CN1115258C

CN1115258C - 轨道行走移动体用车轮、具有该车轮的移动体及移动体用车轮的轨面形成体

Info

Publication number: CN1115258C
Application number: CN97180766A
Authority: CN
Inventors: 守田信稔; 望月政美
Original assignee: Tomoe Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: New Tuo AI Electric Industry Co., Ltd.
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: KR20000057631A; CA2275277C; CA2275277A1; CN1240388A; HK1023969A1; WO1998026944A1; US6352294B1

Abstract

车轮(20)具有本体(23)、与轨道头部顶面接触的着轨面、及凸缘(25)，在着轨面的至少与轨道接触的部分设置由陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料构成的着轨面形成体(24)，该陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料在铝合金中含有陶瓷颗粒。着轨面形成体(24)形成为环状，嵌入到本体(23)的着轨面形成体接受部(23a)，由固定构件(27)固定于本体。

Description

轨道行走移动体用车轮、具有该车轮的移动体及移动体用车轮的着轨面形成体

技术领域

本发明涉及一种在轨道上行走的移动体及其车轮，更为详细地说，涉及一种在与钢制轨道之间具有大摩擦系数并且具有良好耐磨性的移动体用车轮。

另外，本发明还涉及一种轨道行走移动体所行走的轨道，更为详细地说，涉及一种在与车轮之间具有大摩擦系数并且具有良好耐磨性的轨道。

背景技术

作为在轨道上行走的移动体，有搭载人、物等进行输送的车辆、改变位置进行作业的作业机械等。在这些移动体上，具有用于自行和用于在轨道上行走的、接受驱动力的驱动轮。通常，对于这种自行式的移动体，例如机车，机车的重量与车轮的摩擦系数的积为牵引力。

可是，轨道和在轨道上行走的移动体(例如机车)的车轮两者一般都为钢制。在该场合，车轮与轨道的摩擦系数(以下根据场合记为“μ”)大于0.2而不到0.3。然而，该程度的摩擦系数有时不充分。例如，对于在大坡度下行走的机车等移动体的场合，为了增大爬坡能力，需要提高牵引力。可是，轨道与车轮间的摩擦系数的大小有限度，所以，存在必须不必要地增加机车重量的问题。另一方面，在负荷大的移动体的场合，由于惯性大，所以加速时费时间，停止时也需要长的制动距离。

为了提高轨道与车轮之间的摩擦系数，可以考虑提高车轮的与轨道接触的着轨面的摩擦系数。例如，可以考虑在车轮着轨面安装μ为0.4左右的聚氨酯橡胶。然而，在使用着轨面形成有聚氨酯橡胶的车轮的场合，聚氨酯橡胶发热，存在其寿命短的问题。

另一方面，可考虑改变车轮本身的材质，提高摩擦系数。例如，可考虑使用铝或铝合金形成车轮。由此，可增大μ。然而，这些材料存在耐磨性差、寿命短的问题。

发明的公开

本发明的第1目的在于提供一种轨道行走移动体用车轮及设有该车轮的移动体，该轨道行走移动体具有长的寿命并可在与轨道之间实现大的摩擦系数。

另外，本发明的第2目的在于提供一种轨道及使用该轨道的行走设备，该轨道具有良好的耐磨性和长的寿命，而且可在与车轮间实现大的摩擦系数。

为了达到上述第1目的，按照本发明的第1形式，

提供一种在轨道上行走的移动体用车轮，其特征在于：

具有本体和着轨面形成体，该着轨面形成体安装于该本体外周，形成与轨道接触的着轨面，

上述着轨面形成体至少在与轨道接触的部分具有陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料，该陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料在铝合金中含有陶瓷颗粒。

作为上述材料，最好使用含有5-25vol％陶瓷颗粒的材料，使用含有10-20vol％陶瓷颗粒的材料尤其好。

上述移动体用车轮还具有用于将上述着轨面形成体固定于本体的固定构件。在该场合，上述本体在外周具有用于接受上述着轨面形成体的着轨面形成体接受部，上述着轨面形成体在嵌入到该着轨面形成体接受部的状态下可由上述固定构件固定于本体。

