KR20060021305A - 휠 기반 레일운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템 - Google Patents

Abstract

휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템은 실질적으로 수평한 베이스(3), 두 개의 평행한 레일(4), 상기 레일(4)의 양 측면을 따라 연장하는 대체로 수직한 가이드 레일(5), 및 상기 베이스(3) 위의 수직한 거리상에 대체로 수평한 내부 플랜지(6)를 포함하는 가이드 웨이 시스템(2-6)을 포함한다. 섀시는 상기 레일(4) 위를 달리도록 배치된 일련의 메인 휠(9), 차량의 측방향 위치를 보장하도록 상기 가이드 레일(5)에 걸리도록 배치된 일련의 가이드 휠(10)을 포함한다. 상기 플랜지(6)가 하나 이상의 상기 가이드 휠(10)의 상측 위에 근접 배치되어, 상향 수직운동을 제한하고, 상기 플랜지(6)의 폭이 상기 메인 휠(9)과 간섭하지 않도록 충분히 작으며, 상기 메인 휠이 상기 수평한 플랜지(6)를 넘어 연장되게 한다.

Description

휠 기반 레일운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템 {GUIDEWAY AND CHASSIS SYSTEM FOR WHEEL BASED RAIL RUNNING VEHICLE}

본 발명은 휠 기반 레일운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 (시스템)에 관한 것이다. 또한, 보다 상세하게, 본 발명은 개인고속대중교통수단(personal rapid transit; PRT)으로 표시된 대중교통용 휠 기반 레일운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시에 관한 것이다.

도시지역 사람들을 효과적으로 운송하기 위한 요구는 전 세계적으로 높으며, 수십 년 동안 증가해오고 있다. 기차, 지하철도(지하철), 트롤리 카(trolley cars) 및 버스에 의한 운송은 전 세계적으로 가장 큰 도시들 사이의 보조 운송 네트워크를 구성한다. 이러한 모든 부분의 운송기관은 적용(cover) 거리, 해당 지역의 인구, 해당 지역의 인구 밀집도 등과 같은 실제 상황에 따라 장점과 단점을 갖는다. 최근, 도시지역에서 불필요한 부작용으로서 극심한 교통혼잡 및 오염을 일으키는 자가용을 사용하기 쉬운 사람들로 인해, 보다 개인적인 기반의 대중운송 시스템이 요구되는 것이 명백해졌다.

이러한 요구를 충족시키기 위해, 비교적 작은 철도 유닛용 선로가 설치될 필요가 있다. 그러한 시스템은 비교적 많은 수의 개별 차량을 포함하므로, 시스템을 충분히 신뢰성 있으며, 안전하고, 다용도이며 비용 효율적으로 만들도록 고도의 자동화를 요구한다.

그러한 시스템의 주요 문제 중 하나는 단순하고 신뢰성 있으며, 유지보수 비용이 낮고, 차량(유닛)의 교체가 용이한 가이드 웨이 및 섀시 시스템을 제공하는 것이다. 시스템은, 예를 들면, 망사형(mesh type) 가이드 웨이 네트워크에 사용하기 위해 통합되거나 전환이 용이하여야 한다. 시스템은 폭우, 폭설 및 강풍을 포함한 대부분의 기상 조건에서 신뢰성 있고 안전하여야 한다.

WO 01/56854는 특히 PRT를 위한, 종래 기술의 가이드 웨이 및 섀시 시스템을 기술하고 있다. 메인 휠, 가이드 휠, 브레이크 및 중앙의 수직 메인 프레임에 장착된 분기 휠(전환 휠)을 포함하는 섀시는 가이드 웨이 시스템에 둘러싸이며, 가이드 웨이 시스템은 승객의 수용을 위한 일종의 캐빈(미도시)에 연결될 수 있는 레벨까지 메인 프레임이 돌출할 수 있게 하는 상부 슬롯을 갖는다. 이 공개공보는 주로 분기 시스템에 관련되며, 폐쇄된 구조에 의해 가이드 웨이 시스템상의 눈, 비 또는 얼음으로 인해 발생 가능한 문제를 제거하는 방법에 관한 것이다. 일부 다른 종래의 공지된 PRT용 가이드 웨이 및 섀시 시스템과 같이, 이 시스템은 모든 휠을 받치거나 지지하는 중앙의 메인 프레임이 비교적 높아야 하는 단점을 갖는다. 또한, 메인 휠 직경의 증가가 주로 폐쇄된 전체 구조의 수직 길이에 따라 좌우된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 단점을 제거하거나 감소시키는 가이드 웨이 및 섀시 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모든 기상 조건에서 사용하기 적합한, 즉 기온이 낮거나 눈이 오는 경우에도 고도의 신뢰도 및 안전성으로 작동할 수 있는 가이드 웨이 및 섀시 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 특히 PRT와 관련된 비교적 소형 차량용의 안전하고, 안락하며 신뢰성 있는 대중교통으로 적합한 가이드 웨이 및 섀시 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 특수한 목적은 통상적인 레일 전환(in-rail switching)을 배제한 상태에서 고속으로 왕래될 수 있는 망사형 네트워크 가이드 웨이 시스템에 적합한 가이드 웨이 및 섀시 시스템을 제공하는 것이다.

