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Gebiet
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Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein für Personen und Güter geeignetes Transportsystem. Insbesondere beziehen sie sich auf ein hängendes Transportsystem, das schienenbasiert ist und Kabinen umfasst, die unter einer Schiene aufgehängt sind, die sich in einer definierten Höhe über dem Boden erstreckt. Insbesondere handelt es sich um ein Hängetransportsystem mit einem Schienennetz, das ganze Ballungsräume überspannen oder Ballungsräume miteinander verbinden kann und einen hochflexiblen Punkt-zu-Punkt-Transport von Personen und Gütern zwischen Standorten so präzise ermöglicht wie zwischen einzelnen Straßenadressen.
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Hintergrund
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Seit dem Jahr 2000 ist der Personen- und Güterverkehr kontinuierlich gestiegen, mit Ausnahme der Zeit nach dem Abschwung 2007. Der Individualverkehr ist sowohl in den Metropolen als auch im Fernverkehr bereits an seine Grenzen gestoßen, was auch auf den ständig wachsenden Güterverkehr auf der Straße zurückzuführen ist. Gleichzeitig wird auch der Fernverkehr, insbesondere in den dicht besiedelten europäischen Ländern und deren Metropolregionen, zunehmend an der Grenze der Kapazität der Strecken und des Rollmaterials betrieben. Ein weiteres Problem ist, dass der Fernverkehr auf der Straße häufig zumindest in der Nähe, wenn nicht gar durch dicht besiedelte Metropolregionen geleitet wird, was zu blockierten Verkehrswegen und damit zu enormen kumulierten Verlusten in Bezug auf unnötige Kosten, Produktivitäts- und Lebensqualität für eine sehr große Anzahl von Menschen führt. Zu der oben beschriebenen problematischen Situation scheint es derzeit keine Alternative zu geben, da praktisch alle heute bekannten Verkehrsmittel, sei es der öffentliche oder der private Verkehr, technisch, geographisch und wirtschaftlich begrenzt sind.
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Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an der vorliegenden Erfindung.
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Zusammenfassung
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In Anbetracht dessen ist ein Hängetransportsystem nach Anspruch 1 vorgesehen.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Hängetransportsystem vorgesehen. Er umfasst einen Schienenkasten mit mindestens einer Schiene, der durch eine obere Abschirmung gegen Witterungseinflüsse geschützt ist; mindestens eine Kabine, die unter dem Schienenkasten aufgehängt ist und Radelemente aufweist, die von einem Motor angetrieben werden und von der mindestens einen Schiene geführt werden; und Montageelemente, wobei sich der Schienenkasten parallel, optional mit einer Abweichung von +-20 °, zum Boden und in einem vertikalen Abstand zum Boden erstreckt und über die Montageelemente zum Boden montiert ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details, die mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Mit dem System nach den hierin beschriebenen Aspekten und Ausführungsformen wird ein hochflexibles Punkt-zu-Punkt-Transportsystem für Personen und Güter bereitgestellt. Es ist umweltfreundlich durch einen (relativ und absolut) sehr niedrigen Energieverbrauch pro Person und Kilometer, benötigt nur wenig Platz in städtischen Umgebungen durch einen kleinen „Footprint“ nur der Befestigungselemente oder Masten und bietet beispiellose Flexibilität, Schnelligkeit und Komfort bei Kurzstrecken- und Fernverkehr. Weitere Vorteile sind z.B. die Möglichkeit des realen Haus-zu-Haus-Verkehrs, niedrige Kosten sowohl für die Infrastruktur, die Fahrzeuge und ihren Betrieb, keine Emissionen, geringer Wartungsaufwand und Kosten sowohl für das Rollmaterial als auch für die Infrastruktur, lärmarmer Betrieb usw.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden weitere Details in Bezug auf die Figuren beschrieben:
- zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hängetransportsystems gemäß Ausführungsformen, einschließlich einer Teilquerschnittsansicht des Schienenkastens;
- zeigt einen Querschnitt durch einen exemplarischen Schienenkasten gemäß Ausführungsformen,
- zeigt einen Querschnitt durch einen weiteren exemplarischen Schienenkasten gemäß Ausführungsformen;
- zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hängetransportsystems gemäß Ausführungsformen, mit einer Kabine in abgesenktem Zustand für das Einsteigen von Fahrgästen;
- zeigt eine Frontansicht einer Kabine eines Hängetransportsystems gemäß Ausführungsformen,
- zeigt eine Vorderansicht der Kabine von 3, im gekippten Zustand um die Achse A, aufgrund des Durchgangs durch z.B. eine Kurve;
- zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hängetransportsystems gemäß weiterer Ausführungsformen, wobei drei Kabinen nacheinander gekoppelt sind, um vorübergehend zusammenzufahren;
- zeigt eine Vorderansicht einer Kabine eines Hängetransportsystems nach weiteren Ausführungsformen mit verschiedenen Elementen, die einzeln oder in beliebiger Kombination eingebaut werden können und zur Stabilisierung oder anderweitigen Beeinflussung der Bewegung der Kabine verwendet werden können.
