JP2004345640A - 自動人間輸送装置(apm)モノレールシステム - Google Patents

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アール. スコブレニック ハリー
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    • E01B25/08Tracks for mono-rails with centre of gravity of vehicle above the load-bearing rail
    • E01B25/10Mono-rails; Auxiliary balancing rails; Supports or connections for rails

Abstract

【課題】従来の自動人間輸送装置(APM)モノレールシステムの欠点を排除した改良システムを提供する。
【解決手段】APMモノレールシステムは、誘導路部分と該誘導路ビームから上方へ延在するより狭幅の誘導路ビーム210とを有するモノレール軌道110上で車両の車体本体を支持しかつ案内するボギー組立体310を含む。誘導路部分は一対のレールを含み、一方、誘導路ビームは頂部面212と一対の側面を画成する。ボギー組立体はまた、それぞれがフレームの側方部材に設置され前記誘導路部分のレールと係合するように作用する一対の負荷車輪を含み、該負荷車輪は、車両が軌道に沿って走行する際車両の車体本体を案内しやすくするために各レールと係合可能なフランジ部分328を有する。
【選択図】図3

Description

従来の自動人間輸送装置(Automated People Mover:APM)、人間輸送装置およびモノレールシステムの設計は数々の欠点を有することが知られている。先ず、これらの従来の設計では典型的にサスペンション、案内および推進のサブシステムに対してゴムタイヤを必要としているが、それは過度のタイヤ回転速度や激しい振動によって通常極端なタイヤの摩滅や早期のサスペンションの故障をもたらすような高速および極度な温度の双方が存在する用途において制約をもたらしている。更に、ゴムタイヤを使用することによって寒冷気候(すなわち、降雪や氷結状態)において誘導路を加熱する必要性をもたらし、そのため従来の設計は全天候操車に対して適していないのみならず経済的でもないことが多い。
従来のAPMおよびモノレールシステムは典型的に誘導路ビーム面(guideway beam surface)によって支持され、かつ誘導されるものであり、そして車両重量(vehicle weight)と制限されたタイヤの負荷定格(load ratings)の故に、乗客の収容能力および高速での応用に対して制限があることが多い。更に、中間支持タイヤ/推進タイヤが殆どのモノレール車両(vehicle)において車両の内部床スペースを占拠するという事実が結果的に乗客用のスペースを制限し、緊急時の避難のために必要とされる連結車体(connected cars)の間の乗客の移動(通り抜け)を阻止している。過去において、車体(car)はある構造上および操車上の安全規則を満足させるのが極めて困難であるため、モノレール車両の経済的な設計は自動人間輸送装置(APMs)としては分類されなかった。
過去数年間、モノレール車両の数種の設計が市場に導入されてきた。しかしながら、これらの従来技術による設計の全ては乗客輸送能力、安全上の制限、作動速度および全天候操車性において制限がある。更に、車体間の通り抜け性は典型的には既存の設計においては存在しないのみならず可能性もない。通り抜け性を有するようなモノレール設計は車両の床がタイヤの上方に位置することを要する。このことはビームの上方高くに着座して、横方向の荷重に対する安定性を低減させ、殆どのモノレールに対する典型的で魅力的な低姿勢の外観(low−profile look)の達成をできなくする車両を創り出すことになるが、これは多くのモノレールの購入者にとって極めて重要なことである。
従来のAPM車両およびモノレール車両の別の欠点はビーム全体を動かす転轍機(switches)を使用することが本質的に必要であることである。このタイプの転轍機が必要な理由は車両を誘導し、ある場合には、車両の荷重さえも担持するのはビームであるからである。これらの転轍機は標準的なものでなく、従来のレール車両に使用されている標準的な転轍機よりも高価であり、かつ作動が遅いことは明らかである。
