DE60220990T2

DE60220990T2 - Einschienensystem

Info

Publication number: DE60220990T2
Application number: DE60220990T
Authority: DE
Inventors: Einar Bend Svensson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: CA2437223A1; EP1363802B1; CN1501868A; JP2004535321A; US20010037747A1; EP1363802A1; KR100866003B1; KR20040004521A; JP4446659B2; EP1363802A4; US6450103B2; DE60220990D1; WO2002062612A1; ATE366200T1; HK1065289A1; AU2002245357B2; CN100413727C; CA2437223C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Einschienenpassagier- und Leichtfrachtgutsystem, umfassend ein Fahrzeug und eine verbesserte Schiene für ein derartiges System.
Schienen gebundene Fahrzeugsysteme wie auch Einschienensysteme, haben eine Vielzahl von Vorteilen, im Besonderen in überfüllten, urbanen Lebensräumen, dort wo die Straßenoberflächen durch den Verkehr und die traditionellen Formen des Massentransportes verstopft sind und beispielsweise Busse um den freien Raum mit dem vorhandenen Verkehr konkurrieren müssen. Beispielsweise arbeitet ein fest zugeordnetes aufgeständertes Fahrzeugsystem auf Führungswegen oberhalb der Stadtstraßen und ist deshalb unempfänglich für einen Verkehrsstau. Ein derartiges System stellt eine schnelle und überzeugende Art und Weise des Transportes von Menschen innerhalb einer Stadt bereit und es hilft tatsächlich den Verkehrsstau abzubauen.
Allerdings weisen bereits existierende aufgeständerte Schienenfahrzeugsysteme verschiedene Eigenschaften auf, die ihre weltweite Akzeptanz verhindert haben.
Erstens sind bekannte Aufnahmestrukturen, die verwendet werden, um den Führungsweg aufzuständern, schwer und übermäßig groß, was die Herstellung und die Installierung teuer macht. Derartige Strukturen sind schwer an einem zentralen Herstellungsort vorzufertigen, ebenso ist der leichte Transport, an den Ort, an dem sie letztendlich verbaut werden sollen, nicht zu gewährleisten.
Folglich müssen die Aufnahmestrukturen individuelle und unmittelbar an dem Ort, an dem sie auch verwendet werden sollen, hergestellt werden. Diese zeit- und aufwendige Herstellung derartiger Aufnahmestrukturen ist ein Hauptgrund für die exzessiven Kosten derartiger aufgeständerter Schienensysteme. Hinzu kommen noch die Unterschiede in dem Wetter, Temperatur und die Umgebung einer jeden individuellen Aufnahmestruktur an ihrem jeweiligen Herstellungsort und die Kombination derartiger Bedingungen untereinander in Verbindung mit der Notwendigkeit des ständigen Auf- und Abbaus der Geräte zur Herstellung zu dem jeweiligen Herstellungsort. Dies macht es sehr schwierig die Qualität und die Beständigkeit einer jeden Aufnahmestruktur effizient zu kontrollieren. Darüber hinaus neigen bekannte Führungsschienen und Wegstrecken dazu, Schnee und Eis zu akkumulieren, die dann den Betrieb der Fahrzeuge nachteilig beeinflussen können. Ebenso sind bekannte Drehgestelle, Fahrzeugrahmen, Führungsschienen und Weichenvorrichtungen komplex und teuer in ihrer Konstruktion.
Demnach besteht die Notwendigkeit für ein Schienen gebundenes Fahrzeugsystem, das beständig und ökonomisch außerhalb des Aufstellungsortes vorgefertigt werden kann und das leicht an den Ort der Aufstellung transportiert werden kann, das ein verbessertes, stabileres Schienen- und Drehgestelldesign ermöglicht, das ein verbessertes Weichensystem ermöglicht und eine ver besserte Aufbaugestaltung ermöglicht ebenso wie das Design, die Materialien, die für die Schienen verwendet werden, ebenso wie die Fahrzeuge und Fahrzeugkomponenten.
Die veröffentlichte Internationale Patent Anmeldung WO 00/27681 (Svensson) offenbart ein Beispiel eines Einschienensystems zum Transport von Passagieren und leichtem Frachtgut. Bei Svensson wird das Fahrzeug unterstützt und entweder durch einen elektromechanischen Antrieb oder durch magnetisches Schweben angetrieben.
Die Deutsche Patentanmeldung Nr. DE 4309722 (Bahn GmbH) offenbart ein Fahrgestell mit konstantem Luftspalt für Fahrzeuge mit Linearmotorantrieb. Das Fahrgestell weist Räder auf, die entlang der Unterseite einer oberen Lauffläche ablaufen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Den vorhergehenden Anforderungen zu genügen ist ein elementares Ziel der Erfindung.
Die Erfindung umfasst auch ein Einschienensystem, das ein oder mehrere der folgenden Verbesserungen umfasst:

1. ein Einschienenbahntransportsystem für Passagiere und leichtes Frachtgut, welches leicht und ökonomisch ist und den Aufbau mit geringem Kostenaufwand ermöglicht;
2. ein Einschienenbahnsystem mit einer stabilisierenden Führungsschiene, die ein tiefes Profil aufweist und die mit dem Fahrzeug mit einem unabhängigen Drehgestell, das einen e lektromechanischen Antrieb und ein Dämpfungssystem, ein magnetisches Schwebesystem oder ein lineares elektrisches Motorsystem für den Antrieb des Fahrzeugs aufweist, in Verbindung steht;
3. ein Einschienenbahnsystem mit wenigstens einem längs verlaufenden Leiter, der an und parallel zu der stabilisierenden Führungsschiene befestigt ist und wenigstens ein elektrisches Kabel umfasst, das sich innerhalb der stabilisierenden Führungsschiene und längs verlaufend zu dem Leiter erstreckt;
4. ein Einschienenbahnsystem, das ein Mittel zum Empfang innerhalb eines Fahrzeuges in einem Einschienenbahnsystem zur Verfügung stellt, die elektrische Informationen durch einen Leiter leitet;
5. ein Einschienenbahnsystem mit einer geheizten Führung und/oder stabilisierenden Schienen;
6. ein Einschienenbahnsystem mit einem verbesserten Laufweg, Führungsschiene und Drehgestelldesign, welches den Betrieb und die Konstruktion eines derartigen Systems erleichtert;
7. ein Einschienenbahnsystem, das eine alternative Antriebsradkonfiguration umfasst;
8. ein Einschienenbahnsystem, das verbesserte Geräte und Gerätematerialien umfasst;
9. ein Einschienenbahnsystem, das verbesserte Sicherheitseinrichtungen umfasst; und
10. ein Einschienenbahnsystem, das verbesserte Weichensysteme zum Umschalten zwischen zwei oder mehreren Führungswegen umfasst.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Einschienenbahnsystem zur Verfügung, bestehend aus:
Wenigstens einem angetriebenen Fahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau und mit wenigstens einer Radanordnung;
Einer Stütze mit einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche, wobei die besagte ebene Oberfläche eine Weite aufweist, die nicht größer als die Hälfte der Weite eines maßstäblichen Fahrzeuges ist;
Eine längs verlaufende stabilisierende Führungsschiene, die parallel und auf der Oberseite der ebenen Oberfläche befestigt ist und eine Rippe aufweist, die mit einem Haltekopf versehen ist; und
Einem Steuerungssystem, wobei der erste Teil des Steuerungssystems im Fahrzeug angeordnet ist und ein zweiter Teil des Steuerungssystems an der stabilisierenden Führungsschiene angeordnet ist, der erste und der zweite Teil des Steuerungssystems interagierend ausgebildet sind, um so die Wegführung, den Antrieb und die Abstützung des Fahrzeuges entsprechend von einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden ausgewählten Betriebsarten auszuführen, wobei in einer ersten Betriebsart das Kontrollsystem ohne ein wesentliches Anheben eine Wegführung bildet, die durch ein Schienensystem erzeugt wird, wobei die Radanordnung für das Fahrzeug bei Geschwindigkeiten von bis zu 40 km/h (25 mph) eine vollständige Unterstützung bildet, wenn das Fahrzeug sich während der ersten Betriebsart in der Startphase, beim vorzeitigen Halten und während Not fallmaßnahmen betrieben werden, wobei in einer zweiten Betriebsart das Kontrollsystem die Wegführung mit einem teilweise Anheben bildet, das von einem Schweben unterstützt wird, das durch Aussparungen aufrecht erhalten wird, die zwischen dem Fahrzeug und der stabilisierenden Führungsschiene verlaufen, die Radanordnung eine Restunterstützung ausbildet, wobei das Fahrzeug in der zweiten Betriebsart mit einer Geschwindigkeit zwischen 40 und 225 km/h (25 bis 140 mph) betrieben wird und eine dritte Betriebsart, in der das Steuerungssystem die Wegführung mit einer im Wesentlichen vollen Unterstützung von dem Schwebezustand, der durch die Aussparungen zwischen dem Fahrzeug und dessen stabilisierender Führungsschiene aufrecht erhalten wird, die Radanordnung im Wesentlichen losgelöst von der ebenen Oberfläche ist und im Wesentlichen keine Unterstützung für das Fahrzeug ausbildet, wobei das Fahrzeug in der dritten Betriebsart mit Geschwindigkeiten über 225 km/h (140 mph) betrieben wird.
Ein verbessertes Fahrzeug, ein Drehgestell, Bahnschienen und Aufnahmestrukturen und deren Ausgestaltungen sind ebenfalls offenbart.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale der vorgenannten Erfindung, von denen ausgegangen wird, dass sie neu sind, werden im Besonderen im Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung ihrerseits allerdings wird zusammen mit ihrem Gegenstand und den daraus erwachsenen Vorteilen am Besten im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung und in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, wobei:
1 ist eine Schnittdarstellung von einem typischen Einschienenbahnsystem, konstruiert gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darauf laufenden Fahrzeug.
2 ist eine teilweise schematisch dargestellte Schnittzeichnung am Ende der ebenen Oberfläche und der stabilisierenden Führungsschiene mit einem beräderten Fahrzeug, das darauf fährt.
3 ist eine schematische Schnittdarstellung von oben auf die ebene Oberfläche und die stabilisierende Führungsschiene mit einem alternativen beräderten Fahrzeug, das darauf fährt.
4 ist eine vergrößerte teilweise schematische Schnittdarstellung der ebenen Oberfläche der stabilisierenden Führungsschiene mit einer Darstellung der Steuerungsleitungen und den isolierten Kontaktschienen in einer größeren Detailfülle.
5 ist eine Draufsicht auf einen Doppelstromabnehmer einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Teilansicht einer induktiven Kommunikationssammelführungsschiene gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Schnittdarstellung des Endes der ebenen Oberfläche und der stabilisierenden Führungsschiene mit einem magnetisch schwebend und angetriebenen Fahrzeug, das darauf fährt.
8 ist eine schematische Schnittdarstellung der ebenen Oberfläche und der stabilisierenden Führungsschiene mit einem linearen Elektromotor und einem damit angetriebenen Fahrzeug darauf.
9 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform auf eine Weiche gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend flexible stabilisierende Führungsschienen, die in der geschalteten Position dargestellt sind.
10 ist eine Schnittdarstellung durch das Ende einer Ausführungsform der Weiche mit einem Kurbelwellenmotor und einer Hebelarmanordnung entlang der Linie 10-10 in 9.
11 ist eine Seitenschnittdarstellung einer Ausführungsform der Weiche mit einem Kurbelwellenmotor und einer Hebelarmanordnung entlang der Linie 11-11 in 9.
12 ist eine vergrößerte Teilschnittdarstellung auf die ebene Oberfläche der stabilisierenden Führungsschiene und der Führungsradanordnung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung der ebenen Oberfläche der stabilisierenden Führungsschiene und der Führungsradanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine schematische Schnittdarstellung der ebenen Oberfläche und der stabilisierenden Führungsschiene, mit einem beräderten Fahrzeug, das ein System der Führungsraddämpfung aufweist und in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
15 ist eine schematische Schnittdarstellung durch das Dämpfungssystem gemäß 14.
16 ist eine schematische Schnittdarstellung eines kreisförmigen Raddrehgestells gemäß mit einer Alternative einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung des kreisförmigen Raddrehgestells gemäß 16, wobei die mögliche Orientierung an einer stabilisierenden Führungsschiene dargestellt ist.
18 ist eine schematische Schnittdarstellung auf ein kreisförmiges Raddrehgestell ohne eine Querstrebe in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 ist eine schematische Schnittdarstellung eines kreisförmigen Raddrehgestells mit einer Querstrebe und der möglichen Orientierung des Antriebsrades und der Motoren in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Antriebssystems mit einer möglichen Orientierung des Antriebsgetriebes und des Motors in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
21 ist eine Draufsicht auf eine Auflagerdämpfung und eine automatische Fahrzeugnivellierungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
22 ist eine Schnittdarstellung durch die Auflagerdämpfung und die automatische Fahrzeugnivellierungsvorrichtung entlang der Linie 22-22 in 21.
23 ist eine vergrößerte schematische Draufsicht auf eine kompakte Motor-Getriebe-Brems-Anordnung, die in die Radnabe der Antriebsräder in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
24 ist eine vergrößerte schematisch Draufsicht auf eine Drehgestellanordnung zur Aufnahme der Motor-Getriebe-Bremsanordnung gemäß 23.
25 ist eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung auf die ebene Oberfläche der stabilisierenden Führungsschiene, mit einem möglichen alternativen Ort für die Steuerungsleitung und die isolierten Kontaktschienen.
26 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht der ebenen Oberfläche und der stabilisierenden Führungsschiene mit zusätzlichen möglichen alternativen Befestigungen für die Steuerungsleitungen und die isolierten Kontaktschienen.
27A ist eine Seitenansicht eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Einzelfahrzeug eingerahmt mit Flugzeugaluminium und einem tief liegenden Boden.
27B ist eine Draufsicht auf das Fahrzeug gemäß 27A.
28A ist eine Seitenansicht eines Fahrzeuges in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausfüh rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit drei Fahrzeugen, die zu einem Zug zusammengefasst sind, wobei jedes Fahrzeug aus Flugzeugaluminium hergestellt ist und einen hoch liegenden Boden aufweist.
28B ist eine Draufsicht auf das Fahrzeug gemäß 28A.
29A ist eine Seitenansicht auf ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit drei Wagen, die zu einem Zug zusammengefasst sind, wobei jeder Wagen aus Kompositmaterial hergestellt ist und einen hohen Boden aufweist.
29B ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß 29A.
30 ist eine vergrößerte Schnittzeichnung entlang der Linie 30-30 gemäß 29B mit einer Darstellung der möglichen Orientierung von Fahrgästen und der Komponenten einer Einschienenbahn.
31A ist eine Seitenansicht auf ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Tiefenprofil und angepasst als ein Sechssitzer für Passagiere und einem Rollstuhl.
31B ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß 31A.
32 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Notführungsradanordnung mit Darstellung der möglichen Orientierung an einer Führungsschiene in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
33A eine Teilschnittdarstellung eines flachen Laufreifens zur Verwendung für ein Einbahnenschienensystem in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
33B ist eine auseinander gezogene isometrische Darstellung der in dem flach laufenden Rad gemäß 33A umfassenden Komponenten.
33C ist eine Schnittdarstellung durch den flach laufenden Reifen gemäß 33A in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
33D ist eine Schnittdarstellung des flach laufenden Reifens gemäß 33A in Übereinstimmung mit einer alternativen bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
34 ist eine teilweise Seitendarstellung von oben auf ein Fahrzeug mit einer bordeigenen Weichenanordnung in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
35 ist eine schematische Schnittdarstellung der Weichenanordnung gemäß 34.
36 ist eine Draufsicht auf die Weichenanordnung gemäß 34.
37 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugweichenabfertigungsgebiet in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
38 ist eine schematische Draufsicht auf eine mögliche nicht angeschlossene Station aufnehmend eine Fahrzeug eigene Weiche in Übereinstimmung mit ei ner bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
39 ist eine Alternative bevorzugte Fahrzeugweichenvorrichtung in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
40A ist eine Vorderansicht auf die Führungswegaufnahmestruktur in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
40B ist eine auseinander gezogene Darstellung der Führungswegaufnahmestruktur gemäß 40A.
