Monorail system

【０００１】
本出願は、1998年12月7日に出願された米国特許出願第09／206792号、および1998年11月6日に出願された米国仮出願第60／107485号の優先権を主張をするものである。
【０００２】
発明の背景
本発明は、乗物を含む、改良されたモノレール乗客・軽貨物システムと、そのようなシステム用の改良されたレールに関する。
【０００３】
モノレールなどのレール付き乗物システムは、特に、道路が交通渋滞し、バスなど従来の形式の大量輸送手段が既存の交通手段と空間を求めて競わなければならない過密した都市環境において多くの恩典を有する。 たとえば、専用高架案内路乗物システムは、街路の上方で動作し、したがって、交通渋滞の影響を受けない。 このシステムは、都市周辺に人々を移動させるための高速で便利な方法を提供し、実際に交通渋滞を緩和する助けになる。
【０００４】
しかし、既存のレール付き高架乗物システムは、それが世界中で広く受け入れられるのを妨げるいくつかの特性を有する。 第1に、案内路を上昇させるために使用される既知の支持構造は重量が大きくかつ過度に大型であり、したがって製造および設置に多額の費用がかかる。 このような構造は、中央の製造施設で事前に組み立て、その後、最終的に設置される位置まで容易に輸送することが困難である。 したがって、支持構造は、それが使用される現場で直接、個別に製造されなければならない。 このような構造を製造するための時間および費用は、高架レール・システムの過度のコストを生じさせる要因である。 また、それぞれ個々の支持構造製造現場での天候、温度、および環境の変動と、製造機器を連続的に各現場に移動させそこに準備しなければならないことに関連する変動とが相まって、製造される各支持構造の品質および一貫性を効率的に調節することを困難にしている。
【０００５】
さらに、既知のガイド・レールおよび走行経路には、乗物の動作に悪影響を与えるような雪および氷が蓄積しがちである。 同様に、既知のボギー、乗物のフレーム、ガイド・レール、およびレール転轍装置は複雑であり、製造費用が高額である。
【０００６】
したがって、事前に現場から離れた場所で一様にかつ経済的に組み立て、設置現場に容易に移動させることができ、改良されたスタビライザ・レール設計およびボギー設計を可能にし、改良された転轍装置を備えており、レール、乗物、および乗物の構成要素用の改良された構造形状、設計、および材料を備えたレール付き乗物システムが依然として必要である。
【０００７】
発明の簡単な概要
前述の必要性を満たすことが本発明の主要な課題である。
【０００８】
本発明は、以下の改良のうちの1つまたは複数の改良点を有するモノレール・システムも含む。
1． 軽量で経済的であり、低コストでの自由形式の製造を可能にする、乗客および軽貨物用のモノレール輸送システム、
2． 乗物を推進するための、電気機械推進・懸架システム、磁気浮揚システム、または線形電動機システムを有する独立のボギーを有する乗物と連絡する低プロファイル・スタビライザ・ガイド・レールを有するモノレール・システム、
3． 改良された直接駆動推進システムを有するモノレール・システム、
4． スタビライザ・ガイド・レール上に取り付けられておりスタビライザ・ガイド・レールに平行に延びている少なくとも1つの長手方向導体と、スタビライザ・ガイド・レール内に収容されておりスタビライザ・ガイド・レールを通って長手方向導体に延びている少なくとも1つの電気ケーブルとを有するモノレール・システム、
5． モノレール・システムの乗物内で、導体を通して電気情報を受信する手段を備えるモノレール・システム、
6． 加熱されるガイドおよび／またはスタビライザ・レールを有するモノレール・システム、
7． モノレール・システムの運転および製造を容易にする改良された走行経路設計、ガイド・レール設計、およびボギー設計を有するモノレール・システム、
8． いくつかの駆動輪構成を有するモノレール・システム、
9． 改良されたハードウェアおよび材料を有するモノレール・システム、
10． 改良された安全機能を有するモノレール・システム、ならびに
11．2つ以上の案内路を切り換える改良された転轍装置を有するモノレール・システム。
【０００９】
したがって、本発明は、（a）本質的に平面状の頂面を有する支持手段と、
（b）平面状の頂面に平行にかつこの頂面上に取り付けられた2つのスタビライザ・ガイド・トラックを形成するヘッドを支持する垂直ウェブを有しており、平面状の頂面を平行な2つの乗物走行経路に分割する長手方向スタビライザ・ガイド・レールと、（c）乗物本体、および乗物走行経路と連絡している少なくとも2つの独立のボギーとを有しており、スタビライザ・ガイド・レールとボギーが、乗物本体とボギーの間のピボット点の周りで独立に回転することができる、少なくとも1つの推進される乗物と、（d）乗物上に設置された直接駆動推進システムとを含む、本質的に平面状の頂面を有する改良されたモノレール・システムを提供する。
【００１０】
改良された乗物構造および設計、ボギー構造および設計、レール構造および設計、ならびに支持構造および設計も開示される。
【００１１】
新規であると考えられる本発明の特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。 しかし、本発明自体は、その目的および利点と共に、以下の説明を添付の図面と共に参照することによって最もよく理解されると思われる。
【００１２】
発明の詳細な説明
本発明のいくつかの態様による、支持構造と、走行経路と、ガイド・レールと、レール付き乗物と、少なくとも2つの走行経路間でレール付き乗物を切り換える装置とを含むモノレール・システムが図1から図37に示されている。
【００１３】
A． 一般的な製造および組立本明細書は、明細書を不当に長くすることなしに包括的な開示を行うために、1973年1月16日に公布されたSvenssonの米国特許第3710727号、1998年12月8日に公布されたSvenssonの米国特許第5845581号、1998年11月6日に出願されたSvenssonの暫定米国特許出願第60／107485号、および1998年12月7日に出願されたSvenssonの米国特許第09／206792号を引用によって組み入れている。 これらの引用は、案内路、レール付き乗物、転轍装置などの構成、設置、および使用法に関する詳細のほとんどの部分を構成するものである。 以下に、特定の構成要素の特定の改良について識別する。 以下では、特に識別しないかぎり、参照符号は、組み入れられた引用で識別された同じ番号の要素を指す。
【００１４】
次に図1を参照すると分かるように、本発明のモノレール・システムは、平面状の頂面12と、その上を走行する1つまたは複数の乗物30とを含む。 平面状の頂面12は、コンクリート・スラブの頂部、またはより好ましくは長手方向ビーム14の頂部でよい。 コンクリート・スラブまたは長手方向ビーム14は、単一の連続スラブもしくはビームでよく、または従来型の手段によって端部同士が相互接続された複数のスラブもしくは長手方向ビーム部（図示せず）で構成することができる。 長手方向ビーム14の断面は、逆「U」字形もしくは中空の長方形もしくは台形でよく、または平面状の頂面12を形成する任意の他の中空構造であってもよい。 本発明は、地下レベルでのトンネル設定もしくは地下鉄設定での使用、または従来型の技法を使用した支柱もしくは米国特許第3710727号で開示されたような方法で支持された、地上の高架ビームウェイでの使用に適合させることができる。
【００１５】
平面状の頂面12上にかつ頂面12に平行に、スタビライザ・ガイド・レール18が取り付けられている。 図2および図3に示すように、スタビライザ・ガイド・レール18は、平面状の頂面12を2つの平行な乗物走行経路20に分割する。 スタビライザ・ガイド・レール18は、後述のようにスタビライザ・ガイド・レール18を1つの平面状頂面12から別の平面状頂面12に移動させることのできるように可撓性の材料で製造されなければならない領域を除いて、剛性の材料または可撓性の材料で製造することができる。 したがって、スタビライザ・ガイド・レール18は、コンクリート、スチール、アルミニウム、補強ガラス繊維、硬質プラスチック、または他の適切な材料で製造されうる。 スタビライザ・ガイド・レール18をコンクリートで製造した場合、そのヘッド上に金属製キャップまたは硬質の非金属製キャップ（図示せず）を取り付け、後述のようにスタビライザ・ガイド・レール上を走行する乗物による磨耗または亀裂を低減させることができる。
【００１６】
図2に示すように、スタビライザ・ガイド・レール18は、2つのスタビライザ・ガイド・トラック26を形成する上向き外側に延びるヘッド24を支持する垂直ウェブ22を含む。 垂直ウェブ22およびヘッド24は、図2に示すように中空であっても、または図4に示すように改良されたIビームでもよい。
【００１７】
平面状の頂面12は、現尺のシステムでは幅が約4フィートであり、現尺の乗物30の幅の2分の1以下である。 平面状の頂面12の幅は、乗物30を含むモノレール・システム10をより小型のスケールで製造した場合にはこれよりも小さくなる。
【００１８】
図2および図3に示すように、乗物30は車両本体32と少なくとも1つのボギー40とから成る。 各ボギー40は、垂直および水平のピボット点42ならびにボギーフレーム44を有する。 乗物30は、それぞれについて後述する3つの推進システム（すなわち、電気機械動力、磁気浮揚、または線形電動機）のうちの1つを有する。 それぞれの場合に、乗物本体32は、懸架システム46を介してボギー・フレーム44上に位置し、ボギー40が互いに独立にかつ乗物本体と独立にピボット42の周りで回転できるようにする。 好ましくは、乗物本体32は、各ボギー40ごとのピボット点42を受容するスロット（図示せず）を有する乗物シャシ34を含む。 ピボット点42はせん断ピンである。
