JP6745970B2 - 線路上で案内される車両用の車輪アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、請求項により定義される操舵可能な車輪アセンブリ、およびそのような操舵可能な車輪アセンブリを備える、線路上で案内される車両に関する。

列車またはトラムのような鉄道車両において、軌道に対し最適に整列されていない車輪が、軌道と車輪のリムとの間でより大きな摩擦を生むことがよくみられる。特に、半径の小さなカーブでは、この接触により、外形の摩耗および騒音公害が増加する。低床式車両の場合、この効果はより顕著である。低床式車両は、乗客の快適性を向上させ、車両の内部空間を増加させるために、車両ごとの車輪が小型で少ないことを特徴とする。しかし、これはさらに、車輪ごとの負荷の増大、およびより顕著な車輪の材料の疲労につながり、より小さな裂け目、またはより大きな材料の割れ目を生じさせる。

軌道および車輪の摩耗を低減させるいくつかの解決策が知られている。１９９０年代では、カーブで車輪を操舵することが可能であるシステムが開発されていた。しかし、これらの解決策は、直線軌道の部分において、軌道上で、車輪が片側に偏ってリムと付着し、直線軌道の部分において摩耗および騒音の増大を引き起こすという、望ましくない副作用を被ることがよくあることがわかった。したがって、数年後、これらの発想の大半は破棄され、従来の発想が、車輪騒音吸収装置および進歩した工業用潤滑油と組み合わされて再び追求された。

１９９４年３月２４日にシーメンスにより公開された特許文献１が、主題の一例であり、少なくとも１つの誘導型センサ配置および演算装置を備えるレールコース測定装置に関する。個別の車輪のためのセンサ配置は、レールの位置の変化に対応するインダクタンスにおける変化を検出する。センサ配置は、車輪の前方かつ１つ後の少なくとも１つのセンサを含み、回転可能に垂下した伸縮式振り子に固定される磁性キャリアを組み込む。したがって、磁気センサは、水平面上を移動し、レールの方向に従うことができる。

２０１６年１月１６日にＪｏｓｅｆ Ｓｔａｌｔｍｅｉｒにより公開された特許文献２は、案内装置がセンサ、すなわち、駆動モジュールおよび鉄道線路上の先頭台車の運転挙動に関する被測定信号を提供するための距離センサを有する高速列車のための概念に関する。センサは、車輪のフランジ内に配置され、車輪のフランジとレールヘッドとの間の横方向の距離を検出する。距離の値は、軌道の中心に対する台車の中心の偏差の値と比較され、制御装置へと転送される。トラクションモータは挙動を最適利用し、台車を中立点へと後方に案内するように制御される。センサは、慣性センサ、信号発信機または脱線検知装置として設計される。

２０１０年１０月２３日にパーダーボルン大学により公開された特許文献３は、垂直操舵軸の周りで横方向に旋回可能であるように、アクスルキャリアにそれぞれ取り付けられる個別の車輪が設けられるシャーシを備えるレール車両に関する。レール車両は、垂直操舵軸の周りの、既定の操舵角度を調節するために、各車輪に関連する操舵アクチュエータをさらに備える。さらに、アクスルの車輪は、規定のキャンバ角を調節するために、キャンバ軸の周りで垂直方向に旋回し得るように、およびキャンバアクチュエータにより作用され得るように取り付けられる。

独国特許発明第４２３１３４６号明細書 独国特許発明第１０２０１３００１９７３号明細書 米国特許出願公開第２０１０／２９４１６３号明細書

前述の問題の少なくとも１つを解決するために、線路上で案内される車両は、シャーシ、およびシャーシに相互接続される、本発明による、少なくとも１つの車輪アセンブリを備える。シャーシは、第１および第２端部を有する横断部材を備える。第１ハブは、垂直に配置される第１操舵軸の周りで旋回する第１操舵継手により横断部材の第１端部に相互接続される。横断部材の第２端部にて、第２ハブは、継手軸および継手ブッシュを備える第２操舵継手により相互接続される。操舵継手により、垂直に配置される第２操舵軸の周りの旋回運動が可能になる。

操舵継手は、通常、継手軸および継手ブッシュを備える。操舵軸は、継手軸内で同心状に配向され、車輪は継手軸の周りで操舵可能である。継手軸は、横断部材の断面を略垂直に通過して延び、ハブの指定された窪み内に貫通し、ハブと横断部材とを相互接続させる。低床トラムの場合は横断部材が低いと有利であるため、好ましくは、横断部材は、車輪の回転軸の下方に配置され、継手軸は、回転軸の下側のハブに相互接続される。

