JP5174349B2 - 輸送システム - Google Patents

Description

本出願は、２００３年９月２９日出願の米国仮特許出願番号第６０／５０６８９６号の利益を主張している。

発明の分野
本発明は、一般に、輸送システムの分野に関し、より詳しくは乗客、及び貨物等を運ぶ細長い車両を案内し推進するために、台座を取り付けた複数のリングを含む大量輸送システムに関する。

発明の背景
人々及び貨物の輸送は、我々の現代生活に段々重要性を増してきた。アメリカ合衆国では、都市間の走行形式は、一般には飛行機、バス、個人車による、また限られた範囲では従来のレールによる少数の選択肢を提供している。世界の他の国々、大抵顕著には日本及びフランスが主な目的地間に高速鉄道システムを発達させてきたが、これらのシステムは、レール及び機関車に技術的な改良を有する従来のレールの基幹施設に大部分を頼っている。

このような従来のレールシステムの重要な欠点は、このようなシステムの構築、維持及び運営の法外な費用にある。高速の従来のレールシステムを構築する初費用は、鉄道システムの規模、克服されねばならない地理的な障害、及びその他の多くの要因によっては、事実上何十億米ドルに達し得る。現実には、都市間の大量輸送に対する真の必要性があり、初費用がこのようなシステムの導入に対して最も重要な障壁になっている。

従来のレールシステムのもう一つの欠点は、かかるシステムの環境的影響の問題である。一般に、鉄道システムは、クリアーされなければならないところのレール及び種々のサポートシステムが設置される経路の利権を含んでいる。また、機関車はほとんどの場合デイ−ゼルを動力としており、空気汚染の原因となっている。電気システムのためには、消費される電力量を発電システムによって与えられなければならないが、発生システムは世界中至るところで、主に炭化水素が燃料にされていることにより、かさねて世界環境の汚染負荷の原因となる。かかるシステムの環境の影響はまた、レール及び経路の利権の人為的障害をも含んでいる。

もう一つの重要な最近の革新は、リニアモーターカー（ＭａｇＬｅｖ）システムであった。このようなシステムが走行速度を改善してきた一方、かかるシステムがまた、地面であろうと宙につるされていようと、連続したレールに頼っている。

したがって、レールが不要な輸送システムの要求を残している。このようなシステムは、構築及び運営するのに比較的安価であるべきで、従来のレールシステムによくみられる人為的障害を作り出してはならない。

米国特許第３８４８５３５号公報 米国特許第５２９９５０７号公報 米国特許第３００６２８８号公報 米国特許第５４３３１５５号公報 米国特許第６３７４７４６号公報 米国特許第５２７５１１１号公報

発明の概要
本発明は、車両が走行するリングを取り付けられた複数の台座を与えることによって、技術におけるこれら及びその他のニーズを解決している。台座は、地上を離れて間隔があるが、レール又は地面上若しくは上方の連結構造は必要ではない。電力は、台座を互いに連結する電気通信ケーブルを通す埋設管である源から利用される。

リングは、車両を案内し安定させるために複数のローラを含んでいる。リングのローラはレールに係合し、またより低速レベルで車両を移動するために、推進力を与える。ローラは低速輸送システムのためには電気モータによって駆動される。また、各々の台座に取付けられるフライホイールは、電気モータによって好ましく駆動されており、車両の摩擦板に係合する。摩擦板すなわちリニアクラッチは、台座に対するフライホイールの係合及び離脱のために下げられる。フライホイールはまた、車両の走行を円滑にするために、ショックアブソーバの上に取り付けられている。

低速輸送システムのためには、摩擦板が摩擦クラッチとしての役目を果たし、車両のブレーキの目的に使われている。高速輸送システムのためには、フライホイールは推進力を摩擦板に伝達してシステムのサポートを通じて車両を推進する一方で、ローラ及びレールの作用が操舵又は案内のために主として利用される。

リングは、車両の直径を取り囲むのに十分の大きさ、好ましい実施例の直径では約２０フィートである。台座は、好ましくは高さ約１６フィート又はそれ以上であり、本発明の車両の走行路の下方の道路を走行するあらゆる自動車、その他の車輪の付いた車両のための適切な間隔を提供している。台座は、頑丈な土台構造に取付けられており、例えばサポートシステムの強さに十分な余裕を与えるために、地面より下方に３０フィート延びている。

本発明はまた、省エネルギー機能を含んでおり、リング上のローラに係合するための車両に沿うサポートレールを与えている。車両レールは、好ましくは液体窒素又は他の適した低温流体を運ぶ中空の長方形の導管である。窒素は、車両に乗って運ばれ、車両のレールに排出されるか又は循環される。窒素は、急速にレールを冷やす結果、レール上の大気中の水分を凝縮することによって、レール上に氷層を作る。氷層は、レール及びローラが互いに結びつく能力を制限することによって、車両が走行中に受ける抗力を実質的に減じる。

