CN100391769C - 轨道运行车辆 - Google Patents

Abstract

一种轨道运行车辆能够稳定的运行且在轨道上维持合适的抓紧力，包括基部，一对第一和第二车轮，所述车轮由所述基部支撑以在所述轨道的上表面旋转并且沿所述轨道的延伸方向彼此隔开地布置，第三车轮，其由所述基部支撑以在所述轨道的下表面旋转，用来驱动所述第一车轮的马达。所述第一车轮沿所述轨道的延伸方向被定位在所述第二车轮和所述第三车轮之间，并且所述第二车轮通过减震器由所述基部支撑。当由于第二车轮的减震器被弹性变形且所述车辆被倾斜时，所述轨道上的第一和第三车轮的抓紧力被增加。

Description

轨道运行车辆

技术领域

本发明涉及一种轨道运行车辆(轨行车辆)，特别涉及具有提供了平稳运行且适度维持轨道抓紧力的能力的车辆。

背景技术

在轨道运行车辆中，存在一种情况，即，其为驱动轮和轨道之间的摩擦阻力的抓紧力的减小造成了车辆运行问题。例如，在雨天，在轨道上很容易发生滑动。特别是，当车辆运行在雨天的倾斜轨道上时，这将变成一个严重的问题。

为了解决该问题，需要通过将驱动轮压在轨道上来增加抓紧力。然而，过度增加的抓紧力会导致车辆运行能耗的增加。结果是，很难为轨道上的车辆提供高效的运行。

另外，为了得到适中的抓紧力，已经提出了通过重量传感器监测车辆的重量，并根据监测到的重量控制将车辆压在轨道上的弹簧部件的弹簧常数。然而，问题在于该控制变得很复杂，并且车辆轨道系统的总成本增加了。

另外，日本专利提前公开[kokai]No.3-70670公开一种轨道装置系统，该系统具有用于轨道运行的运行单元。如图9所示，用于该装置的运行单元100具有在轨道1的上表面旋转的驱动轮110、在轨道的下表面旋转的一对辅助轮120，并且具有以下能力：在驱动轮和辅助轮之间保持所述轨道的同时运行。轨道的弯曲区域被设计得与轨道直线区域的轨道宽度不同，这样辅助轮和轨道下表面之间的重叠量不大于某一恒定值。从而，有可能防止过度的作用力作用在驱动轮110和辅助轮120上，并且提供了在轨道1上的平稳运行。

然而，在这种轨道装置中，需要制造在各个弯曲区域具有不同宽度的轨道。因此，当轨道的总长度较长或在轨道装置中设计了许多弯曲区域时，轨道装置成本的增加是不可避免的。

因此，从考虑整个轨道装置的成本性能并提供车辆的平稳运行以及适度维持轨道上车轮抓紧力的观点来看，传统的轨道运行车辆和利用昂贵的控制单元或轨道设计变化的系统仍然有很大的改善空间。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的主要关心内容是提供一种轨道运行车辆，即使它具有相对简单的结构，所述车辆也具有根据车辆的总重量(包括荷载)适度产生轨道上的车轮(驱动轮)的抓紧力并实现高效和平稳运行的能力。

即，该车辆具有基部；一对第一和第二车轮，所述车轮由所述基部支撑以在所述轨道的上表面旋转并且沿所述轨道的延伸方向彼此隔开；第三车轮，由所述基部支撑以在所述轨道的下表面旋转；用来驱动所述第一和第二车轮至少其中之一的马达。所述第一车轮沿所述轨道的延伸方向被定位在所述第二车轮和所述第三车轮之间，并且所述第二车轮通过减震部件由所述基部支撑。