第１車輪は、第１ハブに第１回転軸の周りで回転可能に取り付けられる。第２車輪は、第２ハブに第２回転軸の周りで回転可能に取り付けられる。第１および第２車輪は、それぞれ、動作中に支持領域により線路のレールと相互作用する転動面を備える。支持領域の正確な形状は、とりわけ、車輪の走行面の表面の形状、レールおよび車輪の摩耗、ならびに個別の表面圧に依存する。好ましいバリエーションでは、各操舵軸と、関連する支持領域の中心との中心距離は、最大距離である０．１ｍ以内である。

さらに、第１センサは、第１センサ（それ自体）のレールに対する横方向位置を判定する。第１センサは、第１センサ取付部によって第１ハブに取り付けられる。第１センサは、好ましくは、進行方向（ｘ方向）に関して第１車輪の支持領域の前方に、それぞれの支持領域の中心に対し水平方向に距離Ａ１離れて配置される。センサ調節手段が存在してもよく、それによって、センサは、その位置をレール上方の高さ（ｚ方向）およびレールに対する横方向の変位（ｙ方向）に関して、調節され得る。これにより、センサは、レール上方、約０．０４ｍ〜０．５ｍの範囲内の高さに設置される。

進行方向（ｘ方向）における変位は、距離Ａに固定される。Ａ１の範囲は、車輪の直径の半分を下限とすることにより決定され、一方で、上限は、シャーシの下方かつ車輪の前方の、最大限利用されるスペースにより設定される。本発明の好ましいバリエーションでは、この範囲は、低床トラムの小型の車輪の場合は０．１〜１．２ｍである。

さらに、アクチュエータは、少なくとも１つの相互接続された車輪をそれぞれの操舵軸の周りで操舵角度だけ旋回させるために、第１および第２車輪のうちの少なくとも１つに相互接続される。第１センサは、制御ユニットによってアクチュエータに相互接続され、制御ユニットは、第１センサの判定された位置に応じて、少なくとも１つの相互接続された車輪のための修正操舵角度を算出する。

本発明の１つのバリエーションにおいて、第２センサは、第２センサ取付部により第２ハブに付取り付けられる。少なくとも１つのセンサ取付部は、好ましくは、センサ取付部の傍のハブに対するセンサの大きな振動またはぐらつきを防止する、機械的に剛性かつ堅固な構造として設計される。第２センサは、進行方向（ｘ方向）に関して第２車輪の支持領域の前方に、関連する支持領域の中心に対し水平方向に距離Ａ２離れて配置される。距離Ａ２の範囲は、距離Ａ１の範囲と同じ方法で決定され得る。

本発明の１つのバリエーションにおいて、車輪アセンブリは、第１ハブに相互接続される第３センサを備え、第３センサは、第１車輪上の第１センサ取付部に相互接続される、または直接取り付けられる。しかし、第１および第３センサの、分離したセンサ取付部も、センサ取付部を用いて可能であり、センサ取付部も、ハブに対するセンサの振動またはぐらつきを弱めるために剛性構造で形成される。第３センサは、進行方向に関して第１車輪の支持領域の後方に、関連する支持領域の中心に対し水平方向に距離Ａ３離れて配置される。

本発明の１つのバリエーションでは、車輪アセンブリは、第２ハブに相互接続される第４センサを備え、第４センサは、進行方向に関して第２車輪の支持領域の後方に、それぞれの支持領域の中心に対し水平方向に距離Ａ４離れて配置される。

距離Ａ１〜Ａ４は、システム全体の感度に影響を与える。距離Ａ１、Ａ２が大きくなると、車輪の位置の僅かな変化がそれぞれのセンサのより強い偏向を生じるため、システム全体の挙動がより高感度となる。同時に、特に半径の小さいカーブの場合、センサが、レールの上方に留まらないという危険性がより大きくなる。距離Ａ１〜Ａ４が０．１〜１．２ｍの範囲内である場合に、良い結果が達成され得る。距離Ａ１および距離Ａ３を、それぞれ、Ａ２およびＡ４と、利用可能な公差内で等しく選択することにより、方向に応じた挙動が達成され得る。

第１および第２ハブは、操舵ロッドにより、直接、相互接続されてもよい。これは、両方の車輪を同時に操舵するために、１つのアクチュエータのみが使用され得るという利点を有する。操舵ロッドは、動作中に調節される、可変の長さを有し得る。アクチュエータが横断部材に取り付けられ、横方向（ｙ方向）に、車輪アセンブリの２つの車輪の間に配置されると、単純だが強固な構造が達成され得る。

