太阳能轨道单元、路联网系统及其能源利用方法与乘客管
理方法
技术领域
[0001] 本
发明属于轨道交通领域，涉及一种使用太阳能的轨道单元、路联网系统及其能源利用方法与乘客管理方法。
背景技术
[0002] 随着环境问题和能源危机的日益深化，作为一种清洁和取之不尽的能源，太阳能的开发和利用得到了极大的关注，其应用领域遍及工业和生活的很多方面。当前，在轨道交通领域，由于
太阳能技术的能源利用率等关键技术尚存在着很多困难，轨道交通领域的太阳能应用还不够广泛和深入。
[0003] 此外，传统轨道系统的轨道路网与外界空间直接连通，容易发生异物入侵，如
鸟类的小动物可能会闯入其中，给其中的交
通带来了一定的危险；同时，传统的轨道系统容易受天气影响，如在雨天会被淋湿，不仅会造成路面
摩擦力下降，影响交通安全，同时也容易被恶劣天气破坏轨道系统实体。
[0004] 随着社会的发展以及人们对生活
水平的日益追求，能够克服上述能源利用率问题、轨道系统异物入侵问题以及其他如轨道系统智能化程度低等问题的轨道交通系统必将成为新的研究课题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种能够充分利用太阳能、能够避免异物入侵的智能化轨道交通系统。
[0006] 为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
[0007] 一种太阳能轨道单元，包括轨道、与所述轨道构成封闭空间的包围结构、太阳能发电板、
电流传输线及发电轨道；所述轨道构造为所述封闭空间的底面，所述包围结构构造为所述封闭空间的
侧壁以及顶盖；所述太阳能发电板位于所述包围结构的外侧或者构造为所述包围结构的侧壁或者顶盖，以
接触阳光；所述太阳能发电板的正负极通过所述电流传输线连接到所述发电轨道上；所述发电轨道位于所述包围结构的侧壁内侧，构造为能源输出
接口。
[0008] 所述太阳能轨道单元包括三条平行的轨道，所述三条轨道分别构造为用于长距离运输的高速轨道、用于过渡和调度的中速轨道以及用于靠站或者右转向的低速轨道；所述中速轨道位于中间，所述高速轨道和所述低速轨道分别位于所述中速轨道的两侧；优选的，所述高速轨道用于承载时速为200千米/小时的载人车；优选的，所述中速轨道用于承载时速为100千米/小时的载人车；优选的，所述低速轨道用于承载时速为50千米/小时的载人车。
[0009] 所述太阳能轨道单元还包括
支撑结构，所述支撑结构与所述轨道或者所述包围结构连接，将所述轨道与所述包围结构架空。
[0010] 所述太阳能轨道单元还包括至少一个车站，所述车站位于所述包围结构外靠近所述低速轨道的一侧；优选的，所述车站的顶部铺设第二太阳能发电板，所述第二太阳能发电板由所述电流传输线连接到所述发电轨道上；优选的，所述第二太阳能发电板倾斜设置；进一步优选的，所述第二太阳能发电板朝南倾斜；进一步优选的，所述太阳能轨道单元还包括第二支撑结构，所述第二支撑结构与所述车站连接，将所述车站架空。
[0011] 所述太阳能发电板倾斜布置，以增大接收太阳光的面积；优选的，所述太阳能发电板朝南倾斜。
[0012] 所述太阳能轨道单元的材料为
钢材或者钢化玻璃；优选的，所述电流传输线为
铝导线。
[0013] 一种基于上述太阳能轨道单元的路联网系统，包含至少两个所述太阳能轨道单元，所有所述太阳能轨道单元两两之间平行或者垂直，俯视时呈网格状；所述垂直的太阳能轨道单元在俯视方向的交汇处连接。
[0014] 所述路联网系统中的所有相互垂直的所述太阳能轨道单元均处于不同的高度，所有相互平行的所述太阳能轨道单元均处于同一高度；所述路联网系统还包括连接轨道；垂直的所述太阳能轨道单元的低速轨道在俯视方向的交汇处通过所述连接轨道连接；所述连接轨道呈倾斜状态；所述连接轨道的两侧和上方设有第二包围结构，所述第二包围结构和所述连接轨道构成封闭结构，所述第二包围结构在两端与被连接的两个所述低速轨道的包围结构连接，以封闭所述连接轨道；所述第二包围结构的顶部或者侧面布置有第三太阳能发电板，在所述第二包围结构的侧面内壁包含有第二发电轨道，所述第三太阳能发电板通过所述电流传输线连接到所述第二发电轨道上。
[0015] 所述每条轨道的宽度为0.8米；所述太阳能轨道单元的总宽小于2.5米；所述车站的宽度小于1.5米；相邻的所述支撑结构或者所述第二支撑结构之间的跨距为30～50米。
[0016] 所述路联网系统按照需求划分能源利用网络，每个所述能源利用网络包括太阳能单元、
蓄电池单元、市电单元、与所述太阳能单元、所述
蓄电池单元和所述市电单元均连接的能源利用控制单元以及所述能源利用网络的