41 ist eine schematische Schnittdarstellung durch die ebene Oberfläche und die stabilisierende Führungsschiene, die ein halb schwebendes Fahrzeug in Übereinstimmung mit dem Semi-Magnetschwebebahn-System gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
42 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine erste Ausführungsform des Semi-Magnetschwebebahn-Systems darstellt, wobei das Schweben dadurch erreicht wird, dass ein elektromechanisches System verwendet wird.
43 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine zweite Ausführungsform des Semi-Magnetschwebebahn-Systems zeigt, wobei das Schweben dadurch erreicht wird, dass ein elektromechanisches System verwendet wird.
44 ist eine schematische Schnittdarstellung, durch eine erste Ausführungsform des Semi- Magnetschwebebahn-Systems, wobei das Schweben durch die Verwendung eines elektrodynamischen Systems erreicht wird.
45 ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführungsform des Semi-Magnetschwebebahn-Systems, wobei das Schweben durch das Verwenden eines elektromechanischen Systems erreicht wird.
46 ist eine schematische Darstellung einer Nullfluxspule, wie sie für ein elektrodynamisches System verwendet wird.
47 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Nullfluxspule, die eingebunden ist in eine stabilisierende Führungsschiene.
48 ist eine Profildarstellung einer stabilisierenden Führungsschiene mit eingebauten Nullfluxspulen.
49 ist eine schematische Schnittdarstellung mit einer wechselnden Ausführungsform des Semi-Magnetschwebebahn-Systems, wobei das Schweben durch die Verwendung eines elektromechanischen Systems erreicht wird und der stabilisierende Führungsweg horizontal ausgerichtet ist.
50 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine wechselnde Ausführungsform des Semi-Magnetschwebebahnsystems darstellt, wobei das Schweben dadurch erreicht wird, dass ein gekrümmter, abstoßender linearer Magnetschwebe-Induktions-Fahrmotor verwendet wird.
51 ist eine Grafik, die die potentiellen Geschwindigkeiten und Beschleunigungswerte der bevorzugten Ausführungsformen des Einschienenbahnsystems darstellt.
Genaue Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Ein Einschienenbahnsystem umfassend eine Aufnahmestruktur, eine Wegstrecke, eine Führungsschiene, ein Schienen gebundenes Fahrzeug und Vorrichtungen zum Schalten des Schienen gebundenen Fahrzeuges zwischen wenigstens zwei Fahrtwegen in Übereinstimmung mit einer Vielzahl von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wie sie in den 1 bis 40b dargestellt sind.
A. Allgemeine Herstellung und Anordnung
Das Einbahnenschienensystem ist der vorliegenden Erfindung gemäß 1 umfasst eine ebene Oberfläche 12 und eine oder mehrere Fahrzeuge 30, die darauf laufen. Die ebene Oberfläche 12 kann auf der Oberseite einer Betonplatte oder bevorzugterweise eines längs verlaufenden Trägers angeordnet sein, die aus einer Vielzahl von Platten oder längs verlaufenden Trägerteilen (nicht dargestellt) durch übliche Mittel am jeweiligen Ende miteinander verbunden sind. Der längs verlaufende Träger 14 kann im Querschnitt eine umgedrehte U-Form aufweisen oder ein hohles Rechteck oder Trapez oder jede andere hohle Konfiguration umfassen, die eine ebene Oberfläche 12 aufweist. Die vorliegende Erfindung kann für die Verwendung in einem Tunnel oder für den U-Bahngebrauch für den bodennahen Einsatz angepasst werden oder einen aufgeständerten Trägerweg oberhalb des Untergrundes, der durch Säulen abgestützt wird, unter der Verwendung von üblichen Techniken oder Stützen, wie sie in dem US Patent Nr. 3,710,727 offenbart worden sind.
Die stabilisierende Führungsschiene 18 ist an der Oberfläche und parallel zu der ebenen Oberfläche 12 befestigt. Wie in den 2 und 3 dargestellt, teilt die sta bilisierende Führungsschiene 18 die ebene Oberfläche 12 in zwei parallel zueinander verlaufenden Fahrzeuglaufwegen 20. Die stabilisierende Führungsschiene 18 kann entweder aus festem oder flexiblem Material bestehen außer in den Gebieten, dem die stabilisierende Führungsschiene aus einem flexiblen Material bestehen muss, um das Verfahren der stabilisierenden Führungsschiene 18 von der einen ebenen Oberfläche 12 zu der anderen ebenen Oberfläche 12, wie es unten noch beschrieben wird, zu ermöglichen. Dementsprechend kann die stabilisierende Führungsschiene 18 aus Beton, aus Stahl, aus Aluminium, aus Faser verstärktem Fiberglas, aus Hartplastik oder aus anderem passenden Materialien hergestellt sein. Wenn die stabilisierende Führungsschiene 18 aus Beton besteht, kann ein Metall oder ein harter nicht metallischer Aufsatz (nicht dargestellt) auf den Kopf der stabilisierenden Führungsschiene 18 angepasst werden, um die Abnutzung oder das Brechen verursacht durch den Fahrzeugverkehr darauf zu verhindern, was nachstehend näher beschrieben wird.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die stabilisierende Führungsschiene 18 ein vertikales Netz 22, das einen aufwärts gerichteten und sich äußerlich erstreckenden Kopf 24 trägt und zwei stabilisierende Führungsfahrbahnen 26 ausbildet. Das vertikale Netz 22 und der Kopf 24 können, wie in 2 dargestellt, hohl ausgebildet sein oder einen abgeänderten Doppelträger, wie in 4 dargestellt, ausbilden.
Die ebene Oberfläche 12 ist annähernd 4 Fuß breit und für ein Full-Scale-System ausgelegt und ist nicht mehr als die Hälfte des Querschnittes eines Full-Size-Fahrzeuges 30 ausgebildet. Der Querschnitt der ebenen Oberfläche 12 wird schmaler, wenn das Einschienenbahnsystem 10 das Fahrzeug 30 umfasst und für einen kleineren Maßstab konstruiert worden ist.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, besteht das Fahrzeug 30 aus einem Fahrzeugkörper 32 und wenigstens einem Drehgestell 40. Jedes Drehgestell 40 umfasst einen vertikalen und horizontalen Drehpunkt 42 und einen Drehgestellrahmen 44. Das Fahrzeug 30 verfügt über eines von drei Antriebssystemen (beispielsweise elektromechanischen Antrieb, magnetischen Schwebeantrieb oder linearelektrische Motoren). Jeder der Antriebe wird nachstehend näher beschrieben. In jedem der Fälle ruht der Fahrzeugkörper 32 auf der Oberfläche des Drehgestellrahmens 44 und ist mit diesem über das Dämpfungssystem 46 mit ihm verbunden und erlaubt es dem Drehgestell 40 so sich unabhängig von jedem anderen Drehgestell und dem Fahrzeugkörper 32 über einen Drehpunkt 42 zu drehen. In bevorzugter Weise umfasst der Fahrzeugkörper 32 ein Fahrzeugchassis 34, das mit Schlitzen (nicht dargestellt) versehen ist, um den Drehpunkt 42 für ein jedes Drehgestell 40 aufnehmen zu können. Der Drehpunkt 42 ist als Abscherbolzen ausgebildet.
Wie in 2 dargestellt, ruht das Chassis 34 auch auf einer ringförmig ausgebildeten Drehplattform 36, die mit dem Drehgestellrahmen 44 über Walzen 28 miteinander in Wirkverbindung stehen und so eine zusätzliche horizontale Stabilität begründen. Das Fahrzeugchassis 34 und der Drehgestellrahmen 44 können aus Stahl, Aluminium oder Fiberglasmaterialien bestehen.
Das Hauptdämpfungssystem für das Fahrzeug 30 wird in Verbindung mit dem Antriebssystem, das unten näher beschrieben ist, gebildet. Eine zweite vertikale Dämpfung kann durch ein oder mehrere Paare von vertikalen Federn vorgesehen sein, die eine laterale Rückhaltekraft 46 aufweisen, um den Fahrzeugboden auf das selbe Niveau für unterschiedliche Passagierzahlen oder Stückgutladungen zu halten. Die vertikalen Federn 46 sind zwischen den Walzen 38 und dem Drehgestellrahmen 44 angeordnet. In bevorzugter Weise sind die vertikalen Federn 46 automatisch Niveau regulierend sich selbst aufpumpende Luftfedern.
B. Elektromechanischer Antrieb und Dämpfungssystem
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein oder mehrere elektrisch angetriebene Drehgestelle 40, die über Räder verfügen. Wie in 2 dargestellt, kann jedes Drehgestell 40 eine Achse 48 umfassen, die mit dem Drehgestellrahmen 44 verbunden ist und im Wesentlichen senkrecht zu dem Fahrzeuglaufweg 20 ausgebildet ist. Eine Antriebsradanordnung 50 weist ein oder mehrere Paare von Antriebsrädern 52 auf, die der Achse 48 zugeordnet sind. Alternativ hierzu, wie in der 3 dargestellt, kann jedes Drehgestell 40 zwei Achsen 48 umfassen, die dem Drehgestellrahmen 44 zugeordnet sind und im Wesentlichen senkrecht zu dem parallel verlaufenden Fahrzeuglaufweg 20 zugeordnet sind. Ein oder mehrere Antriebsräder 52 sind mit jeder Achse 48 verbunden. In beiden 2 und 3 sind die Antriebsräder 52 innerhalb des Drehgestellrahmens 44 angeordnet und so ausgebildet, dass sie auf dem Fahrzeuglaufweg 20 fahren können. Die Antriebsräder 52 können als Festkörper, Gas gefüllt, Luft gefüllt oder in bevorzugter Weise Schaum gefüllter Gummi oder synthetischer Gummi ausgebildet sein.
Bei einem Fahrzeug 30, das länger als 12 Fuß ist, umfassen alle elektromechanisch angetriebenen Drehgestelle 40 wenigstens ein erstes und ein zweites Paar von Führungsrädern 54, die durch die Antriebsräder 52 getrennt sind. Bei einem Fahrzeug, das weniger als 12 Fuß lang ist, wird nur ein einzelnes Paar von Führungsrädern 54 gebraucht, die mit jedem Satz der Antriebsräder 52 verbunden sind.
Jedes Paar Führungsräder 54 überspannt die stabilisierende Führungsschiene 18. Jedes einzelne Führungsrad 54 ist mit dem Drehgestellrahmen 44 über ein Gestänge 56 verbunden, das so geneigt ist, dass es entlang eines stabilisierenden Führungsschienenweges 26 entlang läuft. In bevorzugter Weise ist das Gestänge 56 ein lateral dämpfendes Gestänge, das die folgenden Komponenten, wie in 2 dargestellt, umfasst: einen befestigten Ausleger, bestehend aus zwei einzeln getrennten Platten 58 und 59, die an den Drehgestellrahmen 44 mit einer röhrenförmigen Erweiterung angeschweißt ist, die hinausragend abwärts und gegen die stabilisierende Führungsschiene mit einem Winkel von 30 +/– 5° geneigt ist, ein Ausgleichshebel 62, der über Bolzen mit der befestigten Auslegerplatte 58 und 59 an einem Ende des Ausgleichshebel 62 verbunden ist und mit einem Führungsrad 54 an dem anderen Ende des Hebels 62 verbunden ist, eine gesteuerte Feder zwischen der befestigten Auslegerplatte 58 und dem Ausgleichshebel 62, eine manuell einstellbare Feder 64, die die Feder 60 und den Ausgleichshebel 62 steuert, einen automatischen Ausgleichshebel 66 und einen Vibrationsdämpfer 68.
Die Feder 60 ist bevorzugterweise eine Luftdruck gesteuerte Feder. Bei der Verwendung des manuellen Federausgleichs 64 kann die Feder 60 angezogen oder gelockert werden, indem man die Höhe des Druckes über den Ausgleichshebel 62 einstellt, was wiederum das Führungsrad 54 gegen die stabilisierende Führungsschienenweg 26 anspannt. Beim Lösen der Feder 60 und der Bolzen zwischen dem Ausgleichshebel 62 und dem stabilisierenden Führungsrad 54 kann das stabilisierende Führungsrad 54 von der stabilisierenden Führungsschiene 18 weggedreht werden und gewartet werden. Der automatische Ausgleichshebel 66 ist zum Einstellen der horizontalen Bewegungen des stabilisierenden Führungsrades 54, sobald es in Kurven innerhalb des stabilisierenden Führungsweges 26 sich hin und her bewegt und stabilisiert, gleichzeitig das Gestänge 56.
Der von der Feder induzierte Druck auf das Führungsrad 54 gegen den gekippten stabilisierenden Führungsweg 26 minimiert das Risiko eines Überschlages des Fahrzeuges 30, gleichwohl der Zentrifugalkräfte, des Windes, der aufwärts gerichtet an dem Fahrzeug während der Bewegung angreift. Die Führungsräder 54 werden gegen den gekippten stabilisierenden Führungsweg 26 gedrückt und generieren eine vertikale Kraftkomponente, die dazu neigen, die Antriebsrä der 52 abwärts gerichtet zu drücken, um die Traktion zwischen den Antriebsrädern 52 und dem Fahrzeuglaufweg 20 zu verbessern. Die Führungsräder 54 steuern das Fahrzeug, indem sie eine kleine Rotation des Drehgestells 40 verursachen, was keinen Einfluss auf den Fahrzeugkörper 32 hat.
Der Vibrationsdämpfer 68 ist ein Belag oder ein Puffer, der sich am Bolzen rundherum erstreckt und die befestigten Auslegerplatten 58 und 59 mit dem Hebel 62 verbindet. In bevorzugter Weise ist der Vibrationsdämpfer 68 ein würfelförmiger Gummipuffer, der zwischen den Auslegerplatten 58 und 59 befestigt ist und so die Vibrationen abdämpft.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird das Fahrzeug durch ein oder mehrere elektrische Traktionsmotoren 70 angetrieben und in bevorzugter Art und Weise mit Wechselstrom betrieben. Unter gewissen Umständen kann der Traktionsmotor 70 nur an einem Drehgestell 40 angeordnet sein, dies ist üblicherweise das hintere Drehgestell 40. bei großen Fahrzeugen werden die Traktionsmotoren an jedem Drehgestell 40 angeordnet sein. Wenn eine einzelne Achse 48 in Verbindung mit den Antriebsrädern 52 verwendet wird, kann an einem Drehgestell 40 ein einzelner elektrischer Traktionsmotor 70 an dem vorgenannten Drehgestellrahmen 44 angeordnet sein und über die vorgenannte Achse 48 mit diesem über einen Getriebemechanismus 72 verbunden sein. Wie in der 3 dargestellt, umfasst jedes Drehgestell 40 zwei Achsen 48, die dem Drehgestellrahmen 44 zugeordnet sind, wobei zwei elektrische Traktionsmotoren 70 mit dem Drehgestellrahmen 44 verbunden sind, so dass ein Motor 70 mit einer Achse 48 über einen Getriebemechanismus 72 verbunden ist. Alternativ hierzu kann eine ausbaufähige Antriebsachse 44 mit und zwischen jedem vorgenannten Getriebemechanismus 72 gekoppelt werden und der vorgenannte elektrische Traktionsmotor 70 ist, um das Anbinden des elektrischen Traktionsmotor mit dem Fahrzeugbodenrahmen 34 zu ermöglichen, anstelle mit dem Drehgestellrahmen 44. Der Motor kann allerdings durch die Drehgestellbefestigung mit der Außenseite des Drehgestellrahmens abgestützt werden.
Die Energie für die elektrischen Traktionsmotoren 70 wird durch elektrische Kabel, die sich entlang und durch die stabilisierende Führungsschiene 18 erstrecken, erhalten. Diese Kabel sind verbunden mit isolierten Kontaktschienen 76 an der stabilisierenden Führungsschiene 18. Der leitende Teil der isolierten Kontaktschiene 76 kann aus Kupfer, Aluminium oder jedem anderen leitfähigen Material bestehen. Zwei isolierte Kontaktschienen 76 sind an der stabilisierenden Führungsschiene 18 befestigt, wobei, wenn Zweiphasenstrom gewünscht wird und drei isolierte Kontaktschienen 76 vorgesehen sind, wenn Dreiphasenstrom gewünscht wird. Die Verwendung von isolierten Kontaktschienen 76 anstelle von blanken Kontaktschienen ermöglicht es, den Abstand der Kontaktschiene 76 zu verkleinern. Ein Resultat hiervon ist eine kürzere stabilisierende Führungsschiene 18 (um 360 mm für die kombinierte Höhe des Kopfes 24 und des Netzes 22). Dies führt zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit des Einschienenbahnsystems 10.
