JP4370268B2 - 軌道系交通システムの車両位置矯正機構 - Google Patents

Description

本発明は、予め定められた軌道に沿って走行し、例えばゴムタイヤ等の車輪で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、その車両軌道からの逸脱、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能を有するとともに、必要な地点に配置され、車両の左右位置、操舵角、姿勢角等を初期の原点位置に矯正することができる車両位置矯正機構に関する。

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上を走行させるための操舵用の案内用車輪が設けられ、この案内用車輪が前記軌道に沿って設けられた案内レールに案内されることによって、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、ガイドレールと案内用車輪が接触することによって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１４及び図１５に基づいて説明する。図１４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１５は操舵装置を示す平面図である。図１４及び図１５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の回転駆動され、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、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、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を受けた非常時に、車両の暴走、脱軌道等に対して安全を担保する方法がまだ未解決である。
またこのような操舵システムで車両が走行する場合、ある一定区間以上走行すると、前述のような環境外乱、雨による路面の摩擦係数の変化、乗客の人数、タイヤの磨耗状況等により、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。このためある一定区間以上走行したら、車両の軌道上での走行位置を初期の原点位置に戻す操作が必要になってくる。

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能を有するとともに、ある一定以上走行したことにより車両の軌道上での走行位置にずれが生じた場合に、車両位置を初期の原点位置に戻し、あるいは所望の地点で車両の軌道上での走行位置又は姿勢を矯正できる機構を提供することを目的とする。

本発明は、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、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、車両の走行中同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前記タイロッド又は前記アクチュエータの可動部と連動させ、
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、
前記保護軌道の一部で少なくとも車両長以上の区間に亘って同保護軌道が前記保護輪に接触して同保護輪を同保護軌道が形成する移動軌跡に強制的に位置させる車両位置矯正区間を設けたことを特徴とする軌道系交通システムの車両位置矯正機構を提案する。

本発明においては、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からなるフェイルセイフ機構により、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。このため本発明において、保護輪は保護軌道に対して通常は非接触状態にあり、両者間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くなるように設定している。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遊嵌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。このようにレールなどを用いれば、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、前記保護軌道の一部で少なくとも車両長以上の区間に亘って同保護軌道が保護輪に接触して同保護輪を同保護軌道が形成する移動軌跡に強制的に位置させる車両位置矯正区間を設けたことにより、同車両位置矯正区間において、車両の左右位置、操舵角、及びヨー角（車両姿勢角；車両の走行方向に対する車両の長手方向軸の傾き角）を初期の原点位置にリセットするか、あるいは所望の設定位置に矯正する。
操舵角は、タイロッドの長手方向の位置によって決まる車輪の転向角度であり、保護輪の転向角度と連動している。従って保護輪を保護軌道が形成する移動軌跡に強制的に位置させることによって、操舵角をリセットすることができる。

前記車両位置矯正区間は、少なくとも車両長以上必要とし、好ましくは、車両長の１〜３倍にする。即ち車両の左右位置及び操舵角の矯正は、車両長以上の長さを要さないが、車両の姿勢角の矯正は、少なくとも車両長以上の長さを要する。
また車両位置矯正区間を設ける場所は、例えば車両が一時停止する駅に到達する手前の地点、駅の構内、分岐する経路の手前の地点、又はカーブの手前の地点等に設けるとよい。また駅ごとに乗客の乗り降りがあり、乗客数が異なってくるので、駅ごとにヨー角が変化する。従って駅ごとに前記矯正区間を設けるとよい。
なお保護輪を保護軌道に接触させて移動させるためには、実際には保護輪と保護軌道との嵌め合い部分に５〜６ｍｍの寸法差をもうける必要がある。

また本発明において、好ましくは、保護輪をブラケットに取り付け、車両の走行中同ブラケットを同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タイロッド又は同タイロッドを長手軸方向に往復動させるアクチュエータの可動部と連動させるようにする。これによって保護輪が受ける保護軌道からの制動力をタイロッドに伝達しやすくなる。
また本発明において、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、同保護輪を支軸を挟んで前後両側に少なくとも１個ずつ配置し、ブラケットの前方端部をタイロッド又は同タイロッドを長手軸方向に往復動させるアクチュエータの可動部に連動させるように構成する。これによってブラケットがタイロッド又は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。