电能输出接口；其中，所述太阳能单元通过所述能源利用控制单元与所述电能输出接口及所述蓄电池单元连接，将太阳能转
化成电能，在所述能源利用控制单元的控制下输出电能到所述电能输出接口或者为所述蓄电池单元充电；所述蓄电池单元通过所述能源利用控制单元与所述电能输出接口连接，在所述能源利用控制单元的控制下输出电能到所述电能输出接口或者与所述太阳能单元接通以进行充电；所述市电单元通过所述能源利用控制单元与所述电能输出接口连接，在所述能源利用控制单元的控制下输出电能到所述电能输出接口；所述能源利用控制单元控制所述太阳能单元、所述蓄电池单元、所述市电单元及所述能源输出接口之间的连接和关断，以保证所述能源输出接口的输出功率满足需求，并在太阳能充分的情况下为所述蓄电池单元充电；优选的，所述市电单元包括市电
连接线和模拟/数字转换器；所述市电连接线的一端连接市电，另一端连接所述模拟/数字转换器的输入端；所述模拟/数字转换器的输出端连接所述能源利用控制单元，以将市电的模拟
信号转换成
数字信号后发送给所述能源利用控制单元。
[0017] 所述路联网系统还包括运行于所述轨道上的载人车；所述载人车为箱式结构，包括由直流永磁
电机构造的
车轮以及固定于
车身两侧的至少两个电刷；所述载人车的最大横截面直径小于或者等于0.8米，长度小于或者等于2.5米，
质量小于或等于150kg；优选的，所述载人车呈
流线纺锥状；优选的，所述载人车的骨架采用铝
合金材料构造，所述载人车的车身除骨架外的部分由工程塑料构造；优选的，所述载人车包括四个车轮，由与所述载人车运行轨道的
摩擦系数为0.01～0.02的材料构造；优选的，每个所述电机轮功率为1.5千瓦；优选的，所述载人车的前后均布置有两个滚轮式电刷；所述滚轮式电刷通过弹性部件固定于车身两侧；优选的，所述载人车包括乘客舱和行李舱，所述乘客舱内设有一个供乘客乘坐的座椅，所述座椅呈倾斜状设置；优选的，所述载人车还包括位于车头外侧和车尾外侧的缓冲装置，以缓冲所述载人车在碰撞时所受的碰撞力；优选的，所述缓冲装置为液压缓冲装置；优选的，所述载人车还包括车载电脑以及与所述车载电脑连接的检测装置，所述检测装置检测所述车辆运行的信息，并发送给所述车载电脑；所述车载电脑接收所述信息并控制车辆的运行；所述滚轮式电刷的电源输出接口连接到所述车载电脑上，以使所述车载电脑控制电源分配；优选的，所述载人车还包括
刹车装置，所述刹车装置与所述车载电脑连接，由所述车载电脑控制工作；所述刹车装置包括直流电机、装于所述直流电机的
输出轴上的
丝杠、活动连接在所述丝杠上远离所述直流电机的一端的运动
螺母、分别活动连接于所述运动螺母两侧的第一
连杆和第二连杆、分别位于所述第一连杆和所述第二连杆的另一端的第一
刹车片和第二刹车片以及垂直于所述丝杠且固定在所述运动螺母与所述直流电机之间的定杆；其中，所述第一刹车片和所述第二刹车片均与所述载人车所在轨道的侧壁所在面平行；所述定杆的两端均为钩状，伸向所述丝杠的两侧；所述第一连杆和所述第二连杆的腰部均位于所述定杆两端的钩状部分中；优选的，所述检测装置包括检测所述车轮输出电流的电流
传感器；优选的，所述检测装置包括检测所述车轮
输出电压的电压传感器；
优选的，所述检测装置还包括集成于所述车轮中的电机轮
温度传感器；优选的，所述检测装置还包括位于所述载人车周围的车载雷达，以检测所述载人车的
位置信息以及周围车况信息；优选的，所述载人车还包括位于所述前车轮上的
飞轮。
[0018] 所述路联网系统还包括区域电脑以及调度电脑；每个所述车站均设有所述区域电脑，并在与所述轨道交界处设有车
门；所述车门包括指纹采集单元、显示单元和输入单元，并与所述车站内的区域电脑连接；所述指纹采集单元用于采集乘客的指纹信息并发送到所述区域电脑中、所述显示单元显示所述区域电脑发送的快捷地址信息，所述输入单元用于读取乘客选择的目的地信息并传输到所述区域电脑中，所述目的地信息包括乘客选择的快捷地址或者手动输入的目的地信息；所述区域电脑内包含有乘客指纹及信息储存单元，所述指纹及信息储存单元用于存储乘客在首次使用所述路联网系统时录入的指纹信息及快捷地址信息；所述区域电脑在接收到所述车门的指纹采集单元发送的乘客指纹信息后查询所述乘客指纹及信息储存单元中存储的乘客信息并将所述乘客的快捷地址发送给所述车门的显示单元，在接收所述乘客的目的地信息后调度离所述车站最近的空载人车到所述车站；其中，所述载人车与距离最近的所述车站的所述区域电脑通信，属于所述距离最近的车载的区域电脑的管理范围；所述区域电脑的上一级电脑为所述调度电脑，所述区域电脑与距离最近的所述调度电脑通讯连接，属于所述距离最近的调度电脑的管理范围；优选的，每个所述车站均设有备用区域电脑，以在所在车站的所述区域电脑故障时起到替补的作用；优选的，所述调度电脑根据需要设置两级或者两级以上，每一级别的所述调度电脑与最近的上一级别的所述调度电脑通讯连接，并属于所述调度电脑的管理范围。
