JP6246133B2 - 磁気浮上軌道用車両 - Google Patents

Description

本発明は、客車本体と、推進支持装置と、客車本体および推進支持装置に固定された少なくとも１つの浮上フレームとを含む磁気浮上軌道用車両において、浮上フレームが推進支持装置の長手方向軸に対して横方向に片寄り可能な、浮上フレームと推進支持装置との間にばね懸架装置システムが配置されている磁気浮上軌道用車両に関する。

一般に、磁気浮上軌道の車両は、剛体の客車本体を備え、この客車本体に推進支持装置が取り付けられている。
推進支持装置は、軌道に追従しなければならず、特定の空間曲線に応じて軌道の半径に追従できなければならない。
さらに、車両の推進支持装置と軌道との間に許容される間隙は、きわめて小さく、特に軌道の半径が小さい場合、推進支持装置は、客車本体に対して相対的に可動するように設計されていなければならない。
そのため、運動学により、客車本体と駆動部との間の可動性が求められる。
客車本体に対する推進支持装置の相対的な可動は、９０ｍｍ以上になる可能性がある。

客車本体に対する推進支持装置の取り付け様式は、客車本体で移動する人の快適な乗り心地のために重要である。
よって、客車本体の乗客にとって最も快適な乗り心地を実現するため、推進支持装置にばね懸架装置システムが装備されている。
このばね懸架装置システムは、遠心力と、客車本体に対する推進支持装置の横方向のオフセットとを、穏やか且つ均等に吸収することができる。

推進支持システムの一部を板ばねによって支持するばね懸架装置システムが、特許文献１より公知である。
加えて、軌道および外力に起因する車両の横の動きを十分な態様で制動して車両と軌道との間を柔らかく連結させるために、振動制動器とばねとが側面に設けられている。

客車本体で横方向に移動するモジュールを備えた車両が、特許文献２より公知である。
客車本体は、各モジュールで支持されている。
さらに、これらのモジュールは、軌道のレール上での車両の横方向の案内と車両の推進とのための手段を備えている。
モジュールは、相互に連結され、浮上装置により客車本体に対して相対的に移動可能である。
客車本体が取り付けられる空気ばねが、モジュールの接合部に配置される。

独国特許第２８ １１ １６１ Ａ１号 米国特許第７，４０４，３６１ Ｂ２号

既知の解決策の欠点は、客車本体に対する推進支持装置の可動性が低く、対応できる軌道半径が比較的大きいことと、浮上装置が設計の点できわめて高コストな構造になっていることである。

したがって、本発明の課題は、磁気浮上軌道用車両の客車本体に対して推進支持装置を相対的に移動させるための、構造的に単純で、きわめて効果的且つ快適で、ごく小さな半径の通過にも適した選択肢を作り出すことである。

この課題は、請求項１の特徴を備えた磁気浮上軌道用車両により解決される。

本発明の磁気浮上軌道用車両は、客車本体と推進支持装置とを備えている。
客車本体および推進支持装置には、少なくとも１つの浮上フレームが取り付けられている。この浮上フレームは、推進支持装置の長手方向軸に対して横方向に片寄り可能になっている。
また、浮上フレームと推進支持装置との間には、ばね懸架装置システムが配置されている。
好ましくは振り子と一体化された浮上フレームにより、推進支持装置は、曲線領域で剛体の客車本体に許容外の屈曲を与えることなく軌道に追従することができる。
ばね懸架装置システムを通じて、客車本体における遠心力と傾斜運動とが、大幅に軽減されている。
これにより、客車本体の乗客は、快適に移動することができる。
本発明によると、浮上フレームは、関節的な態様で相互に連結されたトラバースとキャリアとを備える。
客車本体は、キャリアに取り付けられ、トラバースは、推進支持装置に連結される。
好ましくは、トラバースは、客車本体の長手方向軸に沿って並行に走行し浮上フレームを介して共に移動する２つの対向する推進支持装置を連結している。
これにより、特に有利なことに、浮上フレームの構造的にきわめて単純且つ効果的な設計が実施される。
この態様では、力の適用と、各構成要素の相互間の移動とが、きわめて簡単に生じる。

本発明の有利な実施形態では、浮上フレームは、相互に並行に走行する２つの推進支持装置を連結する。
詳細には、相互に並行に走行する２つの推進支持装置を備えた磁気浮上軌道用車両の場合、これら２つの推進支持装置を組み合わせることで、浮上フレームは、２つの並行する推進支持装置を同時に移動させることができる。

