專利名稱：助力式自行車高速交通系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于綜合性學科和技術(shù)，它包括城市交通、土木工程、自行車生產(chǎn)和應用、電氣傳動、電子和計算機技術(shù)等。
3、對發(fā)明的理解、檢索、審查有參考作用的現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明為提出一種能充分發(fā)揮自行車作為交通工具作用的自行車高速交通系統(tǒng)，目前城市交通系存在的大量問題諸如交通擁擠、堵塞問題，公共交通的擁擠問題，汽車產(chǎn)生的城市空氣污染問題，嚴重的交通混亂和安全問題以及在很多國家和地區(qū)中(尤其在中國)由于空間限制等原因形成不可能普及小汽車作為家庭交通工具等問題，在各種書籍、報刊和雜志中時有報導和論述，也提出一些現(xiàn)代交通和未來交通工具的設想(見“現(xiàn)代交通工具”科學普及出版社1991)，對于中國-世界聞名的自行車王國一的交通應如何辦是值得探討的，(請見“車輪下的美國”文匯報1991.12.18擴大版)。但是在所看到的各種資料中尚未看到類似本發(fā)明的一些概念當然也就更沒有具體方案。本發(fā)明的考慮已有很多年了。本人的“自行車電動助力裝置”實用新型專利(專利號88214871.0)便是與本發(fā)明配套的，它能更好發(fā)揮本發(fā)明提出的自行車高速交通系統(tǒng)的作用。
4、發(fā)明的目的交通是一個國家發(fā)展的重要基礎，“時間是生命”、“時間是效率”這些幾乎都是與交通有關。因此世界各國把發(fā)展交通運輸事業(yè)都放在重要的地位，在中國也是如此，但是在發(fā)展交通過程中不論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都遇到不少難題和困難，在發(fā)達國家中汽車雖然是很好的一種交通工具但是當汽車多到一定程度則城市的道路便難以容納因此發(fā)生從交通擁擠變化到交通堵塞，反而是欲速則不達，此外大量的汽車排出的廢氣造成成市空氣污染，酸雨和全球氣候變化，而交通事故造成的大量傷亡達到驚人的地步，這一切說明需要尋找汽車的代用品，在發(fā)達中國家有人提出用自行車來代替汽車尤其是短程行駛。在我國這一問題也開始出現(xiàn)機動車數(shù)量大量增加，在大城市中經(jīng)常出現(xiàn)交通堵塞現(xiàn)象，在十字路口大量自行車混雜在小汽車、公共汽車和載重汽車中間呈現(xiàn)一片混亂經(jīng)常出現(xiàn)自行車交通事故，一些主要街道雖有自行車專用線但大部份自行車專用線與機動車道僅一線之隔，高速行駛的汽車從自行車旁擦車而過令人神經(jīng)緊張，機動機將正常行駛的自行車撞到發(fā)生傷亡也時而發(fā)生，在92年7月在北京一輛機動車將正常行駛的三輛自行車同時撞到，三位騎自行車的人當場死亡，其中一位是年輕的妻子剛與她的丈夫前后離開家騎車上班，當丈夫騎車在后趕到，妻子慘死在他懷中，這一殘酷的現(xiàn)實使他精神失常，司機也為制造家毀人亡的人間悲劇感到悔恨萬分，但已是無法挽回(詳見92.8.27北京晚報)，當然也有一些自行車交通事故是由于騎車人的責任，例如不避讓機動車，搶行或闖紅燈，欲速則不達，在現(xiàn)有交通系統(tǒng)中自行車的行車效率是不高的?？墒俏覈緛砭褪且粋€世界聞名的自行車王國，全國人民擁有的三億輛自行車，由于中國人口眾多，居住人口密度大，城市空間有限因此在相當長的一個時期內(nèi)大部份中國人民仍然要把自行車作為主要的代步工具，自行車確實是一種很好的交通工具，它結(jié)構(gòu)簡單、重量輕體積小，使用存放都很靈活方便不占很多空間，有人統(tǒng)計每米寬的車道，汽車每小時可運輸700人而自行車可運輸1500人，因此自行車的行駛效率較高，自行車的行駛速度并不低，正常速度可達20-30公里/小時，奧運會160公里自行車競賽的紀錄為4小時左右，此外自行車交通能節(jié)省能源不產(chǎn)生空氣污染，還有一個重要的優(yōu)點便是長期騎自行車對人的身體健康有利，騎車上下班的人不易患高血壓和冠心病而且騎車上班可保持精神良好，還要指出的是騎自行車應該說是非常安全的。