另外，上述本体在全周具有多个在上述着轨面形成体接受部的底面侧沿轴向形成的螺纹孔。上述着轨面形成体在与上述螺纹孔对应的位置具有贯通孔，将螺栓穿过该贯通孔拧入上述螺纹孔，可将该着轨面形成体固定到本体。

另外，按照本发明的第2形式，

提供一种移动体，该移动体具有车轮和驱动上述车轮中至少1个车轮的驱动机构，并通过上述车轮在轨道上行走，其特征在于：

上述车轮中由驱动机构驱动的车轮具有本体和安装于该本体外周以形成与轨道接触的着轨面的着轨面形成体，

上述着轨面形成体至少在与轨道接触的部分设有陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料，该陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料在铝合金中含有陶瓷颗粒。

上述材料最好使用含有5-25vol％陶瓷颗粒的材料，使用含有10-20vol％陶瓷颗粒的材料尤其好。

移动体的一个具体例为电车，该电车具有车轮和驱动上述车轮中至少1对车轮的马达，并通过上述车轮在轨道上行走。

为了达到本发明的第2个目的，按照本发明的第3形式，提供支承移动体行走的轨道，其特征在于：

由底部、腹部及头部构成，在上述头部的至少与车轮着轨面接触的部分设置由陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料形成的构件，该陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料在铝合金中含有陶瓷颗粒。

上述材料最好使用含有5-25vol％陶瓷颗粒的材料。

另外，由陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料形成的构件与上述头部分开设置，可成为固定在该头部的帐面的结构。

按照本发明的第4形式，提供一种将上述第3形式的轨道敷设在倾斜区域的移动体行走设备。

按照本发明的第5形式，提供一种将上述第3形式的轨道敷设在移动体停止区域的移动体行走设备。

按照本发明，由于在与轨道接触的面设置由陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料形成的着轨面形成体，所以可获得耐磨性良好、在与轨道间具有大的摩擦系数的车轮。

在本发明的较好的实施形式中，在车轮和轨道的至少一方设置陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料，上述材料含有5-25vol％的陶瓷颗粒。尤其是较好地使用含有10-20vol％陶瓷颗粒的材料。这样，轨道钢与车轮(着轨面形成体)之间的摩擦系数在实验中约为0.8-0.9左右，在实际的车轮形式的实验中也为0.4-0.45。结果，不增加重量即可增大具有该车轮的移动体的牵引力，或进一步提高制动性能。例如，通过在倾斜区域、停止区域敷设具有这样的材料的轨道，不用使移动体的重量特别大就可实现短距离制动。

这样，按照本发明，可以实现这样的移动体用车轮及移动体，该移动体用车轮及移动体具有良好的耐磨性和长的寿命并在与轨道间具有大的摩擦系数。另外，可以实现这样的轨道，该轨道具有良好的耐磨性和长的寿命并在与现有钢制车轮之间具有大的摩擦系数。

附图的简单说明

图1a为本发明第1实施形式的车轮的局部剖面侧视图。

图1b为其局部正视图。

图2a为第1实施形式的车轮的压紧构件的局部剖面侧视图。

图2b为其局部正视图。

图3为本发明第2实施形式的车轮的局部剖面侧视图。

图4为示出利用了本实施形式的车轮的电瓶机车的车轮部分的正视图。

图5为示出图4所示电瓶机车的利用形式一例的侧视图。

图6为示出电瓶机车利用形式的一例的说明图。

图7a为本发明第3实施形式的轨道的断面图。

图7b为其局部侧视图。

图8a为本发明第4实施形式的轨道的断面图。

图8b为其局部侧视图。

图9a为本示出发明第2实施形式的车轮的变形例的局部剖面侧视图。

图9b为其局部正视图。

实施发明的最佳实施形式

下面，参照附图详细说明本发明的实施形式。在以下的说明中，叙述在隧道工程等施工现场将本发明适用于输送材料等所用电瓶式机车和轨道的例子。当然，本发明不限于此，也可以适用于机车、电车等各种车辆、进行挖掘和装卸的自行式作业机械、输送材料等的自行式输送机械等各种在轨道上移动的移动体和支承其行走的轨道。而且，本发明不限于在施工现场和工厂中用于施工和作业的作业用移动体。例如，也可适用于旅客用车辆。具体地说，可以适用于在大坡度区间行走的车辆、需要缩短制动距离的高速行走车辆及支承其行走的轨道等。