並行に走行する２つの推進支持装置が支持要素を利用して有利に相互連結されている場合、それらの推進支持装置を相互間で安定して正確に位置合わせすることが可能となる。
推進支持装置は、磁気浮上軌道用車両の軌間ゲージが要件を正確に満たすようにする役割を担っている。
このことは、磁気浮上軌道を破損させずに運用するために重要である。
支持要素を通じて、磁気浮上軌道用車両の正確な軌間ゲージを調整し、それを維持することができる。

各支持要素が、推進支持装置を通過する垂直線で推進支持装置に関節的な態様で連結されている場合、客車本体に対する推進支持装置の特に優れた制振機能と案内機能とが実現される。

トラバースと１つの推進支持装置との間に少なくとも１つの支持要素が配置されている場合、優れた剛性と同時に、推進支持装置に対する客車本体の優れた案内性が実現される。

ｙ方向で実質的に水平に作動するばね懸架装置システム、および／またはｚ方向で実質的に垂直に作動するばね懸架装置システムが、浮上フレームと推進支持装置との間に配置されている場合、推進支持装置に対する磁気浮上軌道用車両の懸架と、快適な運用とが、好ましい態様で実現される。
磁気浮上軌道用車両は、摺動する浮上フレームに堅く連結されている。
客車本体と同様に、浮上フレームもばね懸架装置システムを通じて緩衝される。
ｙ方向およびｚ方向の振動は、きわめて良好に吸収される。

ばね懸架装置システムとしては、推進支持装置ごとに１つの、好ましくは２つの空気ばねが特に有利であることが確認された。
必要に応じて、空気ばねは、車両の快適な運用のための追加的な機会が提供されるように、その硬さと剛性とが変更される。

運動学的な要件を満たすため、トラバースとキャリアとは、振り子を利用して相互に連結されている。
これにより、磁気浮上軌道用車両は、曲線に沿って移動するときに特に静かに保たれる。

トラバースがばね懸架装置システムおよび推進支持装置に堅く連結されている場合、客車本体は、浮上フレームと共に、ばね懸架装置システムに設置され、したがってきわめて快適に作動する。
推進支持装置だけが、磁力を別として、垂直方向で懸架されないが、これによってその比較的小さいサイズに起因してシステム全体がわずかに遅くなる。

振り子が、ばね懸架装置システムと共に推進支持装置の下に垂直に配置されている場合、これによって垂直方向で最適に懸架されたシステムが実現する。
ただし、振り子は、ばね懸架装置の横に横向きの有利な態様で配置することもできる。
これにより、振り子とその可動のための好ましい設置空間が得られる。

トラバースと、２つの振り子と、キャリアとが、対称的な４関節リンク構造を形成していると特に有利である。
これにより、浮上フレームが横方向に片寄っている場合でも、客車本体が、常に垂直に保たれる。
この４関節リンク構造により、側方傾斜が起こらなくなる。
磁気浮上軌道用車両の傾斜は、必要に応じて、垂直方向のばね懸架装置システムを通じて起こすことが可能である。
一方で、傾斜を最小化するために、制動装置を制御することが可能である。

各制動支持装置の実質的に水平に作動するばね懸架装置システムが、キャリアに連結された少なくとも１つの制振器と、トラバースに連結された少なくとも１つのばねとを備えている場合、一方では、磁気浮上軌道用車両から推進支持装置に向かって発生し、他方では、推進支持装置から車両に向かって逆方向で発生する横方向の衝撃および力は、概ね、除去される。
このばね懸架装置の取り付けにより、推進支持装置は、軌道の路線に順応し、小さな変化を補うことも可能となる。

推進支持装置が、ｚ方向で実質的に垂直に作動するばね懸架装置システムを通じてトラバースに連結されている場合、衝撃および振動は垂直方向できわめて簡単に吸収される。

複数の、好ましくは５つの推進支持装置が、客車本体の両側に配置されるのが好ましい。
一般に、推進支持装置は、客車本体の下に配置され、客車本体の両側で数珠つなぎに延在している。
したがって、推進支持装置は、磁気浮上軌道用車両を実質的にその全長に沿って支持する。

一側方の推進支持装置が関節継手により相互に連結されている場合、それらの推進支持装置は、軌道の小さい曲線半径にも追従することができる。
関節継手により、推進支持装置を軌道のコースに対して最適に順応させることが可能となる。
剛体の客車本体とは対照的に、推進支持装置は、リンクチェーンの様式で相互に連結される。
関節継手は、主として回り継手であるが、横方向の小さな移動を許容する態様で設計することも可能である。

