JP2011207394A - 車輪敷き詰め電車 - Google Patents

Abstract

【課題】雨風に影響されることのなく耐久性に優れた高速車両システムを提供する。
【解決手段】パイプ状の閉鎖空間で、レール閉鎖扉７７を設け、駆動モータ７１およびターボコンプレッサ７４によって、高圧空気を作り送り出す。客車１０８の外側左右と上側に風受けを設け、客車１０８は後方から来る風圧を受けて走行する。この時、高速にする為に車輪と客車１０８を分離し、エネルギーを最小に節約する為に客車１０８のみで走行する。
【選択図】図９

Description

本発明は日本の新幹線をさらに高速にする為に車輪と客車を分離したタイプである。
磁気浮上リニアー新幹線の磁気浮上の変わりに床に車輪を敷き詰めて、その上を箱型の客車が転がり前進する。前進する為に高圧空気を後方から圧送する。
さらに浮く為に飛行翼を複数設置し、飛行翼の下面からエアを噴出し浮上力を得て、前進力を得る為に地上の動車輪１，２を回転せしめ。その上を客車が飛ぶ様に進む。

日本には新幹線が活躍しているが、さらなる高速が要求されている。新幹線より早い、
磁気浮上リニアー電車が考えられているが、車両側に超伝導磁石を装着し地上側に常電導コイルを設けて車両を浮上走行せしめる。

磁気浮上リニアー電車の良い箇所は
（１）磁力の反発力で浮上しているので前進抵抗力が無く、少ない力で前進できる。
（２）前進力を得る為に磁気の引力、反発力フレミングの法則を使い前進している。
（３）浮上して為、高速が出し易い。
悪い箇所は

（１）雨、が降ると電磁石の電気が漏れる。
（２）風が強いと横スベリが起こり、横滑り防止の車輪に負荷がかかる
（３）風や横揺れ振動が起こると、振動が止まらない
（４）磁力の浮上力には、限りが存在し沢山の乗客が乗れない
（５）精密な為、貴金属を使う為、高価である
（６）磁気はゴミ、の影響が大きく故障の原因となる

新幹線の確実さと、磁気浮上リニアー電車の高速が要求されている。
（１）雨が降ると水溜まりが出来、高速電車にはハイドロプレーン現象が起こる
（２）風が強いとゴミが飛んで来て、故障の原因となる
（３）風による横揺れ振動が止まらない
（４）磁力の浮上力は少ないので多人数の人が乗れない、耐衝撃荷重値も少ない
（５）レールにコイルが在るが、最大磁力に設定して在るのは、無駄である
（６）超伝導磁石を装着冷却機能が必要な為、故障が多くなる
（７）貴金属を使う為、高価である
（８）常電導コイルは露出しているので、鉄くずを吸い寄せる磁気漏れする事となる

最も簡単な手段で車軸コロを線路の変わりに並べる。その上に箱型客車を走らせる。止まる時は車軸コロの届かない高さに留まる。最も簡単安価な手段で車軸を線路の変わりにした、最も故障しないで、単純な形で油脂類を供給するだけの、メンテナンスで性能耐久時間が百万時間を得る。

《レール構成》実施例１をもって説明する
《図１》を見ながら、車輪と客車を分離し、普通の電車の車輪を分離した形である。
地下のパイプ状の閉鎖空間で、第１駅から次駅まで空転する空転車輪３を備えた空転車輪台１２を向かい会わせて、敷き詰める。
パイプ状の閉鎖空間は地下鉄を想定しているが、地上の場合は《図７》を見て、サイドカバー２６、上カバー２８を用いて走行するものとする。
駆動モーター７１、ターボコンプレッサー７６によって高圧空気圧を作り、《図１０》を見ながら、レール閉鎖扉７７を進行方向後ろ部に設け、高圧空気を送り出せる。

駅ホームや、レール分かれ部３０は適当に動車輪２を並べる。
これは停止した、駅ホームに 駆動モーター２４、CVT変速機２７、によって ０〜１００Km/H迄加速出来る様に作られる。
駅ホームや、レール分れ部３０はレール閉鎖扉７７によって、レール部より分枝されている。高圧空気が駅ホームに進入し無くする。《図３》を見ながら、駅ホームで客車が動き始める為に、両端動車輪２、が客車の長さ以下の間隔で設けてある。レール閉鎖扉７７は電車のスケジュールによって、開閉され駅ホームに進入し安くする。