如图6所示，在隧道挖掘施工中，使用本发明车轮的电瓶机车10用于隧道内施工，在竖井100与开挖面120之间的横向坑道130内输送材料M和作业人员(图中未示出)等。在横向坑道130内敷设轨道150，机车10在该轨道150上行走。

轨道150为所谓的T形轨，具有底部、从底部大体中央立起的腹部、以及设在腹部上并在其顶面与车轮接触的头部。另外，该轨道载置在多个枕木上，由螺栓、道钉等固定在枕木上。

下面说明用于上述那样的电瓶机车的第1实施形式的车轮。图1a为第1实施形式的车轮的局部剖面侧视图，图1b为车轮的局部正视图。

如图1a和图1b所示那样，在该实施形式中，车轮20具有本体23、着轨面形成体24、及压紧构件27。该着轨面形成体24设在本体23的周围并与轨道的头部顶面相接触；该压紧构件27设在车轮的表侧(即可从外部看到的一侧)，用于保持着轨面形成体24。在本体23中央的贯通孔22安装有轴(图中未示出)。在本实施例中，本体23经一体形成轮箍和轮心而构成。

如后面详细说明的那样，着轨面形成体24由含有陶瓷颗粒的陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料(以下称“铝复合材料”)形成。该着轨面形成体24形成为将本体23周围包围起来那样的环状。如图1a所示那样，着轨面形成体24具有用于与轨道头部的顶面接触的接触面34。接触面34按JIS规格形成1/20的斜度。

本体23由钢构成，并具有容纳轴并将其固定的贯通孔22。另外，在本体23的外周部形成凸缘25，与着轨面形成体24的接触面34(即与轨道接触的面)平滑相连。另外，如后述那样，在本体23设置切口状的着轨面形成体接受部23a，该着轨面形成体接受部23a用于在压入着轨面形成体24时对其加以接受。在着轨面形成体接受部23a形成可与着轨面形成体24内周面紧密接合的倾斜面33。为了易于压入，倾斜面33具有大约1/30的倾斜度。

压紧构件27如图1a、图2a及图2b所示那样为环状。如后述那样，通过在本体23中拧入螺栓44而由该螺栓44将该压紧构件27固定在本体23。这样，在本体23牢固地固定该着轨面形成体24。更详细地说，该压紧构件27具有第1压紧面41和第2压紧面43。该第1压紧面41与本体23表侧的面接触，由螺栓44的作用而沿轴向压紧本体23；该第2压紧面43与着轨面形成体24表侧的面接触，沿轴向压紧该着轨面形成体24。另外，在压紧构件27沿周向以一定角度间隔于多个位置设置贯通孔35。

同样，在本体23也以规定角度间隔设置螺纹孔37并使其与压紧构件27的贯通孔35对齐。因此，将螺栓44穿过贯通孔35拧入到螺纹孔37，而在倾斜面33牢固地固定本体23和着轨面形成体24。

在本体23的内侧(即轴延伸的一侧)以一定角度间隔于多个位置配置螺纹孔45。其目的在于，当要拆下着轨面形成体24时，由图中未示出的螺栓将其推出。在图1b中，仅示出1个螺纹孔45。

在该实施形式中，在凸缘端部间测定的车轮的外径大约为470mm，在着轨面形成体24周向外侧的壁之间测定的车轮外径大约为420mm，着轨面形成体24的径向厚度大约为55mm。另外，轴的直径约为80mm。然而，本发明不限定车轮的大小。本发明者正针对车轮外径约为300mm-660mm的情形，实际地制作车轮，确认爬坡力和控制距离等性能。