好ましい実施形態では、車輪を軌道上に保つために、少なくとも１つのセンサは、その位置を、レールの内側案内縁部および／または側面に対して測定する。レールの内側縁部および／または側面を主要な案内手段として使用することは、厳しい状況、たとえば雪などの状況であってもそれらは判別可能であるため、利点となる。しかし、溝を車輪フランジのための案内手段として備えるレールの場合、そのような溝またはその細部は、少なくとも１つのセンサのための案内手段として使用され得る。これにより、少なくとも１つのセンサは、それ自体の位置を定めるために、その位置を、溝の少なくとも１つの上縁部および／または少なくとも１つの側面に対して判定する。

状況により必要とされる場合、制御案内手段を動作中に切り替える、および／または制御案内手段を判定するために別々のセンサの信号を組み合わせることが可能である。たとえば、直線軌道上またはカーブを走っている場合、別様のセンサの組み合わせおよびそれに関連する信号を使用することが可能である。さらに、たとえば、部分的に直線軌道上にあり、かつ部分的にカーブした領域にある比較的長い車両で、異なるモードを同時に使用することが可能である。直線軌道上では、車両の走行方向に対して、前部センサのみが有効であれば十分であり、カーブでは、前部および後部センサの両方が制御下にあれば十分である。制御ユニットによる複数のセンサの相互作用により、カーブ中の車輪アセンブリごとに、カーブ内側センサまたはカーブ外側センサのみが有効となることも可能となる。車輪アセンブリの車輪の補間が、具体的には、軌道状況が難しい場合に、たとえば、連結プレートを横断することにより、車両の長さに亘り可能となる。

少なくとも１つのセンサは、誘導型センサおよび／またはレーザセンサおよび／または静電容量センサおよび／または超音波センサおよび／または光学センサであってもよく、少なくとも１つのセンサは、レールに接触せずに配置される。さらに、特定の状況においては、レーザエッジセンサが、対象物の縁部までの距離を正確に検出するための良好な手段であると証明されている。概して、これらのシステムは、センサによって照射され、縁部および／または表面で反射され、受信器によって収集されるレーザ線に基づく。そして、縁部および／または表面までの正確な距離が、これらの信号から、基礎となるアルゴリズムによって算出される。

センサが、レールとセンサとの間にある程度の間隙をもたらすためにレールの約０．０４〜０．５ｍ上方に配置されると、良好な結果が得られ得る。少なくとも１つのセンサには、進行方向に対して少なくとも１つのセンサの前方に位置決めされる保護手段が設けられてもよい。保護手段は、環境による影響および／または汚染および／または鉄道線路上の破片による損傷からセンサを保護する。センサと、存在し得る干渉物との衝突を回避するために、保護手段は、好ましくは、存在し得る干渉物をレールから、そしてセンサから遠ざけるように案内する、ショベルのような除去手段を有する。

本発明による車輪アセンブリの１つのバリエーションでは、各車輪は、ブレーキディスクに相互接続され、ブレーキディスクは、車輪の外部に配置される。さらに、駆動モータは、車輪の外部に配置されてもよく、ギヤボックスにより車輪に相互接続されてもよい。これにより、ブレーキディスクの回転軸は、それぞれの車輪の回転軸に対し角度を成して配置される。しかし、ブレーキキャリパに相互接続されるブレーキディスクを車輪の内側に配置し、それぞれのハブに取り付けることも可能である。

制御ユニットは、少なくとも１つのセンサ、アクチュエータおよび操舵ユニットに相互接続される。制御ユニットは、少なくとも１つの相互接続されたセンサからデータを受信する。制御ユニットは、少なくとも１つのセンサから受信したデータを既定のパラメータと比較する。少なくとも１つのセンサの測定値が、既定のパラメータから一定の値だけ外れると即座に、制御ユニットは、アクチュエータを反対方向に操舵するように起動する。その結果、少なくとも１つのセンサによる、次の測定値は、既定のパラメータに対する偏差が低減するように変更されるべきである。複数のセンサの場合、各センサに対し、複数の既定のパラメータが可能である。各規定のパラメータは、さらに、少なくとも１つの他の既定のパラメータに相互接続されてもよい、および／または複数のセンサに依存してもよい。

適切であれば、シャーシおよび制御ユニットに相互接続される、第５センサが存在してもよい。制御ユニットは、第５センサの測定量から、線路の種類および／または線路の曲率および／または進行方向における車輪アセンブリの前方のレールの線路の異常を判定する。

追加的または補足的に、制御ユニットは、レールに沿った車輪アセンブリの位置に関する情報を提供する位置判定システム、たとえばＧＰＳセンサに相互接続されてもよい。第５センサは、位置を制御ユニットへと送り、制御ユニットは、レールの情報を有する記憶されたデータセットに復帰する。このようにして、線路の種類および／または線路の曲率および／または進行方向における車輪アセンブリの前方のレールの線路の異常を得ることができる。次の軌道状態のデータは、カーブの半径または軌道の種類の変化などに対する特定の制御方策をプリセットするために使用されてもよい。線路上で案内される車両のシャーシは、通常、上で説明した少なくとも２つの車輪アセンブリを備える。車輪の転動面は、たとえば、円錐形または円筒形または樽形であってもよい。適用の分野に応じて、制御ユニットによって互いに連結される複数の組の車輪アセンブリも可能である。車輪アセンブリのセンサを互いに連結させることによって、非常に強固かつ自己安定の挙動が達成され得る。