《図３》を見ながら、
駆動モーター２５→CVT変速機→車軸ギア９６→
チエン９５→車軸ギア９７→動軸９１→両端動車輪２
これにより両端動車輪２が客車１０８を加速移動させる。両端動車輪２と次の両端動車輪２の間は空転車輪３が存在するが、客車が脱線し《図３》を見て、
ない為である。
これにより両端動車輪２が客車１０８を加速させる。《図９、１０》を見ながら、レール部できつい登りの箇所は、両端動車輪２、が客車の長さ以下の間隔で設けてある、この
動力の助けを借りながら加速、登坂する。
湾曲した線路では、スピードを上げる必要が無いが、過ぎると加速する事となる。

《図9,1１》を見ながら、電車の始発第３ホーム３７、始発第４ホーム３８への進入経路は、《図９右上》上から下へ下りて来た電車が、レール分かれ部３０の所で指向動輪
１０により車両が右側へ押しやる方向〔横〕に回転している。それで始発第４ホーム３８へ進入出来る。指向動輪１０、は進行方向に垂直に、横左右へ押しやる方向に回転している。始発第１ホーム３５、始発第２ホーム３６から出て行く時は、電車は指向動輪１０が無くても良い。
ここで両端動車輪２の表面はゴムなどで出来ている。又台形をしているのは、湾曲部で外側にふられると外輪に行くほど回転半径が大きいためスムーズに回転する。
内部にエアチューブを挿入する事も騒音対策になる。

《客車構成》
《図１、４》を見ながら、普通の電車の車輪を分離した形であり、箱型の二階建であるが、下部中央にエンジン４５を積載しコンプレッサー７２を回し、この空気圧を操作動力として使う、又発電機を回し電気を起こしバッテリーに充電しながら、照明、操作機器、制御機器にも使用する。 最も大切なブレーキ、アクセルのシステムは《図８》を見ながら、普通、電車の車輪を停止する方法でブレーキを掛けるが、ブレーキ板５７を下に押し下げ床板３３を摩擦する形で停止する。

《図８》を見ながらブレーキ板５７に取り付けたブレーキレーバー５８はレバー軸５６に嵌装されている。エアシリンダー５９が車体とブレーキ板５７の間に装備されエアシリンダー５９が伸びるとブレーキ板５７が下がり床板３３に接触し停止する構造となる。走行時はブレーキ板５７を上に押し上げ収納する。
アクセルを運転手が最大に操作すれば、《図４，７》を見ながら、風受け５，７、上風受け９が進行方向に９０度になる。これにより後ろから来る、風圧が受けられる為に、電車は増速する事となる。

風受け５，７上風受け９が進行方向に９０度になる為には、風受け軸６，を中心に回転するがシリンダー６７がシリンダー軸６８と風受け５，７に付くシリンダー軸６６とを結び開閉を作用する。
アクセルを運転手が最小に操作すれば、風受け５，７、上風受け９が進行方向に１０度になる。これにより後ろから来る、風圧が逃げられる為に電車が減速する。
この客車は最大増速時には、風受け５，７、上風受け９が進行方向に９０度になる。これにより後ろから来る、風圧が受けられると同時に前からも負圧で引くので、電車は増速する事となる。

風受け５，７、上風受け９には風受けゴム６２、６１が先端に取り付けられている。これは風圧を逃さ無い為に付けた。客車は常に左右、上下に揺れている、客車と地下鉄の壁との間隔は一定では無いからだ。
《ポンプ室構成》
電車を動かす大事な進行エンジンに当たる
《図9》を見て、各駅にポンプ室６４が２ヶ所存在する。左側が押す為の高圧空気を製造するポンプ室である。右側が引く為の負圧空気を製造するポンプ室である。

《図１０》を見て、各駅にポンプ室６４が４ヶ所存在する。
このポンプ室がとても大切である、電車の性能を左右するエンジンの役目をする。
客車には操作用設備、冷暖房以外はまるで無く、座席のみの箱だけの客車である。
ポンプ室６４、の高圧空気側では、２０００ｍ2エアータンク７３、がありコンプレーサー
７４、によって高圧空気が存在する。客車が出発する時電磁ストップ弁４８を開放し、高圧空気を放出する。ターボポンプ４６と駆動モーター７１が最大回転すると、客車を後押しする大量の高圧空気を押し出す能力がある。客車を後押しする高圧空気は、レール開閉扉７７と次駅レール開閉扉７７の１閉区間のみとして効率を上げる。