Die Energie wird durch einen Stromabnehmer 78 abgenommen, der an dem Drehgestellrahmen 44 oder dem Fahrzeugbodenrahmen 34 angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Stromabnehmer 78 doppelt vorhanden, wie es in der 5 dargestellt ist. Im Besonderen zeigt die 5 eine Draufsicht auf den Doppelstromabnehmer 78 mit einem ersten und einem zweiten Abnehmerkopf 80 und einem ersten und einem zweiten Abnehmergelenkarm 82, eines Auslegerarms 84 zur Halterung des Stromabnehmer und ersten und zweiten Stromabnehmerkabeln 86.
Ein Fahrzeugsteuerungs- und Kommunikationssystem (VCCS) besteht aus einer Leiterplattenanordnung, die sich auf die induktive Kommunikation des Fahrwegs einstellt, um die Fahrzeugposition zu regeln und die Steuerungsfunktionen für das Fahrzeug 30 zu erzeugen. Dies würde beispielsweise das Bremsen, die Motorantriebsanforderungen, den Leistungsabfall, die Geschwindigkeit, die Temperatur und das Schließen der Ausgangstüren umfassen. Das VCCS wird über Steuerungsleitungen 90 gebündelt, die an der stabilisierenden Führungsschiene 18 angeordnet sind. Bevorzugt sind die Steuerungsleitungen 90 isoliert und an der gegenüberliegenden Seite der stabilisierenden Führungsschiene 18 von den isolierten Kontaktschienen 76 angeordnet. Wie in der 6 dargestellt, wird die induktive Übertragung des Fahrwegs von den Kontrollleitungen 90 durch die induktiven Übertragungsabnehmer 92 des Fahrwegs und die Übertragungskabel 93 aufgenommen. Die Übertragungsabnehmer 92 sind einer Übertragungsabnehmernarbe 94 zugeordnet und über die Übertragungsarme 96 mit dieser verbunden. Die Übertragungsabnehmernarbe 94 ist an dem Drehgestellrahmen 44 oder dem Fahrzeugbodenrahmen 34 zugeordnet und an dem Arm 98 und dem Ausleger 99 befestigt.
Alternativ hierzu kann eine Antenne und ein Funkempfänger verwendet werden, um den Fahrweg induktiven Übertragungsabnehmer 92, die Übertragungsnarbe 94, die Übertragungsarme 96, die an dem Arm 98 und dem Ausleger 99 befestigt sind, zu ersetzen.
Bremsen (nicht dargestellt) für das Fahrzeug mit elektromechanischem Drehgestell 40 sind mechanische Bremsen oder dynamische Bremsen. Die mechanischen Bremsen sind Reibtrommelbremsen oder Zweikolbenbremssattel, die elektropneumatisch betrieben werden. Die mechanischen Bremsen arbeiten in Kombination mit den dynamischen Bremsen, um das Fahrzeug von rund 5 Meilen in der Stunde bis zu einem völligen Stillstand zu verzögern. Notbremsen werden gesteuert durch ein pneumatisches Springventil, das auf die Reibbremsen wirkt.
C. Magnetisches Schwebesystem
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung eines magnetisch schwebend angetriebenen Drehgestells 140. Bezug nehmend auf die 7 kann das Einschienenbahnsystem 110 auch für den Betrieb mit einem magnetischen Schwebeantrieb („Magnetschwebebahntechnologie") angepasst werden. Das grundsätzliche Konzept des Schwebens und des Antriebs von Gegenständen ist bekannt, wurde aber bis jetzt noch nicht für Einbahnschienen verwendet. Als Beispiel siehe hier die US Pat. 3,841,227 .
Die Magnetschwebebahntechnologie der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung einer Vielzahl von Magneten in einem Fahrzeug 130, in einem Fahrzeuglaufweg 120 und in den stabilisierenden Führungsschienen 118 in der Art und Weise, dass während des Betriebes des Fahrzeuges 130 kein physischer Kontakt zwischen dem Fahrzeug 130, dem Fahrzeuglaufweg 120 und der stabilisierenden Führungsschiene 118 auftritt.
In der zweiten Ausführungsform des Einschienenbahnsystems werden zwei wesentliche Arten von Magneten verwendet:

1. Stationäre Magneten 152 und 156 sind in der ebenen Oberfläche 112 des parallel verlaufenden Fahrzeuglaufweges 120 eingebaut und eingelassen und entlang der zwei stabilisierenden Führungswege 126 der stabilisierenden Führungsschiene 118 vorgesehen; und
2. verfahrbare Magneten 154 und 158 sind in den Drehgestellrahmen 144 des Fahrzeuges 130 eingebaut.

Die stationären Magneten 152 und 156 und die verfahrbaren Magneten 154 und 158 sind so ausgerichtet, dass sie sich während des Betriebes des Fahrzeuges 130 gegenseitig abstoßen. Beide sowohl die stationären als auch die verfahrbaren Magneten sind gespult und bestehen aus einem leitenden Material, wie etwa Aluminium, Titan oder Kombinationen von Titan und Aluminium.
Die Drehgestelle der elektromechanischen Ausführungsformen, wie sie oben beschrieben worden ist, kann abgeändert und der Magnetschwebebahntechnologie angepasst wer den. Die Bezugszeichen 10 bis 44 der 1 bis 4 stimmen mit den Bezugszeichen 110 bis 144 der 7 überein.
Die Stabilisierung, das Steuern und die Kontrolle des Fahrzeuges 130 wird durch wenigstens einen ersten und einen zweiten verfahrbaren Führungsmagneten 154 ausgebildet, der innerhalb eines jeden Drehgestells 140 angeordnet ist und an der gegenüberliegenden vertikalen Seite der stabilisierende Führungsschiene positioniert ist, wo dieser sich durch den Drehgestellrahmen aufspreizt. Die verfahrbaren Führungsmagnete 144 werden in Verbindung mit sich abstoßenden stationären Magneten 156 betrieben und entlang des stabilisierenden Führungsschienenweges 126 der stabilisierenden Führungsschiene 118 angeordnet sind. Diese gemeinsam verfahrbaren und stationären Führungsmagnete 154 und 156 übernehmen dieselbe Funktion wie die Führungsräder der elektromechanischen Ausführungsform aber ohne die Komponenten des Fahrzeuges 130 und ohne jeweils direkt die stabilisierende Führungsschiene 118 während des Reisebetriebs zu berühren.
Vorzugsweise ist jeder verfahrbare Führungsmagnet 154 dem Drehgestellrahmen 144 über ein Gestänge in der gleichen Art und Weise wie bei der elektromechanischen Ausführungsform auch verbunden; allerdings kann hier jeder verfahrbare Führungsmagnet 154 direkt mit dem Drehgestellrahmen 144 verbunden sein, so dass der verfahrbare Führungsmagnet 154 gegenüber seinem stationären Führungsmagneten 156 ausgerichtet ist. Zusätzlich kann für eine optimale Arbeitsleistung und Wirtschaftlichkeit dadurch erreicht werden, dass ein erster und ein zweiter verfahrbarer Führungsmagnet 154 pro Drehgestellrahmen 144 vorgesehen ist. Das Fahrzeug 130 wird effizienter betrieben werden, wenn zusätzliche verfahrbare Führungsmagneten 154 in jedem Drehgestellrahmen 144 vorgesehen sind.
Ein Luftspalt zwischen jedem verfahrbaren Führungsmagneten 154 und seinem korrespondierenden stationären Führungsmagneten 156 kann zwischen den unterschiedlichen Installationen groß variieren ohne dabei den Betrieb des Fahrzeuges 130 nachteilig zu beeinflussen. Eine optimale Arbeitsleistung der Einbahnschieneneisenbahn kann erreicht werden, wenn der Abstand zwischen den verfahrbaren Führungsmagneten 154 und dem stationären Führungsmagneten 154 fünf Zentimeter beträgt.
Das Schweben des Fahrzeuges 130 wird in ähnlicher Art und Weise erreicht. Für eine optimale Arbeitsleistung sind wenigstens zwei verfahrbare Antriebsmagnete 158 mit jedem Drehgestellrahmen 154 oberhalb des Gebietes des durch die zwei parallel verlaufenden Fahrzeuglaufwege 120 verbunden. Eine Vielzahl von stationären Antriebsmagneten 152 sind so ausgerichtet, dass eine abstoßende Kraft zu den in korrespondierenden verfahrbaren Antriebsmagneten 158 entsteht, die entlang des Fahrzeuglaufweges 120 angeordnet sind. Zusammengefasst leisten diese verfahrbaren und stationären Antriebsmagnete 152 und 158 die gleiche Arbeit wie die Antriebsradanordnung der elektromechanischen Ausführungsform, allerdings ohne irgendeine Komponente des Fahrzeuges 130, die direkten Kontakt mit der stabilisierenden Führungsschiene 118 während des operativen Betriebes des Fahrzeuges 130 hat. Vortrieb und Bremsen des Fahrzeuges 130 werden durch das Modulieren der abstoßenden Kräfte zwischen den stationären und den verfahrbaren Antriebsmagnete 156 und 158 durch die Verwendung von konventionellen Techniken erreicht.
Die Gestaltung und die Größe der stationären Magnete 152 und 156 können so für ein Maximum an Leistungseffizienz entworfen und konstruiert sein. Beispielsweise kann die Form derartiger Magnete, wie in 8 dargestellt, eine Null-Flux-Spule aus Titan, Aluminium, Kupfer oder einem anderen leitenden Material sein, die in den Fahrzeuglaufweg an jeder Seite der stabilisierenden Führungsschiene angeordnet und über kreuz verbunden ist. In dieser Konfiguration wird der rechteckige ausgebildete verfahrbare Antriebsmagnet 158 innerhalb eines jeden Drehgestellrahmens mit super leitenden Magneten ausgebildet sein und mit den Null-Flux-Spulen in teragieren und so die Antriebskraft, das Schweben und die Führung zu erzeugen.
Während des ersten Startens oder während eines Notfallbetriebes des Magnetschwebebahnsystems können die sich abstoßenden Kräfte zwischen den korrespondierenden stationären und verfahrbaren Antriebsmagneten 152 und 158 und den verfahrbaren und stationären Führungsmagneten 154 und 156 nicht ausreichen, um ein Schweben oder Steuern des Fahrzeuges zu gewährleisten. Aufgrund dieses Umstandes ist es wünschenswert Notlaufräder 160 und Notführungsräder 162 mit aufzunehmen, um eine Beschädigung des Fahrzeuges 130 und der stabilisierenden Führungsschiene 118, des Drehgestellrahmens oder anderen Komponenten zu verhindern. Hierbei wird bevorzugt, dass die Notlaufräder 160 und die Notführungsräder 162 aus Stahl bestehen oder aus einem anderen festen Metall oder einer Legierung und die an einer ausschwenkbaren Achse (nicht dargestellt) angeordnet sind und einen Durchmesser aufweisen, der groß genug ist, um die Bodenfreiheit zwischen dem stabilisierenden Führungsschienenkopf 124 und dem Fahrzeugboden 132 zu gewährleisten. Alternativ hierzu können die Notlaufräder 160 und die Notlaufantriebsräder 162 ähnlich dem elektromechanischen Ausführungsform angeordnet sein und auch ähnlich betrieben werden.
Der Luftspalt zwischen jedem verfahrbaren Antriebsmagneten 158 und seinem korrespondierenden stationären Antriebsmagneten 152 kann in der jeweiligen Installation stark variieren, ohne dabei nachteilig Einfluss auf den Betrieb des Fahrzeuges 130 zu nehmen. Eine optimale Arbeitsleistung des Einschienenbahnsystems wird dadurch erhalten, dass die Antriebsmagnete und Toleranzen von sechs Zentimetern Abstand zwischen diesen Magneten während des normalen Fahrbetriebes eingehalten werden.
Die Größe des stationären und des verfahrbaren Führungsmagneten 154 und 156 und den stationären und verfahrbaren Antriebsmagneten 152 und 158 hängt von der Größe, dem Gewicht und den zu erwartenden Frachtanforderungen für das Fahrzeug ab. Grundsätzlich sollten die Antriebsmagnete 152 und 158 in der Lage sein, eine abstoßende Kraft zu erzeugen, die über alles doppelt so groß ist wie das zu erwartende, kombinierte Maximum an Fracht und Gewicht des Fahrzeuges 130. Die Führungsmagnete 154 und 156 sollten in der Lage sein, eine abstoßende Kraft zu erzeugen, die absolut doppelt so groß ist wie das Maximum, das erwartet wird, bei den lateralen Zentrifugal- und Windkräften, die an dem Fahrzeug 130 angreifen.
Um die erforderlichen elektromagnetischen Abstoßungskräfte zu optimieren, sollten die ebene Oberfläche 112 und die stabilisierende Führungsschiene 118 aus passendem, nichtmagnetischem Material hergestellt sein. Das bevorzugte Material für die ebene Oberfläche 112 ist hierbei der Beton, allerdings sollten passende, nichtmagnetische Materialien für die Stahlarmierung innerhalb der Betonstruktur ausgetauscht werden. Die stabilisierende Führungsschiene 118 kann aus einer Vielzahl von nichtmagnetischen Materialien hergestellt sein und sie ist nicht beschränkt auf Beton und Faser verstärkten Kunststoff.
Der Strom für die verfahrbaren Magneten 154 und 158 und das Fahrzeug 130 durch eine große Vielzahl von Verfahren zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise ähnlich der elektromechanischen Ausführungsform, wie sie oben beschrieben worden ist, können isolierte Leiter vorgesehen sein, die an der längs verlaufenden stabilisierenden Führungsschiene 118 angeordnet sind. Aufgrund der geringen Toleranz zwischen den verfahrbaren Magneten 154 und 158 und den stationären Magneten 152 und 156 könnten die Leiter auf der Oberfläche der stabilisierenden Führungsschiene 118 angeordnet sein. Um des Weiteren elektromagnetische Interferenzen zwischen den verfahrbaren Magneten 154 und 158 und den stationären Magneten 152 und 156 zu reduzieren, ist es vorgesehen, dass die Leiter bi-elektromagnetisch sind. Der Strom könnte ebenfalls dem Fahrzeug 130 über Batterien zur Verfügung gestellt werden, die innerhalb des Fahrzeuges 130 angeordnet sind.
Vergleichbar sind auch die Steuerungsstellbefehle, die dem Fahrzeug 130 durch eine große Anzahl von Verfahren übermittelt werden können. Ähnlich beispielsweise mit dem elektromagnetischen Leitungen, die dem Fahrzeug 130 den Strom zuführen, kann der Steuerungsvorgang durch einen separaten Satz von elektromagnetischen Leitern, die an der Oberfläche der stabilisierenden Führungsschiene 118 angeordnet sind, zugeführt werden. Alternativ hierzu kann ein induktives Kontrollsystem 192, das vergleichbar mit dem Fahrzeugbetriebs- und Kommunikationssystem (VCCS) unter der Verwendung einer Antenne, wie sie in der elektromechanischen Ausführungsform beschrieben und implementiert werden kann.
Alle elektrischen Kabel und das Steuerungssystem 192, die für die stationären Magnete in den Fahrzeuglaufwegen 120 und den stabilisierenden Führungsschienen 118 gebraucht werden, können zusammen gebündelt sein von der Unterseite des Fahrzeuglaufweges 120 durch das hohle Netz der Stabilisierungsführungsschiene 118 zu den Magneten.
D. Lineares Induktionsmotorsystem
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung eines linearen elektrischen Motorsystems, siehe 8. Bezug nehmend auf 8 umfasst eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Anmeldung einen linearelektrischen Motor 270, der in den Drehgestellrahmen 244 eingesetzt wird, um das Fahrzeug 230 anzutreiben. In dieser Ausführungsform wird ein linearelektrischer Motor 270 ersatzweise für den elektrischen Traktionsmotor in der elektromechanischen Ausführungsform, wie in den 1 bis 4 dargestellt, eingebaut.
Die Drehgestelle für die elektromechanische Ausführungsform, wie sie oben beschrieben worden ist, kann abgeändert werden, um den linearelektrischen Motor 270 aufneh men zu können. Die Bezugszeichen 10 bis 66 der 1 bis 4 stimmen mit den Bezugszeichen 210 bis 266 der 8 überein.