[0019] 一种用于上述路联网系统的能源利用方法，设定所述能源利用网络的电能输出接口的需求功率，检测所述太阳能单元和所述蓄电池单元的输出功率，与所述需求功率比较，根据比较结果确定供电方式。
[0020] 所述方法根据比较结果确定供电方式包括：
[0021] （1）若所述太阳能单元的输出功率小于所述需求功率，由所述蓄电池单元或者所述市电为所述电能输出接口供电；
[0022] （2）若所述太阳能单元的输出功率大于或者等于所述需求功率，由所述太阳能单元为所述电能输出接口供电。
[0023] 所述步骤（1）还包括：
[0024] （11）若所述蓄电池单元的输出功率大于或者等于所述需求功率，由所述蓄电池单元为所述电能输出接口供电；
[0025] （12）若所述蓄电池单元的输出功率小于所述需求功率，由所述市电单元为所述电能输出接口供电。
[0026] 所述步骤（12）还包括，若所述太阳能单元的输出功率大于零，所述太阳能
电路板为所述蓄电池单元充电。
[0027] 所述步骤（2）还包括：若所述太阳能单元的输出功率大于所述需求功率，则所述太阳能单元同时为所述蓄电池单元充电。
[0028] 一种用于上述路联网系统的乘客管理方法，包括以下步骤：
[0029] （1）乘客首次使用所述路联网系统时在所述车站输入指纹信息及快捷地址信息到所述车站的区域电脑中，所述区域电脑存储所述乘客的指纹信息及快捷地址信息；
[0030] （2）乘客在所述车门中刷入指纹，所述指纹采集系统采集所述乘客的指纹信息并发送给所述车门所属的区域电脑；
[0031] （3）所述区域电脑接收到所述乘客的指纹信息后，查询整个网络中的乘客信息，并将所述乘客的快捷地址信息发送给所述车门的显示单元；
[0032] （4）所述车门的显示单元显示所述乘客的快捷地址信息，所述乘客通过所述输入单元选择所述快捷地址信息或者输入新的地信息作为目的地信息，所述输入单元将所述目的地信息发送给所述区域电脑；
[0033] （5）所述区域电脑检测所在区域内的载人车是否有空车，如果有则调度最近的所述载人车空车到所在车门；如果没有则逐级向上一级所述调度电脑发送需求信息，直至所述调度电脑调度最近的所述载人车到所在车门；
[0034] （6）当最近的所述载人车行驶至所述车门时，所述车门打开，所述乘客进入所述载人车并在所述载人车中输入目的地信息，同时所述区域电脑发送所述乘客的信息到所述载人车的车载电脑中。
[0035] 由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明不仅解决了传统轨道交通系统利用太阳能作为主要能源的困难，而且采用全封闭轨道路网结构，乘客需要刷指纹才能够进入其中，防止了异物入侵以及天气变化带来的危险；同时，本发明路联网系统和载人车的运行方式均为自动控制，相比于传统技术来说智能性大大提高，促进了轨道交通技术的进步。此外，本发明不仅可应用于现有轨道交通系统如地
铁系统中，而且可以在公路交通中应用，改变现有公路交通的模式，促进其高效、智能地运行。
附图说明
[0036] 图1是本发明
实施例中太阳能轨道单元的结构示意图；
[0037] 图2是本发明实施例中太阳能轨道单元发电部分的结构示意图；
[0038] 图3是本发明实施例中路联网系统的俯视图；
[0039] 图4是本发明实施例中能源利用网络的结构示意图；
[0040] 图5是本发明实施例中载人车的结构示意图；
[0041] 图6是本发明实施例中载人车的刹车装置的结构示意图；
[0042] 图7是本发明实施例中载人车之间的信息交互示意图；
[0043] 图8是本发明实施例中车载电脑与区域电脑的连接网络示意图；
[0044] 图9是本发明实施例中区域电脑与调度电脑之间以及调度电脑与上一级调度电脑之间的连接网络示意图。
[0045] 附图中：1、高速轨道；2、中速轨道；3、低速轨道；4、车站；5、支撑结构；6、第二支撑结构；7、轨道正极；8、轨道负极；9、
太阳能电池；10、右转向；11、市电连接线；12、A/D转换器；13、电源
控制器；14、蓄
电池组；15、行李舱；16、乘客舱；1701、第一电机轮；1702、第二电机轮；18、刹车装置；19、车载电脑；2001、第一防撞器；2002、第二防撞器；2101、第一轨道侧壁；2102、第二轨道侧壁；22、载人车前进方向；2301、第一连杆；2302、第二连杆；24、运动螺母；2501、第一刹车片；2502、第二刹车片；26、直流电机；27、定杆；28、
