JP3836453B2 - デュアルモード車両 - Google Patents

Description

本発明は、デュアルモード車両に関する。

現在、都市部への人口集中に伴い、地方山村部における過疎化が進行しており、この過疎化は、地方鉄道線（いわゆるローカル線）や地方路線バスの利用者の減少をもたらしている。このため、鉄道事業者やバス事業者は、運行管理コスト等を削減するために、地方鉄道線や地方路線バスに代わる新たな交通システムを創出する必要に迫られている。

このような状況において、近年、鉄道と道路とのシームレス化を行って電車とバスの双方の利点を生かす交通システム（以下、「デュアルモード交通システム」という）を構築して、車両コストの削減、メンテナンスコストの削減、運転コストの削減等を実現させようとする動きがある。そして、このデュアルモード交通システムを構築するために、軌道走行と道路走行との双方が可能な車両（以下、「デュアルモード車両」という）の開発が進められている。

ここで、軌道上と道路上との双方を走行可能な従来の車両としては、軌道の保守点検作業等を目的とした「軌陸車」が挙げられる。軌陸車は、通常、道路上を走行するトラック車両をベースとして構成されるものであり、軌道走行用の鉄輪と、道路走行用のタイヤと、の双方を備えている。そして、軌道走行時には鉄輪を下降させて軌道のレールに乗せる一方、道路走行時には鉄輪を上昇させて道路走行用のタイヤより上部で格納するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２０９０８７号公報（第１頁、第２図）

しかし、軌陸車の軌道走行用の鉄輪を、デュアルモード車両の軌道走行用車輪としてそのまま採用すると、以下のような問題がある。すなわち、軌道走行用の鉄輪の格納位置が低い場合や、この鉄輪が何らかの要因により下降した場合には、デュアルモード車両の道路走行中に鉄輪と路面とが接触して、路面に損傷を与えてしまう場合がある。また、軌道走行用の鉄輪と軌道のレールとの間の摩擦力が小さいので、高速での軌道走行が困難であるという問題がある。

本発明の課題は、道路走行と軌道走行との双方が可能なデュアルモード車両において、道路走行中に路面に与える損傷を低減させるとともに、高速での軌道走行を実現させることである。

請求項１に記載の発明は、デュアルモード車両であって、
車体の前後に車軸を介して設けられた道路走行用の前後ゴムタイヤと、
前記後ゴムタイヤと同一軸心上に設けられた軌道走行用の合成樹脂製駆動輪と、
車体の前後に設けられた昇降自在な軌道走行用の前後ガイド輪と、
を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、車体の前後に車軸を介して設けられた道路走行用の前後ゴムタイヤにより道路走行を行うことができる。また、後ゴムタイヤと同一軸心上に設けられた軌道走行用の合成樹脂製駆動輪と、車体の前後に設けられた軌道走行用の前後ガイド輪と、により軌道走行を行うことができる。

そして、軌道走行用の合成樹脂製駆動輪は、鉄輪と比較すると軟質であるので、道路走行中にこの駆動輪と路面とが接触しても、路面に損傷を与えてしまうことが少ない。また、軌道走行用の合成樹脂製駆動輪は、軌道のレールに合わせて若干変形してレールに密着するため、この駆動輪とレールとの間の摩擦力が大きくなるので、高速での軌道走行を実現させることができる。

請求項１に記載の発明によれば、車体の前後に車軸を介して設けられた道路走行用の前後ゴムタイヤにより道路走行を行うことができる。また、後ゴムタイヤと同一軸心上に設けられた軌道走行用の合成樹脂製駆動輪と、車体の前後に設けられた軌道走行用の前後ガイド輪と、により軌道走行を行うことができる。