- zeigt schematisch zwei Optionen für Verkehrskreuzungen nach Ausführungsformen,
- zeigt schematisch die Art und Weise, wie verschiedene Gleise über einen Schalter miteinander verbunden werden.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen und exemplarischen Ausführungsformen
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In Bezug auf die Zeichnungen werden nur Teile, die von einer zuvor beschriebenen Ausführungsform oder Zeichnung abweichen, ausdrücklich erwähnt/beschrieben.
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Obwohl spezifische Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in einigen Zeichnungen und nicht in anderen gezeigt werden können, dient dies nur der Übersichtlichkeit. In Übereinstimmung mit den Grundsätzen der Erfindung kann jedes Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit jedem Merkmal einer anderen Zeichnung referenziert und/oder beansprucht werden.
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1A zeigt ein Hängetransportsystem gemäß den Ausführungsformen. Ein Schienenkasten 5 erstreckt sich parallel zur Erde (nicht dargestellt, siehe z.B. ). Typischerweise hat der Schienenkasten 5 eine Höhe von mindestens 4 m bis 10 m über dem Boden. Der Schienenkasten 5 wird typischerweise über die Befestigungselemente 25 am Boden befestigt. Die Befestigungselemente 25 können beispielsweise Stahlpfosten oder Stahlstützen sein oder zumindest teilweise eine Traverse umfassen. Auch andere Materialien mit ausreichender Stabilität, wie z.B. kohlefaserverstärktes Polymer oder Stahlbeton sind je nach Ausführungsform möglich. Die Befestigungselemente 25 können auch an andere Infrastrukturen, wie Gebäude, Brücken usw., montiert werden, so dass sich der Schrank 5 beispielsweise über eine Straße erstrecken kann und/oder an Gebäuden rechts und links von der Straße montiert werden kann. Der Schienenkasten 5 kann auch durch Montageelemente getragen werden, die Kabel beinhalten, typischerweise Stahlkabel oder Kabel aus kohlefaserverstärktem Polymer oder dergleichen. Die Kabel können sich beispielsweise zwischen Hochhäusern oder dergleichen erstrecken. Während sich der Schienenkasten 5 typischerweise parallel zum Boden erstreckt, auch wenn der Boden abgestuft ist, wie beispielsweise in Bergregionen, kann er optional eine Abweichung von +-20° zum Boden oder zur Erdoberfläche aufweisen.
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Gemäß den Ausführungsformen beinhaltet der Schienenkasten 5 typischerweise mindestens eine Schiene 5a, 5b, die durch eine obere Abschirmung 2 gegen Witterungseinflüsse geschützt ist. In ist eine Querschnittsansicht eines exemplarischen, nicht einschränkenden Schienenkastens 5 dargestellt. Sie weist zwei parallel zueinander verlaufende Schienen 5a, 5b auf, zwischen denen sich eine längliche, zum Boden gerichtete Öffnung befindet. In der exemplarischen Ausführungsform von 1B weist die obere Abschirmung 2 einen Innenraum auf, der beispielsweise elektrische Kabel 3 für die Stromversorgung oder Kommunikationszwecke tragen kann. Die Schienen 5a, 5b sind typischerweise metallisch, z.B. aus Stahl, können aber auch andere Materialien mit ausreichender Festigkeit, wie beispielsweise faserverstärkter Kunststoff oder Kohlenstoff, oder Verbundwerkstoffe umfassen.
