轨道车辆和运输系统 |
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| 申请号 | CN201410130663.5 | 申请日 | 2014-04-02 | 公开(公告)号 | CN104107541B | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 约尔格·博伊特勒; | 发明人 | 约尔格·博伊特勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及轨道车辆和运输系统。运输系统（1）包括用于使车辆（3）沿着回路(2)进行有轨运动的 钢 轨(2a，2b)。车辆（3）具有用于产生驱动 力 和/或 制动 力的装置（33）以及 齿轮 （34），该齿轮与静止地布置在回路（2）上的齿轮装置（20）接合，从而产生刚性动力传递。用于产生驱动力和/或制动力的装置（33）能由一个或多个车辆乘客借助致动装置（35，350）交互地控制。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种轨道车辆(3)，该车辆包括： |
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| 说明书全文 | 轨道车辆和运输系统技术领域[0001] 本申请涉及一种特别是用于娱乐目的的轨道车辆，其包括：乘客容器；用于产生驱动力和/或制动力的装置；用于将驱动力和/或制动力传递到回路上的装置；以及用于由容纳在车辆的乘客容器中的乘客控制速度和/或加速度的致动装置。另外，本申请涉及一种运输系统，该运输系统包括：这样的车辆的；以及具有导向装置的回路，所述车辆沿着该导向装置以可移动的方式布置。 背景技术[0002] 已知用于娱乐目的的游乐场的各种变型。当想起设想娱乐过山车时，乘客的诉求和娱乐是主要考虑的事项。因此一直在尝试实施给予乘客特殊且新的驾乘震颤的新的构思。 [0003] 此外，存在通过交互式控制车辆让乘客直接插手驾乘操作的可能性。因此，公报第WO002006079326A2描述了一种具有通过车辆乘客施加的交互式速度控制的过山车。 [0004] 然而，由此用于增加驾乘的诉求的范围在具有交互式速度控制的常规的过山车的情况下是有限的，这是因为在车辆之间必须监测到大的安全距离或者最高速度必须被大大地限制。另外，要求相对长的加速部分和制动距离。结果是驾乘的利用性低。发明内容 [0005] 发明目的 [0006] 由前所述，本发明的目的在于提供一种车辆和运输系统，该车辆和运动系统支持能改进驾乘的利用性的新的操作模式和回路概念。 [0007] 技术方案 [0008] 该目的通过根据第一方面的车辆以及根据第十一方面或第十二方面的运输系统来实现。有利的特征和优选实施方式将从从属方面变得明显。 [0009] 尤其是用于娱乐目的的所发明的轨道车辆包括：至少一个乘客容器；用于产生驱动力和/或制动力的装置；用于将所述驱动力和/或制动力传递到回路上的装置；以及至少一个致动装置，这至少一个致动装置用于由被容纳在所述车辆的所述乘客容器中的乘客控制该车辆的速度和/或加速度。用于传递驱动力/加速力和/或制动力的所述装置具有第一接合元件，该第一接合元件用于与静止地布置在所述回路上的相容的第二接合元件刚性接合（刚性配合）。