几十年来，世界范围内对市区人员高效运输的需求高并不断增 加。采用火车、地下铁路(地铁)、电车和公共汽车的运输组成了进 出世界上大多数大城市的辅助运输网络。所有这些运输种类根据实际 情况，例如要覆盖的距离、该区域的人员总量、人员在该区域的集中 度等具有其优点和缺点。近年来，显然那些因严重的交通堵塞和污染 等不希望的副作用而在市区内不愿使用私人汽车的人要求基于更个人 化的公共运输系统。
为满足该需求，需要建立针对相对小的轨道单元的轨道网。该系 统将包括相对数量较多的独立的车辆并因此要求相当高度的自动化， 以使得系统足够的可靠、安全、通用和成本效益高。
对该系统主要的挑战之一是提供简单、可靠、维修费用低廉且更 换车辆(单元)简易的导轨和底盘系统。该系统应包括或允许简单的 切换，以用于例如导轨的网型网络。该系统应在大多数天气条件下是 可靠和安全的，包括大雨、大雪和大风等。
WO 01/56854描述了现有技术的特别地应用于PRT的导轨和底 盘系统。包括主轮、导向轮、制动器和安装在中央垂直主框架上的分 支轮(转辙轮)的底盘封闭在带有顶槽的导轨系统中，顶槽允许主框 架向上伸出到一定的高度，在此高度处主框架可以连接到某种用于容 纳乘员的客舱(未绘出)上。该公开物主要关注于分支系统以及如何 通过其封闭的结构来消除导轨系统上的雪、雨或冰的可能的问题。类 似于其他一些以前已知的用于PRT的导轨和底盘系统，它具有承载 或支撑所有轮的中央主框架必须相对的高的缺点。进一步地，任何主 轮直径的增加取决于整个大体封闭结构的垂直延伸。
发明目的
因此本发明的目的是提供消除或减小以上所述的缺点的导轨和底 盘系统。
本发明的进一步的目的是提供适用于所有天气条件的导轨和底盘 系统，即，即使在低温和下雪的条件下都可以以高度的可靠性和安全 性工作的系统。
发明的另一个进一步的目的是提供适用于安全、舒适、可靠的公 共运输的，特别是与PRT相联系的相对小的车辆的导轨和底盘系统。
发明的特别的目的是提供适应于网型网络导轨系统的导轨和底 盘，该网型网络导轨系统可以在为常规在轨转辙所排斥的速度和条件 下运输。
最后，本发明的目的是提供特别是相对于其垂直延伸紧凑的导轨 系统，允许导轨系统也直接安装在地面上而不需要到达车辆地板高度 的高乘员平台，和/或具有安装所需的最小挖掘要求，和在导轨铺设的 地形中具有最小视觉干涉/侵扰。

本发明完成了所有上述的要求并由权利要求1的限定给出其特 征。
本发明的优选实施例在从属权利要求中披露。
本发明的导轨和底盘系统组合了使得它在高度变化的条件下安全 和可靠的特性。主轮将重量从车辆传递到导轨系统的轨道。主轮从不 传递制动力，因此它们不必为此目的而设计。因此主轮的材料选择可 以与摩擦特性无关并可以根据耐磨损和舒适的目的进行优化，此处舒 适指噪声的生成。可能更重要的是，主轮的尺寸不影响导轨结构的高 度，因此允许更大、更经济和舒适的轮而不必牺牲低的、紧凑的导轨 结构。
导向轮在导轨的两侧与护轨相互作用，保证了底盘的侧向位置并 因此保证了车辆在除转辙区的任何时候的侧向位置。即，导向轮支承 靠着护轨并因此保证了主轮总是保持在轨道上。导向轮从不传递制动 力，因此导向轮的材料可以根据其他目的优化，例如根据耐磨损和噪 声的生成的目的优化。
主轮和导向轮除它们的旋转能力外可以总是在一个固定的位置刚 性地连接到底盘上。底盘的前端和尾端可以由两个分开的转向架组 成，允许分开的转向架独立地跟随导轨的弯曲，因此保证了即使在急 弯时主轮与轨道的局部平行。这又是在导轨弯道区域保持产生噪声最 小的要求，例如在车站区域和转辙点。(术语“转辙点”和“转辙区” 在描述中替换地的使用)。
