JP2008068829A - 軌道系交通システム - Google Patents

Abstract

【課題】車体に設けた保護輪と軌道の路面に設けた保護軌道とからなるフェールセーフ手段を備え、軌道上を自動操舵する軌道系の交通システムで、該自動操舵機構の構造の簡素化、軽量化及び省スペース化を達成する。
【解決手段】車両１２の前後輪２０、２２を電動油圧アクチュエータ３６によって自動操舵する操舵機構２６と、軌道０１の路面１５に設けられた保護軌道１４と、該保護軌道に沿って非接触で移動する保護輪４０と、車両走行中に該保護輪を該前後輪の操舵方向と同一方向を向くように該操舵機構と連動させる連動機構４８とを備え、アクチュエータ３６が、シリンダロッド６２が左右輪の一方と可動ロッド３８を介して連結された油圧シリンダ６０と、該油圧シリンダの両油室に作動油を送る双方向吐出ポンプ７６と、該ポンプを駆動する速度可変可逆モータ７８と、許容値以上の油圧を防ぐリリーフ弁８６とを介設した閉油圧回路８２からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、予め定められた軌道上を、例えばゴムタイヤ式の走行輪によって走行する軌道系車両の交通システムに関し、特に該軌道系交通システムの自動操舵機構のアクチュエータに関する。

ゴムタイヤで車体を支持し、これを駆動回転することによって走行する新交通システムの車両においては、通常、レール上を走行する鉄道車両と異なり、走行輪であるゴムタイヤを定められた軌道に沿って転向するために、操舵用の案内用車輪が設けられ、この案内用車輪が軌道に沿って設けられた案内レールに接触することによって、車両を機械的に操舵し走行させている。

しかしながら、かかる機械式案内機構は、安全性、信頼性に優れているが、車両の中で車輪や駆動機構が設置される台車の構造が複雑になり、質量及びランニングコストが増大するとともに、案内用車輪を支持するに十分な強度を有する案内レールを全線に渡って高い精度で設置する必要があり、軌道の建設費が膨大になるという欠点がある。
従ってこのような欠点を解消するため、特に操舵のためのガイドレール等を必要としない車両の操舵システムが提案されている（特許文献１）。

特許文献１（特開２００２−２５１５４４号公報）に開示された軌道系車両の操舵システムは、車両が走行する軌道の全長に亘って当該車両の運転に必要な情報を記憶し発信する複数の地上子を敷設しておき、当該車両が走行する際に、当該車両に設けられた制御装置が前記各地上子が発信する情報に基づいて、順次操舵指令を発し、当該操舵指令に従って車両に設けられた操舵装置が操舵を行なうもので、操舵用のガイドレールを必要とせず、建設費及び保守費のコストダウンを図ることができるとともに、発生する振動や騒音を低減することができる長所をもっている。

特許文献１の操舵システムを図１３及び図１４に基づいて説明する。図１３は操舵システムの構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は立面図である。図１４は操舵システムの平面視構成図である。図１３において、車両０３が軌道系新交通システムの車両であり、軌道０１に沿って走行を行なう。車両０３は各々前後に空気バネを介して設けられた台車０４に取り付けられたゴムタイヤ０５によって支持されており、駆動モータ０６の回転駆動により走行し、アクチュエータ０７によって操舵を行なう。

操舵システムは、地上子０２、送信器０８、受信器０９、制御装置０１０及び操舵装置０２０から構成され、ゴムタイヤ０５を転向することにより、車両０３の操舵を行なう。地上子０２は、軌道０１に全長に亘り、軌道０１に沿って所定の間隔で複数敷設される無電源の地上子であり、それぞれ固有の情報が設定されている。かかる固有の情報には、各地上子０２の識別番号と位置情報、軌道情報及び制御情報が含まれている。

位置情報（地点情報）とは、絶対位置座標や基準点からの距離など、その地上子０２の位置に関する情報である。さらに、その地上子０２の地点における勾配、曲率、カント、及び分岐など軌道０１の条件を示す軌道情報が、必要に応じて前記固有の情報として地上子０２に設定される。
かかる地上子０２は、無電源ではあるが、電力の供給を受けると設定されている運転情報の信号を発するように構成されている。地上子０２は、例えば運転情報を記憶するＲＯＭを含む電子回路で構成される。

送信器０８は、地上子０２に電波によって電力を供給する装置であり、また受信器０９は、電力の供給を受けた地上子０２から発せられる運転情報を受信する装置である。制御装置０１０は、受信器０９が受信した運転情報に基づいて所定のデータ処理を行い、駆動モータ０６及びアクチュエータ０７に対して速度指令及び操舵指令を伝達する装置である。

図１４において、操舵装置０２０は、前記操舵指令に従って動作するアクチュエータ０７を含むゴムタイヤ０５を転向するための装置であり、台車０４にその一端をピン０１２により回転自在に取り付けられたアーム０１１の先端に連結された電気式、油圧式、あるいは空気圧式のアクチュエータ０７、連結竿０５９、左右のゴムタイヤ０５用のてこ０５６ａ、０５６ｂ及びそれらを連結するタイロッド０５７によって構成されている。

