PL198243B1 - Urządzenie w transporcie z użyciem pojazdów - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do przewozu masowego wzd luz toru jaz- dy (4) z lozone z pojazdów, które po laczono przegubowo w taki sposób, ze wspomniane pojazdy mo zna ustawia c bokami obok siebie z po lo zenia liniowego, wspomniane pojaz- dy po laczono ze sob a za pomoc a belek dystansowych (2') wychylnie polaczonych do wspomnianych pojazdów w punktach (3) umieszczonych w obu ko ncowych cz e- sciach wspomnianych pojazdów, gdzie zastosowano po- ziome srodki steruj ace, które powoduj a poziome wychyle- nie wspomnianych pojazdów ze wspomnianego liniowego po lozenia do wspomnianego po lozenia obok siebie i od- wrotnie, wzd luz pewnych cz esci wspomnianego toru jazdy, gdzie zastosowano silnikowe uk lady nap edowe lub hamul- cowe, jedn a cz esc (8) wspomnianych uk ladów umieszczo- no na d lugo sci wspomnianego toru jazdy w po laczeniu z drug a cz esci a (7) wspomnianych uk ladów zamontowa- nych na ka zdym poje zdzie w celu hamowania i przy spie- szania wspomnianych pojazdów, znamienne tym, ze druga cz esc wspomnianych uk ladów silnikowych zawiera przynajmniej jedn a powierzchni e nap edow a (7) przebiega- j ac a wzd luz g lównej belki (2) i tworz ac a jej cz esc, wspo- mnian a g lówn a belk e (2) polaczono z pojazdem równolegle do kierunku jazdy pojazdu, gdzie wspomniana belka dy- stansowa (2) jest wychylna w poziomej p laszczy znie w stosunku do wspomnianej g lównej belki (2). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Urządzenie do przewozu masowego wzdłuż toru jazdy złożone z pojazdów, które przegubowo połączono w taki sposób, że wspomniane pojazdy można ustawiać bokami obok siebie z położenia liniowego, wspomniane pojazdy połączono ze sobą za pomocą belek dystansowych wychylnie połączonych do wspomnianych pojazdów w punktach umieszczonych w obu końcowych częściach wspomnianych pojazdów, gdzie zastosowano poziome środki sterujące, które powodują poziome wychylenie wspomnianych pojazdów ze wspomnianego liniowego położenia do wspomnianego położenia obok siebie i odwrotnie, wzdłuż pewnych części wspomnianego toru jazdy, gdzie zastosowano silnikowe układy napędowe lub hamulcowe, jedną część wspomnianych układów umieszczono na długości wspomnianego toru jazdy w połączeniu z drugą częścią wspomnianych układów zamontowanych na każdym pojeździe w celu hamowania i przyśpieszania wspomnianych pojazdów w tej kolejności.

Tradycyjnie, koleje budowano o konstrukcji umożliwiającej transport dużych ciężarów. Konstrukcje szyny, konstrukcje podtorza, mosty i wszelkiego rodzaju wagony cechuje duża nośność w porównaniu z rozwiązaniami motoryzacyjnymi. Typowa masa pojazdu samochodowego w pustym stanie wynosi od 1,5 do 2,0 ton, natomiast typowa masa wagonu metra wynosi 30 do 40 ton. Podobne relacje mają miejsce w wersjach towarowych, w odniesieniu do samochodów ciężarowych i kolejowych wagonów towarowych. Elektrowozy, zwłaszcza w serwisie towarowym, mają masę ponadto 100 ton. Stare lokomotywy parowe ważyły 200 do 300 ton. Tradycyjna technika kolejowa rozwijała się pod silnym wpływem potrzeby przewożenia ciężkich ładunków. Podobnie, drogi samochodowe i mosty projektuje się z uwzględnieniem największej nośności mostów i nawierzchni drogowych dla samochodów ciężarowych.

