專利名稱：單軌系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進的單軌的載客-輕型貨運系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一種車輛以及為此系統(tǒng)設(shè)計的改進型軌道。
背景技術(shù)：
軌道車輛系統(tǒng)—例如單軌鐵路具有很多優(yōu)點，尤其是在擁擠的城區(qū)環(huán)境，在這樣的環(huán)境中，地面街道上的交通被擁塞起來，傳統(tǒng)的大規(guī)模交通形式—例如公交汽車必須要與現(xiàn)有的交通工具爭奪有限的空間。例如，在城市街道上方的專用高架導(dǎo)軌車輛系統(tǒng)就不受交通堵塞的影響。對于在城市中活動的人群而言，其是快速而便捷的交通方式，且該系統(tǒng)也有助于減輕交通的擁堵。
但是，現(xiàn)有高架軌道車輛系統(tǒng)的某些特性阻礙了其在全球范圍內(nèi)獲得廣泛的應(yīng)用。首先，用于抬高導(dǎo)軌的現(xiàn)有支撐結(jié)構(gòu)是很笨重的，且非常龐大，從而使它們的造價和安裝成本都很高。很難作到在某個中央制造工廠預(yù)制出這樣的結(jié)構(gòu)、然后再將其容易地運輸?shù)阶罱K進行建裝的地點處。因而，支撐結(jié)構(gòu)必須要在其所應(yīng)用的施工地點直接地單獨制出。制造此類結(jié)構(gòu)所用的時間和費用在高架軌道系統(tǒng)的巨額造價中占了主要的比重。另外，兩方面變化的結(jié)合將使對所制得支撐結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和一致性的控制變得困難，其中，一方面的變化是指氣候、溫度的變化以及各個支撐結(jié)構(gòu)制造地點處的環(huán)境變化，另一方面的變化是指與必須在各個地點之間不斷地移動和建立制造設(shè)備所相關(guān)的變化。
另外，現(xiàn)有的導(dǎo)軌和行車軌道易于凍積冰雪，而凍積的冰雪對車輛的行駛是不利的。類似地，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向架、車架、導(dǎo)軌、以及轉(zhuǎn)轍裝置是很復(fù)雜的，它們的造價很高。
因而，需要能有這樣一種軌道車輛系統(tǒng)其可在非現(xiàn)場的地點處穩(wěn)定而經(jīng)濟地預(yù)制出，并易于被移動到要進行安裝的地點，該系統(tǒng)提供了改進后的穩(wěn)定導(dǎo)軌設(shè)計和轉(zhuǎn)向架設(shè)計，且提供了改進的轉(zhuǎn)轍裝置，其還為軌道、車輛、以及車輛構(gòu)件的形狀、設(shè)計和材質(zhì)提供了改進后的結(jié)構(gòu)形狀、設(shè)計及材質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是實現(xiàn)上述的需求。
本發(fā)明還包括一種單軌系統(tǒng)，其具有如下的一個或多個特征1.一種單軌運輸系統(tǒng)，用于執(zhí)行載客和輕型貨運，其結(jié)構(gòu)輕巧、造價經(jīng)濟，并實現(xiàn)了以很低的造價按照自由的形式進行建造；2.一種單軌系統(tǒng)，其帶有低型面的穩(wěn)定導(dǎo)軌，該單軌系統(tǒng)與帶有獨立轉(zhuǎn)向架的車輛相配套，其中的轉(zhuǎn)向架上帶有用于驅(qū)動車輛的機電型推進—懸掛系統(tǒng)、磁懸浮系統(tǒng)、或直線電機系統(tǒng)；3.一種帶有至少一個縱向?qū)w和至少一條電纜的單軌系統(tǒng)，其中的導(dǎo)體被安裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌上，并與其平行地進行延伸，電纜被裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌內(nèi)，并沿穩(wěn)定導(dǎo)軌的全長延伸，且延伸向縱向?qū)w；4.一種單軌系統(tǒng)，在該單軌系統(tǒng)的車輛內(nèi)，設(shè)置了一種裝置，其用于通過導(dǎo)體來接收電信號；5.一種單軌系統(tǒng)，其具有被加熱的導(dǎo)軌和/或穩(wěn)定導(dǎo)軌；6.一種單軌系統(tǒng)，其具有改善的行車線路設(shè)計、導(dǎo)軌設(shè)計、以及轉(zhuǎn)向架設(shè)計，這些設(shè)計有利于這些系統(tǒng)的工作和建造；7.一種單軌系統(tǒng)，其具有交流驅(qū)動的車輛構(gòu)造；8.一種單軌系統(tǒng)，其具有改進的硬件設(shè)施和材料；9.一種單軌系統(tǒng)，其具有改善的安全性；以及10.一種單軌系統(tǒng)，其帶有改進后的轉(zhuǎn)轍裝置，用于在兩條或多條導(dǎo)軌之間進行轉(zhuǎn)換。
相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種改進后的單軌系統(tǒng)，其具有一個基本上為平面的頂面，該系統(tǒng)包括(a)用于進行支撐的裝置，其具有基本為平面的頂面；(b)一縱向穩(wěn)定導(dǎo)軌，其具有一垂直腹板，該腹板支撐著一個頭部，該頭部形成了兩條穩(wěn)定導(dǎo)槽，穩(wěn)定導(dǎo)軌被安裝在所述的頂平面上，并與之平行，且將頂平面劃分為兩條平行的車輛運行路徑；(c)至少一輛被推進的車輛，其具有一車體和至少兩個獨立的轉(zhuǎn)向架，兩轉(zhuǎn)向架與行車線路和穩(wěn)定導(dǎo)軌相配合，且兩轉(zhuǎn)向架可繞位于車體與轉(zhuǎn)向架之間的一個樞轉(zhuǎn)點獨立地轉(zhuǎn)動；以及(d)至少一個縱向的導(dǎo)體，其被安裝到穩(wěn)定導(dǎo)軌上，并平行于穩(wěn)定導(dǎo)軌進行延伸，在穩(wěn)定導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置一電纜，該電纜在穩(wěn)定導(dǎo)軌的全長范圍內(nèi)延伸，并而伸向縱向?qū)w。
本發(fā)明還公開了改進的車輛、轉(zhuǎn)向架、軌道、以及支撐結(jié)構(gòu)和規(guī)劃。


在所附的權(quán)利要求書具體地列出了本發(fā)明那些新的特征。但對本發(fā)明自身、以及其目的和特征最好的領(lǐng)會則可參照下文結(jié)合附圖所作的描述，在附圖中圖1是一側(cè)視剖面圖，表示了根據(jù)本發(fā)明建造的典型單軌系統(tǒng)，圖中，一車輛在該單軌系統(tǒng)上行駛；圖2是一示意性的局部端視剖面圖，表示了頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌，圖中，一輪式車輛在該軌道上運行；圖3中的示意性俯視剖面圖表示了頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌，圖中，一交流輪式車輛在該軌道上運行；圖4是一放大的示意性局部端視剖面圖，表示了頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌，圖中詳細地表示出了控制管線和絕緣的接觸軌；圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例中雙頭集電器的俯視圖；圖6中的局部示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的導(dǎo)軌感應(yīng)式互通集電器；圖7是頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌的示意性局部端視剖面圖，在該軌道上有一磁懸浮和磁推進的車輛運行；圖8是頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌的示意性局部端視剖面圖，圖中，一由線性電機驅(qū)動的車輛在該軌道上運行；圖9中的俯視圖表示了根據(jù)本發(fā)明所制的轉(zhuǎn)轍機的一個實施例，圖中表示出了柔性的穩(wěn)定導(dǎo)軌，其處于被轉(zhuǎn)換的狀態(tài)；圖10是沿圖9中的10-10線所作的端視剖面圖，其表示了轉(zhuǎn)轍機的一個實施例，該轉(zhuǎn)轍機具有一曲柄電機和杠桿臂組件；
圖11是沿圖9中的11-11線所作的側(cè)視剖面圖，表示了轉(zhuǎn)轍機的一種實施例，該轉(zhuǎn)轍機具有一曲柄電機和杠桿臂組件；圖12是一放大的示意性局部端視剖面圖，表示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的頂平面、穩(wěn)定導(dǎo)軌、以及導(dǎo)向輪機構(gòu)；圖13是一放大的示意性局部端視剖面圖，表示了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的頂平面、穩(wěn)定導(dǎo)軌、以及導(dǎo)向輪機構(gòu)；圖14是一示意性的局部端視剖面圖，表示了頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌，該軌道帶有一根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的輪式車輛，其具有一導(dǎo)向輪懸掛系統(tǒng)；圖15是對圖14所示懸掛系統(tǒng)所作的示意性局部俯視剖面圖；圖16中的示意性局部俯視剖面圖表示了根據(jù)本發(fā)明一備選的優(yōu)選實施例所設(shè)計的圓形轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)向架；圖17是對圖16中圓形轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)向架所作的、放大的示意性局部端視剖面圖，圖中表示了在穩(wěn)定導(dǎo)軌上的一種可能的定向；圖18是一示意性的局部俯視剖面圖該轉(zhuǎn)向架是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所制的，且不帶有橫拉桿；圖19是一示意性局部俯視剖面圖，表示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的、帶有橫拉桿的圓形轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)向架，并表示了驅(qū)動齒輪和電動機可能的定向形式；圖20是一示意性局部俯視剖面圖，表示了一種根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的、備選的驅(qū)動系統(tǒng)，圖中表示出了驅(qū)動齒輪和電動機可能的定向形式；圖21中的局部俯視圖表示了部件本發(fā)明一優(yōu)選實施例的緩沖懸掛裝置及車輛的自動調(diào)高裝置；圖22是沿圖21中的22-22線對緩沖懸掛裝置及車輛自動調(diào)高裝置所作的局部剖視圖；圖23是對根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的緊湊型電機一齒輪組件所作的示意性局部放大俯視圖，該組件被安裝到驅(qū)動輪的輪轂內(nèi)；圖24是對轉(zhuǎn)向架組件所作的示意型局部俯視圖，該轉(zhuǎn)向架組件用于接納圖23所示的電機-齒輪組件；圖25是頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌的示意性局部放大端視圖，圖中表示出了控制回路以及絕緣接觸軌一種可能的備選布置形式；圖26是頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌的示意性局部放大端視圖，圖中表示出了控制回路以及絕緣接觸軌另一種可能的備選布置形式；圖27A是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的車輛的側(cè)視圖，該車輛的整體車架是由航空鋁材制成的，且該車輛為低地板結(jié)構(gòu)；圖27B是圖27所示車輛的俯視圖；圖28A是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的車輛的側(cè)視圖，圖中表示出了編為列車的三節(jié)車廂，每節(jié)車廂都是由航空鋁材制成的，并為低地板構(gòu)造；圖28B是圖28A所示車輛的俯視圖；圖29A中的側(cè)視圖表示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的車輛，圖中表示出了編為列車的三節(jié)車廂，每節(jié)車廂都是由合成材料制成的，并為高地板構(gòu)造；圖29B為圖29A所示車輛的俯視圖；圖30是沿圖29B中的30-30線所作的放大的橫剖面圖，表示出了可能的人員布置形式以及單軌構(gòu)件；圖31A是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的車輛的側(cè)視圖，該車輛為低型廓結(jié)構(gòu)，并適于載運6位乘客和一個輪椅；圖31B是圖31A所示車輛的俯視圖；圖32中放大的示意性局部端視剖面圖表示了一種根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的緊急引導(dǎo)輪組件，圖中表示出了該組件在導(dǎo)軌上可能的定向方式；圖33A是一種根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的漏氣保險輪胎的軸測圖，該輪胎用在單軌系統(tǒng)上；圖33B中的分解軸測圖表示了圖33A所示漏氣保險輪胎中的各個構(gòu)件；圖33C是圖33A所示的、根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的漏氣保險輪胎的剖面圖；圖33D是圖33A所示的、根據(jù)本發(fā)明一備選推薦實施例的漏氣保險輪胎的剖面圖；圖34中的局部側(cè)視圖表示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的車載轉(zhuǎn)轍機組件；圖35是對圖34所示的轉(zhuǎn)轍機組件所作的示意性剖面圖；圖36是圖34所示轉(zhuǎn)轍機組件的局部俯視圖；圖37中的示意性俯視圖表示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的車輛轉(zhuǎn)轍分岔區(qū)；圖38中的示意性俯視圖表示了一種可能的岔線車站，其帶有根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的車載轉(zhuǎn)轍機；圖39表示了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的車輛轉(zhuǎn)轍裝置的一種備選推薦形式；圖40A是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的導(dǎo)軌支撐結(jié)構(gòu)的正視圖；圖40B是圖40A所示導(dǎo)軌支撐結(jié)構(gòu)的分解視圖；圖41是頂平面和穩(wěn)定導(dǎo)軌的示意性局部端視剖面圖，表示出了根據(jù)本發(fā)明半磁懸浮系統(tǒng)的半懸浮車輛；圖42是一示意性局部端視剖面圖，表示了一種半磁懸浮系統(tǒng)的第一實施例，在該系統(tǒng)中，是利用機電系統(tǒng)來實現(xiàn)懸浮的；圖43是一示意性局部端視剖面圖，表示了一種半磁懸浮系統(tǒng)的第二實施例，在該系統(tǒng)中，利用機電系統(tǒng)來實現(xiàn)懸浮的效果；圖44中示意性的局部端視剖面圖表示了一種半磁懸浮系統(tǒng)的一第一實施例，在該系統(tǒng)中，利用電動力學(xué)系統(tǒng)來實現(xiàn)懸?。