本发明涉及一种三维交通及物料输送系统，是属于高层建筑物人员集散交通、自动化仓库和工业生产自动线领域的一种新型输送交通网络和运动机器所构成的系统。 现有技术中电梯的应用和发展完善已成为高层建筑人员集散的方便舒适的交通工具、然而乞今为止无论是交、直流电梯、液压梯、虽然计算机控制，集选技术的应用使其利用率大为提高，但仍然是一个轳辘一口井的模式，这种模式是有其不可忽视的缺陷的。例如美国在1972年建成的世界贸易中心大楼，楼高110层410M，其中就设置能乘座70人的大型高速电梯23台，区间电梯72台，此外还有208台客货两用电梯和货梯，48台扶梯，总数达352台。其数量之多令人吃惊，占用了大量建筑面积，投资费用运行费用高，人员候梯和区间换乘浪费时间和带来混乱是显而易见的。
现有技术中自动化仓库主要依赖于高架叉车和巷道式堆垛机，60年代以来自动化仓库在国外有较快的发展已出现高达40M的巷道式堆垛机，以实现高层、高速、高密度的贮藏，但是自动化仓库向更高层发展显然受到限制，巷道式堆垛机投资费用大，运行费用高，对货架要求高已成为自动化仓库技术应用和发展的主要束缚。
现有技术中应用于工业生产自动线的物料输送设备主要有链式悬挂系统、自动导向地面小车系统，葫芦道岔系统等等，为满足不同地生产工艺要求其设计式简式繁方式各异，然而一种步进式能精确受控和位置反馈准确并在三维网络中进行物料输送的系统是具有更为广泛的适用性和更高的性能指标的。
本发明的目的是提供一种由轨道等固定设施构成的交通网络，其结构紧凑可以延伸到建筑物内任一指定空间位置，和能在该网络中进行三维运动的结构简单的运动机器以完成高层建筑中人员集散交通和物料输送的任务，当然网络延伸到建筑物之间，进而发展为城市或小区的三维交通在技术上并不存在困难。依据网络容量的大小可设置足够多的运动机器以满足大量乘客往来和物料转运的需要。如是改变了一架电梯占据一个井道，一架堆垛机占据一个巷道，损失大量建筑面积和总体速度效率，利用率不高的状况;也使自动化仓库得以分层建立货架，巷道区域能向更高层发展;降低运行费用，适应物流不均衡情况，在输送量低谷时不会发生运送费用反高的现象。
本发明的具体方案包括五个子系统即：轨道网络系统;能量及控制、反馈信息传输系统;三维运动机车及其功能执行、控制装置;计算机控制、调度系统;能源系统。
一、轨道网络系统：轨道用以支承和悬挂运动机车，并起导向定位作用，运动机车装置其上被限定只能沿轨道进退、重力或其它方向外力均不能导致运动机车脱轨、轨道可采用单轨或平行多轨、可选用现有技术中各种导轨形式和材料、依据承载重量、运动机车大小、步进间距、速度高低、定位精度要求、运行平稳要求等设计选定、其中以断面为Ⅱ型的单轨较为简单和适用性广。轨道的安装可根据需要在建筑物中任意空间位置如：装置于建筑物中、层面上，顶面下;垂直井道、水平巷道墙面;斜面上或其他构架上、简洁通用的形式是按三维直角坐标垂直、纵、横交叉排列安装，或按柱坐标排列安装，构成轨道三维网络。
在轨道的交叉点或平行路线区段上设置道岔转轨装置，其原理结构和设计均可组合应用“葫芦道岔输送装置”中的各种道岔转轨机的现有技术。如“转舌道岔机”;“园盘转轨机”和“平移转轨机”等，由于本系统的三维特征，其工作面就不仅限于原水平面，而扩展到三维空间的任意平面，此外还可采用圆柱或转轨机如图示，道岔转轨装置工作有“通过”和“过渡”两种方式，当运动机车需要转向或转轨时，主要采用过渡方式即：机车进入道岔装置并锁定-道岔装置转向或平移并接轨定位-机车解除锁定驶出道岔装置。
上述装置再加上存放机车轨道段和主要干线上的避让设施等即构成所述轨道网络系统。
