个人快速运输器(下文称为PRT)是一种用小车把乘客从始发站 直接送到终点站的公共交通系统。这些小车完全自动化地行驶在可位 于街道上方、穿行于建筑物之间的轻型高架导轨上。PRT系统由于 小车的车间时距非常短、只有约0.5秒，因此交通量非常大。实际的 交通量在一导轨上约为每小时6000辆小车。
为了在这样的车间时距下安全运行，每一小车上装有复杂的计算 机控制系统改变线性感应电动机的推力以便加速和制动。在正常工作 情况下，倒转线性电动机的推力方向来制动行驶中的小车。
但在小车停站上下乘客和小车停放时，必须使用停车制动器。在 小车发生故障或行驶中小车的供电中断而造成紧急情况时必须紧急 制动。
用于有轮车辆的现有制动系统是公知的，但不适用于PRT。这些 制动系统包括一装在主体上、把一摩擦装置加到轮子组件的转动部上 的机构。通过降低车轮的转速从而把制动力传到滚动面上，从而实现 减速。
某些车辆用一闸瓦作用到导轨表面或轨道上而实现制动。这些车 辆依靠电磁力把闸瓦作用于铁轨上，但闸瓦必须使用外部电源才能工 作。
其他类型的导轨制动器把机械式闸瓦作用到铁轨或滚动面上，此 时的制动力决定于车辆的重量和闸瓦与滚动面之间的摩擦系数。这一 摩擦系数在晴天时一般为0.3-0.7，但在下雪、结冰或下雨之类恶 劣天气下大大下降。
PRT小车由线性感应电动机生成的、作用于装在导轨上的一反作 用铁轨的推力推进。在正常情况下，线性感应电动机与反作用铁轨之 间不发生机械接触。PRT小车的车轮对小车只起支撑和引导作用。 车轮由于在进行润滑以便减小滚动阻力的光滑不锈钢导轨上行驶，因 此无需传导推力力矩，也不进行制动。
这就是说，PRT系统无法使用现有制动系统而需要一可用作停 车制动器的独立的制动系统。该制动器必须在断电时也能工作。
本发明概述
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于PRT小车的制动 系统，它不受天气和其他环境条件的影响、不管小车的重量多重都能 提供很大的紧急制动力、在断电时无需任何指令可自动动作。该制动 器还应是冗余和故障监视的，从而非常可靠。
为实现上述目的，个人快速运输器小车的制动系统包括：一沿预 定路径伸展、其上装有制动器反作用钢轨的导轨件，小车的制动力作 用于该制动器反作用钢轨上；一装在小车上、作用于导轨的制动器反 作用钢轨的停车和紧急制动器，该制动器包括：
与导轨的两内侧平行伸展、供停车/紧急制动器作用其上的方形横 截面制动器反作用钢轨；
一装在小车后端、由一钢架构成的制动机构，该钢架上装有制动 臂、链节、制动器致动轴、致动弹簧、制动器触发器、触发器螺线管、 制动器释放冗余电动机、减速齿轮系和下文详述的其他部件；
装在小车两边、与轴向正交的制动器致动轴；
装在制动器支架上、互相相对、与致动轴连接、由一对对连杆构 成的制动器致动链节，这些连杆按照致动轴的前后移动从通常的“打 开”位置转动预定角度而到“合上”位置；
其上装有高摩擦系数闸瓦、与每一对制动连杆连接的一对制动 臂，它们装配成夹钳型，从而紧抵制动钢轨两边的闸瓦的横向位置和 间隙可按照连杆的转动角度而变动，从而提供制动力；
通常把致动轴固定在“打开”位置上、在需要制动时释放致动轴 的一触发部件；
在触发部件把致动轴固定在“打开”位置上时处于拉伸状态而靠 弹性为致动轴提供动力、而在触发部件释放致动轴时以预定方向把致 动轴移动到“合上”位置而进行制动的弹簧件；
用电力把致动轴反方向移动到“打开”位置而松开制动器从而撤 销制动状态的一对冗余和故障监视的电动机；
一把制动器释放电动机的转矩传导到致动轴的齿轮系，其中的齿 轮互相啮合成必要时一个电动机便能向整个制动器释放机构提供动 力。
附图的简要说明
图1为单行导轨中的一小车底座的剖面图，制动器处于打开位置 上；
图2为其上装有图1制动器的小车底座的立体图；
图3A和3B示出分岔转接点和合并转接点处导轨上的制动器反 作用钢轨；
图4A和4B示出图1制动器的工作情况，图4A示出制动器打开， 图4B示出制动器合上；
图5A和5B为触发器和制动器致动轴的俯视剖面图；
图6为触发器和制动器致动轴的仰视图；