図９の右側、ポンプ室６４の負圧空気側では、１０００ｍ2エアータンク７０、がありコンプレーサー４６、によって真空空気が生成、備蓄する。客車が出発する時真空タンクの電磁ストップ弁４８を開放し、レール内をより低圧にする。ターボポンプ４６と駆動モーター７１、が最大回転すると、客車を大量の負圧空気で引く能力がある。
レール開閉扉７７をシリンダー７５が動かし地下鉄を閉鎖する。扉シール１１１が空気漏れを防ぐ構造である。

《運行管理》
大事な運行指示コンピユータ設備は中央指令所９９にあり、
（１）各駅進行方向前、後ろのレール上のATS１０６
（２）各駅進行方向前、後ろのレール閉鎖扉７７
（３）駅の第１、第２ホームの所在確認センサー１１７
（４）乗客の乗り、降りに合わせドアを閉めて終了を送信する
を光ケーブルで結び、コンプユーターで運行管理をする。
レール開閉扉７７のシリンダー７５を動かし、ドアの開閉を決める。

レール閉鎖扉７７とレール閉鎖扉７７との間には電車は1台しか居ないと言う、感覚でプログラムを組みポンプ室６４の高圧空気側で押し出すと、ターボポンプ７４と高圧タンク７３の電磁弁４８を全開する。同時にポンプ室６４の負圧空気側でターボポンプ４６真空タンク７０、の電磁弁４８を全開し引く、このプログラムで客車を動かして行く。
高圧空気を作用させて押し出す作用の方が引く力より大きくなる。
《図９》見ながら、駅を出発する時は進行方向後ろのレール開閉扉７７駅ホームの所在確認センサー１１７で電車が「居る」、「居ない」を知り、第１ホームに「居る」と、第２ホームへの迂回を指示する、などを組み込む。電車を次駅のどのホームに入れるかは、指向動輪１０をどちらに回転するかで、決まる
《図５》見ながら、これは地下鉄より外に出て走る場合である。サイドカバー２６、上カバー２８を設けた場合の図である。それぞれのカバーはかなり強度が必要である。
高圧空気を受けても平気な強度があれば、接続方法は問わない。空気の漏れが無いようにする事、故障のとき、助けにいける様に考察する。

《実施例２》
《レール構成》《図１２、１３》を見ながら、レールは普通の２本平行の電車用である、
《客車の構造》
客車は普通の電車である、箱型の客車に鉄道用の車輪が取り付いて、どこメーカの電車でも良いが、進行用モータが要らない為、乗客を乗せる荷重に耐える構造である。実施例１とほとんど同じシステムである。下風受け８が実施例１より大きく先端に下風受けゴム６３が付いている。これで高圧空気を捕らえて前進の推進力とする。
ブレーキの作用は今まで通りの車輪に押し当て、摩擦によって減速するタイプである。レール切り替え部３０はレールの曲がりである。（現在使われている、普通のやり方）

《実施例３》
《レール構成》《図１４、１６》を見ながら、駅の近くのレールは両端動車輪２と空転車軸３を２列に並べて配置する。駅から離れると中心動車輪１、と空転車軸３を次の駅の信号待ち場所３２の所まで、並べる。これは両端動車輪２を並べるのが、もったいない為である。それでも５０メートル間隔に駆動モーター２４が必要であるが、電動
コイルを並べるよりも安上がりである。駆動モーター２４や減速機６５、中心動車輪１
を１キロメートル間隔に２０セット並べる。時速３００メートル/Hで走るときは、各中心動車輪１が働く時間は数秒である、その為フライホイル効果を使用できる。