【００１９】
図2に示すように、シャシ34はまた、ローラ38を介してボギー・フレーム44に連絡し、それによって水平方向の追加の安定性を与えるリング状のターンテーブル36上に位置している。 乗物シャシ34およびボギー・フレーム44を、スチール材料、アルミニウム材料、またはガラス繊維材料で製造することができる。
【００２０】
乗物30の一次懸架システムは、後述の推進システムと共に提供される。 様々な乗客荷重または貨物荷重に対して乗物の床を同じレベルに維持するために左右拘束装置46を有する一対または複数対の垂直ばねにより、二次垂直サスペンションが提供される。 垂直ばね46はローラ38とボギー・フレーム44との間に位置している。 好ましくは、垂直ばね46は自動レベリング・自己膨張空気ばねである。
【００２１】
B． 電気機械推進懸架システム本発明の一態様は、車輪を有する1つまたは複数の電動ボギー40を含む。 図2に示すように、各ボギー40は、ボギー・フレーム44に取り付けられ乗物走行経路20に実質的に垂直に位置決めされた車軸48を含むことができる。 一対または複数対の駆動輪52を有する駆動輪組立体50が車軸48に取り付けられている。 あるいは、図3に示すように、各ボギー40は、ボギー・フレーム44に取り付けられ、互いに平行な乗物走行経路20に実質的に垂直に位置決めされた2本の車軸48を含むことができる。 各車軸48に1つまたは複数の駆動輪52が取り付けられている。 図2と図3のどちらでも、駆動輪52はボギー・フレーム44の内側に位置し、乗物走行経路20上を走行するように適合されている。 これらの駆動輪52は固体であってよく、あるいはガスまたは空気を充填することができ、あるいはより好ましくはあわゴムまたは合成ゴムでよい。
【００２２】
12フィートよりも長い乗物30では、すべての電気機械駆動ボギー40が、駆動輪52によって分離された少なくとも第1および第2の案内輪対54を含むべきである。 12フィート未満の乗物30では、各組の駆動輪52に結合する必要があるのは1対の案内輪54だけである。
【００２３】
各案内輪対54はスタビライザ・ガイド・レール18にまたがっている。 個々の各案内輪54は、リンケージ56によってボギー・フレーム44に取り付けられ、1つのスタビライザ・ガイド・トラック26に沿って走行するように傾斜している。 好ましくは、リンケージ56は、図2に示す以下の構成要素、すなわち、ボギー・フレーム44に溶接された間隔を置いて配置された2枚のプレート58および59から成り、チューブ状の延長部が下向き内側にスタビライザ・ガイド・レール18の方へ約30度±5度の角度に突き出している固定ブラケットと、ボルトによって一端で固定ブラケット・プレート58および59に連結され他端で案内輪54に連結された調整レバー62と、固定ブラケット・プレート58と調整レバー62との間の制御式ばね60と、ばね60および調整レバー62を制御する手動ばね調整装置64と、自動調整レバー66と、振動ダンパ68とを含む左右懸架リンケージである。
【００２４】
ばね60は好ましくは、制御式空気圧ばねである。 手動ばね調整装置64を使用してばね60を締め付けるかあるいは緩めることで、調整可能なレバー62は、案内輪54がスタビライザ・ガイド・トラック26に与える圧力の量を調整することができる。 ばね60、および調整レバー62とスタビライザ案内輪54との間のボルトを解放することによって、スタビライザ案内輪54をスタビライザ・ガイド・レール18から離れる方向へ回転させ、作用させることができる。 自動調整レバー66は、スタビライザ案内輪54がスタビライザ・ガイド・トラック26の湾曲部に近づき離れる際にスタビライザ案内輪54の水平方向の移動を調整し、リンケージ56を安定させる。
【００２５】
傾斜したスタビライザ・ガイド・トラック26に対する、ばねに誘導された案内輪54の圧力は、動作中の車両に上向きに作用する遠心力および風に耐えられないにもかかわらず、乗物30が脱線する危険性を最小限に抑える。 案内輪54が傾斜したスタビライザ・ガイド・トラック26を押し付けることにより、駆動輪52を下向きに偏らせ、駆動輪52と乗物走行経路20との間の牽引を向上させる垂直力成分が生成される。 案内輪54は、乗物本体32とは独立に、ボギー40の小さな回転を生じさせることによって、乗物30を操縦する。
【００２６】
振動ダンパ68は、固定ブラケット・プレート58および59をレバー62に連結するボルトの周りのパッドまたはクッションである。 好ましくは、振動ダンパ68は、ブラケット・プレート58および59の間に固定されており振動を減衰させる立方体状ゴムクッションである。
【００２７】
本発明のこの態様では、乗物は、1つまたは複数の電気牽引モータ70によって前方に推進され、好ましくは交流電流で動作する。 いくつかの例では、牽引モータ70は、ボギー40のうちのわずか1つ、通常は後部ボギー40に固定される。 大型の乗物の場合、牽引モータ70は各ボギー40に固定される。 ボギー40上の駆動輪52と共に単一の車軸48を使用する場合、ボギー・フレーム44に単一の電気牽引モータ70を固定することができ、この電気牽引モータ70が歯車機構72を通して該車軸48と連絡する。 図3に示されているように、各ボギー40が、ボギー・フレーム44に取り付けられた2本の車軸48を含む場合、一方のモータ70が歯車機構72を通して1本の車軸48と連絡するように、ボギー・フレーム44に2つの電気牽引モータ70を固定することができる。 あるいは、各該歯車機構72と各該電気牽引モータ70との間に伸長可能な駆動軸74を結合し、電気牽引モータ70をボギー・フレーム44ではなく乗物床わく34に取り付けることができる。 しかし、モータは、ボギー・フレームの外側に取り付けられたボギーによって支持されうる。
【００２８】
電気牽引モータ70用の電力は、スタビライザ・ガイド・レール18内に収容され、これを通って延びている電気ケーブルを通して得られる。 これらのケーブルは、スタビライザ・ガイド・レール上の絶縁接触レール76に接続されている。 絶縁接触レール76の導電部は銅、アルミニウム、または他の任意の適切な導電材料で作ることができる。 2相電力が望ましい場合にはスタビライザ・ガイド・レール18上に2つの絶縁接触レール76が取り付けられ、3相電力が望ましい場合には3つの絶縁接触レール76が取り付けられる。 裸の接触レールの代わりに絶縁接触レール76を使用することによって、接触レール76間の間隔を小さくすることができ、スタビライザ・ガイド・レール18が短くなり（ヘッド24とウェブ22の組合せ高さに対して約360mm）、モノレール・システム10の動作の安全性を向上させることができる。
【００２９】
電力は、ボギー・フレーム44または乗物フロア・フレーム34上に設置された集電器78によって取り込まれる。 好ましくは、集電器78は、図5に示す二重集電器である。 より具体的には、図5は、第1および第2の集電器ヘッド80、第1および第2の集電器ピボット・レバー82、集電器取付けブラケット84、ならびに第1および第2の集電器ケーブル86を有する二重集電器78の上面図である。
【００３０】
乗物制御通信システム（VCCS）は、案内路誘導通信に応答して、乗物の位置および乗物30に対する生成された制御機能を調節するプリント回路組立体から成る。 このシステムは、たとえば、ブレーキ、モータ推進需要電力、電力損失、速度、温度、および出口ドアの閉鎖に適用される。 VCCSは、スタビライザ・ガイド・レール18上に取り付けられた制御導管90を通して作用する。 好ましくは、制御導管90は絶縁されており、スタビライザ・ガイド・レール18の、絶縁接触レール76の反対側に取り付けられている。 図6に示すように、案内路誘導通信は、案内路誘導通信集電器92および通信ケーブル93によって制御導管90から取り込まれる。 通信集電器92は、集電器アーム96によって通信集電器ハブ94に取り付けられている。 通信集電器ハブ94は、取付けアーム94およびブラケット99によってボギー・フレーム44または乗物の床わく34上に取り付けられている。
【００３１】
あるいは、アンテナおよび無線受信機を使用して案内路誘導通信集電器92、集電器ハブ94、集電器アーム96、取付けアーム、およびブラケット99を置き換えることができる。
【００３２】
電気機械ボギー40を有する乗物用のブレーキ（図示せず）は機械ブレーキおよび動的ブレーキである。 機械ブレーキは、電気空気圧によって作動する摩擦ドラム・ブレーキまたはは二重ピストン・カリパーである。 機械ブレーキは動的ブレーキと協働して、乗物を毎時約5マイルから減速し、完全に停止させる。 緊急制動は、摩擦ブレーキから離れた位置に保持された空気圧ばね弁によって制御される。
【００３３】
C． 磁気浮揚システム本発明の第2の態様では、磁気的に浮揚させられ推進されるボギー140が使用される。 次に図7を参照するとわかるように、モノレール・システム110は磁気浮揚および推進（「マグレブ技術」）によって動作するように適合させることもできる。 物体を浮揚させ推進することの一般的な概念は既知であるが、モノレールには適用されていない。 たとえば、米国特許第3841227号を参照されたい。
【００３４】
本発明のマグレブ技術では、乗物130の動作時に、乗物130と乗物走行経路120とスタビライザ・ガイド・レール118との間で物理的な接触が起こらないように、乗物130、乗物走行経路120、およびスタビライザ・ガイド・レール118内で多数の磁石が使用される。
【００３５】
モノレール・システムのこの第2の態様には以下の2つの基本的な種類の磁石がある。