但是自行車的上述優(yōu)點在現(xiàn)有的交通系統(tǒng)中還不能被充份發(fā)揮出來，或者說自行車在目前還不能完全滿足社會生產(chǎn)力發(fā)展對它提出的要求，在我國情況亦是如此因此本發(fā)明認為根據(jù)中國國情發(fā)展自行車交通使之滿足國家現(xiàn)代化發(fā)展的需要，滿足人民趕上現(xiàn)代的工作節(jié)拍和生活節(jié)拍的要求是很重要的，本發(fā)明的目的便是為充份發(fā)揮自行車交通的效能使之在現(xiàn)代城市交通中更加顯示出它的優(yōu)點和作用，要做到這一點便需要保證自行車的行駛環(huán)境使它從現(xiàn)有的交通系統(tǒng)中擺脫出來。
5、發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明提出的“助力式自行車高速交通系統(tǒng)(下稱系統(tǒng))”的具體內(nèi)容包括下列方面1)系統(tǒng)是獨立和封閉的，它與機動車和行人是隔離的，系統(tǒng)是全單向道只行駛自行車，共有多個車道，系統(tǒng)可建于地面、高架或地下，通常是地面與高架混合或三者混合，系統(tǒng)可以任意設置出入口，系統(tǒng)不與機動車和行人爭道。
2)自行車行駛的動力是人力，即依靠人的體力，為節(jié)省體力便需要創(chuàng)造一種助于行駛的環(huán)境，首先是本系統(tǒng)采用平坦的路面來減少行駛阻力，其次是采用全單向車道，使自行車基本上不需經(jīng)常處于制動減速和起動加速狀態(tài)，從而減少體力消耗第三是避免風雨(雪)對自行車行駛產(chǎn)生的阻力。第四是本系統(tǒng)采用獨立的車道，它不與機動車伴行，系統(tǒng)的車道路線是經(jīng)過優(yōu)化而布置的，自行車行駛的將是捷徑，為到達同一目地它不必行駛與機動車行駛同樣多的路程。第五，系統(tǒng)對行駛的自行車以“注入”能量的方式施加外力，系統(tǒng)將集中形式或分散形式的電能“注入”行駛中的自行車，使之獲得助力。第六，系統(tǒng)為裝有電動助力裝置的自行車創(chuàng)造良好的行駛環(huán)境，充份發(fā)揮其助力裝置的效能。
系統(tǒng)對自行車產(chǎn)生助力的原理是通過電動上坡路面和(或)自行車上的電動助力器將電能轉(zhuǎn)換為自行車的機械動能和勢能，圖一中的AB′段便是電動上坡路面，自行車通過此段路面后獲得動能和勢能。然而，系統(tǒng)通過微負坡度路面逐漸將獲得的勢能變?yōu)閯幽墚a(chǎn)生助力，圖一中的B′C′段便是此種路面，因此自行車在這樣的路段中行駛是較輕快的。
系統(tǒng)的入口車道EE′(見圖一)亦是電動上坡車道，自行車可以在上行駛，也可停在車道上被送到E′點然后進入主車道，系統(tǒng)的出口車道FF′(圖一)是下坡車道，自行車通過下坡車道時獲得助力，系統(tǒng)的出入口車道在原則上可以任意設置，當然在結(jié)構(gòu)上是要有所考慮的，對于高架車道加裝出入口車道也并不困難，因為系統(tǒng)采用的是預制結(jié)構(gòu)件，經(jīng)過適當?shù)母鼡Q和加裝結(jié)構(gòu)件便可實現(xiàn)。