丝杆；29、区域电脑；30、备用区域电脑。
具体实施方式
[0046] 以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0047] 针对目前太阳能技术在轨道交通领域上应用时太阳能难以作为主要能源驱动列车运行，能源利用率低，轨道系统的异物入侵会增加其危险性，轨道系统受天气变化影响大以及轨道系统智能化程度低等问题，本发明提出了一种太阳能轨道单元、一种包含该太阳能轨道单元的路联网系统以及一种应用于该路联网系统的能源利用方法及乘客管理方法。
[0048] 本发明的太阳能轨道单元包括轨道、与轨道构成封闭空间的包围结构、太阳能发电板、作为电流传输线的铝导线以及发电轨道。其中，轨道所在面构成该封闭空间的底面，该包围结构构成该封闭空间的侧壁以及顶盖。本实施例中，太阳能发电板构造为包围结构的顶盖，并向南与水平方向呈45度
角倾斜设置，以最大限度地接触阳光。这里发电轨道位于包围结构侧壁的内壁上，太阳能发电板的正负极通过电流传输线铝导线连接到发电轨道上，从而该发电轨道成为太阳能的电源输出接口，当负载用电端接入到发电轨道上时，即可利用太阳能发电板由太阳能转换而来的直流电。本发明的太阳能轨道单元的结构示意图如图1所示。图2所示为太阳能轨道单元发电部分的结构示意图。
[0049] 从图1中可以看出，该太阳能轨道单元共有三条平行的轨道，依次为高速轨道1、中速轨道2和低速轨道3。其中，高速轨道1用于长距离运输，承载时速为200km/h的载人车；中速轨道2用于过渡和调度，承载时速为100km/h的载人车；低速轨道3用于靠站或者右转向，承载时速为50km/h的载人车。
[0050] 如图2所示的太阳能发电部分结构示意图，7为轨道正极，8为轨道负极，9为太阳能电池。其中，轨道正极7和轨道负极8由上述太阳能发电板的正负极通过电流传输线铝导线连接到发电轨道上构成，太阳能电池9即为以太阳能发电板为核心的太阳能发电部分。
[0051] 此外，该太阳能轨道单元还包括车站4，该车站4位于包围结构外靠近低速轨道的一侧。为了最大限度地利用太阳能，在车站的顶部设有第二太阳能发电板，该第二太阳能发电板同样由电源传输线铝导线连接到发电轨道上，与位于包围结构顶盖的太阳能发电板共同作为载人车的
能量来源，该第二太阳能发电板同样向南倾斜设置。由于列车在车站周围区域启停，在该范围内列车的能量需求较大，因此在车站上方增设的第二太阳能发电板能够有效地补充这一范围内列车需求能量的增长。
[0052] 为了扩展本发明的架设区域，该太阳能轨道单元还包括支撑结构5，该支撑结构5的下端位于该太阳能轨道单元的架设区域上，上端与轨道或者包围结构连接，将轨道和包围结构组成的封闭结构架空；同样，为了架空车站，本发明还包括第二支撑结构6，第二支撑结构6的下端位于车站架设区域上，上端连接并支撑车站。支撑结构5和第二支撑结构6的高度使得轨道和车站位于同一水平面上。
[0053] 从强度和
刚度上考虑，本实施例中轨道单元由钢材或者钢化玻璃构造。
[0054] 本发明还提出了一种包含上述太阳能轨道单元的路联网系统。该路联网系统由多个上述太阳能轨道单元组成，每两个太阳能轨道单元之间平行或者垂直，俯视时这些太阳能轨道单元呈网格状，图3所示为该路联网系统的俯视图。
[0055] 考虑到交通安全性，所有垂直的太阳能轨道单元位于不同的高度，所有相互平行的太阳能轨道单元位于同一高度，从而所有的太阳能轨道单元共处于两个不同的高度，该系统包括两层，每一层上的太阳能轨道单元均为平行布置。
[0056] 为了使得两层轨道单元构成一个整体网络，垂直并在俯视方向上有交点的太阳能轨道单元在该交点处通过低速轨道进行连接。为了连接高层的太阳能轨道单元和低层的太阳能轨道单元，该路联网系统中还包含多条连接轨道，连接轨道的一端连接高层的太阳能轨道单元的低速轨道，另一端连接低层的太阳能轨道单元的低速轨道。每条连接轨道同样包含有作为其侧壁和顶盖的第二包围结构。该第二包围结构的一端连接高层太阳能轨道单元的包围结构，另一端连接低层太阳能轨道单元的包围结构，从而保证了整个路联网系统的封闭性。
[0057] 如图3所示的路联网系统，其中载人车的转向规定仅为右转向，不可以向左转弯进入其他太阳能轨道单元。图3中箭头10即表示右转向。
[0058] 第二包围结构的顶部或者侧面设有第三太阳能发电板，在第二包围结构的侧面内壁包含有第二发电轨道，第三太阳能发电板通过铝导线连接到第二发电轨道上。