このように、現在の推進装置および技術装置の故に、既存のAPMおよびモノレールシステムの設計は、低供給価格および低操車費用で乗り心地および騒音上の快適さが改善されていることが必要な要件である、高速でかつ全天候操車に対して、経済的でもまた適当でもない。
前述のことに照らせば、当該産業分野には改良されたAPMモノレールシステムに対する要求が明らかに存在している。
第一の広義の局面において、本発明は、誘導路部分(guideway portioin)と該誘導路部分から上方へ延在しているより狭幅の誘導路ビーム(guideway beam)とを有するモノレール軌道上で、車両の車体本体(vehicle car body)を支持しかつ誘導するボギー組立体(bogie assembly)を提供する。誘導路部分は一対のレールを含み、一方誘導路ビームは頂部面と一対の側面とを画成している。ボギー組立体は誘導路ビームの上方で車両の車体本体を支持するよう作用するフレームを含み、このフレームは車両の車体本体の下側に枢動可能に装着するようにされた上面と該上面から下方へ延在している一対の側方部材とを含む。
フレームの各側方部材は内面と外面とを有し、各側方部材の内面は誘導路ビームの側面のそれぞれに隣接して位置するようにされている。また、ボギー組立体は一対の負荷車輪(load wheels)を含み、各負荷車輪はフレームの各側方部材に装着され、誘導路部分のそれぞれのレールと係合するよう作用する。各負荷車輪は車両の車体本体がモノレールの軌道に沿って走行するにつれて車両の車体本体を案内しやすくするように各レールと係合することができるフランジ部分を有することを特徴としている。
フランジ付きの負荷車輪を利用することは、従来の転轍機および鉄道線路要素(trackwork elements)を使用して、モノレール車両が異なるモノレール軌道の間を乗り換えることができるので有利である。
第二の広義の局面において、本発明は、誘導路部分と該誘導路部分から上方に延在しているより狭幅の誘導ビームとを有するモノレール軌道を走行する車両を提供する。前記誘導路部分は一対のレールを含み、一方誘導路ビームの方は頂部面と一対の側面とを画成している。前記車両は少なくとも一対の負荷車輪を有し、各負荷車輪は前記誘導路部分のレールの各々と係合するよう作用する。各負荷車輪はモノレール軌道に沿って車両の車体本体を案内し易くするために各レールと係合することが可能なフランジ部分を含むことを特徴とする。
第三の広義の局面において、本発明は、モノレール軌道と該モノレール軌道上を走行するようにされた少なくとも一両の車両を含む輸送システムを提供する。モノレール軌道は、誘導路部分と、該誘導路部分から上方に延在しているより狭幅の誘導路ビームであって頂部面と一対の側面とを画成する誘導路ビームとを含む。モノレール軌道はまた、誘導路部分に装着された一対のレールを含む。車両は車体本体と、一対の負荷車輪で、各々がモノレール軌道のレールのそれぞれと係合するよう作用する負荷車輪とを含む。各負荷車輪はモノレール軌道に沿って車両の車体本体を案内し易くするためにそれぞれのレールと係合することが可能なフランジ部分を含むことを特徴とする。
本発明の実施例の詳細説明が添付図面を参照して以下提供される。
図において、本発明の実施例が例として示されている。本説明と図面とは正に例示のためで、かつ理解をし易くするためのものであって、本発明の範囲を限定する意図のものでないことを明瞭に理解すべきである。
図1に示す自動人間輸送装置(APM)モノレールシステムは、本発明の非限定的な実施例による、車両/誘導路ビーム配置に対する一体システムのアプローチである。
APMモノレール用車両100は、特に、例えば推進サブシステム、ブレーキサブシステム、および図示していない動力サブシステムのような各種の作動サブシステムを含む。これらのサブシステムはモノレール軌道110に沿って車両100を駆動し、その走行を制御するために全て相互に作動する。これらのサブシステムの機能および各種の可能な実施例については当該技術分野の専門家には周知であり、かつ本発明に対して重要ではないので、詳細には以下説明しない。
図1に示す例において、APMモノレール用車両100は三連結の車体120から構成されており、各車体には以下詳細に説明するサスペンションサブシステムが設けられている。APMモノレール用車両100は、本発明の範囲から逸脱することなく3両以上あるいは3両以下の車体120を有することができることに注目すべきである。
図1においては、APMモノレール用車両100が沿って走行するモノレール軌道110は地上の高さに対して高くされているが、本発明の範囲から逸脱することなくモノレール軌道100に対しては異なる箇所および異なる設置も可能であることは明らかである。例えば、モノレール軌道110は、列車用軌道の設置と同様に地上の高さで設置してもよい。