根据本发明，当所述减震部件例如螺旋弹簧由于接受车辆的重量和车辆载运的荷载而向下弹性变形时，所述车辆采用倾斜姿态，这样，基部的具有所述减震部件的第二车轮侧更接近所述轨道。这时，根据以所述第一车轮和所述轨道之间的接触点为支点的杠杆作用的原理，定位在所述第二车轮到所述第一车轮相反侧的所述第三车轮被压在所述轨道的下表面。从而，得到了所述第一车轮和所述第三车轮之间的抓紧所述轨道的力，即抓紧力。另外，因为所述减震部件的弹性变形量，即所述车辆的倾斜程度根据从所述车辆接受到的重量而改变，所以本发明的轨道抓紧机制可根据所述车辆重量提供适度的抓紧力。因此，当所述减震部件的弹性变形能力和所述第三车轮的位置被确定时，有可能根据所述车辆重量(包括荷载)在所述车轮和所述轨道之间提供适度的抓紧力，而不用使用特定装置以监测所述车辆重量和根据所述监测到的重量控制用于将所述车辆压在所述轨道上的弹性部件的弹簧常数。结果是，有可能为车辆提供高效和平稳的运行。

在本发明的优选实施例中，在运行状态中，所述第一车轮和的车辆重心之间的距离大于所述第二车轮和所述重心之间的距离，并小于所述第三车轮和所述重心之间的距离。在这种情况下，因为所述第二车轮被安置在所述车辆重心附近，所以减震部件在所述轨道的斜坡区域处可更有效地弹性变形以得到抓紧力。

另外，优选的是，所述第三车轮包括至少两个沿所述轨道延伸方向彼此隔开的车轮。在这种情况下，因为所述多个第三车轮接触所述轨道的下表面，所以有可能增加摩擦阻力并进一步改善所述轨道上的抓紧性能。

此外，优选的是，所述车辆具有由所述基部支撑的辅助轮以在位于第一和第二车轮至少其中之一下方的所述轨道的侧表面上旋转。在这种情况下，因为所述第一和第二车轮被引导以防止脱轨，所以车辆的运行安全可被进一步改善。

通过下文的参考附图描述的执行本发明的最佳方式，可清楚地理解本发明的进一步目的及其带来的效果。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的轨道运行车辆的侧视图；

图2是俯视图，示出了车辆中的座椅布置；

图3是局部放大图，示出了车辆的车轮布置；

图4示出了轨道上的车辆的第一和第三车轮；

图5示出了轨道上的车辆的第二车轮；

图6A和6B是概念图，示出了轨道上的本发明车辆的抓紧力的产生原理；

图7是在轨道的斜坡区运行的车辆的侧视图；

图8是图1所示车辆的改进的侧视图；和

图9是传统的有轨装置的概念图。

具体实施方式

本发明的轨道运行车辆将根据优选实施例参考附图详细说明。

如图1和2所示，本实施例的轨道运行车辆10具有在一对彼此平行延伸的轨道1上沿向前和向后方向运行的能力。该车辆形成有基部11、安置在基部上提供客舱的主体12、由基部固定以在轨道1上表面1a运行的一对第一车轮20、由基部固定以在轨道1上表面1a运行并沿轨道的延伸方向与第一轮隔开的一对第二车轮30、由基部固定以在轨道1下表面1b上运行的一对第三车轮40、位于各个第一和第二车轮之下由基部固定以在轨道1的侧表面1c上运行的四个辅助轮50、以及用来驱动第一车轮20的马达22。如图3所示，第一车轮20沿轨道1的延伸方向位于第二车轮30和第三车轮40之间，每个第二车轮30通过减震部件32例如螺旋弹簧由基部11固定。

如图4和5所示，轨道1具有H(I)形的横截面，其包括为垂直板的腹板2，和整体连接到腹板上下端的为水平板的翼缘3。通过沿延伸方向利用连接部件(未示出)来连接所述轨道，可得到预期的轨道路线。

如图1和2所示，主体12在其内具有用于乘客的空间，在其前后端具有缓冲器13、在左右前后侧形成有窗口14。在该实施例中，乘客门15形成在第一车轮上方，座椅16主要布置在第二车轮30上方的基部11上。

如图4所示，在该实施例中使用的第一车轮20是由弹性材料制成的轮胎，例如橡胶轮胎。连接在所述对第一车轮之间的旋转轴21通过安装在基部11底面的轴承部分24支撑。另外，安装在基部上的马达22的旋转输出通过包括皮带25和滑轮26能量传输单元传递到第一车轮的旋转轴21。因此，第一车轮20在该实施例中为驱动轮。