粓D45是一示意性局部端視剖面圖，表示了一種半磁懸浮系統(tǒng)的第二實施例，在該系統(tǒng)中，利用電動力學(xué)系統(tǒng)來實現(xiàn)懸浮的效果；圖46是一種零磁通線圈的示意圖，該線圈被電動力學(xué)系統(tǒng)所采用；圖47是一零磁通線圈的示意性剖視圖，該線圈被嵌入到穩(wěn)定導(dǎo)軌中；圖48是一穩(wěn)定導(dǎo)軌的側(cè)視圖，該穩(wěn)定導(dǎo)軌中嵌有零磁通線圈；圖49是一示意性局部端視剖面圖，表示了半磁懸浮系統(tǒng)的一種替代實施例，在該系統(tǒng)中，利用機電系統(tǒng)來實現(xiàn)懸浮的效果，且使穩(wěn)定導(dǎo)軌指向水平方向；圖50是一示意性局部端視剖面圖，表示了半磁懸浮系統(tǒng)的一種替代實施例，在該系統(tǒng)中，利用彎曲的排斥性磁懸浮線性感應(yīng)行車電機來實現(xiàn)懸浮的效果；以及圖51中的圖線表示了單軌系統(tǒng)優(yōu)選實施例的勢速度和加速度。
具休實施方式圖1到圖40B中表示了根據(jù)本發(fā)明幾種實施例的單軌系統(tǒng)，其包括支撐結(jié)構(gòu)、行車線路、導(dǎo)軌、有軌車輛、以及用于在至少兩條行車線路之間對有軌車輛執(zhí)行轉(zhuǎn)轍的裝置。
A.總體的制造和組裝為使本文公開的內(nèi)容作到清楚、全面，且不會過分加長本說明書的描述，說明書結(jié)合了如下文獻中公開的內(nèi)容作為參考資料在1973年1月16日授予Svensson的第3710727號美國專利；在1996年5月7日由Svensson提交的第08/646198號美國專利申請；以及在1998年4月8日由Svensson提交的第60/081337號美國臨時專利申請。這些參考文獻對導(dǎo)軌、有軌車輛、轉(zhuǎn)轍裝置等各個部分的結(jié)構(gòu)、安裝以及應(yīng)用作了更為詳細的描述。下文將列出本發(fā)明對這些特定構(gòu)件的具體改進方案。在下文中，除非另有指明，數(shù)字標(biāo)號將同樣指代上述結(jié)合到本文中的參考文獻中的已被編號元件。
下面參見圖1，本發(fā)明的單軌系統(tǒng)包括一頂平面12以及在該頂平面上行駛的一節(jié)或多節(jié)車輛30。頂平面12可以是一混凝土板的頂面，或者更為優(yōu)選地是一縱向梁14的頂面，混凝土板或縱向梁14可以是一整體板或梁的形式，或可以是用多塊板件或縱向梁段(圖中未示出)組成的，可利用常規(guī)的措施將這些板件或梁段端對端地互連接起來?？v向梁14的截面形狀可以是倒置的 形狀，或者是中空的矩形或梯形形狀，還可以是可提供一頂平面12的其它中空構(gòu)造。本發(fā)明可被設(shè)計成用在隧道或地鐵設(shè)施中、用在地面上、或周在高架的支承導(dǎo)路上，其中，可利用常規(guī)的技術(shù)通過支撐立柱來支撐起支承導(dǎo)路，使其高于地面，或者可如第3710727號美國專利中所公開的那樣對導(dǎo)路進行支撐。
在頂平面12的頂部上安裝了一穩(wěn)定導(dǎo)軌18，其與頂平面12平行。如圖2和圖3所示，穩(wěn)定導(dǎo)軌18將所述頇平面12劃分為兩條平行的行車線路20。如下文所述那樣，除了在那些必須要用柔性材料來制造穩(wěn)定導(dǎo)軌18、以使得穩(wěn)定導(dǎo)軌18可從一個頂平面移動到另一頂平面的區(qū)域之外，穩(wěn)定導(dǎo)軌18都可用剛性或柔性的材料制成。因而，可用混凝土、鋼材、鋁材、增強的玻璃纖維、硬質(zhì)塑料或其它合適的材料來制造穩(wěn)定導(dǎo)軌18。如下文將要描述的那樣，如果穩(wěn)定導(dǎo)軌18是用混凝土制成的，則可在其頭部固定一個金屬或硬質(zhì)非金屬材質(zhì)的頂帽(圖中未示出)，以減少由于車輛在該穩(wěn)定導(dǎo)軌上運行而造成的磨損或開裂。
如圖2所示，穩(wěn)定導(dǎo)軌18包括一垂直腹板22，其支撐著一個向外上方延伸的頭部24，該頭部形成兩條穩(wěn)定導(dǎo)路26。如圖2所示，垂直腹板22和頭部24可以是中空的，或者可以如圖4所示那樣為異型梁。
對于一個全尺寸的系統(tǒng)，頂平面12的寬度約為四英尺，且該尺寸不超過車輛30全寬的一半。如果包括車輛30的單軌系統(tǒng)10被設(shè)計成小型系統(tǒng)，則頂平面12的寬度則可小一些。
如圖2、3所示，車輛30是由一車體32和至少一轉(zhuǎn)向架40構(gòu)成的。每個轉(zhuǎn)向架40都包括一垂直及水平轉(zhuǎn)軸42和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44。車輛30可以具有三種推進系統(tǒng)(即機電驅(qū)動、磁懸浮、或直線電機)中的其中一種，下文將對各種驅(qū)動形式分別進行描述。在每種情況下，車體32都通過懸掛系統(tǒng)46座壓在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上，使得轉(zhuǎn)向架40可繞轉(zhuǎn)軸42相互獨立地轉(zhuǎn)動、以及獨立于車體32地轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，車體32包括一車輛底架34，其帶有用于接納各個轉(zhuǎn)向架40的狹槽(圖中未示出)。所述轉(zhuǎn)軸是一剪切銷。
如圖2所示，底架34還落座在一環(huán)形的轉(zhuǎn)臺36上，該轉(zhuǎn)臺36通過一些滾子38與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44相連接，由此而提高了水平穩(wěn)定性。車輛底架34和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44可用鋼材、鋁材或玻璃纖維材料制成。
車輛30的一系懸掛系統(tǒng)與下文將要描述的推進系統(tǒng)結(jié)合到一起?？蔀槎荡怪睉覓煜到y(tǒng)設(shè)置一對或兩對帶有橫向限位作用的彈簧46，以使得車輛地板對于不同的載客量或裝貨量能保持在相同的高度上。垂直彈簧46被設(shè)置在滾子38與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44之間。優(yōu)選地是，垂直彈簧46是自調(diào)高、自充氣的空氣彈簧。
B.機電型推進及懸掛系統(tǒng)本發(fā)明的一個實施例包括一個或多個帶有車輪的電動轉(zhuǎn)向架40。如圖2所示，每一轉(zhuǎn)向架都可包括一車軸48，其被連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上，且被布置成基本上垂直于行車線路20。在車軸48上連接了一個驅(qū)動輪組件50，其具有一對或多對驅(qū)動輪52。作為備選方案，如圖3所示，每一轉(zhuǎn)向架40可包括兩根連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上的車軸48，且兩車軸被設(shè)置成基本上垂直于兩條平行的行車線路20。在各根車軸48上連接了一個或多個驅(qū)動輪52。在圖2和圖3中，驅(qū)動輪52被設(shè)置在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44的內(nèi)部，并適于在行車線路20上行駛。這些驅(qū)動輪52可以是實心的、充有氣體的、充有空氣的、或更為優(yōu)選地為充有泡沫的橡膠或合成橡膠。
在長度大于12英尺的車輛30上，所有的機電驅(qū)動轉(zhuǎn)向架40應(yīng)當(dāng)包括至少第一對和第二對導(dǎo)向輪54，這些導(dǎo)向輪被驅(qū)動輪52間隔開。在一長度短于12英尺的車輛30上，與各個驅(qū)動輪組52相關(guān)地、只需要設(shè)置一對導(dǎo)向輪54就可以了每對導(dǎo)向輪54都跨在穩(wěn)定導(dǎo)軌18的兩側(cè)。每個單獨的導(dǎo)向輪54都通過一連桿機構(gòu)56連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上，且是傾斜的，以便于能沿其中一條穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26行駛。優(yōu)選地是所示連桿機構(gòu)56是一橫向懸掛連桿機構(gòu)，其包括圖2中所示的各個構(gòu)件一固定的支架，其是由兩塊相互分開的板件58和59構(gòu)成的，并被焊接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上，并具有一管狀延伸部，其以約30°±5°的角度沿內(nèi)下方突伸向穩(wěn)定導(dǎo)軌18；一調(diào)節(jié)桿62，其一端通過螺栓連接到固定支架板58和59上，而另一端則通過螺栓連接到一導(dǎo)向輪54上；一控制彈簧60，其位于固定支架板58與調(diào)節(jié)桿62之間；一手動彈簧調(diào)節(jié)器64，其對彈簧60和調(diào)節(jié)桿62進行控制；一自動調(diào)節(jié)桿66；以及一減震器68。
彈簧60優(yōu)選地是一個受控的氣壓彈簧。利用手動彈簧調(diào)節(jié)器64，工作人員可上緊或放松彈簧60，以調(diào)節(jié)對調(diào)節(jié)桿62的壓力量，使得導(dǎo)向輪54能緊壓著穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26。通過釋放彈簧60以及調(diào)節(jié)桿62與穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)向輪54之間的螺栓，可使穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)向輪54從穩(wěn)定導(dǎo)軌18處轉(zhuǎn)離，從而進行維修。當(dāng)穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)向輪54進入曲線、或從曲線中駛出時，自動調(diào)節(jié)桿66可調(diào)整導(dǎo)向輪54的水平移動，并使連桿機構(gòu)56保持穩(wěn)定。
盡管在車輛的運行過程中，在車廂上作用有離心力和向上的風(fēng)力，但由彈簧施加的、導(dǎo)向輪54緊壓到傾斜穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26上的壓力將車輛30發(fā)生傾翻的危險降到了最低。緊壓著傾斜的穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26的導(dǎo)向輪54會產(chǎn)生一個垂直運動分量，該運動分量會將驅(qū)動輪52偏置向下，從而可提高驅(qū)動輪52與行車線路20之間的牽引力。導(dǎo)向輪54通過使轉(zhuǎn)向架40產(chǎn)生小的轉(zhuǎn)動來對車輛30進行轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向架40的轉(zhuǎn)動獨立于車體32。
減震器68是一個緩沖墊或墊塊，其環(huán)繞著連接固定支架58、59與調(diào)節(jié)桿62的螺栓。優(yōu)選地減震器68是一方塊狀的橡膠墊，其被固定到支架板58、59之間，用于對振動進行衰減。
