Laura coaster control system

【０００１】
（技術分野）
本発明は、ローラ・コースタ、及び同様な娯楽乗物の分野に関する。
【０００２】
（背景技術）
ローラ・コースタは、娯楽施設において最も好まれる乗物である。 通常、ローラ・コースタはエンドレスのトラック周回路を有する。 乗客は、一般に低位置にあるプラットホーム、すなわちステーションで乗降する。 各走行サイクルの開始時、ローラ・コースタ車両もしくは複数の車両からなる列車は、トラックの最初の領域の比較的急な傾斜部をトラック中の最高位まで牽引、すなわち持ち上げられる。 その後、最高点で解放された車両は運動エネルギを得てトラック周回路、すなわちループを全周駆け巡り、前記の乗降ステーションに戻る。 このローラ・コースタのトラックは通常、各種の宙返り、旋回、逆転、螺旋回転、その他乗客にスリルを与えるよう企図された仕様を含んでいる。
【０００３】
レース用すなわち競争用ローラ・コースタは、通常、互いに平行な２つのエンドレスのトラック周回路を備える。 これにより、第１のトラックのローラ・コースタ列車は、第２のトラックのローラ・コースタ列車と「レース」をすることができる。 この良く知られた「レース」の特徴は、乗客に更なるスリルと興奮を与える。 一般に前記競争用すなわちレース用のローラ・コースタ列車とトラックとは、より競合的な「レース」ができるよう、でき得る限り同一に作られる。 もし一方のコースター列車、もしくはトラックが常に他方のものよりも速ければ、このレース用コースタの方がトラックを進むにつれてどんどん差を広げ、レースの感動が失われる。
【０００４】
レース用コースタの操作において、各コースタは高位置まで並んでトラック上を牽引される。 その後、コースタは同時に走行開始、すなわち解放される。 前記コースタは単に重力のみによって推進されるため、前記コースタの速度に関連する変動要素（コースタ荷重、コースタ車輪のベアリング効率、コースタ車輪の同心度、風の抵抗、トラックに対するコースタ車輪の抵抗、など）が対等であるときにのみ両コースタは等しく均衡する。 これらの変動要素の組合せが対等であれば両レース用コースタは均衡し、トラックを同一の速度で走行する。 しかしながら、これらの変動要素の組合せは、しばしば一方のコースタ列車が他方よりもはるかに速くなる結果を生じ、これによってレース用コースタの利点を不当に損ねている。 その結果、レース用コースタの設計に企図した興奮とスリルのいくらかは、これらの変動要素によってしばしば失われている。
【０００５】
（発明が解決しようとする課題）
したがって、本発明の目的は、これらの欠点を解消した、改善されたレース用ローラ・コースタを提供することにある。 他の目的と利点は以下の詳細から明らかになる。
【０００６】
（解決手段）
上述の目的は、主要請求の範囲の特性の組合せによって解決される。 従属の請求の範囲は、さらなる有利な実施の形態に関する。
【０００７】
本発明の第１の態様では、ローラ・コースタもしくはその他の娯楽乗物は、第１のトラックもしくは通路に沿って移動可能な第１の車両と、第２のトラックもしくは通路に沿って移動可能な第２の車両とを有する。 この車両は、個々の車両であっても、連結された車両からなる列車であってもよい。 車両リフトすなわち牽引システムは、前記車両を前記トラックすなわち通路の高位置まで牽引する。 制御システムは、車両がトラック上を走行する間、より均衡させるため、他方より速いと予想される車両の解放を遅らせるように前記リフタを制御する。 好ましくは前記制御装置は、これら車両の負荷荷重、及び／又は以前の走行における第１及び第２のトラックの個々の車両速度性能を基礎に、どちらの車両を最初に解放するかを特定し、第１と第２の車両の間の開放の遅延量を決定する。 これら車両は、トラックにより、もしくは通路上の他の技術を利用して操舵され得る。
【０００８】
本発明の第２の、そして個別の態様では、車両もしくは列車の前記負荷荷重が、前記リフトシステムを駆動するモータの電流値を測定することによって特定される。
【０００９】
本発明の第３の、そして個別の態様では、選択されたトラック地点に個々の車両が到達する時間間隔が測定され、当該車両の性能パラメータの更新に使用される。