図2を参照すれば、モノレール軌道110は誘導路部分200と、該誘導路部分200から上方へ延在しているより狭幅の誘導路ビーム210とを含む。誘導路ビーム210は頂部面212と一対の側面214,216とを画成している。誘導路ビーム210は、車両誘導サブシステムによって、脱線を阻止しやすくし、彎曲した軌道部分内での操舵性を向上させ、かつ軌道が破損した場合に誘導路部分200から車両が外れることに対して保護するように、使用される。
一対のレール218がモノレールの軌道110の誘導路部分200に装着されている。特定の例において、各レール218は従来のAREA(米国鉄道技術協会―American Railway Engineering Association)での規定の鋼製のレールである。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく種々のタイプのレール218を使用してもよい。鉄道線路システム(trackwork system)および固定具が、誘導路ビーム210の底面近くを延在している、例えばコンクリートで強化したコードベルト(concrete re−enforced cord belts)のような構造的な延在部によって支持され、かつ固定されている。
図3は、本発明の実施例による、車体本体300自体は点線で示した図1に示すモノレール車両100の各車体120のサスペンション/誘導サブシステムの正面図である。サスペンション/誘導サブシステムはモノレール軌道110上で車両の車体本体300を支持しかつ誘導する枢動ボギー組立体310を含む。ボギー組立体310は誘導路ビーム210の頂部面212の上に位置され、逆U字形を特徴とするフレーム312を含む。フレーム312の各側方部材314,316は誘導路ビーム210の各側方部材214,216に隣接して位置され、そのためフレーム312は誘導路ビーム210の外形に沿っている。枢動ボギー組立体310は、例えば従来の1435ミリメートルの軌間ゲージを含むいずれかの標準的あるいは非標準的な軌間ゲージ(すなわち、レール218間の距離)に対して使用するのに適合しうる。
特定の非限定的な例において、APMモノレール用車両100は、摩擦および環境/表面状態によって制限を受ける電動モータによって駆動されるゴムタイヤを使用した従来の推進システムの代わりに低姿勢のリニアモータ(LIM)推進サブシステムを組み込んでいる。従って、LIM推進装置は車両100の各端に設置される(図1には示されていない)。図3に示す車体120が車両100の客車であると想定すれば、ボギー組立体310はその頂部面の下でLIM推進装置318を支持するようにつくられる。代替的に、LIM推進装置318は車体本体300の下に設置してもよい。この実施例においては、LIMレール220は(図2および3に示す)誘導路ビーム210の上面212に装着されていることに注目すべきである。APMモノレール用車両100を駆動する場合、LIM推進装置318はLIMレール220に沿って走行する。LIM推進サブシステムはよく文書に記載され、当該技術分野の専門家には周知であるので、LIM推進サブシステムの構造および作動は以下詳細には説明しない。
図3を参照すれば、(負荷車輪とも称される)一対のフランジ付きの車輪320が、車体120の各端部において、ボギーのフレーム312の各側に1個の車輪320の割合でボギーフレーム312の外面322に装着されている。一変形において、車体120の各端部において2個以上の負荷車輪320をフレーム312の各側に設けることができる。特定の例において、車輪320はスタブ軸(stub−axle)の鋼製車輪である。各車輪320は以下詳細に説明するように、車両100がモノレール軌道110に沿って走行するにつれて車両100を案内し易くするよう作用するフランジ328を有することを特徴とする。
車輪320は車体本体300と誘導路ビーム210との間のサスペンション接点面(suspension interface)を少なくとも部分的に提供するようにレール218と係合し、それに沿って走行する。このように、車輪320はレール218と組み合わせてより大きな荷重を支承することができ、より大きな対負荷抵抗性のあるサスペンションサブシステムを提供する。更に、AREA規定の鋼レール218上に鋼製車輪320がある場合、サスペンションサブシステムはコンクリートの上での従来のゴム製車輪の場合より、運動がより静かである。
