FI124938B - Kiskokulkuneuvo - Google Patents

Description

Kiskokulkuneuvo

Keksinnön tausta

Keksintö koskee kiskokulkuneuvoa, erityisesti matalalattiaista raitiovaunua, joka käsittää kahden vaunuyksikön väliin kytketyn ja näitä tukevan kytkentävaunun, joka on tuettu omaan teliyksikköönsä.

Tunnetaan raitiovaunuratkaisuja, joissa kaikki telilliset vaunut on varustettu kiinteillä vaunun suhteen kääntymättömillä tai vain vähän kiertosuunnassa joustavilla teleillä (jatkossa "kiinteä teli), mikä johtaa yksittäisten vaunujen suuriin sivuttaiskiihtyvyyksiin.

Joissakin raitiovaunuissa keskellä olevassa vaunuosassa (kytkentä-vaunussa) on yksi kiinteä teli ja siihen liittyvissä vaunuyksiköissä kussakin yhden nivelpisteen ympäri kääntymään pääsevä teli. Käytetään myös ratkaisuja, joissa kaikki telit ovat yhden kääntöpis-teen ympäri kääntyviä telejä, niin että kytkentävaunussa on kaksi teliä ja pää-tyvaunuissa kussakin yksi teli. Ongelmana tässä on vaunujen rajoitettu pituus ja telien suuri määrä suhteessa yhdistelmän pituuteen.

On myös toteutettu rakenne, jossa on kaksi kahden nivelpisteen teliä, joissa peräkkäin kytketyt vaunut pääsevät kääntymään mainittujen nivelpis-teiden varassa, ja jolloin yhdistelmän päissä on yhden nivelpisteen ympäri kääntyvät telit.

On myös sekarakenteita, joissa on esimerkiksi kaksi kiinteää teliä ja yhdistelmä erilaisia yhden nivelpisteen telejä, jotka ovat muita telejä korkeampia, jolloin ongelmana ovat useat erityyppiset telit ja telien vaatimat porrasra-kenteet matkustamossa.

Osa edellä kuvatuista vaunut toisiinsa yhdistävistä teleistä on kisko-kulkuneuvoissa ns. Jakob-tyyppisiä teleiksi kutsuttuja telejä, joiden päälle peräkkäiset vaunut on tuettu ja nivelletty. Jakob-tyyppinen teli voi olla voi olla kiinnitetty suoraan toisiinsa liittyviin vaunuihin erillisten nivelpisteiden kautta tai vaunut keskenään niveltävän välirungon (kytkentävaunu tai nivelosa) kautta niin, että telin kääntyminen tapahtuu vain yhden pisteen ympäri. Kummassakin mainitussa tilanteessa telirakenne ja vaunujen koriosat keskenään tiivistävine palkeineen vaatii korkeussuunnassa paljon tilaa.

Yhden pisteen ympäri kääntyvä Jakob-tyyppinen teli olisi edullinen myös matalalattiaisessa raitiovaunussa, mutta sitä ei ole niissä tähän mennessä pystytty toteuttamaan toimivalla tavalla. Tätä tunnettua tekniikkaa on kuvattu esimerkiksi julkaisuissa EP 1074448 A1, FR 2549436 A1, US 6167814 B1, JP 59087369 U, US 5197392 A, US 6138576 A, EP 0134202 A2, US 5860667 A, JP 2008162455 A ja DE 1208329 A.

Keksinnön yhteenveto

Keksinnön tavoitteena on siten edellä kuvattujen ongelmien ratkaiseminen. Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisella kiskokulkuneu-volla, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista, että kytkentävaunu on tuettu teli-yksikköönsä oleellisesti vapaasti horisontaalitasossa yhden pisteen ympäri kääntyvästi ja kytkentävaunun ja siihen kytkettyjen vaunuyksiköiden välille on järjestetty laitteisto, joka pitää kummankin kytketyn vaunuyksikön ja kytkentävaunun väliset horisontaalisuuntaiset kääntymiskulmat kulloinkin aina lähes yhtä suurina.

Edullisesti kääntymiskulmat lähes yhtä suurina pitävä laitteisto muodostuu vivustosta, joka käsittää yhteen vaunuyksikköön nivelletysti kytketyn ensimmäisen tangon, toiseen vaunuyksikköön nivelletysti kytketyn toisen tangon, ja kytkentävaunuun laakeroidun välivivun, jonka laakerointipisteen vastakkaisille puolille ensimmäinen ja toinen tanko on nivelöity valituille etäisyyksille laakerointipisteestä, ja jolloin ensimmäinen ja toinen tanko sekä välivipu sijaitsevat kiskokulkuneuvon pitkittäisen pystykeskitason suhteen samalla kis-kokulkuneuvon puolella.

