FI97159C - Ilmaratajärjestelmä - Google Patents

Description

5 97159 ILMARATAJÄRJESTELMÄ Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen ilmaratajärjestelmä.

Ilmaradasta ei ole tullut vakiintunutta henkilökuljetusvä-linettä, vaikka sen edut ovat monessa suhteessa kiistämättömät. Toisaalta automatisoidussa materiaalinkuljetuksessa tilanne on aivan päinvastainen. Kuljetusjärjestelmästä on 10 huomattavasti helpompi tehdä turvallinen, jos sen miehittämätön kuljetusyksikkö kulkee ilmassa. Turvallisuutta ei kuitenkaan ole nykyisillä ratkaisuilla ilmaradassakaan pystytty takaamaan siinä määrin, että vastaavia järjestelmiä sovellettaisiin laajasti henkilökuljetukseen. Kuitenkin 15 automaattisella ohjauksella voitaisiin kuljetusyksiköiden kulkua optimoida niin, että aikaa ja energiaa säästyisi. Haluttaessa taata mahdollisimman joustava palvelutaso ilman suuria palkkakustannuksia, olisi päästävä miehittämättömiin kuljetusyksiköihin.

20

Ilmaradan ongelmallisin kohta on vaihde. Rauta- ja raitioteillä suurin osa muista kuin törmäysonnettomuuksista tapahtuu vaihteiden aiheuttamina. Ilmaradassa seuraukset saattavat kuitenkin olla huomattavasti vakavammat. Rautatei-25 den suojajärjestelmät edellyttävät, että kaikissa olosuh teissa vaihdetta lähestyvä juna ehtii pysähtyä, jos vaih- ··· teessä tapahtuu toimintahäiriö, eikä vaihde käännykään • · · · .1j'; annetun ohjauksen mukaisesti. Tästä seuraa suurimmilla nopeuksilla ajettaessa kilometrien pituiset välit peräkkäis--30 ten junien välillä. Näillä edellytyksillä kaupunkiliiken-teestä ei saada tiheää ja joustavaa ilmaradalla toteutettu- * na.

• · *"’ US-patentti julkaisu 3830163 esittää ilmaradan vaihderat- 35 kaisua, jossa vaihteessa kääntymistä ohjaa vaihteeseen sijoitettu moottori, joka kääntää raidekehikon sisäpuolella olevia luiskia. Niihin osuvat telissä olevat vivut, jotka ohjaavat pystyakselilla liikkuvien kuudentoista ohjainpyörän 2 97159 asentoa. Ko. julkaisussa esitetty teli on erittäin monimutkainen. Lisäksi sellainen teli voi käytössä helposti rikkoontua tai rikkoa vaihteen käännyttäessä. Radan ja vaihteen runkorakenteessa on ko. julkaisussa kolme laippaa, joita 5 telissä olevat ohjainpyörät seuraavat molemmilta puolilta. Näistä muodostuu peräti kahdeksan (jäykkää) tukipistettä. Kun lisäksi otetaan mukaan pääpyörien kosketuskohta kiskoon, saadaan neljä tukipistettä lisää. Kun tiedetään, että kappale on riittävästi tuettu kolmella tukipisteellä, tulee 10 ylimääräisistä tukipisteistä radalla liikkuvaan teliin jatkuvia vääntövoimia. Lisäksi yläpuolisista ohjainpyöristä muodostuu pitkä, sivusuunnassa joustamaton linja. Kun niiden välissä oleva laippa kaartuu vaihteessa tai kaarevalla radalla, pyrkivät ohjainpyörät oikaisemaan tämän kaarevuu-15 den. Jos tätä ongelma yritetään hoitaa riittävällä välyksellä, on seurauksena jatkuva heittelehtiminen, sillä mikään ei stabiloi telin kulkua keskilinjalle. Ko. julkaisussa esitetty teli ei myöskään pysty ylittämään risteävää raidetta, koska siinä on vain kaksi kantavaa pyöräparia.