力を最適に分散させ、推進支持装置または浮上フレームの位置を簡単に移動および調節できるように、浮上フレームは、中央の推進支持装置に配置されないことが想定される。
したがって、中央の推進支持装置は、個別に、つまり、先行および後続の推進支持装置または軌道に続いて、磁気浮上軌道用車両の反対側の並行する中央の推進支持装置への直接連結なしで位置合わせされている。
他の推進支持装置への浮上フレームの対応する配置により、推進支持装置または磁気浮上軌道用車両を軌道上で十分に案内し、且つ、許容外の公差または負荷が生じないようにすることができる。
浮上フレームの対応する配置を通じて、それらの浮上フレームを横方向に十分に片寄らせて、軌道のきつい曲線を通過することができる。

有利な一実施形態では、セットオフ（ｓｅｔ−ｏｆｆ）装置および／または集電装置が推進支持装置に配置されている。
詳細には、車上一次方式のリニア駆動を使用するために、磁気浮上軌道用車両に電力を供給することが必須である。
これは、推進支持装置によって把持される集電装置を通じて実現される。
集電装置は、推進支持装置の底側に配置されるのが好ましい。
ただし、集電装置は、側面または上面に位置していてもよい。

さらに、磁気浮上軌道用車両の制動時または停止時には、磁気浮上軌道用車両または軌道に損傷を与えないようにする必要がある。
よって、セットオフ装置が提供され、推進支持装置に有利に配置されている。

本発明の追加の利点は、以下の実施形態で説明される。

本発明である磁気浮上軌道用車両と軌道キャリアとの断面図。 本発明である磁気浮上軌道用車両の概略側面図。 磁気浮上軌道用車両を底面から概略的に表した図。 本発明である磁気浮上軌道用車両の追加の断面図。 本発明である磁気浮上軌道用車両の追加の断面図。

図１は、客車本体１と、浮上フレーム２と、推進支持装置４が配置されたモジュール３とを備えた、本発明である磁気浮上軌道用車両の断面図である。
磁気浮上軌道用車両は、モジュール３と浮上フレーム２とをＣ字形に包囲する軌道キャリア５で案内される。
推進支持装置４は、リニアモータおよび支持装置の部品を備えている。
リニアモータは、ここでは車上一次方式のリニアモータであり、鉄心６とリアクションレール７とを含む。
鉄心６には、巻線８が埋め込まれている。
リニアモータは、Ｕ字形のヨーク９およびコイル１０と、それに連結されたＵ字形のリアクションレール１１とによって包囲されている。
２つのリアクションレール７および１１は、軌道キャリア５に取り付けられている。
鉄心６および巻線８は、ヨーク９およびコイル１０と共に、磁気浮上軌道用車両または推進支持装置４に設けられている。
推進支持装置４が、推進支持装置４の電源により、リアクションレール１１でヨーク９を引っ張ることで磁気浮上軌道用車両の浮上状態を確保する一方、鉄心６と、巻線８と、リアクションレール７とによるリニア駆動が、磁気浮上軌道用車両の推進力をｘ軸に沿って提供する。

推進支持装置４は、モジュール３で磁気浮上軌道用車両に取り付けられた部品に対して配置されている。
また、モジュール３は、浮上フレーム２のトラバース１３をモジュール３にばね態様で連結する空気ばね１２を含む。
設計によっては、２つ以上の空気ばね１２が使用される。
ばね懸架装置システムは、主としてｚ方向、つまり垂直方向である。
さらに、モジュール３とトラバース１３との間に、制振器１４が設けられている。
これにより、空気ばね１２と相まって、ばね懸架装置システムが提供され、磁気浮上軌道用車両または客車本体１が、モジュール３に対して垂直なｚ方向で弾性的に取り付けられる。

さらに、セットオフ装置１５と集電装置１６とが、モジュール３に設けられている。
セットオフ装置１５は、静止している車両を発進させるために、または所定の態様での制動時に必要である。
セットオフ装置１５は、たとえば、一方がモジュール３に固定され、他方が軌道キャリア５に固定され、発進時に相互作用する案内レールを広げる。
集電装置１６は、軌道キャリア５に沿って敷設された電線が車両によって把持され、推進支持装置４の電力供給が確保されることを保証する。
磁気浮上軌道用車両自体が発電装置を備える場合、軌道キャリア５全体に敷設されるそのような集電装置は、不要である。

