除了PRT車輛之外,車輛主要使用鋼輪運(yùn)行在鋼軌上,因?yàn)榈蜐L動(dòng)阻力和單輪上可以支承的沉重重量。一些高速交通系統(tǒng)利用運(yùn)行在混凝土梁或“鋼軌”上的帶有橡膠輪胎的車輛并且這些車輛是自動(dòng)導(dǎo)向的,這樣的車輛的缺點(diǎn)是較高的滾動(dòng)阻力、更多的運(yùn)行費(fèi)用和較低的重量支承能力。橡膠輪胎系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)發(fā)生在穿過道岔的運(yùn)轉(zhuǎn)中。在一個(gè)系統(tǒng)中 (圖19-18),橡膠輪胎相隔足夠遠(yuǎn),以允許在道岔位置鋪設(shè)帶有尖軌尖端和轍叉的正規(guī)鐵路軌道結(jié)構(gòu)。車輛每端具有兩個(gè)鋼輪和一個(gè)輪軸。隨著車輛接近道岔,混凝土鋼軌向下傾斜以致于車輛支承在鋼輪上通過道岔,在此之后混凝土鋼軌向上傾斜以再次支承車輛。在這種橡膠輪胎系統(tǒng)中,車輛必須以較低的速度運(yùn)行通過道岔。
巴黎Metro橡膠輪胎高速交通車輛的導(dǎo)軌和車輛橫斷面
注: 對(duì)于通過道岔的引導(dǎo)需要鋼軌和車輪。
PRT系統(tǒng)為專門的用途設(shè)計(jì),并使用一種最能滿足這個(gè)用途的車輛。這些系統(tǒng)大部分用于轉(zhuǎn)移機(jī)場(chǎng)或旅游中心的乘客。橡膠輪胎是首選的,一部分是因?yàn)樗鼈兡転槎钢?0%的坡度提供牽引力。如果導(dǎo)軌遭受雪或冰,必須在寒冷天氣中加熱輪胎的運(yùn)行表面。磁懸浮支座也在考慮中。每個(gè)車輛的運(yùn)客量從4個(gè)座變化到20個(gè)。大部分車輛以單節(jié)或兩節(jié)運(yùn)行,不過有些以5~8節(jié)車廂的列車運(yùn)行。
1 牽引的方法
用于城市間客運(yùn)和貨運(yùn)系統(tǒng)的列車主要由柴油電力機(jī)車移動(dòng)。在交通密度保證的地方,電力機(jī)車和一個(gè)高架的承力索或一條導(dǎo)電軌一起使用。大部分通勤系統(tǒng)由柴油電力機(jī)車產(chǎn)生動(dòng)力,在有些車廂帶有推拉式控制機(jī)構(gòu),所以在路線的每個(gè)終端列車不需要回轉(zhuǎn)。有些通勤系統(tǒng)是電氣化的,并且每節(jié)車廂擁有它自己的電動(dòng)機(jī),因此不需要單獨(dú)的機(jī)車。所有的城市高速鐵路運(yùn)輸都是電氣化的,并且每節(jié)車廂對(duì)于每個(gè)軸具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為必需的高速加速與降速給出充分的附著力。私人高速交通系統(tǒng)也是電氣化的。不過,一些PRT系統(tǒng)由沿著導(dǎo)軌相隔一定距離安置的線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)推動(dòng)。推動(dòng)力由車輛底部的反應(yīng)板來完成。FTA贊助的對(duì)PRT系統(tǒng)的研究包括下列制導(dǎo)的縮型車輛系統(tǒng): 懸浮的單軌道,混凝土導(dǎo)軌上的空氣懸浮,鋁導(dǎo)軌上的橡膠輪胎以及在混凝土導(dǎo)軌上的橡膠輪胎。當(dāng)然也能開發(fā)其他系統(tǒng)。
因?yàn)檎{(diào)車是私人高速交通的一個(gè)如此重要的部分,所以傳統(tǒng)的雙軌系統(tǒng)具有一個(gè)重大的優(yōu)勢(shì),雖然它將是困難的但并非不可能克服。例如,示于圖19-19的載人移動(dòng)器車輛支承在橡膠輪胎上,并且由另外一套壓在鋼導(dǎo)梁上的橡膠輪胎制導(dǎo)。對(duì)于調(diào)車,導(dǎo)梁的一端可以來回移動(dòng)以排列起想得到的軌道。示于圖19-20的私人高速交通車輛支承在4個(gè)橡膠輪胎車輪上,并且在導(dǎo)軌上由另外一組四橡膠輪胎車輪引導(dǎo)。導(dǎo)輪可以是計(jì)算機(jī)控制的以使得車輛沿著左邊或右邊的導(dǎo)軌面。因而,在車站,通過引導(dǎo)導(dǎo)輪沿著一個(gè)導(dǎo)軌面,可以使車輛通過; 或者使車輛進(jìn)入車站軌道稍做停留,通過引導(dǎo)導(dǎo)輪沿著另一個(gè)導(dǎo)軌面。在導(dǎo)軌上不需要其他的可動(dòng)部件使車輛迂回或停在一個(gè)車站。