1． 互いに平行な乗物走行経路120の平面状の頂面112に、スタビライザ・ガイド・レール118の2つのスタビライザ・ガイド・トラック126に沿って設置され埋め込まれた静止磁石152および156、ならびに
2． 乗物130のボギー・フレーム144に設置された走行磁石154および156。
【００３６】
静止磁石152および156ならびに走行磁石154および158は、乗物130の動作時に互いに反発するように整列している。 静止磁石と走行磁石は共に、アルミニウムや、チタンや、銅や、チタンとアルミニウムの組合せなどの導電材料のコイルである。
【００３７】
上述の電気機械態様のボギーは、マグレブ技術に適合するように修正することができる。 図1から図4の図面部品番号10から44は、図7の図面部品番号110から144に対応する。
【００３８】
乗物130の安定化、操縦、および制御は、各ボギー内の、ボギー・フレームがまたがるスタビライザ・ガイド・レール118の垂直方向両側に位置決めされた少なくとも第1および第2の走行案内磁石154によって行われる。 これらの走行案内磁石154は、スタビライザ・ガイド・レール118のスタビライザ・ガイド・トラック126に沿って収容された反発静止磁石156と共に動作する。 全体として、これらの走行案内磁石154および静止案内磁石156は電気機械態様の案内輪と同じ機能を実行するが、乗物130の構成要素のうちで、走行動作中にスタビライザ・ガイド・レール118に直接接触する構成要素はない。
【００３９】
好ましくは、各走行案内磁石154は電気機械態様と同様にリンケージを通してボギー・フレーム144に取付けられるが、各走行案内磁石154は、それに隣接する静止案内磁石156に沿って整列しているような、ボギー・フレーム144に直接取り付けることができる。 また、各ボギー・フレーム144ごとに第1の走行案内磁石および第2の走行案内磁石を1つずつ設けることによって、最適な性能およびコストが実現される。 しかし、乗物130は、各ボギー・フレーム144内に追加の走行案内磁石154を設けても効果的に動作する。
【００４０】
各走行案内磁石154とそれに対応する静止案内磁石156との間の空気ギャップは、乗物130の動作に悪影響を与えずに設置現場に応じて大幅に変更することができる。 モノレールの最適な性能は、この走行案内磁石154と静止案内磁石156との間の距離が5センチメートルであるときに得られる。
【００４１】
乗物130の浮揚も同様に実現される。 最適な性能を得るために、各ボギー・フレーム144内で、互いに平行な2つの乗物走行経路120によって占められる領域の上に少なくとも2つの走行駆動磁石158が取り付けられている。 対応する走行駆動磁石158に対する反発力を生成するように整列させられた多数の静止駆動磁石152が、乗物走行経路120に沿って取り付けられている。 全体として、これらの走行駆動磁石152および静止駆動磁石158は電気機械態様の駆動輪組立体と同じ機能を実行するが、乗物130の構成要素のうちで、乗物130の走行動作中にスタビライザ・ガイド・レール118に直接接触する構成要素はない。 従来型の技法を使用して静止駆動磁石156および走行駆動磁石158の反発力を調整することによって、乗物130が推進され制動される。
【００４２】
静止磁石152および156のパターンおよびサイズを、最大の動力効率が得られるように設計し操作することができる。 たとえば、これらの磁石のパターンは、「8の字」状でよく、スタビライザ・ガイド・レールの各側の乗物走行経路120に取り付けられ交差接続されたチタン、アルミニウム、銅、またはその他の導電材料の既知の「ヌル磁束」コイルであってもよい。 この構成では、各ボギー・フレーム内の矩形走行駆動磁石158は、「ヌル磁束」コイルと相互作用して推進力、浮揚力、および案内を実現する4つの超伝導磁石を含む。
【００４３】
初期立上げ時またはマグレブ・システムの緊急動作時には、対応する静止駆動磁石152と走行駆動磁石158の間の反発力および対応する走行案内磁石154と静止案内磁石156との間の反発力が、乗物130を浮揚させるか、あるいは操縦するのに十分な力にならないことがある。 このような状況のために、緊急駆動輪160および緊急案内輪162を組み込んで乗物130、スタビライザ・ガイド・レール118、ボギー・フレーム、またはその他の構成要素の損傷を防止することが望ましい。 これらの緊急駆動輪160および緊急案内輪162がスチールまたは他の剛性の金属もしくは合金で作られ、引込み可能な車軸（図示せず）上に取り付けられ、スタビライザ・ガイド・レール・ヘッド124と乗物本体132との間にすきまを形成するのに十分な大きさの直径を有することが好ましい。 あるいは、緊急案内輪160および緊急駆動輪162は、電気機械態様と同様に取り付け操作することができる。
【００４４】
各走行駆動磁石158とそれに対応する静止駆動磁石152との間の空気ギャップは、乗物130の動作に悪影響を与えずに設置現場に応じて大幅に変更することができる。 モノレール・システムの最適な性能は、駆動磁石および公差が、通常の走行動作時にこれらの磁石の間の距離が6センチメートルになるような大きさであるときに得られる。
【００４５】
静止案内磁石154および走行案内磁石156ならびに静止駆動磁石152および走行駆動磁石158のサイズは、乗物のサイズ、重量、および予期される荷重要件に依存する。 一般に、駆動磁石152および158は、乗物130の予期される最大荷重と最大重量の合計の2倍に相当する反発力を生成できるべきである。 案内磁石154および156は、乗物130に作用する、予期される最大横力、最大遠心力、および最大風力の2倍に相当する反発力を生成できるべきである。
【００４６】
必要な電磁石反発力を最適なものにするために、平面状の頂面112およびスタビライザ・ガイド・レール118は適切な非磁気材料で構成されるべきである。 しかし、平面状の頂面112の好ましい材料はコンクリートであり、一般にコンクリート材料の内部で使用されるスチール・ワイヤおよびスチール・プレストレス・ワイヤを適切な非磁気材料に置き換えるべきである。 スタビライザ・ガイド・レール118は、コンクリートおよび補強プラスチックを含むが、これらに限らない様々な非磁気材料で作ることができる。
【００４７】
走行磁石154および158ならびに乗物130への電力は、様々な方法によって供給されうる。 たとえば、上述の電気機械態様と同様に、長手方向のスタビライザ・ガイド・レール118上に絶縁導体を取り付けることができる。 しかし、走行磁石154および158と静止磁石152および156との間の公差が厳密であるため、この導体をスタビライザ・ガイド・レール118上に取り付けることができる。 さらに、走行磁石154および158と静止磁石152および156との間の電磁干渉を低減させるために、導体は電磁導体であることが好ましい。 乗物130内に取り付けられたバッテリから乗物130に電力を供給することもできる。
【００４８】
同様に、様々な方法によって乗物130に制御コマンドを送信することができる。 たとえば、乗物に電力を供給する電磁導体と同様に、スタビライザ・ガイド・レール118の頂部にに取り付けられた独立の1組の電磁導体を通して乗物に制御コマンドを送信することができる。 あるいは、電気機械態様で説明したアンテナを使用する乗物制御通信システム（VCCS）と同様な誘導制御システム192を実施することができる。
【００４９】
乗物走行経路120およびスタビライザ・ガイド・レール118内の静止磁石に必要なすべての電源ケーブルおよび制御システム192は、乗物走行経路120の下からスタビライザ・ガイド・レール118の中空のウェブを通して磁石に導くことができる。
【００５０】
D． 線形誘導モータ・システム本発明の第3の態様には、線形電動機システムの使用が含まれる。 図8を参照されたい。 次に、図8を参照するとわかるように、本発明の他の態様は、乗物230を推進するためにボギー・フレーム244内に収容された線形電動機270の応用を含む。 この態様では、図1から図4に示す電気機械態様の電気牽引モータが線形電動機270で置き換えられる。
【００５１】
上述の電気機械態様のボギーは、線形電動機270に適合するように修正することができる。 図1から図4の図面部品番号10から66は図8の図面部品番号210から266に対応する。
【００５２】
線形電動機270はおそらく、切断され、広げられ、長さ方向に伸ばされた通常の電動機のステータを想像すれば最もよく理解されよう。 銅や、アルミニウムや、その他の材料など適切な導電材料が、広げられたステータの隣りに位置決めされている。 従来型の技法によって供給される、広げられたステータ内の交流電流は、導電材料と磁気的に相互作用して、ステータと導電材料の両方に作用する磁力の移動磁界を生成する。 この移動磁界の極性を反転させることによって乗物を減速または停止することができる。
【００５３】
乗物230上の、長手方向のスタビライザ・ガイド・レール218のウェブ222に沿って収容された導電材料に隣接する位置に、線形電動機270を位置決めすることによって、乗物を乗物走行経路220に沿って推進することができる。 この態様では、線形誘導モータ270は、長手方向のスタビライザ・ガイド・レール218のいずれかの側にあってよく、あるいは長手方向のスタビライザ・ガイド・レール218の各側に1つの線形誘導モータ270を配置することができる。
【００５４】
あるいは、ウェブ222、およびボギー240に取り付けられた導電材料、またはウェブ222に隣接するボギー・フレーム244に沿って、一連の線形電動機を取り付けることができる。 ウェブ222に線形電動機270が取り付けられた状況では、長手方向のスタビライザ・ガイド・レール218および平面状の頂面210を補強プラスチック、ガラス繊維、または他の適切な非導電材料で作ることができる。