浮上フレーム２は、トラバース１３に加えて、キャリア１７を備えている。
キャリア１７は、２つの振り子１８を利用してトラバース１３に連結されている。
トラバース１３と、２つの振り子１８と、キャリア１７との間の連結は、４つの回り継手１９を利用してなされる。
この４関節システムにより、キャリア１７に取り付けられた客車本体１が、傾斜せずに横に移動することが可能となる。
これにより、磁気浮上軌道用車両のきわめて快適な運用が実現する。
客車本体１のビルドアップ（ｂｕｉｌｄ−ｕｐ）を防ぐため、ばね懸架装置システムが水平のｙ方向で配置されている。
このばね懸架装置システムは、モジュール３とトラバース１３との間に配置されたばね２０を、モジュール３とキャリア１７との間の制振器２１と共に備えている。

相互に並行に走行する２つのモジュール３の安定性を確保するため、複数の支持要素２２が設けられている。
支持要素２２は、２つの対向するモジュール３を、それらのモジュール３が直立姿勢を保ち、常に相互に並行になるように、安定した態様で連結している。
それにより、磁気浮上軌道用車両の軌間ゲージを、軌道の仕様に応じて調節することができる。

図１は、本発明である磁気浮上軌道用車両の横断面を示す。
磁気浮上軌道用車両は、客車本体１に連結された複数の浮上フレーム２とモジュール３とを備えている。
客車本体１は、通常は、剛体として設計されているため、湾曲した軌道キャリアにも追従して要求される空間曲線に従わなければならない推進支持装置４は、磁気浮上軌道用車両の長手方向軸またはｘ方向に対して横方向に、客車本体１に対して水平のｙ方向で片寄り可能なことが必須である。
これは、振り子１８と、回り継手１９と、トラバース１３と、キャリア１７とで構成される４関節リンク構造により実現される。
客車本体１に堅く連結されたキャリア１７がｙ方向で一定であるのに対し、モジュール３は、キャリア１７に対してｙ方向で相対的に移動するように設計される。
それにより、モジュール３と、モジュール３に配置された推進支持装置４とは、客車本体１に障害または張力を与えることなく、軌道キャリア５に位置合わせされている。

本発明である磁気浮上軌道用車両の側面図を、図２に概略的に示す。
磁気浮上軌道用車両は、客車本体１と、客車本体１に配置されたモジュール３とからなっている。
本明細書に記載されていない態様で、軌道キャリア５は、客車本体１とモジュール３との間に係合し、磁気浮上軌道用車両を運ぶ。
客車本体１は、キャリア１７を通じて、５つのモジュール３のうちの４つに取り付けられている。
キャリア１７は、図示された矢印で示される。
５つのモジュール３のうちの中央の１つは、客車本体１に直接連結されておらず、軌道キャリア５のきつい曲線でも張力のない乗り心地を可能にする。
中央のモジュール３は、曲線を走行するときに最も大きな片寄りを許容しなければならないため、これによって中央のモジュール３の特に張力のない可動性が実現される。
ただし、モジュール３にキャリア１７を局所的に不均等に配置することで、さまざまなモジュール３上に客車本体１の重量を均等に分配することができる。
それにより、個別のモジュール３に磁気浮上軌道用車両の重量が均等にかかる。

モジュール３は、関節継手２３を利用して相互に連結されている。
これらの関節継手２３は、詳細には回り継手であり、隣接するモジュール３が、相互に回転することを可能にする。
図３は、磁気浮上軌道用車両の下面を概略的に示す。
この図から、客車本体１の下に、モジュール３が５つずつ２列に配置されていることがわかる。
各列は、関節継手２３により連結されている。
外側のモジュール３が、浮上フレーム２に２つずつ連結される。
これにより、モジュール３が、客車本体１の長手方向軸に対して両矢印の方向で相対的に移動することが可能となる。
ただし、浮上フレーム２に連結された２つのモジュール３は、相互に並行な状態を維持する。
これにより、軌道キャリア５上での磁気浮上軌道用車両の正確な案内が可能となる。

図４は、図１に示す本発明である磁気浮上軌道用車両の横断面の変形を示す。
ここでは、支持要素２２の枢着部は、空気ばね２２の中心軸に配置されている。
つまり、各支持要素２２は、推進支持装置４を通過する垂直線上で、推進支持装置４に関節的な態様で連結される。
これにより、推進支持装置４が、張力およびトルクを発生させずに可動する。
この連結では、ばね懸架装置システムを形成する２０、２１も、浮上フレーム２のキャリア１７とモジュール３との間に配置されている。
２つのモジュール３の間には、回り継手構成２４がある。
全体として、磁気浮上軌道用車両のそのような構造により、図１の構造と比較して、乗り心地の快適性がさらに改善される。

本発明のさらなる実施形態を図５に示す。
支持要素２２は、モジュール３をトラバース１３に連結している。
さらに、トラバース１３は、ばね懸架装置システム２０、２１を通じて浮上フレーム２のキャリア１７に連結されている。
これにより、曲線を走行するときの浮上フレーム２の搖動等が制振される。

