JP4370237B2 - 軌道系交通システムのフェイルセイフ機構 - Google Patents

Description

本発明は、予め定められた軌道に沿って走行し、例えば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等の車両に適用されて好適であり、操舵システムに異常が生じた場合に、その軌道からの逸脱、偏向を確実に阻止して、乗客の安全性、信頼性を確保できるシンプルかつ安価な構造のフェイルセイフ機構に関する。

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。

例えば特許文献１（特開２００３−１４６２０４号公報）には、車体の両側に突出した案内アームの先端に設けられた案内用車輪を偏心した軸に取り付けることによって、車体からの突出量を容易に調節可能とし、それによって車体の操舵を行なう案内軌条式車両用台車が開示されている。
また特許文献２（特開２００３−１０４１９８号公報）には、車両の走行方向後ろ側の案内用車輪と軌道の案内面との間に隙間をもうけ、この隙間の範囲で車両の旋回運動を許容するようにした構成が開示されている。

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３）。

特許文献３（特開２００２−３５１５４４号公報）に開示された操舵システムは、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３の操舵システムを図１９及び図２０に基づいて説明する。図１９はこの操舵システムの構成図であり、図の（ａ）は側面図を、図の（ｂ）は正面図を示し、図２０は操舵装置を示す平面図である。図１９〜２０において、車両０３が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、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（これらの情報をまとめて以下「運転情報」という）。
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。

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、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、シュア量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、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。

特開２００３−１４６２０４号公報 特開２００３−１０４１９８号公報 特開２００２−３５１５４４号公報

しかしながら特許文献３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、雪などの環境外乱等の非常時に車両の暴走、脱軌道等に対して安全を担保する方法が未解決である。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、予め定められた軌道に沿って走行する車両において、案内輪とガイドレール等から構成された接触式の機械的操舵装置をもたない、特許文献３に開示されたような操舵システムにおいても、操舵システムに異常が発生した場合に、確実に安全を担保でき、かつ前記機械的操舵装置に比べて構成の簡素化、軽量化を達成でき、それによってコストダウンを達成できるフェイルセイフ機構を提供することを目的とする。

本発明のフェイルセイフ機構は、かかる目的を達成するもので、予め定められた軌道に沿って走行し、前輪間、後輪間それぞれに装架されたタイロッドを長手軸方向にアクチュエータによって往復動させて前輪及び後輪を操舵する操舵機構を備えた車両において、
前記軌道上に保護軌道を設け、前記車両は、車両の前部及び後部の下部の、前輪側と後輪側のそれぞれに、車輪操舵方向に回動自在に軸支されたブラケットとを具え、
前輪側と後輪側ブラケットを、その支軸が前輪及び後輪側の左右タイヤ中心を結ぶ線上に位置させ、前記アクチュエータ作動によってタイヤと同一方向を向きながら転向するように構成するとともに、前記保護軌道に非接触状態で遊嵌させた少なくとも２個の保護輪を前記支軸を挟んで前記前輪側と後輪側それぞれのブラケットの前後に設けるとともに、
前記車両の走行中同保護輪を前輪及び後輪の操舵方向と同一方向を向くように前記アクチュエータと連動させ、同保護輪と前記保護軌道との隙間を、車両が前記軌道から外れる許容限界寸法より小さく設定し、
前記操舵機構に異常が発生した時に同保護輪が同保護軌道に接触して同保護輪により車両を操舵するようにしたことを特徴とする。

本発明装置においては、前後輪を転向するアクチュエータを含む操舵システムに異常が発生した場合には、前記保護輪と同保護輪を非接触状態で遊嵌する保護軌道により、同保護輪が同保護軌道に接触して車両の前後輪を機械的に操舵する。車両にはこれ以上脱軌道してはならない許容範囲を有する。本発明において、保護輪は保護軌道に対して通常は非接触状態にあり、両者の間には隙間をもっているが、この隙間の寸法は、前記許容範囲より小さいことが要求される。また保護軌道は、車両の走行中操舵システムの異常時に保護輪が接触しても保護輪を保護軌道内に保持し得る強度が要求される。