[0059] 权衡能量的供求等因素后，本实施例中每条轨道的宽度为0.8米，一个太阳能轨道单元的总宽度小于2.5米，车站宽度小于1.5米，两个相邻的支撑结构之间的跨距为30～50米。
[0060] 该路联网系统运行时，主要能量来源为太阳能。在白天太阳光充足时，该系统收集太阳能转化而成的电能能量较大，基本上能够满足载人车的运行需求；但在天气情况特别恶劣或者晚间时，可能会出现太阳能转化成的电能无法满足列车需求的困难，为了应对这种情况，该路联网系统中还包含有蓄电池。此外，为了以防太阳能和蓄电池储能均不足，该系统还包括市电连接部分，以在必要时接入市电，从而构成一个混合能源利用网络。
[0061] 本实施例中，该路联网系统按照需求划分成多个能源利用网络。每个能源利用网络均包括太阳能单元、蓄电池单元14、市电单元、能源利用控制单元及电能输出接口。其中，能源利用控制单元与太阳能单元、蓄电池单元和市电单元均连接。
[0062] 如图4所示为该能源利用网络与负载连接后的结构示意图。其中，市电单元包括市电连接线11以及模拟/数字转换器（A/D转换器）12，市电连接线11的一端连接到市电上，另一端连接A/D转换器12的输入端，A/D转换器的输出端连接能源利用控制单元；从而，A/D转换器12将市电的
模拟信号转换成数字信号后发送给能源利用控制单元，由能源利用控制单元控制市电的利用。本实施例中，能源利用控制单元为电源控制器13。
[0063] 太阳能单元通过能源利用控制单元与电能输出接口及蓄电池单元14连接，可将太阳能转化成电能，在能源利用控制单元的控制下输出电能到电能输出接口上或者为蓄电池单元14充电；蓄电池单元14通过能源利用控制单元与电能输出接口连接，在能源利用控制单元的控制下输出电能到电能输出接口或者与太阳能单元接通以进行充电；市电单元通过能源利用控制单元与电能输出接口连接，在能源利用控制单元的控制下输出电能到电能输出接口。能源利用控制单元控制太阳能单元、蓄电池单元14、市电单元与能源输出接口之间的连接和关断，以保证能源输出接口的输出功率满足需求，并在太阳能充分的情况下为蓄电池单元14充电。
[0064] 该能源控制单元工作的原则为以太阳能、蓄电池和市电的优先级依次降低的顺序为电能输出接口供电，并在太阳能有余量且蓄电池电量未满且不处于发电状态时用太阳能为蓄电池充电。
[0065] 综上可知，对于太阳能单元来说，蓄电池单元及运行于该路联网系统的载人车均为其用电负载，其中载人车只是间歇负载，即只有当载人车通过该路段时，载人车的用电端才接入到该能源利用网络的电能输出接口端；而蓄电池单元为连续用电端，即只要蓄电池单元不处于放电状态且太阳能足够多，则蓄电池单元始终接入太阳能单元中由太阳能单元为其充电。
[0066] 该路联网系统还包括运行于轨道上的载人车作为运载工具。这种载人车为箱式结构，最大横截面积小于或等于0.8米，长度小于或等于2.5米，质量小于或等于150Kg。如此体积轻质量小的载人小车运行阻力较小，需求功率也较小，从而极易于在本发明基于太阳能的路联网系统上运行。本实施例中载人车的长度为2.5米，宽度为0.7米，高度为0.8米。图5所示为该载人车的结构示意图。
[0067] 该载人车包括乘客舱15和行李舱16，乘客舱15内设有一个供乘客乘坐的座椅，该座椅呈倾斜状态设置，从而乘客在乘坐时处于半躺状态。座椅的倾斜设置进一步降低了该载人车的横截面积，从而进一步降低了其运行时的
风阻。该载人车载人时人车总重不超过250kg，正常情况下只允许一人乘坐或一成人带一儿童乘坐。
[0068] 为了进一步减少该载人小车的运行阻力，将其构造为流线纺锥状；同时采用
铝合金材料构造该载人车的骨架，采取工程塑料构造该载人车的车身上除骨架外的部分，该工程塑料可以是轻质阻燃的材料如聚
碳酸酯和聚乙烯从而从质量上辅助减小其运行阻力，有利于保证该载人车的动力性能。
[0069] 该载人车包括四个车轮，每个车轮均为由直流永磁电机构造的电机轮，如图5中的第一电机轮1701和第二电机轮1702，从而载人车可以直接利用太阳能转化的直流电，而不需要逆变装置，也大大提升了能源利用率。为了降低阻力，在设置电机轮时，在车身横截面上将其隐于车身中，从而车轮不会从外形上增加载人车的风阻。本实施例中，每个车轮的功率均为1.5千瓦。
[0070] 为了直接接入太阳能直流系统中，载人车的前后均设有两个滚轮式电刷，这些滚轮式电刷通过
弹簧固定于车身两侧，其电源输出接口连接到车载电脑19上。行驶时，这些滚轮式电刷抵住轨道两侧的内壁，并在横向方向（即与车辆前进方向和竖直方向均垂直的方向）上与车身和轨道两侧内壁之间具有弹性力约束，从而保证了载人车在轨道中以正确的方向行驶，因此这些滚轮式电刷可以起到为行驶的载人车
