МНОГОЦЕЛЕВОЕ РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
MULTIPURPOSE RAILWAY VEHICLE

Настоящее изобретение относится к рельсовому транспортному средству, которое факультативно является перемещаемым по дороге без рельсового пути.
Существующими концепциями рельсовых транспортных средств для городских территорий являются привязанные к маршруту транспортные средства, которые могут эксплуатироваться исключительно на предусмотренной для этого инфраструктуре (сеть рельсовых путей, воздушный контактный провод, сигнальное устройство). Привязанные к рельсам транспортные системы в общественном пассажирском транспорте отличаются высокой провозной способностью, высокой скоростью перевозки, если имеется собственная трасса, комфортом и безвредностью для окружающей среды. Привязанные к рельсам системы имеют слабые стороны при обслуживании территории, так как требуемая инфраструктура не всегда может быть обеспечена. Заранее определенные участки рельсового пути не решают проблему пассажиров, заключающуюся в том, что они от исходной точки своего пути, например их дома, должны идти до участка рельсового пути, и что они еще должны проходить путь от участка рельсового пути до их пункта назначения (например, рабочего места). Это описывается как так называемая проблема «первой мили, последней мили».
Требуются также более высокие инфраструктурные инвестиционные затраты, если должны осваиваться новые маршруты, что делает привязанные к рельсам транспортные системы относительно негибкими.
Кроме того, привязанные к рельсам транспортные системы по причине одноколейной прокладки часто используются в синхронном режиме, в связи с чем чаще всего образуется определенное время ожидания на станциях.
В случае выхода из строя одного транспортного средства в сети соответствующий участок чаще всего полностью исключается из движения в синхронном режиме, и в случае выхода из строя инфраструктуры соответствующий участок чаще всего полностью исключается из движения в синхронном режиме.
Например, из публикации JP Н0872516 А известно рельсовое транспортное средство с возможностью перемещения по дороге без рельсового пути, снабженное с этой целью дорожными колесами, которые, однако, являются свободно вращающимися.
Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить решение для одного или нескольких названных недостатков.
Предлагается рельсовое транспортное средство по п. 1 формулы изобретения, которое факультативно является перемещаемым по дороге без рельсового пути. Предпочтительные варианты осуществления изобретения предлагаются в дополнительных пунктах формулы изобретения. Кроме того, изобретение предлагает способ эксплуатации рельсового транспортного средства на дороге без рельсового пути.
Настоящее изобретение относится к рельсовому транспортному средству, которое факультативно является перемещаемым по дороге без рельсового пути, имеющему:
- рельсовые колеса для эксплуатации на рельсах рельсового транспортного средства,
- дорожные колеса для эксплуатации на дороге рельсового транспортного средства,
причем дорожные колеса выполнены с возможностью опускания относительно рельсовых колес из нерабочего положения, в котором рельсовое транспортное средство является эксплуатируемым на рельсах, в рабочее положение, в котором рельсовое транспортное средство является эксплуатируемым на дороге, и в рабочем положении дорожные колеса выступают над рельсовыми колесами в направлении поверхности дороги,
- по меньшей мере одно сцепное устройство, посредством которого по меньшей мере одно дорожное колесо при эксплуатации на дороге является сцепляемым с приводимой в движение осью рельсовых колес, так что в рабочем
положении при эксплуатации на дороге по меньшей мере одно дорожное колесо приводится во вращение посредством одной или нескольких приводимых в движение осей рельсового колеса, а вне рабочего положения по меньшей мере одно дорожное колесо не приводится во вращение.
Изобретение предлагает концепцию транспортного средства, которое может использоваться с привязкой к полосе движения на рельсовом пути, а также без привязки к полосе движения на дороге. Изобретение делает возможным использование архитектуры рельсового транспортного средства, прежде всего трамвая, городской железной дороги, более конкретно трамвая, городской железной дороги с несколькими сочленениями, не только для интерфейса «рельсовое колесо - рельсы», но и по выбору также для интерфейса «дорожное колесо - дорога».
В случае эксплуатации на рельсах энергия для приведения в движение, предпочтительно, получается от воздушного контактного провода, причем, однако, для приведения в движение можно использовать другие источники энергии, такие как двигатели внутреннего сгорания, конденсаторы, прежде всего конденсаторы высокой мощности, батареи, такие как батареи высокой мощности, аккумуляторы, прежде всего аккумуляторы высокой мощности, или топливные элементы.
При эксплуатации на дороге энергия для приведения в движение, предпочтительно, получается от двигателей внутреннего сгорания, конденсаторов, прежде всего конденсаторов высокой мощности, батарей, таких как батареи высокой мощности, аккумуляторов, прежде всего аккумуляторы высокой мощности, или топливных элементов. При эксплуатации на дороге можно также получать энергию от воздушного контактного провода, если на участке, по которому совершается движение, имеется воздушный контактный провод. Еще одной возможностью приведения в движение при эксплуатации на дороге является использование концепций инфраструктуры с доковыми станциями, на которых происходит передача энергии для движения, прежде всего, передача электрической энергии для зарядки батареи.
Дорожные колеса могут быть приводными дорожными колесами и неприводными колесами. При эксплуатации на дороге рельсовое транспортное средство, предпочтительно, приводится в движение посредством одного или нескольких дорожных колес. Рельсовое транспортное средство, предпочтительно, имеет одно или несколько приводных дорожных колес, а также неприводные дорожные колеса.