采用上下坡道的原理可以較方便地實現(xiàn)助力，在電動上坡車道上集中形式的電能轉(zhuǎn)變?yōu)樽孕熊嚨姆稚⑿问降膭菽?，在下坡車道上勢能逐步轉(zhuǎn)化為動能施力于自行車。圖一中所示的各種參數(shù)諸如AB，H，θ1，BC，H2，θ2等可以在一定范圍內(nèi)變化，例如BC/AB之比可在10-20之間選擇較為合適，θ1＝7°-12°，θ2＝-0.25°--1°，H1＝10-20米H2＝0-5米，這些參數(shù)只是參考參數(shù)。如果采用分散電能轉(zhuǎn)換形式它可與集中電能轉(zhuǎn)換形式共用，也可單獨使用。
3)系統(tǒng)采用廂式封閉結(jié)構(gòu)，圖二示出側(cè)視圖，圖三示出截面圖，廂式結(jié)構(gòu)除確保人和自行車的安全外，它能擋風和雨雪，遮頂曬陽光，由于它有自動的活動上窗和下窗，因此具有良好的上，下視野可以看到沿路的風光，通過金屬網(wǎng)將人與窗隔開以保證安全，平坦和硬質(zhì)路面使行車阻力很小。廂體內(nèi)按裝有燈光、通訊、消防和監(jiān)控警報指揮系統(tǒng)每隔一定距離按裝有緊急出口到達安全通道。廂體下方通過隔框(見圖二)可以按裝輕質(zhì)導軌，全自動的小型電動行李集裝箱車可將騎車人的隨身行李按要求傳遞到預定出口處自行車到達后即可領取。這對到達車站，機場，港口和長途汽車站的自行車是很有用的。
4)系統(tǒng)的自行車由于采用高架或地下敷設，因此有較大的自由度按優(yōu)化原理規(guī)劃路線，也就是說自行車盡量按捷徑行駛。
5)系統(tǒng)可以與城市發(fā)展建設配套建設，高架車道可直接與有關建筑連接而不用支撐支柱，也可穿過大廈，此外還可配套建設服務系統(tǒng)，包括商店、停車場、餐館、旅館、修車處和租車處等。
6)系統(tǒng)不但可在城市中建起，也可連接二個城市，此自行車高速系統(tǒng)尤其適合與二城市間的高速公路配套建設，如果與車速為100公里的高速公路相比，自行車高速交通系統(tǒng)所需的行駛時間約為在高速公路上汽車行駛時間的3.5倍左右，而在此系統(tǒng)中行駛幾個小時自行車的體力消耗并不很多。
7)建設助力式自行車高速交通系統(tǒng)需要有一定的投資，然而它產(chǎn)生的效益包括節(jié)省的時間，能源，減小污染和交通事故，增進人民的身體健康等所得到的效益大大超過投資值。
6、發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點或者積極效果本發(fā)明“助力式自行車高速交通系統(tǒng)”與現(xiàn)有的自行車交通系統(tǒng)相比具有下列的優(yōu)點1)能充份發(fā)揮自行車行駛效能，現(xiàn)有的交通是自行車與機動車混駛，即使在最新建成的環(huán)行路上有自行車道但機動車進出環(huán)行路都必需通過自行車道，每隔不遠的距離機動車便進出一次，這樣自行車只能頻繁地減速，停車，等待，起動和加速，既消耗了時間又消耗體力。而且自行車道內(nèi)仍不時有機動車行駛和?？坑绊懽孕熊囆旭偤桶踩腥艘渤Ｔ谧孕熊嚨纼?nèi)走動和穿行。如騎車為了趕時間則是快不起來的，有時機動車擁擠時自行車只能陪等，如果要和機動車搶道，則經(jīng)常發(fā)生車禍，吃虧的自然是自行車。本系統(tǒng)全是單向道，與機動車和行人完全隔離，從出發(fā)點上車，一口氣便可駛到目的地，加上有助力既縮短了大量時間又節(jié)省了體力充份發(fā)揮出自行車應有的效能。