本発明のこれら及びその他の目的並びに利益は、添付する図面とともに以下の詳細な説明の概説から、当業者には明白であろう。

好ましい実施例の詳細な説明
図１は、本発明にしたがって構成される輸送システム１０の全体の概略図を描いている。システム１０は、細長い車、すなわち車両１２及び複数のサポート１４を有する。車、すなわち車両１２は、適切に配置された窓１２ａ及びドア１２ｂの適した数、また運転者用の操縦室１２ｃを有している。車両が、完全に自動化されるべきである場合、操縦室１２ｃは、安全又は緊急制御の目的のために監視領域として役立つであろう。車両１２は、一体構造をここでは想定しているか、又は所望により連接体であってもよい。

サポート１４は、乗客及び貨物の輸送のために、高い高さで望ましい進路に従って、走行経路を規定するように配置されている。想定した実施例において、車両１２は、約５００フィートの長さであり、サポートは約２００フィート離れているため、どの時点においても車両１２と接触して一般には少なくとも２つ、また状況に応じて３つかそれ以上のサポート１４がある。サポート１４の間隔及び車両１２の長さは、相互に関連があり、走行速度、負荷、容量及びその他の要件に基づいて調整されている。移動する車両のサポートが増加されるようにするという点では、サポート１４間の間隔が調整できるため、車両１２はサポート１４の少なくとも３組によって常に、また４つ以上のサポート１４によって断続的に支えられる。サポート１４の間隔は車両１２の長さの５０％を越えてはならないことをここでは想定しており、実際にはそれよりも短いであろう。

サポート１４は、好ましくはスチールのような硬くて強い金属から形成されるリング１６を含んでいる。サポート１４は、図面中のある図には示されていないため、リング１６のようなその他の構造がより明確に見られる。本発明によって想定されるように、リングという用語には、ほぼ円形又は楕円形の形状のものに加えて、多様な縦断面形状を含めるよう意図されている。本発明に従うリングは、高い、又は頭上の位置に取り付けられたサポート本体であり、車両１２の本体４０が通る１又はそれ以上の入口又は通路を有する。以下に説明するように、車両１２は一連のリング１６を通過するに伴い、推進力をリング１６の構造から受ける。

リング１６は、それに形成された１又はそれ以上の入口又は通路１７を有する。入口又は通路１７は円形（図４及び４ａ）、ほぼ楕円形、ほぼ長方形（図４Ｂ）、又は他の縦断面形状である。ある例では、リング１６頂部を有する必要はなく、車両１２を保持し動力を供給して導くために、底部及び上方へ伸びるアーム及びローラ１８を有してほぼＵ字形であり得る。アームは、上下方向に方向付けられるか、内側又は外側に傾けられるであろう。入口１７の形状は、システム１０に使われる車両１２の本体４０のほぼ外形形状に合わせて定められている。説明するように、リング１６は、ピーク時の走行時間の間の車両１２の並行した同じ方向の走行、又は平常時の走行時間の間の走行経路に沿う２方向の走行のために、又は使用中でないとき（図１１）の車両１２の保管のために、水平に並んだ入口１７を有している。さらに、リング１６は、並行した同じ方向の走行や２方向の走行のため、又は使用中でないときの車両１２の保管のために、上下方向の多重（図１０）で配置できる。

車両１２は、車両１２の形状及び機能に適合するリング１６及び入口１７の形によって、走行速度、負荷要件、走行経路、及びその他の要素を基にして様々な形状があり得る。都市の用途においては、過密地域での二重走行、すなわち走行（図４ｃ）がありがちであり、したがって車両１２は高速都市間バージョンよりも幅が狭くなる。狭い本体バージョンよって、車両１２を大きな幅を有する高速バージョンよりも、小さい半径のカーブをうまく通り抜けることができる。都市及びその他の交通量の高い用途のために、リング１６は、二重の入口１７、又はそれ以上であり得、また入口１７の形状はより低速度でより多くの乗客又は貨物容量によって、より長方形の形状に代えられる。複数のローラ１８は、入口１７のリング１６の内面に取り付けられる。ローラ１８は、リング１６を通る車両１２を支えて案内する役目を果たす。低い走行速度で走行する車両１２のために、ローラ１８の少なくともいくつかが、モータによって駆動され、リング１６を通じてその走行路に従って車両１２を動かす。所望により、ローラ１８のすべてが、この目的のための駆動されるモータであり得る。車両１２には、その周部まわりの適当な箇所に、ローラ１８に係合するための同数のレール２０が取り付けられている。

ローラ１８と接触して適当な動力源によって駆動されるレール２０は、したがって推進力を受けて、輸送システム１０を通じてより低速度の範囲で車両１２を動かす。レール２０は、車両１２の本体に沿って長手方向に連続しているか、又は所望によりそれらは連接されるか又は分節で与えられてもよい。