かかる装置において、制御装置０１０からの操舵指令に従って、アクチュエータ０７が移動すると、それに従ってアーム０１１がピン０１２を中心に回転し、その移動により、連結竿０５９及びタイロッド０５を介して、てこ０５６ａ、０５６ｂが動作し、ゴムタイヤ０５が左右に転向される。
本操舵システムは、ガイドレール等を用いずに地上子０２に記憶された運転情報に基づいて車両０３の操舵を行なうものであり、ガイドレール等が不要となるため軌道０１の建設費を大幅に削減できる。また、案内輪を用いないので、それらの消耗部品が不要となり保守費を低減できるとともに、案内輪とガイドレール等との接触がないので、振動や騒音を低減できる等の長所を有する。

しかし、特許文献１に開示された操舵システムにおいては、案内輪やガイドレール等による機械的な操舵方法を用いていないため、操舵システムが故障した場合や風、雨、雪等の環境外乱の非常時に車両の暴走、脱軌道に対する安全性を確保することが必要になる。
さらに、環境外乱の変化によって軌道路面の摩擦係数の変化、乗客人数、タイヤの摩耗状況等によって徐々に車両が軌道上で走行する走行位置のずれが生じてくるため、安全かつ高速で効率よい運転には、このようなずれを修正する必要がある。

従って、案内輪やガイドレール等による機械的な操舵方法を用いないで予め定められた軌道上を自動的に操舵して走行する軌道系の交通システムにおいて、安全性の確保、走行位置のずれの修正等は重要な要素である。しかし、簡単かつ軽量な機構でこれらを達成し、さらに高速で効率的な運転を可能とするシステムについては不十分であった。
そこで、本発明者等は、先にアクチュエータによって自動操舵する操舵機構とともに、軌道上に設けられた保護軌道と、保護軌道に沿って非接触で車両とともに移動する保護輪とを備えて、自動操舵による操舵中に異常が発生したときは自動操舵を中止し、該保護輪が該保護軌道に接触して該保護輪により車両を操舵するフェールセーフ手段を備えた軌道系交通システムを提案している（特許文献２；特願２００５−１４８４０１号）。

また特許文献３（特許第３１８５５１２号公報）には、パワーステアリング機構等の操舵力制御系に人為的な操舵力の人力系と非人為的な自動操舵用操舵力の入力系とを並列させて接続し、ドライバが自動操舵力より大きな力で操舵力を入力すると、ドライバによる操舵を優先させる自動車等の操舵装置が開示されている。

特開２００２−２５１５４４号公報 特願２００５−１４８４０１号 特許第３１８５５１２号公報

特許文献２において、自動操舵機構の異常時に保護輪が保護軌道に接触したときは、保護軌道から保護輪が受ける反力が操舵機構に伝達される。特許文献２に開示された自動操舵機構のアクチュエータは、電動モータと、該電動モータの出力軸に接続されたボールねじ送り機構と、該ボールねじ送り機構のねじ部に螺合した送りナット部とからなり、該送りナット部が車輪を操舵する作動ロッドに接続されている。かかる構成のアクチュエータは、構成が簡単ではあるが、操舵機構の異常や外乱により保護輪が保護軌道に接触したときに大きな反力が保護輪及び操舵機構に加わり、保護輪の破損や操舵系の変形、又は損傷に至るおそれがある。これによって保護輪の耐久性を不足させたり、操舵系の摩耗を起こしたりする原因となる。

また特許文献３の自動操舵機構のアクチュエータは、油圧式サーボシリンダを用いている。この方式では、リリーフ弁の設置により操舵機構異常時の保護輪の保護軌道への接触時に受ける反力は小さくできるが、油圧発生装置、貯油タンク、制御バルブ等を介設した油圧回路が必要になり、配管、ホース等のスペースを含む床下機器スペースが大となり、油圧機器、ホース等の保守点検が必要であるとともに、オイル漏れに対する注意が必要である。
さらに自動操舵機構異常時の保護輪による走行が不安定となり、保護輪を保護軌道内で安定走行させるための復元バネやダンパが必要になる。

また自動操舵機構のアクチュエータとして空気式サーボシリンダを用いた場合には、空気消費量が多くなるので、空気溜め容量及び空気圧縮機性能を上げる必要があるとともに、圧力としては油圧と比較して約１／１０であり、このためシリンダを大型にする必要があり、シリンダ設置スペーサが大きくなる。
操舵機構の異常や外乱により保護輪が保護軌道に接触したとき、保護輪が保護軌道から受ける反力は、空気回路圧を下げることで小さくできるが、その場合制御に遅れが出やすい。また油圧式サーボシリンダと同様に、操舵機構異常時の保護輪による走行が不安定となる。

本発明はこのような背景に鑑みなされたものであり、車体に設けられた保護輪と軌道の路面に設けられた保護軌道とからなるフェールセーフ手段を備えた予め定められた軌道上を自動的に操舵して走行する軌道系の交通システムにおいて、該自動操舵機構の構造の簡素化、軽量化及び省スペース化を達成し、自動操舵機構異常時に保護輪が保護軌道に接触したとき保護軌道から受ける反力を少なくするとともに、保護輪による走行を安定させることができる軌道系交通システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の軌道系交通システムは、予め定められた軌道に沿って走行する車両の軌道系交通システムにおいて、車両の前輪および後輪を電動油圧アクチュエータによって自動操舵する操舵機構と、前記軌道の路面に設けられた保護軌道と、
該保護軌道に沿って非接触で移動するとともに前記車両の前部および後部の下方に少なくとも各１組設けられた保護輪と、車両の走行中に前記保護輪を前記前輪または後輪の操舵方向と同一の方向を向くように前記操舵機構と連動させる連動機構とを備え、
前記電動油圧アクチュエータが、シリンダロッドを左右輪の少なくとも一方と可動ロッドを介して連結した油圧シリンダと、該油圧シリンダの両油室に作動油を送る双方向吐出ポンプと、該双方向吐出ポンプを駆動する速度可変可逆モータと、油圧回路に許容値以上の油圧が発生したときに作動油を貯油タンクに逃がすリリーフ弁とを介設した閉油圧回路からなるものである。