【００５５】
最適な性能を得るために、線形電動機270と、ボギー240またはボギー・フレーム244上に取り付けられた導電材料との間の距離は、0.5インチ以下であるべきである。
【００５６】
線形電動機270をボギー内に設置することが望ましい状況では、線形電動機270は、左右懸架リンケージ256よりも下でかつそれらのリンケージ256の間の、ウェブ222に隣接する位置にはまるようなサイズにすることができる。 線形電動機270は、取付けブラケット（図示せず）を通してボギー・フレーム244に取り付けることもできる。
【００５７】
線形電動機270への電流は様々な技法によって供給することができる。 長手方向のスタビライザ・ガイド・レール218に隣接して1つの線形電動機270のみがある状況では、絶縁された電力導体および制御導体を、ウェブ222の、必要な導電材料を含む、線形電動機270の反対側に位置決めすることができる。 あるいは、長手方向のスタビライザ・ガイド・レール218の各側に線形電動機270を設置する場合、絶縁された電力導体および制御導体を長手方向のスタビライザ・ガイド・レール・ヘッド224の上部に沿って位置決めすることができる。 また、開放ウェブ222を有する長手方向スタビライザ・ガイド・レール218を使用することができる。 この場合、絶縁された電力導体および制御導体を乗物走行経路220に沿って位置決めすることができる。 また、乗物230内に位置決めされた再充電可能なバッテリ（図示せず）によって線形電動機270およびその他の補助電気構成要素への電力を供給することができる。
【００５８】
乗物を、スタビライザ・ガイド・レールに沿って設置された線形電動機によって推進することができ、かつ走行経路内のスタビライザ・ガイド・トラックに沿って設置された磁石によって磁気的に浮揚させることができるように各技法を組み合わせることが可能であることが当業者に容易に理解されると思われる。
【００５９】
E． 乗物の経路の切換え本発明の他の改良では、2つまたはそれ以上の乗物走行経路328間で乗物330を容易に切り換えることができる。 図9、図10、および図11を参照されたい。 本発明では、所定の長さの可撓性スタビライザ・ガイド・レール300を2つの平面状頂面306および310の間でピボット回転させることによって一方の平面状走行頂面306から他方の平面状走行頂面に簡単に切り換えることができる。 この転轍機自体は、従来型の方法、材料、または米国特許第3710727号で開示された技法を使用して構成し、かつ支持することができる。
【００６０】
次に図9を参照すると、改良された転轍機302が開示されている。 このシステムは、本質的に平面状の頂面306を有する本質的に字形の乗物経路304を含む。 Y字形乗物経路304はそれぞれ、その足部で単一の平面状頂面306に結合され、その腕部で第2の平面状頂面308および第3の平面状頂面310に結合されている。 可撓性スタビライザ・ガイド・レール300の一端は、たとえばピンによってY字形乗物経路304の足部または基部の近傍に固定的に取り付けられており、それに対して、他端はY字形乗物経路304の腕部間で移動することができる。 図10は、それぞれ第1の位置318および第2の位置320での可撓性スタビライザ・ガイド・レール300を示している。
【００６１】
可撓性スタビライザ・ガイド・レール300は、材料が横方向にたわむことができ、通過する乗物よって加えられる力に耐えるのに十分な強度を有するかぎり、スチール、アルミニウム、もしくはプラスチックで補強されたガラス繊維、または他の適切な材料で製造することができる。 可撓性スタビライザ・ガイド・レール300の長さは、乗物の設計速度に応じて異なる。 したがって、速度が高い場合には、より長い可撓性スタビライザ・ガイド・レール300が必要である。 たとえば、乗物が整備場にあり低速で動作しているとき、転轍機の長さは25フィートでよい。
【００６２】
可撓性スタビライザ・ガイド・レール300には、それに取り付けられた少なくとも1つの連続的な長手方向絶縁導体に電力を供給する少なくとも1本の電気ケーブルが内部に収容されている。 可撓性スタビライザ・ガイド・レール300は、Y字形乗物経路304の足部で可撓性スタビライザ・ガイド・レール300に取り付けられた連続的な長手方向絶縁導体に電気的に接続されている。
【００６３】
Y字形乗物経路304の各アームは、2つのスタビライザ・ガイド・トラック326を形成する上向き外側に延びるヘッド（図示せず）を支持する垂直ウェブ（図示せず）を有するスタビライザ・ガイド・レール324を含む。 各スタビライザ・ガイド・レール324は、平面状の頂面を2つの平行な乗物走行経路328に分割するY字形乗物経路304に平行にかつこの乗物経路304上に取り付けられている。 Y字形乗物経路304の腕部内の2つのスタビライザ・ガイド・レール324は共に、Y字形乗物経路304の足部に最も近い端部にあるいは該端部の近傍に少なくとも1つの絶縁電気接点を有している。 各スタビライザ・ガイド・レール324は、それに取り付けられた少なくとも1つの連続的な長手方向絶縁導体に電力を供給する少なくとも1本の電気ケーブルを有している。
【００６４】
可撓性スタビライザ・ガイド・レール300の最後に命令された各位置ごとに、可撓性スタビライザ・ガイド・レール300の移動端部にある少なくとも1つの電気接点が、Y字形乗物経路304の一方の腕部内のスタビライザ・ガイド・レール324上の対応する接点に整列して電気回路を閉じる。 この整列により、転轍機を介した乗物の経路に沿った連続的な絶縁導体が得られる。
【００６５】
当然のことながら、転轍機を介した乗物330との連続的な電気接続を確保するこの技法を使用して、上記の、他の態様の説明で論じた動作信号および制御信号を生成することもできる。 さらに、転轍機構成要素は、前述の態様がそれに効果的に作用できるようにする必要に応じて、適切な非導電材料で製造することも、あるいは適切な非磁気材料で製造することもできる。
【００６６】
図9、図10、および図11は、Y字形乗物経路304の腕部間で可撓性スタビライザ・ガイド・レール300の一端を移動させる転轍機の一態様を開示している。 可撓性スタビライザ・ガイド・レール300は、Y字形乗物経路304の少なくとも1つの案内スロット332に移動可能に挿入されるように構成された案内足部を有している。 案内スロット332は、Y字形乗物経路300の分岐腕部間に延びており、ブレースによって支持するか、あるいは単にY字形乗物経路304に切り込むことによって形成することができる。 好ましくは、案内スロット332および案内足部は、案内足部が案内スロット332に沿って通過するのを助けるためにグリースが塗布された金属またはプラスチックのいずれかである。
【００６７】
Y字形乗物経路304を通ってY字形乗物経路304の分岐腕部間に延びる駆動スロット334は、可撓性スタビライザ・ガイド・レール300の端部を移動させる助けになる。 可撓性スタビライザ・ガイド・レール300の可動端部は、駆動スロット334内に移動可能に収容された駆動足部を有している。 好ましくは、駆動スロット334および駆動足部は、駆動足部が駆動スロット334に沿って通過するのを助けるためにグリースが塗布された金属またはプラスチックのいずれかであってもよい。 駆動スロットは、Y字形乗物経路304の底部を通って延びる幅の狭い開口部を有している。 レバー・アーム338は、Y字形乗物経路304の底部上の幅の狭い開口部を通して駆動足部にピボット回転可能に取り付けられている。
【００６８】
クランク・モータ340は、支持ブラケット342を用いてY字形乗物経路304の下に取り付けられている。 クランク・モータ340の動作によって、拡張可能なレバー・アーム346とレバー・アーム338が共に駆動され、それによって可撓性スタビライザ・ガイド・レール300がY字形乗物経路304の腕部上の第1の位置と他方の腕部上の第2の位置との間で移動するように、拡張可能なレバー・アーム346は、クランク・モータ340にピボット回転可能に取り付けられレバー・アーム338にリンクされている。
【００６９】
可撓性スタビライザ・ガイド・レール300に直結された被駆動ローラ、油圧シリンダ・ピストン構成、またはプリーおよびプリー駆動モータなど他の手段を使用して、可撓性スタビライザ・ガイド・レール300を偏らせることができる。
【００７０】
本発明のモノレール・システムは、様々なサイズ・スケールに応じて組み立てることができる。 「フルスケール」システムは、1時間当たりの乗客数が多い幹線道路および通勤用乗物（列車）に適用することができる。 「フルスケール」システム用の乗物は、たとえば、長さが30フィート、幅が10フィート、および乗物走行経路の頂部から乗物の屋根の頂部まで測定したときの高さが約10フィートであってもよい。 平面状の頂面の幅は約4フィートである。
【００７１】
「ハーフスケール」では、軽車両、軽荷重、およびより小型の構成が使用される。 乗物は、6人が座るのに十分な程度に小さくすることができる。 たとえば、「ハーフスケール」乗物は、長さ12フィート、幅5.5フィート、および高さ6フィートである。 いくつかの乗物を列状に連結することができる。 平面状の頂面の幅が約30インチになるように、モノレール構造のサイズを小さくすることもできる。 このサイズは、産業、ショッピング・センター、レクリエーションおよびアミューズメント、空港、博覧会、ならびに動物園に適用することができる。
【００７２】
