加速带 实长 |
实运 人量 |
实运 货量 |
重载 运货量 |
|
1 |
30-125米 |
40 |
20 |
4 |
60米内 |
20米内 |
4000人 |
2000吨 |
1万吨 |
|
2 |
125-500m |
40 |
40 |
2.5万人 |
62米 |
|
2.5万人 |
1.25万t |
8万吨 |
|
3 |
500-2KM |
80 |
80 |
5万人 |
50米 |
50米 |
5万人 |
2.5万吨 |
15万吨 |
|
4 |
2K-8KM |
160 |
160 |
10万人 |
800米 |
100米 |
7.5万人 |
3.75万t |
22.5 |
|
5 |
8KM以上 |
320 |
320 |
20万人 |
800米 |
100米 |
7.5万人 |
3.75万t |
22.5万t |
|
6 |
8KM以上 |
320 |
320 |
20万人 |
8 |
2 |
10万人 |
5万吨 |
30万吨 |
|
7 |
8KM以上 |
320 |
320 |
20万人 |
800米 |
800米 |
20万人 |
10万吨 |
60万吨 |
|
8 |
10KM以上 |
360 |
360 |
24万人 |
5KM |
5KM |
24万人 |
12万吨 |
72万吨 |
关于站距与速度、加速带长度、运输能力表格。说明:1、运量为最高运输量,即满负荷的运输量。数值为略数,而不是确数,平均实数取值的10%-30%-70%为宜,即客运平时取值的30%,后半夜取值的10%,高峰时取值的70%。2、客货线的货运平时取值的10%,客货线的货运高峰时取值的30%,纯货运重载线的货运平时取值的30%,纯货运重载线的货运高峰时取值的70%。3、客运按每辆车箱长3米,车箱内长为外长的一半,内长1.5米,另1.5米为撞击缓冲部分,可以坐2人,在人流高峰必要时市内还可以站2人,但长途时每辆一般只坐1人,带动力的单体货车的车箱内外长与客车一致,不带动力的纯货运挂车按每辆车箱长3米计算。4、长途客运量在以上基础上减半计算。5、满负荷的运输量按每辆车箱1吨计算,重载线满负荷运输量按每辆车箱6吨计算。6、上表是加速度为1米每秒平方的加速带长,若为5的加速带长由表值除以5即可。7、每条线路的最高总运输量是各种不同速度线路之运输量的总和。
网络快车的交换组网
交通特点需要交通形成网络,并且还需要高速交换的交通网络,即网络快车。交通还需要便捷、运输量大、安全、快速、舒适、节能和少污染的绿色化、智能化。交通面临改革,建立自动化、高效率的,既具有公汽的大众性和经济性,又有小汽车的灵活性和适应性的新型客运系统十分必要。自动化程度最高的是运输系统的线路形成网络,车辆小型化,在电脑控制下,许多车辆协调地在网络上自动运行,能如同出租车一样,满足乘客需要。但速度、安全和环保方面,均远优于小汽车,且无人驾驶。这将是未来交通发展前景。网络快车必需满足以上特点和需要才能成为理想的交通方式。从交通特点和需要出发,网络快车需要小型化才能尽可能达到乘客不换乘,人或货物即到即走。
网络快车的站台分类
以网络快车的站距与速度为基本点,网络快车的交通网络可以由多种低速、中速、高速、超高速线路、甚至特别超高速线路组成,同时网络快车的交通网络由集线站、多种形式的交换站、路由站组成,并根据客货流量的需要可以灵活组网。即由多种不同速度的线路和车站按照交换和路由理论并且可以按照需要灵活组成网络快车的交通网络。
路由站指带有路由功能而不带站台的一种特殊的交换站。路由站主要是为线路服务,而通常不直接提供站台服务,若路由站提供站台服务则称之为带路由功能的交换站,以便于区别讨论。在同一段路上究竟建多少多种低速、中速、高速、超高速线路,需要按照需求和投资能力确定。
实现高速交换需要解决的问题是分道和合道。现有火车的道岔就是一种典型的交通交换系统,在火车站可以非常明显地看得到它,它有多条斜道,将一系列的直道连接起来,从而一条车道上的火车可以转移到任意一条车道上。汽车在十字路口通常是由驾驶员人工完成交通交换。但是这些交通交换有一个问题,就是交换的速度或者说是交换效率不高。
怎样实现高速交换?可以将交换分成分道和合道两个部分,即分道和合道两个问题。分道比较容易,因为分道不存在两车侧面相撞的问题,只需要解决车辆从一条车道上转到另一条车道上的问题即可,不管是采用自动转向、轮轨切换、导轮切换、导轨切换还是其它切换方式。因此分道可以实现线速分道,即高速分道。
