CN1077523C - 单轨输送系统及在其上输送的车辆 - Google Patents

Abstract

一个单轨运输系统具有一个延长的高架单轨(12)，附有一个车辆(14)，该车辆具有一个可活动地沿着单轨(12)的上表面行驶的联接器(16)和与单轨(12)的下表面或下侧面啮合以推动车辆(14)沿单轨行驶的驱动轮(20)。在道路上行驶时，该联接器(16)和驱动轮(20)被收起在车辆(14)顶部，而沿着单轨行驶时展开。该车辆包括一个可动的滑板(130)，它携带着车辆电池，并当车辆沿单轨行驶时起着在纵轴中心线周围平衡车辆(14)的作用。

Description

单轨输送系统及在其上输送的车辆

背景

I 发明领域

本发明涉及一种单轨输送系统，尤其涉及可将车辆附于其上沿着其输送或与之分离使其单独运动的一种单轨输送系统。

II 现有技术的叙述

作为一种减少车辆拥挤的的设施，早已提出过单轨输送系统和其它架空轨输送系统。在一种单轨系统中，车辆一般悬挂于架空轨道下方，使车辆升高于地面上方。由于轨道架在地面上方，可以将导轨下方的地面用作标准的车行道，以增加在给定地区面积内行驶的车辆数，或者可让该部分地面用于其它目的。另外，也使用多轨架空系统，车辆悬挂于多轨之上，沿着它们滑动或在多轨之间行动。

单轨输送系统很好地适用于大批量输送，这里许多分离的车辆各能装运大量使用它的人，就好像地下铁路系统一样。然而，由于大众不愿使用批量输送，而且必需有上下旅客的车站，现已发现沿单轨运输小占有率的车辆比较有利。

对于为了适应用于沿单轨运输的小占有率车辆的一个建议使用了只能沿着单轨系统运动的专门设计的车辆。虽然这能使较少数量的人自由地沿单轨系统行动，这样的系统还是不方便的，因为使用者还必须从家里走到分离开的单轨系统的车辆登车处。

为适应用于沿单轨系统的车辆的另一些建议使得车辆在与单轨分离时可以在一般的路面上行驶。不过这种打算遇到了另外的障碍。具体说，在美国专利3847085中公开的一种尝试是改造公共车类的车辆，使其用于悬挂在单轨之下。在这种装置中，公共汽车可离开该单轨，沿着普通路面上单独行驶。为了沿着单轨行驶，该车安附在本身是单轨的一个固定组成部分的驱动装置上。虽然这种系统可以让车辆独立于单轨而行驶，但它需要包括大量的永久附着于单轨上的驱动装置。因此，为了提供沿单轨的连续的运行，该驱动装置必须间隔着分布在整个系统上。这就增加了整个系统的费用和复杂性，同时增加了操作费用，因为所有的驱动装置必须沿着单轨连续运转。

另一种在汽车顶部固定一个悬挂管的类似的建议公开在美国专利3,101,667中，它适合于沿单轨运行的普通汽车。这种悬挂管将汽车挂在长期附着于单轨上的电机驱动轨道车上。虽然这个系统允许汽车独立于单轨系统而行驶，它还是需要沿着整个单轨系统提供轨道车。再有，当汽车独立于单轨之外行驶时，该悬挂管的外观很难看。

一种不需要永远固定在单轨系统上的驱动装置的建议公开在美国专利3,254,608中，它采用在两个垂直移位的轨道之间行驶的车辆。在此系统中，一个车辆在其车顶部有许多导轮，它们间隔着分布，抓住上导轨的侧面，当它沿着系统行进时为车辆提供横向的支持。该车辆的底部包括许多侧轮，当车辆在普通的路面上行驶时提供横向的支持，还包括一个中驱动轮，它推动车辆沿着下导轨前进。虽然这种系统消除了对永久固定地附着于单轨系统的驱动系统的需要，但位于车顶的导轮仍然很难看。另外，一种与现有汽车有很大不同的新型车辆是这种系统的操作所要求的。再者，在上导轨和下导轨之间悬挂车辆，当其报废时难于从系统中取出。

US-A-4,791,871公开了一种双模式输送系统，其中汽车沿着一个单管导轨前进(第一种操作模式))或者是沿着行车道行驶(第二种操作模式)。这种车辆具有一个可以伸缩的轮架，它展开时可以和导轨啮合，按第一种模式行驶，该轮架上有许多适合在导轨中行驶的轮子，将车辆支撑在导轨下面，并驱动车辆沿导轨行进。

DE-C-432,859公开了一种单轨系统，其中一个容器靠导轮支撑在轨道下方，导轮可沿着轨道上面滚动，由与铁轨下表面啮合的驱动轮沿着铁轨驱动该容器前进。

与当前提出的各系统相联系的另一个问题就是，导轮太小经受不住以高速行驶的车辆对于高转动速度的需要。特别是，使用小导轮时，支承倾向于由于操作使其损坏，经常需要维修。

发明简述

按照本发明，提出一种单轨运输系统，它克服了与前面提出的各种单轨系统相关的缺点。

更具体说，按照本发明第一个方面的单轨运输系统包括一个具有上表面和一个下表面的延伸的高架单轨，还包括一个车辆，该车辆具有一个联合器和一个驱动轮，该联接器可移动地将车辆支撑在单轨的上表面上，使之能沿着它运动，该驱动轮与车辆相连，当车辆支撑在单轨下方时可驱动车辆沿单轨行进，该系统的特征在于，当车辆与单轨分离时，它可以在标准路面上行驶，另一个特征在于，驱动轮支撑在车辆顶部，可以在道路行驶时的卧进位置和沿单轨行驶时与其下表面啮合的展开位置之间变动。