本発明によれば、前記構成を有する電動油圧アクチュエータを用いるため、速度可変可逆モータによって駆動される双方向吐出ポンプとによって加圧された作動油が直接油圧シリンダに導入される。このとき該速度可変可逆モータを制御することにより、作動油の流量と方向とを制御して油圧シリンダのシリンダロッドを所定の位置に移動させる。
このように該速度可変可逆モータと該双方向吐出ポンプとで作動油の流量と方向とを制御するので、油圧回路に制御弁、オリフィス等を不要にでき、従って油圧シリンダの摩擦抵抗、回路の抵抗以外のロスをなくすことができる。

またアクチュエータを停止しているときは、該モータやポンプが共に停止するために電力の消費をゼロにすることができるので、従来のアクチュエータに比べて格段に省エネを達成できる。
そして油圧回路に制御弁、オリフィス等を設ける必要がないので、構成がコンパクトとなり、特別な油圧回路スペースは不要であるとともに、配管も最小限であるため油漏れの心配もない。また該速度可変可逆モータに対する推力指令は制御プログラムで指定が可能であるため、該モータに所定値以上の反力が加わったとき、それ以上該モータの出力が上がらないようにし、該モータの反力で損傷を起こすことを防止できる。

車両では、例えば車両駆動用誘導モータの回転軸の回転数等を検知することにより、進行方向の自車位置の地点検知が可能になる。本発明の軌道系交通システムでは、通常、自動操舵機構のアクチュエータが車両の地点検知情報及び軌道線形に対応した操舵パターンを基本とした操舵指令により保護輪を保護軌道に接触させずに走行する。

本発明において、油圧シリンダのシリンダロッドと保護輪とは機械的リンク機構で連結され、自動操舵機構が不良で該保護輪が該保護軌道に接触した場合には、該保護輪が該保護軌道から受ける反力により車両の操舵が補償されるように構成される。この場合、自動操舵機構の異常時に保護輪が保護軌道と接触した際、アクチュエータは保護輪と機械的にリンクしているため、反力を受ける。本発明では、油圧回路が閉回路で構成され、該反力によりアクチュエータの作動油が油圧シリンダの両油室間を移動するため、該反力によりアクチュエータが受ける負荷を他のボールネジなどの方式と比べて小さくすることができる。

また本発明においては、油圧回路に負荷される荷重の限度を設定できるリリーフ弁を設けているため、該油圧回路に許容値以上の負荷が加わることがない。
そして、油圧回路が閉回路のため、油圧シリンダがダンパ機能として作用するため、自動操舵機構異常時の保護輪による走行は安定している。さらにクラッチ、ボールネジ等の摩耗部分がないため、摩耗に起因した制御性能の劣化が起こらないという長所がある。

本発明において、アクチュエータの油圧シリンダが片ロッドシリンダの場合、双方向吐出ポンプに流入する油量と該ポンプから流出する油量とのシリンダロッド分の体積差を解消する補償回路を油圧回路に設けるようにすれば、該ポンプに該流入油量と流出油量との該体積差を解消できて、該ポンプの運転を円滑に行なうことができる。

また油圧シリンダのシリンダロッドと、左右輪の一方に接続され該シリンダロッドに対して長手軸方向が傾斜した角度で配置された可動ロッドとの連結部をリニアレール上で該油圧シリンダの長手軸方向に摺動するリニアガイドにより支持させるようにすれば、互いに角度の異なるシリンダロッドと可動ロッドの結合部を該油圧シリンダの長手軸方向に円滑に往復動させることができ、これによって該シリンダロッドに油圧シリンダの軸方向以外のモーメント力が加わらないため、油圧シリンダの作動を円滑に行なうことができる。

また一端が車体側に取り付けられ、他端が保護輪に取り付けられ、該保護輪を車両の直進方向に向くように弾性力を付与する中心復元バネ装置を設けるようにするとよい。自動操舵機構異常時の保護輪による走行時に、該中心復元バネ装置により保護輪を車両の直進方向に向ける力が作用するため、保護輪の走行を安定させることができる。特に高速走行時は車両の制御が難しくなる（蛇行しやすくなる）ので、車両の安定走行のために該中心復元バネ装置が有効である。

本発明によれば、車体に設けられた保護輪と軌道の路面に設けられた保護軌道とからなるフェールセーフ手段を備え予め定められた軌道上を自動操舵して走行する軌道系の交通システムにおいて、該自動操舵機構の構造の簡素化、軽量化及び省スペース化を達成でき、自動操舵機構異常時に保護輪が保護軌道に接触したとき保護軌道から受ける反力を少なくするとともに、保護輪による走行を安定させることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではない。