【００１０】
本発明の第４の、そして個別の態様では、各トラック上で複数の列車を動かし、性能曲線が求められて各個別列車に対して使用される。
【００１１】
本発明の第５の、そして個別の態様において、ローラ・コースタもしくは他の娯楽乗物は、第１の通路に沿って移動可能な第１の車両と、第２の通路に沿って移動可能な第２の車両とを有する。 第１の車両推進システムが第１の車両を第１の速度まで加速し、第２の車両推進システムが第２の車両を第２の速度まで加速する。 制御装置は、車両荷重及び／又は車両性能パラメータを基に、前記第１及び第２の速度を調整するよう前記推進システムを制御する。
【００１２】
本発明の第６の、そして個別の態様では、前記第１及び第２の推進システムが、前記第１と第２の車両を同じ速度に加速すると共に、これら車両と係合し、もしくはこれらの車両の動きを開始させるタイミングをずらすことによって前記第１及び第２の車両に異なる解放時間を与える。
【００１３】
上述の説明は、全ての必要な特性を述べたものではない。 本発明は、上述の特性の下位概念をも包含している。
【００１４】
（発明の詳細説明）
以下の図面において、同一の参照符号は全ての図面を通して同一の要素を表している。 図面の詳細に移って、図１に示すように、レース用コースタ娯楽乗物１０は、第１のトラック１２と第２のトラック１４を有する。 第１の車両の列車２０は、第１のトラック１２のトラックレール３４に搭載される。 同様に、第２の車両２２を含む列車１８は、第２のトラック１４のトラックレール３４に搭載される。 この車両２０と２２、及びトラック１２と１４は、構造的、機能的に同一である（但し、図２に示すようにトラックの経路は異なる）。 支持構造３２が地上３５から上方へ延び、トラック１２、１４を所望の位置、高さに支持する。
【００１５】
さらに図１において、両トラック１２、１４は、高位置２８、３０へと高度を上げるトラックを含む当初発進部すなわち傾斜部２４、２６を有する。 車両牽引すなわちリフト駆動システム３６、３８が各傾斜部２４、２６にそれぞれ設けられている。 このリフトシステム３６、３８は、電動モータ４０、４２を備え、車両２０、２２の底にある牽引フックもしくはドッグに係合するチェーンループを駆動し、ローラ・コースタ業界では良く知られているように車両を前記傾斜部に沿って牽引、すなわち引き上げる。 代替として、このリフトシステムはリニア誘導モータ（ＬＩＭ）やリニア同期モータ（ＬＳＭ）、もしくは図７に示すように前記車両を所望の速度に加速する他の形式のモータ４５に置き換えることができる。 これらの形式のモータが使用されると、車両を頂上まで持ち上げて位置のエネルギを与える実施の形態と異なり、車両には当初の運動エネルギが付与される。 このため、始めのリフトすなわち傾斜部は不要である。
【００１６】
図２において、第１と第２のトラック１２、１４は、平行トラック領域９０を有し、ここではトラック１２と１４とが互いに隣り合って平行に走る。 トラック１２、１４はさらに、娯楽乗物１０全体を通して、相互に三次元の色々な角度になるよう各種分岐領域９２で相互に離れるように延びている。 したがって、この娯楽乗物１０はレース用コースタを提供してはいるが、トラック１２、１４は常に平行で互いに隣同士で走るものではない。 トラック１２、１４はむしろ、一定の平行トラック領域９０では互いに平行に隣同士で走り、他のいくつかの「ニアミス」地点７０では相手の上を越え、下をくぐり、相互に接近する。 前記トラックが物理的に相互に交叉することはないので、２つの異なるトラック上の列車すなわち車両同士が衝突するリスクはない。 しかしながら、接近領域７０では、両車両が同時に到達すると両トラックが相互に交叉し、もしくは相互に接近するため、乗客はニアミス現象もしくは衝突の恐れを体感する（但し、ニアミス地点７０では垂直方向もしくは水平方向に両者が離れている）。 前記トラック通路の多くは個別トラック領域９２とされているが、長さ、高低変化、トラックの幾何学構造は、全ての車両速度変動要素が両車両間で同一かバランスがとれていれば、少なくとも１つのニアミス地点に両車両が同時に到達するようにセットされる。 好ましくは、両車両は幾つかのニアミス地点に同時に到達する。
【００１７】