Транспортное средство согласно изобретению спроектировано так, что оно может быть использовано на существующей рельсовой инфраструктуре на городских территориях для полноценной перевозки пассажиров и грузов, и этим повышает коэффициент использования уже совершенных инвестиций. Благодаря возможности эксплуатации на дороге и рельсах, транспортное средство может основываться на существующих альтернативных системах энергоаккумуляторов.
У транспортного средства согласно изобретению, предпочтительно, имеются как приводные рельсовые колеса, так и приводные дорожные колеса. При эксплуатации на дороге, когда дорожные колеса находятся в своем рабочем положении, приведение в движение, предпочтительно, происходит через одно или несколько дорожных колес.
В одном особом варианте осуществления одно или несколько дорожных колес выполнены с возможностью приведения в движение посредством одной или нескольких приводимых в движение осей рельсового колеса. Это может означать, что с одной приводной осью рельсового колеса соотносится одно или несколько дорожных колес, которые выполнены с возможностью приведения в движение этой осью. В принципе, возможно, что несколько осей рельсового колеса приводят в движение одно дорожное колесо. В рабочем положение дорожных колес или при эксплуатации на дороге дорожные колеса приводятся в движение посредством одной или нескольких приводимых в движение осей рельсового колеса, предпочтительно только в рабочем положении.
Когда дорожное колесо является приводимым в движение через приводимую в движение ось рельсового колес, тогда, прежде всего, это означает, что от двигателя усилие направляется на приводимую в движение ось рельсового колеса, предпочтительно через редуктор, и от приводимой в движение оси рельсового колеса направляется дальше на дорожное колесо, прежде всего ось дорожного колеса или диск дорожного колеса.
Понятие «ось рельсового колеса» охватывает все известные оси рельсового колеса. Ось рельсового колеса может быть, например, проходной ось рельсового колеса, которая соединяет друг с другом два рельсовых колеса, прежде всего, осью колесной пары. Этот вариант, предпочтительно, используется для осевого привода рельсовых колес. Ось рельсового колеса может быть, например, осью свободно сидящего колеса, которая находит применение, прежде всего, у отдельно установленных в подшипниках и отдельно приводимых в движение рельсовых колес. Ось рельсового колеса может быть, таким образом, осью рельсового колеса для раздельного привода колес или осью рельсового колеса для осевого привода.
В описанном ранее варианте осуществления осевой привод рельсового колеса совместно используется одним или несколькими рельсовыми колесами и одним и несколькими дорожными колесами. При эксплуатации на рельсах через приводимую в движение ось рельсового колеса приводятся в движение те рельсовые колеса, которые соединены или связаны с ней. При эксплуатации на дороге одно или несколько дорожных колес связаны с приводимой в движение осью рельсового колеса и приводятся от нее в движение. Прежде всего, предусмотрены одно или несколько сцепных устройств, которыми дорожное колесо/дорожные колеса могут сцепляться с приводимой в движение осью рельсового колеса. В одном особом варианте осуществления с одним приводным рельсовым колесом с приводимой в движение осью рельсового колеса соотносится дорожное колесо, которое приводится в движение через приводимую в движение ось рельсового колеса соотнесенного рельсового колеса. Прежде всего, такие соотнесенные друг с другом рельсовые и дорожные колеса расположены рядом друг с другом.
Прежде всего, предлагается рельсовое транспортное средство, в котором:
- по меньшей мере с одним рельсовым колесом с приводимой в движение осью соотнесено дорожное колесо,
- дорожное колесо имеет больший диаметр, чем рельсовое колесо, с котором оно соотнесено,
- ось дорожного колеса в своем рабочем положении соосна приводимой в движение оси рельсового колеса, с которым оно соотнесено,
- имеется сцепное устройство, посредством которого дорожное колесо в своем рабочем положении является сцепляемым с приводимой в движение осью рельсового колеса, так что дорожное колесо в рабочем положении является приводимым в движение через ось рельсового колеса.
В этом варианте осуществления рельсовое и дорожное колесо расположены рядом друг с другом так, что центр соотнесенного с рельсовым колесом дорожного колеса в рабочем положении дорожного колеса расположен на пространственном продолжении приводимой в движение оси рельсового колеса. Этот вариант осуществления может применяться на нескольких или всех имеющихся дорожных колесах.
Соединение между приводной осью рельсового колеса и дорожного колеса в этом варианте осуществления создается посредством сцепного устройства, после чего дорожное колесо при эксплуатации транспортного средства на дороге приводится в движение через ось рельсового колеса.
Соединение между приводной осью рельсового колеса и дорожным колесом посредством сцепного устройства может происходить без ограничений разным образом. Дорожное колесо может быть соединено с приводимой в движение осью непосредственно или опосредованно. Например, в качестве опосредованного соединения может быть предусмотрено разъемное соединение от дорожного колеса к рельсовому колесу, при котором передача усилия от приводимой в движение оси рельсового колеса происходит через рельсовое колесо, прежде всего, через диск рельсового колеса, к дорожному колесу, прежде всего, к диску дорожного колеса.
В другом варианте с помощью сцепного устройства ось дорожного колеса является сцепляемой с приводимой в движение осью соотнесенного с ним рельсового колеса. При этом приводная ось является используемой совместно рельсовым колесом и дорожным колесом. Благодаря сцеплению образуется соответствующим образом удлиненная ось, причем приводная ось рельсового колеса удлиняется на длину оси дорожного колеса, что может быть очень выгодно реализовано при соосном расположении обеих осей.
В одной варианте осуществления вышеназванное сцепное устройство расположено на торцевой стороне рельсового колеса. Говоря иначе, сцепное устройство расположено сбоку от диска рельсового колеса, предпочтительно на стороне диска рельсового колеса, которая обращена к соотнесенному дорожному колесу, так что сцепное устройство расположено между рельсовым колесом и дорожным колесом.