20 US-patenttijulkaisusta 3 628 462 tunnetaan ilmaratajärjestelmä, jossa kaksi peräkkäistä pyöräparia omaavan telin kääntymisen kiinteässä vaihteessa määräävät ohjaimet, ja jonka telissä sekä suoraan ajettaessa että vaihteessa kään- ... 25 nyttäessä on kaksi tukijanaa, jotka vaihteen ulkopuolella • · · ·;·. ovat kiskojen ja pyörien kosketuspisteiden välinen jana « t raiteen molemmilla puolilla ja vaihteessa käännölsen puo- . leisten pyörien ja kiskon kosketuspisteiden välinen jana • · sekä ohjainten ja käyrän ohjauspinnan kosketuspisteiden « t ‘ 30 välinen jana. Myös julkaisussa WO 81/02315 A esitetyssä järjestelmässä on janta kiskon, pyörien sekä tukine koske- :***: tuspisteiden välillä. Lisäksi vaunun pyörät on kallistettu.

I I 1 il Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan 35 epäkohdat ja saada aikaan tunnettuja ilmaratajärjestelmiä yksinkertaisempi ja turvallisempi järjestelmä. Keksinnön 3 97159 mukaiselle ilmaratajärjestelmälle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Tässä keksinnössä ei radassa eikä vaihteessa ole lainkaan 5 liikkuvia osia, jolloin vaihde ei näin ollen myöskään koskaan voi olla väärässä asennossa tai vaihtamassa suuntaansa siihen saavuttaessa. Kääntymissuunnan määrää telin ohjainten asento. Keksintö sisältää lisäksi varmistusmekanismin, joka estää vikatapauksissa suunnanmuutosyritykset vaihteen koh-10 dalla ja ohjainten väärän asennon vikatapauksissa vaihteeseen haaran suunnasta ajettaessa (suunnassa, jossa kiskot yhtyvät yhdeksi). Keksinnön mukainen teli, silloin kun se on varustettu neljällä pyöräparilla, mahdollistaa myös ratojen risteämisen missä tahansa kulmassa.

15

Lisäksi tässä keksinnössä on kulloinkin ainoastaan kaksi tukilinjaa, joita vastaan painavat telin ja vaunun massasta johtuvat voimat. Mitään ylimääräistä rasitusta aiheuttavia voimia ei esiinny. Kallistettu pyörästö kallistettujen 20 kiskojen päällä stabiloi telin kulkua keskilinjalle.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 25 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista teliä päästä katsottuna.

· · · • «

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista teliä sivulta katsottuna.

• ·

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista teliä ja raidekehikkoa.

• · 30

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista teliä vaihteen kohdalla.

• · ·

Kuvio 5 esittää teliin vaikuttavia voimia käännyttäessä vaihteen kohdalla vasemmalle.

Kuvio 6 esittää ratarakennetta.

:35 4 97159

Kuvio 7 esittää ilmarataa ja sillä kulkevaa vaunua.

Keksintö esittää vaunun yläpuolisen ilmaratajärjestelmän, joka käsittää ilmaan ripustetun radan (raidekehikko 11, kuv. 5 7), jossa on haarautumiseen tarvittavat vaihteet, sekä rataan telin 12 avulla ripustetut vaunut 13.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä telissä 12 on neljä peräkkäistä jäykästi ripustettua, pienen välimatkan päässä toisistaan 10 olevilla kiskoilla 6 kulkevaa pyöräparia. Neljä pyöräparia mahdollistaa risteävien ratojen kolon ylittämisen. Pyörästö on kallistettu siten, että pyöräparin pyörien 1 yläpäät ovat lähempänä kuin alapäät. Tähän on kaksi syytä. Ensinnäkin teli 12 ohjautuu näin keskellä rataa, ja toiseksi se on 15 välttämätöntä, jotta vaunun 13 aiheuttama voima kohdistuisi vaihteessa ajettaessa pyörän 1 pyörimistasossa radan kiskoon 6. Neljästä pyöräparista kaksi on vetäviä, ja niihin on yhdistetty voimansiirto (ei esitetty) niiden alla olevasta vetomoottorista 2.