一対の案内車輪324が車体120の各端においてボギーフレーム312の内面326に、フレーム312の各側に1個の案内車輪324の割合で、装着されている。各案内車輪324は車体本体300を安定化するために誘導路ビーム210のそれぞれの側面214、216に沿って走行する。ある変形においては、車体120の各端においてフレーム312の各側に2個以上の案内車輪324を設けてもよい。
誘導路ビーム210上で車体本体300を支持しかつ車体本体300と車輪320との間の接点となるためにボギー組立体310を使用することによって複式のサスペンションシステムを有利に提供する。詳しくは、各ボギーフレーム312とそれぞれの車輪320との間で一次サスペンションが提供され、一方各ボギーフレーム312と該ボギーフレーム312に支持されたそれぞれの車体本体300との間で二次サスペンションが提供される。従って、既存の設計におけるよりも車体本体300に伝達される振動は少なく、乗客に対してより滑らかで、かつ静かな乗り心地を提供する。更に、本明細書で説明されているAPMモノレールシステムは全天候操車に適しており、既存のAPM設計要件および安全規則を満足させる。
図3から判るように、各車輪320とそれぞれのレール218との間の接触区域は車体本体300の下部スカートの包囲部の丁度下方にあり、従来の軌道転轍機や要素を鉄道線路システムの一部として設置できるようにする。サスペンション車輪全てを誘導路ビーム210の頂部面212の下方へ移し変えることによっても車体の内部の包囲部をすっきりさせ、乗客のための床スペースを増し、連結した車体間の通り抜け可能な接続を可能とする。
鋼製の車輪320のフランジ328は、従来の転轍機要素を使用して、モノレールの軌道110間を車両100が乗り換えるようにしうる。より詳しくは、図4を参照すれば、転轍機400において、誘導路ビーム210は異なる軌道110の端の間で中断(すなわち、不連続と)されている。しかしながら、鋼製のレール218は転轍機400を通して連続しており、鋼製車輪320のフランジ328とレール218との間の係合だけで転轍機400を通して車両100を案内するのに十分である。一旦転轍機400を通過すると、ボギー310の内面326に位置した案内車輪324は新しいモノレール軌道110の誘導路ビーム210と再係合し、車両100はボギー310によって新しい誘導路ビーム210上で支持されて走行を続ける。
転轍機400の間では案内車輪324がATMモノレール車両100をモノレール軌道110上で中央にくるようにするために使用されることに注目されたい。その結果、車輪320のフランジ328はレール218と接触するようにはならず、それによってノイスレベルを低下させ、高速での安定性を促進する。車両100が転轍機400を通して走行するときには、車輪のフランジ328のみが車両100を案内する。
好適実施例において、フランジ付きの負荷車輪320とレール218の双方は鋼製であり、車体本体300の下部スカート縁部の丁度下方で複式の鋼製レール接点(interface)を形成する。この複式鋼製レール接点を1435ミリメートルの標準的な軌間ゲージと統合することによって、従来の既存のAREA転轍機および鉄道線路要素をモノレール軌道110架設の一部として使用することができる。更に、そのような鋼製車輪の接点の設計および配置によってATMモノレール車両を従来の鉄道輸送機製造会社において現在使用されている既存のAREA適正輸送鉄道線路施設(compliant transit trackwork facilities)および関連の軌道基幹設備(track infrastructures)において製造し、検査し、かつ保全できるようにする。
典型的に、ATMモノレール車両100の前部および後部車体120は、車体の下の推進設備を冷却しやすくしかつその作動効率を向上させるように、誘導路ビーム210に沿って圧縮された流動空気を案内しかつトンネルを通すような要領で構成されている。本発明の実施例の変形例において、ATMモノレール車両100のサスペンション/案内サブシステムは車輪320の近傍に装着された音響緩衝のための延在スカート(図示なし)を組み込むことができる。そのような音響緩衝用延在スカートは車輪320とレール218との間の接点において発生した車輪/レールの騒音の放出を低減し、また空気のトンネル効果を制御しやすくするよう作用する。
各種の実施例を前述してきたが、これらは説明のためのものであり、本発明を限定するものではない。当該技術分野の専門家には各種の修正が明らかとなるであろうが、それらは特許請求の範囲によって特に定義される本発明の範囲内に包含される。