Die Arbeitsweise eines linearelektrischen Motors 270 wird vielleicht am Besten bestanden, wenn man sich einen einfachen elektrischen Motor vorstellt, der aufgeschnitten wird und der Länge nach ausgerollt ist. Ein geeignetes elektrisch leitendes Material wie Kupfer, Aluminium oder ein anderes Material wird in der Nähe des abgerollten Stators angeordnet. Der Wechselstrom in dem entrollten Stator erzeugt durch konventionelle Magnettechniken wirkt zusammen mit dem leitenden Material, um ein sich bewegendes magnetisches Kraftfeld zu erzeugen, das auf den Stator und das leitende Material einwirkt. Das Fahrzeug kann verlangsamt oder gestoppt werden durch Umkehrung der Polarität des sich bewegenden Feldes.
Durch das Anordnen eines linearelektrischen Motors 72 an das Fahrzeug 230 angrenzend zu einem elektrisch leitenden Material in der Nähe des Netzes 222 der längs verlaufenden stabilisierenden Führungsschiene 218 kann das Fahrzeug entlang des Fahrzeuglaufweges 220 angetrieben werden. In dieser Ausführungsform kann der lineare Induktionsmotor 270 entweder auf einer Seite der längs verlaufenden stabilisierenden Führungsschiene 218 angeordnet sein oder ein linearer Induktionsmotor 270 kann an jeder Seite der längs verlaufenden stabilisierenden Führungsschiene 218 angeordnet sein.
Alternativ hierzu kann eine Serie von linear elektrischen Motoren entlang des Netzes 222 und des elektrisch leitenden Materials an dem Drehgestell 240 oder dem Drehgestellrahmen 244 angrenzend zu dem Netz 222 angeordnet sein. In Umständen bei denen ein linearer elektrischer Motor 270 dem Netz 222 zugeordnet ist, kann die längs verlaufende stabilisierende Führungsschiene 218 und die ebene Oberfläche 210 aus Faser verstärktem Kunststoff, Fiberglas oder anderem passendem nicht elektrisch leitendem Material bestehen.
Der Abstand zwischen dem linearelektrischen Motor 270 und dem elektrisch leitenden Material, das an das Drehgestell 240 oder den Drehgestellrahmen 244 angeordnet ist, sollte nicht mehr als einen halben Inch betragen, um so die optimale Arbeitsleistung erreichen zu können. Unter bestimmten Umständen kann es wünschenswert sein, den linearelektrischen Motor 270 innerhalb des Drehgestelles einzubauen, dafür kann der linearelektrische Motor 270 so ausgelegt sein, dass er unterhalb zwischen dem lateralen Dämpfungsgestänge 256 und angrenzend zu dem Netz 222 angeordnet ist. Der linearelektrische Motor 270 kann mit dem Drehgestellrahmen 244 über Verbindungsausleger (nicht dargestellt) verbunden werden.
Die elektrische Energie für den linearelektrischen Motor 270 kann durch eine Vielzahl von Techniken zur Verfügung gestellt werden. In Situationen in denen nur ein linearelektrischer Motor 270 angrenzend zu der längs verlaufenden stabilisierenden Führungsschiene 218 vorgesehen ist, können isolierte Strom- und Steuerungsleitungen an der gegenüberliegenden Seite des Netzes 222 angeordnet sein und das entsprechend benötigte leitende Material enthalten. Alternativ hierzu kann, wenn ein linearelektrischer Motor 270 an jeder Seite der längs verlaufenden stabilisierenden Führungsschiene 218 vorgesehen ist, die isolierte Strom- und die Kontrollleitungen entlang der Oberfläche des längs verlaufenden stabilisierenden Führungsschienenkopfes 224 angeordnet sein. Zusätzlich kann eine längs verlaufende stabilisierende Führungsschiene 218 ein offenes Netz 222 umfassen, dass es hierfür verwendet wird. In diesem Falle können die isolierte Stromversorgung und die Steuerungsleitungen entlang des Fahrzeuglaufweges 220 angeordnet sein. Ebenfalls können der Strom für den linearelektrischen Motor 270 und andere zusätzliche elektrische Komponenten durch wiederaufladbare Batterien (nicht dargestellt), die innerhalb des Fahrzeuges 230 angeordnet sind, zur Verfügung gestellt werden.
Ein auf diesem Gebiet der Technik versierter Fachmann wird verstehen, dass es möglich ist wie viele Technologien miteinander zu kombinieren, um ein Fahrzeug durch einen linearelektrischen Motor, der entlang der stabilisierenden Führungsschiene angeordnet ist und durch magnetisches Schweben erzeugt durch Magnete, die in dem Laufweg entlang der stabilisierenden Führungsschienenbahn installiert sind, zu erzeugen.
E. Fahrzeugwegweichen
Eine andere Verbesserung der vorliegenden Erfindung umfasst die Fähigkeit, das Fahrzeug 330 zwischen zwei oder mehreren Fahrzeuglaufwegen 328 umzulenken, so wie in den 9, 10 und 11 dargestellt. Die vorliegende Erfindung gestattet es einem Fahrzeug, von einer ebenen Oberfläche 306 auf eine andere umgelenkt zu werden durch einfaches Verschwenken einer flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300, die aus einer vorherbestimmten Länge besteht und zwischen zwei ebenen Oberflächen 306 und 310 angeordnet ist. Die Weiche kann unter Verwendung gängiger Methoden und Materialien konstruiert und ausgebildet sein oder Techniken verwenden, die in dem US Patent Nr. 3,710,727 offen gelegt sind.
Bezug nehmend auf 9 ist eine verbesserte Fahrwegweiche 302 offenbart. Das System umfasst einen im Wesentlichen Y-förmig ausgebildeten Fahrweg 304 für ein Fahrzeug und hat eine im Wesentlichen ebene Oberfläche. Der V-förmig ausgebildete Fahrweg 304 ist an seinem Fuß mit einer einzelnen ebenen Oberfläche 306 und mit seinen Armen an einer zweiten ebenen Oberfläche 308 und bzw. mit einer dritten ebenen Oberfläche 310 verbunden. Eine flexible stabilisierende Führungsschiene 300 ist an einem Ende starr in der Nähe des Fußes oder der Basis des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 durch beispielsweise Bolzen verbunden, während das andere Ende zwischen den Armen des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 bewegbar ist. Die 10 zeigt die flexible Stabilisierungsführungsschiene 300 in ihrer ersten Position 318 und bzw. in ihrer zweiten Position 320.
Die flexible stabilisierende Führungsschiene 300 kann aus Stahl, Aluminium oder Plastik, Faser verstärktem Fiberglas oder anderen passenden Materialien hergestellt sein, solange das verwendete Material in der quer verlaufenden Richtung flexibel ist und eine genügend große Stabilität aufweist, um den Kräften zu widerstehen, die durch ein vorbeifahrendes Fahrzeug verursacht werden können. Die Länge der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300 variiert und ist abhängig von der zu erwartenden Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Demnach wird bei höherer Geschwindigkeit eine längere flexible Führungsschiene 300 gebraucht. Während das Fahrzeug zur Wartung auf dem Fahrzeughof einfährt und mit geringen Geschwindigkeiten betrieben wird, können die Weichen ungefähr nur eine Länge von 25 Fuß haben.
Die flexible stabilisierende Führungsschiene 300 umfasst wenigstens ein elektrisches Kabel, das die elektrische Energie für wenigstens einen durchgängig längs verlaufenden isolierten Leiter, der an die flexible stabilisierende Führungsschiene 300 angeordnet ist, zur Verfügung stellt. Die flexible stabilisierende Führungsschiene 300 ist elektrisch verbunden durchgehend längs verlaufenden isolierten Leiter, der an der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300 am Fuß des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 307 verläuft. Jeder Arm des Y-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 307 umfasst eine stabilisierende Führungsschiene 324, die ein vertikales Netz (nicht dargestellt) umfasst und einen abwärts nach außen gerichteten Kopf (nicht dargestellt) ausbildet, der zwei stabilisierende Führungsschienen 326 bildet. Jede der stabilisierenden Führungsschienen 324 sind parallel an der Oberfläche des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 angeordnet und teilen die ebene Ober fläche in zwei parallel verlaufende Fahrzeugfahrwege 328. Beide stabilisierenden Führungsschienen 324 in den Armen des V-förmig ausgestalteten Fahrzeugfahrweges 304 weisen wenigstens einen isolierten elektrischen Kontakt am oder nahe an deren Enden auf, wo sie dicht am Fuß des Y-förmig ausgestalteten Fahrzeugfahrweges 304 anliegen. Jede stabilisierende Führungsschiene 324 weist wenigstens ein elektrisches Kabel auf, um wenigstens einen durchgehenden längs verlaufenden isolierten Leiter, der an die stabilisierende Führungsschiene 324 angeordnet, mit Strom zu versorgen.
Für jede befohlene Position der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300 gibt es wenigstens einen elektrischen Kontakt am sich bewegenden Ende der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300 und richtet diese gegenüber einem entsprechenden Kontakt an der stabilisierenden Führungsschiene 324 mit einem Arm des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 aus, um so den elektrischen Schaltkreis zu schließen. Diese Anordnung gewährleistet einen kontinuierlichen isolierten Leiter entlang des Fahrzeugfahrweges über die Fahrwegweiche.
Es ist vorhersehbar, dass diese zur Verfügung gestellte Technik von kontinuierlicher elektrischer Verbindungen für das Fahrzeug 330 über die Weiche auch dafür verwendet werden kann, um Betriebs- und Kontrollsignale, wie in der Beschreibung weiter oben für andere Ausführungsformen dargelegt, zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus können die Komponenten der Weiche aus einem passenden nicht leitenden oder nicht magnetischen Material bestehen, um auch jede vorher beschriebene Ausführungsform effektiv darauf betreiben zu können.
Die 9, 10 und 11 offenbaren eine Ausführungsform einer Weiche zum Verfahren des einen Endes der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300 zwischen den Armen des V-förmig ausgestalteten Fahrzeugfahrweges 304. Die flexible stabilisierende Führungsschiene 300 weist einen Führungsfuß auf, der so ausgebildet ist, dass er in wenigstens einen Führungsschlitz 332, der sich in dem V-förmig ausgestalteten Fahrzeugfahrweg befindet, verfahrbar ist. Der Führungsschlitz 332 bewegt sich zwischen den sich aufteilenden Armen des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 300 und kann durch Schutzbacken unterstützt werden oder einfach in den V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweg 304 einschneiden. Vorzugsweise ist der Führungsschlitz 332 und der Führungsfuß jeweils aus Metall hergestellt, das gefettet ist oder sie bestehen aus Plastik, um das Verstellen des Führungsfußes entlang des Führungsschlitzes 332 zu unterstützen. Ein Antriebsschacht 334 verläuft durch den V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweg 304 zwischen den auseinander laufenden Armen des V-förmig ausgestalteten Fahrzeugfahrweges 304 und unterstützt so das Verfahren des Endes der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300. Das verfahrbare Ende der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300 weist einen Antriebsfuß auf, der verfahrbar innerhalb des Antriebsschachtes 334 angeordnet ist. Vorzugsweise können der Antriebsschacht 334 und der Antriebsfuß jeweils aus gefettetem Metall oder Plastik bestehen, um ein leichtes Verfahren des Antriebsfußes entlang des Antriebsschachtes 334 zu ermöglichen. Der Antriebsschacht weist eine nahe Öffnung auf, die sich durch den Boden des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 erstreckt. Ein Hebelarm 338 ist schwenkbar mit dem Antriebsfuß über die nahe Öffnung am Boden des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 verbunden.
Ein Kurbelmotor 340 ist unterhalb des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 einen Auflageblock 342 verbunden. Ein ausfahrbarer Hebelarm 346 ist verschwenkbar mit dem Kurbelmotor 340 verbunden und verbindet den Hebelarm 338 derart, dass der Betrieb des Kurbelmotors 340 den verlängerbaren Hebelarm 346 und den Hebelarm 338 antreibt und dadurch die flexible stabilisierende Führungsschiene 300 zwischen ihrer ersten Position an einem Arm und ihrer zweiten Position an dem anderen Arm des V-förmig ausgebildeten Fahrzeugfahrweges 304 bewegt. Andere Mittel, wie etwa angetriebene Rollen sind direkt mit der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene 300 verbunden. Es können aber auch eine hydraulische Zylinder- und Kolbenanordnung oder ein Scheibenantrieb und ein Scheibenantriebsmotor ebenfalls verwendet werden, um die flexible stabilisierende Führungsschiene 300 auszulenken. Das Einschienenbahnsystem der vorliegenden Erfindung kann in unterschiedlichen Maßstäben hergestellt werden. Das System in seiner Originalmaßstabsgetreuen Größe ist einsetzbar für Stückgut und Pendlerfahrzeuge (Züge) mit einem großen Volumen an Passagieraufkommen pro Stunde. Dieses System kann ebenfalls für den Transport von leichter Fracht verwendet werden. Fahrzeuge in dem Originalmaßstabssystem können beispielsweise 30 Fuß lang sein und eine Breite von 10 Fuß aufweisen und ungefähr eine Höhe von 10 Fuß aufweisen; gemessen von der Oberfläche des Fahrzeugfahrweges bis zur Oberfläche des Fahrzeugdaches. Die Weite der ebenen Oberflähe würde ungefähr 4 Fuß betragen.
Ein System im halben Originalmaßstab umfasst leichte Fahrzeuge, leichtere Ladung und eine kleinere Konstruktion. Fahrzeuge können klein genug sein, um sechs Menschen Sitzplätze bieten zu können. Ein Fahrzeug im halben Originalmaßstab kann zwölf Fuß lang sein, eine Breite von 5,5 Fuß und eine Höhe von 6 Fuß aufweisen. Mehrere Fahrzeuge können zu einem Zug verbunden werden. Die Größe der Einspurschienenstruktur kann im Maßstab herunter gebrochen werden, so dass die Breite der ebenen Oberfläche näherungsweise 30 Inch beträgt. Diese Größe würde eine große Anwendbarkeit in der Industrie, für Einkaufszentren, für Erholung und Amüsement, für Flughäfen, für Messeveranstaltungen und Zoos Zwecken umfassen. Für das Verfahren der Weichen für die bekannten Größen der Originalmaßstabs- und der Halbmaßstabssysteme muss nur eine kleine Anzahl zwischen der ersten Position und der zweiten Position des verfahrbaren Endes der flexiblen stabilisierenden Führungsschiene verschoben werden; 180 cm für ein Originalmaßstabsfahrzeug und 115 cm für Halboriginalmaßstabsfahrzeug. Die Länge der flexiblen stabilisieren den Führungsschiene wird bestimmt durch die Größe der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, das über die Weiche fahren soll. Für eine optimale Hochgeschwindigkeitsweiche sollte die flexible stabilisierende Führungsschiene länger als 75 Fuß sein. Zwischengrößensysteme können ebenfalls hergestellt werden. Zusätzlich kann ein halbes Originalmaßstabsfahrzeug für den Betrieb auf der Einbahnschienenstruktur eines Originalmaßstabsfahrzeuges angepasst werden, solange das Fahrgestell des Halboriginalmaßstabsfahrzeuges soweit gespreizt werden kann, dass es auf der Stabilisierungsführungsschiene der normalerweise verwendeten Originalmaßstabsfahrzeugs betrieben werden kann.
F. Beheizte Fahrwege und Führungsschiene
Bezug nehmend speziell auf die 2, 4 und 8 sind beheizte Fahrwege und/oder Führungsschienen offenbart. Es kann wünschenswert sein, dass in Umgebungen, wo das Einschienenbahnsystem unterhalb der Frostgrenze betrieben wird, die Fahrwege und/oder die Führungsschienen zu beheizen, um diese Strukturen vor Eis und Schnee zu schützen. Vorrichtungen zum Beheizen derartiger Fahrwege und Schienen umfassen eingebettete Leitungen, wie etwa Fluidleitungen 21B (2), thermal wärmende Kabel 21A (4) oder wärmende Luftkanäle 21C (8), die in den Fahrwegen 20 und dem Kopf 24 vorgesehen sind. Das wärmende Medium, wie etwa Elektrizität oder warmes Fluid oder Luft, wird den Leitungen mit bekannten Methoden und Vorrichtungen zur Verfügung gestellt und kann im Bedarfsfall vorzugsweise über ein automatisches Steuerungssystem aktiviert werden.