前記保護軌道の形状は、例えば保護輪が非接触状態で挿入される溝状であってもよく、例えばレールなどを２本平行に地上に設置して溝状の空間を形成してもよいし、あるいは断面がＩ形をなし、その両側に保護輪を隙間をもたせて配置してもよい。このようにレール等を用いれば、保護軌道を簡単につくることができる。また溝形状の保護軌道の中央に突起壁を設け、この突起壁を挟むようにして保護輪を配置してもよい。

また本発明において、好ましくは、前記構成に加え、２個の保護輪を取り付けたブラケットを車両の下部に支軸を中心に回動可能に取り付けるとともに、同保護輪が前記支軸を挟んで前後両側に少なくとも１個ずつ配置されるようにする。これによって前記ブラケットがアクチュエータと連動して動くときに、ブラケットを車輪と同一方向に転向しやすくし、保護軌道のラインに沿う方向に容易に転向させるようにする。

前記構成において、さらに好ましくは、ブラケットの前記支軸を車輪の回転中心を結ぶ線と前後方向において一致するように配置する。
このように構成することによって、前記ブラケットはアクチュエータと連動しながら前記支軸を中心に回動できるため、車輪、タイロッド及びブラケットは平行四辺形のリンク機構を構成し、ブラケットは、アクチュエータによって操舵される車輪と常に正確に同一方向を向くことができる。

また本発明装置において、好ましくは、保護輪が取り付けられたブラケットを車体を載置し支持する台車に取り付ける。
台車は車両において下部で車体を支持するものであり、その分だけ強度を有し、場所的にも車輪及び保護軌道に近いので、同ブラケットを取り付けるのに好適である。

また本発明において、好ましくは、タイロッドを２分割し、分割されたタイロッドの端部を前記ブラケットに回動可能に取り付けて、タイロッドがアクチュエータによって連動するブラケットに追従するようにする。タイロッドとブラケットとの取付部には、回転ジョイントを用いてもよい。回転ジョイントとは、互いに接続される接続片が接続部で両者とも回転可能に接続されるような機能を有する接続手段を意味する。
また本発明において、好ましくは、前記ブラケットを接続片を介して車輪と平行に車輪に取り付け、アクチュエータの操舵動作が伝わる車輪の動きに合わせてブラケットを動かすようにする。
また好ましくは、前記ブラケットを車輪を操舵する操舵ロッドに車輪と平行に取り付け、アクチュエータの操舵動作が伝わる操舵ロッドの動きに合わせてブラケットを動かすようにする。

また本発明において、好ましくは、保護軌道をＬ字形鋼を２列に配置して形成するか、あるいはＵ字形鋼で構成する。あるいは好ましくは、保護軌道をＨ形鋼で構成し、保護輪を同Ｈ形鋼の両側に非接触状態で配置する。あるいは好ましくは、保護軌道をプリンスの側壁を利用して溝状に形成する。

本発明装置によれば、軌道上に保護軌道を設け、同保護軌道に非接触状態で遊嵌する保護輪を車両の前部及び後部の下方に少なくとも１個設けるとともに、車両の走行中保護輪を前輪又は後輪の操舵方向と同一方向を向くように操舵用アクチュエータと連動させ、保護輪と保護軌道との隙間を、車両が前記軌道から外れる許容限界寸法より小さく設定し、車両の操舵機構に異常が発生した時に保護輪が保護軌道に接触して保護輪により車両を操舵するようにしたことにより、車両の操舵系統に故障等が発生した場合でも、車両を安全に保護し、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。
また極めて簡素な機構でフェイルセイフが達成できるため、車両の簡素化、軽量化のみならず、軌道設備等地上設備の簡素化及びインフラコストの低減を達成することができる。