Edellä mainittu keksinnön edullinen toteutus perustuu siis vipumekanismin asentamiseen siten, että se jakaa kahden pitkän vaunumoduulin ja niiden väliin yhden nivelpisteen ympäri vapaasti kääntyvän telin päälle asennetun lyhyen yhdistävän vaunumoduulin kulmat yhtä suuriksi. Mekanismina voi olla esimerkiksi ns. VVattin-mekanismi.

Mainitut kääntymiskulmat yhtä suurina pitävä laitteisto voi olla toteutettu myös muulla tavalla mekaanisesti, hydraulisesti, pneumaattisesti, sähkö-mekaanisesti jne. Pääasia on, että se pitää telinsä päällä vapaasti kääntyvän kytkentävaunun horisontaalisuuntaiset kulmat yhtä suurina suhteessa sen edessä ja takana oleviin vaunuyksiköihin. Nämä ja muut keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksinnön mukaisella yhden kääntöpisteen telirakenteen käyttöön liittyvällä ratkaisulla saavutetaan kahden kääntöpisteen telirakenteen sekä kääntymättömän telirakenteen käyttöön verrattuna pienemmät sivuttaisvoimat ja -kiihtyvyydet sekä teli- että itse vaunurakenteessa. Pienemmät sivuttaisvoi-mat ja -kiihtyvyydet mahdollistavat kevyemmän ja pitkäikäisemmän vaunu- ja telirakenteen, mikä johtaa huomattaviin säästöihin valmistus-, kunnossapito-ja energiakustannuksissa. Lisäksi pienemmät pyörien sivuttaisvoimat pienentävät pyöränrenkaan laipan ja ratakaarteiden kulumista, mistä aiheutuu huomattavia säästöjä kunnossapitokustannuksissa. Samalla myös kiskoiltasuistumisriski vähenee ja matkustusmukavuus kasvaa. Varustamalla kiskokulkuneuvo kauttaaltaan samantyyppisillä teleillä saavutetaan kustannussäästöjä suunnittelu-, valmistus-, varaosakustannuksissa sekä vaunujen ja radan kunnossapitokustannuksissa. Rata voidaan keksinnön ansiosta rakentaa myös pienempään katutilaan, koska kääntyvien telien ansiosta ei tarvita niin laajaa tasoituskaarretta (klotoidia) ennen varsinaista ratakaarretta.

Kuvioluettelo

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin muutaman edullisen toteutus-esimerkin avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää raitiovaunua, jossa on kaksi vaunuyksikköä ja yksi näiden välissä oleva kytkentävaunu; kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista raitiovaunua kaarteessa; kuvio 3 esittää raitiovaunua, jossa kahden kytkentävaunun väliin on tuettu telitön vaunuyksikkö ja kytkentävaunujen toisiin päihin on kytketty teleillä varustetut vaunuyksiköt; kuvio 4 esittää raitiovaunua, jossa kytkentävaunun kummallekin puolelle on kytketty kaksi teleillä varustettua vaunuyksikköä; ja kuvio 5 esittää muunnelmaa kuvion 1 mukaisesta raitiovaunusta.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Viitaten kuvioihin 1 ja 2 niissä on esitetty matalalattiainen raitiovaunu, joka käsittää kaksi vaunuyksikköä 1 ja 2 ja näiden väliin kytketyn ja näitä tukevan kytkentävaunun 3. Vaunuyksiköissä 1 ja 2 on telit 4 ja 5 ja kytkentä-vaunussa 3 on teli 6, johon kytkentävaunu 3 on tuettu keskikohdaltaan oleellisesti vapaasti horisontaalitasossa yhden pisteen T ympäri kääntyvästi. Lisäksi kytkentävaunun 3 ja siihen kytkettyjen vaunuyksiköiden 1 ja 2 välille on järjestetty laitteisto 7, joka pitää kummankin kytketyn vaunuyksikön 1 ja 2 ja kytkentävaunun 3 väliset horisontaalisuuntaiset kääntymiskulmat a ja β kulloinkin aina lähes yhtä suurina. Kääntymiskulmat a ja β yhtä suurina pitävä laitteisto muodostuu vi-vustosta 7, joka käsittää yhteen vaunuyksikköön 1 nivelletysti kytketyn ensimmäisen tangon 8, toiseen vaunuyksikköön 2 nivelletysti kytketyn toisen tangon 9, ja kytkentävaunuun 3 tässä esimerkissä horisontaalitasossa kääntyvästi laakeroidun välivivun 10 (voi tietysti olla myös pystytasossa), jonka laakerointi-pisteen A vastakkaisille puolille ensimmäinen ja toinen tanko 8 ja 9 on nivelöity valituille etäisyyksille laakerointipisteestä A, ja jolloin ensimmäinen ja toinen tanko 8 ja 9 sekä välivipu 10 sijaitsevat kiskokulkuneuvon pitkittäisen pysty-keskitason B suhteen samalla kiskokulkuneuvon puolella. Tässä esimerkissä ensimmäinen ja toinen tanko 8 ja 9 ovat eripituisia, ja välivipu 10 on laakeroitu kytkentävaunun 3 telin 6 tuentakohdan toiselle puolelle kytkentävaunun 3 pituussuunnassa katsottuna. Vivusto 7 voi olla kiinnitetty esimerkiksi vaunujen 1, 2 ja 3 pohjarakenteisiin. Vivusto voisi olla tietysti muodostettu myös siten, että ensimmäinen ja toinen tanko 8 ja 9 olisivat yhtä pitkiä, ja välivipu 10 olisi laakeroitu kytkentävaunun 3 telin 6 tuentakohdan viereen sivusuunnassa katsottuna.