Operacyjnie, pociągi tradycyjnie prowadzi przynajmniej jeden maszynista. Koszty obsługi były początkowo bardzo małe w porównaniu z kosztami pojazdów. Relacja ta jednakże uległa zmniejszeniu wraz ze wzrostem względnych kosztów płac oraz spadkiem względnych kosztów pojazdu. Spowodowało to dwukierunkowy rozwój projektowy: w jednym budowano większe i cięższe pociągi obsługiwane przez jednego maszynistę, a w drugim mniejsze i lżejsze pociągi bez maszynisty. Systemy bez maszynisty zostały ostatnio rozwinięte i wprowadzone komercyjnie na bazie nowych osiągnięć technologicznych w postaci obwodów i programowania o wysoce złożonym systemie elektronicznego nadzoru i układów sterowania, dla utrzymania bezpiecznych publicznych systemów przewozu pasażerów. Procedury zapewnienia bezpieczeństwa takich technicznie złożonych systemów, jak publiczny system transportu masowego, są wyczerpujące same w sobie.

Tradycyjnie, koszty energii zostały zdominowane przez zalety wynikające z wprowadzenia nowych systemów transportu. Globalne ocieplenie i znaczne zużycie paliw kopalnych powinny zmienić tradycyjne koncepcje projektowe. W tradycyjnych systemach transportu masowego wprowadza się środki zaoszczędzenia energii w różnej formie, np. przy przyśpieszeniach i opóźnieniach 40-tonowych wagonów metra co 1,5 minuty, których szybkość między stacjami dochodzi do 80 km/h. Zasadniczo, lepsze byłoby obniżenie maksymalnych szybkości i zmniejszenie ciężaru, przy utrzymaniu podobnych całkowitych czasów przejazdu innymi środkami.

Wynalazek obecnego pojazdu wynika z krytycznej oceny zalet i wad tradycyjnej i nowoczesnej techniki kolejnictwa. Podstawową zaletą stalowej szyny i stalowego koła jest bardzo mały opór toczenia w porównaniu z toczeniem koła gumowego po twardej nawierzchni. Podstawową wadą tradycyjnej techniki kolejnictwa jest ciężar konstrukcji, jaki nie jest wymagany w zastosowaniach do przewozu masowego bez udziału maszynistów. Podstawową słabością nowoczesnej techniki kolejnictwa jest zależność od niemal nieograniczonego zastosowania systemów elektronicznych oraz systemów opartych na strukturach półprzewodnikowych, na przykład w kontroli elektrycznego napędu, wszystkich elektrycznych układów pokładowych, systemów sygnalizacji wzdłuż toru, itd. Systemy te stały się tak złożone w swym charakterze, że wystąpiło przyśpieszenie wzrostu kosztów technicznych i w zasadzie obniżenie niezawodności, a uruchomienie i odbiór techniczny stały się nowym wyzwaniem dla dostawców.

W oparciu o powyższe istotne zagadnienia wynaleziono nowy pojazd do przewozu masowego, nawiązujący do zalet i wad opisanych systemów podstawowych.

Pojazdy według wynalazku można kolejno łączyć ze sobą w postaci pociągu, który może pracować w odrębnych długościach lub jako pociąg ciągły w układzie pętlowym, gdzie pojazdy połączono w ich końcach do postaci bezkońcowej, patrz WO 99/58387. Nowe właściwości tego pojazdu występują w obszarach układu napędu i hamowania, który przeniesiono z pojazdów na nieruchomą część układu. Połączenie operacyjne pomiędzy nieruchomym układem napędowym i hamulcowym oraz

PL 198 243 B1 częścią pojazdu stanowi płaska powierzchnia wzdłuż całego pojazdu. Ponadto wprowadzono rozwiązania wynalazcze w odniesieniu do układów wózkowo-kołowych i pomostu dla pasażerów tworzącego wejście i wyjście z pojazdu. Takie właściwości wynalazku określono w zastrzeżeniach.