下面说明该实施形式的着轨面形成体24的构成和制造。在该实施形式中，着轨面形成体24由含有陶瓷颗粒的铝复合材料构成。该铝复合材料有可从ALCAN公司买到的DURALCAN(注册商标)。DURALCAN现在有2种材料。即，有以Al-Mg-Si系铝合金(合金编号6061)为母材并在其中混合了Al₂O₃(氧化铝)微粒(例如微米单位的大小)而形成的材料，及以Al-Cu系铝合金(合金编号1024)为母材并在其中混合了SiC微粒(例如微米单位的大小)而形成的材料。这些材料在进行为人们所熟知的T6热处理之后加以使用。在本发明中，虽然2种都可使用，但当考虑耐腐蚀性和脆性破坏等时，最好以铝合金(6061)作为母材。

具体地说，最好使用在上述铝合金(6061)中含有10vol％Al₂O₃的“ W6A10A”、在上述铝合金(6061)中含有15vol％Al₂O₃的“W6A15A”、或在上述铝合金(6061)中含有20vol％Al₂O₃的“W6A20A”。这些都可从上述ALCAN公司买到。

铝合金(6061)的摩擦系数大，拉伸强度为310MPa，延伸率为17％。然而，在耐磨性方面存在问题。与此不同，铝复合材料具有非常优良的耐磨性。例如，W6A10A与上述铝合金(6061)相比具有1/300倍左右的良好的磨损体积(Volume Loss)，而且，具有1/50左右的良好的磨损速度(Wear Rate)。对于耐磨损性，具有氧化铝颗粒含有量越多越好的倾向。然而，延伸率变差。例如，上述W6A10A的延伸率为10％左右，易于加工，而且不易形成裂纹。而另一方面，W6A15A、W6A20的延伸率分别为6％和4％左右，与W6A10相比在延伸率这一点上处于劣势。

在含有5vol％氧化铝颗粒的铝复合材料的场合，与母材铝合金(6061)相比，虽然耐磨性好，但从用途考虑，未必能说已足够。另一方面，在含有25vol％氧化铝颗粒的铝复合材料的场合，虽然耐磨性极好，但与母材铝合金(6061)相比，延伸率进一步变差。因此，按照本发明者的研究，作为铝复合材料，可以说使用含有5-25vol％陶瓷粒子的复合材料较好。特别是当考虑实现钢制车轮、与轨道相同的强度及加工性时，例如，在氧化铝的场合，10vol％最好，接下来使用15vol％、20vol％较好。而且，对含有陶瓷粒子的铝合金复合材料进行T-6热处理。

含有10％这样的陶瓷粒子的铝复合材料与钢之间的摩擦系数在使用试片的实验中，约为0.8-0.9左右。另外，即使在实际的车轮形式的场合，也为0.4-0.45，与现有技术相比大得多。

上述铝复合材料为高比强度材料，强度高。然而，该铝复合材料的铸造成形品与母材相比延伸性能差。为此，在将其用作车轮着轨面形成体的场合，存在由通过轨道接缝时的冲击破坏的危险。因此，在第1实施形式下，当制造着轨面形成体24时，将具有规定断面形状的挤压成形品成形为环状，用闪光对焊来焊接两端面，或由锻造加工成形为环状，在热处理后，进行机械加工。

将这样得到的环状着轨面形成体24沿倾斜面33压入，嵌入到本体23的着轨面形成体接受部23a。然后，由螺钉44固定压紧构件27与本体23，从而牢牢地固定着轨面形成体24和本体23。另外，在取下压紧构件27后，在本体23的螺纹孔45中拧入螺栓(图中未示出)，将着轨面形成体24推出，从而可从本体23取下着轨面形成体24。

通过这样构成，由于仅在车轮的着轨面使用昂贵的铝复合材料，所以车轮的成本不会增大太多。另外，通过更换环状的着轨面形成体24，可以容易地实现磨损时的车轮的再生。

下面，说明本发明第2实施形式的车轮。图3为第2实施形式的车轮的局部剖面侧视图。

图3所示第2实施形式的车轮120与第1实施形式的车轮相比较，着轨面形成体124的构造和在本体123上的安装方法存在差别。即，车轮120由螺栓144紧固着轨面形成体124，从而直接在本体123固定着轨面形成体124。