然而底盘也可以具有更简单的设计，根据该设计轮安装在刚性地 固定在车辆上的底盘的“框架”部分上，而不是固定在可枢转的“转 向架”上。在此情况下，主轮将总是平行于车辆，且导轨的最小允许 曲线半径将必要地大于包括具有位于可枢转的转向架上的主轮的车辆 的系统。
向内布置的凸缘牢固地接附在每个护轨的上部边缘上，该凸缘设 计和定尺寸为限制导向轮在垂直方向上的运动，即车辆不可能趋向于 翻倾。为此目的，凸缘定位在接近至少导向轮最外部分的上方，或在 底盘的每一侧的导向轮的至少一个上方，因为导向轮不必全布置在相 同的垂直高度上。本发明的本质的特征是，这些水平的凸缘不被布置 地大致覆盖导轨，且更特定地这些水平的凸缘充分窄以不与主轮干 涉，因此允许后者与布置所属的凸缘的垂直高度无关定尺寸。
推进系统优选地是电力推进系统，更特定地包括构建在导轨或导 轨的支撑结构内的线性电动机系统(LIM)。
也可以采用基于常规摩擦驱动的推进系统，但这导致了通用性较 小的系统，它因此不能很好的适应高度自动化的系统。在LIM情况 下，推进力通过至少一个钢板传递到车辆，钢板优选地刚性地接附在 位于底盘下的或组成了底盘下部部分的主轮之间。钢板可以带有铜的 或铝的表面以增加电动机效率。包括在常规速度调节中的制动力也通 过LIM系统提供。其中电动机构建在导轨内部而不是布置在底盘/车 辆上的LIM推进系统的优点是不需要传递给车辆用于推进的动力、 火灾的危险更小、由于(更小的)接触磨损因而维护更少、没有危险 的开放供电轨道、没有通过导轨转辙点的连续接触的问题。
当使用布置在导轨内的LIM时，在大雪情况下，积雪通过LIM 的热量和当车辆有规则的运动时通过每个车辆前方的小型扫雪机很高 效的被清除掉。在夜间降雪的情况下，空的车辆应被引导在导轨网络 上进行充足的定期运行以避免在轨道上或轨道之间积存大量的积雪。
当使用布置在车辆内的LIM时，这也可以在本发明的范围内， 所需的LIM的数量显然地等于系统(网络)内的车辆的数量，该数 量将明显的小于当LIM整合在导轨中时所需的LIM的数量。在反方 面，需要向车辆传递动力，以及其他上述方面作为相反设计的积极方 面。
当应用于例如公共运输时，至少需要一个附加的制动系统(紧急 制动)。该制动系统可以是一个包括安排用于与在底盘的每个侧上的 至少一个凸缘相互作用的制动钳的常规系统。每个制动凸缘可以是所 述的与在相关的侧的至少一个导向轮相互作用以保证不允许车辆翻倾 运动的凸缘。为保持导轨尽可能紧凑，优选地是对于两个所提及的目 的使用同一个凸缘。制动器的紧急功能一般要求制动器被布置有通过 逻辑控制的机构(“监控器”)进行阻碍的预先压缩的机械弹簧或类似 物，该逻辑控制的机构需要或多或少的连续确认信号序列，以防止紧 急制动器被触发。如果确认信号由于任何原因中断，原因包括前方停 止的车辆、停电、传感器故障、处理器或软件故障或通讯延迟等，紧 急制动器自动地接合。然而需要强调的是该制动系统是已知的而不作 为本发明的此组成部分。
虽然根据本发明的导轨和底盘系统特别适用于公共交通，其也可 以用于在露天或在建筑物内部运输物品。
如下将结合附图对导轨和底盘系统的功能和细节进一步描述。下 面给出了对一般合并的转辙特征的详细描述。需要注意的是所有成对 出现的构造细节，例如轨道、护轨等通常具有一个该对共用的参考序 号。当指示一对两个中特定的一个时，添加适当的下标“R”(右侧) 或“L”(左侧)。当指示一对两个中任意的一个时，添加下标“i”。
图1为本发明的导轨和底盘系统优选实施例的前视图。
图2为图1所示的导轨和底盘系统的顶视图。
图3为根据发明的导轨系统在站区的顶视图。