Przykład wykonania wynalazku będzie opisany w odniesieniu do załączonych rysunków, gdzie: fig. 1 przedstawia zamontowany pojazd na szynach według wynalazku; fig. 2 - układ pojazdu według wynalazku, z oddzielonym przedziałem pasażerskim dla lepszej przejrzystości; fig. 3 - budowę pojazdu, bez przedziału pasażerskiego, podczas jazdy w częściowo złożonym położeniu; fig. 4 - położenie dwóch całkowicie złożonych struktur pojazdu, ze specjalnym uwzględnieniem położenia pomostów pasażerskich; fig. 5 - możliwość pionowych kątowych przestawień środkowego łącznika pojazdu; fig. 6 typowy tandemowy układ kołowy według wynalazku; fig. 7 - przykład wykonania nieruchomego zespołu napędowego i hamulcowego według wynalazku.

Zespół pojazdu, jak pokazano na fig. 1 i 2, składa się z ukośnej belki pojazdu 1 i głównej podłużnej belki napędowej 2, zasadniczo poziomej i nieco wychylnej pionowo w punkcie połączenia dźwigniowego 3. Pionowe obciążenia pochodzące od pasażerów oraz ciężaru własnego zespołu pojazdu przenoszą się na tory 4 poprzez poziomo wychylne układy kołowe 5 zamocowane w każdym końcu 6 ukośnej belki pojazdu 1. Połączoną belkę napędową 2 sztywno zamocowano do belki pojazdu 1 a tylny koniec łączy się z punktem połączenia dźwigniowego 3. Belka dystansowa 2' łączy się z punktem połączenia dźwigniowego 3 i tworzy przegubowe przedłużenie głównej belki 2. Zewnętrzny koniec belki dystansowej 2' łączy się wychylnie zasadniczo poziomo i nieco pionowo z identycznym i kolejnym zespołem pojazdu. Główną funkcją ukośnej belki pojazdu 1 jest przeniesienie obciążeń pionowych i skrętnych, wytwarzanych przez zespół pojazdu. Przy zbliżaniu się do stacji tory 4 stopniowo się rozszerzają, jak pokazano na fig. 3, w wyniku czego kolejno połączone zespoły pojazdu zostają w wymuszony sposób stopniowo obrócone dla zmniejszenia ich szybkości w głównym kierunku jazdy, i vice versa przy opuszczaniu stacji, umożliwiając wejście i wyjście pasażerów. Połączoną belkę napędową 2 zaopatrzono w przynajmniej jedną ciągłą i płaską powierzchnię napędową 7 na całej długości zespołu pojazdu, w tym przypadku funkcjonalnie dobraną jako powierzchnię skierowaną w dół. Płaska powierzchnia napędowa 7 służy w tym przypadku jako punkt przeniesienia siły fizycznej pomiędzy zespołem pojazdu i belką napędową 2 oraz odpowiednim urządzeniem napędzająco hamującym 8, nieruchomo zamontowanym wzdłuż toru jezdnego w sąsiedztwie płaskiej powierzchni napędowej 7 podczas jazdy pojazdu wzdłuż jego głównej podłużnej osi, tzn. pomiędzy stacjami. Urządzenie 8 może być co najmniej jednym kołem, które w wyniku tarcia pomiędzy powierzchnią koła i płaską powierzchnią 7 będzie napędzać lub hamować pojazd, albo silnik liniowy przenoszący siły na płaską powierzchnię 7 powodując tym samym przyśpieszenie, opóźnienie lub ruch ze stałą szybkością pojazdu bądź kolejno połączonych zespołów pojazdów. Hamowanie płaskiej powierzchni 7 można ponadto uzyskać poprzez zaprojektowanie urządzenia 8 jako płytki ciernej hamulca, którą dociska się w kierunku płaskiej powierzchni 7 w celu przeniesienia siły hamowania na zespół pojazdu lub kolejno połączone zespoły pojazdów. Głównym celem zastosowania belki napędowej 2 jest dostarczenie w głównym kierunku jazdy ciągłej powierzchni napędowej 7, poprzez którą nieruchomo zamontowane środki napędowe i hamujące mogą przenosić siły w kierunku podłużnym i w głównym kierunku jazdy lub w kierunku przeciwnym podczas hamowania. Następnym celem zastosowania belki napędowej 2 jest przenoszenie podłużnych sił napędowych i sił hamowania pomiędzy szeregami kolejno połączonych zespołów pojazdu. Jeden układ kołowy 5 jest zasadniczo poziomo i nieco pionowo wychylnie połączony w każdym końcu ukośnej belki pojazdu 1. Każdy układ kołowy 5 zaopatrzono w dwa koła 9, a każde koło 9 posiada kołnierze 10 po obu stronach wieńca koła 11. Kołnierze 10 służą do wytworzenia wspólnie z torami sił obrotowych potrzebnych dla złożenia zespołu pojazdu oraz dostarczenia sił prowadzących w sekcjach poza obszarem stacji. Układ kołowy 5 zaopatrzono w poprzeczne koła prowadzące 12, które tworzą dodatkowe poprzeczne podparcie oprócz kołnierzy 10, gdyby poprzeczne siły pomiędzy układem kołowym 5 i torem 4 przekroczyły zdolność kołnierzy 10 przeniesienia tak dużych sił poprzecznych. Układ kołowy 5 wyposażono ponadto w przynajmniej jedną płaską wózkową powierzchnię napędową 13, poprzez którą nieruchomo zamontowane urządzenie napędowe może przenosić siły hamowania lub przyśpieszenia w głównym kierunku jazdy, gdy zespół pojazdu obraca się poziomo i następuje zmiana z jazdy podłużnej na jazdę poprzeczną w położeniu bok przy boku w pobliżu stacji lub w obszarze stacji.