代替的、または追加的に、１つのセンサの代わりに、たとえば、正確性を向上させるために、センサアレイが単一のセンサの代わりに使用され得る。アレイは、行列（ｎ×ｍ）として構造化されてもよく、好ましくは、それぞれの車輪に対し、行列の列（ｍ）は直角に、行（ｎ）は平行に配置される。動作中、アレイのいくつかのセンサは、レールの上方にあってもよく、センサ自体の位置を感知し、一方で他のセンサは、レールの隣であってもよい。そのようにして、車輪の前方のレールの正確な位置は、複数のセンサの情報の補間によって判定され得る。より単純なシステムでは、行列全体の代わりに、幅（レールに直角の方向）および振幅（車輪に沿った方向）の情報が依然として利用可能であるように、行列の対角線にのみセンサが実装される。代替的に、行（ｎ）の数または列（ｍ）の数のいずれかは、行列の寸法が減少するように、１の値に等しい。行の数が１に等しい場合、残った１つの行は、車輪の前方、かつレールの縁部の上方（好ましくは内側）に設置される。カーブでは、車輪から最も遠いセンサが、最初にレール上の位置を失い、したがって、レールがどこに位置するかの正確な情報を失う。しかし、半径が小さい場合、車輪から遠いセンサは、車輪の直ぐ前方にあるセンサよりもより正確となる。カーブ中、レールの実質的に上方にあるすべてのセンサの情報は、アクチュエータのための適切な制御信号／修正操舵角度を算出するために、制御ユニットにより使用され、補間され得る。単一のセンサ列のみの場合、正確さは、車輪の前方の距離および列のセンサ間の距離に左右される。

上で説明した、線路上で案内される車両のシャーシ上の少なくとも１つの車輪アセンブリを使用して、以下、ａ）少なくとも１つのセンサの変位を、少なくとも１つのセンサの中心がレールの内側案内縁部の上方となるニュートラル位置に対して測定するステップと、ｂ）測定された変位を、少なくとも１つのセンサに相互接続される制御ユニットに通信するステップと、ｃ）制御ユニットにより、少なくとも１つのセンサの測定された変位から判定される修正操舵角度を算出するステップと、ｄ）算出された接続操舵角度を、少なくとも１つの車輪および制御ユニットに相互接続される少なくとも１つのアクチュエータに通信するステップと、ｅ）少なくとも１つの相互接続された車輪を、少なくとも１つのセンサが目標位置にあるように、少なくとも１つのアクチュエータによって、それぞれの操舵軸の周りで修正操舵角度だけ旋回させるステップと、を含み、少なくとも１つの相互接続された車輪のフランジは、レールの内側案内縁部への目標変位を有する方法が、線路誘導車両のシャーシを操舵するために適用されてもよい。レールの内側案内縁部に対するフランジの目標変位が選択され得る。範囲は、有利には、約０．００１ｍ〜０．０６ｍである。目標変位は、必ずしも一定の値である必要がないことが理解される。カーブ中のレールの距離は、カーブの半径に応じて変化するため、車輪アセンブリがそれぞれのレールまでの車輪フランジの距離が等しく、レール間の中心にあることを意味する最適の目標変位も変化する。

代替的に、第２センサは、操舵ロッドによって互いに相互接続される第１および第２車輪の前方に追加のセンサが存在するように、車輪アセンブリに相互接続されてもよい。この場合、両方のセンサは個別のニュートラル位置を有し、変位がニュートラル位置に対して測定され、制御ユニットへと通信される。制御ユニットは、有利に、第１および第２センサの測定された変位の平均値から目標位置を算出する。しかし、個別のセンサの各目標変位を判定するためにより複雑な方法が適用されてもよい。