按照本发明的第二个方面，一种沿单轨行驶的车辆包括一个与车顶相连，并活动地将车辆支撑于所述单轨上表面(18)上的联接器，还包括一个与车辆相连，推动车辆沿着单轨行进的驱动轮，其特征在于，当车辆支撑在单轨的下方时，该驱动轮与所述单轨的下表面啮合，以推动车辆沿所述单轨前进，还在于一个无动力行驶轮可转动地与车辆相连，该行驶轮适宜于与所述单轨的下表面啮合。

电源可以沿着单轨供给具有电插头的车辆。进而此动力传送给车载电动机，该电机在操作时与驱动轮相联。

当与单轨分离时，车辆适合在标准路面上行驶。在道路上行驶时推动车辆的动力源可以独立于推动车辆在单轨上行驶的电动机。此动力源可以是另外的电动机，在这种情况下，该车辆应包含有电池组，以在与单轨分离行驶时提供电源。为了增大车辆的行程，当车辆在单轨上行驶时，可对此电池组进行充电。另外，当车辆在道路行驶时，联接器和驱动轮缩到车辆顶上，位于藏于视线之外的收缩位置，而在伸展位置，联接器和驱动轮都展开在车辆上方以与单轨啮合，联接器和驱动轮可在收缩位置与伸展位置之间变动。

此单轨可以包括一对横向相邻的U形槽钢。为此目的，此单轨可以是一个具有一对伸长的、基本上垂直的外轨的改型的I字梁，该外轨从下面的基本上水平的凸缘的左右侧向上伸展。

联接器可包括一对与本车辆顶部转动联接的支架，它可以在收起位置和展开位置之间向前和向后转动。转动连接在每个支架上的是一对导轮，它们间隔着可活动地卧在单轨的U形槽钢中。再有，该导轮可以有一个圆柱形的主体，具有沿其内缘径向向外展开的圆柱状凸缘。导轮横向间隔排布使圆柱形主体可运动地支撑在U形槽钢的上表面，而圆柱状凸缘位于槽钢之中。

设想只需要一个驱动轮，它可转动地装在一个平台上，该平台又可转动地装在车辆顶部。为了使驱动轮在其收起位置和展开位置之间变动，一种刚性提升件，比如机械驱动的柱状体或者弹性提升件，比如可充气气缸可装在平台下面。当气缸充气或机械柱状体展开时，平台转动，驱动轮展开与单轨的下表面或下侧面啮合。联接器和驱动轮分别在单轨的上下面上与之啮合。

该车辆也可包括一个无动力的行驶轮，它以和驱动轮相同的方式转动地装在车辆顶部。该行驶轮也与单轨的下表面啮合。

为了在沿单轨行驶时有助于车辆沿其纵轴的平衡，车辆可包括一个装在其上面的可动滑板。一物体，例如电气设备的电池组就放在此滑板上，藉此滑板的运动来改变车辆的重心。为了使此滑板运动，在车辆上装有滑板电动机，它与滑板通过驱动螺杆以螺纹方式相连。电动机动作使滑板相对于车辆移动，从而改变车辆的重心。

为了进一步扩大此系统的用途，此运输系统可包括计算机系统。此系统可包括一个车载计算机以及在车辆沿单轨行驶时控制车辆航向和速度的遥控计算机。再有，此系统还可以和全球定位系统联网。

借助于前面所述，提出了一组适合于支持在其上的车辆的单轨运输系统，其中的车辆包括推动车辆沿单轨行进的驱动装置。此外，此支撑车辆及推动车辆沿单轨前进的结构可以在其行驶于正常道路时，收在车辆之中，从而消除了难看的外观。再有，当与单轨分离时，车辆可在其自备能源下行驶，而在沿单轨行驶时，从单轨取得动力。

由下面附图及对其的详细叙述将使本发明的这些和其它目的及优点更加明显。

附图简要说明

附于此处并构成本说明书之一部分的附图说明本发明的实施例，它与前面所给出的本发明一般说明一起，再加上下面要给出的详细说明，用来解释本发明的原理。

图1是按照本发明原理的单轨运输系统的侧视图；

图2是图1沿2—2线所取剖面的放大图；

图3A是带有可充气气缸提升件的图1单轨系统的单轨和驱动系统的侧视图；

图3B是与图3A相似，但带有机械柱状体提升件；

图4是显示出电池滑板的图1单轨运输系统车辆的部分后透视图

图5是图1的单轨运输系统登车站侧视图；以及

图6是按照本发明原理的另一种单轨运输系统的侧视图

附图的详细描述

参见图1—5，显示出一单轨运输系统10，它包括一个延伸的高架单轨12和一个车辆14，该车辆的驱动系统15包括一个适于活动着将车辆14支撑在单轨12的上表面18上的无动力联接器16，以及一驱动轮20，其啮合在单轨12下侧22下表面上，它由电动机24驱动，将如下所述地推动车辆14沿着单轨12前进。