마지막으로, 본 발명의 목적은 특히 수직 길이가 소형이어서, 차량의 바닥 레벨까지 승객용 플랫폼이 높을 필요가 없이 지면에 바로 설치될 수 있고/또는 설치시 요구되는 굴착을 최소로 하며, 가이드 웨이가 놓이는 풍경의 시각적 간섭/방해를 최소로 하는 가이드 웨이 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 모든 필요조건을 달성하며, 청구항 제1항의 한정을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 의해 개시된다.

본 발명의 가이드 웨이 및 섀시 시스템은 매우 다양한 조건에서 안전하며 신뢰성 있는 특성을 겸비한다. 메인 휠은 차량으로부터 가이드 웨이 시스템의 레일로 하중을 전달한다. 이제까지 제동력은 메인 휠에 의해 전달되지 않았으므로, 메인 휠은 그러한 목적으로 설계될 필요가 없다. 따라서, 메인 휠의 재료는 마찰 특성과 독립적으로 선택될 수 있으며, 하기의 소음 발생에 따라 내마모성 및 안락감을 위해 최적화될 수 있다. 아마도, 보다 중요하게, 메인 휠의 크기가 가이드 웨이 구조물의 높이에 영향을 미치지 않으면, 낮고 안락한 가이드 웨이 구조를 희생하지 않으면서 보다 크고 보다 경제적이며 안락한 휠이 가능해질 것이다.

가이드 웨이의 양 측면에서 가이드 레일과 상호 작용하는 가이드 휠이 섀시의 측방향 위치를 보장하며, 그로 인해, 전환 구역에 있는 경우를 제외하고 언제나 차량의 측방향 위치를 보장한다. 즉, 가이드 휠이 가이드 레일에 걸리어, 메인 휠이 항상 레일 위에 유지되도록 보장한다. 이제까지 제동력은 메인 휠에 의해 전달되지 않았으므로, 가이드 휠의 재료는 내마모성 및 소음 발생과 같은 다른 목적을 위해 최적화될 수 있다.

회전능(ability to rotate)을 제외하고, 메인 휠과 가이드 휠은 항상 하나의 고정 위치에서 섀시에 강성으로 연결(rigidly connected)될 수 있다. 섀시의 전단부와 말단부는 두 개의 분리된 보우기(bogies)로 구성될 수 있어, 분리된 보우기가 독립적으로 가이드 웨이의 굽힘부(bends)에 후속할 수 있으며, 그로 인해 메인 휠이 급격한 굽힘부에서도 트레일(trail)의 국소부(local portion)와 평행하도록 보장된다. 따라서, 이는 스테이션 영역(station areas) 및 전환점(switching points)과 같이, 가이드 웨이의 곡선 영역에서 소음 발생을 최소로 유지하기 위한 필요조건이다(용어 "전환점(switching points)"과 "전환 구역(switching zones)"은 상세한 설명에서 선택적으로 사용된다).

그러나, 또한, 피벗하는(pivotal) "보우기"가 아닌 차량에 강성으로 고정된(rigidly fixed) 섀시의 "프레임" 부분에 휠이 장착됨에 따라 섀시가 매우 단순하게 설계될 수 있다. 이 경우, 메인 휠은 차량과 항상 평행할 것이며, 허용 가능한 가이드 웨이의 최소 곡률반경은 피벗하는 보우기 상에 메인 휠이 있는 차량을 포함하는 시스템에서보다 반드시 더 클 것이다.

수직 방향으로 가이드 휠의 움직임을 제한하기 위해 (즉, 차량이 기울여지는 바람직하지 않은 상황일 때) 설계되어 필요한 크기로 만들어진, 내측에 배치된 플랜지가 각각의 가이드 레일의 상측 에지에 고정 부착된다. 이 목적을 위해, 가이드 휠이 모두 차량의 동일한 수직 레벨에 배치될 필요가 없기 때문에, 플랜지는 적어도 가이드 휠의 최외곽부 또는 섀시 각 측면의 가이드 휠 중 적어도 하나의 가이드 휠 상부에 가까이 배치된다. 이 수평 플랜지들이 실질적으로 가이드 웨이를 덮도록 배치되지 않고, 특히, 메인 휠과 간섭하지 않을 만큼 충분히 폭이 좁아서, 메인 휠을 상기 플랜지가 배치되는 수직 레벨과 무관한 크기로 만들 수 있다는 것이 본 발명의 본질적인 특징이다.

바람직하게, 추진 시스템은 전기 추진 시스템이며, 보다 바람직하게는, 가이드 웨이 또는 가이드 웨이의 지지 구조물에 내장된 선형모터(LIM) 시스템으로 구성된다.