如图5所示，在本实施例中使用的第二车轮30是由弹性材料制成的轮胎，例如橡胶轮胎。连接在所述对第二车轮30之间的轴31通过安装在基部11底面上的轴承部分33固定。另外，轴承部分33通过减震部件32连接到基部。从而，当减震部件32弹性变形时，车辆可采用倾斜姿态，这样基部11的第二车轮侧更接近该轨道。在该实施例中，因为马达22的旋转输出没有传递到第二车轮30，所以第二车轮是非驱动轮。

如图3和4所示，在本实施例中使用的第三车轮40是由弹性材料制成的轮胎，例如橡胶轮胎。所述对第三车轮40可旋转地支撑在一对从基部11两侧垂下的框架41的端部附近。该支撑部件的长度被确定为这样，即，当第一车轮20接触轨道1的上表面1a时，第三车轮40可接触轨道1的下表面1b。在所述图中，数字42指代在框架41底端和辅助框架51底端之间延伸的用来支撑后面所述的辅助轮50的加强部件。

在该实施例中，辅助轮50是由弹性材料制成的轮胎，例如橡胶轮胎。每个辅助轮50可旋转地支撑在辅助框架51的底端附近以在轨道1的侧表面1c上，即腹板2的表面上运行。第一车轮20和第二车轮30通过辅助轮引导以防止出轨。在该实施例中，用来支撑第三车轮40的框架41的一部分被用作支撑安置在第一车轮之下的辅助轮50的辅助框架的一部分。

参考图6A和6B，下面说明轨道1上的本发明的上述车辆10的抓紧力的产生机制。如图6A所示，当车辆10在轨道1上处于水平姿态时，轨道1被抓紧在接触轨道1下表面的第三车轮40和接触该轨道上表面的第一和第二车轮(20、30)之间，因此在轨道1和作为驱动轮的第一车轮20之间可产生稳定的抓紧力。

另一方面，当乘客坐在安置在第二车轮30之上的座椅16上时，如图6B所示，由于车辆和乘客的总重量导致减震部件32弹性变形，因此车辆采用了倾斜姿态，即基部11的第二车轮侧更接近轨道1。这时，根据以第一车轮20为支点的杠杆作用或上下运动的原理，基部11的第三车轮侧沿远离轨道的方向即向上的方向接受力。然而，基部11第三车轮侧的向上运动被阻止了，因为由框架41支撑的第三车轮压在了轨道的下表面上。将第三车轮压在轨道上的力沿减小第一车轮和第三车轮之间距离的方向作用。因此，第一车轮也被压在轨道上。因此，当由于减震部件32的弹性变形从而使车辆采用倾斜姿态时，有可能增加第一车轮即轨道上驱动轮的抓紧力。

在上述的说明中，以夸张的形式绘制了车辆的倾斜姿态以易于理解本发明。在该实施例中，因为使用橡胶轮胎作为第一到第三车轮，所以这些轮胎的弹性变形对车辆的倾斜姿态有所贡献。当使用金属轮代替橡胶轮胎时，优选的是，第一车轮和/或第三车轮通过减震部件例如螺旋弹簧由基部支撑。从而，可以以与上述方式相似的方式得到车辆的倾斜姿态。

当车辆10在轨道1的倾斜部分运行时，在上坡的倾斜部分，第一车轮20是前轮，在下坡的倾斜部分，第二车轮30为前轮，如图7所示。在这种情况下，因为车辆的重心位于第二车轮30侧，所以较大的重量施加到减震部件，这样车辆可容易地采用倾斜姿态。因此，与车辆在轨道的水平部分运行的情况相比，在轨道的倾斜部分，在轨道1和作为驱动轮的第一车轮20之间可得到增加的抓紧力。从该观点看，优选的是，在运行状态中，第一车轮和车辆的重心之间的距离长于第二车轮和重心之间的距离，并短于第三车轮和重心之间的距离。简言之，在运行状态中，车辆的重心优选地被定位在第二车轮附近。另外，减震部件32的变形量依据车辆的重量(包括荷载)增加。这意味着，第一车轮20(即，驱动轮)的抓紧力可依据车辆的重量增加。因此，根据本发明，通过使用具有预期弹性变形能力的减震部件，有可能提供响应于车辆重量变化的适中抓紧力。