正如在图2中可清楚地看到，高架单轨12最好是一个改型的工字梁，它有一个标准的，基本垂直的中心梁腹30，其包括上端32和下端34以及标准的基本水平的上下凸缘35和36，它们分别居中地连在中心梁腹30的上下端32和34上，水平凸缘36的下侧确定了单轨12的下表面22。另外，延伸的基本垂直的外轨38、40固定在水平凸缘36的右侧和左侧，并分别从这里向上伸展。中心梁腹30、水平凸缘36和外轨38、40一起构成了一对横向相邻的U形槽钢42、43，它们的至少一个内侧表面可以被看作确定了单轨12的上表面18。然而，上表面18也可包括外轨38、40的上表面44和45。在这种形状中，单轨12的横截面的宽度和高度大约为10英寸(25.4cm)。再有，下部水平凸缘36可以变形为具有一个基本水平的凹表面，它确定下表面22，有助于保持其上面的驱动轮20。

为将单轨12支撑在地面上，运输系统10包括许多T形的支架46，它包括一个垂直的立柱47和一个居中支撑在立柱上的水平交叉杆48。单轨12可通过一个固定在水平凸缘35上的垂直杆49而支撑在交叉杆48的各端(见图2)。每个支架46支持2根单轨12，这样受影响的地面减至最小。

虽然把单轨12描述为由改型的工字梁制成，这对本领域专业人员将是容易理解的，其它的结构也可用来制造单轨。然而相信刚叙述的变形工字梁结构能提供高强度和廉价的单轨。

沿着单轨12可以得到电源，以供给沿该单轨行进的车辆电力。为此，可通过伸长的导电头50、52，它们通过任何可接受的装置装在中心梁腹30的相对两侧。导电头50、52与单轨12相绝缘，通过本领域专业人员公知的绝缘材料53来防止系统短路。电接触点50、52放置在中心梁腹30的相对两侧，只有在两个触点都啮合时电流才会通过，这就减小了伤害人的风险。然而，也可以在单轨上固定单个的导电头，这时单轨12本身就作为第二导电头，比如接地。它还能设计成这样，电源可以是交流的，也可以是直流的。

参见图1，当车辆14与单轨12分离时，它最好适合于在普通路面上行驶。为此，车辆14要设计成具有标准的汽车构造，包括有4个路面轮54和一个推进系统(未标出)，此系统在操作上与至少两个路面轮54连接。再有，此推进系统最好独立于电动机24，可以是汽油或柴油发动机，传动装置或传动轴是普通的。然而，使用电动机用于推进系统有利于使车辆14成为真正的无排放车辆，因为最近这种车正在推广。

比如，加里福尼亚州正在决定在1998年以后销售的全部汽车中要有2％是无排放汽车，到2003年前这个百分比每年都要增大直至总数达全部车辆的10％。目前出售的唯一达到无排放的实用车辆是电动汽车。然而，目前电动汽车的驱动行程还限制在150英里(241Km，更现实是在100英里即161Km以下)，主要是由于用来给车辆供电的电池的储存容量的限制。另外，这些电池可能是在电动汽车中唯一最昂贵的项目，据估计大约每20,000英里(32,000km)就需要更换。对于电驱动装置，车辆14包括在车辆14与单轨12分离时给车辆供电的一组电池56。此电池组56被显示存放在车辆14的后部，虽然在整个车的任何部位都可存放。使用与单轨运输系统10相连的全电气汽车14，沿着单轨12行驶就扩展了车辆14的行程。再有，如下面将要讨论的，在沿着单轨12行驶时，可以给电池组56充电。再进一步说，由于减少了电动汽车14独立于单轨12行驶的时间，也就是使用电池56的时间，就延长了电池56的寿命，使它能推动汽车14到达单轨运输系统10或从上面离开。

虽然预期如本领域专业人员所容易理解的，车辆14将适于在其自己的独立于单轨12的能源下在标准路面上行驶，但可以制造没有这些特征的车辆14。正是如此，车辆14将通过联接器16的支撑和驱动轮20的推动沿着单轨12行进。然而，需要有一个独立的车辆将车辆14送上单轨运输系统10或从上面取下。无论如何，这种系统对于长距离运输货物是合乎需要的。

车辆14通过联接器16挂在单轨12上。联接器16最好可在两个位置之间变动，一个位置是在道路上行驶时收起在车辆14项部内的收起位置(如图3A中虚线所示)，另一个位置是沿着单轨行驶时将车辆14活动地支撑在单轨12上的展开位置(用实线表示)。与此相似，驱动轮20最好也可在行驶于道路上收缩于车辆顶部内的收起位置(在图3A和图3B中虚线所示)和沿着单轨行驶时与单轨12的下表面或下侧面22啮合的展开位置(以实线所示)之间变动。

为此，车辆14的项部包括一个长度约为48英寸(1.22m)，宽大约18英寸(0.46m)的长方形凹陷部分62，车顶由车辆14的风挡向后伸展。凹陷表面64比车辆14的顶部65低大约9英寸(0.23m)。当处于收起位置时，联接器16和驱动轮20位于凹陷62之内，它们基本上藏在视线之外。再有，凹陷62可包括一个可活动式或可打开的盖子(未标出)，当车辆14与单轨12分离时用来隐藏和保护联接器16和驱动轮20。