在本發(fā)明的該實施例中，車輛是由一臺或多臺牽引電機70推動的，這些電機優(yōu)選為交流電機。在某些實例中，牽引電機70只被安裝到其中一個轉(zhuǎn)向架40上—通常為后轉(zhuǎn)向架40。對于大型車輛，在各個轉(zhuǎn)向架40上都安裝有牽引電機70。如果與轉(zhuǎn)向架40上驅(qū)動輪52配套的是單根車軸48，則可在所述轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上只安裝一臺牽引電機70，該電機通過一套齒輪機構(gòu)72與所述車軸48相聯(lián)接。如果如圖3所示那樣，每個轉(zhuǎn)向架40包括兩根連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上的車軸48，則可在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上安裝兩臺牽引電機70，并使每臺電機70通過一齒輪機構(gòu)72與一根車軸48相聯(lián)接。作為備選方案，也可在各個所述齒輪機構(gòu)72與各個所述牽引電機70之間連接一可伸長的驅(qū)動軸74，以便于可將牽引電機70連接到車輛的底架上、而并非連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44上。但牽引電機也可被安裝到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的外側(cè)，從而被轉(zhuǎn)向架支撐著。
牽引電機70的動力是利用裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌18中、并沿穩(wěn)定導(dǎo)軌18的全長延伸的電纜而獲得的。這些電纜與穩(wěn)定導(dǎo)軌18上一絕緣的接觸軌76相連接。接觸軌76的導(dǎo)電部分可用銅、鋁或其它任何合適的導(dǎo)電材料制成。如果需要兩種相位形式的電力，則可在穩(wěn)定導(dǎo)軌18上安裝兩條絕緣的接觸軌76，如果希望獲得三相電，則可設(shè)置三條絕緣的接觸軌76。采用絕緣的接觸軌76-而非裸露的接觸軌，將允許把各接觸軌76設(shè)置得更靠近一些，從而導(dǎo)致穩(wěn)定導(dǎo)軌18較為短小(頭部24和腹板22的組合高度約為360mm)，并提高了單軌系統(tǒng)10的運行安全性。
利用安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44或車輛底架34上的集電器78來引取電流。優(yōu)選地是，集電器78是圖5所示的雙頭集電器。更具體來講，圖5是雙頭集電器78的俯視圖，其帶有第一、第二集電頭80；第一、第二集電擺桿82；集電器安裝支架84；以及第一、第二集電電纜。
一車輛控制及通訊系統(tǒng)(VCCS)是由印刷電路組件構(gòu)成的，該系統(tǒng)可對導(dǎo)軌感應(yīng)式通訊作出響應(yīng)而調(diào)節(jié)車輛的位置、以及為車輛30而產(chǎn)生的各種控制功能。例如，這將實施制動、執(zhí)行電機驅(qū)動指令、調(diào)節(jié)功率損失、速度、溫度以及車門的閉合。該TCCS通過安裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌18上的控制回路90而建立通訊。優(yōu)選地是，控制回路90是絕緣的，并被安裝到穩(wěn)定導(dǎo)軌18上與絕緣接觸軌76相反的一側(cè)。如圖6所示，利用導(dǎo)軌感應(yīng)式通訊集電器92和集電電纜93而從控制回路90上引入導(dǎo)軌感應(yīng)式通訊信號。通訊集電器92通過一集電器臂96連接到一通訊引流集線器94上。通訊引流集線器94通過安裝臂98和支架99安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架44或車輛底架34上。
作為備選方案，可用天線和無線電接收器來取代導(dǎo)軌感應(yīng)式通訊集電器92、引流集線器94、集電器臂96、安裝臂98和支架99。
帶有機電轉(zhuǎn)向架40的車輛的制動件(圖中未示出)是機械制動器或動力制動器。機械制動器為電氣動的摩擦鼓制動器或雙活塞夾鉗制動器。機械制動器與動力制動器相配合，可將車輛從約5英里/小時的速度減速到完全停止。利用一氣動彈簧閥來控制緊急制動，該氣動彈簧閥可將摩擦制動器保持在緩解狀態(tài)。
C.磁懸浮系統(tǒng)本發(fā)明的第二實施例涉及了這樣的方案采用了磁懸浮及磁推進的轉(zhuǎn)向架140。下面參見圖7，本發(fā)明單軌系統(tǒng)110還適于與磁懸浮—推進技術(shù)(即“磁懸浮技術(shù)”)組合使用。對物體進行懸浮和推進的基本概念是已知的，但尚未被用到單軌上。例如可參見第3841227號美國專利。
本發(fā)明的磁懸浮技術(shù)涉及了這樣的方案以一定的方式在車輛130、行車線路120、以及穩(wěn)定導(dǎo)軌118上設(shè)置多個磁體，使得在車輛130在運行過程中，車輛130與行車線路120和穩(wěn)定導(dǎo)軌118之間沒有任何物理接觸。
在該單軌系統(tǒng)的第二實施例中存在兩種基本類型的磁體1.靜止磁體152和156，它們凹陷地安裝到兩平行的行車線路120的頂平面112中、以及沿穩(wěn)定導(dǎo)軌118的兩穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路126設(shè)置；以及2.移動磁體154、158，這些磁體安裝在車輛130的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架144上。
靜止磁體152、158以及移動磁體154、158是相互對正的，因而在車輛130的運行過程中，這些磁體相互排斥。無論是靜止磁體、還是移動磁體都是由鋁、鈦、銅或鈦-鋁組合物等導(dǎo)電材料制成的線圈。
可對上述的機電型轉(zhuǎn)向架的實施例進行改動來應(yīng)用磁懸浮技術(shù)。圖1到圖4中的部件標(biāo)號10到44對應(yīng)于圖7中的附圖標(biāo)號110到144。
通過在每一轉(zhuǎn)向架110上設(shè)置至少第一、第二移動導(dǎo)向磁體154、并將它們設(shè)置在穩(wěn)定導(dǎo)軌18的兩相對垂直側(cè)上、且被轉(zhuǎn)向架構(gòu)架跨夾著，就可以完成對車輛130的穩(wěn)定化、轉(zhuǎn)向以及控制。移動磁體154與裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌118的穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路126上、且沿其延伸的排斥性靜止磁體相配合。這些移動導(dǎo)向磁體154和靜止磁體158共同完成的功能與機電型實施例中導(dǎo)向輪的功能相同，但在巡航過程中，車輛130上的任何構(gòu)件都不與穩(wěn)定導(dǎo)軌118直接接觸。
優(yōu)選地是，每一移動導(dǎo)向磁體154都通過一連桿機構(gòu)、按照與機電型實施例相同的方式連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架144上；但是，每一移動導(dǎo)向磁體154都可被直接安裝到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架144上，只要移動導(dǎo)向磁體154與其相鄰的靜止導(dǎo)向磁體156對正即可。另外，通過為每一轉(zhuǎn)向架構(gòu)架144設(shè)置一第一移動導(dǎo)向磁體和一第二移動導(dǎo)向磁體154，就能獲得優(yōu)異的性能和經(jīng)濟性；但是，在每一轉(zhuǎn)向架構(gòu)架144中另外再設(shè)置移動導(dǎo)向磁體154也能使車輛130有效地工作。
在各個移動導(dǎo)向磁體154與其對應(yīng)的靜止導(dǎo)向磁體156之間形成的氣隙將在各個設(shè)施之間具有很大的變化，但不會對車輛130的行駛造成不良影響。當(dāng)移動導(dǎo)向磁體154與靜止導(dǎo)向磁體156之間的距離為5厘米時，單軌系統(tǒng)可獲得最佳的性能。
以類似的方式獲得車輛130的懸浮效果。為了獲得最佳的性能，在由兩平行的行車線路120占據(jù)的區(qū)域上方，每個轉(zhuǎn)向架構(gòu)架144中至少安裝了兩塊移動驅(qū)動磁體158。并沿行車線路120安裝了多塊靜止驅(qū)動磁體152，它們與對應(yīng)的移動驅(qū)動磁體158相對正，從而產(chǎn)生排斥力。這些移動驅(qū)動磁體152與靜止驅(qū)動磁體158共同完成的功能與機電型實施例中驅(qū)動輪的功能相同，但在車輛130的巡航工作過程中，車輛130上的任何構(gòu)件都不與穩(wěn)定導(dǎo)軌118直接接觸。通過利用常規(guī)的技術(shù)對靜止驅(qū)動磁體152與移動驅(qū)動磁體156之間的排斥力進行調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)對車輛130的推進和制動。
對靜止磁體152、156的形式和尺寸進行設(shè)計和加工以獲得最大的能量效率。例如，這些磁體的形式可被設(shè)計成“8”字形，并被稱為“零磁通”線圈，其是用鈦、鋁、銅、或其它導(dǎo)電材料制成的，并被安裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌兩側(cè)的行車線路120中，且被交叉地連接起來。在這樣的結(jié)構(gòu)中，各個轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中的矩形移動驅(qū)動磁體158將包括四個超導(dǎo)磁體，以與“零磁通”線圈相互作用而產(chǎn)生推力、懸浮力以及導(dǎo)向力。
在磁懸浮系統(tǒng)的初始啟動過程、或在緊急制動工作中，對應(yīng)的靜止驅(qū)動磁體152與移動驅(qū)動磁體158之間的排斥力、以及移動導(dǎo)向磁體154和靜止驅(qū)動磁體156之間的排斥力將不足以對車輛130進行懸浮或?qū)?。由于存在這樣的情況，希望能設(shè)置緊急驅(qū)動輪160和緊急導(dǎo)向輪162，以防止損壞車輛130、穩(wěn)定導(dǎo)軌118、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、或其它的構(gòu)件。優(yōu)選地是，這些緊急驅(qū)動輪160和緊急導(dǎo)向輪162是用鋼材、或其它剛性金屬或合金制成的，并被安裝到可伸縮的車軸(圖中未示出)上，其直徑足夠大，以便于可在穩(wěn)定導(dǎo)軌的頭部124與車體132之間形成一個間隙。作為備選方案，緊急導(dǎo)向輪160和緊急驅(qū)動輪162的安裝方式和工作方式與機電實施例相類似。
各個移動驅(qū)動磁體158與其對應(yīng)的靜止驅(qū)動磁體152之間的氣隙將在各個設(shè)施之間具有很大的變化，但不會對車輛130的行駛造成不良影響。在正常的巡航工作過程中，當(dāng)驅(qū)動磁體以及公差之間的尺寸被設(shè)計成可使得這些磁體之間的距離為6厘米時，單軌系統(tǒng)可獲得最佳的性能。
靜止導(dǎo)向磁體154、移動導(dǎo)向磁體156與靜止驅(qū)動磁體152、移動驅(qū)動磁體158的尺寸取決于車輛的尺寸、重量以及預(yù)計的載荷要求。一般來講，驅(qū)動磁體152、158應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生這樣大的排斥力其為預(yù)計最大載荷與車輛130自重的總和的兩倍。導(dǎo)向磁體154、156應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生這樣大的排斥力其為作用在車輛130上的最大預(yù)計橫向力、離心力以及風(fēng)力總和的兩倍。
為了對所獲得的電磁排斥力進行優(yōu)化，頂平面112和穩(wěn)定導(dǎo)軌118應(yīng)當(dāng)用合適的非磁性材料建造。頂平面112的優(yōu)選材料為混凝土，但是，應(yīng)當(dāng)用合適的非磁性材料來取代通常用在混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼材和鋼質(zhì)預(yù)應(yīng)力絲線?？捎枚喾N非磁性材料制造穩(wěn)定導(dǎo)軌118，這些材料包括(但不限于此)混凝土和強化塑料。
可通過多種方法向移動磁體154、158以及車輛130供電。例如，類似于上述討論的機電型實施例，可在縱向的穩(wěn)定導(dǎo)軌118上安裝絕緣的導(dǎo)體。但是，由于在移動磁體154、158以及靜止磁體152、156之間誤差限很小，所以可將導(dǎo)體安裝到穩(wěn)定導(dǎo)軌118的頂部上。另外，為了減小移動磁體154、158以及靜止磁體152、156之間的電磁干擾，導(dǎo)體最好是電磁性的。還可利用安裝在車輛130中的電池來向車輛130供電。
類似地，可通過多種方法將控制指令傳松給車輛130。例如，類似于電磁導(dǎo)體向車輛130的供電，可利用安裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌118預(yù)部上的一組單獨的電磁導(dǎo)體來將控制指令傳輸給車輛。作為備選方案，類似于采用在機電型實施例中所描述的、利用天線的車輛控制-通訊系統(tǒng)(VCCS)，可設(shè)置一感應(yīng)控制系統(tǒng)192。
車輛行車線路120和穩(wěn)定導(dǎo)軌118中靜止磁體所需要的所有電纜和控制系統(tǒng)192都可從垂直行車線路120的下方、經(jīng)穩(wěn)定導(dǎo)軌118的腹板傳送給磁體。