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Eine Kabine 10 ist unter dem Schienenkasten 5 aufgehängt. Die Kabine 10 ist mit Radelementen 15 ausgestattet, die typischerweise aus einem Metall wie Stahl, einem hochfesten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Die Radelemente werden von einem Motor 20 angetrieben und von und auf der mindestens einen Schiene 5a, 5b geführt. Während in 1B zwei Schienen dargestellt sind, zeigt 1C einen Schienenkasten 5 mit nur einer Schiene 5a. Der Motor 20 ist typischerweise ein Elektromotor, wie beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor. In Ausführungsformen kann die Energie für den Motor 20 durch eine Spannungsversorgung zwischen den beiden parallelen Schienen 5a, 5b bereitgestellt werden, wie in 1B dargestellt. Der Motor 20 wird typischerweise durch eine Steuereinheit 22 gesteuert, die in der Kabine 10 oder in einem Drehgestell 17 vorgesehen ist.
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Die Steuereinheit 22 kann optional so konfiguriert werden, dass beim Unterbrechen über die beiden Schienen 5a, 5b Energie in das elektrische Versorgungsnetz zurückgeführt oder zurückgeführt werden kann. Optional oder zusätzlich kann beim Bremsen Energie in eine Batterie 40 an Bord der Kabine 10 eingespeist werden. Eine Hilfsstromschiene 4 kann als zweiter Pol dienen, wenn nur eine Schiene 5a verwendet wird, wie in 1C dargestellt.
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In Ausführungsformen, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, kann die Kabine 10 so konfiguriert werden, dass sie nur mit Energie aus der Batterie 40 betrieben wird. Dies kann z.B. für den Notbetrieb, bei einem Netzausfall oder für die Fahrt über Strecken des Schienennetzes genutzt werden, bei denen keine elektrische Energie über die Schienen bereitgestellt wird, z.B. durch örtliche Reparaturen oder Wartungsarbeiten.
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Wie in 1A dargestellt, können die Radelemente 15 in einem Drehgestell 17 aufgehängt werden, das zum Rollen auf den Schienen 5a, 5b konfiguriert ist. Das Drehgestell 17 kann den Motor 20 umfassen, und beide sind durch die obere Abschirmung 2 des Schienenkastens 5 gegen Witterungseinflüsse geschützt. Das Drehgestell kann 1 bis 16, vorzugsweise 2 bis 12, noch bevorzugter 4 bis 8 Radelemente 15 umfassen. Je nach Anzahl der parallelen Schienen 5a, 5b können die Radelemente 15 zum Rollen auf nur einer Schiene 5a, 5b (Einschienenbahn) oder auf zwei parallelen Schienen 5a, 5b vorgesehen werden. Bei zwei parallelen Schienen 5a, 5b können die beiden Schienen typischerweise parallel zueinander nebeneinander, d.h. parallel in einer horizontalen Ebene, die typischerweise parallel zum Boden verläuft, angeordnet sein. In Ausführungsformen können zwei Schienen 5a, 5b auch parallel zueinander mit einem vertikalen Abstand zueinander, d.h. als obere Schiene 5a und als untere Schiene 5b, vorgesehen werden. Es versteht sich von selbst, dass auch mehr als zwei Schienen im Schrank vorgesehen werden können, z.B. bei Anwendungen mit hohem Gewicht. Typischerweise haben die Radelemente 15 entweder jeweils eine eigene Einzelachse, oder es können zwei Radelemente 15 auf einer Achse vorgesehen werden, typischerweise in der Nähe der Endabschnitte der Achse.
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In einer exemplarischen Ausführungsform, wie in 1A dargestellt, sind vier Radelemente 15 auf zwei Achsen mit jeweils zwei Radelementen angeordnet. Diese Konfiguration ähnelt der eines herkömmlichen Wagens oder der Anordnung der Räder im Drehgestell eines typischen Eisenbahnwagens oder einer typischen Eisenbahnlokomotive.
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In einigen Ausführungsformen ist das Drehgestell 17 mit der Kabine 10 über eine Tragkonstruktion 11 verbunden, die typischerweise vertikal verlängert ist und/oder eine Fachwerkkonstruktion umfassen kann. Die Tragkonstruktion kann Verbindungen 18, typischerweise 0, 1, 2 oder 3 Verbindungen 18, umfassen. In 1A ist ein Gelenk 18 schematisch dargestellt und ermöglicht eine Kippbewegung der Kabine 10 um eine Achse A, die parallel zur Bewegungsrichtung, d.h. auch parallel zum Schienenkasten und der Schiene(n) 5a, 5b verläuft. Die Achse A ist typischerweise so konfiguriert, dass sie näher an der Schiene 5a, 5b als an einem Massenschwerpunkt der Kabine 10 liegt. In Ausführungsformen kann die Kabine 10 mit dem Drehgestell 17 durch zwei oder mehr Tragkonstruktionen 11 verbunden werden, die entlang der Transportrichtung hintereinander angeordnet sind, was die Stabilität der Kabine 10 gegen eine unerwünschte Einschnittbewegung um ihre vertikale Achse oder um die Längsachse der Tragkonstruktion 11 wesentlich erhöht. In weiteren Ausführungsformen können zwei getrennte Drehgestelle 17 mit einer oder zwei Achsen mit jeweils Radelementen 15 vorgesehen werden, wobei die beiden Drehgestelle 17 an der Kabine 10 mit je einer Tragkonstruktion 11 montiert sind.