上述的车辆10在各个轨道1上具有单个第三车轮40。为了进一步改善抓紧力，可增加第三车轮40的数量。例如，如图8所示，沿轨道的延伸方向彼此隔开的一对第三车轮40可旋转地支撑在从车辆10垂下的框架41的端部附近。即，所述成对的第三车轮40可旋转地支撑在支撑部件43的相反端。通过使用销45，支撑部件43在其中心部分处安装在框架41上。如图8的箭头所示，支撑部件43绕着销45枢转支撑。因此，即使当车辆采用倾斜姿态时，所有的第三车轮40也可以稳定地与轨道1的下表面1b接触。

在上述部件中，当由于车辆重量而导致减震部件32弹性变形从而使车辆10采用倾斜姿态时，根据杠杆作用原理，如图6B的情况，所有的第三车轮40可压在轨道1的下表面上。因此，在第一车轮20和第三车轮40之间可得到抓紧所述轨道的抓紧力。另外，与图6B的情况相比，通过增加第三车轮和轨道之间的接触面积可进一步改善抓紧力。

上述实施例涉及在彼此平行的轨道上运行的车辆。然而，该车辆可具有在单个轨道上运行的能力。不必说，在单轨上运行的车辆也可提供与上述实施例相同的效果。

关于根据本发明优选实施例的轨道运行车辆和轨道系统的上述说明应该被解释为理解本发明的技术概念。因此，它们不意味着限制本发明的范围。另外，如果必要的话，本发明的部件可在修改处于本发明的技术概念内的条件下进行修改。

工业适用性

如从上述实施例理解到的那样，本发明的车辆其特征在于，除了在轨道上表面旋转的第一和第二车轮之外，还具有在该轨道下表面旋转的第三车轮，将第一车轮沿轨道延伸方向安置在第二车轮和第三车轮之间，并且通过减震部件支撑第二车轮。因此，当由于减震部件的弹性变形而使车辆采用倾斜姿态时，根据杠杆作用原理，第三车轮被压在轨道的下表面，从而增加了轨道上的第一车轮和第三车轮的抓紧力。另外，因为抓紧力可根据车辆的总重量变化，所以通过使用相对简单的机构，而不用安装昂贵的用来控制车辆抓紧力的装置，就有可能防止驱动轮的滑动并为车辆提供稳定的运行。因此，它被期望用作短距离的客运或货运运输装置，以及作为娱乐乘坐或娱乐和主体公园中的交通工具。

Claims (5)

1.一种轨道运行车辆，包括：

基部；

一对第一和第二车轮，所述车轮由所述基部支撑以在所述轨道的上表面旋转并且沿所述轨道的延伸方向彼此隔开；

第三车轮，由所述基部支撑以在所述轨道的下表面旋转；

用来驱动所述第一和第二车轮至少其中之一的马达；

其中所述第一车轮沿所述轨道的延伸方向被定位在所述第二车轮和所述第三车轮之间，并且所述第二车轮通过减震部件由所述基部支撑。

2.如权利要求1所述的车辆，其中所述第三车轮包括至少两个沿所述轨道延伸方向彼此隔开的车轮。

3.如权利要求1所述的车辆，其中所述第一车轮包括由弹性材料制成的轮胎。

4.如权利要求1所述的车辆，包括由所述基部支撑的辅助轮以在位于第一和第二车轮至少其中之一下方的所述轨道的侧表面上旋转。

5.如权利要求1所述的车辆，其中在运行状态中，所述第一车轮和的车辆重心之间的距离大于所述第二车轮和所述重心之间的距离，并小于所述第三车轮和所述重心之间的距离。

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