2)在此系統(tǒng)內(nèi)自行車可以騎遠路也不怕大風、雨、雪，路面不會結(jié)冰。在現(xiàn)有交通系統(tǒng)內(nèi)自行車依靠體力行駛，如果路面不平，遇到風雪，大雨或結(jié)冰的路面自行車是寸步難行，而且很不安全，經(jīng)常只能下車推著走，在冬天寒風刺骨更是難行人們只得放棄騎自行車。因此在現(xiàn)有的交通系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生公共交通極度擁擠，在車站上等車的人達上百人是常事，人們叫苦不迭，既使擠上車后也是難以忍受，經(jīng)常發(fā)生由于過份擁擠而互相埋怨，爭吵甚至打架。公共汽車擁擠的主要原因之一便是原來騎車的人由于為了趕時間，天氣不好，在冬天由于風雪寒冷和路太遠，騎車不方便而改乘公共汽車。而在此系統(tǒng)中則這些問題基本都被解決?？梢钥隙ǖ氖窃诖讼到y(tǒng)中“趕路”要比乘公共汽車快。也不再擔心氣候條件的變化，自行車也可以行駛較長的路程不必擔心體力會消耗過大，而且發(fā)生重大交通事故的可能性極小。因此騎自行車的效率可大為提高。
3)自行車交通安全與污染問題基本獲得解決在現(xiàn)有的交通系統(tǒng)中安全問題也是使人們關注的問題之一，據(jù)統(tǒng)計，自行車的交通事故占交通事故的70%左右，當然其中有騎自行車的人的責任，主要是違反交通規(guī)則所引起。但也有機動車司機的責任，在上已提到過的在92年7月便發(fā)生過一卡車一次便把正常行駛的三輛自行車撞倒，當場死亡三人，不管是誰的責任自行車在快速行駛的機動車旁邊行駛確實有些提心吊膽，萬一誰出了一些差錯都可能出現(xiàn)傷亡，92.6北航的一位教授在正常的騎車行駛時被后面開來的一面包車撞出20米遠，車被壓壞，人總算保住了命，尤其現(xiàn)在的交通系統(tǒng)中機動車愈來愈多，大家都想趕上現(xiàn)代社會的工作與生活的快節(jié)拍，而現(xiàn)實條件又有很大差距，因而交通事故也就不斷發(fā)生，尤其是惡性事故不斷增長。而在將自行車與機動車完全隔開的系統(tǒng)中則安全問題會被大大緩解，當然也會發(fā)生互撞事故但惡性交通事故會少得多。
在現(xiàn)有交通系統(tǒng)中，自行車本身基本不產(chǎn)生空氣污染，但是從自行車身旁駛過的卻是大量排放有對人體有害的有毒廢氣的汽車流，自行車能幫助人鍛煉身體，可是汽車廢氣使人感到窒息和不舒服，而且這種污染有日趨嚴重的趨勢，坐汽車的人是無法躲避由他所坐的車產(chǎn)生的污染，除非他不坐汽車，可是為什么自行車的騎者要去陪伴去呼吸已被污染的空氣呢？在此系統(tǒng)中則不再有嚴重的空氣污染問題了，在系統(tǒng)中可以吸到較為新鮮的空氣，真正充份發(fā)揮自行車對人體健康的促進作用。
4)可以較徹底解決自行車王國的自行車交通問題在中國共有三億輛左右自行車，在北京就共有一千萬輛，有的家庭擁有不止二輛自行車，可是這些自行車尚沒有充份發(fā)揮作用。應該指出的是在中國沒有條件普及汽車到各家庭，至少在數(shù)十年內(nèi)是如此，而現(xiàn)有的交通系統(tǒng)是機動車與自行車在爭道，低的行車效率，嚴重的交通事故問題和空氣污染問題，加上目前的交通環(huán)境和氣候條件消耗了騎車人過多的體力，在北京公安局頒布的交通條例中明文規(guī)定在自行車上不能按裝任何動力裝置，在這樣的行駛環(huán)境下自行車的使用受到限制，稍遠的路程便放棄使用自行車，刮風，下雨雪就改乘公共汽車，而公共汽車擁擠現(xiàn)象日趨嚴重，各大學的大門口存放著大量的自行車說明很多人只是在校園內(nèi)使用，一出大門便跳上公共汽車。行車效率，體力消耗和安全問題等因素影響自行車效能的充份發(fā)揮，本系統(tǒng)對自行車王國來說可以較徹底解決這些問題，對于發(fā)達的國家此系統(tǒng)可以緩和日益嚴重的小汽車擁擠、汽車排放氣體污染問題。