車両１２の周辺まわりに１つ以上の適所でまた重量支持レール２０とは別個に、１つ又はそれ以上の長手方向に伸びる推進力伝達板２１が取り付けられている。板２１は摩擦クラッチ、すなわちリニアクラッチとして機能する。所望により、負荷及び走行速度要件に基づいて、車両１２に２つ以上の推進力伝達板があってもよいことを理解すべきであるけれども、少なくとも１つのこのような板２１が設けられる。

摩擦クラッチ、すなわちクラッチ２１は、車両１２の長さに沿って長手方向に連結又は分節化される。ローラ１８及びレール２０は、図５ａ、５ｂ、６ａ、及び６ｂにかなり詳細に示されている。モータによって駆動されないローラ１８及びレール２０は、受け身の部材であり、車両１２を動かすための推進力を発生しない。正しくは、述べたように、より低速運転のためには、１又はそれ以上のレール２０が推進力の駆動メカニズム、すなわちサポート１４に取り付けられるいくつかの又は全てのローラ１８に対するモータから受ける。

したがって、本発明は、車両１２の形状を種々の収容の範囲及び走行路線に適合する設計になることを可能としている。本発明による鉄道のような頭上のシステムは単一（図４、４ａ及び４ｂ）、二重（図４ｃ）及び三重（図１１）の走行路の領域を有している。リング１６の主な機能は、ローラ１８のサポート構造として作用することである。ローラ１８は、車両１２のレール２０上の位置揃えに適合させるように設計されている。この場合、述べたようにリング１６の最終の形状は、車両１２の形状の関数である。

リング１６の第２の機能は、安全性の機能である。各々のリング１６は、車両１２の本体４０をその長さの周部に沿って完全に取り囲むので、車両１２はその走行方向に、一連のリング１６を通って移動するように案内される。脱線があると、危険性がある悲惨な結果が起こる可能性のある鉄道とは違って、本発明の管状の高架ガイド設計は、ローラ故障という起こりそうもない出来事において、車両１２のクラッチ板２１及びレール２０がその時、リング１６の強化された本体と接触してから車両１２が滑らかに滑って止まることを意味するものである。リング１６が、車両１２を３６０度で囲んでいる一方で、車両１２が少なくとも３つのリング１６によって支えられていることは、車両１２が、動力ロスやローラ故障の場合には、それ自体の勢いによって、走行路に従って次のリングに進むことができることを意味している。開放頂部ではなく周囲を取り囲むリング１６のもう一つの利点は、この取り囲み構造がリング１６により大きな構造的強度を与えていることである。

図４ａに戻って、本例のリング１６及び関連する部品が例示されている。ローラ１８はリング１６の内側に取り付けられており、上部に取り付けられた少なくとも１個のローラ１８及び各側に取り付けられた少なくとも１個のローラ１８を有する。車両１２のより大きな上下方向のサポートを与えるために、またより大きな横方向の安定性を与えるために、好ましくは２個のかかるローラ１８下部にある。車両１２より下において、リング１６に設けられるローラ１８の数は、負荷及び重量の分配のため所望により増加できる。

リング１６は、好ましくは補強コンクリートであるサポート部材２２に取り付けられる。サポート部材２２は、勿論スチール又は所望によりその他の適した構造材料で作ることができる。サポート部材２２は、台座２４の上部に取り付けられており、例えば高さ約１６フィート、幅３フィート、及び厚さ３フィートである。台座２４は、コンクリート、スチール、又はその他の適した構造材料からできている。当業者は、車両１２の走行路をほぼ水平にして、車両１２の移動ができるだけ均一で円滑となるようにするため、システム１０が設置される土地の地形によって台座の高さを変えうることを認めるであろう。台座２４は、土台２６に取り付けられてこれと直続して形成されており、土台２６は、好ましくは地中へ約３０フィート延びていて、幅１０フィート、及び厚さ３フィートである。図示した土台２６は、例示としてのみ意図されたものであり、底土の地下構造、気候及び天候の要因、そしてその他のかかる考慮すべき事柄に応じて変えられるであろう。

動力を発生して、固定レールに伝達する機関車（約１２０００馬力を有するフランスＴＧＶシステム）の形のそれらに、動力発生能力を備えた従来のレールとは違って、本発明は、移動力を走行車両１２に伝えるリング１６に動力源（モータ）を有する。

この利点は、車両１２を動かすための動力源を、局地的必要性に適合させられることである。言い換えれば、車両１２の加速が要求されるが、与えられる動力が少なく、車両１２の勢いを維持する動力が必要な、走行経路に沿う領域に位置するリングに追加の動力が供給される。