そして、軌道走行用の合成樹脂製駆動輪は、鉄輪と比較すると軟質であるので、道路走行中にこの駆動輪と路面とが接触しても、路面に損傷を与えてしまうことが少ない。また、軌道走行用の合成樹脂製駆動輪は、軌道のレールに合わせて若干変形してレールに密着するため、この駆動輪とレールとの間の摩擦力が大きくなるので、高速での軌道走行を実現させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本実施の形態に係るデュアルモード車両１の構成について、図１〜図４を用いて説明する。デュアルモード車両１は、前後ゴムタイヤ３、４による道路走行と、軌道走行用車輪（駆動輪５、前ガイド輪６及び後ガイド輪７）による軌道走行と、の双方を自在に切り換えて実現させることができる車両である。

デュアルモード車両１は、図１〜図３に示すように、車体２の前後に設けられた車軸を中心に回転する前ゴムタイヤ３及び後ゴムタイヤ４と、後ゴムタイヤ４の車軸４ａを中心に回転する軌道走行用の駆動輪５と、車体２の前後に設けられ上昇・下降自在な軌道走行用の前ガイド輪６及び後ガイド輪７と、車体２の前後に張出・格納自在に設けられた前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９と、を備えて構成されている。

車体２は、複数の乗客を搭乗させる構造を有している。本実施の形態においてはマイクロバスの車体２を採用しており、運転手を含めて約３０人を搭乗させることができる。

前ゴムタイヤ３は、車体２のシャーシ２ａに懸架装置２ｂを介して設けた（図示されていない）前車軸に左右１対軸支されている。そして、車体２の運転席のハンドルに連結された操舵装置３ａによって、前ゴムタイヤ３の方向を変更することができる。

後ゴムタイヤ４は、車体２のシャーシ２ａに（図示されていない）懸架装置を介して設けた後車軸４ａに左右１対軸支されており、エンジン２ｃ及び動力伝達装置２ｄによって駆動されるようになっている。そして、曲線道路走行時における後ゴムタイヤ４の左右の回転数は、差動装置４ｃ（図４参照）により制御されるようになっている。なお、前ゴムタイヤ３及び後ゴムタイヤ４は、道路走行時に車体２の荷重を支持するように機能する。

デュアルモード車両１の車体２の運転席に搭乗した運転者が、ハンドルを操作して操縦装置３ａを介して前ゴムタイヤ３を所望の方向に向けるとともに、アクセルを踏み込んでエンジン２ｃ及び動力伝達装置２ｄを介して後ゴムタイヤ４を駆動することにより、自在な道路走行を実現させることができる（図２参照）。

駆動輪５は、後ゴムタイヤ４のホイールハブ４ｂの内側にボルトで固定されており、後ゴムタイヤ４と同様にエンジン２ｃ及び動力伝達装置２ｄによって駆動されて車軸４ａを中心に回転して、軌道を構成するレールＲ上を走行するものである（図４（ａ）参照）。曲線軌道走行時における駆動輪５の左右の回転数は、差動装置４ｃにより制御されるようになっている。

駆動輪５は比較的硬質な合成ゴムで構成されており、その直径寸法は、後ゴムタイヤ４の直径寸法と略同一の値に設定されるか、若しくは、後ゴムタイヤ４の直径寸法よりも小さい値に設定される。また、駆動輪５の幅方向全領域には、踏面勾配が略０°の平坦な踏面５ａが形成されている。駆動輪５が合成ゴムで構成されているため、道路走行中（図４（ｂ）参照）に駆動輪５と路面Ｓとが接触しても、路面Ｓに損傷を与えてしまうことが少ない。また、駆動輪５の踏面５ａを構成する合成ゴムは比較的硬質とされているため、軌道走行時に車体２の重量を確実に支持することができる。

前ガイド輪６及び後ガイド輪７は、車体２の前方フレーム２ｅ及び後方フレーム２ｆに油圧伸縮シリンダ２ｇを介して設けられており、この油圧伸縮シリンダ２ｇの伸縮動作により上昇・下降するように構成されている（図２及び図３参照）。

道路走行時においては、油圧伸縮シリンダ２ｇを短縮して前ガイド輪６及び後ガイド輪７を上昇させて、前ゴムタイヤ３及び後ゴムタイヤ４により上方で固定するようにする（図２参照）。一方、軌道走行時には、油圧伸縮シリンダ２ｇを伸長して前ガイド輪６及び後ガイド輪７を下降させて、軌道のレールＲ上に当接させるようにする（図３参照）。