还设置有控制单元，其根据通过回路和车辆的缺省边界条件和/或占用状态和/或根据所述车辆的和/或回路上的其他车辆速度和位置向用于产生驱动力和/或制动力的装置提供控制信号，这些控制信号独立于或依赖于通过至少一个致动装置施加的控制，所述控制信号至少间歇地限制由这至少一个致动装置施加的所述控制、和/或至少间歇地切断由这至少一个致动装置施加的所述控制和/或至少间歇地叠加由这至少一个致动装置施加的所述控制。 [0010] 借助于本发明，可以实现许多新的驾乘和游戏情况，其中，乘客对车辆进行交互式控制。由于刚性（配合）驱动，因此高加速度在从高到低加速度延伸的宽范围内也是可能的，然而，在常规的交互式控制车辆的情况下，加速度由于驱动力和/或制动力的通常的摩擦传递而仅在更加有限的范围内是可能的。在本发明的情境下，可以首次形成驾乘情况，包括不同车辆的驾驶员之间，这由于加速度和制动的有限范围在以前不是主要的。与大的正加速度同时，刚性锁定支撑高得多的制动加速度。结果，制动距离减小并且车辆之间的安全距离能被缩短，因此更交互的游戏选择变得可能，诸如追逐。较短的安全距离支撑回路上的更多车辆的同时操作，这是因为一方面因为几个参与者被包含于驾乘情形中而增加了刺激程度并且另一方面能增加输送能力。刚性接合和/或刚性传动用于在短回路上有效且强有力地加速和/或制动。 [0011] 另外，刚性驱动支撑车辆的高精确（齿方式）定位和控制。例如由集中式控制器监控的安全距离能被减小（同时维持相同的速度），这是因为在常规的驱动和传输系统的情况下需要的模糊缓冲器能被消除。对其另选地（或者另外），能实现较高速度而不需要增大安全距离和/或将这些安全距离增大到常规的驾乘所需的程度。这样，本发明的运输系统的输送能力增大。 [0012] 在驱动和制动（“受控制动”）两者期间，刚性接合确保不通过驱动轮的滑动发生损失。而且，与由摩擦常规地产生动力的车辆或运输系统的情况相比，低损失有助于本发明的车辆和/或本发明的运输系统的更高能效的操作。 [0013] 控制器能向车辆提供附加的、较高水平的控制信号，这些控制信号独立于或者还依赖于通过致动装置施加的控制，所述信号的一示例是起动信号（意味着车辆在任何情况下，即使乘客未致动该致动装置也被起动）。但是能够存在优先于借助致动装置产生的控制信号的集中/分散式控制的任何控制信号。换言之，在限定的边界下，能够不受乘客影响或仅在有限程度内被影响的集中/分散式控制器主管通过致动装置施加的控制，即，集中/分散式控制器的控制信号的等级在通过致动装置施加的控制之前。车辆的乘客不能够通过致动该致动装置而无效集中/分散式控制器的控制信号。即，在限定情形下，乘客可以影响控制的输出，但是仅在预定程度内影响。例如，用于出站口和/或入站口的自动起动和/或停机命令能由集中/分散式控制器产生，使得车辆自动地加速或减速到限定程度。还可以提供这样的集中/分散式控制器，其中，用于分段或整个回路的驾乘曲线已被保存，所述驾乘曲线指定速度、加速度（正/负）等，这由用于传递驱动力和/或制动力的装置来实现，只要单独致动不由乘客执行和/或该致动位于容许默认值外即可。另外，能够使用控制器来遵照回路上的最大和最小容许速度和加速度（或许甚至根据所述车辆和/或布置在回路上的其他车辆的位置）。换言之，乘客可以仅在某一狭长区域（corridor）内影响车辆的速度/加速度/减速度。最大和最小速度/加速度之间的固定值或范围可以根据系统的位置和/或状态（其他车辆、多个车辆或所有车辆的位置/速度/状态图）而能被指定并且能必需被施加在回路的特定部分上或者在某些情况下，能被叠加在单独的致动上。因此集中/分散式控制器或多或少是复杂的，并且在一定程度上基于系统的状态能绝对起作用或叠加由车辆乘客进行的致动。 [0014] 每个车辆均能原则上被设计为容纳一个或多个乘客。优选地，设置一个或多个乘客容器；然而，它们的上部构件应被限制。