Alternativ hierzu können vorhandene Kontaktschienen 46 und Steuerleitungen 90 abgeändert werden, um Hitze von diesen Schienen und Leitungen in das angrenzende Gebiet zu übertragen und dadurch dieses Gebiet um den Fahrweg und die Führungsschiene herum zu erwärmen. Außerdem kann der längs verlaufende Träger thermisch isoliert sein und so gespeicherte oder angesammelte Wärme zurückzuhalten, um so die Wahrscheinlichkeit von Schnee- und Eisanhäufungen zu reduzieren.
G. Alternative Drehgestellausführungen, Führungsschienenausführungen und Antriebssystemkonfigurationen
Eine alternative bevorzugte Stabilisierungsführungsschiene 400 und eine Drehgestellkonfiguration werden mit Bezugnahme auf 12 offenbart. Diese Konfiguration umfasst eine ebene Oberfläche 12, längs verlaufende Träger 14, eine obere stabilisierende Führungsschiene 18, einen Fahrzeugfahrweg 20, einen Kopfteil 401, ein Fahrzeugnetz 22, angehobene Radfahrwege 402, stabilisierende Führungsradwege 404, Stabilisierungsräder 408, angehobene Räder 410, Antriebsradreifen 250, Stromabnehmer 28, Steuerungsleitungen 412, eine Mittelachse 412 der Einbahnschiene, Führungsweg und Führungsschiene, Drehgestellrahmen 416, Ankerbolzen 418, die zwischen der Getriebebox und der Scheibenbremse angeordnet sind, Motor 420, Planetengetriebebox 422, Scheibenbremsen 424, Bremssattel 426, Antriebsradnabe 428, Radnabenstehbolzen 430, ein Niederflur 432 in dem Fahrzeug, Sitzebene 434 über den Reifen und Antriebsradflansch 436.
Im Besonderen umfasst die Führungsschiene 400 einen Standardnormalflansch oder einen Doppel-T-Träger ohne jede zusätzliche besonders ausgebildete Ausgestaltung des Kopfes. Horizontale stabilisierende Führungsräder 408 sind an dem Drehgestell angeordnet, so dass sie gegen das obere Ende des Teiles 401 des Netzes 22 gedrückt werden und daran entlang laufen, wobei sie vor und hinter den Traktionsantriebsrädern angeordnet sind. Auch ist ein Paar der vertikal angehobenen Räder 410 zwischen den zwei Paaren der stabilisierenden Führungsräder 408 wie dargestellt angeordnet.
Die zwei Radsätze 408 und 410 haben zwei unterschiedliche Funktionen. Die horizontalen Führungsräder 408 steuern das Fahrzeug, verhindern aber auch ein Überschlagen des Fahrzeuges solange das Fahrzeug auf der Führungsschiene entlang fährt. Die Fahrzeugreifen 410, die bevorzugterweise vorgespannt sind, um eine bessere Traktion an den Antriebsrädern zu gewährleisten, insbesondere während Kurvenfahrten, können auch als Sicherheitsnoträder fungieren, um ein Überschlagen des Fahrzeuges zu verhindern. Die vertikalen Räder 410 widerstehen aufwärts gerichteten Kräften, die während extremer zentrifugal und lateral wirkender Windkräfte auftreten können und auf das Fahrzeug einwirken, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug auf einer einen kurvigen überhöht aufgeständerten (beispielsweise gekippten) Führungsweg betrieben wird, kann das Fahrzeug auf der Spur gehalten werden, während die zusätzlichen Bedingungen auf das Fahrzeug einwirken.
Alternativ hierzu kann der Kopf des Doppel-T-Trägers, wie in 13 dargestellt, leicht angewinkelt sein. Dementsprechend würden die vertikal angehobenen Räder in der leicht gewinkelten Position, wie dargestellt, angeordnet sein, um entlang dieses angewinkelten Kopfes laufen zu können. Vorzugsweise sind sechs Führungsräder an jedem Drehgestell eingebaut, im Gegensatz zu dem Vierführungsradarrangement, wie es in der US Patentanmeldung Nr. 08/646,198 offenbart worden ist. Das Hinzufügen von zwei zusätzlichen Führungsrädern verringert die Wahrscheinlichkeit des Entgleisens des Fahrzeuges.
Ein alternatives bevorzugtes Stabilisierungsführungsrad- und Dämpfungssystem 511 wird mit Bezugnahme auf die 14 und 15 offenbart. Dieses Führungsrad- und Dämpfungssystem 511 umfasst eine ebene Oberfläche 512, einen längs verlaufenden Träger 514, eine stabilisierende Führungsschiene 518, vertikale Laufwege 520, ein vertikales Netz 522, einen Kopf 524, stabilisierende Führungsstrecken 526, Fluroberfläche 528 innerhalb des Fahrzeuges 530, einen Fahrzeugkörper 532, einen Fahrzeugbodenrahmen 534, eine ringförmige Drehscheibe 536, die unter dem Flurrahmen angeordnet ist, eine Gleitlageroberfläche 538 zwischen der Drehscheibe 536 und dem Lager, ein Drehgestell 540, einen Drehgestellrahmen 544, eine vertikale Dämpfungstasche 546 in dem Fahrzeugkörper, Motor 548 in der Radnabe, eine Außenbackenbremse 549, eine Getriebebox 550 in der Radnabe oder einen Motor 551 angeordnet in einem rechten Winkel zu der Achse, Antriebsräder 552, Getriebe 553 angeordnet in einem rechten Winkel zu der Achse, stabilisierende Führungsräder 554, ein einstellbares Hebelarmgestänge 556 zur Unterstützung der Führungsradanordnung, eine starre, verschiebbare Führungsradrahmentasche 558, die dem Drehgestellrahmen zugeordnet ist, einen befestigten Absteifungsbügel 559 für die Hebelanordnung, die an den Drehgestellrahmen angeschweißt ist, um ein Entgleisen der Räder zu verhindern, einstellbare Luftdruckfederdämpfer 560 angeordnet zwischen der Verbindung 556 und dem Bügel 559, eine Bolzenanordnung 561, Gleitkolben mit Rahmentasche 562, einstellbare Aufhängung 563 des Führungsrades mit dem Hebelarm, eingebaute Federdämpfungsvorrichtung 564 angeordnet zwischen dem Hebelarm und der Führungsradnabe, Vakuum oder Niederluftdruckabteil 565 angeordnet am Ende der Rahmentasche, Drehgestellrahmen, Drehzapfenring 566, Drehgestellrahmenunterstützungsquerstrebe 567 für die Drehzapfenringladung, Fußbodenringverstärkung 568, gleitender Drehzapfenballauflagering 569 angeordnet zwischen dem Drehgestellrahmen, Drehzapfen und dem Bodenrahmen des Fahrzeuges, ein vertikales Gleitgebiet 570 angeordnet zwischen dem Bodenrahmen und dem Drehgestellrahmen und einem kreisförmigen Endabschnitt 572 des Drehgestells und der Querstrebe.
Insbesondere in den 14 und 15 am Besten dargestellt, umfasst die Federung 511 eine Röhrenanordnung 558, die an der Vorderseite und dem Endrahmen des Raddrehgestells 544 zwischen den beiden Endbügeln 559 befestigt sind, die wiederum mit dem Drehgestellrahmen 554 verschweißt sind. Zwei stabilisierende Führungsräder 554 mit einem gleitenden Rahmentaschenkolben 562 werden gegen die stabilisierende Führungsstrecke 562 durch entsprechende Hebelarme 556 gedrückt, die ferngesteuerte Druck regulierende Luftkissen 560 aufweisen und zwischen den Hebelarmen 556 und den befestigten Bügeln 559 interagieren.
Das stabilisierende Führungsrad 554 umfasst eine eingebaute Federdämpfungsvorrichtung 564, die zwischen dem Hebelarm 556 und der Achsanordnung 563 angeordnet ist. Die Raddrehgestelleinheit 540 mit einem eingebauten achsenfreien Motor 548 und die Getriebebox mit Bremse 550, wie in den 23 und 24 dargestellt, sind teilweise in die Antriebsradnabe 552 eingebaut und rotieren unabhängig horizontal um einen Balllagerring 566, der an die längs verlaufende Querstrebe 567 des Drehgestellrahmens 544 angeordnet ist. Die Rotation des Raddrehgestells 540 passiert innerhalb einer kleinen kreisförmigen Drehscheibe 556, die mit dem Boden 534 des Fahrzeuges 530 verbunden ist.
Alle lateralen Kräften, auch solche, die unter windigen Bedingungen vorkommen, Beschleunigung und Abbremsen des Fahrzeuges und Zentrifugalkräfte, die auf das Fahrzeuge einwirken, werden mit der oben aufgeführten Konfiguration über den Boden 534 zu der Drehscheibe 569 und anschließend zu dem Drehgestellgelenkring 566 übertragen. Diese Kräfte werden dabei von der Radanordnung 511 mit den Führungsrädern 554 gegen den Stabilisator 518 in Wirkverbindung gebracht. Auf die gleiche Weise werden vertikale Kräfte, die auf das Fahrzeug 530 einwirken durch den Drehgestellumfassungsdrehtischring 536 anschließend durch die Gleitlageroberfläche 538 zu der Taschendämpfung 546, die in den Drehgestellrahmen 544, wie dargestellt und beschrieben mit Bezugnahme auf die 22 bis 25, übertragen.
Alternative ringförmige Raddrehgestelle mit einem umfassenden Kugellagerdrehtisch sind mit Bezugnahme auf die 16 bis 18 offenbart. Diese Ausführungsformen umfassen eine stabilisierende Führungsradanordnung 6200, einen Hebelarm 6201 für die Führungsradanordnung, Kolben 6202 für die Führungsradanordnung, gesteuerte Luftdrucktasche 6204 in dem Kolben 6202, eine Anbindung 6206 zwischen dem Kolben 6202 und dem Hebelarm 6201, innen liegende Führungsradvibrationsdämpfungsvorrichtung 6208, ein Röhrenfach 6210 für den Gummivibrationsdämpfer, Kugellager 6211, Versteifungsausleger 6212 für die Kugellagerdrehscheibe, Axialbolzenanordnung 6214 für das Führungsrad, Bolzen 6217 in Sonderform angeordnet innerhalb des Vibrationsddmpfungsmaterials, Raddrehgestellrahmen 6218 und Schlitz 6220 zum Einstellen des Axialbolzens und des Führungsrades.
Im Besonderen ist in den 16 und 17 ein offener kreisförmiger Raddrehgestellrahmen 6218 ohne Mittelquerstrebe offenbart. Die stabilisierende Führungsradanordnung 6200 umfasst, unter besonderer Bezugnahme auf 16, einen Kolben 6202 mit regelbarem Luftdruck 6204 innerhalb des Kolbens. Der Luftdruck 6204 wird in einer Kammer, die teilweise durch die Vorderseite und die Rückseite des kreisförmig ausgestalteten Drehgestellrahmenteils 6203, wie dargestellt, festgelegt. Ein Hebelarm 6201 erstreckt sich von einer Drehachse 6206 am Ende des Kolbes 6202 durch ein Röhrenmodul 6210 zu der Führungsradanordnung 6214. Das Röhrenmodul 6210 weist einen nachgiebigen, aus gummiartigen oder vergleichbarem Material bestehend, Vibrationsdämpfer 6208 auf, der in das röhrenförmig ausgestaltete Modul 6208 eingebaut ist und unterhalb fest mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist. Sobald der gesteuerte Luftdruck 6204 innerhalb des Kolbens 6200 sich ausdehnt, dreht sich der Hebelarm 6210 und verdreht die Gummianordnung 6216 um den Drehzapfen 6217, dadurch wird der Druck an dem Führungsrad 654 erhöht, wodurch es mit größerer Kraft gegen den stabilisierenden Führungsweg 626 der stabilisierenden Führungsschiene 618 gedrückt wird.
Mit Bezugnahme auf 17 umfasst der Drehgestellrahmen 6218 ein kreisförmiges Drehgestellteil 6203 und der Kolben 6202 mit dem gesteuerten Luftdruck 6204 innerhalb der Kolbenanordnung 6200 und dem Gummivibrationsdämpfermodul 6210. Das Führungsrad kann leicht über den Öffnungsschlitz 6220 (16) für die axiale Bolzenanordnung 6214 entfernt werden.
Die Führungsradanordnung 6200 ist einfach aufgebaut und benötigt nur wenig Raum und Anpassung, wenn sie teilweise innerhalb des kreisförmigen Raddrehgestellteils 6203 eingebaut wird. Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit einer Entgleisung des stabilisierenden Führungsrades 654 bedeutend verringert, da der einzigartige Hebelarmmechanismus und die Dämpfung in dem Drehgestellrahmen 6203 verriegelt sind.
Mit Bezugnahme auf 18 umfasst ein kreisförmiges Drehgestell einen Drehgestellrahmen 6218 mit zwei kreisförmigen Vorderseiten und Hinterbauabschnitten 6203, wobei keine innen liegenden Querstrebe offenbart sind. Besonders während der Beschleunigung und des Abbremsens des Fahrzeuges wirken die Kräfte auf die Antriebsräder 652 und auf die Drehgestellräder 6218, wobei die Kräfte über umfassende kreisförmige Kugellagerrahmen 6212 (17) der dem Bodenrahmen 6134 des Fahrzeuges 630, wie in den 16 und 17 dargestellt ist, übergehen. Das Raddrehgestell 6218 dreht sich innerhalb eines Umfangkreises eines Kugellagers 6212 (17) der die horizontalen Wind- und lateralen Zentrifugalkräfte in den Bodenrahmen 634 des Fahrzeuges 630 leitet. Die vertikalen Kräfte von dem Fahrzeug 630 werden über die vier rechtwinkligen Lager- und Federungstaschenvorrichtungen 6120 in den Drehgestellrahmen 6218 abgeleitet. Die Motor-Getriebe-Bremse-Anordnung 648, 650, 649 ist jeweils Achsfrei ausgebildet und teilweise in die Antriebsradnabe 652, wie in den 23 und 24 dargestellt, eingebaut.
Bezug nehmend auf 19 umfasst ein kreisförmiges Raddrehgestell einen Drehgestellrahmen 745 mit einer Querstrebe 767 zwischen den zwei kreisförmigen Endabschnitten 772, wobei ein Drehzapfenring 766 in deren Mitte offenbart ist. Der Drehzapfenring 766 arbeitet vergleichbar wie der Drehzapfenbolzen, wie er in der US Patentanmeldung Nr. 08/646,198 offenbart worden ist. Allerdings werden hier die Kräfte über ein größeres Ringgebiet verteilt. Dementsprechend weist das Raddrehgestell eine größere Stabilität auf.
Der Drehzapfenring 766 überträgt die horizontalen Kräfte, wie solche, die während windigen Wetterbedingungen oder durch laterale Beschleunigungen des Fahrzeuges auftreten können, über einen kreisförmigen Umfangs eines Kugellagerrahmen 769 außerhalb des Drehzapfenringes ab der Teil des Bodenrahmens 734 des Fahrzeuges 730 ist. Die Fahrzeugkräfte von dem Fahrzeug 730 werden über die vier Lager- und Federungstaschen 7120 abgeleitet. Der Motor 751 wird durch das Raddrehgestell 745 mit einer rechtwinkligen Winkelzahnradanordnung 753 getragen.
Mit Bezug auf 20 ist ein Antriebssystem 802 für die mechanische Kupplung von zwei Antriebsrädern 804 mit einem Motor 806 offenbart. Im Besonderen umfasst das Antriebssystem eine Kegelstirnradgetriebeeinheit 808 und eine Gegenstirnradeinheit 810, die ein Differential ausbilden. Die Getriebeeinheiten 808 und 810 sind untereinander durch eine tief liegende Querverbindung 812 für Hochgeschwindigkeiten verbunden.
Das vorliegende Design ermöglicht eine geringe Bodenhöhe über die gesamte Länge des Passagierabteils. Außerdem erlaubt die tief liegende Querverbindung eine torsionssteife Verbindung der Räder, um sinusförmige Bewegungen während eines Blitzstarts zu hemmen. Die Verwendung des Achsgetriebes führt zu einer geringeren Verschmutzung an der Kraftübertragung während der Kurvenfahrt, eine geringere Abnutzung der Reifen und eine geringere Geräuschentwicklung.