통상적인 마찰 구동 기반의 추진 시스템이 사용될 수도 있지만, 고도로 자동화된 시스템에는 적합하지 않아 다용도 시스템이 될 수 없다. 선형모터(LIM) 시스템의 경우, 바람직하게, 섀시 아래의 메인 휠들 사이에 강성 부착되거나 섀시의 하부를 구성하는 접합되는 적어도 하나의 강판(steel plate)에 의해 추진력이 차량에 전달된다. 강판은 모터의 효율을 향상시키기 위해 구리 또는 알루미늄으로 외장을 할 수도 있다. 또한, 선형모터(LIM) 시스템이 정상 속도조절과 관련된 제동력을 제공한다. 섀시/차량이 아닌 가이드 웨이에 모터가 내장된 선형모터(LIM) 추진 시스템의 장점은 추진 동력을 차량에 전달할 필요가 없고, 화재 위험이 적으며, (더 적은) 접촉 마모로 인한 유지보수가 덜 필요하고, 모선(power rails)이 열릴 위험이 없으며, 가이드 웨이의 전환점을 통해 계속해서 접촉하는 문제점이 없다는 것이다.

가이드 웨이에 배치된 선형모터(LIMs)를 사용하면, 폭설이 내리는 경우, 선형모터(LIMs)의 열과, 차량이 일정하게 이동하는 경우, 각 차량 전방의 소형 제설기(polughs)에 의해 가장 효과적으로 눈이 제거된다. 야간에 눈이 내리는 경우, 레일에 또는 레일 사이에 상당한 양의 눈이 쌓이지 않도록, 빈 차량이 가이드 웨이 네트워크를 충분히 규칙적으로 왕래하도록 관리되어야 한다.

또한, 본 발명의 범주 내에 속할 수 있는 것으로, 차량에 배치된 선형모터(LIMs)를 사용하는 경우, 필요한 선형모터(LIMs)의 개수는 시스템(네트워크) 내의 차량 개수와 명백하게 동일하며, 이는 가이드 웨이에 선형모터(LIMs)가 통합되는 경우 필요한 개수보다 상당히 적을 것이다. 부정적 측면으로, 반대되는 설비의 긍정적인 관점과 같은, 전술한 다른 관점뿐 아니라, 차량에 동력 전달이 요구된다.

예를 들면, 대중 교통수단용으로 사용되는 경우, 적어도 하나의 부가 제동 시스템(비상 브레이크)이 요구된다. 그러한 제동 시스템은 섀시의 각 측면에서 적어도 하나의 플랜지와 상호작용하도록 설치된 캘리퍼스(callipers)를 포함하는 통상적인 시스템일 수 있다. 각각의 제동 플랜지(braking flange)는 해당 측면의 적어도 하나의 가이드 휠과 상호작용하는 것으로 기술된 플랜지일 수 있으며, 차량이 기울어지지 않도록 보장한다. 가이드 웨이를 가능한 소형으로 하기 위해, 하나의 동일한 플랜지가 전술한 목적을 위해 사용되는 것이 바람직하다. 일반적으로 브레이크의 비상기능은 이들이 비상 브레이크가 작동되지 못하도록 하기 위해 다소의 계속적인 일련의 확인 신호들을 필요로 하는 논리적으로 제어된 기구("워치독(watchdog)")에 의해 반작용되는 예비압축된 기계식 스프링 등과 배치될 것을 요한다. 선행 차량의 정지, 정전, 센서 오작동, 프로세서 또는 소프트웨어의 오작동 또는 통신 지연 등의 어떠한 사정으로 인해 확인 신호들이 차단되는 경우, 비상 브레이크가 자동으로 맞물린다. 그러나, 그러한 제동 시스템은 공지되어 있으며 본 발명의 구성 요소가 아님을 강조한다.

본 발명에 따른 가이드 웨이 및 섀시 시스템은 대중교통에 특히 적합하지만, 옥외 또는 건물 내에서 물품을 수송하는데에도 사용될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 가이드 웨이 및 섀시 시스템의 기능 및 세부사항을 보다 상세히 설명한다. 이하, 일반적으로 통합된 전환 특성에 대해 상세히 설명한다. 일반적으로, 레일, 가이드 레일 등과 같이 한 쌍이 되는 모든 구성은 하나의 공통 참조 부호로 표시됨에 주의한다. 두 개가 한 쌍인 하나의 요소를 표시할 때, 적절한 색인 "R"(우측) 또는 "L"(좌측)이 부가된다. 두 개가 한 쌍인 임의의 요소 중 하나를 표시할 때, 색인 "i"가 부가된다.

도 1은 본 발명의 가이드 웨이 및 섀시 시스템의 바람직한 실시예의 정면도,

도 2는 도 1에 도시되어 있는 가이드 웨이 및 섀시 시스템의 평면도,

도 3은 스테이션에서의 본 발명에 따른 가이드 웨이 및 섀시 시스템의 평면도, 및

도 4는 전환 구역 내에서 도 1의 가이드 웨이 및 섀시 시스템에 기초한 차량의 개략적 정면도이다.