乗降ステーション、すなわちプラットホーム８０が、傾斜領域２４、２６の前にある平行トラック領域９０に設けられている。
【００１８】
図３に移って、トラック・センサ６０がニアミス地点７０もしくはその近傍に配置されている。 このトラック・センサ６０は、乗物制御システム５５にある制御装置５０に（ケーブル、ＲＦ、もしくは他の通信リンクを介して）接続されている。 電流センサ５４、５６も制御装置５０に接続され、モータ４０、４２に流れる電流を検出する。 このモータ４０、４２はリフトシステム３６、３８を駆動する。 制御装置５０は、モータ４０、４２を直接制御するＤＣ駆動制御装置５８に接続される。 制御装置５０は、プロセサ５１、メモリ５２、クロック５３を含む。 制御装置５０、リフト・システム３６、３８、及び上述した各種センサ類は、乗物制御システム５５を形成している。
【００１９】
ローラ・コースタ業界でよく知られるように、列車もしくは車両は、モータを持っておらず、純粋に重力のみによって動かされる。 したがって、車両がトラックの高位置から解放され、もしくはＬＩＭによって加速されると、車両の速度を能動的に制御することはできない。 単一トラックのローラ・コースタでは僅かな速度変動は問題にはならない。 しかしながら、レース用もしくは競争用ローラ・コースタでは、２つのトラック間の僅かな速度変動は、前記ニアミス地点に車両もしくは列車が異なった時間に到達することになり、ニアミス現象の価値を下げ、もしくは失われるために好ましくない。 レース用コースタの一対のトラックが適切に設計されているならば、各トラックの車両が同じ旋回抵抗、荷重、空力特性を有する限り一貫してニアミス現象が得られる。 しかしながら、一方の車両の荷重が重く、または空力特性もしくは旋回抵抗が異なっていれば、一方の車両はトラックをより遅く、もしくはより早く走行し、他のトラックの他の車両よりも先に、もしくは後に前記ニアミス地点に到達することになる。
【００２０】
図１−３に示す本発明は、傾斜部を基礎とするものに対しても、推進（例えば、ＬＩＭベースの乗物）に対しても、ニアミス現象がより一貫して達成できるよう荷重、旋回抵抗、空力特性の変動要素を埋め合わせる方法を提供する。
【００２１】
使用時には、乗客がプラットホーム８０で車両１６、１８に搭乗する。 制御装置５０はモータ４０、４２を制御し、車両を傾斜部２４、２６に引き寄せ、すなわち駆動する。 このとき、電流センサ５４、５６は、各モータに流れる電流を感知し、制御装置５０に使用電流情報を提供する。 各車両１６、１８の負荷荷重は各車両を傾斜部に引き上げるために必要な電力と直接比例することから、電流センサ５４、５６から制御装置に提供される前記使用電流の情報は、各車両１６、１８の負荷荷重に関する情報を制御装置５０に提供するものとなる。 制御装置５０は、重い方の列車をリフトするモータ４０又は４２を計算量だけ制御して補正を行う。 その結果、リフトの頂上で両列車には差が生じ、軽い方の列車、すなわちより高い旋回抵抗を有する列車がまず発進すなわち解放され、先行スタートする。
【００２２】
制御装置５０内のプロセサ５１は、前記軽い方の列車に与えられる先行スタートを決定する。 先行スタートの量、すなわち第１と第２の列車のスタート間の遅延間隔は、選択されたニアミス地点で早い方の列車が遅い方の列車に「追いつく」ように選択されるのが好ましい。 前記選択されたニアミス地点までは軽い方の列車が重い方の列車に「先行」し、そしてこの選択されたニアミス地点の後では「後続」するので、ニアミス地点７０での到着時間の差は最小化される。 前記「先行スタート」は、リフトの速度及び／又は解放時間の差を制御することにより与えられる。 リフト速度とリフト上の列車位置は、図３に示すセンサ６７により検出される。 ＬＩＭが使用されるなら、前記先行スタートは、軽い方の車両に、より大きい発進速度を与えることにより達成される。
【００２３】