Mit Bezugnahme auf die 21 und 22 in denen eine Einbahnschienenfahrzeugluftkissenfederung und eine automatische Fahrzeugniveauregulierung 9120 offenbart ist. Die Federungs- und Niveauregulierung 9120 umfasst ein Fahrzeuglagerabstützstück 9121, vertikale Seiten 9122 an der Lagerabstützung, dem Steuerdruckventil 9124, Luftkissenfederkissen 9125, vertikale Seiten 9126 der vertieften Taschen in dem Drehgestellrahmen, Kissenschichten 9127 zwischen den Luftkissen, Drehscheibenring 9130, der unterhalb des Fahr zeugbodenrahmens angeordnet ist, eine Außenoberfläche 9131 eines Fahrzeugdrehgestellrahmens und eine Innenoberfläche 9132 eines Fahrzeugdrehgestellrahmens.
Im Besonderen stellen die Antriebsradräder 952 eine erste vertikale Federung des Einschienenfahrzeuges dar. Die zweite vertikale Dämpfung besteht aus vier rechtwinkligen Luftfedervorrichtungen 9120, die in Vertiefungen einer Tasche 946 in dem Drehgestellrahmen 940 angeordnet sind.
Jede Luftfederungsvorrichtung kann aus einem oder mehreren Luftpufferkissen 9125 bestehen und ein Lagerbefestigungsstück 9121 an dem oberen Ende, das teilweise vertieft in dem Drehgestellrahmen 9131 angeordnet ist. Die Lagerbefestigung ist so ausgebildet, dass sie leicht vertikal 9122 gegenüber dem Drehgestellrahmen 940 abgelenkt ist, aber im Wesentlichen nicht horizontal ausgebildet ist.
Die Lagerbefestigung 9121, die eine Gleitoberfläche 938 an ihrer Oberfläche aufweist, überträgt das Gewicht des Fahrzeuges über den Drehscheibenring 936, der mit dem Fahrzeugbodenrahmen 934 verbunden ist, zu den Luftpufferkissen 9125 darunter. Die Luftpufferkissen 9125 sind verbunden mit einem automatischen Luftdrucksteuerventil 9124, das dafür sorgt, dass die Lagerbefestigung 9121 auf einem konstanten Niveau gehalten wird.
Die Gleitlagerbefestigungsoberfläche 938 besteht aus einem harten Oberflächenmaterial mit einem geringen Gleitfriktionskoeffizienten wie beispielsweise Teflon oder Grafit. Sobald das Fahrzeug durch einen kurvigen Abschnitt des Führungsweges fährt, rotiert das Raddrehgestell 950 relativ zu dem Fahrzeugkörper 930. Diese Rotation findet zwischen der gleitenden Lagerbefestigungsoberfläche 938 und dem Drehscheibenring 936 statt. Die Luftpufferfederung arbeitet in kurvigen Abschnitten und auf gradlinigen Abschnitten.
Besondere Materialien zum Dämpfen von vertikalen Schlägen auf das Fahrzeug sind in drei horizontalen Schich ten 9127 der Luftfederkissen eingebaut. Die Anzahl der Kissen, die Härte und die Dämpfungscharakteristik dieser Schichten variieren in Abhängigkeit von der Fahrzeuggröße und der zu erwartenden vertikalen Auflast.
Die zweiten Schwingungen des Fahrzeuges haben zwei Funktionen. Erstens, diese arbeiten als eine zweite Vibrations- und Dämpfungsfederungsvorrichtung, um eine Druckbelastung und andere Arten von Ladungen, die auf das Fahrzeug während der Beschleunigung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten einwirken widerstehen zu können. Zweitens, diese fungieren als automatische Nivellierungsvorrichtung, so dass der das Bodenniveau innerhalb des Fahrzeuges zu jeder Zeit immer auf dem gleichen Niveau gehalten wird, unabhängig von der Anzahl der Passagiere in dem Fahrzeug. Wenn das Fahrzeug beispielsweise mit Passagieren schwer beladen ist, erhöht das automatisch gesteuerte Druckluftventil 9124 den Druck in den Luftfederungskissen 9125. Desgleichen verringert das automatische Druckluftventil die Druckluft in den Federungskissen, sobald nur einige oder gar keine Passagiere sich in dem Fahrzeug befinden. Dadurch kann eine wesentlich effizientere Beförderung der Passagiere durch die Türen des Fahrzeuges ermöglicht werden. Die Fahrzeugbodenoberfläche im Bereich der Eingangs- und Ausgangseinrichtungen wird auf dem gleichen hohen Niveau gehalten und stimmt mit dem Höhenniveau der Laderampe zu jeder Zeit überein. Dadurch wird es Rollstuhlfahrern ebenfalls ermöglicht mit ihrem Rollstuhl in das Fahrzeug hinein zufahren, ohne dabei auf Höhenunterschiede im Fußboden zu achten.
Mit Bezugnahme auf die 23 und 24, in denen eine vorgefertigte kompakte achsenfreie Motorgetriebebremse („MGB") Anordnung in die Radnabe des Traktionsantriebsrades des Einschienenbahnsystems offenbart ist. Diese Konfiguration umfasst eine ebene Oberfläche 1002, einen längs verlaufenden Träger 1004, eine obere stabilisierende Führungsschiene 1006, einen Fahrzeuglaufwege 1008, ein vertikales Netz 1010, hoch liegende Radlaufwege 1012, stabilisierende Radführungsstrecken 1014, stabilisierende Räder 1016, hoch liegende Räder 1018, Antriebsradreifen 1020, Stromabnehmer 1022, Steuerkabelkanäle 1024, eine Mittelachse 1026 des Einbahnschienenführungsweges und der Führungsschiene, Drehgestellrahmen 1028, Ankerbolzen 1030, die zwischen der Getriebebox und der Scheibenbremse angeordnet sind, einen Motor 1023, eine Planetengetriebebox 1034, Scheibenbremsen 1036, Scheibenbremsenbremssattel 1038, Antriebsradnabe 1040, Radnabengewindebolzen 1042, einen tiefen Boden 1044 in dem Fahrzeug, Sitzniveau 1046 über den Reifen und einen Antriebsradflansch 1048.
Mit besonderer Bezugnahme auf 23 sind der Motor, die Planetengetriebebox und die Bremssattelscheibenbremse als kompakte Einheiten, die entlang der Mittellinie der Radnabe verbaut sind und teilweise innerhalb der Nabe liegen. Die MGB-Einheit wird aufgenommen von dem Drehgestellrahmen und dem Spurkranz. Eine Achse wird für das Antriebsrad nicht benötigt.
In einer möglichen bevorzugten Ausführungsform wird ein Standardspurkranz mit 19,5 Inch aus Stahl oder Aluminium verwendet. Die MGB kann als eine Einheit hergestellt und verschifft werden und kann direkt in nicht montierten Drehgestellrahmen, wie in 24 dargestellt, eingebaut werden. Ein Ergebnis hiervon ist, dass das Drehgestell ein geringes Gewicht aufweist, kostengünstig und weniger komplex ist als bekannte Alternativen.
23 zeigt einen Bremssattel in zwei möglichen Positionen unter Berücksichtigung des Drehgestellrahmen, des Spurkranzes und der Getriebebox. Die Scheibenbremse ist für das linke Antriebsrad zwischen dem Drehgestellrahmen und dem Spurkranz angeordnet. Die Bremse ist für das rechte Antriebsrad am Ende der Planetengetriebebox angeordnet. Inputbremsen oder dynamische Bremsen können ebenfalls in die kompakte Getriebeboxeinheit eingebaut werden. Ein bekannter Hersteller von dynamischen Bremsen ist Fairfield in LaFayette, Indiana, USA.
Die MGB-Anordnung ermöglicht eine große Rotation um den Drehzapfenpunkt des Raddrehgestells, sobald das Fahrzeug durch scharfe Kurven fährt.
H. Position der Stromabnehmer
Mit Bezugnahme auf die 25 und 26, in denen alternative Anbringungsmöglichkeiten zum Anbringen der isolierten Stromleitungen 76 und der Steuerungsleitungen 90 offenbart sind. In 26 ist im Besonderen die Stromleitung 76 am oberen Ende des Kopfes 24 angeordnet und die Kontrollleitungen 90 sind an dem unteren Flansch 77 der stabilisierenden Führungsschiene, wie dargestellt, angeordnet. Alternativ hierzu, wie in 27 dargestellt, können die Stromleitungen 76 an dem unteren Flansch 77 angeordnet sein und die Steuerungsleitungen 90 können am oberen Ende des Kopfes angeordnet sein. Selbstverständlich können jede Kombinationen dieser Leitungsanordnungen und die Leitungsanordnungen, wie sie in dem US Patent Nr. 5,845,581 vermerkt sind, verwendet werden, wenn dies notwendig ist.
I. Fahrzeugkonstruktion und Designs
Mit Bezugnahme auf die 27A bis 31B, in denen alternative Ausgestaltungen des Fahrzeugs, Designs und Konstruktionsverfahren offenbart sind. Im Besonderen kann jedes Fahrzeug einen vorderen und hinteren Frontabschnitt 1102 aufweisen, einen standardisierten Fahrzeugmittelabschnitt 1104, eine Fahrzeugtüröffnung 1106, Rücken-an-Rücken-Sitze 1108 und entweder einen tiefen Fußboden 1110 oder einen hohen Fußboden 1112. Wenn es gewünscht wird, kann eine Vielzahl von Fahrzeugen zu einem Zug verbunden werden mit einem vorderen Fahrzeug 1114 und einem hinteren Fahrzeug 1116.
Bezug nehmend auf die 27A und 27B kann jedes Fahrzeug aus vorgefertigten Komponenten hergestellt werden, die zwei Frontabschnitte 1102 aufweisen und die mit einem zentralen mittleren Fahrzeugabschnitt 1104 verbunden werden. Dieses Fahrzeug umfasst einen tiefen Fußboden 1110, wobei die Antriebsräder sich oberhalb des Fahrzeugbodens in ausgewählten Bereichen erstrecken und der verbleibende Fußboden ist unterhalb der Antriebsräder. In den Bereichen, in denen die Reifen über den Fußboden hervorstehen, werden sie mit Sitzen, wie dargestellt, abgedeckt. Allerdings verbleibt ein hindernisfreier Fußboden mit einem Durchgang zu beiden Seiten der Räder, so dass Passagiere frei von einem Ende zu dem anderen Ende des Fahrzeuges laufen können. Das Fahrzeug wird vorzugsweise aus Flugzeugaluminium hergestellt.
Bezug nehmend auf die 28A, 28B und 29B, in denen offenbart ist, dass eine Vielzahl von Fahrzeugen einen Zug bilden. Im Besonderen umfasst vorderes Fahrzeug 1114 einen Nasenabschnitt 1102, der mit einem zentralen mittleren Fahrzeugabschnitt 1104 verbunden ist. Das hintere Fahrzeug 1116 umfasst einen hinteren Frontabschnitt 1102, der mit einem zentralen mittleren Fahrzeugabschnitt 1104 verbunden ist. Alle mittigen Fahrzeuge umfassen nur einen mittleren Fahrzeugabschnitt 1104 und der Bereich zwischen angrenzenden Fahrzeugen bleibt offen, so dass es Passagieren gestattet ist, sich zwischen ihnen frei zu bewegen.
Wie es am Besten in den 28A, 28B, 29A, 29B und 30 dargestellt ist, umfasst jedes Fahrzeug einen hohlen Fußboden 1118, wobei der gesamte Fußboden oberhalb der Antriebsräder angeordnet ist und so einen uneingeschränkten Fußbodenraum von einem Ende zum anderen Ende des Fahrzeuges oder des Zuges, bestehend aus einer Anzahl von zusammengekoppelten Fahrzeugen zur Verfügung stellt. Jedes Fahrzeug wird vorzugsweise aus Flugzeugaluminium hergestellt.
Eine Vielzahl von mittleren Fahrzeugabschnitten können, wenn gebraucht, so angepasst werden, dass sie den Passagieranforderungen entsprechen. Vergleichbare Fahrzeuggrößen (beispielsweise die Länge der mittleren Abschnitte) können zusammengeführt werden, um die gewünschte Passagieranzahl aufnehmen zu können.
Mit Bezugnahme auf die 29A und 29B, in denen eine Grundfahrzeugkonfiguration offenbart ist, wie mit Bezugnahme auf die 28A und 28B. Allerdings ist der Fahrzeugkörper vorzugsweise aus Kompositmaterialien hergestellt.
Ein Niederprofilpersonenschnelltransport (PRT) ist in den 31A und 31B offenbart. Dieses Fahrzeug umfasst eine Größe und eine Ausgestaltung um eine kleine Gruppe von Passagieren aufzunehmen, wie etwa sechs Passagiere und einen Rollstuhl. Das Fahrzeuggewicht über alles ist kleiner als die Größe eines typischen Passagiers, eine zentrale Schiebe- oder Überkopftüröffnung an jeder Seite des Fahrzeuges ist dabei vorgesehen, die sich quer zu dem Querabschnittsgebiet des Fahrzeuges erstreckt und erlaubt es so, aufrecht zu stehen, wenn das Fahrzeug betreten oder verlassen wird. Im Lichte der Größe der Vielfalt oder Ausgestaltungen und der Designs des Fahrzeuges, die alle auf dem Führungswegsystem der vorliegenden Erfindung betrieben werden, die Größe und die Ausgestaltung der Fahrzeuge, die auf dem System laufen, können tagabhängig oder saisonal bedingt in Abhängigkeit von den Wünschen der Passagiere geändert werden. Darüber hinaus kann jedes Fahrzeug so angepasst werden, dass es vollständig automatisch, ohne einen Fahrer zu benötigen, betrieben werden kann. Beispielsweise können automatische elektrische Steuerungssignale zu jedem Fahrzeug über induktive Leitungen, die entlang der stabilisierenden Führungsschiene an der Oberfläche des Laufweges oder innerhalb des Trägerweges übermittelt werden.
J. Verbesserte Sicherheitsfunktionen
Mit Bezugnahme auf 32, in der eine Notführungsradanordnung offenbart ist. Ein Sicherheitsführungsradrahmen 1202 ist im Besonderen in der Nähe des Kopfes 1224 vorgesehen. Die Notführungsräder 1255 (hier die Führungsräder 1255A bis B dargestellt) sind drehbar mit dem Rahmen 1202 verbunden, so dass sie mit dem Führungsweg 1226 des Kopfes 1224 im Fall des Versagens oder eines Luftverlustes eines Reifens an dem Fahrzeug verbunden sind. Zusätzliche Notführungsräder 1255 (hier die Führungsräder 1225C bis D dargestellt) sind ebenfalls drehbar mit dem Rahmen 1202 verbunden, so dass sie mit der oberen Seite des Kopfes 1224 verbunden sind. Die Notführungsräder 1255 können aus Vollgummi, Urethan oder anderem passenden, nicht aufblähendem Material bestehen.
Im Fall des Versagens irgendeines aufblasbaren Gummireifens in dem Einschienenbahnsystem sowie in den Antriebsrädern oder den stabilisierenden Führungsrädern umhüllt die Notführungsradanordnung mit ihrem Sicherheitsradrahmen 1202 die Führungsschiene und ermöglicht es so, dass die Notführungsräder 1255 mit der Führungsschiene verbunden werden und dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Fahrzeugentgleisung verringern. Der Rahmen 1202 kann dabei mit dem Drehgestell oder dem Bodenrahmen des Fahrzeuges verbunden werden.
Mit Bezugnahme auf die 33A bis 33D können Luftreifen von der Art, wie sie für die Antriebsräder und die Führungsräder verwendet werden, angepasst werden, um die inneren zentralen Abstützungsstrukturen zu umfassen, die die Integrität des Reifens im Falle eines unerwarteten Luftdruckverlustes des Reifens aufrecht erhalten. Ein bekannter Hersteller derartiger Reifen ist Hutchinson Industries Inc. in Trenton, New Jersey, die derartige Reifen unter der Handelsmarke „RUN-FLAT" vermarkten.
K. Verbessertes Umschalten
Verbesserte Weichenvorrichtungen sind in den 34 bis 39 offenbart. Mit besonderer Bezugnahme auf die 34 bis 38, in der eine Fahrzeugweichenanordnung offenbart ist, die einen Fahrzeuglaufweg 13300, eine stabilisierende Führungsschiene 13301, eine Gelenkarmanordnung 13302, einen Onlineführungsweg 13303, eine Off-line Führung 13304, eine Seitenträgerführung 13305, einen Seitenträger oder Platte 13306, ein Kontaktseitenträgerrad 13308, ein Seitenschienenrad 13309, einen Raddrehgestellrahmen 13310, ein geschütztes Gehäuse 13311 für die Hebelarmanordnung 13302, einen Fahrzeugbodenrahmen 13312, ein Fahrzeug 13313, einen festen Drehzapfenpunkt 13314, einen ausfahrbaren Kolben 13315 und einen aufgeweiteten Eingangsteil 13316 der Seitenträgerführungsschiene 13305 umfasst.