도 1은 강, 콘크리트 또는 임의의 다른 적절한 재료로 제조된 고가 구조물(elevated structure) 또는 포장된 지면일 수 있는 지지 구조물(1)에 복잡한 금속 프로파일(profile)(2R) 및 상기 금속 프로파일(2R)과 대칭인 금속 프로파일(2L)이 부착되는 방법을 나타낸다. 실질적으로 각각의 구조물(2i)은 수평 베이스(3i), 레일(4i)을 구성하는 박스형 구조물, 가이드 레일(5i)을 구성하는 실질적으로 수직한 부분, 및 도시된 실시예에서 실질적으로 수평인 내향 플랜지(6i)를 포함한다. 이 부분(2-6)들은 전체적으로 가이드 웨이 시스템으로 표시된 주요 부분을 구성한다. 프로파일(2R,2L)들 사이의 중앙에서 지지 구조물(1)에 부착된 것으로 도시되어 있는 선형 모터(7)는 바람직한 추진 시스템의 핵심 요소이다.

전술한 바와 같이, 가이드 휠(10)과 가이드 레일(5) 사이의 상호작용이 차량의 측방향 위치를 조절한다. 따라서, 레일(4)과 가이드 레일(5) 사이의 측방향 거리는 허용 가능한 공차 이내에서 일정한 것이 필수적이다. 이는 여러 방법으로 달성될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 이는 레일과 인접한 가이드 레일을 하 나의 통합 유닛으로 배치함으로써 달성된다. 이를 위한 또 다른 방법은 각각의 가이드 레일의 하부 에지를 가이드 웨이 시스템의 공통 지지부에 실질적으로 강성 연결되게 하는 것이다. 세 번째 방법은 가이드 레일을 향해 가이드 휠이 외측으로 휘게 하는 것일 것이다.

섀시의 가이드 웨이 중앙 요소 상부 그리고 부분적으로는 중앙 요소들 사이, 보다 정확하게 보우기(8)가 매우 간략하게 도시되어 있다. 보우기(8)는 메인 휠(9), 가이드 휠(10) 및 전환 휠(11)을 지지한다. 메인 휠(9)은 레일(4)에 놓인다. 도 1에는 유사한 폭으로 도시되었지만, 레일(4)의 폭은 안전상의 이유로 메인 휠의 폭보다 더 큰 것이 명백하다. 가이드 휠(10)은 각각의 가이드 레일(5)의 상부에 걸리며, 상기 가이드 휠의 축선(미도시)은 실질적으로 수직하다. 각각의 가이드 레일(5i)의 하부는 수평 연장부에서 계속될 필요가 없는 것이 강조되어야 하며, 각각의 가이드 레일(5i)의 상부 연속부가 각각의 베이스(3i) 또는 이격되어 있는 두 가이드 레일의 공통 지지부에 부착되면 충분하다. 도시되어 있는 각각의 가이드 휠(10R,10L)의 상측은 각각의 플랜지(6R,6L)에 인접한다. 따라서, 차량의 측방향 기울어짐의 시작으로 유발되는 상기 가이드 휠(10)들 중 임의의 하나의 상방향 움직임이 효과적으로 방지되거나 제한된다.

도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 플랜지(6)는 메인 휠(9)과 간섭하는 연장부를 갖지 않는다. 그러므로, 도 1에 도시되어 있는 실시예에서, 가이드 웨이의 최상부는 메인 휠의 상부보다 낮은 레벨에 있고, 메인 휠의 축선보다도 낮으며, 이는 예를 들면, WO 01/56854에 도시되어 있는 구조물과 매우 상반된다. 도 2에는 휠이 연장되는 보우기의 개구 하부에 메인 휠(9R,9L)이 배치되는 방법이 도시되어 있다.

도 1에서 전환 휠(11L)들 중 하나는 가이드 웨이 상에 들어 올려진 피동 위치(passive position)에 있다. 그러나, 전환 휠(11R)은 축선이 수직이거나 거의 수직인 위치 또는 가이드 레일(5R)의 외측부에 걸리는 위치로 내려져 도시되어 있다. 이 위치에서, 보우기 및 그에 따른 차량은 우측 가이드 레일을 후속하게 되지만, 우측 레일과 좌측 레일 사이의 거리가 증가할 경우, 즉, 가이드 웨이의 모든 분기(전환 포인트)에서, 좌측 가이드 레일과 분리될 수도 있으며, 분리될 것이다. 좌측 가이드 레일(5L)이 좌측 가이드 휠(10L)과 접촉되어 있는 것으로 도시되어 있기 때문에, 도시된 시점에서 도 1의 차량은 전환 구역으로 들어가지 않은 상태이다.