传统轨道交通的换向系统通常设置在轨道上,采用轨道切换。很明显,轨道切换的频率通常是不高的,可以想象,扳一次道通常需要几秒钟,车辆通过还需要时间(如果慢速通过存在运输能力问题,如果高速通过存在难以精确控制的问题),并且每次扳道前后还需要保护时隙。如果每分钟扳几次道的话,则很多时间就已经花在扳道和保护时隙上了。因此,扳道道岔只适宜编组列车运行。目前的扳道道岔每小时可以通过20列以上。
而高速切换的道岔最好是选择在车辆上实现切换的方式。即道岔本身不再采用扳道,而是固定的,选择线路的机构设置在车辆上(最简单的例如方向盘,当然在网络快车中不会采用方向盘了)。当采用在车辆上切换道路选择时,车辆每经过一次道岔,车辆就对线路作出一次选择道路的反应,不管车辆是切换线路还是不切换线路,车辆都能够一辆接一辆地运行,分道就不需要保护时隙了,只是在合道时需要一点儿时间间隔,从而可以实现高速车辆路由。
合道就需要解决防两车侧面相撞和合道速度两个问题。对合道速度通过加速带的方式解决,同时在有加速带的情况下,合道处的相对速度一致或差不多(空中加油就实现了这个技术),就基本上解决了两车侧面相撞的问题,再就是通过时隙来解决,适当拉开合道时两条车道上车辆的距离,再还有一个问题就是紧急制动的问题,这个问题比较好解决。很明显在合道处的最高速度受加速度大小和加速带长度的影响,因此在高速线路上可以适当地在合道处降低车速,当然它需要以增加经过相应线路的车辆的运行时间为代价。这就是一个运行时间与加速带长短的平衡问题。
当然,在分道与合道之间的站台速度属于低速度运行,集线站和交换站在减速与加速之间站台的动力通常由站台直接提供慢速驱动力,其驱动效率比较高,因为乘客上下车的地方车辆移动速度是快不起来的,只相当于人的步行速度,当然也可以由车辆自行驱动,由高速车辆动力提供的慢速运行其动力效率是很低的。而路由站通常由车辆自行驱动,因为低速和中速线路经过路由站的车辆运行速度通常是线速运行,而高速和超高速线路经过路由站至少也应该达到中速运行。必要的情况下也可以通过采用减低交换频率的方式来提高运能,即相对加长经过路由站的车辆编组,它属于路由设置软件提高运能的方案,它是路由软件的基本功能之一。
网络快车的交换站设置。为了方便讨论,首先将单列客车和货车辆长度定义为3米。对列车定义为5、10、20辆货车或客车车厢的长度,列车前后各加一辆甚至多辆防撞缓冲车辆,再加上一列动力牵引车(磁浮不用加牵引车),则列车的整体长度为24、39、69米,也可以由各个货车或客车车厢自带动力。将集线站定义为停2或3辆车,将微型交换站定义为停4辆车,则可以将集线站、微型交换站、小型交换站、中型交换站、大型交换站的站台长度定义为6-12、12、25、40、70米,集线站的货站长度为3米。无中高梯速电梯的首层需要按中高梯速站设置,因为首层的客货流量比较大。
下表以5米每秒平方的加速度为例,计算速度、站距、站台长、加速带的长度。
|
序号 |
千米时 |
速度类型 |
典型值 |
站距 |
站台长 |
加速带长 |
|
1 |
300以上 |
最高速 |
300 |
7千米以上 |
40或70米 |
700-1000米 |
|
2 |
200-300 |
高速 |
200 |
3至7千米 |
40或70米 |
310-700米 |
|
3 |
100-200 |
中速 |
100 |
770-3000米 |
40或70米 |
80-310米 |
|
4 |
100以下 |
低速 |
80 |
500米 |
40或70米 |
80米以下 |
|
5 |
80-120 |
超高站速 |
120最大 |
1000米 |
40或70米 |
50-112米 |
|
6 |
57-80米 |
高站速 |
60 |
250米 |
40或70米 |
25-50米 |
|
7 |
40-57 |
中站速 |
40 |
125米 |
40或70米 |
13-25米 |
|
8 |
20-40 |
低站速 |
20 |
30-64米 |
9-12米 |
3-12米 |
|
9 |
50-72 |
超高梯速 |
72最大 |
200-400米 |
25-40米 |
20-40米 |
|
10 |
25-50 |
高梯速 |
36 |
50-100 米 |
12或25米 |
5-20米 |
|
11 |
12-25 |
中梯速 |
18 |
12.5-25米 |
6或9或12 |
1.2-5米或无 |
|
12 |
6-12 |
低梯速 |
9 |
3-10米 |
6或9或12 |
1米或无 |