Mit besonderer Bezugnahme auf die 34 bis 36, in denen eine verbesserte Fahrzeugweichenanordnung 13302 dargestellt ist, wobei diese automatisch gesteuert und an Bord des Fahrzeuges betrieben werden kann oder von einer zentralen Fahrzeugsteuerungszentrale überwacht wird. Die Anbordweichenmittel bedingen ein Entfernen der kurzen Längen der längs verlaufenden stabilisierenden Schienen 13301 an der Oberfläche des Laufweges 13300 an der Stelle, an dem das Fahrzeug von einem Onlineführungsweg 13303 zu einem anderen Offline Führung 13304 abgefertigt wird. Diese Abschnitte des Führungsweges weisen eine glatte Hindernis freie Oberfläche 13300 auf, wobei die Drehgestellräder mit den zwei Führungsrädern zu dem anderen Führungsweg hinübergeführt werden ohne jede Oberflächenbeeinträchtigungen. Das Steuern des Fahrzeuges wird ausgebildet durch das Hinzufügen von Seitenholmführungsschienen 13305, die an der Außenseite des Trägerweges 13306 oder an der Oberfläche des Laufweges angeordnet ist. Eine Hebelarmanordnung 13302 befindet sich in einem geschützten Gehäuse 13311 und wird innerhalb oder unterhalb des Bodenraums 13312 des Fahrzeuges 13313 begrenzt, wenn es nicht in Betrieb ist. Um das Fahrzeug von einer Führungsschiene 13303 zu einer anderen Führungsschiene 13304 umzuschalten, dreht sich die Hebelarmanordnung 13302 um einen festen Punkt 13314 über die Mittel eines Kolbens 13315 der die Kräfte an dem Hebelarm 13302 überträgt, um den Drehpunkt 13314 annäherungsweise um 90° rotiert. In dieser Position kommt das Rad 13306 in Kontakt mit der Außenseite des Trägerweges oder des Holmes und ebenso gelangen die Schienenräder 13309 in den Bereich des geöffneten Einganges 13314 der Führungsschiene 13305. Wenn die stabilisierende Schiene 13301 entfernt wird, wird das Fahrzeug nun entlang der Oberfläche des Führungsweges 13303 zu dem Führungsweg 13304 durch die Fahrzeugschaltanordnung 13302 geführt. Wenn das Raddrehgestell die Einmündung der zwei Führungswege Onlineführungsweg 13303 und Off-line Führung 13304 passiert hat, erscheint die normale stabilisierende Führungsschiene 13301 und übernimmt die Führung des Fahrzeuges. Zu diesem Zeitpunkt wird die Führungsschiene entlang der Seite des Trägerweges 13305 abgeschlossen und die Hebelarmanordnung 13302 wird deaktiviert und dreht sich automatisch zurück in das Gehäuse 13311 unter dem Fahrzeugboden.
Die bordeigene Schaltung hat in dem vorliegenden Einschienenbahnsystem etliche Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann das Fahrzeug im Instandhaltungsbahnhof von einem Führungsweg zu den Einzelinspektionsstellen und Parkbuchten geführt werden durch die Verwendung der bordeigenen Schaltung, wenn wie in 38 dargestellt, eine Station offline verwendet wird, kann ein Zug zusammengestellt aus Fahrzeugen auf dem Off-line Führung beladen werden, während ein anderer Zug es erlaubt ist, an diesem auf einen Onlineführungsweg vorbeizufahren. Eine andere Anwendung erlaubt ein Querschalten der Fahrzeuge von einem Hauptführungsweg zu einem anderen und umgekehrt, wenn diese sich auf dem gleichen Niveau befinden.
Das Abfertigungsgebiet für die bordeigene Schaltung ist eher kurz gehalten und beträgt ungefähr die Länge eines Fahrzeuges. Für die Sicherheit dagegen, beispielsweise bei extremen Seitenwinden, die gegen das Fahrzeug drücken, kann das Abfertigungsgebiet gesichert sein und beispielsweise eine transparente Kugelform umfassen.
Mit Bezugnahme auf die 39, in der eine alternative Fahrzeugbahnschaltung offenbart ist. Im Besonderen umfasst diese Schaltung einen Kurbelmotor 14340, wie er in der US Patentanmeldung 08/646,198 offenbart worden ist, eine Laufwegoberfläche 14400 für ein erstes Fahrzeug, Stabilisierungsschienen 14401 für das erste Fahrzeug, eine drehbare nicht flexible Schaltung 14402, die Länge einer Schaltung 14404, eine Einmündung 14410, ein erstes Fahrzeug 14413, einen Führungsweg für ein erstes Fahrzeug 14414, einen Einmündungspunkt 14415, verriegelte Position 14416 der Schaltung für ein erstes Fahrzeug, einen zentralen Drehpunkt 14418 für die Schaltung, einen Drehwinkel 14420 für die Schaltung, eine Laufwegoberfläche 14500 für ein zweites Fahrzeug, Stabilisierungsschiene 14501 für das zweite Fahrzeug, ein zweites Fahrzeug 14513, ein Führungsweg für das zweite Fahrzeug 14514, eine gesperrte Position 14516 für die Schaltung des zweiten Fahrzeuges.
Im Besonderen umfasst die alternative Schaltung in 39 eine kurze drehbare nicht flexible Schaltung 14402 von einer Länge 14404, auf der ein Fahrzeug 14413 denkbar ist und ein zweites Fahrzeug 14513 von zwei davon abgetrennten Einbahnführungswegen 14414 und 14514, die sich auf dem gleichen Niveau befinden, sich gegen einander an der Einmündung 14410 zu queren. Dies wird erreicht durch die Drehung eines kurzen Segmentes von einer der stabilisierenden Führungsschienen 14401 und 14501, um einen zentralen Drehpunkt 14418 auf der oberen Oberfläche des Einmündungsgebietes 14410, welches das gleiche Niveau aufweist, wie die stabilisierenden Führungsschienen 14401 und 14501.
Wie in 39 dargestellt, wird das erste Fahrzeug 14413 entlang der Stabilisierung 14401 über die Einmündung 14410 geführt mit der Schaltung 14402 in der Position 14416 geführt, die mit dem Stabilisator 14401 fluchtet. Sobald das zweite Fahrzeug 14513 die Einmündung 14410 erreicht, dreht sich die Schaltung 14402 entgegen des Uhrzeigersinnes um den Drehpunkt 14418 um einen bestimmten Winkel 14420 und fluchtet die Schaltung 14402 mit der stabilisierenden Führungsschiene 14501 in der zweiten verriegelten Position 14516.
Die Schaltung dreht sich zurück und vorwärts um einen Winkel 14420 zwischen der zweiten Position 14416 und 14516. Dies geschieht über Mittel, die einen Kurbelmotor 14340, einen Hebelarm 14383, einen Führungsschlitz 14332 oder vergleichbare Vorrichtungen, wie sie in der US Patentanmeldung Nr. 08/646,198 veranschaulicht sind, zur Verfügung gestellt werden.
Die Schaltung wird von einer zentralen Einbahnschienensteuerungsstation automatisch betrieben. Außerdem kann die Schaltung so modifiziert werden, dass es möglich ist, zwischen drei oder mehreren einmündenden Fahrzeuglaufwegen geschaltet werden kann.
L. Vorgefertigter Dualführungsweg
Zusätzlich zu den vorgefertigten Führungswegabstützungsstrukturen, die in der anhängigen vorläufigen US Patentanmeldung Nr. 60/081,337 offenbart sind, 9A bis 10B, ist eine zusätzliche Abstützungsstruktur in den 40A bis B offenbart, wobei gleiche Elementen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Diese Abstützungsstruktur umfasst einen Rundpfeiler, der als vertikale Säule 61 ausgebildet ist und einen T-förmig ausgebildeten, freitragenden Aufbau umfasst, der als Führungswegabstützung 71 dient. Wie mit allen vorherigen, offenbarten Abstützungsstrukturen kann diese Abstützungsstruktur außerhalb in handhabbaren Leichtgewichtskomponenten vorgefertigt werden. Die Abstützungsstruktur hier umfasst sechs Komponenten. Diese Komponenten können leicht zu dem Aufstellungsort transportiert werden und schnell eingebaut werden.
Es sind die Prinzipien der Erfindung mit Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und veranschaulicht worden. Es sollte offensichtlich sein, dass diese Ausführungsformen in ihren Anordnungen und im Detail, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen, abgeändert werden können. Im Hinblick auf die große Vielfalt der Ausführungsformen, die mit den Prinzipien der Erfindung erreicht werden können, sollte es ersichtlich sein, dass die detaillierten Ausführungsformen, die veranschaulicht worden sind, nicht als eine Limitierung der Bandbreite der Erfindung dienen. Vielmehr umfasst die beanspruchte Erfindung all jene Änderungen, die im Bereich der folgenden Ansprüche und Äquivalente hiervon umfasst werden.
Ein derartiges Einschienenbahnsystem der vorliegenden Erfindung weist eine große Flexibilität in seiner Anwendbarkeit auf. Es kann in einer städtischen Umgebung verwendet werden, wo die Geschwindigkeit aufgrund der kurzen Distanzen zwischen einer Anzahl von Haltestellen reduziert ist oder in ländlichen Gebieten kann die Geschwindigkeit bis zu einer Höhe von 300 Meilen pro Stunde gesteigert werden, da hier Haltestellen eher selten sind. Für derartige Geschwindigkeiten kann die Magnetschwebebahntechnologieausführungsform verwendet werden. Zusätzlich kann ein maßstabsgrößenverkleinertes Einschienenbahnsystem gemäß der vorliegenden Erfindung in einer großen Bandbreite für urbane und ländliche Gebiete eingesetzt werden und dadurch die physikalischen und ästhetischen Eingriffe auf die Umwelt reduzieren.
Der Fachmann wird erkennen, dass das Einschienenbahnsystem gemäß der vorliegenden Erfindung nur die Hälfte oder ein Drittel der Kosten von konventionell aufgeständerten Transportsystemen verursacht. Die Kostenreduzierung liegt darin begründet, dass die Größe der Komponente verkleinert und die Quantität des Konstruktionsmaterials reduziert worden ist. Ferner können Komponenten in einer Massenanfertigung in einer Fabrik hergestellt und vormontiert werden, was Zeit am Aufstellungsort einspart.
M. Semi-Magnet-Schwebe-Einschienenbahnsystem
Das Einschienenbahnsystem der vorliegenden Erfindung erlaubt eine große Flexibilität auf dem Gebiet der Abstützung, der Führung und des Antriebes. Wie erwähnt, kann die Abstützung und die Führung entweder durch eine Radanordnung oder durch ein Magnetschwebebahnsystem erreicht werden. Ähnlich wie die Flexibilität bezüglich des Antriebes, ermöglicht das System die Verwendung eines elektromechanischen, eines Magnetschwebesystems oder eines linearen Induktionsmotorsystems, wie sie von der Power Superconductors Application Corporation hergestellt werden. Obwohl diese Systeme für sich genommen ein ökonomisches und relativ effizientes Einschienenbahnsystem zur Verfügung stellen, kann ein größerer Nutzen daraus gezogen werden, wenn man diese Systeme miteinander kombiniert und die Radanordnung und das Magnetschwebebahnsystem miteinander verbindet.
Mit Bezugnahme auf 41, in der das Semimagnetschwebeeinschienenbahnsystem dargestellt ist, wobei das Fahrzeug 30 teilweise durch die Räder 52 unterstützt wird und ein Semimagnetschwebebahnsystem, wie es unten näher beschrieben wird, hinzugefügt worden ist. Wie bei dem Einschienenbahnsystem der vorherigen Ausführungsformen verwendet ein Semimagnetschwebeeinschienenbahnsystem eine stabilisierende Führungsschiene 18, die an der ebenen Oberfläche 12 angeordnet ist. Die stabilisierende Führungsschiene 18 umfasst einen Kopf 24, der durch ein vertikales Netz 22 abgesteift wird, der Kopf 24 umfasst zwei aufwärts und auswärts erstre ckend gerichtete stabilisierende Führungswege 26. Das Fahrzeug 30 umfasst einen Körper 32 und ein Drehgestell 40. Dem Drehgestell 40 sind Räder 52 zugeordnet und Teile des Semimagnetschwebebahnsystems. Die Räder 52 der vorliegenden Erfindung sorgen für Unterstützung des Fahrzeuges 30. Ebenso sorgen sie für Unterstützung genauso wie für Führung und Antrieb für das Semimagnetschwebebahnsystem.
In Abhängigkeit von den verwendeten Komponenten und ihrer relativen Konfiguration zueinander kann das Semimagnetschwebebahnsystem eine enorme abstoßende Kraft zwischen den Teilen des Magnetschwebebahnsystems erzeugen, die durch eine Aussparung 159 getrennt sind. Wenn eine entsprechende Kraft erzeugt worden ist, kann diese Kraft aufwärts gerichtet werden mit Bezugnahme auf das Drehgestell 40. Dadurch kann die Gewichtsauflage, die auf die Räder 52 des Fahrzeuges 30 einwirkt, verringert werden. Die erzeugte Kraft wird einen Teil der Last, die auf die Räder 52 einwirkt, aufnehmen und an die stabilisierende Führungsschiene 18 abgeben. Auch kann eine abstoßende Kraft in Alleinstellung auf die Führungsräder 52 übertragen werden durch die Schaffung eines Absatzes zwischen den Teilen des Semimagnetschwebebahnsystems und den abtrennenden Abstand 159 in der Art und Weise, wie sie dem Stand der Technik für Abstoßkräfte bekannt ist, und kann in eine aufwärts gerichtete Richtung gelenkt werden, um dadurch die Auflast der Räder 52 zu reduzieren.
Das herkömmliche elektromechanische Einschienenbahnantriebssystem profitiert von seiner hohen Energieeffizienz. Im Gegensatz hierzu ein elektromechanisches Antriebssystem benötigt keine Energie, um das Fahrzeug zum Schweben zu bringen im Gegensatz zu einem Vollmagnetschwebebahnsystem, wo das Fahrzeug 30 vollständig schwebt. Allerdings besteht der Vorteil bei einem Magnetschwebebahnsystem in den wesentlich höheren Geschwindigkeitsmöglichkeiten. Faktoren, die durch die Reifen, die Geschwindigkeit und das aufgeladene Gewicht und die Dauer der Nutzung begrenzen. Eine hohe Geschwindigkeit und eine Auflast benötigen Reifen, wobei hier eine Begrenzung in der maximalen Geschwindigkeit und in der maximalen Auflast für das Einschienenbahnsystem begründet liegen. Ein vollständiges Magnetschwebebahnsystem ist nicht durch die Traglast der Reifen oder die Geschwindigkeitsbeschränkung für die Reifen limitiert. Hierdurch sind größere Geschwindigkeiten mit einer Minderung der Effizienz aufgrund des Schwebens verbunden. Demnach haben herkömmliche elektromechanische Einschienenbahnantriebssysteme den Vorteil der größeren Energieeffizienz auf Kosten der eingeschränkten Geschwindigkeit und das Vollmagnetschwebebahnsystem hat den Vorteil der großen Geschwindigkeit auf Kosten seiner Effizienz.
Das Semimagnetschwebeeinschienenschwebesystem vereint Elemente beider Systeme. Die Geschwindigkeitsbegrenzungen des elektromechanischen Einschienenbahnantriebssystems werden verringert, während die Effizienz annäherungsweise drei Mal größer ist als bei einem Magnetschwebebahnsystem als solchem. Die größere Energieeffizienz wird durch die Reduzierung der Auflast auf die Räder 52 erreicht, dadurch wird die Abnutzung der Räder verringert durch die Verwendung des Schwebens, wobei es nicht erforderlich ist, dass das gesamte Fahrzeug vorher ständig von Fahrbahn abgehoben wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Fahrzeug 30 vollständig durch die Räder 52 abgestützt, wenn das Fahrzeug 30 sich im Ruhezustand befindet. Dadurch werden die Energieanforderungen für das Schweben vermieden. Beispielsweise bei einer Geschwindigkeit zwischen 0 und 25 Meilen pro Stunde tragen die Räder 52 das gesamte Gewicht des Fahrzeuges 30. Bei einem weiteren Geschwindigkeitsanstieg zwischen 25 und 140 Meilen pro Stunde reduziert das Magnetschwebebahnsystem die Auflast auf die Räder 52, so dass das Magnetschwebebahnsystem 80% des Fahrzeuggewichtes trägt. Bei noch größeren Geschwindigkeiten bevorzugt jenseits von 200 Meilen die Stunde kann das Magnetschwebebahnsystem das gesamte Fahrzeuggewicht tragen. Im Allgemeinen kann das Semimagneteinschienenbahnschwebesystem Geschwindigkeiten von 150 Meilen die Stunde erreichen. Geschwindigkeiten und Beschleunigungen, die durch das vorliegende System erreicht werden können, sind in 51 anschaulich dargestellt.