本発明のフェイルセイフ機構は、特許文献３に開示されたような操舵機構、即ち案内輪とガイドレール等からなる接触式の操舵機構を用いずに、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ような操舵システムを有する車両に適用して特に好適である。

本発明装置において、保護輪をブラケットに取り付け、同ブラケットを車両の走行中保護輪が前輪又は後輪の操舵方向と同一方向を向くようにアクチュエータと連動させることにより、保護輪の転向を車輪と同様に容易に制動することができる。
また前記構成において、さらに好ましくは、少なくとも２個の保護輪を取り付けたブラケットを車両の下部に支軸を中心に回動可能に取り付けるとともに、同保護輪が前記支軸を挟んで前後両側に少なくとも１個ずつ配置されるようにしたことによって、前記ブラケットはアクチュエータと連動しながら前記支軸を中心に回動できるため、車輪、タイロッド及びブラケットは平行四辺形を構成し、ブラケットは、アクチュエータによって操舵される車輪と常に同一方向を向くように制動することができる。
これによって保護輪は保護軌道内を保護軌道と接触せずに案内されるため、地上側との摩擦などによって車両に余分な荷重が加わることがない。

また本発明において、好ましくは、保護輪が取り付けられたブラケットを車両の下部に位置し車体を載置し支持する、高強度の台車に取り付けることにより、ブラケットの支持を強固にでき、フェイルセイフ機構を確実に実施できる。
また好ましくは、タイロッドを２分割し、分割されたタイロッドの端部を前記ブラケットに回動可能に取り付けることにより、アクチュエータとタイロッド及び保護輪とを連動させる機構をより簡素化することができる。即ちアクチュエータの可動部は、タイロッド及びブラケットと連動するが、タイロッドをブラケット側に接続することにより、アクチュエータとブラケットとが連動する機構を簡素化することができる。

また本発明によれば、好ましくは、ブラケットを接続片を介して車輪と平行に車輪に取り付けることにより、アクチュエータの操舵動作が伝わる車輪の動きに合わせてブラケットを動かすことができる。従ってブラケットの車両への取り付け構造を簡素化できるとともに、保護軌道を一方の車輪寄りに配置する。車両の軌道の中央部には一般に信号用ケーブル等が敷設されており、本構成を採用すると、保護軌道を軌道に片側に寄せることができるため、信号用ケーブル等との干渉を避けることができ、保護軌道の施工を容易にすることができる。

また本発明によれば、好ましくは、ブラケットを車輪を操舵する操舵ロッドに車輪と平行に取り付けることにより、前記構成と同様の作用効果を奏することができる。
さらに本発明によれば、好ましくは、保護軌道をＬ字形鋼を２列に配置して形成するか、あるいはＵ字形鋼で構成し、あるいは保護軌道をＨ形鋼で構成し、保護輪を同Ｈ形鋼の両側に非接触状態で配置することにより、保護軌道の施工を簡素化し、コストダウンを達成できる。また好ましくは、保護軌道をプリンスの側壁を利用して溝状に形成することにより、同様に保護軌道の施工を簡素化し、コストダウンを達成することができる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。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、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明装置の第１実施例を示す全体説明図、図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１実施例における前輪タイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す平面図、図３の（ａ）及び（ｂ）は、同じく前輪タイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す立面図及び側面図、図４は、本フェイルセイフ機構の拡大平面図、図５は、本フェイルセイフ機構の保護輪の拡大斜視図、図６は、本フェイルセイフ機構に一部である回転・並進運動変換機構の一例を示す説明図、図７は、本フェイルセイフ機構による車両の挙動態様を示す説明図である。