驱动轮20的直径大约8英寸，通过一对向上展开的凸缘68可转动地装在靠近平台66的后边缘处。驱动轮20可以是一种可充气轮，但也可使用其它的轮子。然而，驱动轮20应该具有橡胶状的表面，以提供与单轨12的下表面或下侧面22之间的摩擦力。平台66长度大约20英寸(0.51m)，宽度大约18英寸(0.46m)。平台66的前缘20转动地装在凹陷表面64上。一个提升件位于凹陷表面64与靠近其后缘的平台之间。

正如在图3A中所示，此提升件可以是弹性或柔性件，如可充气气囊72。为了将驱动轮20运动至其展开位置，通过车载压气机(未标出)给空气囊72充气，藉此使平台绕着前缘70转动，提升起驱动轮20，使其和单轨12的下表面或下侧面20啮合。要降低驱动轮20可将空气气囊72放气。空气气囊72或者其它弹性提升件使得驱动轮20很容易适应在单轨12表面上的变化，而用不着其它的减震系统。

另外，如图3B所示，此提升件可以是刚性件，比如位于凹陷表面64和平台66之间的机械驱动柱状体74。就像使用空气气囊72一样，驱动圆柱74使平台66转动，从而提高了驱动轮20。机械驱动的圆柱74(即电动或液压缸)使得能比使用气囊72更精确地控制驱动轮20的展开。再有，驱动轮20可以直接转动地装在提升件上而不用平台66。

为了驱动驱动轮20，将电动机24装在平台66靠前的位置，通过皮带和皮带轮结构76，电动机24在操作上与驱动轮20相连接。然而，电动机24也可位于其它方便的位置，如本专业技术人员所能理解的，装在平台66之上或以外。另外，驱动轮20可以直接与电机24的输出轴相连接。这将消除在皮带和皮带轮系统76中的潜在滑动。

使用8英寸(20.3cm)的驱动轮时，据估计可给重量约1,500磅(680Kg)的车辆提供10马力(7.5kw)的动力，用8,000转/分的直流或交流电机，达到大约180英里/时(290km/hr)的速度。再有，预计如在下面将要叙述的，电机24将通过诸如导电头50、52由单轨12上的电源来取得动力。以现行电费为基础，据估计电动机24的操作成本大约为每小时40美元。

通过将驱动轮20支撑在单轨12的下表面或下侧面来推动车辆沿着单轨前进，这样做有几个优点。首先，驱动轮20与联接器16联同动作，抓住单轨12的两侧，使之更牢固地抓住车辆14。再有，下表面或下侧面22比上表面更少暴露在环境中，这就减少了环境(即冰、雪等)对车辆14性能的影响。

联接器16活动地将车辆14支撑在单轨12上，它包括转动地装在车辆14的凹陷处62中的前支架80和后支架81。在纵向上，联接器16可在道路行驶的收起位置和把车辆14支撑在单轨12上的展开位置之间纵向转动。显示出的前支架装在驱动轮20之前，而后支架81显示装在驱动轮之后。然而，支架80、81的位置是可以变化的。支架80、81各包括一个横向基架82，它有两个向上伸展的臂84(当支架80、81处于展开位置时)。一对无动力的导轮86转动地装在支架80、81每个的臂84内侧面80。导轮86在横向排布方式使得能活动地被容纳在单轨12的U形槽钢42、43中。再有，为了让车辆14在沿着单轨12中能有附加的稳定性，导轮86具有一个适合于沿着外轨38、40的上表面44、45行驶的圆柱状体90，还有沿着圆柱体90的内侧边缘径向向外伸展的圆柱状缘94。导轮86的排列方式使得圆柱体凸缘94紧靠在外轨38、40的内表面96上。虽然并不是非要这种带凸缘的导轮86不可，但这样的结构可以在车辆沿着单轨12行驶时为车辆提供附加的稳定性。另外，在横向上导轮86的排列间隔最好在约为10英寸(25.4cm)。间隔过小会使车辆沿纵轴中心线周围的稳定性下降。然而，如果间隔增大会使联接器16难以存到车辆14的顶部之内。

导轮86圆柱状轮体90的直径大约为7英寸(17.8cm)，凸缘部分94的直径大约7.5英寸(19cm)然而，导轮86的直径将随着车辆14的预计速度而变化。随着速度增大，应该使用直径更大的导轮以防止轮轴承断裂。不过对于预期速度上限为180英里/时(290km/hr)时来说，据信这样的尺寸已经是满意的了。

导轮86最好用硬材料比如钢或铁来制造，以减小它们和单轨12之间的摩擦力。这样就能提高单轨运输系统10的能量效率。

支架80、81在车辆14顶上的位置以及支架80和81之间的纵向间隔取决于车辆14的重量分布。最优选的方式是，支架80和81的间隔大约与车量14的重心等距离。这使得重量大致相等地平衡在前支架80和后支架81之间，正如本领域技术人员所能承认的，归根结底，支架80、81的位置应取决于车辆14的重量分布。