走行車両１２の直接の駆動は、述べたように、例えば都市地域におけるように、より低速でローラ１８用の固定電気モータによって与えられる。これは、システムにモータのサイズの増大、及び加速又は登坂地域のための非常に多くのモータを有することを可能にしている。さらに、本発明によって、ひとたび設計速度が車両１２によって所定の経路の区域について達成されたならば、車両１２が走行経路に沿う次のリング１６に入ると、これらのローラ１８が、その経路区域に対する車両１２の設計速度より僅かに高い速度までそれらのモータにより引き上げられたとき、車両は次のリング１６のローラ１８に出くわす。モータは、速度及びタイミングについて前もってセットされており、車両運転者は安全な立場の任務（ｓａｆｔｙ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｏｌｅ）を主として勤める。頻繁に止まったり走り出したりすることが予期される都市システムでは、駅に出入りする走行経路を、ある場合には僅かに高くすることができる。これは二つの目的に役立つ。第一には、車両１２が駅を出発するときの加速に役立つこと、すなわちそれは、高い位置のリング１６から移動し始めることである。第二に、車両１２が、駅又は僅かに高いリング１６の終わりに伴い近づくと、次の駅でブレーキをかける手助けをすること、すなわち車両１２は本質的に上昇していて、それ故その駅に止まるにつれて減速することである。この技術は、車両１２の運動エネルギーを捕えて位置エネルギーを車両１２に貯え、それをその都度必要に応じて利用できるようにしている。

本発明はまた、ブレーキをかけてシステムに戻り駅に入って来るに伴い、ローラ１８が走行車両１２の運動エネルギーを伝達可能としている。運動エネルギーは、それが受け取られると別の形に変換され、次いで出発時に車両を動かすため、モータを駆動して動力を再生して戻すのに利用される。これは、コスト有効性の相場に基いて、使われても使われなくとも良い任意の特性である。リニア誘導モータのような動力源がまた、車両１２を駆動し、所望によりブレーキを与えるために使われることが想定されてもいる。

より高速システム、通常時速５５マイル以上のための動力提供用に、その他の源が、推進力を車両１２に与えることをここでは想定されている。次に図１に戻って、台座２４は、車両１２の走行路に従って相隔てられている。各々の台座２４上には、サポート台２８が取り付けられて、図９ａ及び９ｂに関して示されて以下に説明されるように、各々がフライホイールアッセンブリ３０を保持している。

フライホイールアッセンブリは、推進力を車両１２に与えるために、好ましくはより高速のために使われる。各々のフライホイールアッセンブリ３０は、電気モータ８０よって駆動されるフライホイール７２（図９ａ及び９ｂ）を含んでおり、電気モータは一般に地下の電力供給バス３２、（図１）から電力供給を受ける。導体３４は、電力をモータ８０に供給するためにバス３２から出ている。バス３２は、重複した電力幹線を含んでいて、安全性及び信頼性の目的のために、重複した源から供給される。したがって、作動中に、車両１２がシステム１０の一連のサポート１４及びリング１６を通って、その走行路に沿って移動すると、車両１２は最少で２つ、及び好ましくは少なくとも３つのフライホイール７２によって駆動される。

車両１２の下部には、１又はそれ以上の伝達板、すなわちリニア摩擦クラッチ板があり、それは図８ａ及び８ｂに示されており、以下において説明されている。車両１２がより高速に従って移動すると、フライホイール７２は、リニアクラッチ板２１と摩擦係合して、車両をフライホイール７２の運動方向に動かす。リニアクラッチ板２１は、本発明に従って多くの目的に使われるリニア摩擦クラッチを、フライホイール７２と共に形成している。クラッチ板２１及びフライホイール７２は、車両１２の所望の動きに対応する方向に回転するフライホイール７２によって、システム１０を通って車両１２を動かすモーメントを与えるように使われている。フライホイール７２の回転方向を逆向きにして、板２１との接触によって車両１２に対してブレーキを加えることができる。板２１はまた、停止に対応する位置、すなわちブレーキのための、リング１６の構造のサポートパッドに対応する位置に、或いは制止した又は保管の位置で車両１２を支持するために配置されてもよい。車両１２は、その運動においては二方向性であり、フライホイール７２の回転方向に支配されている。車両１２には能力的な駆動部品はない、すなわちその走行の方向は、これらの外部部品に支配されている。車両の減速を助けるために、空気シリンダー１９によって動かされるカウリング１５が、図３に示すように設けられている。

摩擦クラッチ板、すなわち板２１は、高速運転のためには車両１２の本体４０の真下に、一般に配置されている。所望によりクラッチ板２１は、相応して位置したフライホイール７２によって係合されるように、車両１２の側部又は上部に配置されてもよい。図９ａ及び９ｂに示されるように、フライホイールアッセンブリ３０が、一組の反対方向に駆動されるフライホイール７２を有する場合、図７に示されたものと同様の構成の２つのクラッチ板２１が、フライホイール７２の場所及び間隔に対応する配置で、車両１２に取り付けられる。クラッチ板、すなわち板２１は、フライホイールアッセンブリ３０のフライホイール７２との摩擦係合を与える。フライホイール７２をクラッチ板２１と係合するために、エアバッグ又はその他の適した往復運動機構７４が膨張して、それがフライホイール７２に接触するまで、クラッチ板２１を下向きに動かす。スプリング７６又はその他のエネルギー及び衝撃吸収機構が設けられて、車両１２に対してフライホイールアッセンブリ３０から伝達される可能性がある衝撃を減じている。クラッチ板２１はまた、逆方向に回転するフライホイール７２又はレール２０と接触させられていることによって、運動遅延部及び緊急ブレーキの形態として車両１２の適切な低速度で使われてもよい。