重量以外の他の要素も列車１６、１８の速度に影響を与える。 これらの要素には、旋回抵抗が含まれ、さらにこの中には従属要素としてベアリング状態、車輪の偏心度、トラックの幾何学構造及び状態、車輪／トラックの沿い、トラックに対するタイヤの摩擦、タイヤの状態、トラック表面の状態、などが含まれる。 列車１６、１８の車両２０、２２の空力特性も速度に影響を与える。 これらの変動要素を埋め合わせるため、制御装置５０は列車の性能曲線を作成し、列車の荷重情報と共にどちらの列車が遅く走るかを特定し、そして、その遅く走る列車に与える先行スタート量を特定するために使用され、両方の列車がより一貫して１つもしくはそれ以上のニアミス地点７０で同時に到着できるようにする。 前記性能パラメータは、前記列車の負荷荷重には関係せず、トラックを高速で走る列車の複数の走行を基礎とする傾向値である。
【００２４】
図４は、性能パラメータ・データベースの作成を示す。 測定されたリフト上での電流量（Ｉ）と（ｘ軸）、走行を完了するまでの測定された経過時間（Ｖｔ）と（ｙ軸）を基に、各列車のポイントがプロットされる。 性能プロットすなわち曲線は、前記ポイントに一致する。 各列車は自身の性能曲線を有する。 これらの曲線は性能データベースを形成する。
【００２５】
当初の性能曲線を作り出すため、好ましくは毎日の操業開始時に、無人で列車１６、１８を発進させ、それぞれトラック１２、１４を走行させる。 各列車の発進時間は発進検出器６５で検出され、制御装置５０に発進信号を提供する。 各列車１６、１８の前記ステーションもしくはその近傍への帰着は、トラック・センサ６０で検出される。 このトラック・センサ６０は、制御装置に列車の到着信号を提供し、これによって各列車１６、１８の所要時間（Δｔ）が特定される。 この情報を使用して制御装置５０はどちらの列車が速いかを特定する。 列車１６、１８は、好ましくはトラック１２、１４上を複数回周回し、曲線に一致するに相応しい数のポイントを提供するために各列車に対するタイミングデータが収集される。 この性能曲線は、メモリ５３に蓄積される。
【００２６】
代替として、前記無人の走行を行わず、前記性能曲線を乗客が列車に搭乗した実際の使用状態で作り出すこともできる。 しかしながら、最初の走行時には性能曲線を使用する前記利点を享受することができない。
【００２７】
性能曲線が作られると、乗物１０は所定の使用準備が整う。 乗客が列車に乗る。 制御装置５０に接続された列車牽引センサ２５が、リフト上にある列車を個別に識別する。 上述したように、各列車１６、１８の負荷荷重が測定される。 各列車のこの荷重情報と性能曲線とが、前記制御装置に変動要素として入力され、制御装置は速い方の列車にどれだけの量の先行スタートを与えるべきかを計算する。 制御装置５０は、好ましくはその後、速い方の列車をリフトするモータ４０又は４２の速度を落とし、もしくは遅い方の列車をリフトするモータの速度を上げ、遅い方の列車が先に発進できるようにする。 これは一定速度のモータによって異なる解放時間を用いることによっても達成され得る。 この結果、列車速度に影響を与える前記変動要素は、電流センサ５４、５６からのリアルタイムの列車重量データと、性能曲線の形態で得られる過去の性能データとを組合せて使用されることで補正される。
【００２８】
図５に移って、前記解放ポイントすなわち発進ポイントがより詳細に表示されている。 列車牽引センサ２５がリフト３６上の列車を特定し、制御装置５０に知らせる。 列車がリフトすなわち推進される間に、これらの列車の電流値が測定される。 制御装置は、データベースの中から当該列車の性能曲線を選ぶ。 前記電流値情報（これは荷重に直接比例する）と選ばれた性能曲線とを使用し、ΔｔとΔｔ２の値が生み出される。 この値Δｔ２がΔｔ１から差し引かれ、所望の解放時間差Δｔが特定される。
【００２９】
図６は、制御システム５５の操作を示す。 解放時間差Δｔが計算されると、制御装置５０は、所望の時間差を提供するために必要なトラック頂上において要求される間隙距離を決定する。 リフトは継続して作動する。 これにより、列車は一貫してリフト上を登る。 列車は停止しないので、列車が頂上に近づくにつれて競合する列車との間に間隙距離を提供することにより、前記時間差が達成される。 このリフト上の列車間の間隙は監視される。 前記リフト速度は、計算された間隙を達成するために増加され、もしくは減少される。 代替として、前記列車は、列車間の所定の間隙を得るために、異なる時間で一定の速度でリフトされる。
【００３０】