图7A和7B为示出制动器处于“打开”(图7A)和“合上”(图 7B)位置时致动轴的齿条齿轮和触发器的位置的侧视剖面图；
图8A和8B为两制动器的俯视图，图8A示出制动器处于“打开” 位置，图8B示出制动器处于“合上”位置；
图9A和9B为两制动器的仰视图，图9A示出制动器处于“打开” 位置，图9B示出制动器处于“合上”位置；
图10A和10B为两制动臂的正视图，图10A示出制动器处于“打 开”位置，图10B示出制动器处于“合上”位置；
图11为示出制动器支架与制动器反作用钢轨和供电铁轨的相对 位置的立体图；
图12示出其上装有制动臂和链节的图11支架；
图13示出在图12中装上电动机和齿轮系；
图14示出弹簧件、触发器和触发器释放螺线管。
实施本发明的最佳方式
下面结合附图详述本发明个人快速运输器的制动系统的优选实 施例。
图1为制动器处于打开位置时单行导轨中的小车底座的剖面图。 图1示出一导轨100，导轨100的内部有一沿导轨100行驶的小车底 座200。小车底座200与导轨100顶上的一车厢202连接。
导轨100呈其中可放置小车底座200的中空四边形。供电铁轨110 以一定间隔位于导轨两边内侧的顶部和底部。向里突起的制动器反作 用钢轨120位于供电铁轨110之间。制动器反作用钢轨120的顶面和 底面呈粗糙状从而在制动器合上部位具有很高的摩擦系数。
小车底座200上装有不起推进底座200的作用和不把制动力传导 到其接触面上的引导轮204和支撑轮205。这些轮子204只是横向引 导和支撑行驶中的底座200。垂直支撑轮205也既不传导转矩，也不 传导制动力。
底座200与用来安装制动器300的制动器支架310连接。一对制 动器300互相相对地安装在支架310的两边，以便把两制动器驱动到 制动器反作用钢轨120的顶面和底面上。两边的两制动器300的内部 结构相同，但它们的位置互相相对。图1右边的制动器300为剖面图， 左边的制动器300为侧视图。
可沿其轴向前后移动的制动器致动轴320装在支架310的内部。 致动轴320的底面上切削加工出一齿条322。致动轴320的顶面上切 削加工出一固定制动触发器366的凹槽324。致动轴320的外端连接 有一对连杆330。这些连杆与支架310和制动臂350铰接。与第一连 杆330相距预定间隔的第二对连杆340与制动器支架310和制动臂 350铰接。第一对连杆330和第二对连杆340与制动臂350布置成非 对称四边形。这种四边形布置的几何形状使得两制动臂350可向外移 动并随着它们来到供电铁轨110与制动器反作用钢轨120之间时垂直 移动而互相靠拢。如用简单的摆动臂链节驱动制动臂，则闸瓦会碰到 供电铁轨。
在向底座200的中心线向里移动致动轴320时可合上制动器，而 在向导轨两边向外移动致动轴320时可打开制动器。
位于制动器300的两边、与上述第一连杆330和上述第二连杆340 连接的上部和下部制动臂350互相相对而形成一夹钳机构。制动臂端 部上的闸瓦352的位置和间隙可按照连杆330和340的转动角度而 变。该对制动臂350在使闸瓦352紧抵在制动器反作用钢轨120上时 用作夹钳而提供制动力。闸瓦352装在制动臂350的端部上。闸瓦 352用摩擦系数很高的烧结碳合成物或石棉复合物等制成。
支架310上装有按照需要固定或释放制动器致动轴320的双联螺 线管致动触发组件360。触发组件360包括螺线管368，螺线管368 驱动与一垂直安装的触发器致动连杆362连接的轴，该连杆362与致 动轴320垂直地安装在支架310内部的一引导件312中。一对转动补 偿连杆364安装成把触发器致动连杆362连接到触发器366上。触发 器366可由致动连杆362的垂直移动而转动，致动连杆转而降低与触 发臂366连接的转动补偿连杆364。触发臂366用插入致动轴320顶 面上切削加工成的凹槽324中的端部紧抵制动器致动轴320。当触发 器366压入致动轴320的凹槽324中时，制动器处于“打开”位置。
触发致动连杆362的另一端与螺线管368连接。螺线管368在通 电时把触发致动连杆362支撑在一不变位置上，而在断电进行制动时 或在电源失灵时释放触发致动连杆362。当螺线管368断电时，触发 致动连杆362向下移动从而转动补偿连杆364转动一定角度，从而触 发器366脱离制动致动轴320的凹槽324。