本発明装置の第１実施例を示す図１〜図７において、１は、本発明のフェイルセイフ機構２ａ及び２ｂを装備した車両であり、４ａ及び４ｂは車両１の下部に設けられた前輪ゴムタイヤ及び後輪ゴムタイヤであり、これらのゴムタイヤは、タイヤ中心軸に接続されたタイロッド５ａ及び５ｂの往復動によって左右方向に揺動する。６ａ及び６ｂは、タイロッド５ａ及び５ｂを往復動するアクチュエータで、図３に示すように、車両１の下部で車体を支持する台車１ａに取り付けられている。タイロッド５ａ、５ｂは、同アクチュエータの図示しない可動部に接続されて連動するロッド１１ａとタイヤ４ａに接続された操舵ロッド１３ａとが回転ジョイント１２ａによって回動可能に接続されて、ロッド１３ａとタイヤ４ａとは常に同一方向を向いて転向するように固定接続されている。

以下第１実施例のフェイルセイフ機構を前輪部分に基づいて説明するが、後輪部分も同様の構成となっている。図２〜３において、２１ａは、本発明のフェイルセイフ機構２の一部をなすブラケットであり、ブラケット２１ａは、台車１ａに支軸２４ａにより回動可能に取り付けられており、ブラケット２１ａの下部には、支軸２４ａを挟んでその前後に２個の保護輪２２ａ及び２３ａが回転可能に取り付けられている。タイロッド５ａ及び支軸２４ａの材質は、走行中にゴムタイヤ又は保護輪からの反力を受け止めるため、剛性の高い金属製とするのが望ましい。

図４及び図５に示すように、保護輪２２ａ及び２３ａは、保護輪を回転可能に支持する軸受２８及び中心軸２６又は２７を介して周面が保護軌道３の側壁に対向するようにブラケット２１ａに取り付けられる。保護輪の材質は、防振性と耐磨耗性の高いウレタン、ゴム、及びゴムタイヤなどに用いられてい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。
アクチュエータ６ａの図示しない可動部には、ブラケット２１ａが連動するとともに、タイロッド５ａが接続される構造となっている。しかしアクチュエータ可動部及びタイロッド５ａが往復動するのに対して、ブラケット２１ａの先端部は円弧状の動きをするため、これら三者の接続部には、ブラケット２１ａの円弧状の動きを吸収しながらアクチュエータ６ａ及びタイロッド５ａの往復動を可能する回転並進運動変換機構７ａが設けられている。

回転並進運動変換機構７ａは、精度良く運動を変換し、かつ保護輪とゴムタイヤなどからの外力を許容するために、剛性の高い金属製のリンク機構とすることが望ましい。これは従来公知の機構であり、一例として図６に示すようにラプソンスライダがあり、これはフェイルセイフ機構が回転運動を行なった場合に、タイロッド５ａを回転ジョイント１２ａで結合し、並進運動を行なう。一般的にこの原理を用いた機構で、船の操舵器等に使用されている。またその他の例として、ラック及びピニオン、又はウォームギア及びウォームホィール等の歯車要素による運動変換機構を取り入れたものが用いられる。これらの機構において、並進運動の直角方向の移動量（回転運動の円弧の偏位）はオイルレスプレート、ゴムブッシュなどで許容するのが望ましい。

ブラケット２１ａは、その支軸２４ａが前輪タイヤ４ａを結ぶ線上ｂ（図２（ａ）参照）に位置しているため、タイロッドのロッド１１ａ及びタイヤ４ａとともに平行四辺形のリンク機構を構成し、アクチュエータ６ａの作動によって常にゴムタイヤ４ａと同一方向を向きながら転向する。
図３に示すように、保護軌道３は、路面８に対して溝状をなし、その中に保護輪２２ａ、２３ａが挿入された状態になっているが、保護輪と保護軌道の側壁との間には、車両１がその軌道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、操舵システムが正常な間は、保護輪は保護軌道の側壁に接触しないようになっている。また保護輪２２ａ及び２３ａ間には、保護輪を固定して強度を増す固定部材２５ａが連結されている。

かかる第１実施例の装置において、通常はアクチュエータ６ａによってタイヤ４ａが操舵されながら車両１が走行する。この場合前記構成に基づいて、図２に示すように、ブラケット２１ａもアクチュエータ６ａとともに連動してタイヤ４ａと同一方向に向くため、保護輪２２ａ、２３ａは車両１の軌道上に設けられた保護軌道３内を保護軌道３の側壁と接触することなく移動する。
本第１実施例の操舵機構は、例えば特許文献３に開示されたような、軌道上に地上子を敷設してその地上子から地点情報を得て操舵を行なう操舵システムであってもよい。