参照する図面において、図１〜９は、本発明に係る軌道系交通システムの第１実施形態を示し、図１は車両の平面説明図、図２は同じく側面説明図、図３は同じく立面説明図、図４は２連球面ジョイント部を示す拡大図、図５は電動油圧アクチュエータを示す立面図、図６は該電動油圧アクチュエータの油圧回路を示すブロック線図である。
図７は該油圧回路の補償回路の作動を示す説明図、図８は操舵機構の制御系を示すブロック線図、図９は該制御系のフローチャート、図１０は車両位置矯正手段を示す説明図である。図１１は、本発明に係る軌道系交通システムの第２実施形態を示す平面説明図、図１２は同じく立面説明図である。
（実施形態１）

本発明の第１実施形態を示す図１〜図３において、軌道系交通システム１０を備えた車両１２は、軌道０１に沿って走行する。この軌道０１の略中央部には、断面形状がＵ字状の保護軌道１４が路面１５に対して溝状をなして設けられている。
車両１２は矢印ａ方向に走行し、車両の前後の下部には、車両１２を支持する前輪台車１６及び後輪台車１８が設けられている。これら台車１６及び１８には、前輪２０の車軸４４及び後輪２２の車軸（図示略）が左右方向に旋回可能に取り付けられている。前輪２０及び後輪２２は、図示しないが中子式のゴムタイヤ２４が装着されて構成されている。

次に、操舵機構２６について、前輪２０側部分に絞って説明する。なお、後輪２２側についても同様の構成となる。
図１〜図３に示すように、左前輪２０ａに接続されて前方に延びる前ステアリングアーム２８ａと、後方に延びる後ステアリングアーム３０ａとが設けられている。また、右前輪２０ｂには、後方に延びる後ステアリングアーム３０ｂが設けられている。左右輪の後ステアリングアーム３０ａ、３０ｂの後端部間には、タイロッド３２が架設されている。
この後ステアリングアーム３０ａ、３０ｂとタイロッド３２とは、球面ジョイント３４によって回転可能に接合される。

また、前ステアリングアーム２８ａの前端部には、アクチュエータ３６の可動ロッド３８の端部が球面ジョイント３４によって回転可能に接合している。このアクチュエータ３６は、前輪台車１６に取り付けられている。アクチュエータ３６の具体的構造については後述する。
なお、タイロッド３２、後ステアリングアーム３０ａ、３０ｂによって、いわゆるアッカーマン・ジャント式リンク機構を構成し、旋回時の左右輪の旋回角度が適切にコントロールされる。また、タイロッド３２で左前輪２０ａと右前輪２０ｂが連動するため、左右輪の操舵が確実に行なわれる。

次に保護輪４０について説明する。保護輪４０は円筒形状をしており、保護アーム４２の前後端部の下面側に回転自在に支持されている。また、保護輪４０はＵ字状の保護軌道１４の中に挿入され、その周面が保護軌道１４の側壁に対向するように配設される。保護輪４０の材質は防振性と耐磨耗性の高いウレタンゴム、または、ゴムタイヤなどに用いられるスチールベルトを用いた素材などを使用するのが望ましい。

また、保護輪４０と保護軌道１４の側壁との間には、車両１２がその軌道０１から左右にこれ以上偏向してはならない許容範囲より小さい隙間を有しており、操舵機構２６が正常な間は、保護輪４０は保護軌道１４の側壁に接しないようになっている。通常、この保護輪４０と保護軌道１４との隙間は８０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に設定されている。
保護アーム４２は車両前後方向に延びた形状をしており、前輪２０の車軸４４の下部にその中央部を軸４７を中心に回動可能に支持されて装着されている。

保護アーム４２の端部近傍と前ステアリングアーム２８ａの前端部とは、球面ジョイント３４を介して連動ロッド４６によって連結され、この連動ロッド４６と保護アーム４２とによって保護輪４０を前輪２０の操舵方向と同一の方向を向くように構成されている。
操舵機構２６は、アクチュエータ３６、可動ロッド３８、前ステアリングアーム２８ａ、後ステアリングアーム３０ａ、３０ｂによって構成され、また連動機構４８は、保護アーム４２、連動ロッド４６によって構成されている。

また、前ステアリングアーム２８ａの前端部に設けられた球面ジョイント３４は、図４に示すように、２連球面ジョイント５０で構成され、この２連球面ジョイント５０によって、アクチュエータ３６の可動ロッド３８の端部と、連動ロッド４６の端部とが上下に重なった状態で前ステアリングアーム２８ａの前端部に接合している。上側球面ジョイント部５２にはアクチュエータ３６の可動ロッド３８の端部が接続し、下側球面ジョイント部５４には連動ロッド４６の端部が接続している。このような２連球面ジョイント５０を使用することで、スペースの有効利用が図れる。

すなわち、連動ロッド４６とアクチュエータ３６とが、配置されている車両１２の左側に配置されることによって右側部分に有効スペースを確保することができ、例えば、このスペースにアクチュエータ３６の制御機器等の配置をすることも可能である。
そして、連動ロッド４６とアクチュエータ３６とを片側に配置することによって、左右輪距離の短い場合、またアクチュエータ３６が大きい寸法となった場合、さらに車両１２と保護軌道１４の中心位置を左右にずらした構成になった場合でも対応がしやすい。