C.線性感應(yīng)電機系統(tǒng)本發(fā)明的第三實施例涉及這樣的內(nèi)容使用線性感應(yīng)電機系統(tǒng)。下面參見圖8，本發(fā)明的另一種實施例采用了線性電動機270，該電機27被容納在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架144中的，以便于對車輛230進行推動。在該實施例中，對于圖1-圖4所示實施例中的電動牽引電機，可用一線性電動機270進行更換維護。
可對上述機電型轉(zhuǎn)向架進行改動來容納線性電動機。圖1到圖4中的數(shù)字標(biāo)號10到66對應(yīng)于圖8中的標(biāo)號210到266。
最好是通過設(shè)想將一普通電動機的定子切開、并沿長度方向伸展開來理解線性電動機270。一種合適的導(dǎo)電材料被布置在展卷開定子的附近，這種導(dǎo)電材料例如為銅、鋁或其它材料。利用常規(guī)技術(shù)通入到展開定子中的交流電會與導(dǎo)電材料發(fā)生磁互感而形成移動的磁力場，該磁力場既作用在定子上，也作用在導(dǎo)電材料上。通過將移動磁場的極性顛反就可減慢車輛的速度或?qū)⑵渫Ｖ埂?br> 通過將一線性電動機270定位在車輛230上，并靠近沿縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌218的腹板222設(shè)置的導(dǎo)電材料，就將車輛推動著沿行車線路220移動。在該實施例中，線性電動機270可位于縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌218的任一側(cè)，或者可以在縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌218的兩側(cè)各設(shè)置一個線性電動機270。
作為備選方案，可沿腹板222安裝一組線性電動機，并在靠近腹板222的轉(zhuǎn)向架240或轉(zhuǎn)向架構(gòu)架244上安裝導(dǎo)電材料。在線性電動機270被安裝到腹板222上的情況下，縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌218和頂平面210可用強化塑料、玻璃纖維、或其它合適的非導(dǎo)電材料制成。
為了獲得最佳的性能，線性電動機270與安裝在轉(zhuǎn)向架240或轉(zhuǎn)向架構(gòu)架244上導(dǎo)電材料之間的距離應(yīng)當(dāng)不超過半英寸。
在希望將線性電動機270安裝到轉(zhuǎn)向架內(nèi)的情況下，線性電動機270的尺寸被設(shè)計成可安裝到橫向懸掛連桿機構(gòu)256的下方，并位于連桿機構(gòu)256與相鄰的腹板222之間。還可通過安裝支架(圖中未示出)將線性電動機270安裝到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架244上。
可利用多種技術(shù)向線性電動機270供電。在這樣的情況下只有一臺線性電動機270與縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌218相鄰，則可在腹板222上與設(shè)置有導(dǎo)電材料的那一側(cè)相反的側(cè)面上設(shè)置絕緣的供電導(dǎo)體和控制導(dǎo)體。作為備選方案，如果在縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌218的兩側(cè)都安裝了線性電動機270，則可沿縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌頭部224的頂面設(shè)置絕緣的供電導(dǎo)體和控制導(dǎo)體。另外，也可采用帶有開孔腹板的縱長穩(wěn)定導(dǎo)軌218。在此情況下，可沿行車線路220來設(shè)置絕緣的供電導(dǎo)體和控制導(dǎo)體。另外，也可利用設(shè)置在車輛230中的可充電電池(圖中未示出)來向線性電動機270和其它的輔助電器供電。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易理解可將上述的兩方面技術(shù)結(jié)合到一起，從而車輛可由沿穩(wěn)定導(dǎo)軌安裝的線性電動機進行驅(qū)動，并由安裝在行車線路中以及沿穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路設(shè)置的磁體提供磁懸浮。
E.車輛導(dǎo)軌的轉(zhuǎn)轍機本發(fā)明的另一項改進涉及易于將車輛330在兩條或多條行車線路328之間進行轉(zhuǎn)轍的能力。參見圖9、10以及圖11，本發(fā)明通過簡單地將一預(yù)定長度的柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌30在兩頂平面306、310之間擺轉(zhuǎn)，而允許車輛從某一頂部行車面306轉(zhuǎn)轍到另一頂平面上?？捎玫?710727號美國專利中公開的傳統(tǒng)方法、材料或技術(shù)來制造和支撐轉(zhuǎn)轍機自身。
下面參見圖9，圖中公開了一種改進的導(dǎo)軌轉(zhuǎn)轍機302。系統(tǒng)包括一基本為Y型的車輛導(dǎo)軌304，其具有一基本上為平面的頂面306。Y型車輛導(dǎo)軌304的根部合并到單個頂平面306上，其兩支臂被連接到一第二頂平面308和一第三頂平面310上。柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300的一端例如通過銷桿固定地安裝到Y(jié)型車輛導(dǎo)軌304的根部或基部附近，而其另一端則可在Y型車輛導(dǎo)軌304的兩支臂之間移動。圖10表示了這樣的狀態(tài)柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300分別處于其第一位置318和第二位置320。
柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300可用鋼材、鋁材、玻璃纖維增強的塑料、或其它合適的材料制成，只要該材料在橫向上是柔性的、且其強度足以抵抗由運行車輛所施加的作用力。柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300的長度可隨車輛的設(shè)計速度而變化。因而，速度較高，就需要柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300具有較長的長度。例如，當(dāng)車輛處于維修站場、并以較低速度運行時，轉(zhuǎn)轍機的長度只需要25英尺就足夠了。
柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300具有至少一條電纜，其設(shè)置在該穩(wěn)定導(dǎo)軌內(nèi)，以便于向至少一條安裝在柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌上的連續(xù)縱長絕緣導(dǎo)體供電。在Y型車輛導(dǎo)軌304的根部處，柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300與安裝在柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300上的連續(xù)縱長絕緣導(dǎo)體保持電路連接。
Y型車輛導(dǎo)軌304的每一支臂都包括一段穩(wěn)定導(dǎo)軌324，其具有一垂直腹板(圖中未示出)，該腹板支撐著一個向外上方延伸的頭部(圖中未示出)，該頭部形成了兩條穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路326。每一穩(wěn)定導(dǎo)軌324都被安裝到Y(jié)型車輛導(dǎo)軌304的頂面上，并與之平行，從而將頂平面劃分為兩條平行的行車線路328。位于Y型車輛導(dǎo)軌304支臂中的兩穩(wěn)定導(dǎo)軌324都具有至少一個絕緣的電觸點，其位于穩(wěn)定導(dǎo)軌的端部上或接近于端部，這些端部最靠近Y型車輛導(dǎo)軌304的根部。每一穩(wěn)定導(dǎo)軌324都具有至少一條電纜，其安裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌內(nèi)，用于向安裝在穩(wěn)定導(dǎo)軌324上的至少一條連續(xù)縱長絕緣導(dǎo)體供電。
對于柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300各個最終由指令確定的位置，位于柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300活動端上的至少一個電觸點會與Y型導(dǎo)軌304一支臂中穩(wěn)定導(dǎo)軌324上的對應(yīng)觸點對正，從而將電路閉合。通過導(dǎo)軌轉(zhuǎn)轍機，這樣的對正關(guān)系沿車輛行駛路線的形成了一條連續(xù)的絕緣導(dǎo)體。
可以想象這種利用轉(zhuǎn)轍機為車輛330形成連續(xù)電路連接的技術(shù)也可用來傳送上文針對其它實施例所討論的工作信號和控制信號。另外，也可根據(jù)需要用合適的非導(dǎo)電或非磁性材料來制造轉(zhuǎn)轍機構(gòu)件，以便于能允許上述討論的各種實施例在該轉(zhuǎn)轍機上有效地工作。
圖9、10和圖11公開了轉(zhuǎn)轍機的一種實施例，其用于將柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300的一端在Y型車輛導(dǎo)軌304的兩支臂之間移動。柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300的一個引導(dǎo)根部適于可動地插入到Y(jié)型車輛導(dǎo)軌304中的至少一個導(dǎo)槽332中。導(dǎo)槽332延伸在Y型車輛導(dǎo)軌304的兩分叉支臂之間，并被支柱支撐著，或簡單地被切入到Y(jié)型車輛導(dǎo)軌304中。優(yōu)選地，導(dǎo)槽332和引導(dǎo)根部或者是上了油脂的金屬、或者是塑料，以利用引導(dǎo)根部沿導(dǎo)槽332的移動。
在Y型車輛導(dǎo)軌304的兩分叉支臂之間，貫通Y型車輛導(dǎo)軌304地設(shè)置了一驅(qū)動槽334，以利于移動柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300的端部。柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300的活動端具有以驅(qū)動根部，該根部可動地容納在驅(qū)動槽334中。優(yōu)選地，驅(qū)動槽334和驅(qū)動根部或者是上油的金屬、或者是塑料，從而有利于驅(qū)動根部沿驅(qū)動槽334輕松地移動。驅(qū)動槽具有一狹窄的開孔，其穿通Y型車輛導(dǎo)軌304的底部。一杠桿臂338經(jīng)Y型車輛導(dǎo)軌304底部上的狹窄開孔可轉(zhuǎn)動地連接到驅(qū)動根部上。
利用一支撐架342在Y型車輛導(dǎo)軌304的下方安裝了一曲柄電機340。在曲柄電機340上可轉(zhuǎn)動地連接了一可伸縮的杠桿臂346，該杠桿臂與杠桿臂346相連接，使得曲柄電機340的轉(zhuǎn)動既能驅(qū)動可伸縮的杠桿臂346，也能驅(qū)動杠桿臂338，從而使柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300在其位于Y型車輛導(dǎo)軌304一支臂上的第一位置與位于另一支臂上的第二位置之間移動。
還可在柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300上直接連接諸如驅(qū)動滾輪等其它裝置，還可用液壓缸和活塞機構(gòu)、或帶輪和皮帶輪驅(qū)動電機來使柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌300偏轉(zhuǎn)。
可將本發(fā)明的單軌系統(tǒng)建造成不同的尺寸規(guī)模?！叭叽缦到y(tǒng)”適于干線運輸和通勤車輛(列車)，其中的通勤列車具有在單位時間內(nèi)輸送大量乘客的能力。這樣的系統(tǒng)還可用來進行輕型貨物運輸?！叭叽缦到y(tǒng)”的車輛例如為30英尺長、10英尺寬，且從行車線路的頂面到車輛頂棚的頂面之間進行測量時，高度約為10英尺。頂平面的寬度可以約為4英尺。
一種“半尺寸”系統(tǒng)涉及輕型車輛、輕的負載、以及較小的建筑規(guī)模。車輛可小到只能坐下6位乘客。例如，一種“半尺寸”車輛可以為12英尺長、5.5英尺寬、6英尺高?？蓪追N車輛連接成列車。單軌結(jié)構(gòu)的尺寸也能縮小，從而使頂平面的寬度約為30英寸。這樣的尺寸將很好地適用于工業(yè)場合、購物中心、娛樂休閑、機場、市集以及動物園。
對于具有所述尺寸的“全尺寸”系統(tǒng)和“半尺寸”系統(tǒng)的轉(zhuǎn)轍工作，柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌的可動端只能在其第一位置與第二位置之間移動很小的量—對于“全尺寸”系統(tǒng)為180厘米、對于較小的“半尺寸”系統(tǒng)則為115厘米。柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌的長度取決于車輛通過這些轉(zhuǎn)轍機時的速度有多快。對于優(yōu)化高速轉(zhuǎn)轍狀況，柔性穩(wěn)定導(dǎo)軌的長度應(yīng)當(dāng)大于75英尺。
還可建造具有中間尺寸的系統(tǒng)。另外，一種“半尺寸”車輛可設(shè)計成與“全尺寸”車輛在相同的單軌結(jié)構(gòu)上運行，只要“半尺寸”車輛的轉(zhuǎn)向架可跨騎在通常為“全尺寸”車輛所設(shè)計的穩(wěn)定導(dǎo)軌上、并能在該穩(wěn)定導(dǎo)軌上運行即可。