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Diese Bewegung um die Achse A ermöglicht einen zumindest teilweisen Ausgleich der Zentripetalkräfte, wenn sich die Kabine 10 mit relativ hoher Geschwindigkeit durch Kurven bewegt. Zusätzlich oder alternativ kann der Schienenkasten 5 entlang seiner Längsachse in Kurven moderat geneigt sein. Dies kann jedoch nur bei einer bestimmten Geschwindigkeit einer durch die Kurve fahrenden Kabine 10 korrekt realisiert werden, so dass eine Kombination mit der oben beschriebenen Kippbewegung je nach Anwendungsfall vorteilhaft sein kann.
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Im Allgemeinen kann eine Kabine 10 gemäß Ausführungsformen für den Personentransport konfiguriert werden, z.B. für 1 bis 12 Personen in jeder Kabine 10. Zusätzlich oder alternativ kann die Kabine 10 für die Beförderung von Gütern in einem Laderaum konfiguriert werden. So kann beispielsweise der Laderaum so konfiguriert sein, dass er Platz für mindestens eine Europalette bietet.
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Die Kabine 10 kann eine aerodynamisch optimierte Außenform aufweisen, beispielsweise mit einem cw-Wert von weniger als 0,15. Dies führt zu einem geringeren Energieverbrauch bei gegebener Bewegungsgeschwindigkeit und zu einer reduzierten erforderlichen Nennleistung des Motors 20, was zu einem geringeren Platzbedarf (z.B. im Drehgestell 17), kleineren und kostengünstigeren Komponenten in der Leistungselektronik des Steuergerätes 22, einer kleineren Batterie 40 usw. führt. Wenn das Verkehrssystem einen signifikanten Anteil am Verkehrsaufkommen einer Stadt oder Region hat, kann der gesenkte Verbrauch je nach Energiemix im Stromnetz auch die CO2-Emissionen deutlich senken.
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In Ausführungsformen kann der Motor 20 der Kabine 10 einer von einem Elektromotor, einem Verbrennungsmotor, einem Hybridmotor mit einem Elektromotor/Generator und einem Verbrennungsmotor sein. Wenn ein Verbrennungsmotor zumindest als Teil des Motors eingesetzt wird, ist typischerweise ein Kraftstofftank in oder an der Kabine 10 vorgesehen. Unabhängig von seinem Typ ist der Motor 20 typischerweise so konfiguriert, dass Einzelkabinen 10 auf einer geraden horizontalen Schiene Höchstgeschwindigkeiten von mindestens 70 km/h, vorzugsweise mehr als 120 km/h, noch bevorzugter mehr als 160 km/h erreichen können. Simulationen haben gezeigt, dass für eine exemplarische, nicht einschränkende Kabine für vier Personen mit einem Gewicht von ca. 400 kg ohne Last eine Geschwindigkeit von 160 km/h mit einem Elektromotor mit einer Leistung von ca. 12 kW realisiert werden kann. Wenn die Fahrgastsitze zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften der Kabinen hintereinander angeordnet sind, hat sich die erforderliche Leistung als deutlich geringer erwiesen. Auch wenn mehrere Kabinen in einem Zug gekoppelt sind, nimmt der Leistungsbedarf pro Kabine bei einer bestimmten Geschwindigkeit im Allgemeinen deutlich ab, insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, bei denen die aerodynamischen Kräfte stark dominieren.