图4为基于图1的导轨和底盘系统的车辆在转辙区内的示意性前 视图。
图1示出了复杂的金属外形2R和对称于金属外形2R的金属外 形2L是如何接附到支撑结构1的，支撑结构1可以是铺设的场地， 也可以是由钢、混凝土或其他合适材料制成的抬升的结构。结构2i的 每个包括大致水平的底部3i、构成轨道4i的箱形结构、构成护轨5i 的大致垂直的部件和向内的凸缘6i，该凸缘6i在所示的实施例中大致 水平。部件2-6包括了通常被表示导轨系统的主要部件。线性电动机 7如所示在外形2R和2L之间的中央接附在结构1上，它是优选的推 进系统的核心元件。
如所述，导向轮10和护轨5之间的相互作用控制了车辆的侧向 位置。因此基本上在轨道4和护轨5之间的侧向距离在可接受的公差 范围内是恒定的。这可以通过不同方式来实现。根据优选的实施例， 这通过将轨道和邻近的护轨布置为一个整体单元来实现。另一个实现 同样目的的方式是使得每个护轨的下部边缘大致刚性地连接到用于导 轨系统的共用支撑件上。第三个实现的方式是导向轮向外跃靠护轨。
相当简易的示出了底盘的导轨中央元件上方和部分地之间，更确 切的说，示出了转向架8。转向架8保持了主轮9、导向轮10和转辙 轮11。主轮9搁靠在轨道4上。虽然如所示在图1中宽度类似，但是 显然出于安全的原因，轨道4的宽度也可以大于主轮的宽度。导向轮 10支承靠着每个各自的护轨5的上部部分，所述的导向轮的轴(未绘 出)大致垂直。应该强调的是，每个护轨5i的下部部分不需要在其水 平范围是连续的，每个护轨5i的上部连续部分以隔开的间隔接附在各 自的底部3i或二者共用的支撑件上即可。所示的导向轮10R、10L的 每个的上侧分别紧邻各自的凸缘6R、6L。在车辆开始向侧向翻倾时 导致的所述导向轮(10)的任意一个的向上运动因此被有效地避免或 限制。
如图1和图2所示，凸缘6不具有使其与主轮9干涉的延伸。在 图1所示的实施例中，导轨的最上部部分因此位于比主轮顶部低的高 度，且甚至低于主轮的轴，这与例如在WO 01/56854中所示的结构是 相对的。在图2中示出了主轮9R、9L是如何布置在转向架开口下的， 轮从该开口延伸。
在图1中，转辙轮的一个11L位于被动位置，抬升到导轨上方。 而转辙轮11R如所示下降到其轴垂直或接近垂直且它支承靠着护轨5R 的外部部分的位置。在该位置，转向架以及因此车辆被束缚跟随右侧 护轨，但如果右侧轨道和左侧轨道之间的距离增加则转向架以及因此 车辆可能并将离开左侧护轨，这是在导轨的每个分支(转辙点)的情 况。当左侧护轨5L如所示与左侧导向轮10L接触时，图1中的车辆 不在所描述的点进入转辙区。
所需的转辙轮11在主动和被动位置之间的移动可以以数种方式 进行，且应被设计为一种保证高可靠性和低磨损的方式。在被动位置， 转辙轮11可以搁靠在导轨上，如图1中11L所示，轮的轴沿导轨直 线向前或向后定位，如图2中更清晰地可见。当转辙轮11要移动到 主动状态时，它的轴在接合处被枢转90度如图1 11R所示的定位轮。 当转辙轮要恢复到其被动位置时，实现了其轴的相反的运动。所述的 位置变化可以通过不同的机械装置来实现，包括但不局限于液压设 备、齿轮传动、电动机和致动器。作为安全预防，优选地转辙轮11 以不可能允许转辙轮11i从其主动位置向外水平运动的方式被放入主 动位置，如果转辙轮在其开动时在平行于相应的护轨5i并略微向外的 垂直平面内运动，该方式可以最容易的实现。为允许此垂直运动到与 护轨紧密接触(邻接)而无尖锐声，使得在转辙轮开动的区域的护轨 薄于转辙区的护轨是方便的。整个护轨不需要在所述的区域都较薄， 仅其顶部到转辙轮与护轨接合处较薄即可。方便的实际设计该特征的 方式是使得在转辙区护轨5i的上部厚于导轨系统的所有其他区域的护 轨的上部，且护轨从薄(或正常)到厚并再回到薄的变化以缓慢和渐 进的方式在护轨的在每个转辙区前或后紧邻处锥形的部分中实现。