また、前ガイド輪６及び後ガイド輪７は各々左右１対設けられており、これら左右の前ガイド輪６及び後ガイド輪７は各々ガイド車軸６ａ、７ａで連結されている。これら前ガイド輪６及び後ガイド輪７は鉄等の金属で構成され、踏面勾配及びフランジを備えており、軌道案内機能を果たす。このため、駆動輪５に踏面勾配やフランジが設けられていなくても、デュアルモード車両１は、レールＲに沿って正確に軌道走行を行うことができる。

なお、前ガイド輪６は、軌道走行時において車体２の荷重を支持するように機能する。すなわち、軌道走行時には、前側の油圧伸縮シリンダ２ｇの伸長に伴う前ガイド輪６の下降により、前ゴムタイヤ３がレールより上方に浮き上がった状態とされるため、前ゴムタイヤ３に加えられていた車体２の荷重は前ガイド輪６に加えられることとなる。

デュアルモード車両１の車体２の運転席に搭乗した運転者が、アクセルを踏み込んでエンジン１０及び動力伝達装置１１を介して駆動輪５を駆動するとともに、前ガイド輪６及び後ガイド輪７で軌道案内を行うことにより、軌道走行を実現させることができる。なお、この軌道走行の際には、前ゴムタイヤ３が上方に浮いた状態とされる（図３参照）ため、運転者が軌道走行中にハンドル操作を行って前タイヤ３を動かしても、軌道走行に影響しない。

前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９は、車体２の左右側部に張出可能かつ車体２内に格納可能に設けられている。デュアルモード車両１が道路走行を行っている場合及び軌道走行を行っている場合には、前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９は車体２内に格納されている。一方、デュアルモード車両１の走行モードを道路走行モードから軌道走行モードに変換する際には、前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９を車体２の左右側部に張り出して、後述する走行モード変換用構造体１０の左右ガイド壁１２のローラ当接部１２ｂに当接させる。このように左右ガイド壁１２のローラ当接部１２ｂに前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９を当接させることにより、デュアルモード車両１を所定の軌道に対して誘導することができる。

次に、本実施の形態に係るデュアルモード車両１の走行モードを、道路走行モードから軌道走行モードに変換するための構造体（以下、「走行モード変換用構造体」という）１０の構成について、図５を用いて説明する。

走行モード変換用構造体１０は、タイヤ走行面１１、左右ガイド壁１２、幅広軌道部１３、軌間変更部１４、傾斜面１５、等を備えて構成されている（図５参照）。

タイヤ走行面１１は、道路走行モードにあるデュアルモード車両１を引き続き前ゴムタイヤ３及び後ゴムタイヤ４で走行させるための面であり、コンクリートやアスファルトで平坦に舗装されている（図５参照）。タイヤ走行面１１には左右ガイド壁１２が立設されているほか、幅広軌道部１３や軌間変更部１４を構成するレールＲが埋設されている（図５参照）。そして、埋設されたレールＲの上面はタイヤ走行面１１と略同一面とされている。

左右ガイド壁１２は、道路走行モードにあるデュアルモード車両１を所定の軌道に誘導するという機能を果たすものであり、本発明における誘導部である。左右ガイド壁１２は、図５に示すように、デュアルモード車両１を受け入れる受入部分１２ａと、デュアルモード車両１の前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９を当接させるローラ当接部１２ｂと、から構成されており、タイヤ走行面１１に立設されている。

幅広軌道部１３は、規格化された軌間寸法Ｈ_STD（１０６７ｍｍ）より幅広の軌間寸法Ｈ_MAXを有する軌道部分であり、デュアルモード車両１を所定の軌道に対して徐々に位置合わせするためのものである。デュアルモード車両１が幅広軌道部１３を走行する間に、前ガイド輪６及び後ガイド輪７を下降させて幅広軌道部１３のレールＲに当接させ、前ゴムタイヤ３をタイヤ走行面１１から離隔させるようにする。なお、本実施の形態においては、幅広軌道部１３の軌間寸法Ｈ_MAXを１１５９ｍｍに設定している。