为了使支架80、81在收起位置和展开位置之间升高和降低，可使用任何已知的装置。比如可以使用装在凹陷表面64和支架80、81之间的空气或螺旋缸体91。

另外，如在图6中所示，驱动系统15可以分别放在分别位于靠近车辆的风挡处及后窗处的前凹顶和后凹顶100、102中，在此实施方案中，前凹顶的尺寸可装下前支架80，而后凹顶102的尺寸可以装下后支架81、驱动轮20、电动机24和平台66。此外，前凹顶100可以包括一个无动力的行驶轮104。行驶轮104转动地装在一个类似于平台66的平台上，上面装着驱动轮20。再有，此平台可通过一个与机械驱动圆柱74相类似的刚性机械提升件来转动。这样就能够精确地控制平台转动的程度，因此也就控制了驱动轮20和行驶轮104展开的程度。

驱动轮20和行驶轮104有控制地抬高和降低有很大的好处。在车辆14可达到的高速下，预期车辆14有较大的升高量。由于此升高量超过车辆14向上抬高的量时，驱动轮20和行驶轮104可以下降一个小的量，即大约1英寸。当这两个轮下降时，车辆14就垂直地向上运动，这使得导向轮86离开与单轨12的接触。这减小了车辆14和单轨12之间的摩擦力，进而改善了效率和速度。因此，通过向上方向的提升，引起驱动轮20和行驶轮104仍然保持与单轨12接触从而将车辆14夹持在单轨12上。行驶轮104用来平衡车辆14及防止绕车辆14的横向轴线转动。

随着车辆14的速度下降，其升高量变得不足以将导向轮86从单轨12上提升开。在这一点上，驱动轮20和行驶轮104展开量增大至最大，以保持和单轨12的下表面或下侧面22的接触。

参照图2和3A，为了将电能由电源经单轨引入，后支架81的臂84包括适合于与单轨12上的电触点50、52相对的电触点120和122。电触点120和122在电气上与控制器124相接触(未标出)，124进而与电动机24接触，当车辆14挂在单轨12之上时给车辆提供电能。控制器124能在沿着单轨12行驶时改变电机24，因而改变车辆14的速度。比如，控制器124可以连在车辆14的“气踏板”上，使驾驶者人工控制车辆14的速度。另外，可以如下面将要讨论的，由车载计算机来操纵控制器124。可以用一块测量表(未标出)装在车辆14上，用来监测车辆得到的电量。这样会使单个的用户以其所用电量为基础付账。此外，显示出一个交流电机126转动地和导轮86之一相连，在电路上和电池组56合在一起。这样的车辆沿单轨12行进行能够对电池组56充电。另外，可以将交流发电机126耦联在行驶轮(如果有)上。再有，直接从电触点50、52上取得的电能可以用来为电池56充电，本领域技术人员对此都是很明白的。

通过单轨12提供电源排除了对充电站的昂贵基础设施的需要。相反，在单轨12上行驶的车辆可以从单轨12上取得电能，用来推动车辆14，它进一步用来为在道路上行驶的车辆驱动的电池组56充电。

正如图4中可以清楚地看到的，车辆14包括一个活动地装在车辆14后部的滑板130。滑板130可以由滑板电动机132来带动，电动机132通过螺纹由驱动螺杆134与滑板130相连。开动滑板电动机132就会引起驱动螺杆134转动，藉此使滑板130相对于车辆14活动。重物，比如是电池组56固定在滑板130上，作为补偿车辆14中重量分布的一个平衡块，否则将导致在单轨12的一侧支撑比另一侧更重的东西。随着车辆14中重量的偏移，滑板电机132自动起动，向一个方向或另一方向驱动滑板130，使得车辆的重量得到抵消，并保持重心直接在单轨12的下方。自动起动可以是由在车辆14的每个座位上的重量引起，或者由装在车辆14上的加速度计来引起。然而，其它起动滑板电机132的方法对本领域技术人员也将是显而易见的。因为据估计电池组56重达200磅(91kg)，将其作为平衡块将使滑板130能很容易调节车辆14中的大部分的重量分布。对车辆14进行平衡使得能减轻在单轨12的纵轴周围的弯曲应力。然而，制造车辆14只要不超出本发明精神的范围可以不用这样的电池滑板平衡系统。进一步说，滑板130和电池组56可以装在车辆14的其它位置。

在本发明的另一个方面，单轨运输系统10可以包括一个计算机控制系统，以帮助在沿着单轨12行驶时控制车辆14。为此，正如在图1中明显看到的，单轨运输系统10可以包括一个或几个遥控计算机(未标出)和/或装在车辆14上的车载计算机140。

车载计算机140可以包括一张整个国家的单轨网络图，以及对于单轨12各区段的预定速度，都以电信号储存在计算机中。此外，车载计算机140可以与全球定位系统(GPS)卫星网络联网。由GPS可以得到车辆14的经度和纬度，然后车载计算机用此数据来确定车辆14在单轨运输系统10中的位置。进一步可将此以图的形式显示给司机，或者在预告设置信息的基础上用它来控制车辆14的速度。为了控制各车辆14在单轨12上的间距，每个车辆可包括一个与车载计算机相连的红外探头(未标出)。如果车辆之间的距离降到预置值以下，车载计算机140就随之降低车辆的速度。此信息(即车辆的位置和速度，可以通过蜂窝电话、无线电联网或其它任何通讯系统传到一个遥控计算机中。然后此遥控计算机可将这些交通信息传给在此系统中的其它车辆上的车载计算机上，以此为司机提供交通信息或对车辆进行自动改线绕行。