また本発明において、好ましくは、ブラケットの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、車輪、タイロッド、ブラケット及び車輪の回転中心を結ぶ線は、平行四辺形のリンク機構を構成し、保護輪が付いたブラケットと、アクチュエータによってタイロッドを介して操舵される車輪とは、常に正確に同一方向を向くようになる。従って保護軌道から保護輪が受ける制動は、保護輪の転向角度と車輪の転向角度が一致することによって正確に車輪に伝達される。

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。保護輪を車体に強固に固定できるので、保護輪が保護軌道から受ける制動力を確実に車体に伝達することができる。

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タイロッド又はタイロッドを駆動するアクチュエータの可動部と連動させ、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、前記保護軌道の一部で少なくとも車両長以上の区間に亘って同保護軌道が前記保護輪に接触して同保護輪を同保護軌道が形成する移動軌跡に強制的に位置させる車両位置矯正区間を設けたことにより、車両の操舵系統に故障等が発生した場合でも、前記構成を有するフェイルセイフ機能を発揮することができ、これによって、車両を安全に保護し、乗客を安全に運ぶことができる。

また前記車両位置リセット（車両位置矯正）機構により、一定区間走行して環境外乱、その他の要因により、車両の左右位置にずれを生じたり、操舵角を初期の原点位置に戻す必要が生じた車両を初期の原点位置にリセットすることができる。本発明によれば、これらの機能を極めて簡素な機構で達成でき、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可能とする。

本発明の機構は、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。これによって特許文献３の前述した未解決の問題を解消することができる。

本発明装置において、好ましくは、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タイロッド又はアクチュエータの可動部と連動させることにより、これによって保護輪が受ける保護軌道からの制動力をタイロッドに伝達しやすくすることができる。

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、同保護輪が支軸を挟んで前後両側に少なくとも１個ずつ配置し、ブラケットの前方端部をタイロッド又は同タイロッドを長手軸方向に往復動させるアクチュエータの可動部に連動させるように構成することによって、ブラケットがタイロッド又は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ことができる。

また本発明において、好ましくは、ブラケットの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とによって、車輪、タイロッド、ブラケット及び車輪の回転中心を結ぶ線は、平行四辺形のリンク機構を構成し、保護輪が付設されたブラケットと、アクチュエータによってタイロッドを介して操舵される車輪とは、常に正確に同一方向を向くようにすることができる。
これによって通常は前記アクチュエータの操舵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、ブラケットを車体に対し強固に固定することができ、これによって保護輪が保護軌道から受ける制動力を車体に確実に伝達することができる。

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の操舵機構を示す平面図、図３の（ａ）及び（ｂ）は、同じく前輪の操舵機構を示す立面図及び側面図、図４は、同じく前輪の操舵機構の拡大平面図、図５は、同じくフェイルセイフ機構の保護輪の拡大斜視図、図６は、同じく前記フェイルセイフ機構の一部である回転・並進運動変換機構の一例を示す説明図、図７は、同じく前記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、図８は、同じく（ａ）車両位置リセット前、（ｂ）車両位置矯正後の状態を示す平面説明図である。

本発明装置の第１実施例を示す図１〜図８において、１は、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。

以下前輪部分に絞って第１実施例の操舵機構を説明するが、後輪部分も前輪と同様の構成となっている。タイロッド５ａ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。

図２〜３において、２１ａは、フェイルセイフ機構２ａ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を中心に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、前方保護輪２２ａ及び後方保護輪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前端部及びタイロッド５ａが接続されて同可動部と連動す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の先端部は支軸２４ａを中心として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の往復動を可能と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、かつ保護輪と前輪ゴムタイヤなどから受ける外力を許容しかつそれに耐える強度を有する必要があるために、剛性の高い金属製のリンク機構とすることが望ましい。回転並進運動変換機構７ａは従来公知の機構を採用すればよく、一例として図６に示すようにラプソンスライダがあり、これはブラケット２１ａの前端部がタイロッド５ａと回転ジョイント１２ａで結合し、タイロッド５ａの並進運動を許容できるようになっている。一般的にこの原理を用いた機構は、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を用いてもよい。これらの機構において、並進運動の方向と直角方向の移動量（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ｂ上に位置しているため（図２（ａ）参照）、タイロッド５ａのロッド１１ａ及びゴムタイヤ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内の隙間を有しており、また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実施例の機構において、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。
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。

かかる構成において、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。
特にこのようなフェイルセイフ機構を、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がゴムタイヤ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し、このためブラケット２１ａが常にゴムタイヤ４ａと同一方向を保持する。
従って保護輪２２ａ、２３ａは、保護軌道３の側壁と接触することがなく、そのため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、前方保護輪２２ａ及び後方保護輪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タイロッド５ａに敏感に伝わる。