二能量及控制、反馈信息传输系统：一种独特新颖的步距式能量及信息传输系统是本方案得以实现的关键，它主要由两个部分组成即能量、信息传输管线和定接口、动接口。该系统可用于传输电能、压力能和各种信息载体，因此所述管线是指各种导管、电线、电缆、光缆等，管线沿前述轨道路经敷设，或由干线和支路构成与前述轨道网络相应的能量、信息传输网络。定接口沿前述轨道路经离散设置并与所述传输管线连接，其接口数量由轨道总长与两接口间距之比决定，前述转轨机位置设定须与定接口位置设定相适配使沿轨道任一相邻定接口之间距离相当、且转轨机中至少有一个定接口。在较复杂由计算机控制的系统中，每一个定接口应建立坐标或地址以接收指令和反馈信息、或设置地址标记如机械识别标记、条码色标、光孔、霍尔元件等供运动机车识别并经由总线与计算机或控制中心联络。动接口装置于运动机车上、与运动机车内部控制系统、执行元件连接作为接受能量和信息的输入端点，与所述定接口进行可分离和变更位置的连接，为使运动机车获取能量或信息不间断及动接口与定接口联接时不影响其运动，每台运动机车上至少装置两个动接口，并使其交替，递进变更位置联连接运动方向上沿轨道装置的定接口。接口-包括定接口和动接口的结构形式应满足如下功能要求即：能方便、快速、可靠地联接和分离，其快速要求与运动机车运行速度适配;联接时达到所传输能量或信息对于连通的技术指标要求;而分离时能达到可靠分离、安全阻断并且自我封闭不致造成能量泄放、损失或污染;对接的定位精度要求低于运动执行元件的运动定位精度和导向装置定位精度。
如前述本系统可用于传输多种能量和信息、因此接口设计应适应要求传输的某种能量或信息、或接口具有多个单元每个单元分别用于传输某种能量和信息且分别与相应所述管线连接。几种典型常用的能量、信息传输接口单元的实例列举如下：
1、用于传输压缩空气的接口单元：由于空气介质传递压力能在使用后可直接排至大气、系统中泄漏不造成污染，因此接口不须成对构成回路，对于密封、对接定位精度要求较低、结构简单。图3示意一种设计，采用平面压接方式，可在驱动气缸作用下快速连接或分离，图中所示γ为定位允差其实际尺寸可适应一般行程开关的定位精度。
2、液压接口单元：液压接口必须构成回路且对于对接密封对接分离后的自封闭和对接结合处介质残留量有较高的要求、因此较适于整个大系统对于机车位置反馈、停车定位有较高技术指标和低速重载输送的场合、图4提供一种压插方案其主要结构和部件即为现有技术中“多管排快速连接器”可略加大密封面以扩大定位允差。现有技术中滑动导轨、和带阻尼结构，定位锁紧装置和位移检测的液压缸其定位精度可达到±0.1mm是足以满足接口定位要求的。
3、电接口单元：电联接是易于实现的，现有技术中各种接插形式，触头装置及绝缘、灭弧附件均可方便地组合运用到本例中。图5（a）仅示意一种最简单的接插形式、其定位允差有很大的适应性。图5（b）提供一种安全附加电路，它可使定接口单元在有车时自动通电、无车自动断路并可受控通断以增强控制中心的指令可靠性和调度准确性。值得指出的是本发明所提供的方案具有多个连通的动接口交替与定接口连接且保持每一瞬间至少有一个动接口与某个定接口连接因此各个动接口与定接口的连接和分离并不接入和切除负载，虽然连接-分离动作频繁但不会由于起弧而烧损和带来其他故障。
4、信息传输接口单元：图6示意信息传输接口单元可用形式（a）为接触型、（b）为非接触型、现有技术中其他各种信息传输方式亦可方便地组合运用，由于运用于步距定位方式对比于现有技术接触型革除了拖缆、滑道之弊，非接触型则增强了效应减少了干扰和易于屏蔽。
三、运动机车系统：本发明同时提供一种独特新颖的运动机车，它以自举步进的方式运动，适于由步距式能量传输系统提供能源和交换信息、适于在三维空间沿任意方向轨道行走，命名为自举车。图7即为自举车的基本形式。其独特新颖之处在于运动执行元件为往复式如气动缸、液夺缸齿条或螺杆机构，在构成往复式执行元件的能相对趋近、远离的构件上设有制动锁定装置-自举离合器、自举离合器可以是现有技术中的各种离合器、制动器、作用是将自举车所运行的轨道某点掣住以支承推进整个车身而在松开时可沿轨道运动完成自举步进。