20

Telin 12 molemmilla sivuilla on ylä- ja alaohjaimet 3 ja 4, jotka ohjaavat teliä vaihteessa. Mainitut ohjaimet ovat pystyakselinsa 14, 15 ympäri pyöriviä. Ne liikkuvat lisäksi sähkömekaanisen toimilaitteen 16 liikuttamina akselinsa .;. 25 suunnassa, ja ne on keskenään kytketty siten, että yläohjai- • · · *:·. men 3 siirtyessä alas alaohjain 4 siirtyy ylös ja päinvas- • · toin. Ne ovat siis samalla puolella joko ulkona (yläohjain 3 . ylhäällä, alaohjain 4 alhaalla) tai sisällä (yläohjain 3 • · alhaalla, alaohjain 4 ylhäällä). Eri puolien ohjaimet 3, 4 • · ·* 30 on lisäksi kytketty mekaanisesti siten, että kun vasemman puolen ohjaimet 3, 4 ovat ulkona, oikean ovat sisällä ja päinvastoin. Vaunu 13 ripustetaan kiskojen 6 välistä kulkevaan telin ripustuselimeen 17 ilmajousien 10 varaan.

35 Kuviossa 3 näkyvät pyörästöt l, ylä- ja alaohjaimet 3, 4 sekä niiden lisäksi ohjainten välissä niiden ulkopuolella olevat sivuvarmistimet 5. Sivuvarmistimet 5 seuraavat yläoh- 5 97159 jaimien 3 liikettä, eli yläohjaimen 3 ollessa ylhäällä myös sivuvarmistin 5 on ylhäällä. Sivuvarmistimien 5 tehtävänä on varmistaa, ettei ohjainten asento muutu - ohjausviankaan takia - vaihteen kohdalla ajettaessa ja varmistaa, että 5 vaihdetta haarasta päin lähestyttäessä vaihteeseen nähden ulomman puolen ohjaimet 3, 4 ovat ulkona ja tarvittaessa pakottaa ne ulos. Sivuvarmistimien 5 liikettä ohjaavat teliä ympäröivässä raidekehikossa 11 sen sivuseinämien keskellä olevat vaakasuorat sivulaipat 9. Pyörästö 1 kulkee raideke-10 hikon alaosassa olevien varsinaisten kiskojen 6 päällä, jotka on kallistettu pyöriä 1 vastaavasti. Kiskojen 6 ulkoreunassa on laipat 7, jotka rajoittavat pyörästön 1 sivut-taisliikettä. Kaarteessa ajettaessa kiskojen laippa 7 rajoittaa sivuttaisliikettä toiselta puolelta alaohjaimen 4 15 osuessa siihen. Raiderungon 17 yläosassa ovat kummankin puoleista yläohjainta 3 varten keskikohdan kummallakin puolella pystysuuntaiset ohjainlaipat 8, joita tarvitaan vaihteessa toisena tukipintana toisen kiskon 6 lisäksi jäljempänä esitettävällä tavalla. Ohjainlaipat 8 ja sivulai-20 pat 9 ovat tarpeen ainoastaan vaihteen kohdalla.