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Im Allgemeinen kann in Ausführungsformen, in denen der Motor 20 ein Elektromotor ist, die Energie für den Motor 20 über die Schienen 5a, 5b bereitgestellt werden. Ist für einen Einschienenbetrieb nur eine Schiene 5a vorgesehen, kann eine Hilfsschiene 4 als zweiter Pol oder zweite Phase dienen. Die Art des Stroms, der vom Stromnetz über die Schienen geliefert wird, kann AC oder DC sein. Die Spannung kann in einem Bereich von etwa 100 V bis etwa 5 kV, typischerweise von etwa 200 V bis etwa 2 kV, bereitgestellt werden. Die Technologie zur Beschickung von Schienenfahrzeugen ist seit langem bekannt und soll nicht weiter diskutiert werden. Abhängig von der Art des vom Netz gelieferten Stroms kann die Steuereinheit 22 als elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung konfiguriert werden, die z.B. die bereitgestellte Wechselspannung in Gleichstrom umwandelt, der dann in Drehstrom umgewandelt und dem Motor zugeführt wird, der z.B. ein bürstenloser Gleichstrommotor ist. In Ausführungsformen weist das System aus der Steuereinheit 22 und dem Motor 20 als Elektromotor Ähnlichkeiten mit den Systemen moderner Mehrsystemlokomotiven auf, die dem Fachmann bekannt sind.
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In Ausführungsformen, in denen der Motor 20 ein Elektromotor ist oder ein Motor ist, der zumindest einen Elektromotor, wie beispielsweise einen Hybridmotor, umfasst, kann die Batterie 40 konfiguriert werden, um als Puffer für Energie aus dem elektrischen Netz zu dienen, wobei der Energiefluss durch die Steuereinheit 22 gesteuert wird. Da in einem Transportsystem nach Ausführungsformen Zehntausende oder sogar mehr Kabinen 10 vorgesehen werden können, bilden die Batterien 40 zusammen ein Energiepuffernetz mit großer Kapazität. Dies kann beispielsweise von Netzbetreibern genutzt werden, um Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind- oder Solarenergie zu speichern. Da diese Energieformen typischerweise oft zu Tageszeiten zur Verfügung stehen, in denen keine ausreichende Nachfrage von Privat- und Firmenkunden besteht, kann diese Energie zum Laden der Batterien 40 verwendet werden. So kann das Transportsystem sogar vollständig mit Energie betrieben werden, für die es auf konventionelle Weise kaum einen Nutzen gibt. Diese kann zum Ausgleich von Lasten im Stromnetz verwendet werden und kann so zur Stabilität des konventionellen Stromnetzes beitragen oder sogar diese erhöhen. Dieser Effekt kann durch den Einsatz zusätzlicher Pufferbatterien in den Befestigungselementen 25 oder Polen weiter gefördert werden, wobei die Pufferbatterien beispielsweise in den Basisteilen der Pole angeordnet sein können. In Ausführungsformen, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist das Hängetransportsystem mit Solarzellen oder Solarmodulen ausgestattet. Diese können sich beispielsweise auf der oberen Abschirmung des Schienenkastens 5 oder auf der Außenseite der Kabinen befinden. So kann das System konfiguriert werden, um einen wesentlichen Teil oder die gesamte benötigte Energie für die Kabinen selbst zu erzeugen. Wie hierin beschrieben, können Pufferbatterien in den Kabinen und/oder in den Befestigungselementen oder Masten konfiguriert werden, um die erzeugte Energie für den Einsatz bei bewölktem Himmel oder in der Nacht zu speichern. Ein Überschuss an produzierter Energie kann in Ausführungsformen auch in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
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Im Allgemeinen kann der Schienenkasten5 ein Metallprofil oder eine Fachwerkkonstruktion umfassen. Er ist so konfiguriert, dass er unter normalen Betriebsbedingungen des Systems nicht mehr als 10 mm, typischerweise nicht mehr als 5 mm, zwischen aufeinanderfolgenden Befestigungselementen 25 verbiegt. Um solche Höhenunterschiede auszugleichen oder zu berücksichtigen, die z.B. durch starken Verkehr und eine hohe Kabinendichte pro Längenabschnitt der Schiene 5a, 5b entstehen können, können die Radelemente im Drehgestell mit einer Federung und Dämpfung aufgehängt werden, die im Wesentlichen dem entspricht, was aus der konventionellen Bahn- und Kraftfahrzeugtechnik bekannt ist.