かかる装置において、操舵システムに異常が発生して、例えば車両１がその軌道を外れようとした場合には、保護輪２２ａ、２３ａが保護軌道３の側壁に接触して車両１を制止するため、車両１がそれ以上軌道から外れることがない。
また保護軌道３の側壁と保護輪２２ａ、２３ａとの間には、車両１がその軌道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いるため、許容範囲から外れた車両１の脱線、偏向を確実に阻止することができる。

このように第１実施例によれば、車両の操舵系統に故障等が発生した場合でも、車両を安全に保護し、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。また極めて簡素な機構でフェイルセイフが達成できるため、車両の簡素化、軽量化のみならず、軌道設備等値上設備の簡素化及びインフラコストの低減を達成することができる。
特に特許文献３に開示されたように、ガイドレール等とそれに接触して操舵される案内輪等の機械的操舵手段を具備しない、地上子の地点情報を用いたパターン操舵制御システムに適用されば、同システムの安全性、信頼性を飛躍的に高めることができる。

またブラケット２１ａの支軸２４ａがタイヤ４ａ間を結ぶ線上に配置されているため、タイロッド５ａのロッド１１ａ及び１３ａとともに平行四辺形をなすリンク機構を構成するため、ブラケット２１ａが常にゴムタイヤ４ａと同一方向を保持しながら揺動する。従って保護輪２２ａ、２３ａは、車両１の軌道に沿って転向するゴムタイヤと同様に、保護軌道３の方向に沿って転向するため、保護軌道３の側壁と接触することがなく、同側壁との摩擦などによって車両に余分な荷重が加わることがない。

また図３の（ｂ）に示されているように、保護輪２２ａ及び２３ａの支軸２４ａとの距離はａ対ｂ（ａ＜ｂ）となるように設定されている。前方保護輪２２ａの横方向の動きは、支軸２４ａからの前方保護輪２２ａまでの距離ａと支軸２４ａからタイロッド５ａまでの距離に比例してタイロッド５ａに伝わる。これは後方保護輪２３ａでも同様である。ａ＜ｂであるため、前方保護輪２２ａの横方向の動きは、後方保護輪２３ａの横方向の動きよりもより敏感に伝わる。
これによって前方保護輪２２ａはリンク比ａ、後方保護輪２３ａはリンク比ｂに比例した操舵倍率でゴムタイヤ４ａを操舵することができる。従ってアクチュエータ６ａの可動部の動きに対して、前方保護輪２２ａは転向角度の感度を高め、後方保護輪２３ａは逆に転向感度を鈍らせることが可能となり、これによって車両の直進性を良くし、走行安定性を高めることができる。後輪ゴムタイヤ４ｂにおいては、後述する図７の（ｂ）及び（ｄ）に示すように、リンク比が前輪と逆に対称に設定されているので、車両１が後進する場合においても前進する場合と同様の作用効果を奏することができる。

車両の操舵システムに異常が発生した場合における本実施例のフェイルセイフ機構による車両１の操舵の態様を図７に基づいて説明する。図７において、車両１の前輪部分を示す（ａ）及び（ｃ）においては、保護輪２２ａ及び２３ａの支軸２４ａとの距離は、図３の（ｂ）に示すように、ａ対ｂ（ａ＜ｂ）となるように設定されており、車両１の後輪部分を示す（ｂ）及び（ｄ）においては、前輪部分とは逆に２２ｂ及び２３ｂとの支軸２４ｂとの距離はａ対ｂ（ａ＜ｂ）となっており、車両１が後進した場合でも、前進した場合と同じような作動態様をとるようになっている。
まず（ａ）は、車両の前輪部分において保護輪２２ａが保護軌道３の内軌側に切れ込み、前輪２２ａが保護軌道３の内側側壁に接触して機械的に操舵される場合の作動態様を示す。
また（ｂ）は、車両の後輪部分において保護輪２３ｂが保護軌道３の内軌側に切れ込み、保護軌道３の内側側壁と保護輪２３ｂが接触して機械的に操舵される場合の作動態様を示す。