능동 위치와 피동 위치 사이에서 요구되는 전환 휠(11)의 움직임은 몇 가지 방법으로 실시될 수 있으며, 높은 신뢰도와 낮은 마모성을 보장하는 방식으로 설계되어야 한다. 피동 위치에서, 전환 휠(11)은 도 1에 11L로 도시되어 있는 바와 같이, 가이드 웨이 상에 놓일 수도 있고, 도 2에 보다 잘 도시되어 있는 바와 같이, 휠의 축선은 가이드 웨이를 따라 전방 또는 후방으로 직선을 이룬다. 전환 휠(11)이 능동 상태로 이동될 때, 전환 휠의 축선은 도 1에 11R로 도시되어 있는 바와 같이 휠의 위치를 결정하는 이음부(joint)에서 90°피벗된다. 전환 휠이 피동 위치로 되돌아 갈 때, 축선의 역전이 실행된다. 전술한 위치 변화는 유압 장비, 치형 기어, 전기 모터 및 액츄에이터를 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 다양한 기계 적 수단에 의해 달성될 수 있다. 안전 조치로서, 전환 휠(11)은 능동 위치로부터 전환 휠(11i)의 외측으로 수평한 운동을 허용하지 않는 방식으로 능동 위치로 이동하는 것이 바람직하며, 이는, 전환 휠이 작동하는 동안 관련 가이드 레일(5i)에 평행하며 약간 외측에 있는 수직면으로 이동되는 경우 가장 용이하게 이루어질 수 있다. 마찰음을 발생시키지 않고 가이드 레일과 밀접하게 접촉(지지)하게 되는 그러한 수직 이동을 허용하기 위해, 가이드 레일은 전환 구역에서보다 전환 휠이 작동되는 영역에서 더 얇은 것이 편리하다. 상기 영역에서 전체 가이드 레일이 더 얇을 필요는 없으며, 가이드 레일의 상부만이 전환 휠이 맞물리는 곳으로 내려간다. 실제적으로 이러한 구성을 설계하는 편리한 방법은 가이드 레일(5i)의 상부를 가이드 웨이 시스템의 다른 모든 영역에서보다 전환 구역에서 더 두껍게 조정하는 것이며, 가이드 레일을 얇은 상태(또는 정상 상태)에서 두꺼운 상태로, 다시 얇은 상태로 변화시키는 것이 각각의 전환 구역의 직전과 직후에서 가이드 레일의 테이퍼진 섹션에서 느리고 점진적인 방식으로 이루어지도록 하는 것이다.

하기에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 많은 실제 적용에 있어서, 전환 휠 또는 한 쌍의 전환 휠이 작동 상태일 때마다 제어 시스템이 능동 확인(positive confirmation)을 제공하는 것이 중요하다.

또한, 도 1은 작동시 제동 작용을 일으키는 각각의 플랜지(6R,6L)의 상부를 개방하도록 배치된 두 쌍의 캘리퍼스(12R,12L)를 도시하고 있다. 캘리퍼스의 작동은 스프링이 적용된/유압 해제식 시스템에 의해 실행될 수 있으며, 안전상의 이유로 적어도 캘리퍼스의 일부에 적어도 두 개의 독립적으로 작동하는 유압회로가 연 결되어야 한다.

도 2는 도 1에 도시된 것과 유사한 보우기 및 가이드 웨이의 평면도이며, 이동 방향은 좌측에 굵은 화살표로 표시된 바와 같다. 도 1과 한가지 다른 점은 전환 휠(11L)이 피동 상태라는 점이다. 또한, 도 2에서 가이드 휠과 전환 휠이 쌍으로 된 것이 중요하다. 따라서, 하나의 좌측 가이드 휠(10L)과 하나의 우측 가이드 휠(10R) 대신, 두 개의 좌측 가이드 휠(10Lf,10Lb)과 두 개의 우측 가이드 휠(10Rf,10Rb)이 있다. 또한, 유사하게 전환 휠이 배치되어, 각 측면에는, 동일한 보우기에서 메인 휠(9)의 약간 전방에 하나의 전환 휠(각각 11Rf,11Lf)과, 하나의 가이드 휠(각각 10Rf,10Lf)이, 동일한 메인 휠의 약간 뒤에 하나의 전환 휠(각각 11Rb,11Lb)과 하나의 가이드 휠(각각 10Rb,10Lb)이 존재한다. 이로 인해 보우기가 특히 안정되게 배치된다. 차량의 섀시는 두 개의 보우기를 포함하며, 그에 따라, 도 2에 의해 도시된 전단부 보우기의 구성으로 인하여, 차량은 4개의 메인 휠, 8개의 가이드 휠 및 8개의 전환 휠을 보유하게 된다. 말단부 보우기가 휠의 개수에 있어서 전단부 보우기와 동일하거나 유사한 것이 필수적이지는 않다.