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2 zeigt eine Kabine 10 eines Hängetransportsystems gemäß Ausführungsformen, die zum Be-/Entladen von Gütern oder zum Einsteigen von Fahrgästen auf den Boden abgesenkt ist P. Zu diesem Zweck kann die Kabine 10 über einen elektrisch oder hydraulisch angetriebenen Kabelmechanismus 30 reversibel auf den Boden abgesenkt werden. Weiterhin kann die Kabine 10 eine Reihe von ausfahrbaren unteren Stützen 50 aufweisen, z.B. 4 Stützen, die so konfiguriert sind, dass sie steuerbar und individuell vom Kabinenkörper 10 aus ausgefahren werden können. Dies kann automatisch durch das Steuergerät 22 oder manuell erfolgen. Auf diese Weise kann eine unregelmäßige Geländeform berücksichtigt werden, so dass die Kabine sicher und stabil auf dem Boden stehen kann. Es ist leicht verständlich, dass auf diese Weise eine Kabine 10 angehalten werden kann - theoretisch, natürlich abhängig von den individuellen Verkehrsverhältnissen etc. - an jedem Punkt eines Eisenbahnnetzes, so dass keine konventionelle Infrastruktur wie Bahnhöfe, U-Bahn-Stationen usw. benötigt wird. In der Praxis kann ein solches Be- und Entladen beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn sich die Kabine 10 in Abschnitten des Schienennetzes befindet, die für diesen Zweck vorgesehen sind.
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3 zeigt eine Frontansicht einer Kabine 10, ähnlich der von 1A, eines Hängetransportsystems gemäß Ausführungsformen. Die äußere Form ist aerodynamisch optimiert und ähnelt der Form des Tierboxfisches (Ostracidae), der einen cw-Wert von etwa 0,06 hat. 4 zeigt die Kabine 10 von 3, die, wie vorstehend beschrieben, aufgrund des Durchganges durch eine Kurve (nicht dargestellt) um die Achse A eines Gelenks 18 geneigt ist.
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5 zeigt ein Hängetransportsystem gemäß den Ausführungsformen. Die Kabinen 10 weisen jeweils Befestigungsmechanismen 35 auf, die konfiguriert sind, um das Koppeln von mindestens zwei Kabinen hintereinander zu ermöglichen. In 5 ist ein Zug mit drei gekoppelten Kabinen 10 dargestellt. Die Anzahl der gekoppelten Kabinen kann zwischen 2 und mehreren hundert betragen, z.B. auf Teilen des Schienennetzes, die als „Verkehrsrückgrat“ des Schienennetzes dienen und somit ein sehr hohes Verkehrsaufkommen aufweisen. Da nur die erste Kabine 10 eines solchen Kabinenzuges vom Gegenwind betroffen ist, weist ein solcher Zug einen weitaus geringeren relativen Energieverbrauch pro Fahrgast auf, der durch den aerodynamischen Widerstand verursacht wird, als jedes andere Massentransportsystem. Anders als bei der in 5 dargestellten Form der gekoppelten Kabinen 10 können die Kabinen in Ausführungsformen so gestaltet sein, dass die Vorderseite einer Kabine nahtlos in die Rückseite der davor liegenden Kabine passt. Wenn die Kabinen gekoppelt sind, bilden die aufeinanderfolgenden Kabinen zusammen einen Zug mit nur kleinen oder vernachlässigbaren Abständen zwischen ihnen, was zu einer Optimierung der aerodynamischen Eigenschaften des Zuges führt. Dies kann durch bewegliche Abschirmelemente (nicht dargestellt) an jeder Kabine 10 unterstützt werden, die steuerbar erweitert werden können, um Lücken zwischen gekoppelten Kabinen 10 abzudecken.
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Das An- und Abkuppeln der Kabinen kann bei voller Fahrgeschwindigkeit erfolgen. Wie dargestellt, beträgt die typische Höhe des untersten Teils einer Kabine über Grund, z.B. der Erdoberfläche, mindestens drei Meter. Wenn das System auf Straßen mit Lkw-Verkehr eingesetzt wird, sollte die Mindesthöhe aus Sicherheitsgründen mindestens 5 m bis 6 m unter der Kabine liegen. An sensiblen Stellen, wie beispielsweise bei Kreuzungen mit Straßen mit Lkw-Verkehr oder dergleichen, können zusätzliche Schutzbügel oder Schutzschienen unmittelbar unter den Kabinen 10 vorgesehen werden, um einen sicheren Schutz vor Kollisionen mit Verkehrsteilnehmern über die übliche Standardhöhe hinaus zu gewährleisten.