与第1实施形式相同，着轨面形成体124由铝复合材料形成，具有包围设在本体外周的着轨面形成体接受部周面那样的环状。另一方面，着轨面形成体124与第1实施形式相比较，径向厚度变大。

本体123由钢构成，具有容纳轴并将其固定的贯通孔122。另外，在本体123的外周部形成凸缘125，与着轨面形成体124的外周部(即与轨道接触的面)平滑相连。另外，本体123具有构成当安装着轨面形成体124时对其加以接受的着轨面形成体接受部123a的接合面146和侧面147。

在着轨面形成体124沿周向以一定角度间隔设置多个贯通孔135，另一方面，在本体123也以规定角度间隔设置螺纹孔137并使其着轨面形成体124的贯通孔135对齐。由于着轨面形成体124与本体123为异种金属，所以，其热线膨胀系数不同。即，由于着轨面形成体124为铝系，所以比钢的本体123大。因此，将螺栓144穿过贯通孔135拧入螺纹孔137，牢牢地固定本体123和着轨面形成体124，使着轨面形成体124不沿周向移动。另外，在着轨面形成体124的表侧与设置贯通孔135的部分大体同心地设有凹坑145。这样，可防止螺栓144凸出到车轮外部。作为螺栓144例如可用带六角孔的螺栓。

在该实施形式中，着轨面形成体124的径向厚度为70mm多。其它尺寸与第1实施形式相同。

第2实施形式的着轨面形成体124也可以与第1实施形式大体相同地制造。即，在将具有规定断面形状的坯料由锻造加工成形为环状并进行热处理后，进行机械加工。在加工成环状后，进行穿孔，在规定位置形成螺纹孔和凹坑。

在本体123的着轨面形成体123a配合这样获得的着轨面形成体124，由螺钉144将其紧固，从而在本体123牢牢地固定着轨面形成体124。

按照该实施例，不用压紧构件就可以在本体123固定着轨面形成体124，从而可减少部件数目。

在第2实施形式的场合，设置有与第1实施形式相同的用于容易地取下着轨面形成体124的螺纹孔145a。然而，在本实施形式的场合，由于不压入着轨面形成体124，所以，也可以省去这样的螺纹孔设置。

在图9a和图9b中示出上述第2实施形式的车轮的变形例。示于这些图中的车轮除了在凸缘125的部分未设置孔(图3中示出的145a)以及本体的轮心部分的形状为辐条状以外，基本上为与第2实施形式相同的构造。通过使着轨面形成体124的径向厚度较薄，可以减少昂贵的着轨面形成体的材料使用量，降低车轮的成本。

图4为示出利用了这样的车轮的电瓶机车的车轮部分的部分省略断面图。如图4所示，车轮20的着轨面形成体24与轨道150的头部151的顶面接触。轨道150由用于安装到枕木160的底部152、从底部大体中央立起的腹部153及设于腹部上的头部151构成。

具有由该铝复合材料构成的着轨面形成体24的车轮的着轨面形成体的摩擦系数μ大，耐磨性好。该特征的第1优点为缩短制动距离，大大提高安全性。例如，在施工用电瓶机车的场合，使用的是再生制动等电制动，而一般不用由制动片抑制车轮使其停止的方法。在该场合，车轮的μ决定停止距离。为此，在将具有铝复合材料构成的着轨面形成体24的车轮搭载到电瓶机车的场合，随着车轮的μ增大，与钢制的车轮的场合相比，停止距离可缩短40％-50％。并且可大大提高安全性。

另外，设有盘式制动器163，用作停车时的停车制动器，该盘式制动器163具有固定于轴S的圆盘161、从两侧将圆盘161夹入的制动片162、162、以及驱动这些制动片162、162的作动机构(图中未示出)。作为作动机构，例如可用液压、气压等。在该场合，本发明的车轮由于与轨道150之间的摩擦系数大，所以即使在倾斜段途中静止的场合，也不易滑动，因而安全性提高。