另外，高架单轨12在其沿线可以包括许多主动的和被动的传感器142。传感器142可用来追踪沿单轨12行驶的车辆14，并将此信息传给中央计算机，传感器142也可以在其表面具有做成的记号，它能给车载计算机140提供位置信息。为此，与机载计算机140相连的一个滑片144从装在后支架81上的导轮86之一向内伸展。当车辆14沿单轨12行驶时，滑片144扫过并和传感器142电气接触。在此接触过程中，滑片144可以把信号传给传感器142，或者从传感器142接收信息。此如说，由传感器142得知车辆14通过的消息可通过传感器142报告给遥控计算机，用来追踪所有在单轨运输系统10上的车辆。与此类似，滑片144可以读出在传感器142上作出记号的电信号，藉此指出位置和/或单轨速度信息，然后将其传给车载计算机140。车载计算机140和遥控计算机将通过蜂窝电话、无线电联网或其它通讯系统而连通。进而如上所述，车辆14可以包括红外传感器，以控制在单轨运输系统10上各车辆之间的间距。

当使用任一种方法时，遥控计算机和车载计算机140可以一起用来对车辆14进行自动控制。司机将目的地座标输入到车载计算机140中，它就会与遥控计算机连络以得到交通信息。车载计算机140然后就会选择道路，并独立地或与遥控计算机协同来控制车辆14沿单轨12行驶。

在使用无人驾驶货车车辆时，这种计算机控制系统是特别有益的。车载计算机140可以将目的地座标编入程序，并与遥控计算机一起协同动作，控制车辆14在出发点和目的地之间行驶。对本领域技术人员来说，这种计算机控制系统的其它交通方案也是可以理解的。

单轨12一般保持在这样的高度，即使车辆14沿着它行驶时不与地面接触。因此，为了将车辆14装上单轨12及从上面卸下，必须减少将单轨12与地面隔开的高度。为此，在装卸站要把标准路面150抬向单轨12，使得缩短单轨12和路面150之间的距离(图5)。此距离要减少到这样一点，即车辆14的路面轮54在车辆沿单轨行驶时也能与路面150接触。这个距离要保持在整个一般标作154的过渡区，其长度足以使车辆14由路面过渡到单轨行驶，或从单轨行驶过渡到道路行驶，通过基本整个的过渡区154，从单轨12上除去水平凸缘36和外轨38、40，以达到下面所述的目的。在过渡区之后，单轨12和路面150的间距再次增大。

为了把车辆14从单轨12上卸下，车辆14由单轨12驶向装卸站152。在路面轮54与路面150接触后，就进入了过渡区154，车辆14这时可以过渡到用自已的动力行驶。这时支架80、81和驱动轮20可以卧入车辆14的顶部内。对这个过渡过程进行的控制包括收起支架80、81及驱动轮20，可以用手动也可以自动进行。比如，可以使用接近开关(未标出)在进入装卸站152时来触发这些器件的升降。不过，本领域技术人员容易理解，也可使用其它装置。在转变到路面行驶后，车辆14被推动沿着路面150行驶，然后就从单轨12上降下来了，在这以后车辆14就以标准路面车辆的形式被驱动。

另外，为了要装到单轨运输系统10上，使用了相反的操作程序。车辆14接近装卸站152，在这里路面150被抬高朝向单轨12。当车辆14进入过渡区154时，支架80、81展开，驱动轮20升起并与单轨12的下表面或下侧面啮合。进入到过渡区154的入口区可以和自动洗车站入口相似，以有助于让车辆14相对于单轨12定位。给驱动轮20加上动力，车辆14就过渡到电动机24驱动。在驶出过渡区154以后，凸缘36和外轨38、40再次又包括在单轨12上。路面150下降离开单轨12，车辆14继续沿着单轨12行进，在沿着单轨12行驶时，车辆14由电动机24驱动，它在操作上是与驱动轮相连。驱动轮20与单轨12的下表面或下侧面22啮合，推动车辆14沿着它行驶。导轮86活动着与单轨12的上表面18啮合，并自由地沿着它行驶。

虽然显示出装卸站152可以在同一地方使车辆14装上单轨12和从上面卸下，但将很容易理解的是，装卸站152可以被改造，使其只装车到单轨12或从上面卸车。这样的系统将减少在这些位置的拥挤现象。

据设计车辆14将是一种比较轻量的车辆。因为其预期的用途一般是作为短途运输车辆时是不附着在单轨12上的，预期车辆14的路面车速大约为40英里/时(64km/hr)。因为这样的车辆14可以用铝或其这轻型材料制造，无需包括现在在高速汽车中所具有的许多标准安全特征。比如，由于速度较低，就无需使用重的保险杠和防撞板。再有，在沿着单轨12行驶时，可以用车载计算机140和中央计算机系统控制车辆14，藉此就减小了在单轨运输系统10上碰撞的机率。

再有，由于在与单轨12分离时车辆14将只需要行驶比较短的矩离，标准的铅酸电池56将足以提供必要的蓄电能力。

通过前面的叙述，提出了一种适合于支持车辆在其下方，使其沿着单轨行驶的单轨运输系统，其中，该车辆能够在其自己动力推动下在标准路面上行驶。另外，该车辆包括推动车辆沿单轨行驶的装置，而且能从单轨系统上取得电能，因此在行驶时就消除了车辆排放。