つまり３００メートル/H以上で走れる回転数で回転を上げておく。これにより少ない力で加速する。途中で停止したとき、客車が５０メートルより短いときは、補助車輪１０３で中心動輪１の所まで、進行する。
（１）駅の近くでは《図１８、２３》を見て、
駆動モーター２４→CVT変速機２７→車軸ギア４９→チエン５３→車軸ギア５０→
動軸９１〔2分〕→車軸ギア５１→チエン５４→
車軸ギア５２→両端動車輪２
両端動車輪２と両端動車輪２の間に空転車軸３を挟んで配置する。
（２）駅をはなれると、《図１７》を見て
駆動モーター２４→動軸８９→車軸ギア９６→車軸ギア９７→中心動車輪１
中心動車輪１と中心動車輪１の間に空転車軸３を挟んで配置する。

（３）駅のレール分かれ部３０、《図２２》を見て
レール分かれ部３０は ４０メートル程度である。客車の最大長さ１０輌ぐらいである
レール分かれ部３０は、実施例１，２と同じで、電車の始発第３ホーム３７、始発第４ホーム３８への進入経路は、《図２２右上》上から下へ下りて来た電車が、レール分かれ部３０の所で指向動輪１０により車両が右側へ押しやる方向〔横〕に回転している。

これはレールを切り替える事と同じであるが、レールを左右に振り分けなくても、
指向動輪１０により車両が右側か、左側へ押しやる方向〔横〕に回転させる、この回転で十分振り分けができる。
それで始発第４ホーム３８へ進入出来る。指向動輪１０、は進行方向に垂直に、横左右へ押しやる方向に回転している。始発第１ホーム３５、始発第２ホーム３６から出て行く時は、電車は指向動輪１０が無くても良い。

《図２３》を見ながら〔 〕内：動車輪数
第１駅第１ホーム３７〔2列〕→レール分かれ部３０〔2列〕→
両端動車輪加速部４１〔2列〕→中心動車輪部（定速）４３〔１列〕→中心動車輪減速部４２〔１列〕→レール分かれ部３０〔2列〕→次駅第１ホーム３６〔2列〕
両端動動輪加速部４１は ５キロメートルは長さが必要である。両端動輪減速部
４２は ２キロメートルは必要である

中心動車輪１は直径１メートルで１６００ｒｐｍ回転すると、約時速３００Km/Hがでる。
駆動モーター２４は両端動車輪２、は直径０．４メートルで4000ｒｐｍ回転すると、約時速３００Km/Hがでる。全ての動車輪の外側はゴムで出来ている、中心動車輪１は中にエアが入ってタイヤチューブ構造となっている。
両端動車輪２が台形をしているのは、湾曲部で外側にふられると外輪に行くほど回転半径が大きいため内輪差によってスムーズに回転する。

《図１５、２０》を見ながら、レールの両側に翼受け壁１２１が設定してある、その側壁内側に風受け１７が両側に設置してある。風受け１７は駅から駅の、間走行範囲に同じ高さで、2列で設置したが、もし費用がかさむなら、やめる事もありえる。
しかし下翼１８は数が１０枚以上ありこれを２段に設定すると効果は十分ある。

《客車構造》
客車を分離し、普通の電車の車輪を分離した形である。
《図２０》を見ながら、客車側壁２３、両側に下翼１８が下翼取り付け１９を介し同じ高さに、少し離れて設置してある。 さらに下翼１８には車内コンプレッサ-７２、エアタンク８４から配管されて風穴１４につながれている。これにより下翼１８から下向きに高圧空気が放出される。
《図２１》を見ながら、さらに下翼１８は半月型断面を持つ為に流体浮力を得られ、全翼面積はかなり大きくなる、下翼１８の数は１０個程度にしてある。

風受け１７があればその上に風を吹きつけながら走行するが、風受け１７が無くても
全ての翼揚力を合計すると、高速では1トン近くになる。
超高速では全ての翼揚力を合計すると、大変な揚力となる、これは重力と揚力の２種類の縦荷重をミックスする事で乗り心地を良くする事が狙いである。
この客車には車内コンプレッサ-７２、エアタンク８４が設定されそれを動かすエンジン４５がのっているし、軽油タンク６０も備わり、ここで発電された電気は制御機器１１０に提供される。《図１９》を見ながら補助車輪１０３を一応備えておく、緊急事態で停止すると、補助車輪１０３を使い、中心動輪１の所まで、進行する。普段はシリンダー８１を伸縮させて収納しておく。