下面，参照图5说明具有本实施形式的车轮的电动机车的使用形式。在图5中，示出使用图4所示那样车轮的电瓶机车10和与其相连的台车140。

如图5所示，机车10具有2对车轮20、20、由这些车轮指示的本体170、用于使各驱动轮回转的2个马达(图中未示出)、用于驱动2个马达的电瓶171、以及用于控制2个马达等以运行机车的操作板172。该2对车轮20、20的一方为主驱动轮，另一方为副驱动轮。在这里，机车10作为驱动机构在上述马达外面具有动力传递机构、控制机构等。另外，机车10连接载有材料M等的台车140、140。

在这样的电瓶机车10中，如上述那样，机车的重量与μ的积对应于牵引力。对于使用了口充其量为0.2-0.3(不到0.3)的现有技术车轮的电瓶机车，最多也就能爬上40/1000-50/1000的坡度。而对于本实施形式，实际上μ可增大到0.4-0.45。因此，可以爬上的坡度为现有技术坡度的2倍(即0.4/0.2)，比100/1000稍大。

亦即，过去，在爬上50/1000的坡度的场合，使用具有所谓齿轨式爬坡装置的机车和轨道，而按照本实施形式，可以实现这样的机车，该机车不用设置昂贵的齿轨式爬坡装置就可爬上直到100/1000左右的大坡度。当然，本发明不限于机车，在其它自行式台车、自行式作业机械等的移动体的场合，也可提高爬坡能力。

按照上述实施形式，作为第3个优点，随着μ增大，不增加重量即可增大移动体的牵引力。因此，用小的移动体，只要增大出力，就可以对应过去不可能对应的大负荷。例如，在机车的场合，可以牵引更大负荷的台车。

本发明不限于以上实施形式，在权利要求所述发明范围内，可以作种种变更，不用说它们也包含在本发明的范围内。

在本发明的车轮中，着轨面形成体只要至少形成于与轨道的接触面即可。着轨面形成体的形状不作限定。另外，车轮和轴的外径、着轨面形成体的厚度不限于上述实施形式。

另外，本发明不限定适用于电瓶机车这一点也是明确的。此外，不仅可使用于机车，而且可使用于输送人和材料的自行式台车、进行作业的自行式作业车，这一点也是明确的。

对于安装有该铝复合材料的车轮，其铝复合材料着轨面与轨道的摩擦系数μ大。由于电制动的制动效果由着轨面与轨道的摩擦系数决定，所以，当μ大时，在其它条件不变的状态下，可使制动距离缩短，使安全性增大。例如，在由伺服马达驱动的电瓶机车和自行台车等的伺服马达驱动车的场合，其制动由于为伺服马达的再生制动，所以着轨面与轨道的摩擦系数μ大使得制动距离缩短。

下面，说明第3实施形式。图7a为本实施形式的轨道的断面图，图7b为侧视图。

如图7a和图7b所示，该实施形式的轨道200由头部210、腹部220及底部230构成。头部210由后述的材料形成，腹部220和底部230由钢等一体形成。在底部230以所定的间隔(例如约1m)设置贯通孔231，由螺栓240、道钉等固定到枕木(未图示)。另外，在腹部220以规定的间隔(例如500mm-600mm)设置螺纹孔221。

该轨道的头部210的高度H为30mm-50mm，宽度W为50mm-60mm。腹部220的高度约为50mm，宽度与头部210大体相同。底部230的高度约为20mm。

在本实施形式中，头部220与上述车轮一样，由含有5-25vol％(10-20vol％则更好)陶瓷颗粒的铝复合材料构成。含有10vol％陶瓷颗粒的铝复合材料尤其好。因此，材料本身的说明不再重复。该铝复合材料有可从ALCAN公司买到的DURALCAN(注册商标)。如上述那样，该材料与母材铝合金(6061)相比较，具有1/300倍左右的良好的磨损体积(Volume Loss)，而且，具有1/50左右的良好的磨损速度(Wear Rate)。对于含有5-25％陶瓷材料(例如Al₂O₃)的铝复合材料，其与钢制车轮之间的摩擦系数在使用试样的实验中约为0.8-0.9左右。另外，在实际的轨道与车轮的场合，为0.4-0.45。本发明的轨道对车轮的摩擦系数与现有的轨道的摩擦系数相比非常大。