由于网络快车可以站挨站地建站,因此建站先以500米左右站距来讨论,在典型时速为80千米每小时的低速线路上建站,站台长40或70米,合道的加速带长为50米,分道长20或50米,以及分道后的暂存带15米,加速前的合道及暂存带长15-25米,低速站站长共140或210米。站台可设置一条或多条站道,对两条站道用靠内的站道为客站道,对两条站道用靠外的站道为客货混用站道,相应地设置两条站台,内站台为客站台,外站台为货站台,即客站台可以两边上客;对多条站台依据实际情况灵活设置客货站台;对只有一条站道的站台,将站道的最前面的一辆车位的站台,在作为客站台的同时还作为货站台,由站台自动完成上卸货。
其次建站以1000米左右为站距。再次建站是在大中型交换站的下面挂250米和125米站距的小交换站或64米站距的微型交换站或30-64米站距的集线站。最后是讨论3000-6000米左右站距和7000米以上站距。
按照四比一集线的原则,在每四个低梯速站旁可以建一个中梯速站,在每四个中梯速站旁可以建一个高梯速站,在每四个高梯速站旁可以建一个超高梯速站,即根据实际需要考虑,每四层建一个中梯速站,每十六层建一个高梯速站,每六十四层建一个超高梯速站;即对八层以上的大楼可以建低中梯速线路,对三十二层以上的大楼可以建低到高梯速线路,对一百二十八层以上的大楼可以建低到超高梯速线路,垂直梯从低一级的线路上直接并到高一级的线路上。对大楼的首层或客货流量大的电梯交换站,还可以在与首条站台平行或垂直增加建设多条电梯站台,在与首条站台垂直增加建设的电梯站台即为在中到超高速线路侧直接建站台。
斜梯相当于将水平的公交线路大坡度地倾斜起来建设,当然它可以包含弯道和折返线路,对站台可以水平建设。电梯中因斜梯最接近公交线路,因此电梯中相对以斜梯的运能为最大。螺旋梯可以看作就是将斜梯螺旋起来。电梯单箱站是一种垂直的集线站形式。
专用站,如石油装运站,水泥装运站等等。
重载货站通常与专用的重载线路相配套。建站方式基本上同纯货站。
纯货站是指通常不走客车的站台,通常需要与货场设置在一起,并且需要设置一些自动装卸货设备,针对纯货站台相对客运站台可以提高加速阶段的加速度从而达到缩短加速带的长度。一种是针对微型集装箱货车的自动装卸货设备,一种是针对砂石煤炭等可以抛卸货的货物 ,可以采用过山车式的翻转卸货方式,其站台需要一个将车辆完全托挂起来的循环环带,垂直面翻转循环环带可以以线速外抛卸货。纯货站通常需要设置多条交换式站台以及存车带。纯货站可以直接建在矿井内、企业内、码头等地方。对矿井设置站台需要按照从集线站到大型高速站台依次设置,呈树状结构,从低速线路逐步向高速线路汇集。
在规划时大站优先考虑。在市区内一般将500-1000米左右作为基本建站,相应地在市区内一般建有低速和或中速的线路。再根据实际需要在大中型交换站下一级挂接徽小型交换站和或集线站。在市区内一般对高速和超高速线路不直接建站台,通过在交换站的上一级建路由站解决中低速线路接入高速线路的问题。在高速线路上直接建站台,主要是针对没有低中速线路的远程线路,即在长途线路的沿线建高速和或超高速线路的站台,对卫星城镇也按市区的模式建站。
线速路由转弯及5m/s2减速路由时变速转弯最小时速100公里,5
m/s2转弯的离心加速度与加减速距离及转弯半径和左右拐道长的关系。见下表:
|
序 号 |
时速 |
秒速 m/s |
转弯 半径 |
转弯 右拐长 |
转弯 左拐长 |
减速转 弯半径 |
加减速 距离 |
减速 右拐长 |
减速 左拐长 |
|
1 |
360 |
100 |
2000 |
3210.59 |
13424.78 |
154.31 |
922.84 |
2411.2 |
2882.87 |
|
2 |
300 |
83.33 |
1388.9 |
2250.64 |
9322.69 |
154.31 |
617.28 |
1705.8 |
2271.75 |
|
3 |
200 |
55.56 |
617.27 |
1030.61 |
4143.37 |
154.31 |
231.48 |
777.12 |
1500.14 |
|
4 |
100 |
27.78 |
154.31 |
310.39 |
1035.80 |
154.31 |
27.77 |
212.63 |
1092.73 |
|
5 |
120 |
33.33 |
222.22 |
410.07 |
1491.64 |
154.31 |
33.95 |
256.40 |
1105.09 |
|
6 |
80 |
22.22 |
98.76 |