さらにフライホイールアッセンブリ３０の詳細が、図９ａ及び９ｂに示される。フライホイール７２は、シャフト８６を通じて電気モータ８０によって駆動される。電気モータ８０は、導体３４（図１）への適当な連結部を介して電力によって駆動される。電気モータ８０は、台座２４に取り付けられた台８１のような適当な位置に取り付けられる。フライホイール７２はまた、一組のショックアブソーバ８４に支えられている。ピニオン８８を駆動するシャフト８６は、所望により示されるように、回転カップリング８２を備えている。モータ８０によって駆動されるピニオン８８が、次いでピニオンギアに係合することにより、フライホイール７２は、動きの矢印によって示されるように、両方向の回転運動を与える。したがって、一方向に車両を駆動するために、望ましい駆動レール７０と関連するエアバッグ７４が膨張し、また反対方向に車両を駆動するために、その他の駆動レール７０のエアバッグ７４が膨張しそれによって逆向きに回転するフライホイール７２に係合する。

これらに示されるような高速システムについては、動力供給は、車両１２が加速するにつれて大きくなる。ひとたび車両１２にとって望ましい速度に達すると、消費動力は速度の関数として安定する（望ましい速度の維持に加えて空気抵抗及び転がり摩擦の克服）。本発明の高速バージョンのためのモータの大きさ及び価格を最小にするために、エネルギーを貯めてフライホイール７２が、リング１６に組み入れられる。これにより、より小さいモータ（ローラモータとは別個）を、次の車両１２の到着前に、フライホイール７２に望ましい速度をもたらすように、車両１２の通過する間の時間使うことができる。これは、十分な動力が生じることを可能にし、高速機関車の高コストを避けるので、コスト削減の設計特徴である。

しかしながら、車両１２のために代わりの駆動機構が使われてもよいことを理解すべきである。例えば、それらは磁気推進、又はジェット推進或いはプロペラ駆動の動力発電機のような、推進力発生のための搭載式発電機を含んでいる。

図２ａ及び２ｂは、車両１２の追加の特徴及び詳細を描いている。車両は、中心となる円筒型の胴体、すなわち本体４０を含んでおり、その長さは、少なくとも３つの連続して位置した又は配置したリング１６の間の距離でなければならない。車両１２はまた、各端に先細になった機室４２を含んでおり、所望により運転室として機能できる。車両内に取り付けられるものは、デイーゼルエンジン又はその他の駆動される発電機４４であって、電力を車両のサービス、ホテル及び乗客の便宜のための負荷、例えば照明具、暖房装置及び空調設備、調理サービス、換気装置等に供給する。デイーゼル発電機４４は、例えば従来通の搭載された燃料タンク４６からの燃料のような適当な源からエネルギーを受ける。強度や構造的完全性を高めるために、車両１２の本体４０は、例えば引張ケーブルを介して、圧縮状態にあるように設計できる。

車両１２はまた、１又はそれ以上の窒素タンク４８を格納している。タンク４８は、レール２０の内側に窒素を供給して、ここに説明されるように、抗力及び回転摩擦を減ずるためにレールに薄氷層を作る。本発明のこの特徴は、図５ａ、５ｂ、６ａ，及び６ｂにより詳細に示されている。図５ａは上面図を示し、図５ｂは側面図を示し、またこれらの図は一緒にレール２０の詳細を示している。各レール２０は少なくとも１つのジョイント５０を含み、これはレール及び車両１２の融通性のために設けられており、熱膨張及び収縮を考慮している。ジョイント５０は曲線状の端を有する重ね合わせ域５２を含み、ジョイントの前後の曲げに適合させている。

レール２０は、好ましくは湾曲した接触面５４を形成して、図４に示されるように５本のレール２０内における車両１２の安定した保持を与えている。面５４は、ローラ１８の相補的な湾曲面５６に接触し、また冷却凝縮の表面層、すなわち窒素管５８によって供給される窒素システムによって、氷がそれらの間に形成される。各レール２０に沿う断熱スリーブ６０が熱エネルギーを保存する。図６ｂに示されるように、車両が方向矢印によって示される方向に走行すると、適当に薄い凝縮物の層が、レール２０とローラ１８との間の主要な接触点として生じ、それらの間の低い摩擦リフトを作り抗力を減少させる。この特徴は、システム１０の運転に要求されるエネルギーをほぼ減じている。