「フルスケール」システムおよび「ハーフスケール」システムの異なるサイズに対して転轍動作を行う場合、可撓性スタビライザ・ガイド・レールの可動端部は、第1の位置と第2の位置との間でわずかな量、すなわち、「フルスケール」乗物の場合は180センチメートル、小型の「ハーフスケール」乗物の場合は115センチメートルだけ変位させられる。 可撓性スタビライザ・ガイド・レールの長さは、これらの乗物がそれぞれ、どれだけ高速に転轍機を通過できるかを決定すると思われる。 最適な高速転轍を行うために、可撓性スタビライザ・ガイド・レールは75フィートよりも長くすべきである。
【００７３】
中間サイズのシステムを組み立てることもできる。 また、「ハーフスケール」乗物のボギーが、通常は「フルスケール」乗物に使用されるスタビライザ・ガイド・レールにまたがり該スタビライザ・ガイド・レールに作用することができるかぎり、「ハーフスケール」乗物は、「フルスケール」乗物と同じモノレール構造上を走行するように構成することができる。
【００７４】
F． 加熱される走行経路およびガイド・レール特に図2、図4、および図8を参照すると、加熱される走行経路および／またはガイド・レールが開示されている。 モノレールシステムが氷点よりも低い温度で動作する可能性のある環境では、走行経路および／またはガイド・レールを加熱して氷および雪がこれらの構造上に蓄積するのを妨げることが望ましいと思われる。
【００７５】
このような経路およびレールを経済的に加熱する装置は、走行経路20およびヘッド24内の流体パイプ21b（図2）、熱暖機ケーブル21a（図4）、または暖気ダクト21c（図8）などの埋込み式加熱導管を含む。 電気、暖機流体、または空気などの暖機媒体が、好ましくは自動化制御システムを介して、既知の方法および装置を用いて導管に供給され、且つ必要に応じて作動させられる。
【００７６】
あるいは、既知の接触レール76および制御導管90を、それらのレールおよび導管から隣接する領域に熱を伝達するように修正し、それによって走行経路およびガイド・レールの周りの領域を暖めることができる。 さらに、長手方向ビームを熱絶縁して、保存または蓄積された熱を保持し、それによって雪または氷が蓄積する可能性を低減させることができる。
【００７７】
G． 代替ボギー設計、ガイド・レール設計、および駆動システム構成図12を参照すると、好ましい代替スタビライザ・ガイド・レール400およびボギー構成が開示されている。 この構成は、平面状の頂部12、長手方向ビーム14、頂部スタビライザ・ガイド・レール18、乗物走行経路20、ヘッド部401、垂直ウェブ22、楊圧輪走行経路402、スタビライザ・ホィール・ガイド・トラック404、スタビライザ・ホィール408、楊圧輪410、駆動輪タイヤ52、集電器28、制御導管412、モノレールと案内路とガイド・レールの中心線414、ボギー・フレーム416、歯車箱とディスク・ブレーキとの間に位置決めされたアンカー・ボルト418、モータ420、遊星歯車箱422、ディスク・ブレーキ424、ディスク・ブレーキ・カリパー426、駆動輪ハブ428、ホィール・ハブ・スタッド・ボルト430、乗物内の低い床432、タイヤよりも上の座席レベル434、および駆動輪フランジ436を含む。
【００７８】
特に、ガイド・レール400は、いかなる追加的な特定の形状のヘッド構成を含まない幅の広い標準的なフランジまたはIビームを含む。 水平スタビライザ案内輪408は、牽引駆動輪の前後で、ウェブ22の上端部401に対して動作する。 また、一対の垂直楊圧輪410が、2対のスタビライザ案内輪408間に、示されているように位置決めされている。
【００７９】
2組の車輪408および410は別々の機能を有している。 すなわち、水平案内輪408は、乗物を操縦し、また、乗物がガイド・レールに沿って走行する際に乗物の転覆を防止する。 垂直輪410は、好ましくは、特にカーブ時に駆動輪をよりうまく牽引するように事前に荷重をかけられ、また、安全緊急輪として働き、乗物の転覆を防止する。 垂直輪410は、特に、乗物が、湾曲した片勾配（すなわち、傾斜した）案内路上で動作する場合に、極端な遠心力および横風力が乗物に作用する際に生じる楊圧力に抵抗し、それによってこのような悪条件時に乗物をトラック上に維持すると考えられる。
【００８０】
あるいは、図13に示すように、Iビームのヘッドをわずかに傾斜させることができる。 したがって、垂直楊圧輪は、示されているようにわずかに傾斜した位置に取り付けられ、この傾斜したヘッドに沿って動作する。 好ましくは、米国特許第58455581号で開示された4案内輪構成とは異なり、各ボギー上に6つの案内輪が設置されると思われる。 2つの追加の案内輪を付加することによって、乗物が脱線する可能性が低くなる。
【００８１】
次に図14および図15を参照するとわかるように、好ましい代替スタビライザ案内輪懸架システム511が開示されている。 この案内輪懸架システム511は、平面状の頂面512、長手方向ビーム514、スタビライザ・ガイド・レール518、垂直走行経路520、垂直ウェブ522、ヘッド524、スタビライザ・ガイド・トラック526、乗物530内部の床面528、乗物本体532、乗物の床わく534、床わくの下に位置決めされたリング状ターンテーブル536、ターンテーブル536と軸受の間の摺動軸受表面538、ボギー540、ボギー・フレーム544、乗物本体垂直懸架ポケット546、ホィール・ハブ内のモータ548、カリパー・ブレーキ549、ホィール・ハブ内の歯車箱550、または車軸に垂直に位置決めされたモータ548、駆動輪552、車軸に垂直に位置決めされた歯車553、スタビライザ案内輪554、案内輪支持組立体用の調整可能なレバー・アーム・リンケージ556、ボギー・フレームに取り付けられた固定案内輪摺動ポケット・フレーム558、脱輪を防止するためにボギー・フレームに溶接されたレバー組立体用の固定支持ブラケット559、リンケージ556とブラケット559との間に位置決めされた調整可能な空気圧ばねクッション560、ボルト組立体561、ポケット・フレームを有する摺動ピストン562、案内輪をレバー・アームに取り付ける調整可能な取付け装置563、レバー・アームと案内輪ハブとの間に位置決めされた内蔵懸架減衰装置564、ポケット・フレームの端部に位置決めされた真空圧構成要素または低空気圧構成要素565、ボギー・フレーム・ピボット・リング566、ピボット・リング荷重用のボギー・フレーム支持クロス・ブレース567、床わく・リング支持体568、乗物のボギー・フレーム・ピボットと床わくとの間に位置決めされた摺動ピボット玉軸受リング569、床わくとボギー・フレームとの間に位置決めされた垂直摺動領域570、ならびにボギー・フレームおよびクロス・ブレースの円形端部572を含む。
【００８２】
特に、図14および図15に最もよく示されているように、サスペンション511は、ボギー・フレーム544に溶接された2つの端部ブラケット559間でホィール・ボギー544の前端フレームおよび後端フレームに固定されたチューブ型組立体558を含む。 摺動ピストン・ポケット・フレーム562を有する2つのスタビライザ案内輪554は、レバー・アーム556と固定ブラケット559との間に作用する遠隔圧力制御式エア・パッド560を有するそれぞれのレバー・アーム556によってスタビライザ・ガイド・トラック526に押し付けられる。
【００８３】
スタビライザ案内輪554は、レバー・アーム556と車軸取付け装置563との間に内蔵懸架減衰装置564を含む。 車軸に固定されていない内蔵モータ548とブレーキを含む歯車箱550とを有するホィール・ボギー・ユニット540は、図23および図24に示されるように、駆動輪552ハブに部分的に内蔵されており、且つボギー・フレーム544の長手方向クロス・ブレース567に取り付けられた玉軸受リング566の周りで独立に水平方向に回転する。 ホィール・ボギー540は、乗物530の床534に固定された小型の円形ターンテーブル556内で回転する。
【００８４】
上記の構成を用いた場合、風のある状態で生じるようなすべての横力、乗物の加速および制動、ならびに乗物に作用する遠心力は、床534を通じてターンテーブル569に伝達され、次いでボギー・フレーム・ピボット・リング566に伝達される。 それによって、これらの力は、スタビライザ518に対して作用する案内輪554を含む案内輪組立体511から抵抗を受ける。 同様に、乗物530に作用する垂直力は、図22から図25に示しこれらの図に関して説明したように、ボギー周辺ターンテーブル・リング536を通じ、次いで摺動軸受表面538を通じて、ボギー・フレーム544に内蔵されたポケット・サスペンション546に伝達される。
【００８５】
次に図16から図18を参照すると、周辺玉軸受ターンテーブルを有する代替円形輪ボギーが開示されている。 これらの態様は、スタビライザ案内輪組立体6200、案内輪組立体用のレバー・アーム6201、案内輪組立体用のピストン6202、ピストン6202内の制御式空気圧ポケット6204、ピストン6202とレバー・アーム6201との間のリンク6206、内部案内輪振動減衰装置6208、ゴム振動ダンパ用のチューブ・コンパートメント6210、玉軸受6211、玉軸受ターンテーブル用の剛性の高いブラケット6212、案内輪用の車軸ボルト取付け装置6214、振動材料の内側に取り付けられた不規則な形状のボルト6217、ホィール・ボギー・フレーム6218、ならびに車軸ボルトおよび案内輪を調整するためのスロット6220を含む。
【００８６】