Транспортное средство согласно изобретению имеет, предпочтительно, подъемно-опускающее устройство для дорожных колес. Это устройство может иметь совершающий поступательное или вращательное движение механизм. Если транспортное средством перестраивается с эксплуатации на дороге на эксплуатацию на рельсах, то дорожные колеса поднимаются и приводятся в их нерабочее положение. В нерабочем положении дорожных колес рельсовые колеса выступают над дорожными колесами в направлении поверхности рельсов, чтобы предотвратить соприкосновение дорожных колес с железнодорожным полотном, прежде всего с рельсами, в то время как рельсовые колеса находятся в контакте с рельсами. Также возможно, что в нерабочем положении дорожных колес рельсовые колеса не выступают над дорожными колесами в направлении поверхности рельсов, например, когда дорожные колеса расположены сбоку рядом с рельсовыми колесами, то есть рядом с рельсами, и свободно висят в воздухе.
Примером совершающего вращательное движение механизма для опускания дорожных колес являются поворотные рычаги, которые закреплены на транспортном средстве в подшипниках шарнирно с возможностью вращения, причем на одном поворотном рычаге установлены в подшипниках с возможностью вращения одно или несколько дорожных колес. Поворотные рычаги являются перемещаемыми из нерабочего положения в рабочее положение посредством установочного средства. Например, поворотный рычаг может быть одним концом установлен в подшипнике на транспортном средстве, прежде всего на вагонной раме, раме тележки или поворотной тележке, а на другом конце поворотного рычага может быть установлено в подшипнике с возможностью вращения дорожное колесо.
Совершающий поступательное движения механизм для подъема и опускания дорожных колес работает, предпочтительно, на гидравлическом или пневматическом принципе и, предпочтительно, имеет цилиндр и подвижный относительно него поршень.
Дорожные колеса, предпочтительно, оснащены пневматическими шинами, однако могут также иметь другие покрытия из твердой резины.
Понятия «подъем» и «опускание» относятся к подъему или опусканию дорожных колес относительно вагонной рамы и/или кузова вагона рельсового транспортного средства. Дорожные колеса изменяют свое положение относительно вагонной рамы и/или кузова вагона рельсового транспортного средства, когда они переводятся из нерабочего положения в рабочее положение, и наоборот. Напротив, рельсовые колеса, за исключением хода пружины, предпочтительно, не является перемещаемыми относительно вагонной рамы и/или кузова вагона рельсового транспортного средства вверх или вниз или из первого заданного положения во второе заданное положение.
В одном варианте осуществления изобретения рельсовые колеса и дорожные колеса закреплены на общей несущей конструкции. Несущая конструкция может быть, например, рамной. В случае несущей конструкции речь может идти о раме ходового механизма или части рамы транспортного средства. Рама ходового механизма или ее часть может быть закреплена на вагонной раме и/или кузове вагона рельсового транспортного средства, или быть частью вагонной рамы и/или кузова вагона. В одном варианте несущая конструкция является частью тележки, прежде всего рамы тележки. В этом варианте рельсовое транспортное средство имеет поворотную тележку, на которой закреплены в подшипниках с возможностью вращения рельсовые колеса и дорожные колеса. В случае поворотных тележек, которые имеют как рельсовые колеса, так и дорожные колеса, речь может идти, относительно привода рельсовых колес, о моторной поворотной тележке или ходовой поворотной тележке. Как уже указывалось ранее, одно или несколько дорожных колес могут иметь собственный привод, когда они находятся как на моторной тележке, так и на ходовой тележке. В одном особом варианте рельсовое транспортное средство имеет поворотные тележки с двумя колесными парами, следовательно, с четырьмя рельсовыми колесами. Предпочтительно, с каждым рельсовым колесом соотнесено дорожное колесо.
Предпочтительно, дорожные колеса в направлении движения расположены перед или за рельсовыми колесами. Прежде всего, у передних в направлении движения рельсовых колес тележки дорожные колеса расположены перед рельсовыми колесами, а у задних в направлении движения рельсовых колес тележки дорожные колеса расположены за рельсовыми колесами. Можно также располагать дорожные колеса сбоку рядом с рельсовыми колесами, причем, предпочтительно, с каждым рельсовым колесом соотнесено дорожное колесо.
Когда транспортное средство имеет поворотные тележки с рельсовыми колесами и дорожными колесами, то одна или несколько поворотных тележек, предпочтительно все поворотные тележки, могут быть фиксируемыми относительно вагонной рамы или кузова вагона рельсового транспортного средства, когда рельсовое транспортное средство должно перемещаться по дороге с помощью дорожных колес. Понятие «фиксируемый» в этой связи означает, что поворотная тележка не является вращающейся горизонтально относительно вагонной рамы и/или кузова вагона транспортного средства, то есть не является вращающейся вокруг вертикальной пространственной оси. Фиксируемость поворотных тележек с рельсовыми колесами и дорожными колесами является особенно предпочтительной тогда, когда управление транспортным средством при эксплуатации на дороге должно происходить посредством описанного ниже танкового управления. Фиксируемость поворотных тележек с рельсовыми колесами и дорожными колесами является предпочтительной также тогда, когда управление транспортным средством при эксплуатации на дороге должно осуществляться путем складывания шарнирной рамы, например, у транспортного средства с одним или несколькими сочленениями.