而且，致动装置或致动器能被设置为用于每个车辆的一个、几个或所有乘客。尤其是具有每个车辆或每个致动单元最少可能乘客的交互式车辆是吸引人的。如果每个车辆安装几个致动单元，则致动单元的例如借助致动单元之间的控制或者还借助致动单元之间的机械或电连接的共用或者完全不同的致动能产生用于车辆的共用的均匀驱动命令。因此致动单元一起协作，并且通过命令的结合，产生控制信号，该控制信号产生车辆的特定的加速度/速度。 [0015] 车辆能具有不同的设计。因此，具有致动装置的本发明的车辆能联接至一个或多个具有或不具有致动单元的其他车辆。 [0016] 用于施加控制的至少一个致动装置优选地包括至少一个致动器，所述至少一个致动器能够为了增大、保持和/或减小速度的目的而被致动。 [0017] 用于施加控制的至少一个致动装置能具有至少一个操纵杆和/或踏板，所述操纵杆和/或踏板能为加速车辆的目的而被致动。为交互式控制目的可以想到的一些操作元件或致动器仅在与具有到回路上的刚性锁定动力传递的车辆一起使用时才有意义，这是因为刚性锁定的特性与车辆的交互式控制/致动/操作结合进行使用。因此，能提供特定操作员控制器，诸如方向舵、自行车踏板、手动旋转曲柄等，其熟练致动能控制车辆的速度、加速度强度、加速度曲线和/或定位。 [0018] 用于施加控制的至少一个致动装置能包括至少一个增压器致动装置，该至少一个增压器致动装置能够为了根据需要产生附加的加速度或减速度的目的而被致动，其中除了由操纵杆和/或踏板的致动产生的加速度/减速度或者由集中/分散式控制器产生的加速度/减速度之外，产生附加的加速度和/或减速度。增压器致动装置不仅能够在用于施加控制的致动装置的非致动的情况下或者在缺少通过集中/分散式控制器施加的控制的情况下被致动，而且能够在用于施加控制的制动装置的致动期间或者在通过集中/分散式控制器施加的控制期间被致动。这意味着由不同的致动/控制产生的加速度/减速度能被叠加。增压器按钮允许超高的加速度和/或减速度。与摩擦驱动相比，刚性驱动首先使高加速度（正或负）成为可能，该高加速度待由增压器按钮产生。 [0019] 用于施加控制的致动装置能具体地包括至少一个方向舵、踏板和/或旋转曲柄。 [0020] 车辆也能够具有为了进行游戏的目的而被致动的至少一个显示元件和/或致动器，其中，根据致动，显示结果和/或影响车辆的驾乘性能。显示器可以是例如光学和/或声学显示器，并且乘客能借助于致动器实现和执行附加的游戏元素和游戏情况。例如，当按钮（致动器）在适当时间被压下时，例如在回路外或显示器上的信号点亮时，能收集和显示决胜分。通过尽可能快地致动相应的彩色按钮，乘客能获得分数和/或附加地影响速度/加速度。例如，不正确的操作能导致车辆颤抖或制动。而且，可以想到利用用于移动/加速车辆的目的的附加的速度/加速度或（虚拟）能量储备“奖励”致动器的正确致动。 [0021] 当多个乘客被容纳在车辆中时，存在用于那些由于在驾乘期间用来玩游戏的较低数量的对应的致动器而不能借助于显示器和/或致动器交互式影响在驾乘期间什么发生的那些乘客的范围，其中通过显示器和/或致动器，例如能获得分数和配置的奖励效果，例如，在得分者列表中高级的或者与获得的分数复合的测量的驾乘时间中的改进/退化。 [0022] 优选地，车辆能具有控制器，该控制器具有用于保存驾乘概况的存储器。驾乘概况基本上对应于加速度和制动曲线，从自动控制和/或通过操作元件（包括增压致动器）施加的控制能选择加速度和制动曲线，和/或在驾乘之前由乘客单独设定加速度和制动曲线。驾乘概况在随后的驾乘期间被实现。该选择的诉求主要在于由刚性接合提供的大范围的可能加速度和速度。