しかし、単純なアルゴリズムの場合、レールのそれぞれの内側案内縁部に対する、センサの目標変位が等しいことは有利である。

上で説明したように、１つのバリエーションでは、第３センサは、第１車輪の裏側に取り付けられてもよく、第４センサは、第２車輪の裏側に取り付けられてもよい。これにより、各センサは、個別に、その変位を個別のニュートラル位置に対し判定し、制御ユニットに通信する。そして、制御ユニットはさらに、第１および第２センサの測定された変位をさらに使用して、第１および第２センサの第１目標位置を算出してもよく、第１センサおよび第２センサの変位の絶対値は、有利に等しい。第１および第３センサの測定された変位を使用して、第１および第３センサの第２目標位置を算出してもよく、有利には第１および第３センサの変位は等しい。さらに、第２および第４センサの測定された変位を使用して、第３目標位置を算出してもよく、有利には第２および第４センサの変位は等しく、この情報から、制御ユニットは、修正操舵角度を判定してもよく、アクチュエータは、修正操舵角度だけ第１および第２車輪を既定の位置に操舵し、既定の位置では、第１および第２センサは、第１目標位置のうちの１つであり、第１および第３センサは、第２目標位置のうちの１つにあり、第２および第４センサは、第３目標位置のうちの１つにある。

本明細書で説明する発明は以下に記載される詳細な説明および添付の図面から、より完全に理解され、添付の請求項に記載される発明に限定されると考えられるべきではない。

本発明による操舵可能アクスルの第１のバリエーションを斜視図で概略的に示す。 図１の詳細部を示す。 本発明による操舵可能アクスルの第１のバリエーションを前面図で概略的に示す。 図３の詳細部を示す。 図４より得られる本発明のバリエーションを示す。 図１および３の操舵可能アクスルの横断面を示す。 本発明による２つの操舵可能アクスルを備えるシャーシを有する第２のバリエーションを斜視図で概略的に示す。 図６のシャーシを側面図で概略的に示す。

前述の概要、および以下の、本発明の好ましいバリエーションの詳細な説明は、添付の図面と併せて読むとよりよく理解される。本発明を説明するために、現在好ましい実施形態は、図面の複数の視点を通して同様の番号が類似の部分を示しているが、本発明は、開示する特定の方法および手段に限定されないものと理解される。

図１は、本発明による車輪アセンブリ２の第１のバリエーションを示す。車輪アセンブリ２は、それぞれ車輪フランジ１７および車輪転動面１８を有する第１および第２車輪１３、１４を備える。各車輪１３、１４は、回転軸１５、１６の周りを回転し、操舵軸１１、１２の周りを旋回し得る。両方の操舵軸は、各車輪１３、１４と対応するレール３との間の支持点１９の領域において、対応するレールの上方で配向される。操舵可能な車輪１３、１４は、横断部材４および操舵ロッド２３にさらに相互接続される。操舵ロッド２３により、アクチュエータ２１は、車輪１３、１４の両方を同時に操舵することができる。アクチュエータ２１は、横断部材４に取り付けられ、２つの車輪１３、１４の間に設置される。各車輪１３、１４の前後にセンサ２０ａ〜ｄが設置され、センサ２０ａ〜ｄは、センサ取付部３４、３５によって車輪１３、１４のハブ７、８に取り付けられている。したがって、車輪１３、１４がレール３に対して、ある角度を有する場合、センサ２０ａ〜ｄは、車輪１３、１４と共に傾斜する。センサ２０ａ〜ｄは、その位置を、内側案内縁部２４および／またはその下のレール３の側面に対して感知し、それによって、それぞれのレール３に対する車輪の角度の測定を得る。この場合、センサ２０ａ〜ｄは、誘導型センサであるが、たとえば、レーザおよび／または光学センサなどの他の感知手段も可能である。

図２は、図１のセンサ２０ａのセンサ配置の詳細図（詳細Ｄ）を示す。第１センサ２０ａは、操舵可能な車輪１３に相互接続される第１センサ取付部３４に相互接続される。レール３に対する第１センサ２０ａの高さおよび横方向の変位は、センサ調節手段４３によって調節され得る。

図３は、車輪アセンブリ２を正面図で示し、一方で、図４は、第１センサ取付部３４および第１センサ２０ａの位置の、図３の詳細を描く。ここでは、レール３に対する第１センサ２０ａの正確な設置は、ニュートラル位置に見られる。調節手段４３により、センサ２０ａは、好ましくは０．０４ｍ〜０．５ｍの高さで、レールの内側案内縁部２４の上方略中央に配向される。誘導型センサ２０ａからレール３に達する磁場３３を概略的に図示している。

図５は、溝２５を備えるレール３を示し、溝２５内で車輪１３、１４のフランジ１７が案内される。溝２５は、溝２６の２つの側面２７および２つの縁部により形成される。溝付きの鉄道線路の場合、車輪アセンブリ２は、溝２５に対する位置を測定する、少なくとも１つのセンサ２０により操舵される。これにより、センサは、基準としての上縁部２４および／または溝２５の側面２７のいずれかを使用してもよい。状況により必要とされる場合、関連の基準の切り替えおよび／または別々のセンサの信号の組み合わせが可能である。