助力式自行車高速交通系統(tǒng)可以充份發(fā)揮自行車本身的效能，促進人們更喜歡使用自行車，使他們不是只騎到單位的大門口便停下而是有勇氣騎出大門到所要去的地方。甚至有勇氣從北京騎到天津，在此系統(tǒng)中騎車將不再是負擔和擔心而是一種享受，當系統(tǒng)建立起來并正常運行后將能大大緩解公共交通的擁擠問題，自行車的交通事故問題和現(xiàn)有交通中的混亂現(xiàn)象，更重要的是在中國的具體國情情況下自行車將能和汽車一樣使人們趕上現(xiàn)代社會的快速的工作和生活節(jié)拍，把節(jié)省下來的時間和精力用于增加財富，自行車交通不再處于從屬地位和被視為一種負擔。此系統(tǒng)也可能成為自行車王國的一大特點吸引更多的國內(nèi)外游客，當然本系統(tǒng)也適用于汽車車輪下的國家，可以緩和發(fā)達國家由于汽車數(shù)量激增帶來的各種問題。
7、實現(xiàn)發(fā)明的最好方式本發(fā)明與城市交通建設密切相關，申請人認為要實現(xiàn)本發(fā)明需要有三個條件即騎車人支持，資金和技術(shù)，即需要有投資者，城市當局和申請人合作。此外還要有一個結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)單位的參加，先建設一條實驗性車道然后逐步推廣。系統(tǒng)建成后肯定將會有好的效益。
權(quán)利要求
本發(fā)明采用電動能量轉(zhuǎn)換為助力的原理提出一種助力式自行車高速交通系統(tǒng)，此系統(tǒng)的技術(shù)特征是1、采用電動上坡路面和微負坡度路面實現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樽孕熊囆旭偟闹Α４送庖部衫米孕熊囯妱又ρb置的助力作用。
2.采用封閉式全單向行駛無交叉路口，與機動車和行人隔離的自行車車道，它可以建于高架、地面或地下，自行車可以高速行駛。
3.采用廂式建筑結(jié)構(gòu)，配以自動開關的玻璃窗，使自行車不受風、雨、雪和陽光的不利影響。
4.系統(tǒng)附屬有輕型電動自動運輸貨物系統(tǒng)。
5.系統(tǒng)可充份發(fā)揮裝有電動助力裝置的自行車的效能。請求保護范圍1、封閉式全單向行駛無交叉路口與機動車和行人隔離的自行車高速交通系統(tǒng)，可建于高架、地面或地下。2、助力式(采用電動上坡路面和裝于自行車上的電動助力器和負坡度路面實現(xiàn))自行車高速交通系統(tǒng)。3、廂式封閉結(jié)構(gòu)，配以自動開關的玻璃窗，騎車人不受風、雨、雪和陽光的不利影響，路面不會結(jié)冰和濕滑。4、附屬有輕型電動自動貨物和包裹運輸系統(tǒng)。5、自行車電動助力裝置是此系統(tǒng)的一種助力原理與方式。
全文摘要
本發(fā)明屬于交通、電氣、電子和自行車工程技術(shù)領域。本發(fā)明提出一種助力式自行車高速交通系統(tǒng)，它能徹底改善自行車行駛環(huán)境，充分發(fā)揮自行車作為一種交通工具的效能。此系統(tǒng)借助電動正坡路面和微負坡路面實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生助力，此系統(tǒng)采用封閉式全單向自行車道，行駛安全、高效率和節(jié)省騎車人體力并可緩和城市交通擁擠現(xiàn)象。
文檔編號E01C1/00GK1081218SQ9211133
公開日1994年1月26日 申請日期1992年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月9日
發(fā)明者宋子善 申請人:宋子善