軌間変更部１４は、幅広軌道部１３に連接され、幅広の軌間寸法Ｈ_MAX（１１５９ｍｍ）から規格化された軌間寸法Ｈ_STD（１０６７ｍｍ）へと軌間寸法が漸次変化するように構成された軌道を有する軌道部分である。デュアルモード車両１が軌間変更部１４を走行することにより、規格化された軌間寸法Ｈ_STDを有する軌道へと徐々に位置合わせされることとなる。

傾斜面１５は、タイヤ走行面１１に連接されており、前ゴムタイヤ３及び後ゴムタイヤ４による道路走行から、駆動輪５、前ガイド輪６及び後ガイド輪７による軌道走行への最終的な移行を実現させるものである。デュアルモード車両１が傾斜面１５を走行すると、後ゴムタイヤ４がタイヤ走行面１１から外れるとともに、軌道走行用の駆動輪５がレールＲに当接して、完全な軌道走行に移行することとなる。

続いて、走行モード変換用構造体１０を用いて、本実施の形態に係るデュアルモード車両１の走行モードを道路走行モードから軌道走行モードへと変換する際の動作について、図６〜図１０を用いて説明する。

まず、運転者は、道路走行モードにあるデュアルモード車両１を軌道走行モードに移行させるために、ハンドル操作によりデュアルモード車両１を走行モード変換用構造体１０に向けて走行させ、走行モード変換用構造体１０のタイヤ走行面１１に進入させる。この際、ブレーキ操作により、１５ｋｍ／ｈ〜２０ｋｍ／ｈ程度までデュアルモード車両１の車速を低減させるようにする。

デュアルモード車両１がタイヤ走行面１１に立設された左右ガイド壁１２の受入部分１２ａに進入すると同時に、運転者は、所定のスイッチ操作により、前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９を車体２の左右側部に張り出させる（図６参照）。そして、これら前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９を左右ガイド壁１２のローラ当接部１２ｂに当接させることにより、所定の軌道に対する暫定的な位置合わせを行う。この時点においては、デュアルモード車両１は依然として前タイヤ３及び後タイヤ４でタイヤ走行面１１を走行している。

次いで、運転者は、所定のスイッチ操作により前ガイド輪６及び後ガイド輪７を下降させて、これら前ガイド輪６及び後ガイド輪７を幅広軌道部１３のレールＲに当接させるとともに、前タイヤ３を上昇させる。そして、軌道案内機能を有する前ガイド輪６及び後ガイド輪７で幅広軌道部１３のレールＲに沿うように案内しながら、駆動輪としての後ゴムタイヤ４でタイヤ走行面１１を走行する（図７参照）。また、幅広軌道部１３の終端部まで左右ガイド壁１２のローラ当接部１２ｂが立設されているため、デュアルモード車両１の前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９と、左右ガイド壁１２のローラ当接部１２ｂと、を用いた位置合わせも並行して行われる（図７参照）。

幅広軌道部１３を通過したデュアルモード車両１は、軌間変更部１４に進入して、後ゴムタイヤ４、前ガイド輪６及び後ガイド輪７による走行を続ける（図８参照）。また、軌間変更部１４に進入すると、デュアルモード車両１の前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９と左右ガイド壁１２のローラ当接部１２ｂとの当接状態が順次解除されるため、運転者は、所定のスイッチ操作により、前ガイドローラ８及び後ガイドローラ９を車体２内に格納する（図８参照）。デュアルモード車両１は、軌間変更部１４を走行することにより、規格化された軌間寸法Ｈ_STDを有する軌道へと徐々に位置合わせされることとなる。