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。従って前方保護輪２２ａの動きはタイロッド５ａの動きの感度を高め、後方保護輪２３ａは逆にタイロッド５ａの動きの感度を鈍らせることが可能となり、後方保護輪２３ａの動きに対するタイロッド５ａの感度を鈍くしたことにより、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。

次に第１実施例の車両位置矯正機構について説明する。図８の(ａ)は、車両位置矯正前、（ｂ）は車両位置矯正後を示す。図８において、（ａ）の保護軌道３は、車両位置矯正地点以外の保護軌道であり、保護輪２２、２３とは通常非接触状態となっている。（ｂ）の保護軌道は車両位置リセット地点の保護軌道３１であり、その両側側壁間（少なくとも保護輪が接触する箇所の両側側壁間）の幅は保護輪２２、２３と接触する幅に設定されている。具体的には保護軌道３１の幅は、実際には保護輪より５〜６ｍｍ大きく寸法採りされている。また保護軌道３１の長手方向の長さは、少なくとも車両長異状、好ましくは車両長の１〜３倍に長さに設定させる。

従って車両１が車両位置リセット地点を通ると、保護輪２２、２３が保護軌道３１の両側側壁に接触することにより、保護軌道３１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１が図８（ａ）に示すように、前述したさまざまな外乱により、左右への位置ずれ、ヨー角（車両姿勢角；車両の走行方向に対する車両の長手方向軸の傾き角）θの発生等を起こしていた場合は、この矯正地点において、それらが初期の原点位置に、あるいは所望の設定状態に矯正される。
矯正地点の選定は、前述にように、各駅のプラットフォームとの間隔に合わせるため、各駅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。

次に強制区間における保護軌道の変形例を説明する。図９（ａ）は、本発明の第２実施例を示す平面説明図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。第２実施例は、保護軌道３の両側側壁に一対の台形状の位置調整部材４１を設けて、保護輪２２、２３と接触するように保護軌道３の幅を狭め、車両位置矯正区間４３を形成したものである。なお４２は車両１自体の軌道である。位置調整部材４１は、例えば車両長が８ｍである場合に、３０ｍの長さを有する。また位置調整部材４１の高さは、保護輪を受け止める長さがあればよく、例えば１５０ｍｍ程度あればよい。厚さは、例えば４０ｍｍ程度あればよい。
かかる位置調整部材４１を設けて、保護輪２２、２３との間隔を一定にする。位置調整部材４１の材質は、保護輪との接触に十分耐えられる強度と耐久性のあるものが望ましく、鉄鋼などの金属類が適用可能である。この変形例では、（ｂ）に示すように先端が先細りの台形状をしているため、保護輪の進入を円滑に行なうことができる。

次にリセット地点における保護軌道の第３の変形例を説明する。図１０（ａ）は、本発明の第３実施例を示す平面説明図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。図１０において、５１は、保護軌道３の両側側壁に設けられた一対の位置調整部材５１であり、これによって保護輪２２、２３と接触するように保護軌道３の幅を狭めた車両位置矯正区間５２を形成したものである。位置調整部材５１は、（ｂ）に示すように両方の先端が円弧状５１ａをなしているため、保護輪と接触したときの衝撃を緩和できるようにしている。

次にリセット地点における保護軌道の第４の変形例を説明する。図１１（ａ）は、本発明の第４実施例を示す平面説明図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。図１１において、６１は、保護軌道３の両側側壁に設けられた一対の位置調整部材６１であり、これによって保護輪２２、２３と接触するように保護軌道３の幅を狭めた車両位置矯正区間６２を形成したものである。位置調整部材６１は、（ｂ）に示すように両方の先端がＳ字の円弧状６１ａをなしているため、保護輪と接触したときの衝撃を緩和するようにしている。

図１２は、駅の構内に車両位置矯正区間を設置したときの本発明の第５実施例を示す平面説明図である。図１２において、プラットフォーム７１は、車両１との間隔を規定値内に収め、かつ車両１がホームに接触しないように車両１を案内しなければならない。そのため信頼性及び安全性を確保するため車両位置矯正区間を駅構内に設置する必要がある。
第５実施例においては、位置調整部材６１を保護軌道３に設置して、駅構内に車両位置矯正区間を設けているので、車両１とプラットフォーム７１との間隔εを規定値以内に保持することができる。なお本実施例の場合、車両位置矯正区間においては自動操舵システムが作動しないようにＯＦＦ状態にされ、位置調整部材６１によってのみ操舵されるようにする。また車両１がプラットフォーム７１の先端部に接触するのを防止するため、プラットフォーム先端部の手前位置から位置調整部材６１を配置することが望ましい。