本発明は、提示された実施形態に限定されない。
詳細には、本発明の枠組み内で、客車本体１上での浮上フレーム２の分配、または提示されたばね懸架装置システムによる実際の実行は変化し得る。

１ ・・・客車本体
２ ・・・浮上フレーム
３ ・・・モジュール
４ ・・・推進支持装置
５ ・・・軌道キャリア
６ ・・・鉄心
７ ・・・リアクションレール
８ ・・・鉄心６の巻線
９ ・・・ヨーク
１０ ・・・コイル
１１ ・・・リアクションレール
１２ ・・・空気ばね
１３ ・・・トラバース
１４ ・・・制振器
１５ ・・・セットオフ装置
１６ ・・・集電装置
１７ ・・・浮上フレーム２のキャリア
１８ ・・・振り子
１９ ・・・回り継手
２０ ・・・ばね
２１ ・・・制振器
２２ ・・・支持要素
２３ ・・・関節継手
２４ ・・・回り継手構成

Claims (15)

1. 客車本体（１）と、推進支持装置（４）と、前記客車本体（１）および推進支持装置（４）に固定された少なくとも１つの浮上フレーム（２）とを有し、前記浮上フレーム（２）が前記推進支持装置（４）の長手方向軸に対して横方向に片寄り可能な、前記浮上フレーム（２）と前記推進支持装置（４）との間にばね懸架装置システム（１２、１４；２０、２１）が配置された磁気浮上軌道用車両において、
   前記浮上フレーム（２）が、関節的な態様で相互に連結されたトラバース（１３）とキャリア（１７）とを備え、
   前記浮上フレーム（２）のトラバース（１３）が、相互に並行に走行する２つの推進支持装置（４）を連結していることを特徴とする磁気浮上軌道用車両。
2. 前記並行に走行する２つの推進支持装置（４）が、支持要素（２２）を利用して相互に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気浮上軌道用車両。
3. 前記支持要素（２２）が、前記推進支持装置（４）を通過する垂直線で該推進支持装置（４）に関節的な態様でそれぞれ連結されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気浮上軌道用車両。
4. 前記トラバース（１３）と１つの推進支持装置（４）との間に、少なくとも１つの支持要素（２２）が配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の磁気浮上軌道用車両。
5. 前記浮上フレーム（２）と推進支持装置（４）との間に、ｙ方向で実質的に水平に作動するばね懸架装置システム（１２、１４；２０、２１）および／またはｚ方向で実質的に垂直に作動するばね懸架装置システム（１２、１４；２０、２１）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の磁気浮上軌道用車両。
6. 前記垂直に作動するばね懸架装置システム（１２、１４）が、前記推進支持装置（４）ごとに１つの空気ばね（１２）を備えていることを特徴とする請求項５に記載の磁気浮上軌道用車両。
7. 前記トラバース（１３）とキャリア（１７）とが、振り子（１８）を利用して相互に連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の磁気浮上軌道用車両。
8. 前記トラバース（１３）が、前記空気ばね（１２）と推進支持装置（４）とに連結されていることを特徴とする請求項６に記載の磁気浮上軌道用車両。
9. 前記トラバース（１３）とキャリア（１７）と２つの振り子（１８）とが、対称的な４関節リンク構造を形成していることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の磁気浮上軌道用車両。
10. 前記推進支持装置（４）ごとのｙ方向で実質的に水平に作動するばね懸架装置システム（２０、２１）が、前記キャリア（１７）に連結された少なくとも１つの制振器（２１）と前記トラバース（１３）に連結された少なくとも１つのばね（２０）とを備えていることを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれかに記載の磁気浮上軌道用車両。
11. 前記推進支持装置（４）が、前記ｚ方向で実質的に垂直に作動するばね懸架装置システム（１２、１４）を通じて前記トラバース（１３）に連結されていることを特徴とする請求項５に記載の磁気浮上軌道用車両。
12. 前記客車本体（１）の２つの側方に、５つの推進支持装置（４）がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の磁気浮上軌道用車両。
13. 前記一側方の推進支持装置（４）が、関節継手（２３）により相互に連結されていることを特徴とする請求項１２に記載の磁気浮上軌道用車両。
14. 前記５つの推進支持装置（４）のうち中央の一つに、浮上フレーム（２）が配置されていないことを特徴とする請求項１２に記載の磁気浮上軌道用車両。
15. 前記推進支持装置（４）に、セットオフ装置（１５）および／または集電装置（１６）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の磁気浮上軌道用車両。

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