上述のステップで、前記列車荷重情報又は性能パラメータ情報のいずれかにより多く、もしくはより少なく数学的荷重を割り当てるため、加重要素を使用してもよい。 この数学的加重要素は、もしそれが使用される時には、現在の状態での操作を最適化するために、テスト走行に基づいて選択され得る。
【００３１】
乗物１０が乗客を乗せて連続して走行すると、制御装置５０は、発進検出器６５とトラックセンサ６０からの入力を介してトラック上の車両速度を監視する。 この情報は、前記性能曲線を継続して更新するために使用される。 この結果、旋回抵抗と空力特性の変化が継続して補正される。 例えば、もし一方の列車の旋回抵抗が上昇すると前記列車の旋回速度が減速する。 しかしながら、この速度の減速が制御装置によって検出される。 その結果、当該列車の次の走行で、制御装置は先行スタートの補正を提供し、これによってニアミス現象がより一貫して維持される。
【００３２】
娯楽乗物１０は、ペイロードすなわち荷重の差を前記列車の性能パラメータとは切り離して個別に補正するために使用することができる。 すなわち、補正は荷重のみを要素として使用し、もしくは過去の列車の性能のみを要素として使用することができる。 しかしながら、好ましくは、荷重と性能パラメータとの双方が使用される。
【００３３】
娯楽乗物１０は、各トラック１２、１４で操作される列車１６、１８が複数であるときの補正も行う。 この種の操作では、性能曲線は各列車毎に作られる。
【００３４】
列車１６、１８では搭載モータもしくはブレーキを有していないので、列車が発進した後には速度の調整ができない。 トラック１２、１４の周回にニアミス地点７０がいくつも離れて存在しているときは、この列車の交互にずれる発進タイミングは、１つのニアミス地点（通常は中央に位置する）のみで最適化される。 ほとんどの実施の形態ではこの補正で満足できる。 しかしながら、ニアミス地点７０が距離を置いて配置されたより長いトラックを有する実施の形態では、トラック中間でのトリム・ブレーキシステム７５、もしくは速度ブースト・システム７６（ＬＩＭなど）が提供され得る。 これらのシステム７５、７６は制御装置５０に接続されてこれにより制御され、複数のニアミス地点で両方の列車が同時に到着することが最適化される。
【００３５】
２つの異なる通路もしくはトラックシステム１２、１４は、荷重と列車性能が一定であるとの前提で、全走行を通して分かれた車両１６、１８を複数のニアミス現象の地点で「会合」させるように設計される。 このニアミス現象を得るためにトラック・レイアウトは異なったものにしなければならない（もしトラック・レイアウトが同一なら、２つの列車は常に隣同士となり、ニアミス現象は起こらない）。 このようなトラック・レイアウトを選択し、構成することにより、列車荷重の差、列車性能などが特定され、ニアミス現象が実際に起こるように補正される。
【００３６】
この補正コンセプトは、発進用の傾斜部を有せず、代わりに他の推進技術を使用することにより前記発進用の傾斜部が請求の範囲の必須要素とはならない乗物に対しても使用可能である。 同様に、前記リフタの代わりに、例えば各種形式の搭載、非搭載モータなど、他の推進装置が使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るレース用ローラ・コースタのトラック傾斜部を示す斜視図である。
【図２】 本発明に係るレース用ローラ・コースタのトラック・レイアウトを示す平面図である。
【図３】 図１及び図２に示すレース用ローラ・コースタ用の制御システムを示す概略図である。
【図４】 車両性能パラメータ・データベース開発のフローチャートである。
【図５】 相対的な解放ポイント決定の概略図である。
【図６】 解放ポイントの決定を示すフローチャートである。
【図７】 推進システムを備えた他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０． レース用ローラ・コースタ、 １２． 第１のトラック、 １４． 第２のトラック、 １４． トラック、 １８． 第２の列車、 ２０． 第１の列車、 ３４． トラックレール、 ２８、３０． 高位置、 ２４、２６． 傾斜部、 ３６、３８． リフト駆動システム、 ４０、４２． 電動モータ、 ５０． 制御システム、 ７０． ニアミス地点、