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In 6 ist eine Kabine ähnlich der von 3 dargestellt, die zusätzliche Elemente 60 zur Stabilisierung der Bewegung der Kabine 10 umfasst, z.B. verursacht durch Störungen wie Wind oder Windböen. Die Elemente 60 können einzeln oder in beliebiger Kombination eingebaut und/oder eingesetzt werden. Ein oder mehrere verstellbare Flügel 62 an der Außenseite der Kabine 10 können zur Steuerung der aerodynamischen Eigenschaften der Kabine verwendet werden. Insbesondere können die Flügel so eingestellt werden, dass sie eine Kippbewegung um die Achse A ausgleichen, die z.B. durch seitlichen Wind oder eine plötzliche Bewegung der Fahrgäste verursacht werden kann, was zu einer Verschiebung des Schwerpunktes der Kabine innerhalb der Kabine 10 führt. Darüber hinaus können eine oder mehrere verstellbare Klappen 64 an der Außenseite der Kabine verwendet werden, um ihre aerodynamischen Eigenschaften ähnlich wie für die Flügel 62 beschrieben zu steuern. Die Klappe kann auch verwendet werden, um eine aerodynamische Bruchkraft auf die Kabine 10 auszuüben. Z.B. für eine Notbremsung. Die Flügel und Klappen können durch Servomotoren (nicht dargestellt) betätigt werden, die typischerweise durch das Steuergerät 22 gesteuert werden. Weiterhin kann ein Servomotor 66 gesteuert und verwendet werden, um eine Kraft um die Aufhängeachse A des Gelenks 18 auszuüben, z.B. um eine unerwünschte Kippbewegung der Kabine durch Wind zu korrigieren.
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Diese Elemente 60 werden typischerweise durch eine Steuereinheit 22 in der Kabine 10 und/oder durch eine zentrale Steuereinheit 82 auf der Strecke gesteuert. Die Steuerung und Bedienung der Elemente 60 kann zwischen einer Vielzahl von Kabinen 10 synchronisiert werden, die nacheinander gekoppelt sind, wie in 5 dargestellt.
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Das Transportsystem der Ausführungsformen kann ein Schienennetz 70 umfassen, das sich über mindestens einen Teil einer Metropolregion erstreckt. Es kann auch zur Anbindung von Metropolregionen genutzt werden, um so als Fernverkehr zu dienen. So kann es zum Aufbau eines landesweiten Verkehrssystems oder zur Überbrückung mehrerer Länder verwendet werden. Dadurch kann jede Kabine buchstäblich von der Türschwelle des Reisenden bis zur Türschwelle des Zielortes reisen. Da sich die Grundfläche des Verkehrssystems auf die der Pfosten oder ganz allgemein der Befestigungselemente 25 beschränkt, können auch kleine Straßen in städtischen oder vorstädtischen Gebieten mit dem Verkehrssystem der Ausführungsformen ausgestattet werden. Schienenkabinen 5 verschiedener Abschnitte des Schienennetzes 70 sind typischerweise durch Weichen 80 miteinander verbunden, die technisch den Weichen der konventionellen Eisenbahn ähneln. Dadurch können die Kabinen 10 praktisch jeden Teil des Schienennetzes 70 ansteuern.
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Dabei ermöglicht die Steuereinheit 22 jeder einzelnen Kabine 10 die Eingabe eines Ziels über eine Benutzerschnittstellenvorrichtung in der Kabine 10. Alternativ kann ein Smartphone, ein Tablet-Computer oder dergleichen als Steuerschnittstelle zur Eingabe eines Ziels usw. verwendet werden, und es ist möglich, an bestimmten Orten Pausen oder Pausen zu beantragen, auch spontan während der Fahrt. Die Kabine wird von Anfang an vollautomatisch von ihrem Steuergerät 22 und/oder einem zentralen Steuergerät 90 über einen berechneten Weg geführt. Der Weg wird analog zu einem bekannten Fahrzeugnavigationssystem anhand einer Reihe von Parametern automatisch vorberechnet. Diese können mindestens die Dichte der Kabinen und die Durchschnittsgeschwindigkeit der Kabinen an verschiedenen Positionen im Schienennetz 70 beinhalten, gemessen entlang möglicher Routen zum Zielort, um die beste Routenvariante zu finden. Optional kann der Benutzer verlangen, dass er beispielsweise bestimmte Orte mit Ortsbezug oder dergleichen einbezieht, die in einer Routing-App auf seinem Gerät oder in der Kabine vorgeschlagen werden können. Die Kabine kann so konfiguriert werden, dass sie über Fenster verfügt, die über eine LCD-Matrix auf intransparent geschaltet werden können, um eine Ruhepause zu ermöglichen, oder dass ein Fernseher im Inneren angebracht ist, um ein Unterhaltungsprogramm zu genießen. Optional kann das Routing technisch analog zum Routing von TCP/IP-Paketen durchgeführt werden.