F.被加熱的行車路線和引導(dǎo)軌具體參見圖2、4和圖8，圖中公開了被加熱的行車路線和/或引導(dǎo)軌。如果單軌系統(tǒng)工作在冰點以下氣候的環(huán)境中，則希望對行車路線和/或引導(dǎo)軌進行加熱，以防止在這些結(jié)構(gòu)上凍結(jié)冰雪。
用于經(jīng)濟地對這些線路和導(dǎo)軌進行加熱的裝置包括這樣的措施在行車路線20和頭部24中嵌入加熱回路，該回路例如為流體管線21b(見圖2)、加溫電纜21a(見圖4)、或熱空氣導(dǎo)管21c(見圖8)。加溫介質(zhì)—例如為電力、熱流體或熱空氣，其利用公知的方法和裝置輸送到回路中，并優(yōu)選地通過一自動控制系統(tǒng)在需要時將這些回路觸發(fā)。
作為備選方案，可對現(xiàn)有的接觸軌76和控制回路進行改造以將熱量從這些軌道和回路傳遞到相鄰的區(qū)域，由此對行車路線和導(dǎo)軌周圍的區(qū)域進行加溫。另外，可對縱向梁進行絕熱處理，以保留任何儲存熱量或儲積的熱量，由此降低發(fā)生冰雪凍結(jié)的可能性。
G.備選的轉(zhuǎn)向架設(shè)計、導(dǎo)軌設(shè)計、以及驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖12，圖中公開了一種備選推薦的穩(wěn)定導(dǎo)軌400以及轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)。該構(gòu)造包括頂平面12、縱長梁14、頂部穩(wěn)定導(dǎo)軌18、行車路線20、頭部401、垂直腹板22、抬高的行車路線402、穩(wěn)定輪導(dǎo)路404、穩(wěn)定輪408、抬高的車輪410、驅(qū)動輪胎52、集電器28、控制回路412、單軌的中線414、導(dǎo)路和導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架416、設(shè)置在齒輪箱和盤制動器之間的錨固螺栓418、電機410、行星齒輪箱422、盤制動器424、盤制動器夾鉗426，驅(qū)動輪輪轂428、輪轂車軸螺栓430、車輛中的低地板432、輪胎上方的乘座高度434、以及驅(qū)動輪輪緣436。
具體來講，導(dǎo)軌400包括一標(biāo)準(zhǔn)的寬輪緣或I型梁，且沒有任何其它具有特殊形狀的頭部構(gòu)造。水平穩(wěn)定導(dǎo)輪408被設(shè)置在轉(zhuǎn)向架上，使得它們能緊壓著腹板22的上端部401行駛，穩(wěn)定輪408位于牽引驅(qū)動輪的前方或后方。另外，如圖所示，在兩對穩(wěn)定導(dǎo)輪408之間還設(shè)置了一對垂直的抬高滾輪410。
這兩對滾輪408、410具有各自的功能。也就是說，水平導(dǎo)輪408對車輛進行轉(zhuǎn)向，但還能抵抗車輛在沿導(dǎo)軌行駛時發(fā)生傾翻。垂直輪410是被預(yù)先加載的，以便于使驅(qū)動輪具有更大的牽引力—尤其是在通過曲線時，垂直輪還起到安全保險輪的作用，以防止車輛翻倒。垂直輪410將能抵抗上抬力的作用，在車輛上作用有過大的離心力和橫向風(fēng)時—尤其當(dāng)車輛行駛到曲線上、超高導(dǎo)軌(即傾斜線路)上時就會產(chǎn)生上抬力，由此在這些不利條件下能將車輛保持在線路上。
作為備選方案，如圖13所示，I型梁的頭部可略微帶有斜角。因而，如圖所示，垂直抬高輪將被安裝成略微成斜角，從而能沿該斜角頭部行駛。優(yōu)選地是，每個轉(zhuǎn)向架上可安裝六個引導(dǎo)輪，與第08/646198號美國申請中所公開的四引導(dǎo)輪機構(gòu)相反。添加另外兩個引導(dǎo)輪將會降低車輛發(fā)生脫軌的可能性。
下面參見圖14和圖15，圖中公開了一種備選推薦形式的穩(wěn)定引導(dǎo)輪和懸掛系統(tǒng)511。該引導(dǎo)輪和懸掛系統(tǒng)511包括頂平面512；縱長梁514；穩(wěn)定導(dǎo)軌518；行車路線520；垂直腹板522；頭部524；穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路526；車輛530中的地板表面528；車體532；車輛地板構(gòu)架534；設(shè)置在地板構(gòu)架下方的環(huán)形轉(zhuǎn)臺536；位于轉(zhuǎn)臺536與軸承之間的滑動支承面538；轉(zhuǎn)向架540；轉(zhuǎn)向架構(gòu)架544；車體垂直懸掛容座546；位于輪轂中的電動機548；夾鉗制動器549；位于輪轂內(nèi)的齒輪箱550；或者與車軸成直角的電動機551；驅(qū)動輪552；與車軸成直角的齒輪553；穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)輪554；為引導(dǎo)輪支撐組件所設(shè)置的可調(diào)整的杠桿臂連桿機構(gòu)556；連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的固定引導(dǎo)輪組件滑動容座構(gòu)架558；為焊接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的杠桿組件所設(shè)置的固定支撐架559、以防止車輪脫軌；可調(diào)節(jié)的氣壓彈簧墊560，其被設(shè)置在連桿機構(gòu)556和支架559之間；螺栓組件561；帶有容座構(gòu)架的滑動活塞562；引導(dǎo)輪與杠桿臂的可調(diào)節(jié)連接機構(gòu)563；內(nèi)置的懸掛阻尼裝置564，其被設(shè)置在杠桿臂和引導(dǎo)輪輪轂之間；真空或低氣壓隔室565，其設(shè)置在容座構(gòu)架的端部處；轉(zhuǎn)向架構(gòu)架樞轉(zhuǎn)環(huán)566；轉(zhuǎn)向架構(gòu)架支撐橫桿567，用于對樞轉(zhuǎn)環(huán)加載；地板構(gòu)架環(huán)支撐件568；滑動樞轉(zhuǎn)球的軸承環(huán)569，其被設(shè)置載轉(zhuǎn)向架構(gòu)架樞轉(zhuǎn)點和車輛地板構(gòu)架之間；垂直滑動區(qū)域570，其被設(shè)置在地板構(gòu)架和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間；以及轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和橫桿的圓形端部段572。
具體來講，如圖14和圖15所清楚表示的那樣，懸掛系統(tǒng)511包括一管狀組件558，其被固定到車輪轉(zhuǎn)向架544的前端構(gòu)架和后端構(gòu)架上，且位于兩個被焊接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架544上的端部支架559之間。兩個帶有滑動活塞容座構(gòu)架562的穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)輪554被各自的杠桿臂556緊壓到穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路526上，杠桿臂556具有遠程壓力控制氣墊560，該氣墊作用在杠桿臂556和固定支架559之間。
穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)輪554包括內(nèi)置的懸掛阻尼裝置564，其位于杠桿臂556和車軸連接件563之間。如圖23和24所示，帶有內(nèi)置無軸電機548、齒輪箱以及制動器550的車輪轉(zhuǎn)向架單元540被局部地設(shè)置在驅(qū)動輪552的輪轂內(nèi)，并繞一球軸承環(huán)566水平獨立地轉(zhuǎn)動，球軸承環(huán)被連接到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架544的縱長橫桿567上。車輪轉(zhuǎn)向架540的轉(zhuǎn)動是在固定于車輛530地板534上的小圓轉(zhuǎn)臺556內(nèi)發(fā)生的。
對于上述的構(gòu)造，作用在車輛上的所有橫向力經(jīng)地板534傳遞到轉(zhuǎn)臺569上，然后再傳遞給轉(zhuǎn)向架構(gòu)架樞轉(zhuǎn)環(huán)566，其中的橫向力例如是在有風(fēng)條件下、車輛加速和制動情況下、以及有離心力作用時產(chǎn)生的。由此，這些作用力被帶有引導(dǎo)輪554的引導(dǎo)輪組件511所抵擋，其中的引導(dǎo)輪554緊壓著穩(wěn)定導(dǎo)軌518。類似地，如結(jié)合圖22-25所描述和表示的那樣，作用在車輛530上的垂直力經(jīng)轉(zhuǎn)向架圓周轉(zhuǎn)臺環(huán)536、然后經(jīng)滑動支承面538傳遞給設(shè)置在轉(zhuǎn)向架544中的懸掛容座546。
下面參見圖16-18，圖中表示了一種備選形式的圓形車輪轉(zhuǎn)向架，其帶有一圓周球軸承轉(zhuǎn)臺。這些實施例包括一穩(wěn)定導(dǎo)軌引導(dǎo)輪組件6200；為引導(dǎo)輪組件所設(shè)置的杠桿臂6201；為引導(dǎo)輪組件所設(shè)置的活塞6202；活塞6202中的受控氣壓容座6204；位于活塞6202與杠桿臂6201之間的連桿機構(gòu)6206；內(nèi)部的引導(dǎo)輪減震裝置6208；為橡膠減震器所設(shè)置的管狀隔室6210；為球軸承轉(zhuǎn)臺所設(shè)置的剛硬支架6212；為引導(dǎo)輪所設(shè)的車軸螺栓連接件6214；形狀不規(guī)則的螺栓6217，其被連接到振動材料的內(nèi)部；車輪轉(zhuǎn)向架構(gòu)架6218；以及為軸螺栓和引導(dǎo)輪調(diào)節(jié)機構(gòu)所設(shè)的狹槽6220。
具體來講，圖16和圖1 7中公開了一種不帶有中央橫桿的、開口的圓形車輪轉(zhuǎn)向架構(gòu)架6218。具體參見圖16，穩(wěn)定導(dǎo)軌引導(dǎo)輪組件6200包括一活塞6202，其內(nèi)側(cè)具有受控的氣壓6204。如圖所示，氣壓6204是在由圓形轉(zhuǎn)向架構(gòu)架部分6203的前端和后端之間局部圍成的腔室中形成的。一杠桿臂6201從位于活塞6202端部上的鉸鏈6206、經(jīng)一管狀隔室6210延伸到引導(dǎo)輪連接件6214處。管狀隔室6210具有一彈性減震器6208，其被內(nèi)建在一管狀隔室6208中，該隔室被固定到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架下方，其中的減震器6208例如為橡膠或類似材料。隨著活塞6200內(nèi)受控氣壓6204的膨脹，杠桿臂6210將發(fā)生轉(zhuǎn)動，并繞樞軸螺栓6217對橡膠組件6216進行扭轉(zhuǎn)，迫使引導(dǎo)輪654對穩(wěn)定導(dǎo)軌618上穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路626的壓力增大。
下面參見圖17，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架6218包括一圓形轉(zhuǎn)向架構(gòu)架部分6203；活塞6202，其帶有位于活塞組件6200內(nèi)的受控氣壓6204；以及橡膠減震隔室6210。利用為車軸螺栓連接件6214所設(shè)置的開口槽6220(見圖16)，可容易地拆下引導(dǎo)輪。
引導(dǎo)輪組件6200由于其被局部地內(nèi)置到圓形車輪轉(zhuǎn)向架部分6203中，所以是非常簡單的，且只需要很小的空間和適配工作。另外，由于獨特的杠桿臂機構(gòu)和懸掛被鎖止到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架6203中，所以可極大地降低穩(wěn)定導(dǎo)軌引導(dǎo)輪654在無意中脫軌的可能性。
下面參見圖18，圖中表示了一種圓形的車輪轉(zhuǎn)向架，其包括一轉(zhuǎn)向架構(gòu)架6218，其具有前后兩個圓形的端部段6203，但不帶有內(nèi)部的橫桿。具體來講，如圖16和圖17所示，在車輛進行加速和制動的過程中，作用在驅(qū)動輪652和車輪轉(zhuǎn)向架6218上的作用力經(jīng)一圓形的圓周球軸承構(gòu)架6212(見圖17)進行傳遞，構(gòu)架6212被連接到車輛630的地板構(gòu)架634上。車輛轉(zhuǎn)向架6218在球軸承的圓周環(huán)6212(見圖17)內(nèi)轉(zhuǎn)動，該圓周環(huán)將水平的風(fēng)力和橫向離心力傳遞到車輛630的地板634中。車輛630的垂直力經(jīng)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架6218中的四個矩形支承件和懸掛容座裝置6210進行傳遞。如圖23和24所示，電機—齒輪—制動器組件648、650、649均是不帶轉(zhuǎn)軸的，它們被局部地內(nèi)建到驅(qū)動輪輪轂652中。
下面參見圖19，圖中表示了一種圓形的車輪轉(zhuǎn)向架，其包括一轉(zhuǎn)向架構(gòu)架745，構(gòu)架具有一橫桿767，該橫桿位于兩個圓形的端部段772之間，并在其中間部分處具有一樞轉(zhuǎn)環(huán)766。樞轉(zhuǎn)環(huán)766工作狀況與第08/646198號美國專利申請中所公開的樞轉(zhuǎn)螺栓非常相似。但作用力被分散到更大的環(huán)形區(qū)域上。因而，車輪轉(zhuǎn)向架具有更大的穩(wěn)定性。