Управление рельсовым транспортным средством при эксплуатации на рельсах происходит, предпочтительно, пассивно через горизонтальный поворот поворотной тележки или ходовой части в сочетании с углом поворота сочленений вокруг вертикальной оси рельсового транспортного средства. Этот принцип делает возможным для рельсового транспортного средства следование за радиусом искривления рельсового пути с по возможности малыми потерями на трение.
Управление рельсовым транспортным средством при эксплуатации на дороге, следовательно, при движении на дорожных колесах, может происходить разным образом, причем описанные ниже варианты могут произвольно комбинироваться друг с другом.
В одном варианте рельсового транспортного средства у одного или нескольких дорожных колес является регулируемым угол поворота, так что рельсовое транспортное средство при эксплуатации на дороге являются управляемыми. Под углом поворота следует понимать угол между плоскостью колеса и направлением прямолинейного движения.
В одном особом варианте рельсовое транспортное средство имеет несколько ходовых частей, на которых установлены дорожные колеса, и, предпочтительно, также рельсовые колеса, и одно или несколько регулирующих устройств, с помощью которых ходовые части могут поворачиваться относительно вагонной рамы и/или кузова вагона рельсового транспортного средства вокруг вертикальной пространственной оси. За счет поворота ходовой части изменяется угол поворота установленных на них дорожных колес, и транспортное средство управляется.
Ходовая часть имеет по меньшей мере одну пару дорожных колес и, предпочтительно, по меньшей мере также одну пару рельсовых колес. Дорожные колеса могут быть выполнены как колесная пара с одной осью колесной пары или могут быть подвешены по одному. Рельсовые колеса могут быть, например, выполнены как колесная пара с одной осью колесной пары или могут быть подвешены по одному. Ходовая часть может иметь один комплект дорожных колес и один комплект рельсовых колес, или несколько комплектов дорожных колес и/или несколько комплектов рельсовых колес. Ходовая часть наряду с названными колесными парами, предпочтительно, имеет также подшипник колесной пары и пружинную подвеску.
Прежде всего, ходовая часть выполнена так, что рельсовые колеса и дорожные колеса установлены на общей несущей конструкции, которая является деталью ходовой части. В одном особом варианте ходовая часть является поворотной тележкой, а несущая конструкция является несущей конструкцией поворотной тележки.
В этом варианте управление при эксплуатации на дороге может происходить путем поворота относительно вагонной рамы и/или кузова вагона транспортного средства поворотной тележки, на которой установлены в подшипниках с возможностью вращения дорожные колеса. В этом варианте осуществления поворотная тележка с дорожными колесами и рельсовыми колесами при эксплуатации транспортного средства на дороге не фиксируется, как описывается в другом месте этого описания, а возможность вращения поворотной тележки используется с целью управления, и угол поворота поворотной тележки может устанавливаться с помощью управляющего устройства.
Другими предпочтительными вариантами управления транспортным средством при эксплуатации на дороге являются управление посредством поворотной оси, рулевое управление с поворотными кулаками, вилочное управление, танковое управление и управление путем складывания шарнирной рамы.
В случае управления путем складывания шарнирной рамы, называемого также управлением посредством поворотной тележки, управление происходит путем горизонтального поворота неподвижной оси. Поворотное соединение оси с транспортным средством может происходить посредством стержня или поворотной тележки.
В одном предпочтительном варианте дорожные колеса расположены попарно, причем у одной пары колес одно из колес расположено справа, а второе слева от продольной оси рельсового транспортного средства. Дорожные колеса колесной пары расположены, предпочтительно, вдоль реальной, то есть предметной, или мнимой оси, которая расположена перпендикулярно продольному направлению транспортного средства. Тогда управление дорожными колесами, предпочтительно, происходит посредством двухколесного управления, в случае которого управляются оба колеса одной и той же оси. Когда две пары дорожных колес расположены на общей несущей конструкции, прежде всего на поворотной тележке, как описано выше, тогда управляемой может быть передняя в направлении движения колесная пара и/или управляемой может быть задняя в направлении движения колесная пара. Управление колесной паров может происходить, прежде всего при наличии оси, путем складывания шарнирной рамы. Прежде всего, если никакая ось не соединяет колеса, управление колесной парой может происходить посредством рулевого управления с поворотными кулаками (принцип автомобиля) или вилочное управление (принцип велосипеда).
В еще одном варианте дорожные колеса расположены справа и слева от продольной оси рельсового транспортного средства, и рельсовое транспортное средство при эксплуатации на дороге является управляемым посредством задания разной скорости вращения расположенных справа и слева от продольной оси транспортного средства дорожных колес. Этот принцип называется также танковым управлением. Задание скорости вращения может быть изменено путем торможения или ускорения дорожных колес. Дорожные колеса, предпочтительно, расположены попарно симметрично продольной оси транспортного средства. При описанном принципе управления не происходит поворот управляемых колес или изменение угла управления. Движение по кривой достигается скорее посредством разного приведения в движение или торможения колес на разных сторонах транспортного средства.
В еще одном варианте осуществления рельсовое транспортное средство имеет одно или несколько сочленений, причем одно или несколько сочленений, предпочтительно все сочленения, имеют одно или более устройств для установки угла сочленения, так что путем установки угла сочленения рельсовое транспортное средство являются управляемым при эксплуатации на дороге. Этот принцип управления также называется управлением складыванием шарнирной рамы. С помощью устройства для установки угла сочленения угол сочленения является устанавливаемым согласно заданному значению, чтобы по желанию управлять рельсовым транспортным средством.