在该实施形式中，对材料进行挤压加工形成图7a所示断面形状，制成规定长度的细长方棒料，并进行热处理之后，进行孔的机械加工。以规定间隔以穿孔的方式形成螺纹孔211，从而完成头部210。腹部220于相应位置设有螺纹孔221，在该腹部220上放置头部210，并由螺栓250紧固，完成轨道200。

作为支承移动体行走的轨道，可在整个区域使用本实施形式的轨道。但由于本实施形式的轨道的材料昂贵，所以也可在必要的区域(例如大坡度区域、停止区域等)优先敷设。在敷设了本实施形式的轨道的线区，即使在使用通常的钢制车轮的场合，也可实现短制动距离。当然，在敷设本实施形式的轨道的区域，也可使具有上述实施形式的车轮的移动体行走。

对于使用了现有钢制轨道和钢制车轮的移动体的行走设备，在超过约50/1000的坡度的路中，使用具有所谓齿轨爬坡装置的移动体和轨道。例如，在机车的场合，使用齿轨爬坡装置，该齿轨爬坡装置在2根轨道间配置齿轨，使其与机车侧的小齿轮啮合，从而使机车爬坡。与此不同，在本实施形式的行走设备中，例如，在直到100/1000左右的坡度的路中，通过敷设轨道200，不使用昂贵的齿轨式爬坡装置就可使移动体行走。

本实施形式的轨道200也可仅在特别区域(例如包含使机车等移动体停止位置的规定长度的区域)敷设。这样，可使移动体的制动距离缩短40％到50％，并可提高安全性。

这样，可在倾斜路和/或车辆停止位置近旁配置由铝复合材料构成的头部，在其它路线配置现有的钢制轨道，从而不用增加太多费用即可构成高安全性的行走系统。

下面，说明本发明的第4实施形式。图8a为本实施形式的轨道的断面图。图8b为其侧视图。

如这些图所示，本实施形式的轨道300由头部310、腹部320、底部330及头部形成体350构成。另外，该实施形式的轨道300的从头部310到底部330与钢制的22kg轨道(每1m的重量约为22kg)相同，头部形成体350安装到为22kg轨道的轨道本体305上。头部形成体350由后述的材料形成。

底部330由压紧构件331和道钉(图中未示出)固定到枕木(图中未示出)。另外，在头部310以规定的间隔(例如500mm-600mm)设有螺纹孔311。

该实施形式的轨道300的头部形成体350的高度H为30mm-50mm，宽度W为50mm-60mm。宽度W最好与22kg轨道的(头部310的)宽度大体一致。

头部形成体350与第3实施形式的头部210一样，由含有5-25vol％(10-20vol％则更好)陶瓷颗粒的铝复合材料(例如DURALCAN(注册商标)构成。含有10vol％陶瓷颗粒的铝复合材料最好。

在该实施形式中，对材料进行挤压加工形成图8a所示断面形状，制成规定长度的细长方棒料，并进行热处理，之后，进行孔的机械加工。按规定间隔以穿孔的方式形成贯通孔351，从而完成头部形成体350。轨道本体305于相应位置设有螺纹孔311，在该轨道本体305上放置头部形成体350，并将螺栓352拧入螺纹孔311并紧固，从而将头部形成体350固定到轨道300。这样，完成轨道300。安装头部形成体350的轨道高度比轨道本体305的高度高。所以，在仅设置轨道本体305的路线与设置带头部形成体的轨道300的路线(例如倾斜路)之间，配置于轨道本体305上载有带斜度构件的轨道，使车辆可平滑地行走。