W pewnych rozwiązaniach urządzenia 8 poprawność funkcjonowania wymaga ustalenia odległości pomiędzy nieruchomo zamontowanym urządzeniem 8 i poruszającą się płaską powierzchnią napędową 7. Odległość ta jest szczególnie uzależniona od zużycia kół 9 w układzie kołowym 5, gdzie

PL 198 243 B1 zużycie kół 9 będzie powodowało zbliżenie się płaskiej powierzchni napędowej 7 do urządzenia 8. W związku z tym wprowadzono urządzenie do regulacji odległości 14, które umożliwia regulację odległości w zakresie dopuszczalnych granic. Urządzenie do regulacji odległości 14 można przykładowo umieścić w punkcie połączenia układu kołowego 5 z ukośną belką pojazdu 1 za pomocą przekładni ślimakowej zamontowanej pomiędzy punktem podparcia koła i punktem podparcia ukośnej belki pojazdu 1. Wał wyjściowy lub punkt jego połączenia bądź też jego przekładni ślimakowej ustawiono mimośrodowo, dla zwiększenia lub zmniejszenia pionowej odległości belki pojazdu 1 i sztywno zamocowanej belki napędowej 2, przy obrocie wału wyjściowego spowodowanym obrotem wału wejściowego, dostarczonym przez przekładnię ślimakową. Innym sposobem dokładnego ustawienia odległości pomiędzy nieruchomo zamontowanym urządzeniem 8 i ruchomą powierzchnią napędzającą 7 jest regulacja położenia urządzenia 8 w kierunku do lub od powierzchni napędowej 7, tzn. regulacja urządzenia w kierunku pionowym. Można to uzyskać w podobny sposób przy zastosowaniu przekładni ślimakowej z mimośrodowym wałem wyjściowym, wykonującym obrót o pewną ilość stopni w wyniku ręcznego lub automatycznego obracania wału wejściowego.