定位的作用；此外，该滚轮式电刷作为电源接口，当其与发电轨道连接时，由于电源输出接口与车载电脑19连接，从而将太阳能转化的电能传递到车载电脑19中，之后由车载电脑19将该电能分配给该载人车上的各用电设备，这里滚轮式电刷作为电源的连接部分将载人车连接到发电轨道中，该载人车成为负载。本实施例中，电刷采用滚轮式电刷，与轨道侧壁呈一定倾角，在载人车的横截面上呈倒八字设置，从而使得车辆运行时电刷与轨道侧壁内侧之间的产热较小，有利于避免电刷的磨损。
[0071] 该载人车在启动和
加速时为
四轮驱动，其他情况下为两
前轮驱动。取人车质量为最大人车总质量M=250千克，速度为最大允许速度V=200千米/小时=55米/秒，
滚动摩擦系数为k=1/60，截面直径取D=0.7米，风阻系数取Cw=O.2，从而可以算得:
[0072] 摩擦阻力为:
[0073] F1=250X9.8/60=40(
牛)
[0075] F2=π(D/2)2XCwXV2/16=π0.352X0.2X552/16=14.5(牛)
[0076] 载人车所需最大驱动功率为:
[0077] Pmax=(40+14.5)X55=3(千瓦)
[0078] 从而，每辆载人小车在运行时，所需的最大驱动功率仅为3千瓦。
现有技术中，
太阳能电池板的输出功率最大为170瓦/平方米，本实施例中一个太阳能轨道单元的宽度最大为2.5米，因此若保守起见，取太阳能电池板的有效输出功率为150瓦/平方米，太阳能发电板的有效发电宽度为2米，则输出3千瓦的功率需要的太阳能发电板长度为:
[0079] (3X1000)/(150X2)=10(米)
[0080] 按上述设定取值，10米的太阳能发电板转化的电能即可足够满足载人车的运行，从而每公里太阳能电池板容量约为300千瓦，最大支持载人车数量约为100辆。上述计算中将太阳能电池板的有效发电宽度取为2米，而本实施例中轨道单元宽度实际为2.5米，且太阳能发电板倾斜设置，因此其实际有效发电宽度可以远远大于2米;同样，上述计算中其他取值也较为保守。因此，不同于传统的基于太阳能的轨道系统难以依赖太阳能驱动列车，该路联网系统由于轨道单元的太阳能发电板的有效面积大，载人车的质量轻阻力小，所需驱动功率小，具有极强的可行性。本实施例中采用每个太阳能矩阵的容量为20～50千瓦来设置太阳能发电板。
[0081] 该载人车还包括刹车装置18，其结构示意图如图6所示，图6中箭头22所指方向为载人车前进方向。该刹车装置18包括直流电机26、装于直流电机26输出轴上的丝杠28、运动螺母24、第一连杆2301、第二连杆2302、第一刹车片2501、第二刹车片2502以及定杆27。其中，运动螺母24活动连接在丝杆28远离直流电机26的一端，从直流电机26到运动螺母24的方向看丝杠27的
螺纹为正螺纹第一连杆2301和第二连杆2302分别活动连接于运动螺母24的两侧，第一刹车片2501连接第一连杆2301的另一端，第二刹车片2502连接第二连杆2302的另一端，均与第一轨道侧壁2101和第二轨道侧壁2102所在面平行。定杆
27垂直于丝杠28固定在运动螺母24与直流电机26之间。定杆27的两端均为钩状，伸向丝杠28的两侧，第一连杆2301和第二连杆2302的腰部均位于定杆27两端的钩状部分中；
从而，定杆27对第一连杆2301和第二连杆2302的运动和位置进行了约束。
[0082] 该刹车装置18中，当直流电机26正转时，转矩输出到丝杠27上，丝杠27随直流电机26正转，丝杠27上连接的运动螺母24的第一连杆2301和第二连杆2302则随运动螺母24靠近直流电机26运动，第一刹车片2501和第二刹车片2502张开，直至接触到第一轨道侧壁2101和第二轨道侧壁2102，并与第一轨道侧壁2101和第二轨道侧壁2102的内侧摩擦，为载人车减速。这个过程中，运动螺母24朝直流电机26运动的幅度越大，第一刹车片2501和第二刹车片2502对第一轨道侧壁2101和第二轨道侧壁2102的
正压力越大，
摩擦力也越大，从而载人车的减速度越大。
[0083] 反之，当直流电机26反转时，转矩输出到丝杆28上，丝杠28随直流电机反转，丝杠28上的运动螺母24以及连接于运动螺母24两侧的第一连杆2501和第二连杆2502则随运动螺母24远离直流电机26运动，第一刹车片2501和第二刹车片2502收回，摩擦阻力减小或者消失。
[0084] 这里丝杠28与运动螺母24之间采用螺纹传动，这是由于螺纹传
动能够产生较大的正压力，相当于螺纹千斤顶。此外，摩擦力的垂直分力为正压力方向，会产生自动
锁死的功能。