为使自举车运动连续无间歇自举车可由中间车厢和两套往复执行元件组成，两套执行元件的往复运动构件分向中间车厢前后、两端部设置小车、前后小车上均装置所述自举离合器，动接口及位置检测元件如行程开关等，前后小车交替动作：掣住轨道;动接口与所在点定接口连接;执行元件驱动中间车厢运动;待另一小车检测到下一相邻定接口位置并完成前述动作后动接口与定接口分离;松开轨道;执行元件进行另半周往复运动进行并完成小车的自举步进。其动作顺序控制系统的功能要求是：每一时刻至少有一个小车的自举离合器处在掣经轨道的状态;每一时刻至少有一个小车的动接口处在与某定接口连接的状态;两组执行元件交替进行驱动中间车厢和自举步进的往复运动。自举车尺寸设计应与所述定接口间距适配即两组执行元件往复行程之和应大于等于定接口间距，以略大于定接口间距的整数倍并设计有缓冲结构为佳。而当前后小车相互趋近的最小距离应略小于定接口间距整数倍并设计有缓冲结构。
四、计算机控制系统及能源系统：计算机控制调度系统类似于现有技术中自动化仓库和铁道机车计算机控制调度系统、由于本发明所提供的方案其步距式能量传输网络、步进式运动机车均具有数字化特征且反馈信息获取方便、准确、即时，为计算机系统的设计提供了极为有利的条件、运用现有技术即可建立在建筑物狭小空间内进行复杂、准确、灵活、有效安全的控制系统满足各种技术要求。能源系统是本发明方案的必要组成部分，但为现有技术所包含并无特殊要求。值得指出的是能源系统包括多种形式能源，可以集中供给系统，也可分区域多点供给分级供给，传输网络可以连通亦可彼此隔离。
附图说明。
图1为Ⅱ型轨道、能量传输管线和定接口示意，其中1是轨道，2是轨道固定螺栓，3是导向轮，4是能量信息传输管线，5是定接口。
图2为圆柱式转轨机示意图，可用于高层建筑载人升降梯系统，安装于每一层面。其中1是供人出入升降梯的厅门、2是升降梯即自举车的轿厢、自举车锁定在转轨机的轨道段上且厢底平层，轿厢门对准厅门。3是上升井道，4是转轨机中对称装置的4条轨道分别对准上升井道，下降井道和空车调度存放井道并可正反旋转定位完成转轨动作，5是外墙壁，6是转轨机，7是空车调度存放井道，8是转轨机位置锁定装置，9是锁定孔槽，10是下降井道，11是转轨机驱动装置，12是传动齿轮。
图3是传输压缩空气的接口单元结构示意图，其中1是动接口，2是密封圈，3是弹簧，4是防转螺钉，5是单向阀阀芯，10是动接口与车内系统的通道连接口，11密封件，12是动接口与定接口压接通道口，13是压接平面螺帽。6是定接口压接平面阀体，7是密封件，8是导向柱，9是弹簧，14是动接口与定接口平面压接连通的密封圈，15是固定阀芯，16是密封件，17是定接口与传输管线即空气导管的连接口，18定接口，图中（a）为动接口与定接口分离时状态，（b）为动接口被驱动在向定接口、二者连通的状态二者连能的定位允差为±r。
图4为液压接口单元结构示意图，其中1是连接密封件，2是定接口阀座动密封、3是阀座、4是弹簧、5是定接口压力输出接头、6是固定阀芯。7是导向孔、8是定位导向柱、9是动接口压插阀座，10是密封垫、11是动接口阀芯、12是密封件、13弹簧、14动接口、15定接口、16是定接口接油箱接头。
图5为电接口单元，其中1是动接口绝缘底座、2是导电插头、3是定接口导电插座、4是绝缘、灭弧附件、5是定接口绝缘底座。图5（b）是一种安全附加电路其中K示意受外部控制禁止定接口接触器C的触头闭合接通电源的断点。接触器C的辅助触头及电流继电器触头的延时调整使C能自保、电流继电器J1的整定值应使之在最小负载时不断开。
图6是信息传输接口单元示意图。（a）为接触型其中：1动接口驱动杆、2是转换开关K1、3是动接口绝缘底板、4是电刷、5是刷片、6是定接口绝缘底板、7是转换开关K2。（b）为利用低频电磁感应发送和接收信息的非接触型，其中1是动接口感应线圈、2是定接口感应线圈。（c）是干簧管位置检测传感器可提供接口定位信息。其中1是封装塑料，2是装置于动接口的干簧管，3是软铁、4是磁体、5是动接口，6是定接口。