虽然通过相当详细叙述了的实施方案的说明描述了本发明，把所述的权利要求的范围约束或限制在这个细节中不是本申请人的用意。对本领域技术人员来说，附加的优点将是容易明白的。比如，支架80、81可以改变成横向转动而不是前后向的纵向转动。另外，一种单轨12中U形槽钢42、44是垂直地移位，而不是横向移位也在本文的原理之内。再有，在装卸站152，单轨12的高度可以下降，而不是路面150升高。因此，本发明在其最广范的方面并不限制在特定的细节，代表性的设备和方法，不限于显示和叙述过的说明性实施例中。

Claims (39)

1、包括一个伸展的架空单轨(12)和一个车辆(14)的运输系统，该单轨有一个上表面(18)和一个下表面(22)，该车辆有一个将车辆活动地支撑在单轨的上表面(18)上，使其沿着单轨行驶的联接器(16)和一个与车辆相连并适于当车辆(14)被支撑在单轨(12)下方时推动车辆沿单轨行驶的驱动轮(20)，其特征在于，当车辆(14)与单轨(12)分离时，它适合在标准道路上行驶；以及该驱动轮(20)支持在车顶上，并可在道路行驶时的收起位置及沿单轨行驶时与单轨的下表面(22)啮合的展开位置之间活动。

2、按照权利要求1的运输系统，其特征还在于具有与车辆(14)相连并与单轨(12)的上表面(18)啮合的上导轮(86)，该上导轮(86)是无动力的，而驱动轮(20)是有动力的。

3、按照权利要求2的运输系统，它还包括一个延伸的可以靠近单轨的供电触头(50)和一个在电气上与车辆(14)上的电动机(24)相连的电接头(120)，该电接头(120)适合于从供电触头(50)上取得电能，当车辆支撑在单轨的下部时给电动机(24)供电，该电动机(24)在操作上与驱动轮(20)相连，以推动车辆沿单轨行驶。

4、按照权利要求3的运输系统，它具有支持在车顶并可在道路行驶时的收起位置和在沿着单轨行驶时活动地将车辆支持在单轨上的展开位置之间运动的联接器(16)。

5、按照权利要求4的运输系统，它还包括一个位于驱动轮(20)和车辆(14)之间，在收起位置和展开位置之间推动该驱动轮的提升件(72，74)。

6、按照权利要求5的运输系统，它还包括一个转动地安装在车顶上的平台(66)，该平台具有位于平台与车辆之间的提升件(72，74)，能够使该平台在收起位置和展开位置之间转动，驱动轮(20)转动地装在平台(66)上并随之运动。

7、按照权利要求6的运输系统，其中的提升件(72)是个弹性件。

8、按照权利要求7的运输系统，其中的弹性提升件是一个可充气空气囊(72)。

9、按照权利要求8的运输系统，其中提升件是一个机械驱动的圆柱状体(74)。

10、按照权利要求9的运输系统，其中延伸的高架单轨(12)包括一对在该处构成的横向相邻的U形槽钢(42、43)，单轨的上表面(18)包括每个槽钢(42，43)的至少一个内表面。

11、按照权利要求10的运输系统，其中的单轨由具有一个中心腹梁(30)和基本水平的上、下凸缘(35、36)的工梁字构成，由一对延伸的，从基本水平的下凸缘(36)的左右两侧向上展开的基本垂直的外轨(38，40)构成了U形槽钢(42，43)。

12、按照权利要求11的运输系统，其中的联接器(16)包括一个转动着与车顶连接并在收起位置和展开位置之间转动的支架(80)和活动着放置在U形槽钢(42，43)内部的一对导轮(86)，该导轮转动着与支架(80)相连接。

13、按照权利要求12的运输系统，其中有两个支架(80，81)各有一对导轮(86)，该支架纵向沿着车顶安置，而且基本上与车辆重心等距离。

14、按照权利要求13的运输系统，其中每个导轮(86)包括一个圆柱状轮体(90)和沿着该圆柱状轮体的内缘向外径向展开的圆柱状轮缘(94)，该对导轮横向间隔放置，使圆柱状轮体(90)可活动着支持在相邻的U形槽钢(42，43)的上表面上，而圆柱状凸缘(94)被接受在相邻的U形槽钢(42，43)内。

15、按照权利要求14的运输系统，它还包括一个活动着装在车辆(14)上，并适合支持重物的滑板(130)以及使滑板相对于车辆运动的装置(132，134)，藉此可以使滑板相对于车辆运动，以改变车辆的重心。

16、按照权利要求15的运输系统，其中滑板的安装使其只能作横向上相对于车辆(14)运动。

17、按照权利要求16的运输系统，其中使滑板(130)运动的装置(132，134)包括装在车辆上的滑板电机(132)和与滑板电机耦合并经螺纹与滑板相连的螺纹驱动螺杆(134)。

18、按照权利要求17的运输系统，它还包括装在滑板上的电池组(56)。

19、按照权利要求18的运输系统，它还包括一个支持在车顶上并适合与单轨的下表面啮合的无动力可展开的行驶轮(104)。

20、按照权利要求19的运输系统，它还包括位于行驶轮(104)和车辆之间，使行驶轮在收起位置与展开位置之间运动的提升件(74)。

21、按照权利要求20的运输系统，它还包括转动着装在车顶上的平台(66)，它带有位于平台(66)与车辆之间、使平台在收起位置与展开位置之间转动的提升件(74)，转动着装在平台上并随之运动的行驶轮(104)。