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Für spezielle Zwecke können Kabinen und/oder Schienenschränke mit verbesserten Eigenschaften entsprechend den Ausführungsformen eingesetzt werden. Um beispielsweise über Gelände mit erheblichem Gefälle wie in Bergregionen fahren zu können, kann die Kabine 10 mit einem zusätzlichen Klemmmechanismus ausgestattet werden. Teile des Schienengitters 70, die sich über ein Gelände mit erheblichem Gefälle erstrecken, können ein motorisch angetriebenes Schleppseil beinhalten, an dem die Kabine 10 über den Klemmmechanismus befestigt ist. Alternativ kann das Drehgestell 17 mindestens ein Zahnrad beinhalten, und mindestens ein Teil des Schienengitters 70 beinhaltet einen Schienenkasten 5 mit einem Zahnstangenabschnitt. Auf diese Weise kann ein Zahnradbetrieb beim Durchfahren einer Kabine 10 oder gekoppelter Kabinen auf einem solchen Teil des Schienennetzes 70 aktiviert werden, so dass sehr steile Steigungen überwunden werden können.
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7 zeigt die Bereitstellung der Schienenkabinen 5A und 5B für den Zweiwegeverkehr entlang eines ersten Gleises oder einer ersten Richtung, das von einem Schienenkabinett 5C eines zweiten Gleises überquert wird. Auf der linken Seite von 7 ist eine erste Option zur Realisierung einer Verkehrskreuzung zwischen dem ersten Gleis und dem zweiten Gleis entsprechend den Ausführungsformen dargestellt. Dabei ist der Schienenkasten 5C des zweiten Gleises erhöht vorgesehen, so dass die auf dem zweiten Gleis fahrenden Kabinen 10 in einem vertikalen Abstand über dem ersten Gleis fahren. Dies kann durch eine lokale Anhebung des Schienenkastens 5C erreicht werden, was zu einer Steigung führt, die die Kabinen überwinden müssen. Es versteht sich von selbst, dass die Güteklasse typischerweise moderat ist, es sei denn, es werden zusätzliche Mittel zur Unterstützung der rad-übertragenen Antriebskraft vorgesehen, wie z.B. Klemmmechanismen oder Elemente für einen Zahnradbetrieb wie vorstehend beschrieben. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als allgemeine Regel mit Ausnahmen, falls erforderlich, alle Gleise, die sich in einer Stadt in Nord-Süd-Richtung bewegen, auf eine erste Höhe zu bringen und Gleise, die sich in Ost-West-Richtung bewegen, in einer zweiten, unterschiedlichen Höhe bereitzustellen. Im Fernverkehr versteht es sich, dass die notwendigen Höhenunterschiede für solche Überfahrten durch sehr moderate Steigungen erreicht werden können, die sich über Hunderte von Metern oder Kilometern erstrecken können. Rechts von 7 ist eine weitere Option nach Ausführungsformen dargestellt, bei der zwei Kreuzungsgleise auf einen Kreisverkehr geführt werden. So fahren die Kabinen aus beiden Schienen oder Richtungen gemeinsam innerhalb des Kreisverkehrs, um in die gleiche oder in eine andere Richtung zu gelangen. Diese Option ist typischerweise in und für Szenarien mit geringem Verkehrsaufkommen anwendbar.
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8 zeigt schematisch ein Prinzip der Verbindung eines ersten Gleises und eines zweiten Gleises durch eine Weiche. Das Prinzip ähnelt dem Konzept, wie es aus der konventionellen Bahntechnik bekannt ist. Es versteht sich, dass die Weichen von den oben genannten Akteuren oder auf der Höhenebene der Schienenschränke 5 unterstützt werden müssen.
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Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele für die Offenbarung der Erfindung, einschließlich des besten Modus, und auch, um es jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu praktizieren, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung von integrierten Methoden. Während vorstehend verschiedene spezifische Ausführungsformen offenbart wurden, werden die Fachkräfte erkennen, dass Geist und Umfang der Ansprüche gleichermaßen wirksame Änderungen ermöglichen. Insbesondere können nicht ausschließliche Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Der patentierbare Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die für Fachkräfte auftreten. Solche anderen Beispiele sollen in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zur wörtlichen Sprache der Ansprüche beinhalten.