Сочленения рельсового транспортного средства могут выполняться известным образом. В зоне сочленения в области пола рельсового транспортного средства расположен поворотный диск. В зоне сочленения части транспортного средства, предпочтительно, соединены с помощью волнообразного сильфона. Сочленения могут быть расположены в области пола и/или в области крыши рельсового транспортного средства.
Устройство для установки угла сочленения в одном варианте осуществления является гидравлическим устройством с цилиндром, поршнем и штоком поршня, причем гидравлическое устройство расположено сбоку от продольной оси рельсового транспортного средства между двумя соединенными сочленением частями рельсового транспортного средства, и причем угол сочленения является устанавливаемым заданным движением поршня в цилиндре. Поршень посредством линейного перемещения может выдвигаться из цилиндра или втягиваться в цилиндр. Выдвижение поршня и штока поршня из цилиндра называется прямым ходом, а втягивание поршня в цилиндр - обратным ходом.
Гидравлическое устройство может использоваться так, что вследствие выдвижения или втягивания поршня из цилиндра или в цилиндр изменяется общая длина гидравлического устройства, и благодаря этому изменяется угловое положение частей транспортного средства относительно друг друга. За счет прямого хода или обратного хода поршня может быть реализована установка изгиба всего транспортного средства. Предпочтительно, такие управляемые гидравлические устройства имеют несколько сочленений. Для направления транспортного средства вправо гидравлические устройства, которые расположены справа от продольной оси транспортного средства, могут, например, укорачиваться вследствие обратного хода, и гидравлические устройства, которые расположены слева от продольной оси транспортного средства, удлиняться вследствие прямого хода. Благодаря этому транспортное средство принимает изогнутое вправо положение и движется по дуге направо. Например, гидравлические устройства могут быть смонтированы сбоку от нижнего сочленения транспортного средства, предпочтительно с обеих сторон относительно продольной оси транспортного средства. Предпочтительно, демпферы сочленений расположены между поперечно установленными концевыми опорами сочленений и соединяют концевую опору сочленения одной части транспортного средства с противолежащей концевой опорой сочленения другой части транспортного средства. Например, цилиндр гидравлического устройства может быть закреплен на первой части транспортного средства, предпочтительно на концевой опоре сочленения первой части транспортного средства, а поршень может быть закреплен на второй части транспортного средства, предпочтительно на концевой опоре сочленения второй части транспортного средства. Поршень, предпочтительно, соединен через шток поршня с одной из частей транспортного средства.
Гидравлическое устройство может быть гидравлическим демпфирующим устройством, называемым также демпфером сочленения, которое расположено между двумя шарнирно соединенными друг с другом частями транспортного средства в области сочленения. В области сочленения демпферы сочленений используются для того, чтобы избежать взаимного раскачивания частей транспортного средства при быстром движении на прямых участках. Таким образом, демпферы сочленений служат для обеспечения хороших ходовых качеств транспортного средства и предотвращения колебаний и раскачиваний. По своему функционированию в качестве демпферов сочленений гидравлические устройства являются пассивными демпфирующими устройствам по принципу действия амортизаторов. В одном особом варианте осуществления изобретения предусмотрено использовать демпферы сочленений в активном режиме, как описано ниже для гидравлического устройства.
Рельсовое транспортное средство согласно изобретению является, прежде всего, рельсовым транспортным средством для городской или пригородной зоны, прежде всего трамваем и городской железной дорогой. Рельсовое транспортное средство, включая особые примеры, может быть низкопольным или высокопольным транспортным средством, следовательно, иметь низкопольные или высокопольные входы/выходы.
Рельсовые колеса могут быть оснащены обычными для рельсовых транспортных средств тормозными системами, например, фрикционными тормозными системами, как, например, дисковыми тормозами.
Одно или несколько дорожных колес имеют, предпочтительно, тормозное устройство, прежде всего фрикционное тормозное устройство, такие как, например, дисковый тормоз или барабанный тормоз. Могут быть дополнительно добавлены электрические тормозные системы, такие как замедлитель и тому подобное.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу эксплуатации рельсового транспортного средства на дороге без рельсового пути, причем в этом способе рельсовое транспортное средство используют как описано выше, и причем в этом способе дорожные колеса опускаются относительно рельсовых колес из нерабочего положения в рабочее положение, причем дорожные колеса выступают над рельсовыми колесами в направлении поверхности дороги, так что дорожные колеса касаются поверхности дороги, а рельсовые колеса поверхности дороги не касаются, и что рельсовое транспортное средство эксплуатируется на дороге. Для способа дается ссылка на все предшествующее раскрытие относительно рельсового транспортного средства.
Изобретение будет описано ниже с помощью прилагаемых чертежей, где
Фиг.1 - общий вид рельсового транспортного средства с несколькими сочленениями,
Фиг. 2А - схематический вид поворотной тележки с рельсовыми колесами и дорожным колесами с дорожными колесами в нерабочем положении,
Фиг. 2Б - схематический вид поворотной тележки с рельсовыми колесами и дорожным колесами с дорожными колесами в рабочем положении,
Фиг. 3 - вид сверху на две поворотные тележки, которые имеют рельсовые колеса и дорожные колеса,
Фиг. 4 - переходная область между двумя частями вагона с шарнирным соединением, и
Фиг. 5 - подробный вид поворотной тележки с гидравлическими устройствами для установки угла между сочлененными частями,
Фиг. 6 - общий вид рельсового транспортного средства, состоящего из трех модулей,
Фиг. 7 - рельсовое транспортное средство, состоящее из одного модуля,
Фиг. 8 - еще одно рельсовое транспортное средство, состоящее из одного модуля,
Фиг. 9А - схематический вид еще одного варианта осуществления поворотной тележки с рельсовыми колесами и дорожными колесами, с дорожными колесами в нерабочем положении,
Фиг. 9Б - схематический вид еще одного варианта осуществления поворотной тележки с рельсовыми колесами и дорожными колесами, с дорожными колесами в рабочем положении,
Фиг. 10 -  различных вариантов управления дорожными колесами.