22、按照权利要求20的运输系统，该联接器包括一个转动着装在车顶上的支架(80)，该支架可在车顶内部的收起位置与展开位置之间转动，该支架具有两个转动着装在支架上并横向间隔放置，以活动着在单轨(12)相对两侧行驶的两个导轮(86)。

23、按照权利要求22的运输系统，其中的单轨(12)具有一个中心腹梁(30)和居中地与中心腹梁的下端相连的基本水平的凸缘(36)，使得凸缘(36)的下侧确定了单轨(12)的下表面(22)。

24、按照权利要求23的运输系统，其中车辆(14)支撑在水平凸缘(36)上。

25、将车辆装上具有一个带上表面(18)和下表面(22)的基本水平的凸缘(36)的单轨上的方法，该车辆在其自己动力下适合在道路上行驶，并具有一个将该车辆支撑在上表面的联接器和一个与下表面啮合以驱动车辆沿单轨行驶的驱动轮(20)，该方法包括提供一个延伸的高架单轨(12)、提供一个路面(150)、减少单轨与路面间的垂直距离、沿路面及单轨下侧推动车辆(14)、除去在单轨与路面的垂直距离减少处单轨上的一段水平凸缘、使联接器(16)和驱动轮(20)与单轨(12)啮合，以及增加单轨和路面间的垂直距离以使联接器将车辆支持在单轨下方，同时驱动轮推动车辆沿单轨行驶。

26、按照权利要求25的方法，联接器(16)和驱动轮(20)支持在车顶上并可在收起位置与展开位置间运动，该方法还包括将联接器(16)运动至展开位置，以及将驱动轮(20)运动至展开位置以与单轨的下表面(22)啮合。

27、将车辆从具有一个带有上表面(18)和下表面(22)的基本水平的凸缘(36)的单轨上卸下的方法，该车辆在其动力下适合在路面上行驶，并具有一个将该车辆支撑在上表面的联接器(16)和一个与下表面啮合以驱动车辆沿单轨行驶的驱动轮(20)，该方法包括提供一个延伸的高架单轨(12)、提供一个路面(150)、减少单轨与路面间的垂直距离、沿单轨推动车辆(14)直至车辆的路面轮(54)接触路面、除去在单轨与路面的垂直距离减少处单轨上的一段水平凸缘、给路面轮(54)加上动力、解除联接器(16)和驱动轮(20)与单轨的啮合，及从单轨底下将车辆推至路面。

28、按照权利要求27的方法，联接器(16)和驱动轮(20)支持在车顶上并可在收起位置与展开位置间运动，该方法还包括将联接器(16)和驱动轮(20)降低到收起位置。

29、用于沿着单轨(12)行驶的车辆(14)，它包括连接着车顶并活动着将车辆支撑在所述单轨的上表面(18)上的联接器(16)和与车辆相连并适合推动车辆沿单轨前进的驱动轮(20)，其特征在于，当车辆被支撑在单轨下方时，驱动轮(20)与所述单轨下表面(22)啮合并推动车辆沿单轨行驶，其特征还在于，一个无动力的行驶轮(104)可转动着与车辆相连，该行驶轮适于与所述单轨的下表面(22)啮合。

30、按照权利要求29的车辆，它还包括一个固定于车辆之上，可从沿着所述单轨延伸的供电触头(50)得到电能的电接头(120)，和在电气上与此电接头相连的电动机(24)，该电动机在操作上与驱动轮(20)相连，当车辆支撑在单轨上时，推动车辆沿所述单轨行驶。

31、按照权利要求30的车辆，它还包括当车辆与所述单轨分离时使车辆在标准路面上行驶的装置(54)。

32、按照权利要求31的车辆，其中联接器(16)可在标准道路行驶时的收起位置与沿着单轨行驶时将车辆支撑在所述单轨上的展开位置之间运动。

33、按照权利要求32的车辆，它包括转动着装于车顶并可在收起位置与展开位置之间转动的支架(80)、和一对转动着连在支架上的导轮(86)，该导轮的横向放置使得在所述单轨(12)的上表面(18)的相对两侧滑动。

34、按照权利要求33的车辆，它还包括一个在操作上与驱动轮(20)相连，使驱动轮在道路行驶时的收起位置与沿单轨行驶时与单轨下表面啮合时的展开位置之间活动的提升件(72，74)。

35、按照权利要求34的车辆，它进一步还包括一个转动着装在车顶上的平台(66)，位于平台与车辆之间，在收起位置与展开位置之间转动该平台的提升件(72，74)，转动着装在平台之上并随之运动的驱动轮。

36、按照权利要求35的车辆，它还包括一个活动地装在车辆上并适合支持一重物的滑板(130)和使该滑板(130)相对于车辆活动的装置(132，134)，藉此可使滑板相对于车辆运动，以改变车辆的重心。

37、按照权利要求36的车辆，其中滑板(130)安装得只能在横向上相对于车辆运动。

38、按照权利要求37的车辆，其中使滑板运动的装置(132，134)包括一个装在车辆上的滑板电动机(132)和一个与滑板电动机耦合并经螺纹与滑板相连的螺纹驱动螺杆(134)。

39、按照权利要求36—39中任意一项的车辆，它还包括装在滑板上的一组电池(56)。

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