樞轉(zhuǎn)環(huán)766將水平力經(jīng)一圓形的環(huán)周球軸承構(gòu)架769進行傳遞，其中的水平力例如是在有風(fēng)條件下、或車輛存在橫向加速度的過程中產(chǎn)生的，構(gòu)架769位于樞轉(zhuǎn)環(huán)的外側(cè)，而樞轉(zhuǎn)環(huán)是車輛730上地板構(gòu)架734的一部分。車輛730的垂直力通過四個支承件和懸掛容座7120進行傳遞。電機751被車輪轉(zhuǎn)向架745利用一直角的大小齒輪機構(gòu)支撐著。
下面參見圖20，圖中表示了一種驅(qū)動系統(tǒng)802，其用于將兩驅(qū)動輪804機械地連接到一臺電動機806上。具體來講，驅(qū)動系統(tǒng)包括一直列的傘齒輪單元808和一正齒輪單元810，這些齒輪單元形成了一個差速器。齒輪單元808、810被一低置的高速橫向聯(lián)軸812互連起來。
這樣的設(shè)計能實現(xiàn)整個乘客室長度范圍內(nèi)都具有很低的地板高度。另外，低置的橫向聯(lián)軸實現(xiàn)了兩車輪之間扭矩的剛性連接，以便于在急速啟動工作中能保持正弦運動。采用差速器所帶來的效果為當(dāng)拐彎時變速系統(tǒng)的應(yīng)力變??；輪胎的磨損減??；以及降低了噪音。
下面參見圖21和圖22，圖中表示了單軌車輛的一種空氣襯墊懸掛以及車輛的自動調(diào)高裝置9120。懸掛及調(diào)高裝置9120包括一車輛支承件9121、支承件的垂直側(cè)邊9122、壓力控制閥9124、空氣懸掛襯墊9125、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中凹陷容座的垂直側(cè)邊9126、位于氣墊之間的緩沖層9127、連接到車輛地板構(gòu)架下方的轉(zhuǎn)臺環(huán)9130、車輛轉(zhuǎn)向架的外表面9131、以及車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的內(nèi)表面9132。
具體來講，驅(qū)動輪胎952是單軌車輛的一系垂直懸掛。二系垂直系統(tǒng)是由四個矩形的空氣懸掛裝置9120構(gòu)成的，這些裝置陷入到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架940上的容座946中。每一空氣懸掛裝置都是由一個或數(shù)個空氣襯墊9125組成的，其具有一個支承件9121，該支承件的頂部部分地陷入到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架9131中。支承件的形狀被設(shè)計成能略微地偏垂到轉(zhuǎn)向架構(gòu)架940中，但基本上是水平的。
支承件9121的頂部上具有一個滑動面，其將車輛的重量經(jīng)連接到車輛地板構(gòu)架934上的轉(zhuǎn)臺環(huán)936傳遞到空氣襯墊9125的下方?？諝庖r墊9125與一自動氣壓控制閥9124相連接，該控制閥可將支承件9121保持在相同的高度上。
支承件的滑動表面938是由硬質(zhì)表面的材料制成的，該材料具有低的滑動摩擦系數(shù)，其例如為特氟隆(Teflon)或石墨。當(dāng)車輛行駛過導(dǎo)路的曲線段時，車輪轉(zhuǎn)向架940相對于車體930發(fā)生轉(zhuǎn)動。該轉(zhuǎn)動是在滑動支承和車輛的地板構(gòu)架之間、地板構(gòu)架與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間的垂直滑動區(qū)域570、以及轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的圓形端部段572和橫向桿之間發(fā)生的。
在空氣彈簧襯墊的三個水平層9127中設(shè)置了特殊的緩沖材料，用于對作用在車輛上的垂直沖擊進行緩沖。襯墊的數(shù)目、這些水平層的硬度和阻尼特性隨車輛尺寸以及預(yù)計垂直載荷而變化。
車輛的二系減振具有兩項功能。首先，其作為二系減振阻尼懸掛裝置，可抵抗在加速過程中和各個速度下出現(xiàn)的沖擊和其它類型的載荷。其次，其還作為自動調(diào)高裝置，從而使車輛內(nèi)地板的高度能在任何時候都保持在相同的高度上，而不受車輛中乘客數(shù)目的影響。例如，如果車輛中裝載了許多乘客，則自動控制的氣壓閥9124就會增大空氣懸掛襯墊9125中的壓力。類似地，當(dāng)車輛中僅有很少幾個乘客時，自動氣壓閥將會降低懸掛襯墊中的氣壓。這樣，在乘客上下站臺處，由于車輛的地板與上車斜坡在任何時候都處于同一高度，所以車輛地板面便于乘客更為有效地經(jīng)車門出入，并能使乘坐輪椅的殘疾乘客能將輪椅滾上、或滾下車輛，而不存在任何的地板高度差。
下面參見圖23和圖24，圖中表示了一種預(yù)先制出的、緊湊的、無車軸的電機—齒輪—制動器組件(即“MGB”)，該組件被內(nèi)置到單軌系統(tǒng)牽引驅(qū)動輪的輪轂中。這種結(jié)構(gòu)包括頂平面1002、縱長梁1004、頂部穩(wěn)定導(dǎo)軌1006、行車路線1008、垂直腹板1010、抬高的行車路線1012、穩(wěn)定輪導(dǎo)路1014、穩(wěn)定輪1016、抬高輪1018、驅(qū)動輪胎1020、集電器1022、控制回路1024、單軌的中線1026、導(dǎo)路和導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架1028、設(shè)置在齒輪箱和盤制動器之間的錨固螺栓1030、電動機1032、行星齒輪箱1034、盤制動器1036、盤制動器夾鉗1038、驅(qū)動輪輪轂1040、輪轂柱螺栓1042、車輛中的低地板1044、輪胎上方的乘座高度1046、以及驅(qū)動輪輪緣1048。
具體來講，參見圖23，電動機、行星齒輪箱以及夾鉗盤制動器都屬于一個緊湊單元，該單元沿車輪輪轂的中線設(shè)置，并部分地位于輪轂內(nèi)。MGB單元被轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和輪緣支撐著，且無須為驅(qū)動輪設(shè)置任何的輪軸。
在一種可能的優(yōu)選實施例中，采用了鋼制或鋁制的19.5英寸的標(biāo)準(zhǔn)輪緣。該MGB可作為一個整體單元進行制造和運輸，并被直接安裝到圖24所示的尚未安裝的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中。結(jié)果就是，相比于其它現(xiàn)有的可選形式，轉(zhuǎn)向架的重量將很輕，成本也很低，結(jié)構(gòu)也更為簡單。
圖23表示了相對于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、輪緣以及齒輪箱處于兩種可能位置的夾鉗轉(zhuǎn)動盤。對于左側(cè)的驅(qū)動輪，盤制動器被設(shè)置在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和輪緣之間。對于右側(cè)的驅(qū)動輪，制動器被安裝到行星齒輪箱的端部上。還可在緊湊的齒輪箱單元中設(shè)置輸入制動器或動態(tài)制動器。關(guān)于動態(tài)制動器的一個公知制造商為美國印地安那州LaFayette地方的Fairfield。
MGB組件使得車輪轉(zhuǎn)向架在車輛經(jīng)過小彎曲線時能繞樞轉(zhuǎn)點產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)動。
H.集電器的位置下面參見圖25和圖26，圖中表示了可能對絕緣電力回路76和控制回路90進行定位的備選位置。具體來講，在圖26中，供電回路76被設(shè)置在頭部24的頂部，控制回路90則被安裝到穩(wěn)定導(dǎo)軌的下凸緣77中。作為備選方案，如圖27所示，供電回路76也可被布置到下凸緣77上，而控制回路90則被布置到頭部的頂部上。當(dāng)然，也可根據(jù)需要采用這些回路位置設(shè)置與第5845581號美國專利中所提到的回路位置的組合形式。
I.車輛結(jié)構(gòu)和設(shè)計下面參見圖27A-31B，圖中表示了備選的車輛形狀、設(shè)計以及建造方法。具體來講，每節(jié)車廂都可包括一前鼻段1102、一中間車廂段1104、一車門通道1106、背對背的座椅1108、以及低地板1110或高地板1112。如果希望的話，可將多節(jié)車廂連接到一起而形成一列列車，其具有一前車廂1114和一后車廂1116。
下面參見圖27A和圖27B，每節(jié)車廂都可用預(yù)制的構(gòu)件制成，其中的預(yù)制構(gòu)件包括兩個鼻段1102，鼻段被固定到中間車廂段1104上。這種車輛的特征在于其為低地板結(jié)構(gòu)1110，其中，驅(qū)動輪在選定的位置處延伸到車輛地板的上方，而其余的地板則位于驅(qū)動輪頂部的下方。如圖所示，在輪胎突出于地板之外的區(qū)域上設(shè)置了座椅。但是，由于在輪胎的兩側(cè)設(shè)置了通道，所以這些地板空間是暢通的，因而乘客可自由地從車輛的一端行走到另一端。車輛優(yōu)選為是用航空鋁材制成的。
下面參見圖28A、28B和29B，圖中表示了形成了列車的多節(jié)車廂。具體來講，前車廂1114包括一個鼻段1102，其被固定到一中間車廂段1104上。后車廂1116也包括一個被固定到中間車廂段1104上的鼻段1102。其余所有中間車廂都只包括一中間車廂段1104，相鄰車廂之間的區(qū)域是開通的，使得乘客能自由地在各節(jié)車廂之間行走。
如圖28A、28B、29A、29B以及圖30所清楚表示的那樣，每節(jié)車廂都為高地板構(gòu)造，其中，整個地板都位于驅(qū)動輪的上方，從而從車輛的端部到端部、或者由幾節(jié)車輛聯(lián)接到一起而形成的列車中，地板空間都是暢通無阻的。各節(jié)車廂最好都是用航空鋁材制成的。
可根據(jù)需要設(shè)置多節(jié)中間車廂，以便于能滿足乘客的需求。類似地，也可對列車的尺寸(即中間段的長度)進行調(diào)節(jié)來應(yīng)對所需的乘客量。
下面參見圖29A和圖29B，圖中表示出了基本的車輛構(gòu)造，它們分別與圖28A和圖28B相對應(yīng)。但是，此情況中的車體優(yōu)選地是用復(fù)合材料制成的。
在圖31A和圖31B中公開了一種低型廓的快速客運車輛(PRT)。該車輛的尺寸和形狀被設(shè)計成可容納少量的乘客—例如六名乘客和一個輪椅。車輛的總高度小于普通乘客的身高。在車輛的兩側(cè)設(shè)置有中間滑動門或頂開門，門道的延伸范圍達到車輛橫截面積的一半，以便于乘客能在進入到車輛中或從車輛中退出時能站立起來。
考慮到車輛的形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計有多種形式，且所有這些形式都可用在本發(fā)明的導(dǎo)軌系統(tǒng)種，所以可按照乘客的需求，根據(jù)單天或季節(jié)來改變在這些系統(tǒng)上運行的車輛的尺寸和形狀。另外，每節(jié)車廂都被設(shè)計成可無需駕駛員地自動運行。例如，可通過沿穩(wěn)定導(dǎo)軌、行車路線的頂部或?qū)Я簝?nèi)部分安裝的感應(yīng)回路向各節(jié)車輛發(fā)送電子自動控制信號。
J.獲得提高的安全特性下面參見圖32，圖中表示了一種緊急導(dǎo)向輪機構(gòu)。具體來講，一保險導(dǎo)向輪構(gòu)架1202包圍著頭部1224。緊急導(dǎo)向輪1255(此處為圖中的導(dǎo)向輪1255a-1255b)被可轉(zhuǎn)動地安裝到構(gòu)架1202上，從而在車輛上的任何充氣輪胎出現(xiàn)故障的情況下，這些導(dǎo)向輪可與頭部1224上的導(dǎo)路1226相接合。還可在構(gòu)架1202上可轉(zhuǎn)動地安裝其它一些緊急導(dǎo)向輪1255(此處為圖中的導(dǎo)向輪1255c-1255d)，并使得這些導(dǎo)向輪可與頭部1224的上側(cè)進行接合。緊急導(dǎo)向輪1225可用實心的橡膠、尿烷或其它合適的非充氣材料制成。
在單軌系統(tǒng)中任何橡膠充氣輪胎—例如驅(qū)動輪或穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)向輪出現(xiàn)故障的情況下，緊急導(dǎo)向輪機構(gòu)利用其包圍著導(dǎo)軌的保險輪構(gòu)架1202使得緊急導(dǎo)向輪1255與導(dǎo)軌相接合，由此減小了車輛發(fā)生脫軌的可能性。構(gòu)架1202可被連接到轉(zhuǎn)向架或車輛的地板構(gòu)架上。
參見圖33A-33D，可將那些用作驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪的氣壓輪胎設(shè)計成包括內(nèi)部中間支撐結(jié)構(gòu)，在胎壓出現(xiàn)不利虧壓的情況下，這些結(jié)構(gòu)可保持輪胎的完整性。這種輪胎的一個公知制造商為新澤西州特倫頓市的HutchinsonIndustries Inc.，其所生產(chǎn)的這種輪胎的商標(biāo)為“RUN-FLAT”。
K.改進的轉(zhuǎn)轍性能圖34-圖39公開了改進的轉(zhuǎn)轍裝置。具體參見圖34-38，圖中表示了一種車輛轉(zhuǎn)轍機組件，其包括一行車路線13300、一穩(wěn)定導(dǎo)軌13301、一杠桿臂組件13302、一主線導(dǎo)路13303、一岔線導(dǎo)路13304、一側(cè)梁導(dǎo)路13305、一側(cè)梁或側(cè)塊13306、一側(cè)梁接觸輪13308、一側(cè)軌輪13309、一車輪轉(zhuǎn)向架構(gòu)架13310、一各為杠桿臂組件13302所設(shè)置的保護罩13311、一車輛地板構(gòu)架13312、一車輛13313、一固定的樞轉(zhuǎn)點13314、一可伸縮的活塞13315、以及位于側(cè)梁導(dǎo)軌13305上的一加寬的入口部分13316。