図５に示すように、アクチュエータ３６は、アクチュエータボックスを構成する上壁５６の下面に取り付けられたブラケット５８に各構成機器が取り付けられている。図５において、ブラケット５８に取り付けられた油圧シリンダ６０のシリンダロッド６２は、球面ロッドエンド６４を介して接続ブラケット６６に水平方向に設けられたピン６８に接続されている。ピン６８は接続ブラケット６６内で上下方向（矢印ｂ方向）に回動可能となっている。

接続ブラケット６６にはリニアガイド６８が取り付けられ、リニアガイド６８が上壁５６の下面に取り付けられたリニアレール７０に対して摺動可能に遊嵌している。リニアレール７０の取り付け方向は、シリンダロッド６２の移動方向と同一に設定されている。なお、リニアガイド６８の代わりに、リニアレールとの摺動面に断面が円形の溝を形成し、該溝にボールを挿入し摺動時該ボールの転動により低摩擦化及び低騒音化した構成のリニアガイドを採用してもよい。

可動ロッド３８は球面ロッドエンド７２を介してピン７４により接続ブラケット６６に接続されている。ピン７４は垂直方向に配置され、可動ロッド３８を矢印ｂと直交する方向（紙面と直交する方向）に回動可能にしている。従ってシリンダロッド６２の軸方向の動きは、シリンダロッド６２の軸方向に対して傾斜して配置されている可動ロッド３８に伝達されるが、ピン６８がシリンダロッド６２を矢印ｂ方向に回動可能に接続し、ピン７４が矢印ｂ方向と直交する方向に可動ロッド３８を回動可能に接続しているので、シリンダロッド６２の軸方向の動きを可動ロッド３８の軸方向の動きに円滑に伝達することができる。また接続ブラケット６６によってシリンダロッド６２に油圧シリンダ６０の軸方向以外のモーメント力が加わらないため、油圧シリンダ６０の作動を円滑に行なうことができる。

またブラケット５８には、油圧シリンダ６０に作動油を供給する双方向吐出ポンプ７６と、該ポンプ７６を駆動する速度可変可逆モータ７８と、作動油の貯油タンク８０とが設けられており、これらの機器を介設した油圧回路が構成されている。この油圧回路８２のブロック線図を図６に示す。図６において、油圧回路８２は、前記機器のほか、油圧回路８２に許容値以上の負荷が加わったときに開いて作動油を貯油タンク８６に逃がすリリーフ弁８６ａ及び８６ｂが設けられた閉回路で構成されている。また油圧シリンダ６０は片ロッドシリンダであるため、該シリンダロッド分の体積差を補償するために、双方向吐出ポンプ７６の吐出側にマイクロシャトル弁８８と貯油タンク８０からなる補償回路８４が設けられている。

マイクロシャトル弁８８の構成及び機能を図７により説明する。図７（ａ）及び図７（ｃ）は油圧シリンダ６０の可動状態を示し、図７（ｂ）は油圧シリンダ６０の停止状態を示す。図７（ａ）に示すように、双方向吐出ポンプ７６が油圧シリンダ６０の油室６１ａに作動油を供給すると、油路９０を介してピストン６１ｃが油室６１ｂ側に動き、同時に油路９０内の圧力が高くなるため、マイクロシャトル弁８８のシャトル弁体９２が矢印ｄ方向に押されて、弁座９６が閉となり、弁座９４が開となる。このため油室６１ｂから排出された作動油の一部がマイクロシャトル弁８８内に入り、その後油路９３を通って貯油タンク８０に流れる。
ピストン６１ｃが油室６１ｂ側に移動すると、油室６１ａに供給される油量より油室６１ｂから排出される油量のほうがシリンダロッド６２の体積分だけ多くなり、その多い分だけマイクロシャトル弁８８に流入するので、ポンプ７６から流出する油量とポンプ７６に流入する油量とが同一となる。

逆に、図７（ｃ）に示すように、双方向吐出ポンプ７６から油室６１ｂに作動油が供給され、ピストン６１ｃが油室６１ａ側に移動すると、油室６１ｂに供給される油量より油室６１ａから排出される油量のほうがシリンダロッド６２の体積分だけ少ないため、油路９８の圧力が油路９０の圧力より増加する。このため、マイクロシャトル弁８８のシャトル弁体９２が矢印ｅ方向に移動して、弁座９４が閉となり、弁座９６が開となる。これによって該体積分だけ作動油が貯油タンク８０からマイクロシャトル弁８８を介して油路９０に流入する。これによって双方向吐出ポンプ７６から流出する油量と双方向吐出ポンプ７６に流入する油量とが同一となる。

また図６において、速度可変可逆モータ７８には該モータの回転方向と回転速度を検知するセンサ１０２が設けられるとともに、油圧シリンダ６０にはピストン６１ｃの位置を検知するセンサ１０４が設けられ、これらの検出値がコントローラ１００にフィードバックされ、速度可変可逆モータ７８を制御する。