図７の（ｃ）は、車両の前輪部分において、保護輪２２ａが保護軌道３の外軌側に切れ込み、前輪２２ａが保護軌道３の外側側壁に接触して機械的に操舵される場合の作動態様を示す。
また（ｄ）は、車両の後輪部分において、保護輪２３ｂが保護軌道３の外軌側に切れ込み、保護軌道３の外側側壁と保護輪２３ｂが接触して機械的に操舵される場合の作動態様を示す。
実際の作動態様は、状況に応じて、車両の前輪部分の作動態様である（ａ）、（ｃ）と後輪部分の作動態様である（ｂ）、（ｄ）が任意に組み合わされて発生する。

次に本発明装置の第２実施例を図８〜図１０に基づいて説明する。図８は、本発明装置の第２実施例を示す一部省略した全体説明図である。
本第２実施例においては、図９に示すように、タイロッド５ａのロッド３１ａのブラケット２１ａ側端部が直接ブラケット２１ａに回転ジョイント３２ａによって回転可能に接続されており、そのためタイロッド５ａはアクチュエータ６ａの図示しない可動部に接続されたブラケット２１ａとともに連動するようになっている。
その他の部材及び機器については、前記第１実施例と同一の構成を有するため、第１実施例と同一の符号を付している。
なお、図１０（ａ）及び（ｂ）は、前記第２実施例における前輪ゴムタイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す立面図及び側面図である。

本第２実施例によれば、タイロッド５ａがアクチュエータ６ａと直接接続しない構造になっているため、ブラケット２１ａとアクチュエータ６ａとの接続部において、アクチュエータ６ａがブラケット２１ａ弧状運動を受け入れる構造とする必要がなくなり、そのためブラケット２１ａがアクチュエータ６ａに対して接近又は離隔する方向に移動可能となるため、前記第１実施例で必要であった回転併進運動変換機構７ａを不要とすることができ、これによってフェイルセイフ機構２の構成を第１実施例に比べて簡素化することができるという利点がある。

次に本発明装置の第３実施例を図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１〜１２において、この第３実施例は、保護軌道３が一方のタイヤ４ａ寄りに形成される。またブラケット２１ａは、前記第１及び第２実施例のように、台車１ａに支軸２４ａを介して取り付けられるのではなく、保護軌道３の上方においてタイヤ４ａのハブに接続片４１ａを介して直接取り付けられたものであり、車輪６ａと平行に接続され、接続片４１ａを含め、Ｔ型形状をなす。その他の構成は前記第１実施例と同様であり、同一の部材及び機器には図１〜３と同一の符号を付している。
この構成において、アクチュエータ６ａによってタイロッド５ａを駆動すると、操舵システムによりタイヤ４ａが転向し、それとともにタイヤ４ａに接続されたブラケット２１ａが常にタイヤ４ａと平行な位置関係で転向する。

本第３実施例によれば、本発明の前記作用効果に加えて、車両側に装備するフェイルセイフ機構２ａを片側車輪に集約でき、車両１に装備するフェイルセイフ機構を簡素化することができる。また通常車両の軌道の中央部には信号用ケーブル等が敷設してあり、本実施例によれば、保護軌道を片側車輪寄りに施工できるため、信号用ケーブル等との干渉を避けることができる。また保護軌道３用溝を片側車輪のプリンス脇に設けることができるので、施工が容易になるという利点がある。