계속해서, 도 2에서, 플랜지(6)는 가이드 휠(10)의 최외곽부를 덮어서, 가이드 휠(10)의 상향 움직임의 개시를 제한하며, 그에 따라 차량이 기울어지지 않도록 보장한다. 또한, 도 2는 금속판과 선형모터(7) 사이에 작은 공극(19)만을 허용하는 방식으로, 보우기(8)의 하면에 부착된 금속판(13)의 상대비율을 도시한다. 보우기와 차량의 격실부(compartment part) 사이의 피벗 부착부에는 참조부호 14가 부여된다. 임의의 휠이 피벗 보우기에 장착되는 것이 필수가 아님을 강조하며, 섀 시의 고정된 프레임 부분에 휠이 모두 장착될 수도 있다. 쌍을 이루는 가이드 휠(예를 들면, 10Rf, 10Rb)과 전환 휠(예를 들면, 각각 11Rf,11Rb)의 구성은 보우기 상에서의 조립체에 통상적이지만, 섀시의 고정된 부분에 휠이 조립되는 경우에는 필요하지 않다. 그러므로, 휠의 축선이 섀시의 고정된 부분에 장착되는 실시예는 휠의 개수가 감소되며, 전체 디자인이 보다 단순해지는 장점을 갖는다. 부정적 측면으로, 그러한 디자인은 급격한 만곡부(sharp curves)를 허용하지 않고, 그러면, 예를 들어 1.8미터 차축 중심을 갖는 차량에서, 최소 곡률반경은 15미터의 크기가 될 것이다.

또한, 이하 도 3을 참조하여, 전환 휠의 기능을 보다 상세히 설명한다. 굵은 화살표로 도시된 바와 같이, 주행 방향(travel direction)은 우측에서 좌측이며, 가이드 웨이는 메인 트랙(17)과 사이드 트랙 또는 스테이션 트랙(18)으로 분할된다. 트랙 분할부(A)에서, 우측 가이드 레일(5R)과 좌측 가이드 레일(5L) 사이의 거리는 당연히 증가하기 시작한다. 이 점 이후, 가이드 휠(10)과 가이드 레일(5) 사이의 상호작용은 트랙 중 하나에서 차량의 측방향 위치를 보장하기에 더이상 충분하지 않은데, 이는 양 측면의 가이드 휠(10R,10L)이 모든 가이드 레일(5R,5L)에 걸리는 것이 불가능하기 때문이다. 따라서, 트랙 중 하나의 스테이션 영역을 지나는 안전한 주행을 위해, 하기에 상세히 설명하는 바와 같이, 추가의 위치결정 부재(positioning members)가 필요하다.

스테이션 영역, 보다 상세하게, 가이드 레일(5)들 사이의 거리가 증가하기 시작하는 지점(A)에 접근하는 차량은 메인 트랙(17) 상에서 계속 이동하기 위해 좌 측 전환 휠(11L)을 낮추거나, 사이드 트랙(18) 또는 스테이션으로 이동하기 위해 우측 전환 휠(11R)을 낮추어야 한다. 우측 전환 휠(11R)이 낮춰지면, 우측 가이드 휠(10R)과 우측 전환 휠(11R)이 양 측면으로부터 우측 가이드 레일(5R)을 단단히 지지하게 되고, 따라서, 사이드 트랙(18)의 레일을 따라 스테이션으로 차량이 안전하게 이동하도록 한다. 그에 대응하여, 차량이 지점(A)에 접근할 때, 좌측 전환 휠(11L)이 낮춰지는 경우, 좌측 가이드 레일(5L)에 대한 좌측 가이드 휠(10L)과 좌측 전환 휠(11L)의 복합작용(combined action)은 차량이 스테이션 영역을 지나는 메인 트랙(17)을 따라 안전하게 이동하도록 보장한다. 지점(A)에 접근하기 전에 작동된 전환 휠(11i)은 지점(B)에 도달할 때까지 작동 위치를 유지하여야 하며, 가이드 휠(10R,10L)은 양 측면에서 가이드 레일(5R,5L)에 다시 걸릴 것이다.

스테이션 영역뿐만 아니라, 임의의 전환 포인트에서, 차량이 따라 이동하는 가이드 레일에 인접한 측면에서의 가이드 휠과 전환 휠의 복합 작용은 전환 포인트를 지나는 차량의 측방향 위치를 보장한다.

이하, 도 4를 참조하면, 캐빈(15)을 갖는 차량이 전환 구역 내에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에서와 같이, 전환 휠(11R)은 작동 위치에 있으며, 반면에 전환 휠(11R)은 피동 위치에 있다. 또한, 어떠한 가이드 레일(5L)도 가이드 휠(10L)과 접촉하지 않는다. 강한 측풍에 노출된 경우, 차량의 좌측 부분이 레일로부터 들어 올려지지 않도록 보장하기 위해, 바람직하게, 펜스 또는 바(16)와 같은 보조 지지구조물이 각각의 전환 구역에서 지지되는 캐빈의 측면에, 캐빈과 수평으로 근접한 간격으로 배치된다.