尤其是具體參見圖34-36可見改進的車輛轉(zhuǎn)轍機組件13302，該組件是自動控制的，并可由車載設(shè)備進行控制、或由一中央車輛控制中心進行控制。車載的轉(zhuǎn)轍操作包括在車輛從一主線導(dǎo)路13303分岔到另一岔線導(dǎo)路13304上的位置處，將位于線路13300頂部的一短段縱向穩(wěn)定導(dǎo)軌13301去掉。這一段導(dǎo)路具有平滑的無阻礙表面區(qū)13300，在該表面區(qū)上，帶有兩導(dǎo)向輪的車輪轉(zhuǎn)向架可被引導(dǎo)到另一導(dǎo)路上，且不與任何表面發(fā)生干涉。通過增加一側(cè)梁導(dǎo)軌13305來使車輛實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，該導(dǎo)軌13305被安裝到側(cè)梁導(dǎo)路13306的外側(cè)或行車路面的表面上。
當(dāng)一杠桿臂組件13302未工作時，其位于一保護罩13311中，保護罩被局限在車輛13313地板構(gòu)架13312的內(nèi)部或下方。當(dāng)組件被啟動以將車輛從一條導(dǎo)路13303轉(zhuǎn)轍向另一導(dǎo)路13304時，利用活塞13315使杠桿臂組件13302繞一固定點13314轉(zhuǎn)動，其中的活塞13315可伸長而迫使杠桿臂13302繞樞轉(zhuǎn)點13314轉(zhuǎn)動約90度。在該位置上，車輪13306與側(cè)梁導(dǎo)路或路面的外側(cè)相接觸，并將軌道車輪13309引導(dǎo)到導(dǎo)軌13305的開闊入口13316中。由于穩(wěn)定導(dǎo)軌13301已被去掉，所以車輛就會被車輛轉(zhuǎn)轍組件13302沿著表面從導(dǎo)路13303引導(dǎo)到導(dǎo)路13304。
當(dāng)車輪轉(zhuǎn)向架經(jīng)過了兩導(dǎo)路—即主線導(dǎo)路13303和岔線導(dǎo)路13304之間的交匯點處之后，就出現(xiàn)了正常的穩(wěn)定導(dǎo)軌，其將承擔(dān)對車輛的引導(dǎo)操作。在此位置點處，沿側(cè)梁導(dǎo)路13305的導(dǎo)軌就終結(jié)了，杠桿臂13302被停用，且自動地轉(zhuǎn)動90度而返回到位于車輛地板下方的保護罩13311中。
在本發(fā)明的單軌系統(tǒng)中，車載的轉(zhuǎn)轍裝置具有幾種應(yīng)用。例如，在維護站場，利用車載轉(zhuǎn)轍機，可將車輛從一條導(dǎo)路引導(dǎo)到一定數(shù)目的檢修、停靠庫區(qū)種。如果應(yīng)用了如圖38所示的岔線車站，則車輛的列車可被引導(dǎo)到一岔線導(dǎo)路上，同時另外的列車可仍然從主線導(dǎo)路通過。另一種應(yīng)用允許車輛在相同的高度上進行橫向轉(zhuǎn)轍—從一條主導(dǎo)路轉(zhuǎn)轍到另一導(dǎo)路或反之。
車載轉(zhuǎn)轍裝置的分岔區(qū)是一段相當(dāng)短的距離，該距離約為車輛的長度。為了使車輛具有超強的穩(wěn)固性一例如抵御作用在車輛上超強風(fēng)力的作用，可將分岔區(qū)保護或封閉起來，該保護或封閉例如是通過一透明的、氣泡形狀的封罩進行的。
下面參見圖39，圖中表示了一種備選形式的車輛導(dǎo)軌轉(zhuǎn)轍機。具體來講，如第08/646198號美國專利申請中所披露的那樣，該轉(zhuǎn)轍機包括曲柄電機14340、為第一車輛所設(shè)的線路表面14400、為第一車輛所設(shè)的穩(wěn)定導(dǎo)軌14401、轉(zhuǎn)動著的非柔性轉(zhuǎn)轍機14402、轉(zhuǎn)轍機的長度14404、交叉處14410、第一車輛14413、第一車輛的導(dǎo)路14414、相交點14415、第一車輛轉(zhuǎn)轍機的鎖止位置14416、轉(zhuǎn)轍機的中央樞轉(zhuǎn)點14418、轉(zhuǎn)轍機的轉(zhuǎn)角14420、第二車輛的線路表面14500、第二車輛的穩(wěn)定導(dǎo)軌145001、第二車輛14513、第二車輛14514、第二車輛的導(dǎo)路14514、以及第二車輛轉(zhuǎn)轍機的鎖止位置14516。
具體來講，圖39中所示的備選轉(zhuǎn)轍機設(shè)置了一段短的轉(zhuǎn)動非柔性轉(zhuǎn)轍機14402，其長度14404使得第一車輛14413和第二車輛14513可從獨立的單軌導(dǎo)路14414和14514進行轉(zhuǎn)轍，其中的兩導(dǎo)路在相同的高度上、在交叉處相互橫交。該轉(zhuǎn)轍是通過將穩(wěn)定導(dǎo)軌14401和14501之一的一短段繞位于調(diào)高區(qū)域14410頂面上的一中央樞轉(zhuǎn)點14410轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。
如圖39所示，當(dāng)轉(zhuǎn)轍機14402處于位置14416時，第一車輛14413被沿穩(wěn)定導(dǎo)軌14401引導(dǎo)著而通過交叉點14410，在位置14416上，轉(zhuǎn)轍機與穩(wěn)定導(dǎo)軌14401對齊。當(dāng)?shù)诙囕v14513接近交叉點時，轉(zhuǎn)轍機14402繞樞轉(zhuǎn)點14418逆時針轉(zhuǎn)動一個角度14420，從而轉(zhuǎn)轍機14402與處于第二鎖止位置14516的穩(wěn)定導(dǎo)軌14501對齊。
利用曲柄電機14340、杠桿臂14338、引導(dǎo)槽14332或與第08/646198號美國專利申請中所公開裝置類似的裝置來使轉(zhuǎn)轍機以角度14420在兩個位置14416、14516之間往復(fù)地轉(zhuǎn)動。
可從一單軌中央控制站對轉(zhuǎn)轍機執(zhí)行自動控制。另外，可容易對轉(zhuǎn)轍機進行改造來在三條或更多條交叉的行車路線之間進行轉(zhuǎn)轍。
L.預(yù)制的雙層導(dǎo)路除了在待結(jié)的第60/081337號美國專利申請的圖9A-圖10B中所公開的預(yù)制導(dǎo)路支撐結(jié)構(gòu)之外，圖40A-圖40B表示出了另外一種支撐結(jié)構(gòu)，圖中相同的元件將用相同的數(shù)字標(biāo)號指代。該支撐結(jié)構(gòu)的特征在于一管柱作為垂直立柱61、以及一T形懸臂支撐件被用作導(dǎo)路支撐件71。與上述討論的所有支撐結(jié)構(gòu)那樣，該支撐結(jié)構(gòu)可在施工現(xiàn)場之外用可攜帶的輕質(zhì)構(gòu)件預(yù)制而成。此處，支撐結(jié)構(gòu)包括六個構(gòu)件。這些構(gòu)件可被容易地運輸?shù)浇M裝位置、并能快速地進行安裝。
上文已參照優(yōu)選實施例對本發(fā)明的基本原理進行了描述和表示，很顯然，在不偏離本發(fā)明原理的前提下，可對這些實施例的結(jié)構(gòu)設(shè)置和細節(jié)特征進行改動?？紤]到本發(fā)明的原理可適用于多種形式的實施例，所以很顯然詳細的實施例僅是例示性的，不應(yīng)當(dāng)被看作是對本發(fā)明范圍的限定。反而是只要這些變型形式落入到后續(xù)權(quán)利要求及其等效形式的范圍內(nèi)，則所要求保護的發(fā)明就包括所有這些變型。
因而，本發(fā)明單軌系統(tǒng)在應(yīng)用時具有很大的柔性。其可被用在城市環(huán)境中，在此環(huán)境中，由于在眾多車站之間距離很短，所以速度被降低了，并能被用在鄉(xiāng)村環(huán)境中，在這樣的環(huán)境中，停車并不頻繁，并可利用磁懸浮技術(shù)的實施例而使速度高達300英里/小時。另外，本發(fā)明單軌系統(tǒng)的小尺寸使得單軌可被設(shè)置在城市、鄉(xiāng)村等多種地點位置處，由此可減小對環(huán)境的物理影響和美學(xué)破壞。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到本發(fā)明的單軌系統(tǒng)的造價將只是普通高架運輸系統(tǒng)的一半到三分之一。成本降低的原因是由于構(gòu)件的尺寸很小、建造材料的用量減少、且構(gòu)件可在工廠中批量制造、以及構(gòu)件可在現(xiàn)場用很少的工時組裝起來。
M.半磁懸浮單軌系統(tǒng)在支撐、導(dǎo)向以及推進方面，本發(fā)明的單軌系統(tǒng)實現(xiàn)了很大的柔性。如上文提到的那樣，可通過車輪組件或者全懸浮系統(tǒng)來實現(xiàn)支撐和導(dǎo)向。類似地，針對推進系統(tǒng)的柔性允許采用機電型驅(qū)動、磁懸浮、或線性感應(yīng)電機系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)例如是由Power Superconductors ApplicationCorporation制造的。盡管這些系統(tǒng)各自單獨地就可以使單軌系統(tǒng)經(jīng)濟、且相對有效。但如將這些系統(tǒng)組合起來—既包括車輪組件又包括磁懸浮型系統(tǒng)，則可獲得更大的益處。
參見圖41，圖中表示了有關(guān)半磁懸浮單軌系統(tǒng)的基本概念，其中，如下面將要詳細介紹的那樣，車輛30被車輪52和半磁懸浮系統(tǒng)部分地支撐著。類似于前面實施例中的單軌系統(tǒng)，半磁懸浮單軌系統(tǒng)采用了連接到頂平面12上的穩(wěn)定導(dǎo)軌18。穩(wěn)定導(dǎo)軌18包括被垂直腹板22支撐著的頭部24，頭部24包括兩條向外上方延伸的穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路52。車輛30包括車體32和轉(zhuǎn)向架40。在轉(zhuǎn)向架40上連接了車輪52以及半磁懸浮系統(tǒng)的幾個部分。本實施例的車輪52可對車輛30提供支撐。半磁懸浮系統(tǒng)也能提供支撐，并能進行導(dǎo)向和推進。
取決于所采用的構(gòu)件以及它們的相對構(gòu)造，半磁懸浮系統(tǒng)可在半磁懸浮系統(tǒng)中由氣隙1 59隔開的各個部分之間產(chǎn)生吸引力或排斥力。如果產(chǎn)生的是吸引力，則相對于轉(zhuǎn)向架40，吸引力的方向是向上的，從而減小了車輛30所施加的載荷。實質(zhì)上，吸引力可將車輪52上的一部分載荷轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定導(dǎo)軌18上。盡管排斥力自身是會增大作用在車輪52上的載荷的，但通過按照現(xiàn)有技術(shù)中的方式對半磁懸浮系統(tǒng)中由氣隙159隔開的部分之間的偏移進行設(shè)計，可使排斥力作用在向上方向，從而減小作用在車輪52上的載荷。
傳統(tǒng)的機電型單軌推進系統(tǒng)具有能效高的優(yōu)點。與車輛30被完全懸浮起來的全懸浮系統(tǒng)不同，機電型推進系統(tǒng)不需要任何能量來抬高車輛。但是，采用全懸浮系統(tǒng)的好處在于能提高速度。對輪胎磨損有影響的因素包括速度、負載重量、以及使用時間。因而，高速度、大載荷將趨于使輪胎快速磨損，因而為單軌系統(tǒng)的最高速度和最大載荷限定了實際上限。全懸浮系統(tǒng)不會受到輪胎磨損或輪胎最大速度的限制，因而以效率的降低為代價而提高了速度，效率的降低是由于要抬高車輛。因而，傳統(tǒng)的機電型單軌推進系統(tǒng)具有能效高的優(yōu)點，但該優(yōu)點的代價是速度受限，全懸浮系統(tǒng)則以效率為代價獲得了速度高的優(yōu)點。
半磁懸浮單軌系統(tǒng)包括兩種系統(tǒng)的元件，其既解決了機電單軌推進系統(tǒng)的速度受限問題，同時還達到了比全磁懸浮系統(tǒng)約高三倍的效率。通過減小作用在車輪上的載荷而獲得了更高的能效，由此而減小了磨損，并以這樣的方式實現(xiàn)了懸浮并不需要將車輛完全抬升起來。在優(yōu)選實施例中，當(dāng)車輛30停止時，其全部重量將由車輪52進行支撐，由此可降低對懸浮能量的要求。例如，當(dāng)速度在零到25英里/小時之間時，車輪52繼續(xù)支撐著車輛30的全部重量。隨著速度的進一步增加到25到140英里/小時之間，磁懸浮系統(tǒng)將減輕車輪52上承受的載荷，磁懸浮系統(tǒng)將支撐車輛重量的80％。在更高的速度上—優(yōu)選為超過200英里/小時，磁懸浮系統(tǒng)將完全支撐著車輛30?？偟貋碇v，半懸浮系統(tǒng)能獲得超過150英里/小時的速度。在圖51中列出了采用本發(fā)明系統(tǒng)所能達到的速度和加速度。
除了能提高運行過程中的效率之外，半懸浮系統(tǒng)還具有其它的優(yōu)點。全懸浮系統(tǒng)的總造價約為半懸浮系統(tǒng)造價的五倍。另外，全懸浮系統(tǒng)導(dǎo)路的寬度約為本發(fā)明中所用導(dǎo)路的兩倍，因而，本發(fā)明可減小單軌系統(tǒng)對環(huán)境的影響。通過采用車輪，還可獲得超出全懸浮系統(tǒng)的其它優(yōu)點。如果在高速時發(fā)生了斷電故障，車輪52將能支撐車輛30的重量，并能實現(xiàn)安全減速。還可用車輪52執(zhí)行復(fù)雜的控制，例如制動、加速、減速、以及在站臺處精確地停車。還可通過在車輪30中設(shè)置電磁電動機來實現(xiàn)應(yīng)急推進。
采用充氣輪胎就存在這樣的可能胎壓的降低將會妨礙車輛30的運行。為應(yīng)對這種情況的發(fā)生，可采用一控制系統(tǒng)，其可調(diào)節(jié)間隙159之間的距離，從而在發(fā)生這樣的情況時降低輪胎的負載。另外，上述的漏氣行駛技術(shù)將使車輛30能繼續(xù)行駛，直到能進行維修時為止。