次に本発明装置の第４実施例を図１３及び１４に基づいて説明する。本第４実施例は、前記第３実施例と同様に、保護軌道３が一方のゴムタイヤ寄りに形成され、かつブラケット２１ａがタイロッド５ａの操舵ロッド１３ａに接続リンク５１を介してタイヤ４ａと平行に位置するように剛性を有して接続されている。その他の構成は、ブラケット２１ａが支軸２４ａを介して台車１ａに回動可能に取り付けられる点も含めて、前記第１実施例と同一の構成を有する。前記第１実施例と同一の部材及び機器には図１〜３と同一の符号を付している。

この第４実施例においては、アクチュエータ６ａの作動により、タイロッド５ａが往復動するが、それによってタイヤ４ａとともにブラケット２１ａもタイヤ４ａと平行に転向する。従ってブラケット２１ａは、アクチュエータ６ａが正常に作動している間は、保護軌道３内で保護軌道の方向に転向され、保護軌道３の側壁等と接触することなく案内されるため、地上側との摩擦などによって車両に余分な荷重が加わることがない。
またブラケット２１ａの取り付け部分が接続リンク５１によって取り付けられるため、取り付け部の重量が前記第３実施例よりもさらに軽減されるという利点がある。

次に本発明装置の第５〜８実施例を図１５〜１８に基づいて説明する。
図１５に示す第５実施例は、路面８上に保護軌道３を形成するに際し、Ｌ字鋼６１を２列に配置して凹部を形成したものである。

また図１６に示す第６実施例は、保護軌道３を形成するのに、Ｕ字形鋼７１を用いたものである。
これら第５及び第６実施例は、保護軌道３を簡単に施行できるという利点をもつ。

図１７に示す第７実施例は、保護軌道３をＨ形鋼８１で構成したものであり、Ｈ形鋼８１の両側に非接触状態で、かつ前記許容範囲内の隙間寸法を有して、保護輪２２ａが設けられたものである。

また図１８に示す第８実施例は、保護軌道３を、プリンス９１の側壁９１ａを利用して形成したものである。なお９２及び９３は、プリンス９１の溝部に配置された電力ケーブル及び通信ケーブルである。
第７実施例によれば、Ｈ形鋼を利用して簡単かつ安価に保護軌道を構成することができ、また第８実施例によれば、プリンス９１の側壁を利用して保護軌道を施行できるため、建設費及びランニングコストが低減できる利点をもつ。
なお本発明の操舵機構は、保護軌道を狭くし、軌道とフェイルセイフ機構の強度を高くすることで、フェイルセイフではなく従来の機械式案内機構の代わりとして機械的に車両を案内することもできる機構である。

本発明によれば、予め定められた軌道に沿って走行し、前輪間又は後輪間に装架されたタイロッドを往復動させて前輪及び後輪を操舵する操舵機構を備えた車両に対し、簡単かつ安価な構造のフェイルセイフ機構を装備するだけで、操舵システムに異常が発生した場合でも、車両の暴走、脱軌道を確実に防止でき、乗客等の安全性及び信頼性を確保できる。

本発明装置の第１実施例を示す全体説明図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、前記第１実施例における前輪ゴムタイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、前記第１実施例における前輪タイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す立面図及び側面図である。 前記第１実施例のフェイルセイフ機構を示す拡大平面図である。 前記第１実施例の保護輪を示す拡大斜視図である。 前記第１実施例のフェイルセイフ機構の一部である回転・併進運動変換機構の一例を示す説明図である。 前記第１実施例のフェイルセイフ機構による車両の挙動態様を示す説明図である。 本発明装置の第２実施例を示す一部省略した全体説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、前記第２実施例における前輪ゴムタイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、前記第２実施例における前輪ゴムタイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す立面図及び側面図である。 本発明装置の第３実施例を示す全体説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、前記第３実施例における前輪ゴムタイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す平面図である。 本発明装置の第４実施例を示す全体説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、前記第４実施例における前輪ゴムタイヤの操舵機構及びフェイルセイフ機構を示す平面図である。 本発明装置の第５実施例を示す横断面図である。 本発明装置の第６実施例を示す横断面図である。 本発明装置の第７実施例を示す横断面図である。 本発明装置の第８実施例を示す横断面図である。 従来の操舵システムの構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 前記従来の操舵システムの操舵装置を示す平面図である。