本発明の一実施例によるATMモノレールシステムの側面図である。 本発明の一実施例による、図1に示すモノレール軌道の正面図である。 本発明の一実施例による、図1に示すモノレール車両の車体のサスペンション/案内サブシステムの正面図である。 本発明の一実施例によるモノレール軌道の転轍機の上面図である。
符号の説明
100 APMモノレール車両
110 モノレール軌道
120 車体
200 誘導路部分
210 誘導路ビーム
212 頂部面
214,216 側面
218 レール
220 LIMレール
300 車体本体
310 ボギー組立体
312 フレーム
314,316 側方部材
318 リニアモータ(LIM)推進装置
320 車輪
324 案内車輪
328 フランジ
400 転轍機

Claims (30)

  1. 車両の車体本体をモノレール軌道上で支持しかつ案内するボギー組立体で、前記モノレール軌道は誘導路部分と該誘導路部分から上方へ延在しているより狭幅の誘導路ビームとを有し、前記誘導路部分は一対のレールを含み、前記誘導路ビームは頂部面と一対の側面とを画成しているボギー組立体において、
    ― 前記誘導路ビームの上方で前記車両の車体本体を支持するよう作用するフレームであって、
    a)前記車両の車体本体の下側に枢動可能に装着するようにされている上面と、
    b)前記上面から下方へ延在する一対の側方部材であって、各側方部材は内面と外面とを有し、前記内面は前記誘導路ビームのそれぞれの側面に隣接して位置するようにされている一対の側部材と、
    を含むフレームと;
    ― 各々が前記フレームのそれぞれの側方部材に装着されており、前記モノレール軌道の一対のレールのそれぞれと係合するように作用する一対の負荷車輪であって、各負荷車輪が前記モノレール軌道に沿った前記車両の車体本体の誘導を促進するためにそれぞれのレールと係合することができるフランジ部分を有する荷重車輪と、を
    含むことを特徴とするボギー組立体。
  2. 前記ボギー組立体は前記車両の車体本体を駆動するためのリニアモータ推進システムを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のボギー組立体。
  3. 前記車両の車体本体が動いているとき、各々が前記誘導路ビームのそれぞれの側面と係合するために前記フレームの各側方部材の内面に装着するようにつくられている一対の案内車輪であって、前記モノレール軌道に沿った前記車両の車体本体の動きを案内する案内車輪を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のボギー組立体。
  4. 前記負荷車輪が鋼製であることを特徴とする請求項1に記載のボギー組立体。
  5. 各負荷車輪の前記フランジ部分は、前記車両の車体本体が前記モノレール軌道の誘導路転轍機を通って走行するにつれて、該車両の車体の動きを案内するように作用することを特徴とする請求項1に記載のボギー組立体。
  6. 前記フレームが前記車両の車体本体の長さの少なくとも一部に沿って延在することを特徴とする請求項1に記載のボギー組立体。
  7. モノレール軌道を走行する車両であって、前記モノレール軌道は誘導路部分と該誘導路部分から上方に延在するより狭幅の誘導路ビームとを有し、前記誘導路部分は一対のレールを含み、前記誘導路ビームは頂部面と一対の側面とを画成し、前記車両は少なくとも一対の負荷車輪を有し、各負荷車輪は前記モノレール軌道の一対のレールのそれぞれと係合するよう作用し、各負荷車輪は前記モノレール軌道に沿って前記車両を案内し易くするために前記それぞれのレールと係合することが可能なフランジ部分を有していることを特徴とするモノレール軌道上を走行する車両。
  8. 請求項7に記載の車両であって、該車両がさらに、
    ― 前記車両の車体本体を前記誘導路ビームの上方で支持するフレームを有するボギー組立体であって、
    a)前記車両の車体本体の下側に枢動可能に装着するようにつくられた上面と、
    b)前記上面から下方へ延在した一対の側方部材であって、各側方部材が内面と外面とを有し、前記各側方部材の内面が前記誘導路ビームの側面のそれぞれに隣接して位置するようにつくられている一対の側方部材と、を含む
    ボギー組立体を、含むことを特徴とする車両。
  9. 前記各負荷車輪が前記フレームの側方部材のそれぞれに装着されていることを特徴とする請求項8に記載の車両。
  10. 前記車両が更に、該車両を駆動するためのリニアモータ推進システムを含むことを特徴とする請求項9に記載の車両。
  11. 前記リニアモータが前記ボギーに装着されていることを特徴とする請求項10に記載の車両。