Kuviossa 4 teli 12 on juuri saapunut vaihteeseen ja on vielä sen yhtyneellä osuudella ja alkaa kääntyä vasemmalle. Kuviossa 3 ohjainlaipat 8 ovat sen verran lähempänä toisiaan, ... 25 että yläohjaimet 3 eivät voi koskettaa sitä. Lähestyttäessä ···’. vaihteen haaraa ohjainlaippojen 8 paikat siirtyvät sen • · verran ulommas, että kuviossa 4 vasen ohjainlaippa 8 kampeaa . teliä 12 niin, että teli irtoaa oikeasta kiskosta 6. Teli 12 •j ; kulkee tästä lähtien vasemman kiskon 6 ja vasemman ohjain- • · .* * 30 laipan 8 varassa vaihteen haarakohdan yli. Pyörästön 1 kallistus on valittu niin, että käännyttäessä kiskoon 6 kohdistuva vaunun 13 ja telin 12 massasta johtuva voima kohdistuu kiskoon pyörästön 1 pyörimistason suuntaisesti (kuvio 5). Pyörästö 1 ohjautuu siihen näin kohdistuvien 35 voimien vuoksi jokseenkin suoraan. Jos vaihteesta ajetaan suoraan, sen läpi saatetaan päästä niin, ettei pyörästö 1 osu sisäpuolelta kiskon laippaan 7 eikä alaohjain 4 ulkopuo- 6 97159 lelta. Sen sijaan käännyttäessä alaohjain 4 joutuu kampeamaan kaartuvalla osalla suoraan menemään pyrkivän pyöräs-tön 1 kiskon 6 suuntaiseksi.

5 Vaihteen jälkeen vasemman puoleisessa haarassa on vain vasen ohjainlaippa S ja oikeanpuoleisessa haarassa vastaavasti vain oikea ohjainlaippa 8. Näiden paikat siirtyvät vähitellen keskemmälle. Kauempana vaihteesta ohjainlaippoja 8 ei tarvita.

10

Kuviossa 5 on esitetty teliin 12 vaikuttavat voimat vaihteessa vasemmalle käännyttäessä. Telin 12 geometria määrää pyörästön kallistuskulman. Sekä voimien komponenttien Fxl, fx2# Fyi I Fy2 että vääntömomenttien r,, t2 summan pyörästön 15 tukipisteeseen nähden on oltava nolla. Kuvassa fj on voiman F, yläohjaimen 3 ja ohjainlaipan 8 sekä pyörän 1 ja kiskon 6 kosketuskohtien keskikohtien välistä vartta l! vastaan kohtisuora komponentti ja vastaavasti f2 voiman F2 pyörän 1 ja kiskon 6 kosketuskohdan ja nivelen 18 keskikohtien välistä 20 vartta 12 vastaan kohtisuora komponentti. Alemman momentin varren päässä oleva pallo 18 on nivel, joten siihen kohdistuu vaunun 13 paino. Telin 12 oman painon vaikutusta ei ole piirretty. Voimien Fj ja F2 resultantti on R. Voimien ja vääntömomenttien tulee toteuttaa seuraavat yhtälöt ·:· 25 • · · T: Fxi + Fx2 = 0

Fyl + Fy2 = 0 r, + r2 = o.

• « > · · ' · · • · • · 30 Vaihdetta jommasta kummasta haarasta päin lähestyttäessä on • · : : vaihteeseen nähden ulomman puolen ohjainten 3, 4 oltava • · ulkona. Mikäli ne kuitenkin ovat väärässä asennossa ohjaus-vian takia, kampeavat sivuvarmistimet 5 ne väkisin ulos. Kuviossa 6 näkyvät sivulaippojen 9 vaihteen 19 haarojen 35 päissä luiskat 20, jotka alkavat alhaalta. Jos ohjaimia 3, 4 ohjaava sähkömekaaninen toimilaite 16 on ohjannut ulomman 7 97159 puolen ohjaimet sisään, myös sen puolen sivuvarmistin 5 on alhaalla. Osuessaan luiskaan 20 sivuvarmistimet 5 kääntyvät ylös, ja samalla sen puolen ohjaimet 3, 4 siirtyvät ulos voimalla, joka ylittää sähkömekaanisen toimilaitteen 16 5 voiman. Vaihteen 19 yhtyneeltä puolelta lähestyttäessä ei luiskia 20 ole, vaan sivulaipat 9 alkavat keskeltä. Kuvio 7 esittää vaihteeseen ajanutta teliä 12, jonka ohjaimet 3, 4 ovat oikeassa asennossa.