圖42表示了一種半懸浮系統(tǒng)，其采用了一套用于進行支撐和導(dǎo)向的電磁系統(tǒng)，并采用了用于進行支撐和推進的兩磁懸浮線性感應(yīng)電機。在該實施例中，電磁系統(tǒng)包括一對電磁鐵155，它們被連接到轉(zhuǎn)向架40上，從而位于穩(wěn)定導(dǎo)軌18的兩側(cè)，電磁鐵155與穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26相互作用，導(dǎo)路26優(yōu)選地是用具有鋁涂層的鐵芯組成的，從而可對車輛30進行支撐和導(dǎo)向。磁懸浮線性感應(yīng)電機271與穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26發(fā)生相互作用，從而對車輛30提供推進。
圖43中的半懸浮系統(tǒng)采用了用于支撐和導(dǎo)向的電磁系統(tǒng)、以及用于推進的單個磁懸浮線性感應(yīng)電機271。電磁系統(tǒng)包括一對電磁鐵155，它們被連接到轉(zhuǎn)向架40上，從而位于穩(wěn)定導(dǎo)軌18的兩側(cè)，電磁鐵155與穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26相互作用，且也是用具有鋁涂層的鐵芯組成的，從而可對車輛30進行支撐和導(dǎo)向。磁懸浮線性感應(yīng)電機271被連接到車輛30上，并與垂直腹板22靠近。線性感應(yīng)電機271與垂直腹板22之間的互感作用是水平方向的，從而該實施例中磁懸浮線性感應(yīng)電機271是推進力的，而非用于支撐。
圖42和圖43中所表示的電磁系統(tǒng)形成了一個作用著吸引力的間隙159。通過一電子控制系統(tǒng)將氣隙159保持在約10毫米的尺度上，由此對吸引力進行調(diào)節(jié)。盡管通常是用空氣來填充間隙159，但也可采用其它能提供低摩擦接觸面的物質(zhì)，這些的物質(zhì)包括Kamantec、Teflon、或其它合適的潤滑劑。
作為電磁系統(tǒng)(其需要磁懸浮線性感應(yīng)電機來進行驅(qū)動)的替代措施，可采用一種電動力學(xué)系統(tǒng)，其采用與零磁通線圈相配套的電磁鐵。參見圖44，在穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26的附近設(shè)置了一對電磁鐵155。在穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26中嵌入了多個零磁通線圈157，其與電磁鐵155相互作用，從而對車輛30提供支撐、引導(dǎo)和推進。間隙159將電磁鐵155與零磁通線圈157分隔開，對于電動力學(xué)系統(tǒng)，其寬度通常為二到三英寸。圖45表示了電動力學(xué)的一種備選實施例，其中電磁鐵155的形狀與穩(wěn)定導(dǎo)軌18的結(jié)構(gòu)相一致而帶有拐角。除了設(shè)置在穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26中的零磁通線圈之外，還在垂直腹板22中另外嵌置了零磁通線圈157。
圖46和圖47表示了單個零磁通線圈157的結(jié)構(gòu)—包括優(yōu)選的尺寸，其中零磁通線圈157的形狀總體上為“8”字形。如圖48所示，必須在穩(wěn)定導(dǎo)軌18中、沿單軌系統(tǒng)的總長嵌入多個零磁通線圈157。為了形成支撐、引導(dǎo)、以及推進所必需的磁場和電場，要在各個零磁通線圈中通入電流。為了能利用電動力學(xué)系統(tǒng)，必須要用混凝土或聚合物等非導(dǎo)電材料來制造穩(wěn)定導(dǎo)軌18。
與電磁系統(tǒng)的吸引力不同，電動力學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的是排斥力。如本領(lǐng)域公知的那樣，通過將電磁鐵155與零磁通線圈157正確地對正，就可將排斥力指向上方，由此降低了作用在車輪52上的負載。
如圖49所示，穩(wěn)定導(dǎo)軌26也可以是沿水平延伸，而并非向外上方延伸。在半懸浮系統(tǒng)的這種實施例中，在垂直腹板22的相對兩側(cè)、以及水平延伸的穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26下方設(shè)置了兩電磁鐵。由電磁系統(tǒng)所產(chǎn)生的吸引力的支撐分量和導(dǎo)向分量作用在穩(wěn)定導(dǎo)軌18的不同部分上。在垂直方向上、作用在穩(wěn)定導(dǎo)軌導(dǎo)路26上的吸引力支撐著車輛30。類似地，作用向垂直腹板22的水平吸引力則用于沿穩(wěn)定導(dǎo)軌18對車輛30進行導(dǎo)向。如同上述采用電磁鐵系統(tǒng)的實施例，該實施例也需要由磁懸浮線性感應(yīng)電機27來提供推進。
圖50表示了曲線形狀的排斥式磁懸浮行車線性感應(yīng)電機159，其被安裝到車輛30中，該電機與頭部24中的靜止線圈157相互作用，提供組合到一起的導(dǎo)向、推進、以及部分或全部的懸浮作用。作為一備選實施例，曲線的排斥式磁懸浮行車線性感應(yīng)電機159也可被超導(dǎo)磁線圈所代替，從而利用線圈之間的排斥性相互作用來提供導(dǎo)向、推進以及部分或完全的懸浮作用。
在不悖離本發(fā)明設(shè)計思想和核心特征的前提下，還可用其它的特定形式來實施本發(fā)明。因而，本文中的實施例應(yīng)當(dāng)被看作是例示性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書限定，而不是由上述的描述界定，因而，落入到權(quán)利要求書或等效形式的范圍與含義內(nèi)的所有變型都應(yīng)當(dāng)被涵蓋在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單軌系統(tǒng)，其包括至少一輛被推進的車輛，其具有一車體和至少一個車輪組件；一支撐件，其具有一個基本上為平面的頂表面，所述平面的頂表面的寬度不超過所述車輛寬度的一半；一縱向的穩(wěn)定導(dǎo)軌，其被安裝到所述平面的頂表面上，且與之平行，并具有一腹板，腹板支撐著一個頭部；以及一控制系統(tǒng)，其通過一機構(gòu)向所述車輛提供導(dǎo)向、推進以及部分的支撐，所述機構(gòu)可保持所述車輛與所述穩(wěn)定導(dǎo)軌之間的間隙，所述車輪組件提供剩余部分的支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)是一電磁系統(tǒng)，所述電磁系統(tǒng)形成一個跨所述間隙的吸引力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述電磁系統(tǒng)是由安裝在所述車輛上的至少一個電磁鐵、以及設(shè)置在所述穩(wěn)定導(dǎo)軌中的磁性材料構(gòu)成的，所述電磁鐵被設(shè)置成靠近所述穩(wěn)定導(dǎo)軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述穩(wěn)定導(dǎo)軌是由鐵芯和鋁表面構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于在所述車輛上、靠近所述穩(wěn)定導(dǎo)軌設(shè)置了至少一臺線性感應(yīng)電機，所述線性感應(yīng)電機對所述車輛提供推進作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述電磁系統(tǒng)和所述磁懸浮線性感應(yīng)電機對所述車輛提供部分的支撐，所述車輪組件提供了剩余的支撐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)是一電動力學(xué)系統(tǒng)，所述電動力學(xué)系統(tǒng)形成跨所述間隙的排斥力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述電動力學(xué)系統(tǒng)是由安裝在所述車輛上的至少一個電磁鐵、以及安裝在所述穩(wěn)定導(dǎo)軌上的多個零磁通線圈構(gòu)成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述零磁通線圈為“8”字形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述零磁通線圈被嵌入到所述穩(wěn)定導(dǎo)軌中，所述穩(wěn)定導(dǎo)軌是用非磁性材料構(gòu)成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述電動力學(xué)系統(tǒng)對所述車輛提供推進作用。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述電動力學(xué)系統(tǒng)對所述車輛提供部分的支撐，所述車輪組件提供剩余的支撐。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述車輪組件包括一個或多個車輪，所述車輪是由金屬、金屬合金、橡膠或合成橡膠構(gòu)成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于一個或多個所述的車輪是充氣輪胎。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述輪胎具有漏氣行駛安全插入件。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于用于保持間隙的所述機構(gòu)包括一傳感器，所述傳感器可對所述單軌系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使得跨所述間隙的距離基本上保持恒定。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述間隙包括一低摩擦介質(zhì)，所述低摩擦介質(zhì)是固體、液體或氣態(tài)材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述車輛的速度在零到500公里/小時之間變動。
19.一種單軌系統(tǒng)，其包括至少一輛被推進的車輛，其是由一車體和至少一個車輪組件構(gòu)成的；一支撐件，其具有一個基本上為平面的頂表面，所述平面的頂表面的寬度不超過所述車輛寬度的一半；一縱向的穩(wěn)定導(dǎo)軌，其被安裝到所述平面的頂表面上，且與之平行，并具有一腹板，腹板支撐著一個頭部；以及一組合的導(dǎo)向—推進系統(tǒng)，所述導(dǎo)向—推進系統(tǒng)包括至少兩電磁鐵、以及安裝在所述車輛上的至少一磁懸浮線性感應(yīng)電機，所述電磁鐵和所述磁懸浮線性感應(yīng)電機與所述穩(wěn)定導(dǎo)軌中的磁性材料相互作用，從而對所述車輛提供導(dǎo)向、推進以及部分的支撐，所述車輪組件提供剩余的支撐。
20.一種單軌系統(tǒng)，其包括至少一輛被推進的車輛，其是由一車體和至少一個車輪組件構(gòu)成的；一支撐件，其具有一個基本上為平面的頂表面，所述平面的頂表面的寬度不超過所述車輛寬度的一半；一縱向的穩(wěn)定導(dǎo)軌，其被安裝到所述平面的頂表面上，且與之平行，并具有一腹板，腹板支撐著一個頭部；以及一組合的導(dǎo)向—推進系統(tǒng)，所述導(dǎo)向—推進系統(tǒng)是由安裝到所述車輛上的至少一個電磁鐵構(gòu)成的，所述電磁鐵與嵌入到所述穩(wěn)定導(dǎo)軌中的多個零磁通線圈相互作用，從而對所述車輛提供導(dǎo)向、推進以及部分的支撐，所述車輪組件提供剩余的支撐。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述電磁鐵被設(shè)置成靠近帶有所述零磁通線圈的所述穩(wěn)定導(dǎo)軌。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述穩(wěn)定導(dǎo)軌是用非磁性材料制成的。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的單軌系統(tǒng)，其特征在于所述零磁通線圈為“8”字形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于客運和輕型貨物運輸?shù)膯诬壪到y(tǒng)，其提供了一種支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)帶有基本為平面的頂表面(12)，系統(tǒng)還提供了一種穩(wěn)定導(dǎo)軌(18)，其具有一垂直腹板部分(22)，該部分支撐著一個頭部(24)。頭部(24)對車輛(30)進行引導(dǎo)，使其沿頂平面(12)運行，同時，固定到腹板部分(22)上的導(dǎo)體(76)通過固定到車輛(30)上的集電器向車輛(30)輸送電流。穩(wěn)定導(dǎo)軌(18)的一個部分(300)是柔性的，從而提供了用于將車輛(30)在多條線路之間進行轉(zhuǎn)轍的簡單而經(jīng)濟的裝置。本發(fā)明系統(tǒng)與多種車輛推進—懸掛系統(tǒng)均能良好地配合，這些推進—懸掛系統(tǒng)包括機電系統(tǒng)、磁懸浮或線性電動機。另外，系統(tǒng)可與半磁懸浮系統(tǒng)配套工作，在這樣的系統(tǒng)中，車輛部分地被車輪支撐著、部分地被磁懸浮支撐著。
文檔編號B61B13/06GK1501868SQ02807879
公開日2004年6月2日 申請日期2002年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月2日
發(fā)明者埃納·斯文森, 埃納 斯文森 申請人:埃納·斯文森, 埃納 斯文森