具体的には、中央クロス・ブレースのない開放円形輪ボギー・フレーム6218が図16および図17に開示されている。 具体的に図16を参照するとわかるように、スタビライザ案内輪組立体6200は、内部に制御式空気圧6204を有するピストン6202を含む。 空気圧6204は、図のように前端および後端の円形ボギー・フレーム・ピストン6203によって部分的に形成されたチャンバ内に形成される。 レバー・アーム6201は、ピストン6202の端部にあるヒンジ6206からチューブ・コンパートメント6210を通って案内輪取付け装置6214に延びている。 チューブ・コンパートメント6210は、下方のボギー・フレームに固定された管状のコンパートメント6208に内蔵されたゴムまたは同様な材料の振動ダンパ6208を有している。 ピストン6200内の制御式空気圧6204が膨張するにつれて、レバー・アーム6210が回転してゴム組立体6216をピボット・ボルト6217の周りで捻り、スタビライザ・ガイド・レール618のスタビライザ・ガイド・トラック626に対する案内輪654の圧力を増大させる。
【００８７】
次に図17を参照するとわかるように、ボギー・フレーム6218は、円形ボギー・フレーム部6203と、ピストン組立体6200内に制御式空気圧6204を有するピストン6202と、ゴム振動ダンパ・コンパートメント6210とを含む。 案内輪は、車軸ボルト取付け装置6214用の開放スロット6220（図16）を用いて容易に取り外すことができる。
【００８８】
案内輪組立体6200は、極めて簡単であり、円形輪ボギー部6203に部分的に内蔵されているので空間および適合作業をほとんど必要としない。 さらに、固有のレバー・アーム機構およびサスペンションがボギー・フレーム6203内にロックされているので、スタビライザ案内輪654が偶然に脱線する可能性は大幅に低くなる。
【００８９】
次に図18を参照すると、2つの円形の前端部および後端部6203を有し内部クロス・ブレースを有さないボギー・フレーム6218を含む円形輪ボギーが開示されている。 具体的には、乗物を加速し制動する際、駆動輪652およびホィール・ボギー6218に作用する力は、図16および図17に示すように、乗物630の床わく634に取り付けられた周辺円形玉軸受フレーム6212（図17）を通って伝達される。 ホィール・ボギー6218は、玉軸受周辺リング6212（図17）内で回転し、水平風力および横遠心力を乗物630の床わく634内に伝達する。 乗物630からの垂直力は、ボギー・フレーム6218内の矩形支持懸架ポケット装置6120を通って伝達される。 モータ歯車ブレーキ組立体648、650、649はそれぞれ、図23および図24に示すように、車軸に固定されておらず、駆動輪ハブ652に部分的に内蔵されている。
【００９０】
次に図19を参照すると、中央にピボット・リング766を含む2つの円形端部722間にクロス・ブレース767を有するボギー・フレーム745を含む円形輪ボギーが開示されている。 ピボット・リング766は、米国特許第5845581号で開示されたピボット・ボルトとほぼ同様に働く。 しかし、力はより広いリング面積にわたって分散される。 したがって、ホィール・ボギーにはより大きな安定性が付与される。
【００９１】
ピボット・リング766は、風のある状態で生じたり、乗物の左右方向加速時に生じるような水平方向の力を、乗物730の床わく734の一部である、ピボット・リングの外側の円形周辺玉軸受フレーム769を通して伝達する。 乗物730からの垂直力は4つの支持懸架ポケット7120を通じて伝達される。 モータ751は、直角歯車ピニオン753構成を有するホィール・ボギー745によって支持されている。
【００９２】
次に図20を参照すると、2つの駆動輪804を1つのモータ806に機械的に結合する駆動システム802が開示されている。 特に、駆動システムは、差動を形成する直歯かさ歯車ユニット808および平歯車ユニット810を含む。 歯車ユニット808および810は低位置の高速クロス・リンク・シャフト812によって相互接続されている。
【００９３】
本発明の設計では、客室の全長を横切って低い床面高さが可能になる。 さらに、低位置のクロス・リンク・シャフトによって、車輪同士を捻り剛性接続し、直進動作時に正弦運動を維持することができる。 この差動を使用することによって、コーナリング時に動力伝達装置に対するひずみが少なくなり、タイヤの磨耗が低減され、雑音が低くなる。
【００９４】
次に図21および図22を参照すると、モノレール乗物エア・クッション懸架・乗物自動レベリング装置9210が開示されている。 懸架・レベリング装置9210は、乗物の軸受支持部片9121、軸受支持体の垂直面9122、制御圧力弁9124、エア・クッション懸架パッド9125、ボギー・フレーム内の凹状ポケットの垂直面9126、エア・パッド間の緩衝層9127、乗物の床わくの下に取り付けられたターンテーブル・リング9130、乗物のボギー・フレーム外面9131、および乗物のボギー・フレーム内面9132を含む。
【００９５】
特に、駆動輪タイヤ952は、モノレール乗物の一次垂直サスペンションである。 垂直二次サスペンションは、ボギー・フレーム940のポケット946内に収容された4つの矩形空気懸架装置9120から成る。 各空気懸架装置は、1つまたはいくつかのエア・クッション・パッド9125で構成することができ、ボギー・フレーム9131の一部である凹部に収容された軸受支持部片9121を頂部に有している。 この軸受支持体は、ボギー・フレーム940内でわずかに垂直方向9122に偏ることができるが、水平方向にはそれほど偏ることができないような形状にされる。
【００９６】
軸受支持体9121は、頂部に摺動表面938を有しており、乗物の重量を、乗物の床わく934に取り付けられたターンテーブル・リング936を通じて下方のエア・クッション・パッド9125に伝達する。 エア・クッション・パッド9125は、軸受支持体9121を同じレベルに維持する自動空気圧制御弁9124に連結されている。
【００９７】
摺動軸受支持体表面938は、テフロンや黒鉛など、低い摺動摩擦係数を有する硬質表面材料で製造されている。 乗物が案内路のカーブ区間を通過する際、ホィール・ボギー940は車両本体930に対して回転する。 この回転は、摺動軸受支持体表面938とターンテーブル・リング936との間で起こる。 エア・クッション・サスペンションは、カーブ区間および直線区間で動作する。
【００９８】
乗物に対する垂直方向の衝撃を減衰させる特殊な緩衝材料が、空気ばねパッドの3つの水平層9127に内蔵されている。 パッドの数、3つの層の硬度、および減衰特性は、乗物のサイズおよび予期される垂直方向荷重に応じて異なる。
【００９９】
乗物の二次振動(secondary vibration)は2つの機能を有する。 第1に、この装置は、加速度および様々な速度での乗物に対する衝撃およびその他の種類の荷重に抵抗する二次振動減衰懸架装置として働く。 第2に、この装置は自動レベリング装置として働き、したがって、乗物の床レベルは、乗物内の乗客の数にかかわらず常に同じ高度に維持される。 たとえば、乗物が乗客で混み合っているとき、自動制御式空気圧弁9124は懸架エア・パッド9125内の圧力を高くする。 同様に、乗物内の乗客が少ないか、あるいはまったくいないとき、自動空気圧弁は懸架パッド内の空気圧を低くする。 したがって、このような乗物の床面により、乗客乗降設備において、乗物の床と乗降ランプが常に同じ高さになるので、乗客は、ドアをより効率的に通過することができ、かつ車椅子を利用する身体障害者が床の高度差なしに車椅子を乗物に出し入れできるようになることによって、このような身体障害者の対処が可能になる。
【０１００】
次に図23および図24を参照すると、モノレール・システム用の牽引駆動輪のホィール・ハブに内蔵された、車軸に固定されていない製造済みの小型モータ歯車ブレーキ（「MGB」）組立体が開示されている。 この構成は、平面状の頂面1002、長手方向ビーム1004、頂部スタビライザ・ガイド・レール1006、乗物走行経路1008、垂直ウェブ1010、楊圧輪走行経路1012、スタビライザ・ホィール・ガイド・トラック1014、スタビライザ・ホィール1016、楊圧輪1018、駆動輪タイヤ1020、集電器1022、制御導管1024、モノレールと案内路とガイド・レールの中心線1026、ボギー・フレーム1028、歯車箱とディスク・ブレーキとの間に位置決めされたアンカー・ボルト1030、モータ1032、遊星歯車箱1034、ディスク・ブレーキ1036、ディスク・ブレーキ・カリパー1038、駆動輪ハブ1040、ホィール・ハブ植込みボルト1042、乗物内の低い床1044、タイヤよりも上の座席レベル1046、および駆動輪フランジ1048を含む。
【０１０１】
特に、図23を参照するとわかるように、モータ、遊星歯車箱、およびカリパー・ディスク・ブレーキは全体として、ホィール・ハブの中心線に沿って、部分的にハブに内蔵された小型ユニットである。 MGBユニットは、ボギー・フレームおよびホィール・フランジによって支持されており、且つ駆動輪に車軸は必要とされない。
【０１０２】
可能な好ましい一態様では、スチールまたはアルミニウム製の標準的な19.5インチ・ホィール・フランジが使用される。 MGBは、1つのユニットとして製造し出荷することができ、図24に示す取り付けられていないボギー・フレームに直接取り付けることができる。 その結果、ボギーは軽量になり、既知の方法よりコストが低くかつより単純になると思われる。
【０１０３】
図23は、ボギー・フレーム、ホィール・フランジ、および歯車箱に対する2つの可能な位置でのカリパー・ディスクを示している。 左駆動輪については、ディスク・ブレーキがボギー・フレームとホィール・フランジとの間に位置している。 右駆動輪については、ブレーキが遊星歯車箱の端部に取り付けられている。 この小型の歯車箱ユニットに入力ブレーキまたは発電ブレーキを内蔵することもできる。 発電ブレーキの既知の製造業者としては、米国インディアナ州LaFayetteのFairfield社がある。
【０１０４】