Kuviosta 2 nähdään miten vivusto 7 pitää vaunuyksikön 1 ja kytkentävaunun 3 välisen kulman a ja vaunuyksikön 2 ja kytkentävaunun 3 välisen kulman β yhtä suurina kaarreajotilanteessa, minkä ansiosta saavutetaan aiemmin kuvatut huomattavat edut tunnettuun tekniikkaan verrattuna.

Kuviossa 3 on esitetty eräs toinen keksinnön mukainen raitiovaunu-toteutus, jossa kahden kytkentävaunun 3 väliin on tuettu telitön vaunuyksikkö 11 ja kytkentävaunujen 3 toisiin päihin on kytketty teleillä varustetut kuvioiden 1 ja 2 vaunuyksiköitä vastaavat vaunut 1 ja 2. Kytkentävaunujen 3 ja vaunuyk-siköiden 1, 2 ja 11 väliset vivustot 7 vastaavat kuviossa 1 ja 2 esitettyjä vivus-toja ja ohjaavat vaunujen 1, 2, 3 ja 11 välisiä kääntymiskulmia tietenkin vastaavalla tavalla kuin kuvioissa 1 ja 2.

Kuviossa 4 on esitetty vielä eräs muu keksinnön mukainen raitio-vaunutoteutus, jossa kytkentävaunun 3 kummallekin puolelle on kytketty kaksi teleillä varustettua vaunuyksikköä 1, 12 ja 2, 13, jolloin päätyvaunut 1 ja 2 ovat samanlaisia kuin edellisissä kuvioissa.

Mainitut kääntymiskulmat a ja β kulloinkin aina lähes yhtä suurina pitävä laitteisto voi olla toteutettu myös muulla tavalla kuin edellä kuvatulla vi-vustolla 7. Eräs tällainen esimerkki on esitetty kuviossa 5, jossa kääntymiskulmat yhtä suurina pitävä laitteisto 70 käsittää kytkentävaunun 3 ja siihen kytkettyjen vaunuyksiköiden 1 ja 2 välille asennetut hydrauliset tai pneumaattiset sy linterit 80 ja 90, jolloin kytkentävaunun 3 etupuolella sijaitseva sylinteri 80 sijaitsee kiskokulkuneuvon pitkittäisen pystykeskitason B vastakkaisella puolella verrattuna kytkentävaunun 3 takapuolella sijaitsevaan sylinteriin 90 verrattuna. Sylinterien 80 ja 90 tilalla voisi olla myös jokin sähkömekaaninen järjestely, eräänä monista vaihtoehtoisista toteutuksista kääntymiskulmien hallituksi oh-jaamisesi. Sylintereitä 80 ja 90 voi olla toiminnan varmistamiseksi myös useampia kummallakin puolella.