На фиг. 1 показан общий вид трамвая, который состоит из пяти частей 2, 3, 4, 5, 6 транспортного средства. Концевые части 2, 6 транспортного средства имеют кабины вагоновожатого. Части транспортного средства соединены друг с другом через сочленения 7, 8, 9, 10, причем в области сочленения между частями транспортного средства 2, 3, 4, 5, 6 расположены волнообразные сильфоны 11, 12. Части 2, 4, 5 транспортного средства имеют рельсовые колеса 15, 16, 17, 18, 19, 20 и дорожные колеса (на фиг. 1 не показаны).
На фиг. 2А изображена поворотная тележка 21, на раме 26 которой закреплены рельсовые колеса 15, 16 и дорожные колеса 22, 23. Схематический вид показывает, например, поворотную тележку, как она может быть закреплена на вагонной раме вагонной части 2 фиг. 1. Аналогичные поворотные тележки, такие же, как поворотные тележки вагонной части 2, закреплены на вагонных частях 4 и 6 фиг. 1. Рисунок является лишь схематическим и выполнен без соблюдения масштаба. Так, например, расстояние между рельсовыми колесами отличается от расстояния на изображении на фиг. 1. Рама 26 в другом варианте осуществления может быть рамной конструкцией, которая неподвижно соединена с вагонной рамой части транспортного средства или является частью вагонной рамы. Рельсовые колеса 15, 16 через осевые подшипники 24 и первичные пружины 25 соединены с рамой 26. Не показаны вторичные пружины и подпятник поворотной тележки 21. Рельсовое колесо является частью колесной пары, причем второе соответствующее рельсовое колесо колесной пары в выбранном виде лежит за рельсовым колесом 15 и закрыто им. Аналогичным образом рельсовое колесо 16 является частью колесной пары.
Рельсовые колеса 15, 16 находятся в контакте с рельсом 27, в то время как дорожные колеса 22, 23 приподняты в свое нерабочее положение и не имеют никакого контакта с грунтовой поверхностью. Рельсовое колесо 22 через подъемно-опускающее устройство 28 соединено с рамой 26, и рельсовое колесо 23 через подъемно-опускающее устройство 29 соединено с рамой 26. Подъемно-опускающие устройства 28, 29 соответственно через пружины 30, 31 соединены с осями 32, 33 дорожных колес. Подъемно-опускающие устройства 28, 29 работают гидравлически и имеют поршни 34, 35, которые в показанном на фиг. 2А состоянии втянуты в цилиндры 36, 37. Дорожные колеса 22, 23, также как рельсовые колеса 15, 16, соответственно с еще одним дорожным колесом, которое в данном изображении закрыто и лежит за плоскостью рисунка, образуют колесную пару. Колеса колесной пары могут быть независимыми друг от друга, или соединены друг с другом через вал, или смонтированы на одной оси.
На фиг. 2Б показаны дорожные колеса 22, 23 в их рабочем положении. Дорожные колеса 22, 23 касаются поверхности 40 дороги и выступают над рельсовыми колесами 15, 16 в направлении поверхности 40 дороги, так что рельсовые колеса 15, 16 не касаются поверхности 40 дороги. Для опускания дорожных колес 22, 23 поршни 34, 35 гидравлических устройств 28, 29 выдвигаются вниз, что на фиг. 2А и фиг. 2Б показано стрелками. Дорожные колеса 22, 23 являются поворачиваемыми вокруг вертикальной оси z, благодаря чему устанавливается угол поворота дорожных колес 22, 23. Соответственно являются устанавливаемыми углы поворота для дорожных колес, которые на этом изображении не показаны, так как они закрыты дорожными колесами 22, 23. На фиг. 2Б показаны дорожные колеса 22, 23 в положении прямолинейного движения с углом поворота, равным нулю.
На фиг. 3 показан еще один вариант осуществления изобретения. Показано в схематическом представлении рельсовое транспортное средство 1 из двух частей 50, 51 транспортного средства, которые соединены через сочленение 52, которое также показано лишь схематически. Вид на фиг. 3 является видом нижней стороны транспортного средства 1. Каждая часть 50, 51 транспортного средства снабжена поворотной тележкой 54, 55. Обе поворотные тележки 54, 55 идентичны, поэтому в дальнейшем будет описана лишь поворотная тележка 54.
На раме 56 поворотной тележки 54 расположены рельсовые колеса 57,58, 59, 60, причем колеса 57, 58 соединены через ось 61 и вместе с ней образуют колесную пару, а колеса 59, 60 соединены через ось 62 и вместе с ней образуют колесную пару. Каждой колесной паре придано тормозное устройство 63, 64, которое воздействует на тормозные диски 65, 66. Кроме того, каждой колесной паре придан двигатель 67, 68 и редуктор 69, 70.