MGB組立体により、乗物が鋭いカーブを通過する際にホィール・ボギーのピボット点の周りを大きく回転することができる。
【０１０５】
H． 集電器の位置次に図25および図26を参照すると、絶縁された電力導管76および制御導管90を位置決めすることのできる位置が開示されている。 特に、図26には、電力導管76がヘッド24上に位置決めされ、且つ制御導管90がスタビライザ・ガイド・レールの下部フランジ77上に取り付けられるように示されている。 あるいは、図27に示すように、電力導管76を下部フランジ77上に位置決めし、制御導管90をヘッド上に位置決めすることができる。 もちろん、これらの導管位置と、米国特許第5845581号に記載された導管位置との組合せを必要に応じて使用することができる。
【０１０６】
I． 乗物の構成および設計次に図27Aから図31Bを参照すると、乗物の様々な形状、設計、および構成方法が開示されている。 特に、各乗物車両は、ノーズ部1102、中央車両部1104、乗物出入口1106、背向シート1108、および低い床1110または高い床1112を含むことができる。 必要に応じて、前部車両1114および後部車両1116を有する列車を形成するように複数の車両をしっかりと固定することができる。
【０１０７】
次に図27Aおよび図27Bを参照するとわかるように、中央車両部1104にしっかりと固定された2つのノーズ部1102を含む事前に組み立てられた車室を用いて各乗物を製造することができる。 この乗物は、選択された位置で駆動輪が乗物の床よりも上まで延びており、且つ残りの床が駆動輪の頂部よりも下にある、低い床1110を特徴としている。 床よりも上までタイヤが突き出している領域は、図のように座席で覆われている。 しかし、遮られずに通過できる床空間がタイヤの両側にあり、したがって、乗客は乗物の一端から他端まで自由に歩くことができる。 この乗物は、好ましくは航空機用アルミニウムで構成される。
【０１０８】
次に図28A、図28B、および図29Bを参照すると、列車を形成する複数の車両が開示されている。 特に、前部車両1114は、中央車両部1104にしっかりと固定されたノーズ部1102を含む。 後部車両1116は、中央車両部1104にしっかりと固定されたノーズ部1102を含む。 すべての中央車両は中央車両部1104のみを含み、且つ互いに隣接する車両間の領域は開放しており、乗客は車両間を自由に歩くことができる。
【０１０９】
図28A、図28B、図29A、図29B、および図30に最もよく示されているように、各車両は、床全体が駆動輪の頂部よりも上に位置決めされた高い床1118を含み、乗物またはいくつかの乗物が結合された列車の端部間に遮るもののない床空間が形成されている。 各列車は、好ましくは航空機用アルミニウムで構成される。
【０１１０】
必要に応じて、乗客の要求に対処するように複数の中央車両を設置することができる。 同様に、乗客の所望の荷重に対処するように列車のサイズ（すなわち、中央部の長さ）を調整することができる。
【０１１１】
次に図29Aおよび図29Bを参照すると、それぞれ図28Aおよび図28Bに示すような基本乗物構成が開示されている。 しかし、乗物本体は、好ましくは複合材料で構成される。
【０１１２】
図31Aおよび図31Bに低プロファイルのパーソナル・ラピッド・トランジット（PRT）が開示されている。 この乗物は、6人の乗客と1つの車椅子など、小人数の乗客に対処するようなサイズおよび形状にされている。 乗物の全体的な高さは典型的な乗客の身長よりも低い。 乗物の断面積の2分の1を横切って延びる、乗物の各側の中央スライディング出入口またはオーバヘッド出入口によって、乗客は、立ったままで乗物に出入りすることができる。
【０１１３】
本発明の案内路システム上で動作する乗物の様々な形状および設計を考慮した場合、システム上を走行する乗物のサイズおよび形状は、乗客の要求に応じて、日ごとに修正することも、あるいは季節ごとに修正することもできる。 さらに、各車両は、運転手なしで完全に自動的に動作するように構成することができる。 たとえば、スタビライザ・ガイド・レールに沿って、あるいは走路上に、あるいはビーム・ウェイ内部に取り付けられた誘導導管を通して各乗物に自動電子制御信号を伝送することができる。
【０１１４】
J． 改良された安全機能次に図32を参照すると、緊急案内輪構成が開示されている。 特に、安全案内輪フレーム1202はヘッド1224をほぼ囲んでいる。 緊急案内輪1255（この場合は図の案内輪1255aおよび1255b）は、乗物の膨張したタイヤに障害が起こった場合にヘッド1224のガイド・トラック1226に係合するようにフレーム1202に回転可能に取り付けられている。 追加の緊急案内輪1255（この場合は図の案内輪1255cおよび1255d）は、やはりヘッド1224の上部に係合するようにフレーム1202に回転可能に取り付けられている。 緊急案内輪1255は固体ゴム、ウレタン、または他の適切な非膨張材料で構成することができる。
【０１１５】
駆動輪やスタビライザ案内輪など、モノレール・システムにおける任意の膨張したゴム・タイヤに障害が起こった場合、緊急案内輪構成は、ガイド・レールを囲む安全輪フレーム1202によって、緊急案内輪1255がガイド・レールに係合することを可能にし、それにより、乗物が脱線する可能性を低くする。 フレーム1202は乗物のボギーまたは床わくに取り付けることができる。
【０１１６】
また、駆動輪および案内輪として使用されるような空気入りタイヤは、その圧力が偶然に失われた場合にタイヤの完全性を維持する内部中央支持構造（図示せず）を含むように構成することができる。 このようなタイヤの既知の製造業者として、「RUN−FLAT」の商標の下でこのようなタイヤを販売している、ニュージャージー州TrentonのHutchinson Industries Inc.がある。
【０１１７】
K． 改良された転轍図34から図39に、改良された転轍装置が開示されている。 特に図33から図37を参照すると、乗物走行経路13300、スタビライザ案内輪13301、レバー・アーム組立体13302、オンライン案内路13303、オフライン案内路13304、側ばり案内路13305、側ばりまたはスラブ13306、接触側ばり輪13308、サイド・レール・ホィール13309、ホィール・ボギー・フレーム13310、レバー・アーム組立体13302用の保護されたケーシング13311、乗物の床わく13312、乗物13313、固定ピボット点13314、拡張可能なピストン13315、および側ばりガイド・レール13305の幅の広い入口部13316を含む乗物転轍機組立体が開示されている。
【０１１８】
特に図33から図35を参照すると、乗物に搭載されて自動的に制御され操作されるか、あるいは中央乗物制御センターから制御され操作される、改良された乗物転轍機組立体13302が示されている。 搭載型転轍機による転轍では、走路13300上の短い長手方向スタビライザ・レール13301が取り外され、乗物が一方のオンライン案内路13303から他方のオフライン案内路13304に移される。 案内路のこの区間は、2つの案内輪を含むホィール・ボギーをいかなる表面干渉もなしに別の案内路に案内することのできる、平滑な遮られない表面領域13300を有する。 乗物は、ビーム・ウェイ13306または表面の走行スラブの外側に取り付けられた側ばりガイド・レール13305を付加することによって操縦される。
【０１１９】
レバー・アーム組立体13302は、作動していないときには、乗物13313の床わく13312内または床わく13312よりも下に設置された保護されたケーシング13311内に位置する。 レバー・アーム組立体13302は、乗物を一方の案内路13303から他方の案内路13304に切り換えるように作動させられると、伸長してレバー・アーム13302をピボット点13314の周りで約90度回転させるピストン13315によって固定点13314の周りでピボット回転する。 この位置では、車輪13306が、ビーム・ウェイまたはスラブの外側に接触し、レール・ホィール13309をガイド・レール13305の幅の広い入口13316に案内する。 スタビライザ・レール13301を取り外した場合、乗物は、乗物転轍組立体13302により表面に沿って案内路13303から案内路13304に案内される。
【０１２０】
ホィール・ボギーが2つの案内路、すなわち、オンライン案内路13303およびオフライン案内路13304の交差点を通過すると、通常のスタビライザ・レール13301が現われ、乗物の案内を引き継ぐと考えられる。 この点で、ビーム・ウェイ13305の側面に沿ったガイド・レールが終わり、且つレバー組立体13302が停止され、自動的に90度回転させられ、乗物の床の下にあるケーシング13311内に戻る。
【０１２１】
搭載型転轍機による転轍は、本発明モノレール・システムにおけるいくつかの応用例を有する。 たとえば、整備場において、搭載型転轍機を使用することによって乗物を一方の案内路からいくつかのサービス・ドッキング・ベイに案内することができる。 図36に示すようにオフライン案内路を応用すると、乗物から成る列車をオフライン案内路に載せ、同時に、別の列車がオンライン案内路を通過できるようにしておくことができる。 別の応用例では、同じレベルの乗物の、一方の主要案内路から他方の案内路への、あるいはその逆の交差転轍を行うことができる。
【０１２２】
搭載型転轍機による転轍用のディスパッチ領域は、乗物の長さとほとんど同じかなり短い距離の領域である。 たとえば、乗物に極端な横風が吹き付ける場合などの特別安全対策として、たとえば、透明な気泡状エンクロージャによってディスパッチ領域を保護し密閉することができる。
【０１２３】