图7为自举车结构示意图、图8为图7之A-A断面、两图统一编号、名称列举如下：
1、小车 2、动接口 3、软缆、管线
4、伸缩导管 5、气缸 6、气缸
7、中间车厢导轮组 8、定接口 9、位置传感器
10、小车导轮组 11、小车 12、型导轨
13、气缸 14、连杆 15、活塞杆
16、绞链轴 17、顶板 18、中间车厢底架
19、弹簧 20、松闸杆 21、闸板
22、闸瓦 23、绞链轴 24、绞链轴
25、弹簧 26、活塞 27、单作用缸腔室
28、传输管线
其中气缸5为并列双缸，活塞杆端部联接小车1;气缸6为并列双缸，活塞杆端部联接小车11;伸缩导管4与气缸行程等长通过软管3连通动接口将气源送到中间车厢气动系统。导轮组7和10从上、下和两侧压紧导轨两边导向面其间隙应适应接口定位技术要求。图8为自举离合器及动接口驱动机构组合，其结构确定小车先制动然后动接口继续压向定接口直至完成接驳动作、相反则接口先脱离再松开小车制动的顺序。当自举车承载较重或尺寸较导轨导向面过宽过高重心偏移过大时可将中间车厢增加车轮系并设置辅助导轨以达使之稳定运行的目的。
图9为图7、8所示自举车的气动系统简图。其中1是小车、2是中间轿厢、3是小车、4、6为定接口、5是传输压缩空气管线、A、B为推进气缸、C、D分别为小车1、3的自举离合器和动接口的驱动气缸。图中快速排气阀使C、D复位迅速保证自举离合器将小车准确定位和迅速完成接口接驳动作，气缸C气源由小车3的动接口提供，而小车1的动接口在与定接口接驳时仅能为气缸D提供气源、两动接口均不能为自身的驱动缸提供气源，因此任何情况下均能保证每一瞬间至少有一个小车处于制动状态。DZ3、4和DZ5、6为中泄式三位四通阀、其中间位置可使气缸A、B在小车制动、定位和动接口压向定接口以及相反松闸和动接口与定接口分离的过程中分别处于浮动状态，达到定位准确、制动可靠和部件不受损坏的目的，同时也使两小车交替制动和松闸过程中中间车厢运动连续、无间歇、无振动。
各缸工作顺序如图示，其控制系统可由继电器，电子器件或气动逻辑元件组成均为现有技术所包含和易于实现的。根据对系统的不同技术要求或简式每使自举车具有不同指标技术性能，如可使之能适应不等距设置定接口的传输系统，可使之在下降时利用自身位能动作或使气缸组仅用单缸工作在往复泵状态而回收压缩空气，等等。
图10所示意即为本发明的一项具体实施例。其中1为上升井道，2是圆柱转轨机展开示意图、结构如图2所示装置于人员流通量大的楼层，可使人员进出升降梯的时间其他井道升降梯通过该层不受阻碍，且作为空车进入或退出某井道的出入口。3是人员出入升降梯的厅门;4是下降井道;5是导轨如图1所示;6为空车存放和调度井道;该井道中升降梯可升降双向运动;7是水平导轨;8是升降梯即图7所示自举车;9为升降梯轿厢其悬挂联接于底盘的结构使其在底盘轴线转为水平时仍然保持垂直水平位置，并随自举车作水平平移。10是圆盘转轨机，这种转轨广泛应用于“葫芦道岔系统”和轨道平车装置中，不过在此处图中所示其转轨旋转平面是在垂直于水平的平面上。其接轨定位、锁定和驱动并无特殊要求，11标记示意沿轨道装置的定接口位置，图中以楼层高为其间距，其结构及装置于升降梯上的动接口的结构如图3、5所示，电接口为轿厢照明、通风，开关仓门及控制系统提供电源、接口位置检测信号装置如图6（b）、（c）所示，12标记装置于转轨机中的轨道段及定接口，13是一般楼层人员出入上升井道的厅门，下降井道厅门与此，14示意楼层面，定接口的设置确保轿厢底面与之平层。不难看出，由图示各种装置组合再加上配套设计的控制、调度中心和能源设备，即形成一个高层建筑的三维交通系统，它不仅可容纳足够多的升降车在各井道各空间位置同时运行、交叉运行以满足大量乘客的需要，减少候梯时间，增加了水平输送功能，节约了大量建筑面积、而且安全可靠、和可将能源设备装置于底层、地下或建筑物之外、减轻楼顶上部重量。