基于客運索道的城市公共交通系統(tǒng)設(shè)計

(山東職業(yè)學(xué)院 山東 濟(jì)南 250000)

一、引言

隨著城市化進(jìn)程日益加快，城市道路基礎(chǔ)設(shè)施有了很大進(jìn)步，但城市交通的發(fā)展速度始終落后于城市經(jīng)濟(jì)增長的速度[1]。城市交通規(guī)劃結(jié)構(gòu)不合理、交通容量不足等問題，成為了制約國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的“瓶頸”。迫切要求配置快速便捷的交通工具，以便人們高效率地到達(dá)出行目的地[2]。

著名的巴西庫里蒂巴的快速公交系統(tǒng)，是基于常規(guī)公交的進(jìn)一步優(yōu)化；以色列特拉維夫以色列航空工業(yè)公司(IAI)推出了無人空中交通方式“SkyTran”，這種“空中的士”最多可同時乘坐兩人，類似于出租車[3]。在國內(nèi)，許多城市借鑒國外的經(jīng)驗，相繼發(fā)展地鐵交通，建立快速公交系統(tǒng)等。但是，這些研究和發(fā)展也只是停留在城市地下和地面兩個層次，相對于地面道路網(wǎng)和地鐵，空中資源則利用少，怎樣開發(fā)利用空中資源為城市交通所用是一項很值得研究的課題。

本文提出的基于索道纜車的城市公共交通系統(tǒng)，將城市公共交通系統(tǒng)發(fā)展為地下—地面—空中相結(jié)合的立體空間結(jié)構(gòu)，通過纜車行駛在空中的特性充分利用了空中資源，釋放了地面和地下交通的壓力[4-5]。通過使用3Ds Max軟件建立該設(shè)計的基本模型和在城市中運行的動態(tài)狀況。本文基于目前城市交通現(xiàn)狀分析了建設(shè)索道客車的的可行性，并基于索道客車的運輸量，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度分析，并對索道客車運行所需相關(guān)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計，從而提供了索道客車運行系統(tǒng)實現(xiàn)的可能性[6]。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與相關(guān)參數(shù)

(一)車廂結(jié)構(gòu)的設(shè)計

設(shè)計采用較大容量的車廂主體，車廂主體全部采用鋁合金材質(zhì)。全鋁合金結(jié)構(gòu)車廂按國際索道運輸協(xié)會和GB12352-90《客運架空索道安全規(guī)范》中的要求，對于其主要受力的安全系數(shù)應(yīng)不小于5。車廂箱體的兩端和頂部分別設(shè)置救援門以及求援窗，方便逃生和救援；同時，在車廂兩側(cè)設(shè)置上下車門，并設(shè)置安全門裝置；車廂內(nèi)的玻璃窗應(yīng)為安全式車窗，同時應(yīng)保證良好的通風(fēng)性。圖1表示了車廂結(jié)構(gòu)，表1表示了車廂基本技術(shù)參數(shù)。

圖1 車廂結(jié)構(gòu)示意圖

參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值載客量15人有效荷重1130kg車廂自重890kg車廂有效面積3.24m2人均面積0.16m2車廂外形尺寸2403?1501?1928mm

根據(jù)上述要求和技術(shù)性能要求，整個車廂結(jié)構(gòu)是由主受力框、次受力框、隔板及輔助連接型材等相互套合鉚接而成。主受力框、次受力框均用厚為3mm鋁板加工而成的異型型材和框板成對鉚接而成，縱向隔板同樣也是用厚為3mm鋁板成型加工后鉚接而成，其余輔助的連接型材、隔板等用厚1.5mm的鋁板在成型熱處理、表面處理后進(jìn)行裝配鉚接。主、次受力框與隔板采用套合鉚接成有一定強(qiáng)度、剛度的整體骨架。鉚接骨架用的鉚釘選用直徑為5mm的平錐頭鉚釘，其材料選用LY10，破壞剪力為5197Mpa(530kg/mm2)。

(二)線路支撐裝置設(shè)計

支架的設(shè)計上考慮到美觀及車廂運行平穩(wěn)，將支架與路燈燈柱結(jié)合使用，將原有路燈燈柱的位置空出來，架設(shè)索道支架。設(shè)置支架之間的距離為300米，支架的地面高度設(shè)定為16米，路燈則布置在支架10米高的位置。圖5表示了支架整體結(jié)構(gòu)。

圖2 支架的整體結(jié)構(gòu)圖

支架上部是支撐鋼索的固定式鞍座和固定電纜的部件。支架整體采用鋼結(jié)構(gòu)，管材和閉口型材料的內(nèi)外表面應(yīng)有防銹層。其結(jié)構(gòu)如圖2(a)所示。

鋼絲繩的選用瓦林吞—西魯型鋼絲繩，繩的結(jié)構(gòu)及特點為內(nèi)部是完全線性接觸的瓦林吞繩股,外層用較粗的鋼絲包圍而成,它既有西魯型鋼絲繩外層絲粗、耐磨、抗擠壓,又有瓦林吞型鋼絲繩絲細(xì)、比較柔軟、易于編接、抗彎曲疲勞性能好的優(yōu)點[7]。其結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示。

固定式抱索器如圖2(c)所示，在主體上裝有鎖緊螺栓，在鎖緊螺栓有鎖緊螺母，鎖緊螺栓前端有彈性頂桿，彈性頂桿前端有剛性頂桿，活動抱爪連接在剛性頂桿上，并套在主抱爪上[8]。

驅(qū)動裝置通常采用架空式安裝，如圖3所示。它主要有三相交流異步電機(jī)1、制動器2、聯(lián)軸器3、減速器4、機(jī)架5、驅(qū)動輪6組成。驅(qū)動采用三相交流異步電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、堅固耐用、維護(hù)方便、價格便宜、效率較高。同時它還有一些缺點：調(diào)速、起動性能較差。

圖3 驅(qū)動裝置

(三)引入該系統(tǒng)后的數(shù)據(jù)分析

本文將城市客運索道設(shè)計為單個車廂可乘坐15人，車廂速度為20-60km/h，預(yù)計單向每小時客運量為3000人左右。

城市地面道路交通資源的利用愈來愈緊張，引入新型城市交通系統(tǒng)或者發(fā)展優(yōu)化當(dāng)前城市交通系統(tǒng)已經(jīng)成為各個城市所面臨的首要問題，本文引入基于客運索道的城市公共交通系統(tǒng)，可以極大的緩解當(dāng)前城市所面臨的交通壓力。圖4所示索道客車城市空間運行工況。

圖4 索道客車空中運行工況

三、結(jié)論與展望

本文基于目前的城市軌道交通系統(tǒng)，對建設(shè)城市索道客車運行系統(tǒng)進(jìn)行了可行性分析。設(shè)計出了索道客車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各部分組成。

與現(xiàn)有地鐵等城市軌道交通工具相比，索道客運運行系統(tǒng)沿城市低層閑置空間實施改造是成本最低且最為適合的交通運輸工具。該交通運輸系統(tǒng)形成覆蓋和普及能最大限度地降低城市汽車的出行率，提高人們步行的出行率，從而極大地降低出行成本。