JP2010018187A - 斜面昇降機の水平維持システム - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜角度が変化するレールに沿って走行する場合であっても、車両における搭乗者の安全と乗り心地を損なうことを防止することができる斜面昇降機を提供する。
【解決手段】斜面昇降機は、走行位置検出部で現在走行している走行位置を検出し、その検出した走行位置に応じた角度情報に基づき、制御部が傾動手段により前記下部車両に対して傾動させて上部車両を略水平に維持するようにして走行する。この結果、斜面昇降機は、傾斜角度が変化するレールに沿って走行する場合であっても、上部車両における搭乗者の安全と乗り心地を損なうことを防止して、モノレール上を走行することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、斜面昇降機の水平維持システムに関するものであり、特に、水平面に対して勾配が変化する軌条を走行する駆動装置を有する下部車両と、人員を搭乗させる上部車両とを備えた斜面昇降機に関する。

従来、モノレールカーなどの斜面昇降機は、車両が斜面を昇降することによって、その車両に搭乗する人員を搬送するものである。特に、本モノレールカーは、敷設した鋼製のレール上をスリップせずに走行するために、レールにラックを付設し、そのラックと噛合したピニオンをモータにて駆動する構成となっている。

また、このような斜面昇降機では、例えば、特許文献１に示すように、水平面に対して勾配が変化する軌条を走行する駆動装置を有する下部車両と、人員を搭乗させる上部車両とで構成されている。この場合においては、傾斜角度が一定の角度となるようにレールが敷設されており、そのレールの一定の傾斜角度に合わせて、上部車両が水平となるように下部車両と連結されているため、上部車両における搭乗者の安全と乗り心地を損なうことなく走行させることができる。
特開２００１−４８００９号公報

しかしながら、上述したような斜面昇降機では、斜面に沿ってレールを敷設すると、その斜面の傾斜角度によってレールの傾斜角度が変化するため、斜面昇降機自体が一定の角度とならず、レールの傾斜角度の変化に合わせて上部車両が傾き、上部車両における搭乗者の安全と乗り心地を損なうおそれがあった。

本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、傾斜角度が変化するレールに沿って走行する場合であっても、車両における搭乗者の安全と乗り心地を向上することができる斜面昇降機を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。

すなわち、請求項１記載の本発明では、駆動装置に連動連結したピニオンとラックとの機構を介して、水平面に対して勾配が変化するモノレール上を走行させる下部車両と、人員を搭乗させる上部車両とを備えた斜面昇降機において、前記上部車両は、傾動手段により前記下部車両に対して傾動可能に連結されており、前記下部車両は、走行時の走行位置を検出する走行位置検出部と、前記走行位置に応じた角度情報が記憶された角度情報記憶部と、前記走行位置と前記角度情報とに基づいて、傾動手段により前記上部車両を略水平に保持させる制御部とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記走行位置検出部は、駆動装置の走行駆動モータに付属するエンコーダ情報に基づいて走行位置を検出することを特徴とするものである。

さらに、請求項３記載の本発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記上部車両には、走行時の車両の傾斜角度を検出する傾斜角度検出部が設けられ、前記制御部は、前記傾斜角度検出部で検出する傾斜角度が所定の傾斜角度範囲を超えた場合に、走行を停止させるように制御することを特徴とするものである。

（１）請求項１に記載の発明によれば、斜面昇降機は、走行位置検出部で現在走行している走行位置を検出し、その検出した走行位置に応じた角度情報に基づいて、制御部が傾動手段により前記下部車両に対して傾動させることにより上部車両を略水平状態を維持しながら斜面上を走行することができる。この結果、斜面昇降機は、傾斜角度が変化するレールに沿って走行する場合であっても、上部車両における搭乗者の安全と乗り心地を損なうことを防止して、モノレール上を走行することができる。