10 Pyörien 1 kosketuspinta voidaan pinnoittaa kitkaa lisäävällä ja ääntä vaimentavalla materiaalilla. Koska pyörän rataan kohdistamien voimien suunta yhtyy enimmäkseen pyörien pyöri-mistasoon, eli sivuttaisvoimat ovat varsin vähäiset, pyörien pinnoite kestää paikallaan. Lisäksi kosketuspinnasta voidaan 15 tehdä tarpeeksi leveä pinnoitteen kestoa ajatellen.

Pyörien kallistus voidaan korvata tekemällä vaakasuoraan akseliin ripustetun pyörän kehästä kartion muotoinen siten, että se vastaa radan kallistusta. Kartiomaisuuteen on kui-20 tenkin lisättävä lievästi tynnyrimäistä kaarevuutta, niin että kosketuskohta radan ja pyörän välillä pienenee. Muussa tapauksessa pyörä kuluu, koska sen sisäreuna kulkee suuremman säteensä takia pitemmän matkan kuin ulkoreuna (radan keskikohtaan nähden).

25 M· ·** Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellu- • · 9 • » tusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävien • » ♦· patenttivaatimusten puitteissa.

' · · • · • · • · • · • · 1 ·

Claims (10)

1. 8 97159
2. 1. Ilmaratajärjestelmä, johon kuuluu vaunun yläpuolinen ilmarata vaihteineen (19) sekä rataan telin (12) avulla 5 ripustetut vaunut (13), jossa radassa on kaksi vierekkäin kulkevaa kiskoa (6) , joiden välissä on rako vaunun (13) ripustusta varten, sekä ainakin vaihteen (19) kohdalla radan raidekehikon (11) 10 yläosassa olevat pystysuuntaiset ohjainlaipat (8), jossa telissä (12) on ainakin kaksi peräkkäistä pyöräparia (1), telin (12) sivulla olevat ohjainlaippoihin (8) tukeutumalla vaunun (13) kääntymisen vaihteessa (19) määräävät 15 yläohjaimet (3) sekä samoin telin (12) sivulla olevat alaoh-jaimet (4) , joista käännyttäessä käännöksen puoleiset rajoittavat pyörien (l) siirtymistä liiaksi kohti kiskojen (6) välistä rakoa, ja 20 jossa pyöräparien pyörät (1) on kallistettu tai niiden kehät on tehty kartiomaisiksi, ja kiskot (6) on kallistettu pyörien (1) kallistusta tai kartiomaisuutta vastaavasti siten, että käännyttäessä kiskossa (6) kiinni olevan pyörästön kiskoon kohdistamat, vaunun (13) ja telin (12) painosta sekä '..-25 yläohjaimeen (3) kohdistuvasta voimasta aiheutuvat voimat osuvat olennaisesti kohtisuorassa kiskon (6) pintaan nähden, | I » tunnettu siitä, • · • · • · I · ;‘j30 että telin (12) ja radan välillä on sekä suoraan ajettaessa / , että vaihteessa käännyttäessä kaksi ja vain kaksi vaihteen • · · *· ylityksen ajan yhtenäisenä jatkuvaa tukijanaa, jotka tuki- janat ovat vaihteen ulkopuolella ajettaessa kiskojen (6) ja :Y: pyörien (l) kosketuspisteitä yhdistävät janat erikseen 13. kummallakin kiskolla ja vaihteessa ajettaessa käännöksen puoleisten pyörien (1) ja kiskon (6) kosketuspisteiden 11 9 97159 yhdistysjana sekä käännöksen puoleisten yläohjainten (3) ja ohjainlaipan (8) kosketuskohtien yhdistysjana.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaratajärjestelmä, jossa 5 ylä- ja alaohjaimet (3,4) sijaitsevat telin (12) sivuilla, tunnettu siitä, että ohjaimia (3,4) liikutetaan pystysuunnassa siirtomekanismilla (16), ja että ne on kytketty keskenään siten, että yläohjaimen (3) siirtyessä pystysuunnassa alaohjain (4) siirtyy samanaikaisesti vastakkaiseen suun-10 taan.