Кроме того, на раме 56 поворотной тележки размещены дорожные колеса 71, 72, 73, 74. Дорожные колеса 71, 72 попарно соотнесены друг с другом и, на выбор, как показано на фиг. 3, соединены друг с другом через ось 75. Также и дорожные колеса 73, 74 попарно соотнесены друг с другом и соединены друг с другом через ось 76. Ось 75 дорожных колес 71, 72 через поворотный рычаг 77 соединена с осью 61 рельсовых колес 57, 58. Поворотный рычаг 77 закреплен с возможностью поворота в подшипнике на оси 61, а поворотный рычаг 78 - на оси 62. С помощью поворотных рычагов 77, 78 дорожные колеса 71, 72, 73, 74 являются поворачиваемыми из их нерабочего положения в рабочее положение, в котором они касаются поверхности дороги. Перемещение дорожных колес 71, 72, 73, 74 из нерабочего положения в рабочее положение в выбранном представлении является перемещением в направлении наблюдателя.
В варианте осуществления согласно фиг. 3 с каждым рельсовым колесом соотнесено дорожное колесо. Рельсовое колесо 58 и дорожное колесо 72, рельсовое колесо 57 и дорожное колесо 71, рельсовое колесо 60 и дорожное колесо 74, и рельсовое колесо 59 и дорожное колесо 73 соответственно соотнесены друг с другом, причем дорожные колеса 71, 72 расположены в направлении движения перед рельсовыми колесами 57, 58, а дорожные колеса 73, 74 расположены в направлении движения за рельсовыми колесами 59, 60, если направления движения выбрано так, как показано на фиг. 3 стрелкой.
С помощью фиг. 3 могут быть разъяснены разные возможные принципы управления рельсовым транспортным средством 1 при эксплуатации на дороге.
Для первого принципа управления используется сочленение 52, чтобы части 50, 51 транспортного средства могли быть повернуты относительно друг друга. Сочленение 52 имеет, если осуществляется этот принцип управления, устройство для установки угла сочленения между обеими частями 50, 51 транспортного средства. Подобное устройство на фиг. 3 не показано, однако будет разъяснено при помощи фиг. 5.
Еще один принцип управления оформляется следующим образом: X обозначает продольную ось рельсового транспортного средства, и направление движения транспортного средства пусть будет в выбранном изображении справа налево, так что часть 50 транспортного средства является передней частью транспортного средства. Направление движения показано стрелкой под транспортным средством 1. Дорожные колеса 72, 74 расположены в направлении движения слева от продольной оси X (слева, так как взгляд наблюдателя направлен снизу на пол рельсового транспортного средства), а колеса 71, 73 расположены в направлении движения справа от продольной оси X. Когда у дорожных колес 71, 73 задана более высокая скорость вращения, чем у дорожных колес 72, 74, например, ускорением дорожных колес 71, 73 и/или торможением дорожных колес 72, 74, тогда транспортное средство 1 направляется в направлении движения налево. Наоборот, транспортное средство направляется направо, когда у дорожных колес 72, 74 задана более высокая скорость вращения, чем у дорожных колес 71, 73, соответственно при условии, что дорожные колеса находятся в рабочем положении.
Еще один принцип управления, который здесь называется управлением посредством поворотной тележки и будет описан с использованием фиг. 3, основывается на повороте поворотной тележки 54 при эксплуатации на дороге. Поворотная тележка 54 может быть повернута вокруг перпендикулярной к плоскости рисунка пространственной оси, которая обозначена знаком плюс (+). Это происходит посредством управляющего устройства, которое на фиг. 3 не показано.
В еще одном варианте управления, управлении посредством поворотной оси, ось 75 и/или ось 76 поворачиваются вокруг пространственной оси, которая расположена перпендикулярно плоскости рисунка и обозначена через «х» на осях 75, 76.
При еще одном принципе управления дорожные колеса 71, 72, 73, 74 управляются отдельно, как показано на фиг. 2Б. В одном варианте управляется расположенная спереди колесная пара 71, 72. В еще одном варианте управляется задняя в направлении движения колесная пара 73, 74, и в еще одном варианте управляются все дорожные колеса 71, 72, 73, 74.
Описанные выше принципы управления могут использоваться отдельно или комбинироваться друг с другом в любом сочетании.
На фиг. 4 показана переходная область между двумя частями транспортного средства. Речь может идти, например, о переходной области между частями 2 и 3, или 3 и 4, или 4 и 5, или 5 и 6 транспортного средства на фиг. 1, или о переходной области между частями 50 и 51 транспортного средства на фиг. 3. В переходной области находится волнообразный сильфон 80, который может быть окружен еще одним наружным волнообразным сильфоном (не показан). В верхней зоне находится верхнее сочленение 81, которые соединяет верхнюю поперечную балку 82 первой части транспортного средства с верхней поперечной балкой 83 второй части транспортного средства, причем верхние поперечные балки 82, 83 расположены в верхних зонах кузовов вагонов. Еще одно сочленение расположено под поворотным диском 84 и пояснено на фиг. 5. Сочленение 85 на фиг. 5 соединяет несущие балки 86 и 87 сочленения. Несущая балка 86 сочленения является частью вагонной рамы первой части транспортного средства, а несущая балка 87 сочленения является частью вагонной рамы второй части транспортного средства. На фиг. 5 продольная ось транспортного средства обозначена через «X». В показанном изображении части транспортного средства не повернуты относительно друг друга. Транспортное средство находится в положении прямолинейного движения. Сбоку от сочленения 85, слева и справа от продольной оси X между несущими балками 86, 87 сочленения, установлены гидравлические устройства 88, 89. Несущие балки 86, 87, в дополнение к сочленениям, соединены друг с другом через гидравлические устройства 88, 89. Каждое из гидравлических устройств 88, 89 имеет цилиндр 90, 91 и поршень 92, 93, который является перемещаемым в соответствующем цилиндре. Направление движения на фиг. 5 показано стрелкой. Чтобы повернуть транспортное средство направо, поршень 92 выдвигается из цилиндра 90, а поршень 93 вдвигается в цилиндр 91. Наоборот, для поворота налево поршень 92 вдвигается в цилиндр 90, и поршень 93 выдвигается из цилиндра 91.