整个制动触发组件用标号360表示。螺线管触发组件368与触发 致动连杆362的底端连接。一对转动补偿连杆364与触发致动连杆 362的顶端连接。螺线管368为冗余并受小车控制系统的故障监视。 安装一对螺线管的368原因在于避免由任何一螺线管失灵造成的异 常情况。换言之，即使只有一个螺线管368工作，也能操纵触发致动 连杆362而释放分别释放两致动轴320的两触发器366。在触发组件 360中使用螺线管368的原因在于万一断电时无需任何控制指令就能 致动制动器300。
弹簧件370装在支架310内，弹簧件370的内端与支架310连接， 弹簧件370的另一端与致动轴320连接。弹簧件370在制动器打开时 通常处于拉伸状态而靠弹性为致动轴320提供动力，从而在由触发组 件360固定的致动轴320释放时两致动轴320向里移动而互相靠拢。 在电源切断时弹簧件370提供动力而使制动器300制动。拉伸状态下 的弹簧件370在由触发器366固定的致动轴320上加压，而在触发器 366一旦释放时移动两致动轴320而使它们互相靠拢。此时，弹簧件 370收缩而驱动制动器300。
一制动器释放组件380装在支架310上。制动器释放组件380包 括两个受小车的控制计算机故障监视的、经由多个齿轮385和齿轮 386构成的齿轮系384与致动轴连接的冗余电动机382。齿轮386与 致动轴320的齿条322啮合并与齿轮系384连接。制动器释放组件 380设计成把致动轴320向外移动到预定位置而释放处于“合上”状 态的制动器。齿轮系相互啮合成任一个电动机都能操纵制动器释放机 构。即，只要一个电动机工作，就能同时驱动两制动器释放组件380。 这种布置使得一制动器释放组件380中的电动机382发生故障时照样 能驱动两制动器释放组件380。
图2为其上装有图1制动器的小车底座的立体图。如图所示，小 车底座200上装有许多小车底座的支撑轮205和引导轮204。图2所 示制动器300装在底座200的后部，装在导轨100(为简明起见未示 出)上的制动器反作用钢轨120位于底座200的两边。进行制动操作 时，互相相对的每对制动臂350如夹钳那样夹到制动器反作用钢轨 120的顶面和底面上。制动臂350包括在进行制动操作时紧抵制动器 反作用钢轨120的顶面和底面的闸瓦352。
为了在紧急制动时防止翻车或后轮205从导轨表面抬起，制动器 的致动轴320应设计成穿过或靠近小车底座的重心，制动器应位于底 座200的后部。
图3A示出分岔转接点102处导轨上的制动反作用钢轨120；图 3B示出合并转接点104处导轨上的制动反作用钢轨120。当导轨100 如图3A所示分岔时，制动器反作用钢轨120在分岔转接点102处呈 锥形以使小车在通过该转接点万一进行紧急制动时可平稳通过。当导 轨100如图3B所示合并时，制动器反作用钢轨120在合并点104呈 锥形，在重新啮合侧106上的制动器反作用钢轨120也呈锥形。制动 器钢轨120在分岔或合并转接点处呈锥形的原因在于，小车万一在转 接点处进行紧急制动时制动臂可与制动器钢轨120顺利脱离和啮 合，而制动臂350处于“合上”位置。
图4A和4B示出图1制动器的工作过程。图4A示出制动器处于 “打开”位置，图4B示出制动器处于“合上”位置。如图4A所示， 当切断支撑触发器致动连杆362的螺线管368中的电流时，活塞369 如图4B所示向下移动。触发器致动连杆362向下移动，同时转动补 偿连杆364在向下移动过程中转动一定角度而向上拉动触发器366。 因此，触发器366的插入在致动轴320上的凹槽324中的端部脱离凹 槽324。即致动轴320被释放，弹簧件370收缩而向里驱动致动轴 320。此时，连杆330和340转动，互相相对的两制动臂350向外移 向制动器反作用钢轨120。连杆330和340的长度设计成不相等，从 而它们转动时两制动臂在向外移向制动器反作用钢轨的同时斜行而 靠拢。比较图4A和4B可清楚看出这一点。当致动轴320向里走完 其行程而第一和第二连杆330和340完成转动时，制动臂350如图 4B所示如夹钳那样夹到制动器反作用钢轨120上。随着装在制动臂 350端部上的闸瓦352如图4B所示紧抵制动器反作用钢轨120的顶 面和底面，制动器300的制动操作即告完成。