차량이 승객 또는 고가의 물품을 수송하는데 사용되는 본 발명의 적용예에서, 전환 휠 기능의 중요성은, 임의의 전환 포인트에서 일련의 전환 휠이 작동 위치로 낮춰져 잠기도록 제어하는 제어 시스템이 적용된다는 점이다. 일련의 전환 휠이 작동 위치에 있는 것을 제어 시스템이 확인할 수 없는 경우, 차량은 전환 구역으로 진입하지 못하게 된다. 그러므로, 승객 또는 물품을 보호하기 위하여, 바람직하게, 차량이 전환 포인트에 접근할 때 일련의 전환 휠이 작동되지 않은 경우, 차량이 자동으로 정지하도록 제어 시스템이 설계되어야 한다. 몇몇 이유로, 예를 들면, 좌측 전환 휠이 작동되지 않는 경우, 우측 휠이 작동되어 하며, 차량은 서비스 포인트(service point)로 차량을 이동시키는데 필요한 상당히 많은 우회전(turn)을 통해 이동되어야 한다. 제어 시스템은 다양한 방법으로 설계될 수 있지만, 본 발명의 일부를 구성하지는 않는다.

본 발명에 따른 가이드 웨이 및 섀시 시스템은 다양한 기상 조건에 비교적 영향을 받지 않는 것을 쉽게 알 수 있다. 이는, 제동 시스템이 휠과 분리되어 있으며, 휠 및 레일의 상호작용과 독립적이라는 사실 때문이다. 그러므로 휠은 낮은 소음 발생 및 낮은 마모와 같이, 다른 요인들에 대해 최적화될 수 있다. 통상적으로, 휠은 알루미늄 및/또는 내구성 합성 재료 및/또는 복합 재료로 제조된다. 실용성을 위해, 상이한 유형의 휠이 상이한 방식 및 상이한 크기로 설계될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 메인 휠은 가이드 휠보다 더 크고 더 무거울 것이다. 전환 휠이 통합되면, 이들은 일반적으로 가이드 휠보다 더 작고 더 가벼울 것이다.

폭설이 내리는 경우, 가이드 웨이로부터 눈을 제거할 필요가 있을 것이며, 이는 부분적으로, 각 차량의 소형 제설기(snow ploughs) 또는 제설 블레이드(snow blades)에 의해, 부분적으로는 이러한 목적으로 특별히 설계된 장비에 의해 실행될 수 있다. 적은 양의 눈이 올 때, 추진 시스템이 선형 모터를 포함하는 경우, 일반적으로, 추진 시스템으로부터의 열이 계속해서 눈을 녹일 것이다. 지면으로부터 융기된 지지 구조물은 사실상 개방된 구조로 설계될 수 있으며, 대부분의 눈이 그러한 구조를 통해 떨어질 것이다.

전술한 바와 같이, 덮개 "루프"가 없는 가이드 웨이의 개방된 구조는 수직으로 매우 소형인 구조물을 허용하며, 상기 구조물의 수직 치수는 메인 휠 또는 다른 요소들의 직경에 의해 영향받지 않는다. 따라서, 메인 휠은 안락감, 경제성 및 안전성의 측면에서 치수화될 수 있으며, 가이드 웨이의 전체 높이보다 더 큰 직경을 가질 것이며, 이는 통상적으로 종래에는 실행할 수 없었던 것이었다. 실제로, 가이드 웨이 시스템의 전체 높이는 대체로 가이드 휠 서스펜션의 수직 길이, 및 상기 휠의 두께에 의해 결정된다.

또한, 중심 메인 프레임이 없는 개방된 구조물이 캐빈과 섀시 사이의 통합을 허용하며, 이는, 섀시의 모든 부분이 박스형 구조물에 수용되고 캐빈의 모든 부분이 상기 박스형 구조물 외부에 있으며, 메인 프레임이 이들을 연결하는 유일한 요소인, 실질적으로 폐쇄된 시스템에서는 구현되기 어렵다.

본 발명에 따른 가이드 웨이 및 섀시 시스템에서 구체화된 주요한 장점들 중 하나는 차량의 제거와 대체가 용이하며, 가이드 웨이 및 섀시/보우기 사이의 안전하고 기울어짐 없는 연결이다. 통상적으로, 서비스 포인트에는 가이드 레일(5) 상 부에 플랜지가 없는 영역, 또는 단부 정지 부재(end stop member)가 없는 가이드 웨이가 존재할 것이며, 그에 따라 차량은 소형 크레인으로 가이드 웨이에서 들어올려지거나, 예를 들면, 수작업력(hand force)에 의해 가이드 웨이에서 방향이 전환될 수 있다.

또한, 차량이 모터를 포함할 필요가 없어서, 그에 따라 서비스 요구조건(service requirement)이 간소화되는 고유의 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 가이드 웨이 및 섀시의 구조는 매우 소형의 디자인을 허용하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 레일(4)의 베이스로부터 플랜지(6)의 상부까지의 전체 가이드 웨이 구조는 0.40미터의 수직 거리 이내, 보다 바람직하게는 0.30미터 이내이다. 물론, 특수한 적용예 및/또는 목적을 위해 필요한 경우, 본 발명에 따른 가이드 웨이 및 섀시는 보다 더 큰 치수로 제조될 수 있다. 그러나, 대부분의 적용예에 있어서, 안전성과 안락감을 위협하지 않으면서, 가능한 소형으로 가이드 웨이와 섀시를 제조하는 것이 과제이다.