次に図１３は、保護輪８２を車両の両側面に配置した車両に、特許文献３に示すように地上に設置した地上子０２から発せられる運転情報を受信して自動操舵するシステムを適用した交通システム（この交通システムは、本出願人が先に出願した国際出願ＷＯ２００４／０４０３９１に開示されている。）に本発明の車両位置矯正機構を適用した第６実施例である。
図１３において、（ａ）は、車両１が車両位置矯正区間８３に侵入する前の状態を示し、（ｂ）は、保護軌道３に位置調整部材８１を設置した車両位置矯正区間８３を有する地点を示し、（ｃ）は、車両１が矯正区間８３を通過した後の状態を示す平面説明図である。また（ｄ）は、車両１が（ａ）から（ｃ）に移動した時の自動操舵システムによる操舵手順を示すフローチャートである。

この実施例における操舵手順は、まず（ａ）においては、保護軌道３に沿った地上に配置された地上子０２から送信される情報信号を受信して自動操舵されているが、（Ｂ）に示す車両位置矯正区間８３の手前で、自動操舵システムがオフにされる。
車両１が、位置調整部材８１が保護軌道３の両側側面に設置された車両位置矯正区間８３に到達すると、車両１は、保護輪８２を介して位置調整部材８１によって形成される移動軌跡に強制的にリセットされる。車両１が矯正区間を過ぎると、自動操舵システムがリセットされ、地上子０２からの操舵情報に基づく自動操舵システムに切り替わる。
このように第６実施例においては、保護輪を車両の両側面に配置したタイプの車両にも適用可能であり、特に特許文献３に開示された自動操舵システムと併用することにより、簡素な構成で、フェイルセイフ機能を発揮できるとともに、車両の所望位置での車入位置の矯正を簡単に行なうことができる。

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能を有するとともに、必要が生じた区間において車両の左右方向に位置及び姿勢角等を初期原点位置等に容易に矯正することができる車両位置矯正機構を実現でき、新交通システム等の操舵機構に適用されて有益である。

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実施例の車両の挙動態様を示す説明図である。 前記第１実施例において、（ａ）は車両位置矯正前、（ｂ）は車両位置矯正後の状態を示す平面説明図である。 （ａ）は本発明の第２実施例の平面説明図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 （ａ）は本発明の第３実施例の平面説明図、（ｂ）は一部拡大図である。 （ａ）は本発明の第４実施例の平面説明図、（ｂ）は一部拡大図である。 本発明の第５実施例の平面説明図である。 本発明の第６実施例に係り、（ａ）は車両位置リセット前、（ｂ）は車両位置リセット中、（ｃ）は車両位置リセット後の状態を示す平面説明図、（ｄ）は操舵機構の手順を示すフローチャートである。 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、８２ 保護輪
２４ａ 支軸
２５ａ 保護輪固定部材
２７、２８ 中心軸
２８ 軸受
４１、５１、６１、８１ 位置調整部材
４２ 車両軌道
５１ａ 円弧状
６１ａ Ｓ字状
７１ プラットフォーム

Claims (7)

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、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、車両の走行中同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前記タイロッド又は前記アクチュエータの可動部と連動させ、
   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、
   前記保護軌道の一部で少なくとも車両長以上の区間に亘って同保護軌道が前記保護輪に接触して同保護輪を同保護軌道が形成する移動軌跡に強制的に位置させる車両位置矯正区間を設けたことを特徴とする軌道系交通システムの車両位置矯正機構。
2. 前記保護軌道が溝状をなし、前記保護輪が同保護軌道に非接触状態で遊嵌される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車両位置矯正機構。
3. 前記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同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前記タイロッド又は前記アクチュエータの可動部に連動させ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車両位置矯正機構。
4. 少なくとも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、同保護輪を前記支軸を挟んで前後両側に少なくとも１個ずつ配置し、前記ブラケットの前方端部を前記タイロッド又は前記アクチュエータの可動部に連動させるように構成したことを特徴とする請求項３記載の軌道系交通システムの車両位置矯正機構。
5. 前記車両位置矯正区間を車両長の１〜３倍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車両位置矯正機構。
6. 前記ブラケットの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したことを特徴とする請求項４記載の軌道系交通システムの車両位置矯正機構。
7. 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３記載の軌道系交通システムの車両位置矯正機構。

Images