Edellä oleva keksinnön selitys on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan keksinnön mukaista perusajatusta. Alan ammattilainen voi siten muunnella sen yksityiskohtia oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi toisiinsa kytkettyjen vaunujen määrä voi vaihdella tarpeen mukaan ja poiketa edellä esitetyistä vaihtoehtoista keksinnön määräämissä rajoissa. Keksintöä on mahdollista soveltaa myös muissa kiskokulkuneuvoissa kuin raitiovaunuissa, kuten esimerkiksi pikaraitiokalustossa.

Claims (9)

1. Kiskokulkuneuvo, erityisesti matalalattiainen raitiovaunu, joka käsittää kahden vaunuyksikön (1, 2, 11, 12, 13) väliin kytketyn ja näitä tukevan kytkentävaunun (3), joka on tuettu omaan teliyksikköönsä (6), tunnettu siitä, että kytkentävaunu (3) on tuettu teliyksikköönsä (6) oleellisesti vapaasti horisontaalitasossa yhden pisteen (T) ympäri kääntyvästi ja kytkentävaunun (3) ja siihen kytkettyjen vaunuyksiköiden (1,2, 11, 12, 13) välille on järjestetty laitteisto (7; 70), joka pitää kummankin kytketyn vaunuyksikön (1,2, 11, 12, 13) ja kytkentävaunun (3) väliset horisontaalisuuntaiset kääntymiskulmat (α, β) kulloinkin aina lähes yhtä suurina.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että mainittu kääntymiskulmat (α, β) kulloinkin aina lähes yhtä suurina pitävä laitteisto muodostuu vivustosta (7), joka käsittää yhteen vaunuyksikköön (1, 11, 12) nivelletysti kytketyn ensimmäisen tangon (8), toiseen vaunuyksikköön (2, 11, 13) nivelletysti kytketyn toisen tangon (9), ja kytkentävaunuun (3) laakeroidun välivivun (10), jonka laakerointipisteen (A) vastakkaisille puolille ensimmäinen ja toinen tanko (8, 9) on nivelöity valituille etäisyyksille laakeroin-tipisteestä (A), ja jolloin ensimmäinen ja toinen tanko (8, 9) sekä välivipu (10) sijaitsevat kiskokulkuneuvon pitkittäisen pystykeskitason (B) suhteen samalla kiskokulkuneuvon puolella.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen tanko (8, 9) ovat eripituisia, ja että välivipu (10) on laakeroitu kytkentävaunun (3) teliyksikön (6) tuentakohdan etu- tai takapuolelle.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen tanko ovat yhtä pitkiä, ja että välivipu (10) on laakeroitu kytkentävaunun (3) teliyksikön (6) tuentakohdan viereen.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että mainittu kääntymiskulmat (α, β) kulloinkin aina lähes yhtä suurina pitävä laitteisto käsittää kytkentävaunun (3) ja siihen kytkettyjen vaunuyksiköiden (1, 2) välille asennetut hydrauliset tai pneumaattiset sylinterit (80, 90), jolloin kytkentävaunun yhdellä puolella sijaitseva ainakin yksi sylinteri (80) sijaitsee kiskokulkuneuvon pitkittäisen pystykeskitason (B) vastakkaisella puolella verrattuna kytkentävaunun (3) toisella puolella sijaitsevaan ainakin yhteen sylinteriin (90) verrattuna.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että mainittu kääntymiskulmat (α, β) kulloinkin aina lähes yhtä suurina pitävä laitteisto käsittää kytkentävaunun (3) ja siihen kytkettyjen vaunuyksiköiden (1,2, 11, 12, 13) välille asennetut sähkömekaaniset mekanismit, jolloin kytkentävaunun (3) yhdellä puolella sijaitseva mekanismi sijaitsee kiskokulkuneuvon pitkittäisen pystykeskitason (B) vastakkaisella puolella verrattuna kytkentävaunun (3) toisella puolella sijaitsevaan mekanismiin verrattuna.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että kytkentävaunun (3) molemmille puolille on tuettu telit-tömät vaunuyksiköt ja telittömiin vaunuyksiköihin on kytketty teleillä varustetut vaunuyksiköt.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että kytkentävaunuun (3) on kytketty teleillä (4, 5) varustetut vaunuyksiköt (1, 2, 12, 13).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen kiskokulkuneuvo, tunnettu siitä, että kahden kytkentävaunun (3) väliin on tuettu telitön vau-nuyksikkö (11) ja kytkentävaunujen toisiin päihin on kytketty teleillä varustetut vaunuyksiköt (1, 2), ja näiden perään mahdollisesti lisää telittömiä ja/tai teleillä varustettuja vaunuyksiköitä.