광범위한 교통 시스템에 사용하기 위해, 제어 시스템은 신속하고, 안전하며, 신뢰적인 교통 처리를 보장하도록 적용될 필요가 있다. 그러나, 그러한 제어 시스템은 통상적인 회로로 설계되고 공지된 원리에 기초할 수 있지만, 본 발명의 일부를 구성하지는 않는다.

Claims (12)

1. a) 실질적으로 수평한 베이스(3), 두 개의 평행한 레일(4), 상기 레일(4)의 양 측면을 따라 연장되는 대체로 수직한 가이드 레일(5), 및 상기 베이스(3) 위의 수직한 거리상에 대체로 수평한 내부 플랜지(6)를 포함하는 가이드 웨이 시스템(2-6);과,

   b) 상기 레일(4) 위를 달리도록 배치된 일련의 메인 휠(9), 차량의 측방향 위치를 보장하도록 상기 가이드 레일(5)에 걸리도록 배치된 일련의 가이드 휠(10)을 포함하는 차량용 섀시;를 포함하는, 휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템에 있어서,

   상기 플랜지(6)가 상향 수직운동을 제한하고, 하나 이상의 상기 가이드 휠(10)의 상측 위에 근접 배치되어, 상기 플랜지(6)의 폭이 상기 메인 휠(9)과 간섭하지 않도록 충분히 작아서, 상기 메인 휠의 상부가 상기 수평한 플랜지(6)를 넘어 수직으로 연장되게 하는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 섀시가 양 측면에 전환 휠(11)을 구비하며, 상기 전환 휠(11)이 상기 가이드 레일(5)과 접촉하지 않는 피동 상태와 상기 섀시 일측의 상기 가이드 휠(11i)이 관련된 가이드 레일(5i)의 외측에 걸리는 능동 상태 사이에서 상기 전환 휠(11)이 작동 가능한 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전환 휠(11)이 좌측 전환 휠(11L) 및 우측 전환 휠(11R) 모두가 동시에 능동 상태에 놓이지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   각각의 가이드 레일(5i)의 상부가 상기 전환 휠(11)의 맞물림 지점 아래에서, 상기 가이드 웨이의 전환점에 있는 상기 가이드 레일(5)의 동일한 상부보다 더 얇은 상기 가이드 웨이의 한 지점 또는 영역에서 상기 전환 휠(11)이 작동되는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
5. 제 2 항 내지 제 4 항에 있어서,

   상기 전환 휠(11)이 작동되고, 감시되며, 로킹되는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   레일(4i) 및 인접 가이드 레일(5i)이 하나의 통합유닛으로서 배치되고/또는 양쪽 가이드 레일(5R,L)의 하부 에지가 상기 가이드 웨이 시스템(2-6)의 공통 지지구조물(1)에 실질적으로 강성 연결되어, 각각의 가이드 레일(5i)과 인접 레일(4i) 사이에 실질적으로 일정한 측방향 거리를 보장하는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 플랜지(6)가 주차 브레이크, 비상 브레이크 또는 복합 주차 브레이크 및 비상 브레이크의 일부를 구성하는 캘리퍼스(12)와 상호작용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섀시 상의 모든 휠(9,10,11)이 보우기(8)에 장착되는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   가이드 휠에 의해 일시적으로 지지되지 않는 섀시의 측면이 실질적으로 상방향으로 이동하지 않도록 상기 전환 구역에 보조 지지구조물(16)이 배치되고, 바람 직하게 상기 보조 지지구조물이 해당 섀시에 의해 지지된 캐빈(15)에 수평으로 근접하여 지지된 가이드 휠 상부에 배치되는, 바 또는 펜스(16)의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는,

   휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 가이드 웨이가, 적당한 추진 시스템, 바람직하게는 전기 추진 시스템, 보다 바람직하게는 상기 가이드 웨이 또는 상기 가이드 웨이 시스템의 지지 구조물과 통합되고, 상기 섀시 시스템에 강성으로 부착된 하나 이상의 금속판(13)과 상호작용하는 선형 모터(7)를 포함하는 추진 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는,

    휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 가이드 웨이 시스템의 전체 높이가 대체로 상기 가이드 휠 서스펜션의 수직 길이 및 상기 휠의 두께에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는,

    휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 레일(4)의 베이스로부터 상기 플랜지(6)의 상부측까지의 상기 가이드 웨이 시스템의 전체 높이가 0.40m를 초과하지 않으며, 바람직하게는 0.30m보다 작 은 것을 특징으로 하는,

    휠 기반 레일 운행 차량의 가이드 웨이 및 섀시 시스템.

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