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaratajärjestelmä, tunnettu siitä, että telin (12) eri puolilla olevat ohjaimet (3,4) on kytketty keskenään siten, että toisen puolen ohjai- 15 mien siirtyessä pystysuunnassa toisen puolen ohjaimet siirtyvät samanaikaisesti vastakkaiseen suuntaan.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaratajärjestelmä, tunnettu siitä, että telissä (12) on sivuvarmistimet (5), 20 joiden tehtävänä on varmistaa, ettei ohjainten asento muutu vaihteen kohdalla ajettaessa, ja että vaihdetta haarasta ! . päin lähestyttäessä vaihteeseen nähden ulomman puolen ohjai met ovat ulkona, ja jotka sivuvarmistimet seuraavat ohjaimien liikettä siten, että yläohjaimen (3) ollessa ylhäällä •...25 myös saman puolen sivuvarmistin on ylhäällä, ja joiden liikettä ohjaavat raidekehikossa (11) sen sivuseinäraillä • · · ::: olevat vaakasuorat sivulaipat (9).
6. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaratajärjestelmä, • t · · .•pp tunnettu siitä, että telissä on ainakin neljä pyöräparia, / t jolloin mahdollistetaan telin kulku risteävien ratojen yli. • i · • · · • « « « <
7. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaratajärjestelmä, ·/;; tunnettu siitä, että alaohjaimet (4) tukeutuvat käännöksessä .•35 kohti kiskojen (6) ulkosivuille sovitettuja laippoja (7) , jolloin alaohjain (3) osumalla mainittuun laippaan (7) 10 97159 rajoittaa pyörästön mahdollista siirtymistä liian keskelle kiskojen (6) välistä rakoa.
8. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaratajärjestelmä, 5 tunnettu siitä, että yläohjaimet (4) osuvat vaihteessa-ajon alkaessa raidekehikon (11) yläosassa olevaan, käännöksen puoleiseen ohjainlaippaan (8), jonka paikka siirtyy kauemmaksi raidekehikon (11) keskilinjaan nähden ennen varsinaista vaihteen haaraa, joka ohjainlaippa (8) kampeaa yläohjai-10 men (3) avulla telin (12) pyörästöä niin, että käännökseen nähden ulompana olevan pyörästön pyörät irtoavat vastaavasta kiskosta (6), ja teli (12) jää käännöksen puoleisten pyörien (1) ja käännöksen puoleisen yläohjaimen (3) varaan siten, että vaihteen haarakohdan ohituksen jälkeen mainitun ohjain-15 laipan (8) paikka siirtyy keskemmälle, jolloin kiskosta (6) irti oleva pyörästö laskeutuu takaisin kiskolle (6).
9. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaratajärjestelmä, tunnettu siitä, että vaihteessa on lähestyttäessä sitä 20 toisesta haarasta päin luiska (20) kummankin haaran vaihteeseen nähden ulkolaidalla oleviin sivulaippoihin (9) liittyen, jotka kummatkin luiskat (20) alkavat raidekehyksen (17) sivujen alalaidasta ja pakottavat mahdollisesti ala-asennossa olevan sivuvarmistimen (5) ylös voimalla, joka ylittää 25 normaalisti ylä- ja alaohjaimen (3,4) asentoa ohjaavan siirtomekanismin (16) siirtovoiman, jonka sivuvarmistimen ♦ ·* V * (5) ylöspakottamisen seurauksena on varmistettu, että vaih teeseen nähden ulkolaidalla olevat yläohjaimet (3) ovat : ylhäällä, ja että teli (12) liikkuu aina vaihteeseen näin I ·· · ;‘j3p päin ajettaessa yhtenäisen ulomman kiskon ja ylälaipan . varassa. • · · • · · • · II:
10. 971 Fr 11