（２）請求項２に記載の発明によれば、斜面昇降機にはレールに付設したラックに噛合させるピニオンが設けられ、斜面昇降機はそのピニオンにより走行させている。また、斜面昇降機は、駆動装置の走行駆動モータにエンコーダを付属している。そして、走行位置検出部が走行駆動モータから得られるエンコーダ情報に基づいて走行位置を検出し、その走行位置とモノレールの勾配の変化点までの距離を計算するようにしている。このようにして、斜面昇降機は、ラック及びピニオン駆動方式を採用しており、走行速度を変更させたか否かに拘わらず、走行された位置を容易に、かつ、正確に検出することができる。

（３）また、請求項３に記載の発明によれば、斜面昇降機は、上部車両の傾斜角度が所定の傾斜角度の範囲を超えたことを傾斜角度検出部で検出した場合には、安全のために走行を停止させるので、特定の傾斜角度を超えて走行させることがなく、上部車両における搭乗者の安全と乗り心地を損なうことなく走行させることができる。

以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。

［斜面昇降機の構成］
図１及び図２は、本発明に係る斜面昇降機の好適な一実施形態として採用されるモノレールカー１０を示している。図１は、そのモノレールカー１０の構成を示す概観図であり、図２は、そのモノレールカー１０の下部車両１４の構成を示す概観図である。

モノレールカー１０は、図１に示すように、敷設されたレール２０上を走行する装置である。

レール２０は、走行方向に伸延した略正方形断面の上下角パイプを所定の上下間隔を保持して配置されており、走行方向に伸延されている。図１（ｂ）に示すように、また、レール２０の上角パイプの下面には、歯を下方向に突出させたラック４６が付設されている。また、レール２０の上角パイプには、導体よりなる給電レール４２が長手方向に伸延させて配置されている。

本実施形態におけるモノレールカー１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、上部車両１２と下部車両１４とから構成される。

上部車両１２は、人員を搭乗させるキャビン２１を備えた車両である。上部車両１２の下部には、枠形状を有する固定フレーム２２が配設され、固定フレーム２２は上下２段構成の第１固定フレーム２２ａと第２固定フレーム２２ｂとで構成されている。第１固定フレーム２２ａと第２固定フレーム２２ｂとの間には、所定間隔を有して空気ばね２８が複数個配設されている。第２固定フレーム２２ｂの下部には、下方に向かって突出した保持フレーム２２ｃが設けられている。なお、図１（ｂ）に示すように、モノレールカー１０には、符号３０はオイルダンパーであり、符号３８は浮き上がり防止用ゴムバッファが配設されている。

下部車両１４は、レール２０に沿って走行する駆動装置１８を有する車両である。図１（ａ）に示すように、駆動装置１８には、レール２０の上方から当接するように車輪３６ａが走行方向に２個配設されている。また、上下のレール２０の左右側方から当接するようにガイドローラ３６ｂが複数個配設されている。さらに、図１（ｂ）に示すように、駆動装置１８には、レール２０に付設したラック４６に噛合させるピニオン３４が設けられている。このように、モノレールカー１０は、車輪３６ａ、ガイドローラ３６ｂ及びピニオン３４により走行させることとなる。また、駆動装置１８には、ピニオン３４等を駆動させるための減速電動機４４にて駆動する構成となっている。

このように、レール２０に付設したラック４６に噛合させるピニオン３４が設けられ、ピニオン３４により走行させるので、走行速度を変更させたか否かに拘わらず、走行された位置を容易に、かつ、正確に検出することができる。

また、下部車両１４には、上部車両１２を支持するための枠形状の支持フレーム１６が設けられている。そして、その支持フレーム１６の略中央には、上部車両１２と傾動自在に連結する傾動軸１１が配設されている。

傾動軸１１は、以下のように構成されている。すなわち、上部車両１２の保持フレーム２２ｃの略中央部から下方に突出した上側軸支持部材１１ａが配設され、下部車両１４の支持フレーム１６上に下側軸支持部材１１ｂが配設され、そして、傾動軸１１が上側軸支持部材１１ａと下側軸支持部材１１ｂとに軸支されている。このように、上部車両１２は下部車両１４に対して傾動軸１１を軸部として傾動自在に設けられている。