[0085] 考虑到行车安全性，该载人车的车头外侧和车尾外侧均设有液压缓冲装置，例如图5中的第一防撞器2001以及第二防撞器2002，以在其发生追尾等碰撞时缓冲碰撞力。
[0086] 在载人车的周围布置有车载雷达，以检测载人车的位置信息以及周围车况信息。载人车的位置信息包括载人车所在轨道以及周围车况信息，载人车的周围车况信息包括周围载人车所在的轨道及速度。如图7所示为载人车之间的信息交互图示意图，图7示出车A与车B、C、D、E、F、G、H均进行信息交互。
[0087] 此外，为了根据载人车的运行状态对其进行控制，该载人车还包括检测所需工作状态的检测装置。例如，当电机轮运行的时间过长，或者负载较大时，电机轮的
工作温度可能会上升到超过允许的范围，此时应该采取相应措施避免损害电机轮，如降低电机轮的输出电流或调整载人车工作作息；为了检测电机轮的工作温度，在其区域内设有电机轮温度传感器等。本实施例中，该检测装置包括位于载人车周围的车载雷达、电机轮输出电压传感器、电机轮输出电流传感器以及电机轮工作温度传感器等等。其中，车载雷达检测该载人车所在轨道信息以及周围车况信息，电机轮工作温度传感器集成于电机轮种。
[0088] 为了辅助载人车和整个路联网系统的自动运行，每个载人车均设有车载电脑19。车载电脑19与检测装置及刹车装置18的直流电机26均连接，接收检测装置检测的信息并控制所述载人车的自动运行，在需要刹车时控制刹车装置18的直流电机26，通过该直流电机26控制刹车行为；车载电脑19还分配电流给各个电机轮及其他装置，以控制载人车的正常行驶和通讯。该载人车启动和加速时，驱动方式为四轮驱动；在其他工况时，驱动方式为两前轮驱动。从而，在启动时车载电脑19为四个电机轮分配大小相等的电流；均速行驶时，车载电脑19切断两个后轮电流，只提供两前轮电流；左转时减小左前轮电流并降低左前轮转速；刹车时为刹车装置18的直流电机26输入电流。
[0089] 此外，考虑到系统完全失电时，在封闭轨道中的载人车无动力停车，在左前轮上布置有一个飞轮，使得这种情况下乘客可以通过手动方式转动飞轮为左前轮提供动能，此时左前轮为主动轮，小车有右转向的趋势，从而载人车可以到达轨道右侧的车站。若车站在左侧，则将飞轮布置在右前轮即可。
[0090] 该路联网系统还包括若干区域电脑和调度电脑。在每个车站均设有区域电脑及一个备用区域电脑，并在车站与轨道交界处设有车门，以供乘客进出轨道中的载人车。车门中包括指纹采集单元、显示单元和输入单元，并与车站内的区域电脑连接。该指纹采集单元用于采集乘客的指纹信息并发送到其所在车站的区域电脑中，该显示单元显示所在车站的区域电脑发送而来的对应乘客的快捷地址信息以供乘客选择，而该输入单元用于供乘客输入目的地信息并传输到所在车站的区域电脑中，该目的地信息包括乘客通过该输入单元选择的快捷地址或者手动输入的目的地信息。
[0091] 区域电脑中则包含有乘客指纹及信息储存单元，该指纹及信息储存单元用于存储乘客在首次使用该路联网系统时录入的指纹信息及设置的快捷地址信息。该区域电脑在接收到车门的指纹采集单元发送的乘客指纹信息后查询乘客指纹及信息储存单元中存储的乘客信息并将该乘客的快捷地址发送给车门的显示单元，在接收该乘客的目的地信息后调度离该车站最近的空载载人车到该车站。其中，载人车的车载电脑与距其最近的车站的区域电脑通信，属于该区域电脑的管理范围。如图8所示为区域电脑与车载电脑的连接网络示意图，其中A、B、C、D、E、F、G、H均为载人车，其均由区域电脑29控制，而30则为区域电脑29的备用区域电脑，在区域电脑29故障时，可由备用区域电脑30代替其工作。
[0092] 区域电脑的上一级电脑为调度电脑，区域电脑与距其最近的调度电脑通讯连接，属于该调度电脑的管理范围。
[0093] 根据需要，可以设置多级调度电脑，下一级调度电脑与距离最近的上一级电脑通讯连接并属于该调度电脑的管理范围。例如，第一级调度电脑按照街道管理同一街道内的所有区域电脑，第二级调度电脑管理按照区域管理同一区域内的所有第一级调度电脑，第三级调度电脑按照不同城市划分管理同一城市内的所有第二级调度电脑等等。
[0094] 如图9所示为区域电脑与调度电脑之间以及调度电脑与上一级调度电脑之间的连接网络示意图。其中，区域电脑101、区域电脑102均与调度电脑301通讯，调度电脑301的备用调度电脑为201；区域电脑103、区域电脑104均与调度电脑302通讯，调度电脑302的备用调度电脑为202；区域电脑105、区域电脑106均与调度电脑303通讯，调度电脑303的备用调度电脑为203；区域电脑107、区域电脑108均与调度电脑304通讯，调度电脑304的备用调度电脑为204。调度电脑301、调度电脑302、调度电脑303、调度电脑304均与上一级调度电脑401通讯，从而可以进行市内信号的传输。调度电脑401及其同级调度电脑（图9中未示出）均与其上一级调度电脑（图9中未示出）通讯，可以实现城际