220.14 |
662.94 |
49.99 |
24.39 |
174.44 |
384.35 |
|
7 |
57 |
15.81 |
49.99 |
140.53 |
335.56 |
24.69 |
12.65 |
114.84 |
191.64 |
|
8 |
40 |
11.11 |
24.69 |
100.78 |
165.70 |
24.69 |
0.00 |
62.83 |
166.33 |
|
9 |
72 |
20.00 |
80.00 |
||||||
|
10 |
50 |
13.89 |
38.59 |
||||||
|
11 |
25 |
6.94 |
9.63 |
||||||
|
12 |
12 |
3.33 |
2.22 |
线路的延伸。
从电梯的货站开始建设微型的通道到住户的厨房。一种方式是水平设置微型线路,它比较适合微型集装箱长300毫米,宽600毫米,高300毫米。一种方式是在首层水平设置微型线路,最好是将水平线路构成环状以便设置成单行线,再设置多个垂直通道通到每户,最好是将临近的两个垂直通道的顶部连接起来,以便在繁忙时实行单向运行,它比较适合微型集装箱长300毫米,宽600毫米,高600毫米。对水平通道可以采用滚轴或皮带等运输方式,对垂直通道可以采用垂直电梯的各种运输方式。还需要在厨房内设置微型的货站及货箱库。它占地不过1平方米还可以两家共用。它可以达到日常用品自动运输到家,如菜米油盐酱醋茶鸡鸭鱼肉蛋等等。日常垃圾进行分类密封存储并且可以自动运输到相应的垃圾处理中心,它可以符合环保观念而省掉垃圾袋。
为了运输比较高的电器或家具,可以将部分货车设置成100毫米高的平板车厢,可以不带动力,由动力车辆推动。整3米的客车或货车,5、10、20辆成列的专列客车或货车,加上3米长的动力车,也可每辆车自带动力,前后自带一辆3米长的防撞缓冲车辆,当然列车只有单辆车厢运行则为3米的客车或货车。
纯动力车辆也可分为总长3米、1米5、750毫米、370毫米四种,相应防撞缓冲车辆也可以分为总长3米、1500毫米、750毫米、370毫米四种。车厢左右上角呈弧形,并列两辆车的外角构成圆,可减少管道直径。按标准车长为3米,可设半长、整长、倍长车辆,列车算牵引车与防撞缓冲车长4、8、16、32、64辆车,或者是不算牵引车与防撞缓冲车。
特种车辆。消防车同时具备在导向壁上部行驶的能力,即需要在两侧各伸三条可以伸缩的高腿。平时消防车最好在最上层线路上行驶,在消防路段爬到导向壁上行驶,消防车需要设置具备自动掀掉线路顶棚的能力。而消防车下仍旧供车辆正常行驶。还可设油罐车、液体运输车、粉体运输车等等特种车辆。
当然线路车库是临时性的,也是动态的,线路车库这会儿可能在某些路段的中速线路上,过一会儿可能又在另外一些路段上。经过路由站以及服务器的统计和协调指挥,线路车库是优先取车,最后才用它存车,当附近有需要用车时,优先从线路车库取车,并且对一定范围内的多个线路车库基本上采用一个取完车后再取另一个,究竟依次取那个车库的车,依据当时的路由统计及经验数据等方式确定,在基本上皆属整体线路车库的情况下也可以采用就近取所需,甚至可以采用随机方式确定。线路车库的存车方式与取车方式相反,在其它车库存满的情况下才启用线路车库。并且在一定范围内基本上存满一个线路车库后再启用另一个线路车库。
盘旋车库。网络快车包括磁浮和气浮等在内的大多数都可以看作是有轨系统,因为都有相对固定的线路或导向系统,即使没有轨道也可以将整个线路当作一个轨道看待。在此理论下,建设车库可以采用盘旋车库。即将车库建设成立体的盘旋状的带有倾斜轨道的车库。盘旋车库通常用作交换站的站台车库。停车时车辆经停车线路到达车库顶,再顺着盘旋线路自然下滑,在车库线路的末端设置一组或多组刹车器,车辆从盘旋车库的刹车器开始顺着盘旋线路一辆一辆地往上排。取车时,每次需要几辆车就放出几辆车,一直顺着坡道下滑到站台。盘旋车库存车和取车皆快速方便,并且所取之车由于总是离站台最近而可以节省取车时间。对车辆的存取由路由站或服务器统筹安排。对大盘旋车库也可以建分类车库以存放不同车辆。
电梯车库实质是一种塔式车库。
垂直电梯车库是将塔式车库与垂直电梯结合在一起的存车形式。它利用线路中的垂直电梯进行升降,并将车辆从垂直电梯的交换站站台平移到交换站旁边的停车库中。垂直电梯车库可大可小,小到每层只可停一台大车辆。垂直电梯车库也可与立体悬挂货箱库相结合,即可存车又可存货箱。自落式车库。对空车辆可以采用堆叠存放与运输,以减少存放空间及提高对空车的运输效率。