Westinghouse載人移動(dòng)器系統(tǒng)的導(dǎo)軌和車輛的橫斷面
帶有單個(gè)高架導(dǎo)軌的波音私人高速交通系統(tǒng)的輪廓圖
注: 位于西弗吉尼亞大學(xué),磨根城,W.V.車輛容納8個(gè)座位和13個(gè)站位。速度范圍達(dá)30mi/h。在高峰期間,這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在預(yù)定的基礎(chǔ)上; 否則,在乘客要求的自助式服務(wù)基礎(chǔ)上。加熱輪胎運(yùn)行表面以融化雪或冰。
任何類型的系統(tǒng)的支座可以是車輪 (鋼輪胎或橡膠輪胎),氣墊懸浮 (圖19-21) 或磁懸浮 (圖19-22)。因?yàn)槊糠N類型的懸浮都是昂貴的且復(fù)雜的,于是必須有高于一切的優(yōu)勢(shì)以證明如果使用這樣的一個(gè)系統(tǒng)花費(fèi)是應(yīng)當(dāng)?shù)摹?/p>
運(yùn)輸系統(tǒng)的動(dòng)力可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī),燃?xì)廨嗠娏Πl(fā)動(dòng)機(jī),燃?xì)廨喴簤喊l(fā)動(dòng)機(jī),噴氣推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī) (圖19-21),或者氣動(dòng)的。在任一給定運(yùn)輸系統(tǒng)的推進(jìn)器類型的選擇中,必須考慮每種的成本和特點(diǎn)。關(guān)于柴油電力驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)有大量經(jīng)驗(yàn),關(guān)于燃?xì)廨嗠娏Πl(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨喴簤喊l(fā)動(dòng)機(jī)有一些經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)表明,與柴油電力驅(qū)動(dòng)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相競(jìng)爭(zhēng)是困難的。到目前為止,渦輪電力驅(qū)動(dòng)或渦輪水力驅(qū)動(dòng)的效率還趕不上另外兩種。
履帶氣墊車原理示意圖
注: 帶有用于線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的垂直反應(yīng)軌。
對(duì)于高于100mi/h的速度,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)優(yōu)于柴油電力驅(qū)動(dòng),因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)不需要牽引發(fā)電設(shè)備的重量; 而且,對(duì)于短期時(shí)間,它可以從承力索上吸收大量電力,而柴油電動(dòng)機(jī)具有固定的最大電力。
使用支承在傳統(tǒng)軌道的鋼軌上的電動(dòng)電力機(jī)車的試車中已經(jīng)得到了超過200mi/h的速度。
然而,為了有規(guī)則地得到200~300mi/h的速度,車輛可能必須用線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)來產(chǎn)生動(dòng)力。不過,因?yàn)樵肼暭?jí)后者可能是不能采用的,并且對(duì)于如此高的速度,前者在保持軌道電抗器成一精確直線和平面以及維持它免受風(fēng)積的巖屑、沙、雪和冰中有困難。在這樣的速度下,克服空氣阻力所需要的電力是相當(dāng)大的。
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