在释放触发器时，存储在弹簧370中的应变能加到制动器上。制 动器致动轴320上的齿条322驱动齿轮386，齿轮386又驱动齿轮系 384和电动机382。电动机382和齿轮系384的转动惯性使转动动作 减慢，从而制动在约0.50秒的时间内平稳进行。由于制动动作是对 称的，因此所有的力均平衡，从而防止小车和制动部件发生跳动和不 必要的振动。
图5A和5B为触发器和制动致动轴的俯视剖面图；图5A示出制 动器处于“打开”位置，图5B示出制动器处于“合上”位置。
如图5A和5B所示，弹簧件370的内端固定在支架310上，弹 簧件的另一端与致动轴320连接。致动轴320的端部用铰链接合326 与制动器致动连杆330(为简明起见未示出)连接。致动轴320由触 发器366固定在制动器“打开”位置上。在这里，图5A示出致动轴 320由触发器366固定，图5B示出致动轴320脱离触发器366而被 弹簧370向里拉动。当致动轴320由触发器366固定在“打开”位置 上时，弹簧件370如图5A所示处于拉伸状态。致动轴320一旦被释 放而进行制动，弹簧件370收缩到图5B所示收缩状态。制动器反作 用钢轨120对齐在制动器300的两侧。
图6为示出致动轴320、驱动致动轴320的齿条322和齿轮386、 受制动器释放电动机382(未示出)驱动的齿轮384和385的仰视图。 该图表示制动器处于“打开”位置。如图6所示，与齿轮386啮合的 齿条322在致动轴320的底面上切削加工而成。齿轮386安装在其上 连接有齿轮系384的第一齿轮的转轴387上。转轴387装在支架310 上的轴承中。两齿轮系384用一对安装在转轴387上的齿轮385互 连。在驱动一边的齿轮系384时，同时驱动另一边的齿轮系384。这 意味着，开动一个驱动电动机382即可确保同时释放两制动器。制动 器反作用钢轨120如图所示对齐在制动器300的左右两边。
图7A和7B为示出制动器处于“打开”和“合上”位置时齿条 齿轮驱动组件的位置的侧视剖面图。图7A示出制动器处于“打开” 位置，图7B示出制动器处于“合上”位置。在图7中，螺线管386 与在一轨道中受滚珠轴承引导而上下滑动的触发器致动连杆362连 接。触发器致动连杆362与转动补偿连杆364连接，而转动补偿连杆 364与触发器366铰接。触发器366的一端插入在在致动轴320上切 削加工成的凹槽324中而使致动轴320固定。切削加工在致动轴320 的底面上的齿条322与齿轮386啮合。图7B示出螺线管368中的电 流被切断，螺线管活塞369向下移动而释放触发器致动连杆362。从 而触发器致动连杆362向下移动而释放触发器366。
图8A和8B为示出制动臂350如何作用到制动器反作用钢轨120 上的俯视图。图8A示出制动器处于“打开”位置，图8B示出制动 器处于“合上”位置。在图8A中，释放制动器的电动机382之一装 在支架310的中心处。与第一连杆330和第二连杆340连接的制动臂 350装在支架310上。制动臂350在小车行驶时不与制动器钢轨120 接触，仅在小车停站或停放在线路上时才使用。图8A示出支架310、 释放制动器的电动机382、制动臂350、第一连杆330和第二连杆 340。第一和第二连杆330和340在进行制动时完全展开而使制动臂 350紧抵制动器反作用钢轨120。从而完成制动操作。
图9A和9B为示出制动臂350如何作用到制动器反作用钢轨120 上的仰视图。图9A示出制动器处于“打开”位置，图9B示出制动 器处于“合上”位置。从图9A和9B中可见，螺线管368用铰链接 合装到支架310上而可稍稍旋转。图9A的螺线管368把触发器致动 连杆362(未示出)支撑在锁定位置上，而图9B示出螺线管处于释 放触发器致动连杆362的位置上。触发器致动连杆已向下移动而螺线 管致动器也已下降。图9A示出制动臂350从制动器反作用钢轨120 后退，图9B示出制动臂作用在制动器反作用钢轨120上。