Zusätzlich weist das Semimagnetschwebebahnsystem weitere Vorteile auf, um die Effizienz während des Betriebes zu verbessern. Die Kosten für ein Vollmagnetschwebebahnsystem sind wahrscheinlich fünf Mal größer als die Kosten für ein Semimagnetschwebebahnsystem. Ferner sind die Führungswege für ein Vollmagnetschwebebahnsystem doppelt so breit wie die Führungswege, wie sie für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Zusätzlich reduziert das Einschienenbahnsystem die Beeinflussung der Umwelt. Bei der Verwendung von Rädern wird ein zusätzlicher Vorteil über das Vollmagnetschwebebahnkonzept erreicht. Für den Fall, dass ein Stromausfall bei hohen Geschwindigkeiten auftritt, tragen die Räder 30 das Gewicht des Fahrzeuges 30 und die Geschwindigkeit kann sicher reduziert werden. Die Räder 30 können auch für schwierige Steuervorgänge wie etwa Bremsen, Beschleunigen, Verlangsamungen und genaues Stoppen an den Ladeplattformen. Ein Notantrieb kann e benfalls vorgesehen sein, der als elektromagnetischer Motor ausgebildet ist und den Rädern 30 zugeordnet ist.
Die Verwendung von Luft gefüllten Reifen kann zu der Möglichkeit führen, dass die Reduzierung des Luftdruckes in den Rädern den Betrieb des Fahrzeuges 30 erschwert. Um solchen Erscheinungsformen entgegen zu wirken, reguliert ein Steuersystem den Abstand zwischen der Aussparung 159, was auch dazu verwendet werden könnte, ein weiteres Beladen, eines Reifens für solch einen Fall zu vermeiden. Zusätzlich kann die Flachlauf Technologie, wie sie oben erwähnt worden ist, den Betrieb des Fahrzeuges 30 weiter ermöglichen, bis Instandsetzungsarbeiten durchführbar sind.
42 veranschaulicht ein Semimagnetschwebebahnsystem, das ein elektromagnetisches System für die Unterstützung und die Führung von zwei linearen Induktionsmotoren für Magnetschwebebahnen zur Unterstützung des Antriebs verwendet. Diese Ausführungsform umfasst das elektromagnetische System mit ein paar Elektromagneten 155, die dem Drehgestell 40 zugeordnet sind und auf gegenüber liegenden Seiten der Stabilisatorschiene 18 angeordnet sind. Die Elektromagnete 155 interagieren mit dem stabilisierenden Führungsweg 26, der bevorzugterweise einen Eisenkern mit einer Aluminiumummantelung umfasst, so dass die Abstützung und die Führung des Fahrzeuges 30 gewährleistet sind. Der lineare Induktionsmotor 271 für Magnetschwebebahnen interagiert mit dem stabilisierenden Führungsweg 26, so dass der Antrieb dem Fahrzeug 30 zur Verfügung gestellt wird.
Das Semimagnetschwebebahnsystem gemäß 43 verwendet ein elektromagnetisches System für die Unterstützung und Führung und einen einzelnen Magnetschwebebahnlinearinduktionsmotor 271 für den Antrieb. Das e lektromagnetische System umfasst ein Paar von Elektromagneten 155, die dem Drehgestell 40 zugeordnet sind und zwar derart, dass sie jeweils an gegenüber liegenden Seiten der stabilisierenden Führungsschiene 18 angeordnet sind. Die Elektromagnete 155 interagieren mit dem stabilisierenden Führungsweg 26 und umfassen ebenfalls einen Eisenkern mit einer Aluminiumummantelung, so dass die Unterstützung und die Führung des Fahrzeuges 30 sichergestellt werden. Der lineare Induktionsmotor 271 Magnetschwebebahnen ist dem Fahrzeug 30 zugeordnet und zwar derart, dass er angrenzend zu dem vertikalen Netz 22 anliegt. Die Interaktion zwischen dem linearen Induktionsmotor 271 und dem vertikalen Netz 22 ist horizontal ausgerichtet, so dass der lineare Induktionsmotor 271 für Magnetschwebebahnen gemäß dieser Ausführungsform den Antrieb übernimmt und nicht die Abstützung.
Das elektromagnetische System, wie in den 42 und 43 dargestellt, erzeugt eine anziehende Kraft quer über die Aussparung 159. Die anziehende Kraft wird durch ein elektrisches Steuersystem reguliert, das die Aussparung 159 annäherungsweise 10 mm aufrechterhält. Ebenfalls wird die Aussparung 159 typischerweise mit Luft gefüllt oder Substanzen, die dazu verwendet werden können, eine geringe Friktionskontaktoberfläche zu schaffen, wie etwa Substanzen, die Kamantec, Teflon oder andere passende Schmierstoffe enthalten.
Als ein alternatives elektromagnetisches System, das einen Magnetschwebebahnlinearinduktionsmotor für den Antrieb benötigt, kann ein elektrodynamisches System verwendet werden, das einen Elektromagneten in Verbindung mit einer Nullfluchsspule verwendet. Bezug nehmend auf 44, in der ein paar Elektromagnete 155 geneigt angrenzend zu den stabilisierenden Führungswegen 26 ausgerichtet sind. Eine Vielzahl von Nullfluchsspulen 157 ist innerhalb des stabilisierenden Führungsweges 26 eingebettet. Diese interagieren mit den Elektromagneten 155, so dass eine Abstützung und eine Führung sowie ein Antrieb für das Fahrzeug 30 zur Verfügung gestellt werden. Die Aussparung 159 trennt die Elektromagnete 155 von den Null-Flux-Spulen 157 und weist eine übliche Breite von zwei bis drei Inch für das elektrodynamische System auf. 45 zeigt eine Ersatzausführungsform des elektrodynamischen Systems, wobei die Elektromagneten 155 gewinkelt sind und mit der Konfiguration der stabilisierenden Führungsschiene 18 übereinstimmen. Zusätzlich sind die Null-Flux-Spulen in dem stabilisierenden Führungsweg 26 angeordnet und zusätzliche Null-Flux-Spulen 157 sind innerhalb des vertikalen Netzes 22 eingebettet.
Diese Konfiguration umfasst bevorzugte Ausmaße der einzelnen Null-Flux-Spulen 157, wie sie in den 46 und 47 dargestellt sind. Die Null-Flux-Spule 157 hat eine grundsätzliche achtförmige Ausgestaltung. Eine Vielzahl von Null-Flux-Spulen 157 müssen innerhalb er stabilisierenden Führungsschiene 18 entlang der gesamten Länge des Einschienenbahnsystems, wie in 48 dargestellt, eingebettet sein. Um das magnetische und elektrische Feld, das notwendig für die Abstützung und die Führung sowie den Antrieb ist, zu erzeugen, muss ein elektrischer Strom durch jede der Null-Flux-Spulen 157 fließen. Um ein elektrodynamisches System zu verwenden, muss die stabilisierende Führungsschiene 18 aus einem nicht leitenden Material wie etwa Beton oder einem Polymer hergestellt sein.
Im Gegensatz zu den anziehenden Kräften des elektromagnetischen Systems erzeugt ein elektrodynamisches System eine abstoßende Kraft. Durch eine genaue Anordnung der Elektromagnete 155 und der Nullfluchsspulen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, kann die abstoßende Kraft direkt abwärts gerichtet werden und dadurch die Last auf die Räder 52 verringern.
Wie in der 49 veranschaulicht, kann sich der stabilisierende Führungsweg 26 sich horizontal erstrecken. Allerdings eher abwärts und auswärts gerichtet. In dieser Ausführungsform des Semimagnetschwebebahnsystems sind zwei Elektromagnete an gegenüberliegenden Seiten des vertikalen Netzes 22 unterhalb des sich horizontal erstreckenden stabilisierenden Führungsweges 26 angeordnet. Die Abstützungs- und Führungskomponente der anziehenden Kräfte, die durch das elektromagnetische System erzeugt werden, sind gegen unterschiedliche Positionen an der stabilisierenden Führungsschiene 18 gerichtet. Die anziehende Kraft ist gegen den stabilisierenden Führungsweg 26 gerichtet und damit in die vertikale Richtung zur Unterstützung des Fahrzeuges 30 gerichtet. Vergleichbar sind die horizontal anziehenden Kräfte gegen das vertikale Netz 22 gerichtet und halten so das Fahrzeug 30 entlang der stabilisierenden Führungsschiene 18. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen auch wird ein elektromagnetisches System verwendet. Wobei ein Magnetschwebebahnlinearinduktionsmotor 271 für den Antrieb benötigt wird.
50 zeigt eine gekrümmte Abstoßung des linearen Induktionsmotors 159 für Magnetschwebebahnen, der in einem Fahrzeug 30 installiert ist und mit den stationären Spulen 157 in dem Kopf 24 interagiert und eine kombinierte Führung, Antrieb und eine teilweise vollständiges Schweben ermöglicht. Als eine Ersatzausführungsform kann ein gekrümmter abstoßender linearer Induktionsmotor für Magnetschwebebahnen ersetzt werden durch eine supraleitende Magnetspule, was zu einer Abstoßungsinteraktion zwischen den Spulen führt und dadurch die Führung dem Antrieb und ein teilweise vollständiges Schweben ermöglicht.
Die Erfindung kann in andere spezifische Formen eingebettet werden, ohne sich von dem Inhalt und dem Grundgedanken zu entfernen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher als erläuternd zu betrachten und schränken die Reichweite der vorliegenden Erfindung nicht ein. Die vorliegende Erfindung wird durch die anhängenden Ansprüche angezeigt und wird durch die weiterführende Beschreibung gestützt. Alle Änderungen, die in diesem Zusammenhang auftreten können und die Reichweite von äquivalenten Ausführungsformen in den Ansprüchen sind deshalb hiervon mit eingeschlossen.

Claims

Einschienenbahnsystem bestehend aus: wenigstens einem angetriebenen Fahrzeug (30, 130, 230, 330, 530, 630, 730, 13313, 14413, 14513) mit einem Fahrzeugaufbau (32, 132, 232, 532) und mit wenigstens einer Radanordnung (40, 140, 240, 540, 745, 940, 6203, 6218); einer Stütze (14, 128, 214, 514, 614) mit einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche (12, 112, 210, 212, 306, 512, 612, 1002), wobei die besagte ebene Oberfläche eine Weite aufweist, die nicht größer ist als die Hälfte der Weite eines maßstäblichen Fahrzeuges; eine längs verlaufende stabilisierende Führungsschiene (18, 118, 218, 300, 324, 400, 518, 618, 1006, 13301, 14401), die parallel zu und auf der Oberseite der ebenen Oberfläche befestigt ist und eine Rippe (22, 222, 522, 1010) aufweist, die mit einen Haltekopf (24, 124, 224, 324, 401, 524, 1224) versehen ist; und einem Steuerungssystem, wobei der erste Teil des Steuerungssystems im Fahrzeug angeordnet ist und ein zweiter Teil des Steuerungssystems an der stabilisierenden Führungsschiene angeordnet ist, der erste und zweite Teil des Steuerungssystems interagierend ausgebildet sind, um so die Wegführung, den Antrieb und Abstützung des Fahrzeuges entsprechend von einer Vielzahl von zur Verfügung stehende ausgewählten Betriebsarten zu auszuführen, wobei in einer ersten Betriebsart das Kontrollsystem ohne ein wesentliches Anheben eine Wegführung bildet, die durch ein Schwebesystem erzeugt wird, wobei die Radanordnung für das Fahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit von 40km/h (25m/h) eine vollständige Abstützung bildet, wenn das Fahrzeug während der ersten Betriebsart sich in der Startphase, beim vorzeitigen Halten und während Notfallmaßnahmen betrieben wird, wobei in einer zweiten Betriebsart das Kontrollsystem die Wegführung mit einem teilweisen Anheben bildet, das von einem Schweben unterstützt wird, das durch Aussparungen (159) aufrecht erhalten wird, die zwischen dem Fahrzeug und der stabilisierenden Führungsschiene verläuft, die Radanordnung eine Restunterstützung ausbildet, wobei das Fahrzeug in der zweiten Betriebsart mit einer Geschwindigkeit zwischen 40 und 225 km/h (25 und 140 m/h) betrieben wird und eine dritte Betriebsart, in der das Steuerungssystem die Wegführung mit einer im Wesentlichen vollen Unterstützung von dem Schwebezustand, der durch die Aussparung zwischen dem Fahrzeug und dessen stabilisierender Führungsschiene aufrecht erhalten wird, die Radanordnung im Wesentlichen losgelöst von der ebenen Oberfläche ist und im Wesentlichen keine Abstützung für das Fahrzeug ausbildet, wobei das Fahrzeug in der dritten Betriebsart mit Geschwindigkeiten über 225 km/h (140m/h) betrieben wird.
Ein Einschienenbahnsystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem ein elektromagnetisches Sys tem ist und das elektromagnetische System eine zugkräftige Kraft quer zu den Aussparungen ausbildet.
Ein Einschienenbahnsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Teil des elektromagnetischen Systems wenigstens einen Elektromagneten (155) umfasst, der an dem Fahrzeug angeordnet ist und der zweite Teil des elektromagnetischen Systems ein magnetisches Material umfasst, das in den stabilisierende Führungsschienen angeordnet ist, die Elektromagnet angrenzend zu den stabilisierenden Führungsschienen angeordnet sind.
Ein Einschienenbahnsystem nach Anspruch 3, wobei die stabilisierenden Führungsschienen einen Eisenkern umfasst und eine Aluminiumoberfläche aufweist.
Ein Einschienenbahnsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei dem Fahrzeug wenigstens ein linearer Induktionsmotor (159, 270, 271) zugeordnet ist, der zu der stabilisierenden Führungsschiene angrenzend befestigt ist, der lineare Induktionsmotor den Antrieb des Fahrzeuges bildet.
Ein Einschienenbahnsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Serie von linearen Induktionsmotoren (270) mit leitendem Material an der stabilisierenden Führungsschiene angeordnet ist, das in dem Fahrzeug angrenzend zu der stabilisierende Führungsschiene angeordnet ist, und die linearen Induktionsmotoren den Antrieb für das Fahrzeug bilden.
Ein Einschienenbahnsystem nach dem Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei das elektromagnetische System und der lineare Induktionsmotoren teilweise die Abstützung des Fahrzeuges bildet und die Radanordnung die Restabstützung bildet.
Ein Einschienenbahnsystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem ein elektromagnetisches System ist, wobei das elektromagnetische System eine Abstoßkraft quer zu den Aussparungen erzeugt.
Ein Einschienenbahnsystem nach Anspruch 8, wobei der erste Teil des elektromagnetischen Systems wenigstens einen Elektromagneten umfasst, der an dem Fahrzeug angebracht ist und der zweite Teil des elektromagnetischen Systems eine Vielzahl von Nullfluchsspulen (157) umfasst, die an die stabilisierende Führungsschiene angeordnet sind.
Ein Einschienenbahnsystem nach Anspruch 9, wobei die Nullfluchsspulen in die stabilisierende Führungsschiene eingebettet sind, und die stabilisierende Führungsschiene aus einem nicht magnetischen Material umfasst.
Ein Einschienenbahnsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei das elektromagnetische System den Antrieb für das Fahrzeug bildet.
Ein Einschienenbahnsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, des weiteren umfassend einen Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Aussparungen, und der besagte Mechanismus einen Sensor zum Justieren des Einschienenbahnsystems umfasst, so dass der Abstand quer zu den Aussparungen im Wesentlichen konstant ausgebildet ist.
Ein Einschienenbahnsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, wobei die Aussparungen ein Medium mit einer geringen Reibung umfasst, wobei das Medium mit der geringen Reibung ein festes, flüssiges oder gasförmiges Material ist.