Koncepcja konstrukcyjna zespołu pojazdu umożliwia złożenie kolejno połączonych zespołów pojazdu z położenia „jeden za drugim do położenia „obok siebie sposobem rozszerzonych torów 4, jak pokazano na fig. 3. Złożenie do położenia obok siebie będzie następować na stacjach, gdzie pasażerowie opuszczają i zajmują przedział pasażerski 15, podczas gdy zespół pojazdu powoli porusza się w głównym kierunku jazdy po obróceniu jego podłużnej osi w przybliżeniu o 90° względem głównego kierunku jazdy. Dla ułatwienia takiego przejścia z nieruchomego peronu stacji do przedziału pasażerskiego 15 i odwrotnie, zespół pojazdu 15 zaopatrzono w pomost 16 w jednym lub w obu końcach zespołu pojazdu, umożliwiający wejście pasażerów do przedziału pasażerskiego 15 bez zróżnicowania szybkości pomiędzy pomostem 16 i przedziałem pasażerskim 15. Na stacjach około 15-30 zespołów pojazdu powoli przesuwa się w położeniu obok siebie a poszczególne pomosty 16 każdego zespołu pojazdu leżą obok siebie, tworząc w ten sposób ruchomą powierzchnię podłogową połączoną do przesuwających się zespołów pojazdu. Pasażerowie mogą wchodzić lub wychodzić z ruchomych zespołów pojazdu po ruchomej powierzchni podłogowej w normalnym kierunku pieszym, przy pewnej różnicy szybkości pomiędzy pomostem 16 i nieruchomym peronem stacji. Ponieważ pomost przejściowy 16 porusza się z zespołem pojazdu, pasażer wchodzi lub opuszcza przedział pasażerski 15 pod kątem około 90° bez żadnej różnicy szybkości pomiędzy pomostem 16 i przedziałem pasażerskim 15.

Połączenie dźwigniowe 3 belki napędowej 2 umożliwia złożenie w kierunku poziomym niemal do 180° w jednym kierunku i o kilka stopni w kierunku pionowym. Tak duża zdolność poziomego złożenia wykorzystuje się podczas przestawienia zespołów pojazdu podążających wzdłuż ich podłużnej osi do położenia obok siebie na stacjach. Pionowa regulacja kątowa ma zastosowanie wtedy, gdy kolejno połączone zespoły pojazdów poruszają się po torach 4, na których od czasu do czasu występują promieniowe krzywizny pionowe w połączeniu ze wzniesieniami i pochyleniami wzdłuż przebiegu torów. Połączenie dźwigniowe 3 na belce napędowej 2 zawiera pionowo zamontowane ramię łącznika 17, które w obu końcach może się obracać wokół pionowej osi w odnośnych punktach połączenia. Jeden koniec łączy się z ukośną belką pojazdu 1, a drugi łączy się z górną częścią belki napędowej 2 po stronie punktu połączenia dźwigniowego 3, który znajduje się po innej stronie niż ukośna belka pojazdu 1. Belka napędowa 2 znajduje się w punkcie połączenia dźwigniowego 3 w swej dolnej części sztywno połączonej dla pionowego przemieszczenia z równoczesnym umożliwieniem kątowych ruchów w innych kierunkach. Fizycznie, dolny punkt połączenia można utworzyć poprzez zastosowanie kulistego podparcia, w którym jedną część sztywno połączono z belką napędową 2 sztywno zamocowaną do ukośnej belki pojazdu 1, a część współpracującą sztywno połączono do belki dystansowej 2'. Powyżej opisano korzystny przykład wykonania wynalazku. Tym niemniej, występują inne możliwe przykłady w zakresie tego wynalazku. Powierzchnię napędową można alternatywnie umieścić na pionowym boku belki zamiast poniżej lub na obu bokach. Powierzchnię napędową można umieścić na belce głównej i na belce dystansowej. Powierzchnia napędowa może mieć postać zębatki współpracującej z kołami zębatymi, tworząc w ten sposób rodzaj toru zębatego. Dla dodatkowego zapewnienia sił obrotowych potrzebnych dla składania zespołu pojazdu i dostarczenia sił w sekcjach poza obszarami stacji pojazd można wyposażyć w koła prowadzące biegnące po pionowych bokach torów prowadzących, koła te można umieścić przykładowo na układzie kołowym 5.