符号の説明

１ 車両
２ａ、２ｂ フェイルセイフ機構
３ 保護軌道
４ａ 前輪ゴムタイヤ
４ｂ 後輪ゴムタイヤ
５ａ、５ｂ タイロッド
６ａ、６ｂ アクチュエータ
７ａ 回転並進運動変換機構
８ 路面
１１ａ、３１ａ ロッド
１２ａ、３２ａ 回転ジョイント
１３ａ 操舵ロッド
２１ａ ブラケット
２２ａ、２３ａ、２２ｂ、２３ｂ 保護輪
２４ａ 支軸
２５ａ 保護輪固定部材
２７、２８ 中心軸
２８ 軸受
４１ａ 接続片
５１ 接続リンク
６１ Ｌ字形鋼
７１ Ｕ字形鋼
８１ Ｈ形鋼
９１ プリンス
９２ 電力ケーブル
９３ 通信ケーブル

Claims (10)

1. 予め定められた軌道に沿って走行し、前輪間、後輪間それぞれに装架されたタイロッドを長手軸方向にアクチュエータによって往復動させて前輪及び後輪を操舵する操舵機構を備えた車両において、
   前記軌道上に保護軌道を設け、前記車両は、車両の前部及び後部の下部の、前輪側と後輪側のそれぞれに、車輪操舵方向に回動自在に軸支されたブラケットとを具え、
   前輪側と後輪側ブラケットを、その支軸が前輪及び後輪側の左右タイヤ中心を結ぶ線上に位置させ、前記アクチュエータ作動によってタイヤと同一方向を向きながら転向するように構成するとともに、前記保護軌道に非接触状態で遊嵌させた少なくとも２個の保護輪を前記支軸を挟んで前記前輪側と後輪側それぞれのブラケットの前後に設けるとともに、
   前記車両の走行中同保護輪を前輪及び後輪の操舵方向と同一方向を向くように前記アクチュエータと連動させ、同保護輪と前記保護軌道との隙間を、車両が前記軌道から外れる許容限界寸法より小さく設定し、
   前記操舵機構に異常が発生した時に同保護輪が同保護軌道に接触して同保護輪により車両を操舵するようにしたことを特徴とする軌道系交通システムのフェイルセイフ機構。
2. ２個の前記保護輪を取り付けたブラケットを車両の下部に支軸を中心に回動可能に取り付けるとともに、同保護輪が前記支軸を挟んで前後両側に少なくとも１個ずつ配置されるようにし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のフェイルセイフ機構。
3. 前記ブラケットを、車体を載置し支持する台車に取り付けたことを特徴とする請求項２記載の軌道系交通システムのフェイルセイフ機構。
4. 前記タイロッドを２分割し、分割されたタイロッドの端部を前記ブラケットに回動可能に取り付けたことを特徴とする請求項２記載の軌道系交通システムのフェイルセイフ機構。
5. 前記ブラケットを接続片を介して車輪と平行に車輪に取り付けたことを特徴とする請求項２記載の軌道系交通システムのフェイルセイフ機構。
6. 前記ブラケットを車輪を操舵する操舵ロッドに車輪と平行に取り付けたことを特徴とする請求項２記載の軌道系交通システムのフェイルセイフ機構。
7. 前記保護軌道をＬ字形鋼を２列に配置して形成し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のフェイルセイフ機構。
8. 前記保護軌道をＵ字形鋼で構成し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のフェイルセイフ機構。
9. 前記保護軌道をＨ形鋼で構成し、前記保護輪を同Ｈ形鋼の両側に非接触状態で配置し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のフェイルセイフ機構。
10. 前記保護軌道を左右タイヤのプリンスの対向する側壁を利用して溝状に形成し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のフェイルセイフ機構。

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