図６は、車輪転動面１８、ならびに第１回転軸１５の周りを回る車輪フランジ１７、および車輪スポーク４２を備える第１車輪１３の断面図を示す。車輪１３は、第１回転軸１５の周りを回らない第１ハブ７をさらに備える。したがって、車輪軸受３８は、第１ハブ７上に設置される。第１ハブ７は、さらに、継手軸３９および継手ブッシュ４０を備える第１操舵継手９によって横断部材４に相互接続され、継手ブッシュ４０の周りで車輪が操舵可能である。継手軸３９内で同心状に設置される第１操舵軸１１によってこれはさらに示される。継手軸３９は、横断部材４の断面を通過して延び、第１ハブ７の指定された窪み内に貫通する。横断部材４上に、ばねアセンブリ３６が配置される。さらに、第１センサ取付部３４と第１ハブ７との相互接続がみられるが、一方で、第１操舵軸１１の周りで車輪を走行するための、車輪１３と操舵ロッド２３との相互接続は、この断面図では見ることができない。

図７および図８は、本発明による２つの車輪アセンブリ２を備えるシャーシ１を示す。各車輪アセンブリ２にて、ばねアセンブリ３６が横断部材４上に取り付けられ、フレーム４１が、各車輪アセンブリ２のばねアセンブリ３６にはめ込まれる。車輪アセンブリ２の両外側面に、ギヤボックス３１が配置され、車輪１３、１４に相互接続される。駆動モータ３０が、シャーシ１の両側の２つのギヤボックス３１の中間に設置されるように、第１端部で、ギヤボックス３１に相互接続される。したがって、駆動モータ３０の回転軸および車輪１３、１４の回転軸１５、１６は、互いに対して略直交し、ギヤボックス３１は、直交するギヤボックスである。ブレーキディスク２９は、１つのレール３上の２つの車輪１３、１４の２つのブレーキディスク２９が互いに面してすぐ近くにあるように、各駆動モータ３０の第２端部に相互接続される。電磁レールブレーキ３７が、２つの車輪１３、１４の間のシャーシ１の（各レール３上の）各側部の２つの駆動モータ３０の下方に設置される。

１ シャーシ
２ 車輪アセンブリ
３ レール
４ 横断部材
５ 第１端部（横断部材）
６ 第２端部（横断部材）
７ 第１ハブ
８ 第２ハブ
９ 第１操舵継手
１０ 第２操舵継手
１１ 第１操舵軸
１２ 第２操舵軸
１３ 第１車輪
１４ 第２車輪
１５ 第１回転軸
１６ 第２回転軸
１７ 車輪フランジ
１８ 転動面
１９ 支持領域
２０ センサ
２１ アクチュエータ
２２ 制御ユニット
２３ 操舵ロッド
２４ 内側案内縁部
２５ 側面
２６ 溝
２７ 溝の上縁部
２８ 保護手段
２９ ブレーキディスク
３０ 駆動モータ
３１ ギヤボックス
３２ ブレーキキャリパ
３３ 磁場
３４ 第１センサ取付部
３５ 第２センサ取付部
３６ ばねアセンブリ
３７ 電磁レールブレーキ
３８ 車輪軸受
３９ 継手軸
４０ 継手ブッシュ
４１ フレーム
４２ 車輪スポーク
４３ センサ調節手段

Claims (27)

1. シャーシ（１）、および前記シャーシ（１）に相互接続される少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）を備える、線路（３）上を案内される車両であって、
   ａ．横断部材（４）であって、
   ｉ．垂直に配置される第１操舵軸（１１）の周りで旋回する第１操舵継手によって第１ハブ（７）と相互接続される第１端部、および
   ｉｉ．垂直に配置される第２操舵軸の周りで旋回する第２操舵継手によって第２ハブと相互接続される第２端部
   を有する横断部材（４）と、
   ｂ．前記第１ハブ（７）に取り付けられ、第１回転軸（１５）の周りで回転可能である第１車輪（１３）、および、前記第２ハブに取り付けられ、第２回転軸の周りで回転可能である第２車輪（１４）とを備え、
   ｃ．前記第１車輪および前記第２車輪（１３、１４）のそれぞれは、動作中に支持領域により線路（３）のレールと相互作用する転動面（１８）を備え、各操舵軸（１１）と、関連する前記支持領域の中心との中心距離は、最大距離である０．１ｍ以内であり、
   前記車両は、
   ｄ．前記レール（３）に対する、第１センサ（２０ａ）の横方向位置を判定する第１センサ（２０ａ）を備え、
   ｉ．前記第１センサ（２０ａ）は、前記第１ハブ（７）に取り付けられ、
   ｉｉ．前記第１センサ（２０ａ）は、進行方向に関して前記第１車輪（１３）の前記支持領域の前方に、それぞれの前記支持領域の中心に対し水平方向に、０．１〜１．２ｍの範囲内である距離Ａ１離れて配置され、
   