如在以下进一步详细描述，对于许多实际应用，控制系统适合于 当转辙轮或转辙轮对在其主动状态下提供肯定的确认是重要的。
图1也示出了两对制动钳12R和12L，其布置为分别开启凸缘6R 和6L的上部部分，以使得被开动时实施制动动作。制动钳的开动通 过弹簧施加/液压释放系统来实现，出于安全原因，至少两个独立工作 的液压回路应被连接到至少制动钳的一些上。
图2为类似于图1中所示的一个的转向架和导轨的顶视图，运动 方向以左边的粗体箭头显示。一个与图1的差异是转辙轮11L在其被 动状态。值得注意的是，在图2中导向轮和转辙轮成对出现。因此取 代一个左侧导向轮10L和一个右侧导向轮10R而具有两个左侧导向轮 10Lf和10Lb，以及两个右侧导向轮10Rf和10Rb。转辙轮也类似布 置，使得同一个转向架上在每侧在主轮9的略微前方分别有一个导向 轮10Rf和10Lf以及分别有一个转辙轮11Rf和11Lf，且分别的一个 导向轮10Rb和10Lb以及分别的一个转辙轮11Rb和11Lb略微的位 于同一个主轮后方。这赋予了转向架特别稳定的构造。需要理解的是， 车辆的底盘包括两个转向架，因此以如图2所示的构造用于前端和尾 端转向架，车辆将保持4个主轮，8个导向轮和8个转辙轮。虽然在 轮数量方面尾端转向架与前端转向架相同或类似，但这不作为一个要 求。
进一步见图2，可以看出凸缘6如何覆盖了导向轮10的最外部部 分，因此限制了导向轮10的任何开始向上运动，从而保证了车辆不 可能翻倾。图2还示出了金属板13的相对比例，该金属板以允许在 其和线性电动机7之间仅很小的空气间隙19的方式接附在转向架8 下侧。转向架和车辆的车厢部件之间的可枢转的接附标识为序号14。 应该强调的是，不作出任何轮安装在可枢转的转向架上的要求，轮也 可以全部安装在底盘的固定框架部件上。成对出现的导向轮(例如10Rf 和10Rb)的和转辙轮(例如分别的11Rf，11Rb)的特征是典型的用 于组装在转向架上，且当轮装配于底盘的固定部分时不要求。因此轮 轴安装在底盘的固定部件上的实施例具有减少了轮数量和更加简单的 总体设计的优点。在不利方面，该设计不允许急弯，且对于带有例如 1.8米轴心的车辆，最小曲线半径因此将为15米量级。
现在也参考图3，转辙轮的功能被进一步细节描述。运行方向如 图中粗体箭头所示为从右到左，导轨分离为主轨17和侧轨或站轨18。 在轨分离点A，右侧护轨5R与左侧护轨5L之间的距离自然地开始增 加。从此点开始，导向轮10和护轨5之间的相互作用不足以保证车 辆在轨的任一个上的侧向位置，因为导向轮10R和10L不可能在两侧 支承靠在护轨5R和5L二者上。因此为安全的在轨的任一个上运行经 过站区，需要附加的定位部件，如下详细描述。
接近站区的车辆且更特定地接近护轨5之间的距离开始增加的点 A的车辆必须降下左侧转辙轮11L以保持在主轨17上运动，或降下 右侧转辙轮11R以运动进入侧轨18且进入车站。当右侧转辙轮11R 被降下时，右侧导向轮10R和右侧转辙轮11R从两侧紧紧地支承靠着 右侧护轨5R上，并因此致使车辆安全地跟随侧轨18的轨道进入车站。 相应地，如果当车辆接近A点时左侧转辙轮11L被降下，左侧导向轮 10L和左侧转辙轮11L靠着左侧护轨5L的组合动作保证车辆安全地 跟随主轨17经过站区。在接近A点前被开动的转辙轮11i必须保持 在它们的主动位置上，直至到达B点且导向轮10R和10L将再次在 两侧支承靠着护轨5R和5L。