信号传输。
[0095] 本发明还提出了一种用于上述轨道交通路网的能源利用方法，该方法基于上述路联网系统中的能源利用网络，按照太阳能单元、蓄电池单元和市电单元的优先级依次降低的顺序为载人车提供电源，使得载人车经过时，由
光伏发电板为载人车提供持续电源，多余的能源储存在蓄电池中；在晚上无阳光或者阳光不充分的天气造成光伏发电板无法发电或者发电量不足时，由蓄电池为载人车提供电能；当太阳能和蓄电池均不能满足载人车的能量需求时，由市电为其供电。
[0096] 因此，该方法的具体步骤为设定能源利用网络的电能输出接口的需求功率，检测太阳能单元和蓄电池单元的输出功率，与该需求功率比较，根据比较结果确定供电方式，包括：
[0097] （1）若太阳能单元的输出功率小于该需求功率，由蓄电池单元或者市电单元为电能输出接口供电；
[0098] （2）若太阳能单元的输出功率大于或者等于该需求功率，由太阳能单元为电能输出接口供电。
[0099] 上述步骤（1）还包括：
[0100] （11）若蓄电池单元的输出功率大于或者等于该需求功率，由蓄电池单元为电能输出接口供电；
[0101] （12）若蓄电池单元的输出功率小于该需求功率，由市电单元为列车电能输出接口供电；此时若太阳能单元的输出功率大于零，则太阳能单元为蓄电池单元充电。
[0102] 上述步骤（2）还包括：若太阳能单元的输出功率大于该需求功率，则太阳能单元同时为蓄电池单元充电。
[0103] 本发明还提出了一种基于上述路联网系统的乘客管理方法，包括以下步骤：
[0104] （1）乘客首次使用该路联网系统时，在所在车站的区域电脑中输入指纹信息，设置快捷地信息，该区域电脑存储这些信息。
[0105] （2）乘客在车门中刷入指纹，指纹采集系统采集该乘客的指纹并发送给该车门所述的区域电脑。
[0106] （3）所述区域电脑接收乘客的指纹信息后，查询整个网络中的乘客信息，并将该乘客的快捷地址信息发送给车门的显示单元。
[0107] （4）车门的显示单元显示乘客的快捷地址信息，乘客通过输入单元选择该快捷地址信息或者输入新的地址作为目的地，车门的输入单元将乘客的目的地信息发送给区域电脑。
[0108] （5）区域电脑检测所在区域内的载人车是否有空车，如果有则调度最近的载人车空车到所在车门；如果没有则逐级向上一级调度电脑发送需求信息，直至调度电脑调度找到最近的载人车空车，并调度该空车到所在车门。
[0109] （6）当调度过来的载人车空车行驶至车门停下时，车门打开，乘客进入该载人车中，将目的地信息输入该载人车中，同时区域电脑发送该乘客的信息到该载人车的车载电脑中。
[0110] 本发明的电路从太阳能发电板到负载，均采用直流方式，不需逆变装置，从而减少了能量转化中的能源损失；供电模式采用就近供电，线损可忽略不计；主要负载为直流电机和蓄电池，供电效率可控制在0.7～0.8，降低了供电系统的额外损耗。由于载人车的人车总质量控制在250千克以下，减少了动能以及摩擦能的损耗。载人车采用流线纺锥形，电机轮均藏在
外壳内，同时载人车的风阻系数和横截面积控制在很小的范围，空气阻力损耗小。
[0111] 本发明实施时，从各方面造成的消耗均较低。首先由于其构架为架空方式，其架设地域受地形、地物的影响较小，可以架设在传统路面、公路隔离带、路基、绿化带、小区、
建筑物、城市内河等地方，可减少了占用的土地资源；车载电脑对载人车进行自动控制，自动运行网络管理整个系统内的交通，减少了人力资源的使用；同时，该系统不消耗化石能源，只在蓄电池和太阳能均不足的少数情况下，消耗较少的外部
电网的电能。
[0112] 本发明不仅解决了传统轨道交通系统利用太阳能作为主要能源的困难，而且采用全封闭轨道路网结构，乘客需要刷指纹才能够进入其中，防止了异物入侵以及天气变化带来的危险；同时，本发明路联网系统和载人车的运行方式均为自动控制，相比于传统技术来说智能性大大提高，促进了轨道交通技术的进步。此外，本发明不仅可应用于现有轨道交通系统如地铁系统中，而且可以在公路交通中应用，改变现有公路交通的模式，促进其高效、智能地运行。
[0113] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种
修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