   前記車両は、
   ｅ．前記少なくとも１つの相互接続された車輪（１３、１４）をそれぞれの前記操舵軸（１１）の周りで、操舵角度だけ旋回させるために、前記第１および前記第２車輪（１３、１４）のうちの少なくとも１つに相互接続されるアクチュエータ（２１）、
   を備え、
   ｆ．前記第１センサ（２０ａ）は、前記第１センサ（２０ａ）の判定された前記位置に応じて、前記少なくとも１つの相互接続された車輪（１３、１４）の操舵角度を算出する制御ユニットにより、前記アクチュエータ（２１）に相互接続される、
   線路（３）上を案内される車両。
2. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）は、前記第２ハブに取り付けられる第２センサ（２０ｂ）を備え、前記第２センサ（２０ｂ）は、前記進行方向に関して前記第２車輪（１４）の前記支持領域の前方に、関連する前記支持領域の中心に対し横方向に距離Ａ２離れて配置される、請求項１記載の線路（３）上を案内される車両。
3. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）は、前記第１ハブ（７）に取り付けられる第３センサ（２０ｃ）を備え、前記第３センサ（２０ｃ）は、前記進行方向に関して前記第１車輪（１３）の前記支持領域の後方に、関連する前記支持領域の中心に対し水平方向に距離Ａ３離れて配置される、請求項１または２に記載の線路（３）上を案内される車両。
4. 前記距離Ａ１と前記距離Ａ３とは等しい、請求項３記載の線路（３）上を案内される車両。
5. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）は、前記第２ハブに取り付けられる第４センサ（２０ｄ）を備え、前記第４センサ（２０ｄ）は、前記進行方向に関して前記第２車輪（１４）の前記支持領域の後方に、それぞれの前記支持領域の中心に対し水平方向に距離Ａ４離れて配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
6. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリの前記第１および前記第２ハブ（７）は、操舵ロッド（２３）によって互いに相互接続される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
7. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の前記アクチュエータ（２１）は、前記横断部材（４）に相互接続される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
8. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の前記アクチュエータ（２１）は、横方向で、車輪アセンブリ（２）の前記車輪（１３、１４）の間に配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
9. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の前記少なくとも１つのセンサ（２０）は、その位置を、前記レール（３）の内側案内縁部（２４）または側面（２５）に対して測定する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
10. 前記レール（３）は、前記少なくとも１つのセンサ（２０）に対し前記内側案内縁部（２４）として機能する溝（２６）を備える、請求項９記載の線路（３）上を案内される車両。
11. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の前記少なくとも１つのセンサ（２０）は、その位置を、前記溝（２６）の少なくとも１つの上縁部（２７）および／または少なくとも１つの側面（２５）に対して判定する、請求項１０記載の線路（３）上を案内される車両。
12. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の前記少なくとも１つのセンサ（２０）は、誘導型センサおよび／またはレーザセンサおよび／または静電容量センサおよび／または超音波センサおよび／または光学センサおよび／またはレーダセンサである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
13. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の前記少なくとも１つのセンサ（２０）は、前記進行方向に関して、前記少なくとも１つのセンサの前方に位置決めされる（２０）保護手段を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
14. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の前記少なくとも１つのセンサ（２０）は、前記レール（３）の上方、約０．０４ｍ〜０．５ｍの高さに配置される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の線路（３）上で案内される車両。
15. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）の各車輪（１３、１４）は、ブレーキディスク（２９）に相互接続され、前記ブレーキディスク（２９）は、前記車輪（１３、１４）の外部に配置される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
16. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）は、前記車輪（１３、１４）の外部に配置され、ギヤボックス（３１）により前記車輪（１３、１４）に相互接続される駆動モータ（３０）を備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
17. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）は、前記車輪（１３、１４）のそれぞれの前記回転軸（１５）に対し角度をなして配置される前記ブレーキディスク（２９）の回転軸を備える、請求項１５記載の線路（３）上を案内される車両。
18. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）は、車輪（１３、１４）の内部に配置されるブレーキディスク（２９）を備え、ブレーキディスク（２９）に相互接続されるブレーキキャリパが、前記ハブ（７）のそれぞれに取り付けられる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
19. 前記少なくとも１つの車輪アセンブリ（２）は、シャーシ（１）および前記制御ユニットに相互接続される第５センサを備え、前記制御ユニットは、前記第５センサの測定量から、線路の種類および／または線路の曲率および／または前記進行方向における前記車輪アセンブリ（２）の前方の前記レール（３）の線路の異常を判定する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
20. 前記制御ユニットは、前記レール（３）に沿った前記車輪アセンブリ（２）の位置に関する情報を前記制御ユニットに提供する位置判定システムに相互接続される、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
21. 前記制御ユニットは、保存されたデータセットに復帰するために、前記車輪アセンブリ（２）の前記位置の情報を使用する請求項２０記載の線路（３）上を案内される車両。
22. 前記車輪（１３、１４）の前記転動面（１８）は、円錐形または円筒形または樽形である、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
23. 少なくとも２つの車輪アセンブリ（２）を備え、第１車輪アセンブリ（２）の前記少なくとも１つのセンサ（２０）は、制御ユニットにより、第２車輪アセンブリ（２）の前記少なくとも１つのセンサ（２０）に相互接続される、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の線路（３）上を案内される車両。
24. 軌道に案内される車両（２）を操舵する方法であって、
    ａ．請求項１に記載される軌道に案内される車両（２）を提供するステップと、
    ｂ．少なくとも１つのセンサ（２０）の変位を、前記少なくとも１つのセンサ（２０）の中心がレール（３）の内側案内縁部（２４）の上方となるニュートラル位置に対して測定するステップと、
    ｃ．測定された前記変位を、前記少なくとも１つのセンサ（２０）に相互接続される制御ユニットに通信するステップと、
    ｄ．制御ユニットにより、前記少なくとも１つのセンサ（２０）の前記測定された変位から判定される修正操舵角度を算出するステップと、
    ｅ．算出された前記修正操舵角度を、少なくとも１つの車輪（１３）および前記制御ユニットに相互接続される少なくとも１つのアクチュエータ（２１）に通信するステップと、
    ｆ．少なくとも１つの相互接続された車輪（１３）を、前記少なくとも１つのセンサ（２０）が目標位置にあるように、少なくとも１つのアクチュエータ（２１）によって、それぞれの操舵軸（１１）の周りで前記修正操舵角度だけ旋回させるステップと、
    含み、
    前記少なくとも１つの相互接続された車輪（１３）のフランジは、前記レール（３）の前記内側案内縁部（２４）への目標変位を有する、
    方法。
25. 前記レール（３）の前記内側案内縁部（２４）への前記フランジの前記目標変位は、約０．００１ｍ〜０．０６ｍの範囲内である、請求項２４記載の方法。
26. 第２センサ（２０ｂ）は、第２車輪（１４）の前方で相互接続され、前記第１車輪（１３）は、操舵ロッド（２３）により前記第２車輪（１４）に相互接続され、各センサは、個別のニュートラル位置を有し、変位が、ニュートラル位置に対し測定され、前記制御ユニットに通信され、前記制御ユニットは、前記第１および前記第２センサ（２０ａ、２０ｂ）の測定された前記変位の平均値から目標位置を算出する、請求項２４記載の方法。
27. ａ．第３センサ（２０ｃ）は、前記第１車輪（１３）の後方に取り付けられ、
    ｂ．第４センサ（２０ｄ）は、前記第２車輪（１４）の後方に取り付けられ、
    ｃ．各センサ（２０ａ〜ｄ）は、その変位を個別のニュートラル位置に対して測定し、その測定を前記制御ユニットに通信し、
    ｄ．前記制御ユニットは、
    ｉ．前記第１および前記第２センサ（２０ａ、２０ｂ）の測定された前記変位を使用して、前記第１および前記第２センサ（２０ａ、２０ｂ）用の第１目標位置を算出し、前記第１センサおよび前記第２センサ（２０ａ、２０ｂ）の前記変位の絶対値は等しく、
    ｉｉ．前記第１および前記第３センサ（２０ａ、２０ｃ）の前記測定された変位を使用して、前記第１および前記第３センサ（２０ａ、２０ｃ）の第２目標位置を算出し、前記第１および前記第３センサ（２０ａ、２０ｃ）の前記変位は等しく、
    ｉｉｉ．前記第２および前記第４センサ（２０ｂ、２０ｄ）の前記測定された変位を使用して、前記第２および前記第４センサ（２０ｂ、２０ｄ）の第３目標位置を算出し、前記第２および前記第４センサ（２０ｂ、２０ｄ）の前記変位は等しく、
    ｉｖ．修正操舵角度を判定し、修正操舵角度だけ、前記アクチュエータ（２１）が前記第１および前記第２車輪（１３、１４）を既定の位置へと操舵し、
    ｖ．前記既定の位置では、
    １．前記第１および前記第２センサ（２０ａ、２０ｂ）は、前記第１目標位置のうちの１つにあり、
    ２．前記第１および前記第３センサ（２０ａ、２０ｃ）は、前記第２目標位置のうちの１つにあり、
    ３．前記第２および前記第４センサ（２０ｂ、２０ｄ）は、前記第３目標位置のうちの１つにある、
    請求項２６記載の方法。

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