次に図37を参照すると、代替乗物レール転轍機が開示されている。 特に、この転轍機は、米国特許出願第08／6464198号で開示されたクランク・モータ14340、第1の乗物用の走路表面14400、第1の乗物用のスタビライザ・レール14401、回転可能な非可撓性転轍機14402、転轍機の長さ14404、交差点14410、第1の乗物14413、第1の乗物用の案内路14414、交差点14415、第1の乗物用の転轍機のロック位置14416、転轍機用の中央ピボット点14418、転轍機の回転角14420、第2の乗物用の走路面14500、第2の乗物用のスタビライザ・レール14501、第2の乗物14513、第2の乗物用の案内路14514、および第2の乗物用の転轍機のロック位置14516を含む。
【０１２４】
特に、図37の代替転轍機は、2つの別々のモノレール案内路14414および14514からの、同じ高度の、第1の乗物14413および第2の乗物14513が、交差点14410で互いに交差できるようにする長さ14404を有する回転可能な短い非可撓性転轍機14402を備えている。 この交差は、スタビライザ・ガイド・レール14401および14501のうちの一方の短いセグメントをレベル交差領域14410の頂面上の中央ピボット点14418の周りで回転させることによって行われる。
【０１２５】
図37に示すように、転轍機14402が、スタビライザ14401に位置決めあわせされた位置14416にある状態で、第1の乗物14413は、スタビライザ14401に沿って交差点14410を通るように案内される。 第2の乗物14513が交差点14410に接近すると、転轍機14402がピボット点14418の周りで逆時計周りに角度14420だけ回転し、第2のロック位置14516でスタビライザ・ガイド・レール14501に整列する。
【０１２６】
転轍機は、クランク・モータ14340、レバー・アーム14338、案内スロット14332、または米国特許出願第08／646198号に例示された同様な装置によって2つの位置14416および14516の間で角度14420だけ両方向に回転させられる。
【０１２７】
転轍機は、中央モノレール制御ステーションから自動的に操作される。 さらに、転轍機は、3つまたはそれ以上の交差乗物走路間の転轍を含むように容易に修正することができる。
【０１２８】
本発明の原則を好ましい態様を参照して説明し図示したが、本発明の原則から逸脱せずにこれらの態様の構成および詳細を修正できることが明らかになると思われる。 本発明の原則を適用できる様々な態様を考慮すれば、前述の詳細な態様が例示的なものに過ぎず、これらの態様を本発明の範囲を制限するものとみなすべきではないことが明らかになると思われる。 請求された発明は、特許請求の範囲内のすべてのそのような修正およびその均等物を含む。
【０１２９】
したがって、本発明のモノレール・システムは、非常に柔軟に応用することができる。 このモノレール・システムは、停止駅間の距離が短いために速度が低くなる都市環境、または停止回数が少なく、速度がマグロブ技術態様を使用した場合に毎時300マイル程度である農村地域で使用することができる。 また、本発明のモノレール・システムはサイズが小さいので、都市および農村の様々な位置にモノレールを配置することができ、それによって、環境に対する物理的および審美的な影響が軽減される。
【０１３０】
当業者は、本発明のモノレール・システムが従来型の高架輸送システムのコストの2分の1から3分の1になることが認識されると思われる。 コストが低くなる理由は、構成要素のサイズが小さく、構成材料の量が少なくなり、構成要素を工場で製造し、現場でより短い時間で組み立てることができることである。
【０１３１】
本発明は、その趣旨や主要な特徴から逸脱せずに他の特定の形成で実施することができる。 したがって、本態様はすべての点で例示的なものであり、制限的なものではなく、本発明の範囲は、前記の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示され、したがって、特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内のすべての変更が本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 モノレール・システム上を走行する乗物を含む、本発明によって構成された典型的なモノレール・システムの断面側面図である。
【図２】 車輪付き乗物が走行する平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの部分概略断面端面図である。
【図３】 代替の車輪付き乗物が走行する平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの部分概略断面平面図である。
【図４】 制御導管および絶縁接触レールを詳しく示す、平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの拡大部分概略断面端面図である。
【図５】 本発明の好ましい態様の二重集電装置の頂面図である。
【図６】 本発明の好ましい態様による案内路誘導通信集電器の部分概略図である。
【図７】 磁気的に浮揚され推進される乗物が走行する平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの部分概略断面端面図である。
【図８】 電動機によって推進される乗物が走行する平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの部分概略断面端面図である。
【図９】 転轍位置に示された可撓性のスタビライザ・ガイド・レールを含む、本発明によって製造された転轍機の一態様の平面図である。
【図１０】 図9の線10−10に沿った、クランク・モータ・レバー・アーム組合体を有する転轍機の態様の端面断面図である。
【図１１】 図9の線11−11に沿った、クランク・モータ・レバー・アーム組合体を有する転轍機の態様の側面断面図である。
【図１２】 本発明の好ましい態様による平面状頂面・スタビライザ・ガイド・レール・案内輪構成の拡大部分概略断面端面図である。
【図１３】 本発明の好ましい態様による平面状頂面・スタビライザ・ガイド・レール・案内輪構成の拡大部分概略断面端面図である。
【図１４】 本発明の好ましい態様による案内輪懸架システムを有する車輪付き乗物を含む平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの部分概略断面端面図である。
【図１５】 図14の懸架システムの部分概略断面平面図である。
【図１６】 本発明の好ましい代替態様による円形輪ボギーの部分概略断面平面図である。
【図１７】 スタビライザ・ガイド・レール上の可能な向きを示す、図16の円形輪ボギーの拡大部分概略断面端面図である。
【図１８】 本発明の好ましい態様による、クロス・ブレースなしの円形輪ボギーの部分概略断面平面図である。
【図１９】 本発明の好ましい態様による駆動歯車およびモータの可能な向きを示す、クロス・ブレースを有する円形輪ボギーの部分概略断面平面図である。
【図２０】 本発明の好ましい態様による駆動歯車およびモータの可能な向きを示す代替駆動システムの部分概略断面平面図である。
【図２１】 本発明の好ましい態様によるクッション懸架・乗物自動レベリング装置の部分平面図である。
【図２２】 図21の線22−22に沿ったクッション懸架・乗物自動レベリング装置の部分断面図である。
【図２３】 本発明の好ましい態様による駆動輪のホィール・ハブに内蔵された小型モータ歯車ブレーキ組立体の拡大部分概略平面図である。
【図２４】 図23のモータ歯車ブレーキ組立体を受容するボギー組立体の拡大部分概略図である。
【図２５】 制御導管および絶縁接触レールの可能な代替位置を示す平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの拡大部分概略断面端面図である。
【図２６】 制御導管および絶縁接触レールの他の可能な代替位置を示す平面状頂面およびスタビライザ・ガイド・レールの拡大部分概略断面端面図である。
【図２７Ａ】 航空機用アルミニウム製のフレームを備えており、低い床を持つ単一の乗物を有する本発明の好ましい態様による乗物の側面図である。
【図２７Ｂ】 図27Aの乗物の平面図である。
【図２８Ａ】 各車両が、航空機用アルミニウム製のフレームを備えており、高い床を有する、列状に整列させられた3つの車両を有する、本発明の好ましい態様による乗物の側面図である。
【図２８Ｂ】 図28Aの車両の頂面図である。
【図２９Ａ】 各車両が、複合材料で構成されており、高い床を有する、列状に整列させられた3つの車両を有する、本発明の好ましい態様による乗物の側面図である。
【図２９Ｂ】 図29Aの車両の頂面図である。
【図３０】 人およびモノレール構成要素の可能な向きを示す、図29Bの線30−30に沿った拡大断面平面図である。
【図３１Ａ】 低プロファイルを有し、6人の乗客および1つの車椅子を収容するように構成された、本発明の好ましい態様による乗物の側面図である。
【図３１Ｂ】 図31Aの乗物の頂面図である。
【図３２】 本発明の好ましい態様によるガイド・レール上の可能な向きを示す緊急案内輪組立体の拡大部分概略断面端面図である。
【図３３】 本発明の好ましい態様による乗物搭載型転轍機組立体の部分側面平面図である。
【図３４】 図33の転轍機組立体の概略断面平面図である。
【図３５】 図33の転轍機組立体の頂面図である。
【図３６】 本発明の好ましい態様による乗物搭載型転轍機を組み込んだ可能なオフライン・ステーションの概略頂面図である。
【図３７】 本発明の好ましい態様による好ましい代替乗物転轍装置を示す図である。