不仅在站区，而且在任何转辙点，在邻近车辆要跟随的护轨侧的 组合的导向轮和转辙轮的相互作用保证了经过转辙点的车辆的侧向位 置。
现在参考图4，带有客舱15的车辆如示意性所示位于转辙区。类 似图1，转辙轮11R在其主动位置而转辙轮11R在其被动位置。进一 步的不再有任何护轨5L与导向轮10L接触。为保证车辆的左部即使 暴露在强的侧向风的情况下也不能从轨道抬升，优选地在每个转辙区 在客航的支撑侧在距客舱很近的水平距离布置类似栅栏或杆16的辅 助支撑结构。
当本发明应用于用来运输乘员或贵重货物的车辆时，转辙轮起功 能的重要性在于应用控制系统，该控制系统在任何转辙点控制使得已 经将一组转辙轮降下到其主动位置并锁定。如果控制系统不能确认一 组转辙轮在其主动位置，不允许车辆进入转辙区。为保证车上乘员或 货物的安全，因此控制系统应优选地以如下方式设计，使得当车辆接 近转辙点而如果没有一组转辙轮已经被开动时车辆自动停止。如果出 于一些原因，例如左侧转辙轮开动失效，则右侧应被开动且车辆通过 任意数量的必要右转向，使车辆进入维修点。控制系统可以设计为多 种方式，且不组成本发明的部分。
容易理解，根据发明的导轨和底盘系统对天气条件的变化比较地 不敏感。这源于制动系统从轮以及轮和轨道相互作用分离并与轮以及 轮和轨道相互作用独立的事实。因此轮可以根据其他因素优化，例如 低的噪声产生和低磨损。典型地轮由铝和/或耐久性合成材料和/或复 合材料制成。根据实际目的不同类型的轮可以以不同的方式设计和具 有不同的尺寸。因此主轮一般将大于并重于导向轮。当包括转辙轮时， 它们一般比导向轮更小且更轻。
在大降雪情况下需要从导轨上去除积雪，这可以部分地通过在每 辆车辆上的小型扫雪机或刀片，部分地通过专门为此目的设计的设备 来进行。在小降雪情况下，如果在推进系统包括线性电动机的情况下， 来自推进系统的热量将使得积雪连续熔化。从地面升高的支撑结构可 设计为实际上的开放结构，大多数雪将从中落下。
如所述，导轨的没有覆盖“顶板”的开放结构允许垂直上非常紧 凑的结构，结构的垂直尺寸不受到主轮直径的影响或其他因素的影 响。因此主轮可以从舒适、经济和安全的角度确定尺寸，且将典型地 具有大于导轨总高的直径，这在以前是不可实现的。实际上，导轨系 统的总高主要由用于导向轮的悬挂的垂直延伸和所述轮的厚度所确 定。
进一步地无中央主框架的开放式结构允许将客舱和底盘之间制成 整体，这在大致封闭的系统中是无法得到的，封闭的系统中全部底盘 部件包括在箱形的结构中且全部客舱部件在该箱形的结构外，主框架 是唯一将它们连接在一起的元件。
根据本发明的导轨和底盘系统的主要优点中的一个是安全和无翻 倾的导轨和底盘/转向架之间的连接，结合移除和更换车辆方便。在维 修点，典型地具有护轨5顶上无凸缘的区域，或无端部止动部件的导 轨，因此可以用小型起重机将车辆抬升离开导轨，或以例如人力使车 辆离开导轨。
优点也是车辆不需要包括电动机因此维修需求相应的适度这一事 实所带来的。另外，根据本发明的导轨和底盘的结构允许非常紧凑的 设计，且根据本发明的优选实施例，从轨道4的底部到凸缘6的顶部 的全部导轨结构在垂直距离0.40米以内，更优选地在0.30米以内。 当然如果具有用于特定的用途和/或目的的要求，根据发明的导轨和底 盘可以建造为更大的尺寸。然而，大多数用途的挑战是使得导轨和底 盘尽可能紧凑而不危及到安全行和可靠性。
当用于大型交通系统，需要应用控制系统，以保证快捷、安全和 可靠的交通处理。然而此控制系统可以被设计为带有常规的电路且基 于已知的原理且不构成本发明的一部分。