  12. 前記リニアモータが前記車両の車体本体の下側に装着されていることを特徴とする請求項10に記載の車両。
  13. 請求項9に記載の車両であって、さらに一対の案内車輪を含み、各案内車輪は、前記車両が動いているとき、前記誘導路ビームのそれぞれの側面と係合するように前記フレームの側方部材の各々の内面に装着するようにされ、該案内車輪は前記モノレール軌道に沿った前記車両の動きを案内することを特徴とする車両。
  14. 前記負荷車輪が鋼製であることを特徴とする請求項9に記載の車両。
  15. 前記の各負荷車輪のフランジ部分は、前記車両が前記モノレール軌道の誘導路の転轍機を通して走行するにつれて、前記車両の動きを案内するよう作用することを特徴とする請求項8に記載の車両。
  16. 前記フレームが前記車両の車体本体の長さの少なくとも一部に亘って延在していることを特徴とする請求項8に記載の車両。
  17. 輸送システムであって、
    ― 誘導路部分と、該誘導路部分から上方に延在するより狭幅の誘導路ビームとを有するモノレール軌道であって、前記誘導路ビームが頂部面と一対の側面とを画成しているモノレール軌道と、
    ― 前記誘導路部分に装着された一対のレールと、
    ― 前記モノレール軌道上を走行するようにされた少なくとも一両の車両であって、
    a) 車体本体と、
    b) 一対の負荷車輪であって、各負荷車輪は前記対のレールのそれぞれと係合するよう作用し、各負荷車輪が前記モノレール軌道に沿って前記車両を案内し易くするように前記のそれぞれのレールと係合することが可能であるフランジ部分を有することを特徴としている一対の負荷車輪と、を含む
    少なくとも一両の車両と、
    を含むことを特徴とする輸送システム。
  18. 請求項17に記載の輸送システムであって、前記車両が更に、
    ― 前記誘導路ビームの上方で前記車体本体を支持するためのフレームを有するボギー組立体であって、前記フレームが、
    (1) 前記車体本体の下側に枢動可能に装着するようにされた上面と、
    (2) 前記上面から下方へ延在した一対の側方部材であって、各側方部材が内面と外面とを有し、各側方部材の前記内面が前記誘導路ビームの側面のそれぞれに隣接して位置するようにされている一対の側方部材と、を含む、
    ボギー組立体を含むことを特徴とする輸送システム。
  19. 前記負荷車輪の各々が前記フレームの側方部材のそれぞれに装着されていることを特徴とする請求項18に記載の輸送システム。
  20. 前記車両が更に、該車両を駆動するためのリニアモータ推進システムを含むことを特徴とする請求項19に記載の輸送システム。
  21. 前記リニアモータが前記ボギーに装着されていることを特徴とする請求項20に記載の輸送システム。
  22. 前記リニアモータが前記車両の車体本体の下側に装着されていることを特徴とする請求項20に記載の輸送システム。
  23. 請求項19に記載の輸送システムで、さらに一対の案内車輪を含み、各案内車輪は、前記車両が動いているとき、前記誘導路ビームのそれぞれの側面と係合するように前記フレームの各々の側方部材の内面に装着するようにされて、該案内車輪は前記モノレール軌道に沿った前記車両の動きを案内することを特徴とする輸送システム。
  24. 前記負荷車輪が鋼製であることを特徴とする請求項19に記載の輸送システム。
  25. 前記モノレール軌道は少なくとも一つの誘導路転轍機を含み、前記の各負荷車輪のフランジ部分は、前記車両が前記モノレール軌道の誘導路転轍機を通して走行するにつれて、前記車両の動きを案内するように前記のそれぞれのレールと係合するように作用することを特徴とする請求項18に記載の輸送システム。
  26. 前記フレームが前記車両の車体本体の長さの少なくとも一部に亘って延在することを特徴とする請求項18に記載の輸送システム。
  27. 前記のより狭幅の誘導路ビームが前記誘導路転轍機全体を通して途切れていることを特徴とする請求項25に記載の輸送システム。
  28. 前記誘導路転轍機が標準的なAREA規定の軌道転轍機であることを特徴とする請求項27に記載の輸送システム。
  29. 前記対のレールが一対の標準的な軌道レールであることを特徴とする請求項17に記載の輸送システム。
  30. 前記対のレールが標準的な1453ミリメートルであるゲージを含むことを特徴とする請求項29に記載の輸送システム。
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