図７、８ａ、及び８ｂは、システム１０の車台についてさらに詳細を示している。貯蔵タンク４８は、冷却された、すなわち液体の窒素又はいくつかのその他の適した低温流体を管５８への送出配管６２を通じて供給し、管５８はレール２０の長さの範囲内でこれに沿って配置されている。送出配管６２内の窒素は、連続ループを経て再循環され、又は送出配管６２は、低温流体が排気通気弁、すなわち排気口６４を経て放出されるように構成される。リニアクラッチ板２１は、一組のエアバッグ又はその他のショックアブソーバ６６により車両４０に、融通性をもって取り付けられていて、衝撃を吸収し車両のスムーズな乗り心地を提供している。クラッチ板２１のより極端な動きのために、フライホイール７２に対して、一組のゴムストッパー、又は本体６８が衝撃を吸収するバンパーとして作用する。

本発明に従うシステム１０は、図１０に示されるように、その経路に沿う適した箇所に垂直リフトシステムＳを有する。垂直リフトシステムＳは、昇降橋又は水門と同様な工学原理で作動し、また他の車両が、上下方向に配置したラック９０への走行路から運転休止中の位置まで移動されている間に、リフトシステムによってもう一つの車両の通行を許可するであろう。ラック９０内の車両１２は、例えばもう一つの車両の通行、交通量のより多い時間の後で用いるための車両の保管、修復、洗車、整備、点検等のような種々の理由でそこに保持される。垂直リフトシステムＳはまた、出発点においては搭乗／搭載駅として機能するであろう。乗客がラック上の車両１２に入ると、車両は次いで出発時に走行路に移動される。

本発明に従うシステム１０はまた、その経路に沿う適した位置に、横方向又は水平方向の輸送／保管システムＬ（図１１）を備え得る。横方向システムＬは、適数のリング１６を有し、これらは、台座支持されたより大きなリングハウジング９４内を、走行路に直角な方向である横方向に移動できる。垂直システムＳと同様に横方向システムＬは、垂直システムＳに関連して上記に述べた保管、保持、及びその他の理由のために、車両を主な走行路から離されるのを可能にしている。垂直及び水平な両移動を組み合わせたシステムがまた使われることが理解されるべきである。

さらに、本発明のシステム１０は、回転ステーション、すなわちテーブルＲ（図１２）を備えており、これは鉄道の円形機関車庫のような方式で作動する。台座を取り付けたサポート１００及び１０２は、中央に位置した、回転可能なサポート１０４のまわりの、円弧状の経路１０１及び１０３のそれぞれ内を移動できる。サポート１００、１０２及び１０４は、その他の点では図４、４ａ及び４ｂに示される型式のリング１６を有するサポート１４と同様の構造及び機能である。サポート１００、１０２及び１０４は、図１２に示されるように第１の方向にテーブルＲに入れる車両１２を受けるべく、位置揃えされる位置に移動される。車両１２が、サポート１００、１０２及び１０４よって支持される位置に移動した後、サポート１００及び１０２は、車両１２が新しい走行方向に沿って、１１６又は１１８に示されるように別の組のリングに位置揃えされるまで、回転できるサポート１０４まわりにそれらの円弧状経路に従って移動される。

エネルギーは、あらゆるレールシステムにおいて、二つの主な要因によって損失される。第１には、レールとホイールの間の相互作用によって引き起こされる転がり摩擦である一方、他方は、空気抵抗である。転がり摩擦は、事実上一定しており、列車の速度又は重量の変化ではほとんど変動しない。転がり摩擦とは違って、空気抵抗は、速度によって非常に変動し速度の2乗で増加する。したがって、２倍の速度は、４倍の空気抵抗をもたらす。一般に、空気抵抗エネルギー損失は、時速５５マイルから時速７０マイルの速度範囲において、転がり摩擦の損失を上回り始める。記述されたように、車両１２の形状によっては、意図された設計速度に基づいて変えられる。

列車については、転がり摩擦を克服することで消費されるエネルギーは、速度が増加してもほとんど増加を示さない。例えば、時速１５０マイルより大きな高速に対して、空気力学に関連する問題は、エネルギー損失の観点では非常に大きな関心事である。この理由として、図１３、１４及び１５に示されるようにレール２０は、車体４０の端を通り過ぎて前方へ伸びるように構成されて、空気抵抗の減少及び操舵の目的、また重力の偏向に対抗するために、車両４０に装着された空気抵抗減少構成材１２１及び翼形部材１２２で、後方に先細っている先頭面を形成している。

図１３のレール１２０が、本体１２の先頭から末尾まで伸びている理由は、片持ちになる重量を減らし、従って、偏位量を減じることである。延出したレール１２０は、次の組のローラ１８と接触し、本体１２の重量が次の組のローラ１８に移動し始める。反対のことが、ローラ１８を離れるときに車両本体１２の後部で起こる。ローラ１８の瞬時の重量は、車両がローラ１８を離れると、徐々に減少するのでスナップ作用が妨げられる。レール１２０はまた、偏向の影響を残すものを和らげるために、先細となっていて、スムーズな移動を与える。翼１２２は、移動可能であり、車両１２の長手軸に対応する軸まわりに、図１５に示されるように旋回できる。翼１２２はしたがって、車両１２の先細った機室４２の先頭からレール２０と一緒に点１２４まで伸びている構造に回転自在に取り付けられている。翼１２２は、多少回転運動ができ、高速時に、翼形表面に垂直な揚力を生じる。より高速度においてこの少量の揚力は、レール１２０をもたらされた揚力の方向に動かす傾向がある。これはまた、偏向の影響を弱めてそして車両１２へ緩やかな転向を与える助けに利用される。