そして、下部車両１４には、図１（ａ）に示すように、上部車両１２を傾動軸１１を軸として垂直方向に角度を変化させて傾動させるためのシリンダ２６（傾動手段）が配設されている。このシリンダ２６は、油圧式のものであり、油圧によりシリンダヘッド２６ｂがシリンダ本体２６ａに対して伸縮自在に設けられている。シリンダ本体２６ａは、図２に示すように、支持フレーム１６の中央より後側位置に回動自在に軸支されており、シリンダヘッド２６ｂの先端部は上部車両１２側に設置された第２固定フレーム２２ｂの後側位置に回動自在に軸支されている。そして、シリンダ本体２６ａに対してシリンダヘッド２６ｂを伸延させると、上部車両１２は下部車両１４に対して後側が持ち上げられた状態で傾動することとなる。このように、モノレールカー１０は、シリンダ２６により、上部車両１２を下部車両１４に対して傾動させながら走行することができる。また、図１（ｂ）に示すように、下部車両１４には、制御盤５４が配置されている。

また、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、下部車両１４には、支持フレーム１６の後側端部から上方に突出して長方形を有する板材１７が設けられている。板材１７には、４個のリミットスイッチ１５ａ〜１５ｄが上下に所定間隔を有して設けられている。図２で図面視して、下から第１番目の第１リミットスイッチ１５ａは上部車両１２が下部車両１４に対して３°の傾きまで傾動させるためのものであり、下から第２番目の第２リミットスイッチ１５ｂは１５°の傾きまで傾動させるためのものであり、下から第３番目の第３リミットスイッチ１５ｃは２２°の傾きまで傾動させるためのものであり、下から第４番目の第４リミットスイッチ１５ｄは３８°の傾きまで傾動させるためのものである。

さらに、上部車両１２の第１固定フレームの後側端部から下方に突出し、弓形状に曲げられた長細い板材１３が配設されている。また、その長細い板材１３の略先端部には、姿勢制御用ストライカ１９が設けられている。姿勢制御用ストライカ１９は、断面視して「く」の字形状を有する突出体が水平方法に突設されている。

このように、モノレールカー１０は、上記長細い板材１３を上部車両１２と共に傾動自在に設けられており、長細い板材１３先端部に取り付けられた姿勢制御用ストライカ１９が、第１番目から第４番目のいずれかのリミットスイッチ１５ａ〜１５ｄの先端部を上方または下方から押圧した後、突出体内に係止することにより、そのリミットスイッチがＯＮ状態になったことを検出するようにしている。

また、このモノレールカー１０は、上部車両１２の第２固定フレームの略中央部に、その上部車両１２の水平位置からの傾きを検出する傾斜角度検出部５３（図３参照）を設けており、その傾斜角度検出部５３で所定角度以上の傾きを検出したときに、モノレールカー１０の走行を停止するようにしている。

［斜面昇降機の電気的構成］
本実施形態におけるモノレールカー１０の電気的構成などについて図３を用いて説明する。図３は、モノレールカー１０の機能構成を示すブロック図である。

モノレールカー１０には、図３に示すように、下部車両１４側に、走行される走行位置を検出する走行位置検出部５１と、前記走行位置に応じた角度情報が記憶された角度情報記憶部５２と、前記走行位置検出部５１での走行位置と前記角度情報記憶部５２での角度情報とに基づき、傾動手段により前記上部車両１２を略水平に保持させるシーケンサ５０（制御部）とが設けられ、上部車両１２側に、上部車両１２の傾斜角度を検出する傾斜角度検出部５３が設けられている。