与第3实施形式相同，最好将第4实施形式的轨道300串联地连接成规定长度，配置在规定坡度以上的倾斜路和机车停车位置的近旁，而在其它路线配置通常的22kg轨道。通过这样构成行走设备，可以不增大成本太多即可构成高安全性的行走系统。

例如，在第3实施形式中，头部210由铝复合材料形成，但其尺寸和形状不限于此，只要至少包含与车轮着轨面接触的部分地设置由铝复合材料构成的头部形成体即可。

在第4实施形式中，虽然是在22kg轨道上载置头部形成体350，但不限于此，也可在15kg轨道、30kg轨道、37kg轨道等上载置头部形成体。在该场合，头部形成体的宽度最好与轨道宽度大体一致。

在包含上述实施形式的轨道的行走设备上行走的移动体不限于机车，也可是输送人和材料的自行式台车、进行作业的自行式作业机械。另外，移动体不限于由马达驱动的电车，也可是搭载了柴油发动机的车辆。

另外，在本说明书中，1个构件的功能可由2个以上的物理构件来实现，或者2个以上构件的功能可由1个构件来实现。例如，上述的着轨面形成体与本体为组合单个构件而构成，但也可将着轨面形成体与本体形成为一体。

Claims

1.一种移动体用车轮，该移动体用车轮在轨道上行走，其特征在于：

具有本体和着轨面形成体，该着轨面形成体可装拆地安装于该本体外周，形成与轨道接触的着轨面，

上述着轨面形成体至少在与轨道接触的部分具有陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料，该陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料在铝合金中含有陶瓷颗粒，上述材料含有5-25vol％的陶瓷颗粒。

2.如权利要求1所述的移动体用车轮，其特征在于：

还具有用于将上述着轨面形成体固定于本体的固定构件，

上述本体在外周具有用于接受上述着轨面形成体的着轨面形成体接受部，上述着轨面形成体在嵌入到该着轨面形成体接受部的状态下由上述固定构件固定于本体。

3.如权利要求1所述的移动体用车轮，其特征在于：

上述本体在全周具有多个在上述着轨面形成体接受部的底面侧沿轴向形成的螺纹孔，

上述着轨面形成体在与上述螺纹孔对应的位置具有贯通孔，将螺栓穿过该贯通孔拧入上述螺纹孔，将该着轨面形成体固定到本体。

4.如权利要求1、2、3中任何一项所述的移动体用车轮，其中，

形成上述着轨面形成体的上述陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料为在6061铝合金构成的母材中分散陶瓷颗粒的材料，并受到锻造加工和热处理。

5.一种移动体，具有车轮和驱动上述车轮中至少1个车轮的驱动机构，并通过上述车轮在轨道上行走，其特征在于：

上述车轮中至少由驱动机构驱动的车轮具有本体和可装拆地安装于该本体外周以形成与轨道接触的着轨面的着轨面形成体，

上述着轨面形成体至少在与轨道接触的部分设有陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料，该陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料在铝合金中含有陶瓷颗粒，上述材料含有5-25vol％的陶瓷颗粒。

6.如权利要求5所述的移动体，其中，上述驱动机构具有可进行再生制动的伺服马达。

7.如权利要求5所述的移动体，其中，形成上述着轨面形成体的上述陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料为在6061铝合金构成的母材中分散陶瓷颗粒的材料，并受到锻造加工和热处理。

8.一种电车，具有车轮和驱动上述车轮中至少1对车轮的马达，并通过上述车轮在轨道上行走，其特征在于：

上述车轮中至少由马达驱动的车轮具有本体和可装拆地安装于该本体外周以形成与轨道接触的着轨面的着轨面形成体，

9.如权利要求8所述的电车，其中，上述马达使用伺服马达。

10.一种移动体用车轮的着轨面形成体，设在行走于轨道上的移动体用车轮的外周，形成与轨道接触的着轨面，其特征在于：

具有可在上述移动体用车轮本体的外周装拆的环状形式，由在6061铝合金构成的母材中分散陶瓷颗粒的陶瓷颗粒弥散强化铝基复合材料构成。