また、局所の露点以下で、次いで水の氷点以下でのレールの冷却は、大気中の水分のレール上での凝縮を生じさせ、ホイールのスチールとスチールレールとの間の分子結合の形成に対する障害となる。冷却コストは、液体窒素を用いるのは比較的に費用がかからないので（その他の方法が利用されるけれども）、この方法が提案される。

高速運転については、推進力がフライホイールアッセンブリ３０からのエネルギーの摩擦転移によって与えられる場合、転がり摩擦によって損失したエネルギーの減少は、消費エネルギーを大いに低減することができる。水蒸気がレールに凝縮すると、一般に凍り、それからレールがローラに近づき圧力が上がると、液体に戻る。これは、２つの面の間に高圧力状態で、水の境界層、したがってハイドロプレーニング効果を生じる。これはまた、粘性ハイドロプレーニングの形成としても考えられる。これは、レールとともに移動し、蒸気中に表面張力を増加する化学添加物を含む水蒸気の細かいミストを添加することによって高められる。概して目的は、レール及びローラの分子及び／又は金属結合を形成する能力を減少させ、したがってその後にこれらの結合を断つのに必要とされるエネルギーを減少することである。

レールの冷却技術は、たとえどのようなことがあっても、より高速度における運転のために最良の適用を与えるであろう。エネルギー節約に加えて、この効果はまた、レール／ローラの接触面から発するより低いレベルの騒音を生じるにちがいない。また、それは車両を旋回させることが必要なときに、潤滑効果を有するであろう。

本発明の原理、好ましい実施例、及び作動形態が先行の明細書で説明された。本発明は、これらが限定的なものというよりもむしろ例示としてみなされるものであるので、開示された特定の形態に限定されるものとして解釈されるものではない。さらに、変形及び変更が、本発明の趣旨から逸脱することなく当業者によってなされるであろう。

本発明の輸送システムについての全体の斜視図である。 本発明の車両の側面図であり、図２ｂは、一組のリングに配置された車両の側面図である。 車両の一端の側面図であり、車両を停止するのを手助けする空気抵抗ブレーキシステムを例示する。 本発明のリングの正面図であり、台座、土台、及び車両案内ローラを含む。 本発明に従うその他の代替リングの斜視図である。 本発明に従うその他の代替リングの斜視図である。 側部レールジョイントのそれぞれ平面及び側面図である。 側部レールジョイントのそれぞれ平面及び側面図である。 車両案内ローラのそれぞれ側面及び端面図である。 車両案内ローラのそれぞれ側面及び端面図である。 本発明の車両のある特徴を例示する側面詳細図である。 本発明に従う、フライホイールのクラッチ係合及び離脱を例示する横側面図である。 本発明に従う、フライホイールのクラッチ係合及び離脱を例示する横側面図である。 本発明のフライホイールアッセンブリの正面及び側面図である。 本発明のフライホイールアッセンブリの正面及び側面図である。 本発明に従って、上下多重に配置されたリングの斜視図である。 本発明に従って水平に並列配置されたリングの斜視図である。 別の走行経路に、本発明による車両を移動させるための配置の平面図である。 本発明に従う車両の変形の平面図である。 図１３の変形された車両の側面図である。 図１３及び１４の車両の一部の正面図である。

Claims (27)