走行位置検出部５１は、駆動モータに備えたエンコーダ情報に基づき走行位置の検出を行うものである。すなわち、下部車両１４の駆動装置１８に備えた２つの減速電動機４４は、エンコーダを付属するもので、始点から終点まで駆動モータが駆動して現在の走行位置を走行位置情報としてエンコーダ化し、走行位置検出部５１がエンコーダ化した走行位置情報を取り込んで走行位置を検出するようにしている。そして、走行位置とモノレールの勾配の変化点までの距離を計算するようにして、シリンダヘッド２６ｂの伸縮開始点までを計算している。

しかも、本実施形態におけるモノレールカー１０は、レール２０に付設したラック４６に噛合させるピニオン３４が設けられ、ピニオン３４により走行させるので、走行速度を変更させたか否かに拘わらず、上記エンコーダ情報に基づいて走行された位置を容易に、かつ、正確に検出することができる。すなわち、走行速度にかかわらず、常に、所定箇所における水平制御を行うことができる。

なお、図３では、走行位置検出部５１及び角度情報記憶部５２は、シーケンサ５０（制御部）とは別体にしているが、シーケンサ５０内に一体にして設けることもできる。

角度情報記憶部５２は、走行位置に応じた角度情報が記憶されたものである。そして、モノレールカー１０が走行することにより、現在走行している走行位置での角度情報がシーケンサ５０に取り込まれるようになっている。

シーケンサ５０は、駆動装置１８などの駆動制御を主とすると共に、上記走行位置と角度情報に基づきシリンダ２６の駆動制御を行うものである。すなわち、現在走行している走行位置の情報を走行位置検出部５１から取り込むと共に、その走行位置での角度情報を角度情報記憶部５２から取り込み、シリンダ本体２６ａからのシリンダヘッド２６ｂの伸縮量を決定して、上部車両１２の下部車両１４に対する傾きの大きさを決定する制御を行う。

また、シーケンサ５０は、上部車両１２の傾斜角度が所定の傾斜角度の範囲を超えたことを傾斜角度検出部５３で検出した場合には、安全のために走行を停止させるように制御を行う。

次に、実施する一例について図４を用いて以下に説明する。図４は、モノレールカー１０が走行する側方からの経路を示す説明図である。すなわち、図４は、平均して略３°傾斜を有する第１傾斜面Ａ１と、平均して略２２°傾斜を有する第２傾斜面Ａ２と、平均して略３８°傾斜を有する第３傾斜面Ａ３と、平均して略１５°傾斜を有する第４傾斜面Ａ４とを有すると共に、第１傾斜面から第２傾斜面に変化する第１勾配変化面Ｂ１と、第２傾斜面から第３傾斜面に変化する第２勾配変化面Ｂ２と、第３傾斜面から第４傾斜面に変化する第３勾配変化面Ｂ３とを有する傾斜面の一例として示している。

図４に示すような傾斜面において、モノレールカー１０が走行する場合には、走行位置に応じてレールの傾斜角度が変化することとなるが、その走行位置に応じた傾斜角度が認識されているので、上部車両１２を傾動させる傾斜角度の調整により、上部車両１２を略水平に維持した状態で走行可能となる。

具体的には、モノレールカー１０が３°の勾配の傾斜地にある始点から上り勾配に進む場合、まず傾斜面は符号Ａ１に示すように傾斜が３°の上り勾配を有している。この場合において、モノレールカー１０は始点ではシリンダ２６のシリンダヘッド２６ｂはほぼ収縮した状態で、モノレールカー１０の上部車両１２は下部車両１４に対して３°傾動し、上部車両１２は略水平状態となっている。この状態でモノレールカー１０は始点を出発し、上部車両１２は略水平状態で維持しながら勾配が３°の傾斜面Ａ１２を走行する。