かかる第１実施形態において、通常は制御手段１０６からの操舵指令によって、アクチュエータ３６が作動し、アクチュエータ３６によって左前輪２０ａに操舵力が作用し、前ステアリングアーム２８ａから後ステアリングアーム３０ａ、そこからタイロッド３２を介して右前輪２０ｂに操舵力が伝わる。また、アクチュエータ３６からの操舵力は、２連球面ジョイント５０から連動ロッド４６を介して保護アーム４２にも伝わり、アクチュエータ３６の動きに連動して保護輪４０も動き、前輪２０と同一方向に向く。このため、保護輪４０は、保護軌道１４内を保護軌道１４の側壁と接触することなく車両１２の移動とともに移動する。

次に、第１実施形態における車両の運転制御について、図８〜図１０を参照して説明する。
図８の制御システムのブロック図に示すように、制御手段１０６には、地点信号、自車位置情報、接触検知信号が入力される。
地点信号（地点情報）とは、従来例で説明したように、地上子０２から送られてくる位置情報であり、軌道０１に全長に亘り、軌道０１に沿って所定の間隔で複数敷設される無電源の地上子０２から送られてくる信号をいう。送られてくる情報には、各地上子の０２の識別番号、位置情報、軌道情報、および制御情報である。位置情報には、その地上子０２に関する絶対位置座標や基準点からの距離が含まれている。また、地上子と同様のものとしたトランスポンダを用いてもよい。

自車位置情報とは、自車がどこにいるかの信号であり、地上子０２間の距離をＧＰＳ（Ｇｌｏｖａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）情報、またはタイヤの回転数パルス信号、駆動モータの回転パルス信号等によって、補完して自車位置を算出した情報をいう。また、無線信号によって監視センタ、指令センタ等から自車位置情報を送信するようにしてもよい。
接触検知信号とは、保護アーム４２に取り付けられたリミットセンサ、保護輪４０の回転パルスセンサ、または操舵機構２６に設置された操舵トルクセンサ等によって、保護輪４０が保護軌道１４に接触したことを検知する信号である。

制御手段１０６は、大きく分けて軌道情報判断手段１０８と、その軌道情報判断手段１０８によって、通常の線形の直線部、または曲線部と判断した場合の通常走行手段１１０と、その通常走行手段１１０による走行時に操舵機構２６等が故障した場合のフェールセーフ手段１１２と、軌道情報判断手段１０８で駅部、分岐部と判断した場合の車両位置矯正手段１１４とを備えている。
なお、この制御手段１０６は、車両内に設置して制御してもよく、また監視センタ、指令センタ等の車両外に設置して一括指令制御する制御システムを構築してもよい。

次に制御手順を図９のフローチャートを参照して説明する。まず、軌道情報判断手段１０８は、地点信号（地点情報）、自車位置情報等に基づいて、軌道情報を判断する（Ｓ１）。この軌道情報判断手段１０８で自車がどこにいるか、どのような軌道情報を走行中かを判断し、例えば、線形の直線部か、曲線部か、駅部か、分岐部か等を判断する。また、自車位置情報を基に、何メートルか先にある駅部、分岐部、急カーブ等の存在を予め判断することもできる。

軌道情報判断手段１０８によって、通常の線形の直線部、曲線部であると判断した場合には、通常走行手段１１０による制御が行なわれる。
通常走行手段１１０では、自車位置情報から自車がどこを走行しているかを検出して、その自車位置と予め制御手段１０６の記憶部に記憶されている走行軌道データと照らし合わせて、操舵パターンを決定する（Ｓ３）。そして自動操舵をオンし（Ｓ５）、操舵パターンによる自動操舵指令をアクチュエータ３６に送り自動操舵を開始する（Ｓ７）。その後、アクチュエータ３６を介して前輪２０を旋回して車両を案内する。

自動操舵による走行中に、接触検知信号に基づいて保護輪４０が保護軌道１４に接触したかを判断する（Ｓ９）。すなわち、操舵機構２６が故障した場合、例えば、車両１２がその軌道０１から外れようとすると保護輪４０が保護軌道１４に接触して接触検知信号が発生する。接触検知情報の継続入力に対しＹｅｓ／Ｎｏを判定する。Ｙｅｓの場合には操舵機構２６が故障したと判断し、フェールセーフ手段１１２による制御が行なわれる。Ｎｏの場合、操舵機構２６は正常に作動していると判断し、操舵パターンによる自動操舵指令を継続し（Ｓ１０）、自動操舵を続ける。

フェールセーフ手段１１２による制御は、まず、自動操舵をオフし（Ｓ１１）、アクチュエータ３６による操舵を解除して操舵機構２６をフリー状態とする。その後、保護輪４０が保護軌道１４に接触して、保護軌道１４の側壁に沿った保護アーム４２の動きによって前輪２０を旋回するように作用して車両１２を操舵する。すなわち、保護輪４０と保護軌道１４とによる機械的ＦＢ（フィードバック）により車両１２を案内する（Ｓ１３）。そして操舵指令値をリセットする（Ｓ１５）。
このように、フェールセーフ手段１１２によって、車両の操舵機構２６に故障等が発生した場合でも、車両を安全保護し、確実に乗客を運ぶことができ、安全性、信頼性を確保することができる。