《運行管理》
大事な運行指示コンピユータ設備は中央指令所９９にあり、
（１）実施例１と、ほぼ同じで特に示す必要は無い
（２）電車のレール入れ替えはレール分かれ部３０で指向動輪１０を右左に回
転方向を変えるだけである。
（３）実施例１と、レール閉鎖扉７７、ポンプ室６４、風受けが存在しない為
その分簡単である。
（４）実施例１との違いは動車輪１，２、で加速するため、緩やかに加速する。

実施例１全体前部から見た概略図 実施例１のレール部全体上面図 実施例１《図 ２》の A-A矢視図 実施例１《図 ２》の B-B矢視図 《図 ２》の B-B矢視図（地上設置時） 《図 ３》の電車走行時の左側面図 《図 ６》の C-C矢視図風受け開閉拡大部 《図 ４》のD-D矢視図ブレーキ側面図拡大 始発駅上下レール切替え、動力部上面図 始発駅、第２駅切替え部上面図〔複線〕 実施例２ 風圧電車前部から見た概略図 実施例２ 風圧電車前部から見た正面図 実施例２ 全体側面図 実施例３車輪敷き詰め電車レール部概略図 実施例３ 車輪敷き詰め電車の正面概略図 実施例３ 車輪敷き詰め電車床面上面図 実施例３ 《図 １６》の E-E矢視図 実施例３ 《図 １６》の F-F矢視図 実施例３ 《図１８》の走行時の右側面図 《図 １７》の G部拡大図と、その断面図 《図 ２０》 の側面図 上下レール切り替え部上面図 始発駅より次駅レール切替え部上面図

１・・・・中心動車輪 ２・・・・・・両端動車輪
３・・・・・ 空転車輪 ４・・・・・・動車輪くぼみ
５・・・・・ 風受け ６・・・・・・・風受け軸
７・・・・・ 風受け ８・・・・・・・下風受け
９・・・・・ 上風受け １０・・・・・・指向動輪
１１・・両端動車輪台 １２・・・・空転車輪台
１３・・・・ サイド滑車 １４・・・・・風穴
１５・・・・・滑車取付部 １６・・・・・・翼受け
１７・・・・・ 翼受け １８・・・・・下翼
１９・・・・ 翼取付部 ２０・・・動車輪受け
２１・・・・・ 客車１階 ２２・・・・・客車２階
２３・・・・・ 客車側壁, ２４・・駆動モーター ,
２５・・・・駆動モーター ２６・・・・サイドカバー
２７・・・・・CVT変速機 ２８・・・・・・上カバー
２９・・・・・エアパイプ ３０・・レール分れ部
３１・・・・・急な登り坂 ３２・・信号待ち場所
３３・・・・・・床板 ３４・・・・・・座席
３５・・・始発第１ホーム ３６・・始発第２ホーム
３７・・始発第３ホーム ３８・・始発第４ホーム
３９・・次駅第１ホーム ４０・・次駅第２ホーム

４１・・両端動輪加速部 ４２・両端動輪減速部
４３・・中心動輪定速部 ４４・・・・ 定速部
４５・・・・エンジン ４６・ターボコンプレッサー
４７・・・・配管 ４８・・・ 電磁ストップ弁
４９・・・・動車輪ギア１ ５０・・ 動車輪ギア２
５１・・・・動車輪ギア３ ５２・・ 動車輪ギア４
５３・・・・車輪チエン ５４・・ 動車輪チエン
５５・・・・下翼調節部 ５６・・・ レバー軸
５７・・・・ブレーキ板 ５８・・・・ブレーキレバー
５９・・・・エアシリンダー ６０・・・・ 軽油タンク
６１・・・・上風受けゴム ６２・・・・・風受けゴム
６３・・・・下風受けゴム ６４・・・・・ポンプ室
６５・・・・軸減速機 ６６・・・シリンダー軸
６７・・・・シリンダー ６８・・・・シリンダー軸
６９・・・・角度指示器 ７０・・・・真空タンク
７１・・・駆動モーター ７２・・・・コンプレッサー
７３・・・・エアータンク ７４・・ターボコンプレッサー
７５・・・・シリンダー ７６・・・・車輪
７７・・・・レール閉鎖扉 ７８・・・・レール閉鎖扉
７９・・・・ブレーキ板 ８０・・・・ブレーキレバー