图10A和10B为示出制动臂350和连杆330与制动器反作用钢 轨120之间的位置关系的正视图。图10A示出制动器处于“打开” 位置，图10B示出制动器处于“合上”位置。在图10A中，上下一 对制动臂350处于“打开”位置，从而其前端上的闸瓦比背后所示制 动器反作用钢轨张得更开。闸瓦352的接触面位于前方。在图10B 中，上下一对制动臂350处于“合上”位置，从而闸瓦352紧抵制动 器反作用钢轨120的两表面。闸瓦352的接触面分别紧抵制动器反作 用钢轨120的顶面和底面。还示出制动器致动轴320的横臂。
图11为示出制动器支架310与制动器反作用钢轨120和供电铁 轨110的相对位置的立体图。两制动器反作用钢轨120互相平行而以 不变间隔对齐。在制动器反作用钢轨120的顶上和底下装有其间隔不 变的两供电铁轨110。制动器支架310装在底座上而位于两制动器反 作用钢轨120之间正中。
如图所示，支架310大致呈六面体，其右部、左部和顶部有各制 动器部件的装配支承点。顶部开口中装有一对电动机382。制动臂 350的支撑连杆330和340装在支承点314上。制动器致动轴装在两 边位置315上。
图12为图11制动器支架装上制动臂350和链节330和340的立 体图。从图12可见，在支架310的右边、左边和顶部开口周围，第 一连杆330和第二连杆340可转动地装在周面上。第一连杆330与装 在制动器致动轴320端部的制动器致动杆326的两端连接。互相相对 的两第一连杆330和两第二连杆340与一对制动臂350连接。闸瓦 352分别装在制动臂350上。
如图12所示，在制动器致动轴320前后移动时，与制动器致动 杆326连接的各第一连杆330来回转动，从而经制动臂350与第一连 杆330连接的各第二连杆340也来回转动。互相相对的一对制动臂 350按照制动器致动轴的前后移动而夹住或脱离制动器反作用钢轨 120。
图13示出在图12中装上制动器释放电动机382和齿轮系的致动 齿轮384和385。分别与由若干齿轮组成的一对互连齿轮系384连接 的一对冗余、故障监视的电动机382装在制动器支架310的顶面上。 齿轮系384降低转速而提高电动机382的机械力，从而足以把制动器 致动弹簧370拉伸到制动器“打开”位置。即，电动机382和齿轮系 384只是用来释放制动器。
如图13所示，左右两齿轮系由一对互相啮合的齿轮385互连。 从而只用一对电动机382中的一个电动机就可释放制动器。这种设计 确保万一一个制动器释放电动机失灵时具有冗余性。失灵的电动机只 是由受好的那台电动机驱动的齿轮系转动。两电动机受故障监视，任 何一个电动机失灵时就把小车驶回维修站。
图14示出装在制动器支架中的钢制致动弹簧370、触发器366 和螺线管368。如图14所示，一对制动器致动轴320相对地装在支 架310中。齿条322示出在致动轴320的底面上，触发器凹槽324示 出在致动轴320的顶面上。驱动齿轮386与齿条322啮合，触发器 366位于凹槽324的顶面上。触发器366经一对转动补偿连杆364与 触发器致动连杆362连接。触发器致动连杆362与一对螺线管368连 接，任一螺线管都可驱动两触发器366。把螺线管368用作触发器的 驱动装置的原因在于，万一电源切断时无需任何控制指令就可进行制 动操作。
工业实用性
如上所述，本发明PRT制动系统在任何天气条件下在以非常短的 车间时距行驶的小车紧急制动时提供超过2.00G(约20m/sec2)的 高性能减速。这种高制动率之所以可能，是因为制动器的两制动臂如 夹钳那样作用在制动器钢轨上。此外，主要工作部件为双联而互锁， 从而一部件的失灵无法阻止另一冗余部件进行制动。例如，冗余部件 包括两电动机、两致动轴、两互锁的齿轮系、两弹簧件、两触发器、 两互锁的螺线管、制动器钢轨顶面和底面上的闸瓦和导轨两边的两制 动器反作用钢轨。本发明PRT制动系统用强力钢制弹簧件提供动力 从而制动时无需外部动力源。此外，由于该系统在电源切断时无需任 何控制指令即能立时制动，从而可靠性高。因此，本发明PRT制动 系统适用于高可靠性的停车或紧急制动而具有良好的制动性能。