軌道情報判断手段１０８によって、駅部、分岐部、または駅部、分岐部前と判断した場合には、車両位置矯正手段１１４による制御が行なわれる。
車両位置矯正手段１１４による制御は、まず自動操舵をオフする（Ｓ１７）。次に図１０に示すように、車両１２が位置調整部材１１６を保護軌道１４の両側側面に備えた車両位置矯正区間１１８に到達すると、車両１２は保護輪４０を介して位置調整部材１１６によって形成される移動軌跡に強制的にセットされる。すなわち、機械的強制ＦＢ（フィードバック）によって操舵系に初期位置をセットし、車両１２は軌道面上で所定の位置にセットされる（Ｓ１９）。そして自動操舵の操舵指令値がリセットされる（Ｓ２１）。
その後、地上子０２から地点信号によって車両１２が車両位置矯正区間１１８をすぎたと判断したとき（Ｓ２３）、自車位置情報に基づいて新たに操舵パターンを決定する（Ｓ２５）。そして自動操舵をオンし（Ｓ２７）、新たな操舵パターンによる自動操舵指令をアクチュエータ３６に送り自動操舵を開始する（Ｓ２９）。

車両位置矯正手段１１４における車両位置矯正区間１１８の保護軌道１４の両側壁間に幅は、保護輪４０と接触する幅に設定される。具体的には、保護輪４０よりも１ｍｍ〜５ｍｍ大きく寸法採りされている。また、車両位置矯正区間１１８の保護軌道１４の長手方向の長さは、少なくとも車両長以上、好ましくは、車両長の１〜３倍の長さに設定される。

従って、車両１２が車両位置矯正区間１１４を通ると、保護輪４０が保護軌道１４の両側壁に位置調整部材１１６に接触することにより、保護軌道１４が形成する移動軌跡を通るように矯正される。そのため、車両１２がさまざまな外乱により、左右への位置ずれ、またはヨー角（車両の進行方向に対する車両の長手方向軸の傾き）の発生等を起こしていた場合は、この車両位置矯正手段１１４によって、初期の原点位置、あるいは所望の設定位置に矯正される。
車両位置矯正区間１１８は、駅のブラットフォーム１２０との間隔に合わせるため、各駅部に進入する手前の地点か、あるいは分岐箇所の手前、カーブの手前等が望ましい。

第１実施形態によれば、速度可変可逆モータ７８と双方向吐出ポンプ７６を備えた電動油圧アクチュエータ３６を用いることにより、該速度可変可逆モータ７８と双方向吐出ポンプ７６とで作動油の流量と方向とを制御するので、油圧回路８２に制御弁、オリフィス等を不要にでき、従って油圧シリンダ６０の摩擦抵抗、回路の抵抗以外のロスをなくすことができる。

またアクチュエータ３６を停止しているときは、該速度可変可逆モータ、双方向吐出ポンプが共に停止するために電力の消費をゼロにすることができるので、従来のアクチュエータに比べて格段に省エネを達成できる。
さらに油圧回路８２に制御弁、オリフィス等を設ける必要がないので、構成がコンパクトとなり、特別な油圧回路スペースが不要であるとともに、配管も最小限のため油漏れの心配もない。このため狭いスペースの台車に容易に取り付けられる。
また該速度可変可逆モータ７８に対する推力指令を制御プログラムで指定が可能であるため、該速度可変可逆モータ７８の制御が容易であり、速度可変可逆モータ７８に過大な反力が加わっても速度可変可逆モータ７８が損傷しにくい。

また自動操舵機構２６の異常時に保護輪４０が保護軌道１４と接触したとき、油圧回路８２が閉回路で構成され、保護軌道１４から受ける保護輪４０の反力により油圧回路８２の作動油が油圧シリンダの両油室間を移動するため、該反力によりアクチュエータ３６が受ける負荷を他のボールネジなどの方式と比べて小さくすることができる。
また油圧回路８２に負荷される荷重の限度を設定できるリリーフ弁８６ａ及び８６ｂを設けているため、該油圧回路に許容値以上の負荷が加わることがない。

また油圧回路８２が閉回路のため、油圧シリンダ６０がダンパ機能として作用し、そのため自動操舵機構異常時の保護輪による走行は安定している。さらにクラッチ、ボールネジ等の摩耗部分がないため、摩耗に起因した制御性能の劣化が起こらないという長所がある。
さらに油圧シリンダ６０が片ロッドシリンダであっても、マイクロシャトル弁８８と貯油タンク８０とからなる補償回路８４を備えているので、双方向吐出ポンプ７６に該流入油量と流出油量との該体積差を解消できて、該ポンプの運転を円滑に行なうことができる。

そして軌道情報判断手段１０８によって、軌道情報が直線部、曲線部、駅部、分岐部等のいずれかを判断し、通常走行手段１１０による運転、車両位置矯正手段１１４による運転、さらにフェールセーフ手段１１２による運転を行うようにしたため、自動操舵走行の安全性、信頼性が向上するとともに、効率的な運転、高速運転を可能にすることができる。

また、保護輪４０が保護軌道１４に接触して、保護輪４０によって車両１２を操舵するため、すなわち、保護輪４０と保護軌道１４とによって車両１２を案内するため、車両の操舵機構２６に故障等が発生した場合でも、車両を安全保護し、確実に乗客を運ぶことができ、安全性、信頼性を確保できる。
また、タイロッド３２、前後ステアリングアーム２８、３０によってステアリング機構を構成し、一方の前輪２０へアクチュエータ３６を作用させる構成であるため、左右輪の操舵が確実に行なわれる。
（実施形態２）