次に、第１勾配変化面Ｂ１は、傾斜面の勾配が略３°から略２２°に変化する傾斜面を有している。その第１勾配変化面Ｂ１の手前のＣ１地点において、シリンダヘッド２６ｂが伸延し始め、第１勾配変化面Ｂ１ではシリンダヘッド２６ｂを伸延状態でモノレールカーは走行する。そして、第１勾配変化面の終点の手前のＤ１地点において、上部車両１２の後側端部に配設されている弓形状の細長い板材１３に設けた姿勢制御用ストライカ１９が第３リミットスイッチ１５ｃを押し下げることにより、シリンダヘッド２６ｂの伸縮が停止するようにしている。そして、シリンダヘッド２６ｂの伸延状態が停止状態となり、モノレールカー１０は、次の第２傾斜面Ａ２を走行することとなる。

以下、図２（ｂ）に示すように、第２傾斜面Ａ２では下部車両１４に対して上部車両１２を略２２°で傾動して走行し、図２（ｃ）に示すように、第３傾斜面Ａ３では下部車両１４に対して上部車両１２を略３８°で傾動して走行し、図２（ｄ）に示すように、第４傾斜面Ａ４では下部車両１４に対して上部車両１２を略１５°で傾動して走行することとなる。そして、各傾斜面の角度に応じてシリンダ２６の制御を行いながら、モノレールカー１０は麓側の始点から出発して、山頂側の１５°の勾配の傾斜地に設けられた終点を折り返し、また麓側に引き返すようになっている。

尚、最終的に上り勾配の終点（下り勾配の始点）では、モノレールカー１０の上部車両１２は下部車両１４に対して１５°傾動した状態で停車し、下り勾配の終点（上り勾配の始点）では、モノレールカー１０の上部車両１２は下部車両１４に対して３°傾動した状態で停止する。

この結果、モノレールカー１０は、傾斜角度が変化するレールに沿って走行する場合であっても、上部車両１２は常に水平位置を維持した状態で走行でき、上部車両１２における搭乗者の安全と乗り心地を損なうことを防止することができる。

［斜面昇降機の処理の説明］
以下、モノレールカー１０の詳細動作について図５のフローチャートを用いて更に具体的に説明する。図５はモノレールカー１０におけるメイン処理を示すフローチャートである。

まず、シーケンサ５０は、図５に示すように、前進又は後進するか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、シーケンサ５０は、前進または後進かの判定をした後、前進時または後進時には以下に示すフローに従って処理を行う。

前進時でのステップＳ１２において、まず、シーケンサ５０は、モノレールカー１０が勾配の変化の始点か否かを判定する。そして、勾配の変化の始点であると判断した場合にはステップＳ１３に処理を移す。勾配の始点でない場合にはステップＳ１２の処理を繰り返す。

次に、ステップＳ１３において、勾配が大きくなるのか否かを判定する。すなわち、シーケンサ５０は、前進する方向の傾斜面が現在の走行位置の傾斜面よりも勾配が大きくなるのか否かを判定し、勾配が大きくなると判定した場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ２１に処理を移す。これに対して、勾配が大きくならない（すなわち勾配が小さくなる）と判定した場合には（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ３１に処理を移す。

次に、ステップＳ２１に移行した場合の処理について説明する。まず、ステップＳ２１において、シーケンサ５０は、シリンダ２６の正転（伸延）指令を行う。次いで、ステップＳ２２において、上部車両の傾斜は異常でないか否かを判定する。すなわち、上記上部車両１２に取り付けた傾斜角度検出部５３が所定角度を超えて傾いた場合には車両停止する（ステップＳ１４）。異常でない場合には、ステップＳ２３に処理を移す。

この後、ステップＳ２３において、シーケンサ５０は、勾配の変化の終点か否かを判定する。勾配の変化の終点であると判定した場合には、次のステップＳ２４においてリミットスイッチをオンとする。そのリミットスイッチのオンにより、シーケンサ５０は、次のステップＳ２５において、シリンダ２６の正転指令を停止するように制御する。

次に、ステップＳ２６において、上部車両の傾斜は異常でないか否かを判定する。すなわち、上記上部車両１２に取り付けた傾斜角度検出部５３が所定角度を超えて傾いた場合には車両停止する（ステップＳ１５）。異常でない場合には、一旦処理を終了させ、ステップＳ１１に処理を移す。