1. 先頭及び末尾を有する重量のある細長い車両と、
   車両の重量を支持するために車両に沿って長手方向に取り付けられた複数の金属製レールと、
   車両の走行経路上に設置された複数のサポートと、
   車両を停止させるための摩擦係合を車両及びサポート間に生じる少なくとも一つのブレーキと、
   を有し、複数のサポートは第１、第２及び第３の順に並ぶサポートを含み、各サポートは車両が通る少なくとも一つの高架リングを有し、
   各々のサポートは、隣り合うサポート間にまたがる構造部材を除いて、他のサポートから独立しており、
   各々の高架リングは、車両が第１、第２及び第３のサポートを通る際に車両の少なくとも頂部および底部を取り囲むことで、車両がサポート間を移動する際に車両を支持して車両の傾きを抑制し、
   各々の高架リングは各々のサポート上の金属製駆動ローラに伝達可能な推進力源を有し、
   金属製駆動ローラは、複数の金属製レールの少なくとも一つに選択的に係合することによって、走行経路に沿って車両を移動させるために車両に対して金属と金属との係合を形成しており、車両に沿って長手方向に取り付けられた少なくとも一つのレールは、車両に沿って伸びる側部と、車両の先頭を越えて伸びる少なくとも一つの前部とを有し、前部は車両から片持ちになっており、車両が第３のサポートに到達する前であり車両の重量が第２のサポートの金属製駆動ローラから第３のサポートの金属製駆動ローラに移る前に、前部が第３のサポートの金属製駆動ローラに接触する輸送システム。
2. 請求項１に記載の輸送システムであって、
   車両の頂部及び底部がレールを有しており、レールが高架リングの金属製駆動ローラに係合することによって、方向転換をする際に車両をガイドする輸送システム。
3. 請求項１に記載の輸送システムであって、
   各々の金属製レールは連続する一体型レールである輸送システム。
4. 請求項１に記載の輸送システムであって、
   車両の頂部及び側部に追加レールが設置されている輸送システム。
5. 請求項１に記載の輸送システムであって、
   金属製駆動ローラが湾曲した接触面を有する輸送システム。
6. 請求項１に記載の輸送システムであって、
   金属製レールと金属製駆動ローラはそれぞれ車両の周囲と高架リングとに周方向に沿って配置されており、金属製レールと金属製駆動ローラの金属同士の係合は、各々の高架リングに全ての径方向において複数のサポート上に車両を保持させる輸送システム。
7. 請求項１に記載の輸送システムであって、
   複数のサポートは、最大の所定距離に配置された三つの連続するサポートを含み、
   車両が一つのサポートの金属製駆動ローラから次のサポートの金属製駆動ローラへと移動する際に、各々の連続するサポートの金属製駆動ローラは選択的に車両に係合し、
   車両は三つの連続するサポートの最大の所定距離以上の長さを有し、車両は四つの連続するサポートの距離にわたって断続的に延びており、
   車両の重量が次の金属製駆動ローラに移る前に、車両の前部又は後部が次の金属製駆動ローラと接触する輸送システム。
8. 請求項７に記載の輸送システムであって、
   車両は少なくとも三つの高架リングを常に通っており、断続的に四つの高架リングを通る輸送システム。
9. 請求項７に記載の輸送システムであって、
   連続するサポートの間隔は車両の長さの５０％以下である輸送システム。
10. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    車両に沿って長手方向に取り付けられた少なくとも一つのレールを有し、前記レールは、車両に沿って伸びる側部と、車両の末尾を越えて伸びる少なくとも一つの後部とを有し、前部と後部とは先細っている輸送システム。
11. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    車両は、前部又は後部が第１から第４の連続するサポートに断続的に係合できる長さを有する輸送システム。
12. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    レールの側部が金属製駆動ローラに接触する前に、前部が金属製駆動ローラに接触する輸送システム。
13. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    複数のレールは、車両の前で集合している端部を有する輸送システム。
14. 請求項１３に記載の輸送システムであって、
    複数のレールは、車両の先頭を越えて延びる前部を有する少なくとも三つのレールを含む輸送システム。
15. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    レールは車両の末尾を越えて延びる後部を有し、後部は車両が第２及び第３の連続するサポート上にある際に片持ちになっており、車両が第２及び第３の連続するサポートに移動した後に後部は第１のサポートの金属製駆動ローラに接触することで、第１のサポートの金属製駆動ローラにかかる重量を低減する輸送システム。
16. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    少なくとも一つの金属製レールの前部は車両から長手方向に延出する棒である輸送システム。
17. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    少なくとも一つの動力伝達プレートを備えるリニアクラッチを有し、
    動力伝達プレートは、車両の金属製レールから離間して車両に取り付けられており、複数のサポートの一つに設置された部材と選択的に摩擦係合する輸送システム。
18. 請求項１７に記載の輸送システムであって、
    リニアクラッチはフライホイールを有し、
    フライホイールは、各々のサポートに移動可能に取り付けられており、車両に取り付けられた動力伝達プレートと摩擦係合する又は摩擦係合を解除する輸送システム。
19. 請求項１７に記載の輸送システムであって、
    リニアクラッチはブレーキである輸送システム。
20. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    車両の先頭の前に伸びているレールに取り付けられた翼を有する輸送システム。
21. 請求項２０に記載の輸送システムであって、
    翼は、揚力をもたらすために、車両の長手軸に対応する軸を中心に回転可能である輸送システム。
22. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    車両は、車両を常に圧縮状態にする引張ケーブルを有する輸送システム。
23. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    車両を走行路から上下方向に動かすための上下リフトを有する輸送システム。
24. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    車両を走行路から離れて横方向に動かすための水平移動部を有する輸送システム。
25. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    車両の走行路を変更するための回転機構を有する輸送システム。
26. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    レールに隣接して流れることでレール上に冷却凝縮物を生じる低温流体を有する輸送システム。
27. 請求項１に記載の輸送システムであって、
    レール上に氷層を形成するためにレールを冷却するための手段を有する輸送システム。

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