次に、第２実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例を示すものであり、第１実施形態と同一の要素については、同一符号を用いてそれら要素の説明を省略する。
図１１の平面説明図に示すように、基本的な操舵機構２６は第１実施形態と同様である。本実施形態では、第１実施形態の構成に一端が保護アーム４２に取り付けられ、他端が車軸４４と一体となった車軸フレーム１２２に取り付けられた中心復元バネ装置１２４
をが設けたものであり、その他の構成は第１実施形態と同一である。中心復元バネ装置１２４は、例えばコイルバネ等のバネ部材が装着され、保護輪４０を保護軌道１４の中心位置に戻す弾性力を保護アーム４２に付与するものである。

本実施形態によれば、かかる構成によって、自動操舵機構２６に異常が発生し、保護輪４０による従動走行時でも中心復元バネ装置１２４によって保護輪４０を常に保護輪４０が車両の直進方向に向くようになるので、自動操舵機構２６の異常時においても安定した走行が可能となる。特に車両の高速走行時は車両の制動が難しくなるので（蛇行し易くなる）ので、中心復元バネ装置１２４の設置が有効である。

本発明によれば、案内輪やガイドレール等による機械的な操舵方法を用いないで予め定められた軌道上を自動的に操舵して走行する軌道系の交通システムに対して、該自動操舵機構の構造の簡素化、軽量化及び省スペース化を達成することができ、自動操舵機構異常時に保護輪が保護軌道に接触したとき保護軌道から受ける反力による影響を少なくすることができるとともに、保護輪による走行を安定させることができる。

本発明に係る軌道系交通システムの第１実施形態を示す平面説明図である。 前記第１実施形態の側面説明図である。 前記第１実施形態の立面説明図である。 前記第１実施形態の２連球面ジョイント部を示す拡大図である。 前記第１実施形態の電動油圧アクチュエータを示す立面図である。 前記電動油圧アクチュエータの油圧回路を示すブロック線図である。 前記油圧回路の補償回路の作動を示す説明図である。 前記第１実施形態の操舵機構の制御系を示すブロック線図である。 前記制御系のフローチャートである。 前記第１実施形態の車両位置矯正手段を示す説明図である。 本発明に係る軌道系交通システムの第２実施形態を示す平面説明図である。 前記第２実施形態の立面説明図である。 従来の操舵システムの構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は立面図である。 従来の操舵装置を示す平面視構成図である。

符号の説明

０１ 軌道
１０ 軌道系交通システム
１２ 車両
１４ 保護軌道
２０ 前輪
２０ａ 左前輪
２０ｂ 右前輪
２２ 後輪
２６ 操舵機構
３２ タイロッド
３６ アクチュエータ
３８ 可動ロッド
４０ 保護輪
４２ 保護アーム
４６ 連動ロッド
４８ 連動機構
６０ 油圧シリンダ
６２ シリンダロッド
６８ リニアガイド
７０ リニアレール
７６ 双方向吐出ポンプ
７８ 速度可変可逆モータ
８０ 貯油タンク
８２ 油圧回路
８６ａ、８６ｂ リリーフ弁
８４ 補償回路
８８ マイクロシャトル弁
１００ コントローラ

Claims (5)

1. 予め定められた軌道に沿って走行する車両の軌道系交通システムにおいて、
   車両の前輪および後輪を電動油圧アクチュエータによって自動操舵する操舵機構と、前記軌道の路面に設けられた保護軌道と、該保護軌道に沿って非接触で移動するとともに前記車両の前部および後部の下方に少なくとも各１組設けられた保護輪と、車両の走行中に前記保護輪を前記前輪または後輪の操舵方向と同一の方向を向くように前記操舵機構と連動させる連動機構とを備え、
   前記電動油圧アクチュエータがシリンダロッドを左右輪の少なくとも一方と可動ロッドを介して連結した油圧シリンダと、該油圧シリンダの両油室に作動油を送る双方向吐出ポンプと、該双方向吐出ポンプを駆動する速度可変可逆モータと、油圧回路に許容値以上の油圧が発生したときに作動油を貯油タンクに逃がすリリーフ弁とを介設した閉油圧回路からなることを特徴とする軌道系交通システム。
2. 前記油圧シリンダのシリンダロッドと前記保護輪とは機械的リンク機構で連結され、前記操舵機構が不良で該保護輪が該保護ガイドに接触した場合には、該保護輪が該保護軌道から受ける反力により車両の操舵が補償されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の軌道系交通システム。
3. 前記油圧シリンダが片ロッドシリンダの場合、前記双方向吐出ポンプに流入する油量と該ポンプから流出する油量とのシリンダロッド分の体積差を解消する補償回路を前記油圧回路に設けたことを特徴とする請求項１に記載の軌道系交通システム。
4. 前記油圧シリンダのシリンダロッドと左右輪の一方に接続され該シリンダロッドに対して長手軸方向が傾斜した角度で配置された前記可動ロッドとの連結部をリニアレール上で該油圧シリンダの長手軸方向に摺動するリニアガイドにより支持させたことを特徴とする請求項１に記載の軌道系交通システム。
5. 一端が車体側に取り付けられ、他端が前記保護輪に取り付けられ、常に該保護輪が車両の直進方向に向くように弾性力を付与する中心復元バネ装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の軌道系交通システム。

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