Claims (10)

1. Urządzenie do przewozu masowego wzdłuż toru jazdy (-4) złożone z pojazdów, które połączono przegubowo w taki sposób, że wspomniane pojazdy można ustawiać bokami obok siebie z położenia liniowego, wspomniane pojazdy połączono ze sobą za pomocą belek dystansowych (2') wychylnie połączonych do wspomnianych pojazdów w punktach (3) umieszczonych w obu końcowych częściach wspomnianych pojazdów, gdzie zastosowano poziome środki sterujące, które powodują poziome wychylenie wspomnianych pojazdów ze wspomnianego liniowego położenia do wspomnianego położenia obok siebie i odwrotnie, wzdłuż pewnych części wspomnianego toru jazdy, gdzie zastosowano silnikowe układy napędowe lub hamulcowe, jedną część (8) wspomnianych układów umieszczono na długości wspomnianego toru jazdy w połączeniu z drugą częścią (7) wspomnianych układów zamontowanych na każdym pojeździe w celu hamowania i przyśpieszania wspomnianych pojazdów, znamienne tym, że druga część wspomnianych układów silnikowych zawiera przynajmniej jedną powierzchnię napędową (7) przebiegającą wzdłuż głównej belki (2) i tworzącą jej część, wspomnianą główną belkę (2) połączono z pojazdem równolegle do kierunku jazdy pojazdu, gdzie wspomniana belka dystansowa (2) jest wychylna w poziomej płaszczyźnie w stosunku do wspomnianej głównej belki (2).

2. Urządzenie do przewozu masowego według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia napędowa (7) przebiega wzdłuż belki dystansowej (2), która podczas jazdy w kierunku liniowym pojazdu tworzy przedłużenie kierunku głównej belki (2).

3. Urządzenie do przewozu masowego według zastrz. 1, znamienne tym, że reguluje się odległość pomiędzy główną belką (2) i układami silnikowymi (8) umieszczonymi wzdłuż toru jazdy.

4. Urządzenie do przewozu masowego według zastrz. 3, znamienne tym, że główną belkę (2) zamocowano do układów kołowych (5) pojazdu za pomocą urządzeń do regulacji pionowej odległości (14).

5. Urządzenie do przewozu masowego według zasłrz. 3, znamienne tym, że układy siinikowe (8) umieszczone wzdłuż toru jazdy zamocowano do toru jazdy za pomocą urządzeń do regulacji pionowej odległości.

6. Urządzenie do przewozumasowego według zasirz. 1, znam ienne tym, że belkę główną(2) zamocowano pod spodem pojazdu.

7. Urządzenie do przewozu według zasłrz. 1, tym, że tor jazdy sWada się z torów, po których biegną dwukołnierzowe koła (9) pojazdu.

8. Urządzenie do przewozu masowego według zasfrz. 7, znamienne tym, że pojazd wyposażono w koła prowadzące, obracające się na pionowych bokach torów prowadzących.

9. Urządzenie do przewozu masowego według zaslrz. 1, tym, że pooazd podparto na układach kołowych (5) w postaci wózków zawierających ramę wózkową, która posiada przynajmniej jedną płaską powierzchnię napędową (13), po której nieruchomo zamontowane urządzenie napędowe może przenosić siłę hamowania lub przyśpieszenia w głównym kierunku jazdy pojazdu.

10. Urządzenie do przewozu masowego według zastrz. 1, znamienne tym, że pooazd zaopatrzono w pomost (16) w jednym lub w obu końcach pojazdu, pomosty pojazdu tworzą ruchomą podłogę, gdy pojazdy poruszają się na stacji w położeniu obok siebie.