另外，光学和声学信号、显示器以及设计可以由乘客在驾乘之前单独地调节。 [0023] 第一接合元件能包括至少一个齿轮。该齿轮能优选地具有多个齿，这些齿作为阻尼元件由塑料制成和/或涂覆有塑料。第一接合元件优选地具有多个可旋转构件，这多个可旋转构件用于滚动第二接合元件处的可旋转构件。在本发明的特别优选的实施方式中，可旋转构件设置有比相对齿轮装置低的耐磨性。结果，在操作期间在这些构件处发生大部分磨损。在驱动齿轮处齿轮装置的构造致使齿轮装置（具有）“可消耗部分”，而沿着回路布置的相对齿轮装置能在实质上没有磨损的情况下被使用。磨损部分的接触表面的材料比配合接触表面的材料软。这样，可以控制哪个齿轮装置经受哪种类型的磨损。可旋转构件能分别包括至少一个阻尼构件，所述至少一个阻尼构件布置在可旋转构件的布置成能朝着彼此移动的部件之间。这不仅用来阻尼冲击等，而且影响相对齿轮装置上的辊的最精确的可能滚离（rolling off）。悬架还支撑缸体在接触表面处的取向的灵活调节，使得始终获得线接触。这继而改进了齿轮装置的运行特性，并且因此能忍受节距和齿对准的误差以及轮轴间隔和轮轴倾斜。优选地，能朝着彼此移动的那些部件能通过在能够朝着彼此（如从作用线看到的）移动的部件之间，即，轴承的上游，插设阻尼而被直接去耦。 [0024] 车辆能特别地具有制动器。该制动器能作用于第一接合元件上，其中制动器能特别地构造为感应制动器、涡流制动器、摩擦制动器（例如，经由安装在接合元件的轴处的盘式制动器）或者马达制动器（借助经由控制器调节的较低马达速度，或者再生制动）。在这些实施方式中制动动作间接经由齿轮而不直接经由运行轮获得。因此，制动动作独立于外部条件（诸如湿度等）。 [0025] 车辆特别地具有用于对应的乘客数量的限定数量的乘客容器，特别是最多八个乘客容器，优选地最多六个乘客容器，优选地最多四个乘客容器，特别是最多两个乘客容器。 [0026] 致动单元或多个致动单元优选地具有一个或多个致动器，特别是每个乘客一个致动器。 [0027] 发明的运输系统包括：如上所述的车辆；以及具有导向装置的回路，所述车辆沿着所述回路以可移动的方式布置，其中该回路具有第二接合元件，第一接合元件与该第二接合元件以刚性锁定的方式接合。 [0028] 另一发明的运输系统包括：车辆，该车辆具有乘客容器、用于产生驱动力和/或制动力的装置、用于将所述驱动力和/或制动力传递到回路上的装置、以及至少一个致动装置，这至少一个致动装置用于由被容纳在所述车辆的所述乘客容器中的至少一个乘客对所述车辆的速度和/或加速度施加控制，其中用于传递所述驱动力和/或制动力的所述装置具有第一接合元件，该第一接合元件用于与静止地布置在所述回路上的相容的第二接合元件刚性接合；具有导向装置的所述回路，所述车辆沿着所述回路以可移动的方式布置，其中所述回路具有与所述第一接合元件刚性接合的所述第二接合元件；以及控制单元，该控制单元根据所述回路和所述车辆的预定边界条件和/或占用状态和/或根据所述车辆的和/或所述回路上的其他车辆的速度和位置向用于产生所述驱动力和/或制动力的所述驱动器提供控制信号，这些控制信号独立于或依赖于通过这至少一个致动装置施加的控制，所述控制信号至少间歇地限制由这至少一个致动装置施加的所述控制、和/或至少间歇地切断由这至少一个致动装置施加的所述控制和/或至少间歇地叠加由这至少一个致动装置施加的所述控制。 [0029] 刚性（配合）驱动使得可以精确（以齿方式）定位和控制车辆。通过减小的安全距离，不仅能比常规的驾乘形成较高的加速度/速度，而且还能增大发明的运输系统的输送能力。 [0030] 而且，发明的运输系统使得要求车辆的精确的可控性的更多的游戏变型成为可能。与传统的驾乘相比，设计过山车的各种可能性上升。因此，可以想到这样的游戏，即，其中赢取决于对车辆施加最精确的控制，例如，保持一定的最大速度，以高度精确性制动以避免障碍等。而且，其中目的是获得最好可能来回时间的竞赛在缺少由刚性接合提供的各种各样的驾乘机会时很快被耗尽。但是还可以致使回路的设计也更可变，因为如果要达到预定速度并且产生相同的乐趣，必须提供较短的制动距离和加速区段。而且通过刚性驱动和/或刚性延时装置（例如制动器）能使回路更可变，这是因为刚性驱动/制动的车辆能驾乘陡坡（几乎垂直）。 [0031] 第二接合元件能特别地构造为齿条。 [0032] 第二接合元件尤其沿着回路静止地布置并且沿着回路至少分段延伸。 [0033] 第二接合元件优选地具有与第一接合元件相容的相对齿轮装置。 [0034] 控制单元能优选地构造为集中式控制器和/或车辆安装的分散式控制器，该分散式控制器承担集中控制器的至少一些任务。因此严格的集中式控制器是可能的，其与呈假定车辆的马达或制动控制器的形式的子单元、由集中式和分散式控制器构成的混合控制器、或者严格的分散式控制器协作。在存在多个通信的分散式控制器的情况下，其中一个控制器可以是“主要”控制器，该主要控制器承担高级任务，而其他控制器能是“从属”控制器。 [0036] 本发明的更多的优点和特征从参照附图的优选实施方式的描述将变得明显。这些附图示出了： [0037] 图1是根据本发明的乘客轨道运输系统的一部分的立体图；以及 [0038] 图2是根据本发明的刚性驱动的一部分的立体图。 具体实施方式[0039] 下面所述的实施方式涉及轨道乘客运输系统。然而，该运输系统能用于任何其他适合其的应用中。对于娱乐驾乘，即，娱乐目的，该运输系统特别有用。 [0040] 图1示出了根据本发明的乘客运输系统1的实施方式。该运输系统1包括回路/轨道2，该回路2具有用于沿着其引导双轨车辆3的两个平行钢轨2a和2b。另外，该回路具有对中地位于钢轨2a、2b之间的例如呈齿条形式的第二接合元件20。该接合元件尤其沿着回路2分段延伸，优选地沿着整个回路2延伸。 [0041] 另外，运输系统1包括布置在回路上的一个或多个车辆3，这些车辆能在钢轨2a、2b上并且沿着回路2移动。图1中所示的示例性车辆3包括具有用于容纳至少一个乘客的乘客容器31的车架30。 [0042] 车辆3还具有四个运行车轮32a、32b、32c（第四个车轮不可见）。如由第一运行车轮32a例示的运行车轮32a、32b、32c均大体上包括主运行车轮320a和辅助运行车轮321a，该主运行车轮位于钢轨2a和/或2b上，该辅助运行车轮接合在钢轨2a和/或2b的下方以防止车辆 3升离回路2。 [0043] 布置在回路2上的每个车辆3均设置有驱动器33，例如电动马达。驱动器33将由其产生的驱动力传递到第一接合元件34（诸如齿轮）上。该第一接合元件与第二接合元件20接合，该第二接合元件沿着回路2静止地布置。结果，驱动力从第一接合元件34被刚性传递到第二接合元件20上。因此车辆3能借助第一接合元件34被驱动或制动，使得车辆3能被（或正或负地）加速或保持速度。 [0044] 根据本发明，车辆3具有呈操纵杆形式的致动器35，通过该致动器，车辆乘客通过致动该致动器而能够控制驱动器33并且因此控制车辆3的运动。因此，存在交互式控制，该交互式控制使车辆乘客能够影响或决定车辆3的驾乘性能。代替该操纵杆或除该操纵杆以外，能提供脚致动踏板（诸如呈加速器踏板的形式）。 [0045] 在所发明的运输系统1中，因此，车辆3包括驱动器33和齿轮34，该齿轮与静止地布置在回路2上的相对齿轮装置20接合，从而发生刚性动力传动。 [0046] 而且，能设置附加的致动器350，该附加的致动器能由车辆乘客致动以便影响驾乘性能。在所示实施方式中，附加的致动器350是增压器按钮。当该增压器按钮被压下时，马达33间歇地产生附加的驱动力，该附加的驱动力允许车辆3的附加加速。 [0047] 另外，致动器能设置为用于制动目的（未示出），该致动器诸如呈制动器踏板的形式，以降低车辆3的速度。该制动器能作用于一个或多个运行车轮上或者优选地作用于第一接合元件上。如果该制动器例如被构造为涡流制动器或构造为环绕驾乘管的闸瓦制动器，则该制动器还能直接作用于回路上。 [0048] 由车辆乘客利用刚性驱动器33、34进行的车辆3的（交互式）速度控制的组合使得新的运动特征成为可能。特别是，如与常规的摩擦驱动相反，能实现更大的加速度（正和负）。另外，车辆3沿着回路2的更精确的位置检测和控制也是可能的。 [0049] 优选地，运输系统1能具有在回路2处或在该回路2的附近布置在车辆外部的集中式控制器4，该集中式控制器承担控制功能，例如以根据沿着回路2布置的车辆3的格局和速度来确保单个车辆之间的最小距离。通过刚性驱动器33、34，能更精确地计算并且保持制动和加速距离。而且，较高的加速力（正和负）能从回路2被传递到车辆3。结果，最小距离相对于具有其他驱动器的运输系统能被降低并且运输系统1的利用性能被增大。 [0050] 代替集中式控制器4，或者除了该集中控制器4以外，能够设置分散式控制器，即，安装在车辆3上的控制器，其承担集中式控制器4的所有或一些子任务。 [0051] 如果最小距离不被附着，则集中式控制器4能通过向车辆3发送信号40、40’而（间歇地）对驱动器33的控制施加影响，例如这是因为具体的车辆3的最大速度被指定或者具体的车辆3被减速。信号传输如图1所示能借助无线或者经由沿着回路2延伸的线（未示出）发生。 [0052] 图2是刚性驱动器33和/或从驱动器33到回路2上的力的刚性传递的细节的局部示意图。这是本发明的示例性实施方式。 [0053] 回路2包括钢轨2a、2b以及对中地位于这些钢轨之间的第二接合元件20。接合元件20包括两个侧向布置的托架201a、201b，在这两个托架之间布置有齿轮装置（有些齿由附图标记202表示）。齿轮装置202大体上包括沿着回路2等距布置的齿以及位于这些齿之间的凹部。齿轮装置202构造成与车辆3的齿轮34的齿轮装置相容。 [0054] 刚性驱动和传递系统包括驱动器33。由该驱动器产生的力由合适的传动装置36传递到齿轮34上并且从该齿轮被传递到回路2的静止相对齿轮装置202上。齿轮34具有在径向上突出的、在周向上等距的齿以及凹部。这些齿能由塑料制成或涂覆有塑料以降低回路2的相对齿轮装置202的磨损。齿轮34如果需要的话可以被替换或者修理其齿轮装置。 [0055] 驱动器由车辆3的一个（或多个）乘客借助致动器35、350来交互地控制。致动器35、350优选地借助驱动控制器330作用于驱动器33上。集中式控制器（未示出）能通过信号40’与驱动器33（或其控制器330）交换数据，并且在必要时承担或影响驱动器33的控制。代替集中式控制器4或者除集中式控制器4以外，如果设置有分散式控制器，即，安装在车辆3上的控制器，该分散式控制器承担集中式控制器4的所有或一些子任务，则信号40’能在不同车辆3的分散式控制器和/或集中式控制器之间被交换和/或传输。 |
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