８１・・・・シリンダー ８２・・・・・ 空圧動力
８３・・・・レバー軸 ８４・・・・車内エアータンク
８５・・・・動車輪ゴム ８６・・・・動車輪チュ―ブ
８７・・・・操縦機 ８８・・・・ 信号器
８９・・・・動軸 ９０・・・・・ 連結機
９１・・・・動軸 ９２・・・・ 動輪指示器
９３・・・・モーター軸 ９４・・・ 動車輪ギア
９５・・・・チエン ９６・・・・・モーターギア
９７・・・・車軸ギア ９８・・・・・車軸ギア
９９・・・・中央指令所 １００・・光ファイバーケーブル
１０１・・動車輪ベアリング １０２・・・・ 探知器１
１０３・・・・補助車輪 １０４・・・中心動車輪台
１０５・・・・レール １０６・・・ ATS１
１０７・・・・ATS２ １０８・・・ 客車
１０９・・・・乗客 １１０・・・・制御機器
１１１・・・・扉シール １１２・・・ ボルト
１１３・・・・地下鉄路 １１４・・・・表示器
１１５・・・・ジャバラ １１６・・・・角度指示器
１１７・・・・所在センサー １１８・・・シリンダー軸
１１９・・・引き込み線 １２０・・・電車置き場
１２１・・・翼受け壁 １２２・・・ 翼受け

Claims (8)

1. パイプ状の閉鎖空間で、レール閉鎖扉７７を設け、駆動モーター７１、ターボコンプレッサー７４によって、高圧空気を作り送り出し客車外側に左右に、風受け５、７、上側に上風受け９を設け、後方から来る風圧を受けて、走行し次ぎの駅に到着可能とする事を特微とする車輪敷き詰め風圧電車
2. 上記記載の閉鎖空間で駅から駅に達する床に、空転車輪３を進行方向に回転可能にした車輪機能を敷き詰め、その上を客車１０８が走行し到着可能とする事を特微とする特許請求第１項記載 車輪敷き詰め風圧電車
3. 上記記載の駅から駅の閉鎖空間で、レール閉鎖扉７７を設け、駆動モーター７１、ターボコンプレッサー４６によって、負圧空気圧を作り、空間部に向いて電磁ストップ弁４８を開いて空気を吸い取り、風受け５、７、９、を取り付けた客車の前方から負圧
   で引き付け、走行し次ぎの駅に到着可能とする事を特微とする特許請求第１項記載車輪敷き詰め風圧電車
4. 上記記載の駆動モーター７１、ターボコンプレッサー７４によって高圧空気圧を作り、客車外側左右に風受け５、７、上部に上風受け９を設け、後方からの高圧空気圧を受けて前進、走行し次ぎの駅に到着可能とし、客車１０８には車輪７６を備えレール
   １０５の上を走行する 風圧電車
5. 駅から駅に達する距離区間の床に、両端動車輪２と中心動車輪１を駆動源により進行方向に動力回転可能にした車輪機能を敷き詰め、その上を客車が走行し到着可能とする事を特微とする 車輪敷き詰め電車
6. 上記記載の駅に到着する前のレール分かれ部３０において、少なくとも1個以上の指向動輪１０を、進行方向に対しほぼ垂直に回転して、始発第３ホーム３７、始発第
   ４ホーム３８への進行方向を切り替え可能とする事を特微とする特許請求第５項記載 車輪敷き詰め電車
7. 上記記載の駅と駅の間で停止、又は減速する為にブレーキ、停止指示するとエアシリンダー５９が作動ブレーキレバー５８を動かしブレーキ板５７、が床板３３に接触、減速しながら、走行、停止しながら次ぎの駅に到着可能とする事を特微とする特許請求第１項記載 車輪敷き詰め電車
8. 上記記載客車、側壁２３に半月型断面を持つ下翼１８を一定の高さに少なくとも1個以上設け、下翼の風穴１４に空気配管を連結し、さらに線路の両脇に一定の高さより少し低く、駅から駅に全通した風受け１６、１７を持つ構造とする。客車内部の高圧空気を下翼１８の下方に放出し、風受け１６、１７に吹きつけながら前進、走行する事を特微とする特許請求第５項記載 車輪敷き詰め電車
   
   

Images