次に、ステップＳ１３において、勾配が小さくなる場合での処理を説明する。まず、ステップＳ３１において、シーケンサ５０は、シリンダ２６の逆転（収縮）指令を行う。次いで、ステップＳ３２において、上部車両の傾斜は異常でないか否かを判定する。すなわち、上記上部車両１２に取り付けた傾斜角度検出部５３が所定角度を超えて傾いた場合には車両停止する（ステップＳ１４）。異常でない場合には、ステップＳ３３に処理を移す。

次に、ステップＳ３３において、シーケンサ５０は、勾配の変化の終点か否かを判定する。勾配の変化の終点であると判定した場合には、次のステップＳ３４においてリミットスイッチをオンとする。そのリミットスイッチのオンにより、次のステップＳ３５においてシリンダ２６の逆転指令を停止するように制御する。

次に、ステップＳ３６において、上部車両の傾斜は異常でないか否かを判定する。すなわち、上記上部車両１２に取り付けた傾斜角度検出部５３が所定角度を超えて傾いた場合には車両停止する（ステップＳ１５）。異常でない場合には、一旦処理を終了させ、ステップＳ１１に処理を移す。

このようにして、モノレールカー１０は、走行する走行位置を検出し、その検出した走行位置に基づいたレールの傾斜角度データが記憶されており、その傾斜角度データと走行位置とに基づく角度で、上部車両１２をシリンダ２６を用いて傾動させるので、傾斜角度が変化するレールに沿って走行する場合であっても、上部車両１２は常にほぼ水平状態を維持することができ搭乗者の安全と車両における乗り心地を損なうことを防止することができる。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本実施形態における斜面昇降機の全体構成を示す概観図である。 （ａ）は全体構成を示す側面図である。 （ｂ）は下方（車両の後側）からの正面図である。 本実施形態における斜面昇降機の下部車両の構成を示す概観図である。 （ａ）は略３°の傾斜面での下部車両の構成を示す側面図である。 （ｂ）は略２２°の傾斜面での下部車両の構成を示す側面図である。 （ｃ）は略３８°の傾斜面での下部車両の構成を示す側面図である。 （ｄ）は略１５°の傾斜面での下部車両の構成を示す側面図である。 本実施形態における斜面昇降機の電気的構成を示すブロック図である。 本実施形態における斜面昇降機が走行する経路を示す説明図である。 本実施形態における斜面昇降機において実行される制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ モノレールカー
１２ 上部車両
１４ 下部車両
１６ 支持フレーム
１８ 駆動装置
２０ レール
２６ シリンダ
３４ ピニオン
４６ ラック
５０ シーケンサ（制御部）
５１ 走行位置検出部
５２ 角度情報記憶部
５３ 傾斜角度検出部

Claims (3)

1. 駆動装置に連動連結したピニオンとラックとの機構を介して、水平面に対して勾配が変化するモノレール上を走行させる下部車両と、
   人員を搭乗させる上部車両とを備えた斜面昇降機において、
   前記上部車両は、傾動手段により前記下部車両に対して傾動可能に連結されており、
   前記下部車両は、
   走行時の走行位置を検出する走行位置検出部と、
   前記走行位置に応じた角度情報が記憶された角度情報記憶部と、
   前記走行位置と前記角度情報とに基づいて、傾動手段により前記上部車両を略水平に保持させる制御部とを備えたことを特徴とする斜面昇降機。
2. 前記走行位置検出部は、駆動装置の走行駆動モータに付属するエンコーダ情報に基づいて走行位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の斜面昇降機。
3. 前記上部車両には、走行時の車両の傾斜角度を検出する傾斜角度検出部が設けられ、
   前記制御部は、前記傾斜角度検出部で検出する傾斜角度が所定の傾斜角度範囲を超えた場合に、走行を停止させるように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の斜面昇降機。

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