続いて、デュアルモード車両１は、タイヤ走行面１１に設けられた軌間変更部１４から傾斜面１５に進入する。デュアルモード車両１の後ゴムタイヤ４が傾斜面１５に進入すると、後ゴムタイヤ４と同一軸心上に設けられた軌道走行用の駆動輪５が傾斜面１５上に埋設されたレールＲに当接する（図９参照）。そして、後ゴムタイヤ４と傾斜面１５とが徐々に離隔して、後ゴムタイヤ４と傾斜面１５との間の摩擦力に起因する車体推進力が漸次減少し最終的には消失する一方、駆動輪５とレールＲとの間の摩擦力に起因する車体推進力が発生し漸次増加していく。

その後、後ゴムタイヤ４が傾斜面１５上を完全に通過すると、デュアルモード車両１は、軌道走行用の駆動輪５、前ガイド輪６及び後ガイド輪７による軌道走行モードに完全に移行することとなる（図１０参照）。

以上説明した実施の形態に係るデュアルモード車両１においては、車体２の前後に車軸を介して設けられた前ゴムタイヤ３及び後ゴムタイヤ４により道路走行を行うことができる。また、後ゴムタイヤ４と同一軸心上に設けられた軌道走行用の駆動輪５と、車体２の前後に設けられた軌道走行用の前ガイド輪６及び後ガイド輪７と、により軌道走行を行うことができる。

そして、軌道走行用の駆動輪５は合成ゴムで構成されており、鉄輪と比較すると軟質であるので、道路走行中にこの駆動輪５と路面Ｓとが接触しても、路面Ｓに損傷を与えてしまうことが少ない（図４（ｂ）参照）。また、合成ゴムで構成された駆動輪５は、軌道のレールＲに合わせて若干変形してレールＲに密着するため、この駆動輪５とレールＲとの間の摩擦力が大きくなるので、高速での軌道走行を実現させることができる（図４（ａ）参照）。さらに、駆動輪５を構成する合成ゴムは比較的硬質とされているので、軌道走行時に車体２の重量を確実に支持することができる。

なお、以上の実施の形態においては、軌道走行用の駆動輪５を合成ゴムで構成した例を示したが、駆動輪５を合成樹脂で構成することもできる。合成樹脂製の駆動輪５は、鉄輪と比較すると軟質であるので、道路走行中にこの駆動輪５と路面Ｓとが接触しても、路面Ｓに損傷を与えてしまうことが少ない（図４（ｂ）参照）また、合成樹脂製の駆動輪５は、軌道のレールＲに合わせて若干変形してレールＲに密着するため、この駆動輪５とレールＲとの間の摩擦力が大きくなるので、高速での軌道走行を実現させることができる（図４（ａ）参照）。さらに、駆動輪５を比較的硬質の合成樹脂で構成した場合には、軌道走行時に車体２の重量を確実に支持することができる。

本発明の実施の形態に係るデュアルモード車両を上から見た場合の透視図である。 図１に示したデュアルモード車両の道路走行モードにおける側面図である。 図１に示したデュアルモード車両の軌道走行モードにおける側面図である。 （ａ）は図１に示したデュアルモード車両の軌道走行モードにおける後輪の状態を示す図であり、（ｂ）は図１に示したデュアルモード車両の道路走行モードにおける後輪の状態を示す図である。 （ａ）は図１に示したデュアルモード車両の走行モードを変換する走行モード変換用構造体の平面図であり、（ｂ）は走行モード変換用構造体の側面図である。 図６に示した走行モード変換用構造体を用いて、図１に示したデュアルモード車両の走行モードを道路走行モードから軌道走行モードに変換する際の動作を説明するための説明図である。 同上 同上 同上 同上

符号の説明

１ デュアルモード車両
２ 車体
３ 前ゴムタイヤ
４ 後ゴムタイヤ
４ａ 後車軸
５ 軌道走行用の駆動輪
６ 前ガイド輪
７ 後ガイド輪

Claims (1)

1. 車体の前後に車軸を介して設けられた道路走行用の前後ゴムタイヤと、
   前記後ゴムタイヤと同一軸心上に設けられた軌道走行用の合成樹脂製駆動輪と、
   車体の前後に設けられた昇降自在な軌道走行用の前後ガイド輪と、
   を備えることを特徴とするデュアルモード車両。

Images