Одинаковое направленное противоположно движение гидравлических устройств 88 и 89 может быть достигнуто приведением в действие в активном режиме обоих устройств или приведением в действие в активном режиме одного из обоих устройств. В последнем случае движение не приводимого в действие в активном режиме гидравлического устройства является кинематической реакцией на движение другого, приводимого в действие в активном режиме устройства, вокруг сочленения 85.
Показанные гидравлические устройства 88, 89 одновременно являются демпферами сочленений, которые могут приводиться в действие в пассивном режиме, чтобы препятствовать взаимному раскачиванию частей транспортного средства при быстром движении на прямолинейных участках.
На фиг. 6 показан общий вид трамвая, который составлен из трех частей 2, 3, 6 транспортного средства, также называемых модулями. Концевые части 2, 6 транспортного средства имеют кабины вагоновожатого. Части транспортного средства соединены друг с другом посредством сочленений 7, 8, причем в областях сочленений между частями 2, 3 и 3, 6 транспортного средства расположены волнообразные сильфоны 11, 12. Транспортное средство на фиг. 6 имеет на части 2 вагона и на части 6 вагона, соответственно, такую поворотную тележку, какая показана на фиг. 3. На средней части 3 транспортного средства никакие колеса не предусмотрены.
На фиг. 7 показано одномодульное транспортное средство без сочленения. Это транспортное средство не имеет никаких поворотных тележек. Вместо этого в областях А и В под кузовом вагона установлена колесная пара, или комплект колес, дорожных колес и колесная пара, или комплект колес, рельсовых колес. То есть на полупоезд предусмотрена колесная пара, или комплект колес, дорожных колес и колесная пара, или комплект колес, рельсовых колес. Понятие «колесная пара» здесь обозначает два расположенных симметрично продольной оси транспортного средства и по обе стороны от продольной оси колеса. Например, речь может идти об отдельно подвешенных колесах. На показанном виде второе колесо колесной пары закрыто, как и на фиг. 6 и 8.
Например, пары или комплекты дорожных колес расположены ближе к кабине вагоновожатого, а пары или комплекты рельсовых колес - в направлении середины транспортного средства, однако также возможно обратное расположение или несимметричное расположение. По меньшей мере у одной пары или комплекта дорожных колес угол поворота является регулируемым, например, управлением посредством поворотной оси или управлением с поворотными кулаками. Также у обеих пар или обоих комплектов дорожных колес, которые расположены в областях А и В, угол поворота дорожных колес может быть регулируемым. Несмотря на малое число колесных пар/комплектов колес, нагрузка на ось по причине короткой конструкции транспортного средства и вытекающей из этого относительно малой массы мала.
На фиг. 8 показано одномодульное транспортное средство, которое по сравнению с транспортным средством на фиг. 7 сконструировано более длинным. В областях С и D, прежде всего, установлена такая поворотная тележка, какая показана на фиг. 3. Поэтому транспортное средство на каждую половину транспортного средства имеет две пары дорожных колес и две пары рельсовых колес или соответствующие комплекты колес. Предпочтительно, управление при эксплуатации на дороге происходит путем поворота всей поворотной тележки относительно кузова вазона. Однако возможны и другие варианты управления, которые описаны с использование фиг. 3.
На фиг. 9А схематически показа часть поворотной тележки с рамой 26, рельсовыми колесами 100, 100′ и дорожными колесами 101, 101′. На показанном виде взгляд наблюдателя направлен изнутри наружу, то есть от продольной оси транспортного средства вбок наружу. С этой точки зрения можно сначала увидеть более мелкие рельсовые колеса 100, 100′ и лежащие за ними более крупные дорожные колеса 101, 101′. С рельсовым колесом 100 соотнесено дорожное колесо 101, а с рельсовым колесом 100′ - дорожное колесо 101′. Показано состояние эксплуатации транспортного средства на рельсах, в котором рельсовые колеса 100, 100′ находятся в контакте с рельсом 27. Рельсовые колеса 100, 100′ через подшипник 24 оси и первичные пружины 25 соединены с рамой 26. Посредством не показанного подъемно-опускающего устройства, которое может быть выполнено, например, как на фиг. 2А и 2Б, каждое дорожное колесо 101, 101′ является опускаемым из показанного на фиг. 9А положения в показанное на фиг. 9Б положение. Благодаря этому достигается рабочее положение дорожных колес 101, 101′, в котором они касаются поверхности 40 дороги, в то время как рельсовые колеса 100, 100′ не имеют никакого контакта с дорогой. Показаны пружины 30 дорожных колес.
В изображении на фиг. 9Б оси 102, 102′ каждое дорожное колесо 101, 101′ (см. фиг. 9А) расположено соосно приводимой в движение оси 103, 103′ соотнесенного рельсового колеса 101, 101′. С дорожным колесом 101 соотнесено рельсовое колесо 100. С дорожным колесом 101′ соотнесено рельсовое колесо 100′. На фиг. 9Б взгляд наблюдателя направлен вдоль осевой прямой линии. Посредством показанного схематически на фиг. 9Б сцепного устройства 110, которое с этой точки зрения закрыто рельсовым колесом 100, ось 102 дорожного колеса 101 соединяется с остью 103 соотнесенного с ним рельсового колеса 100. На фиг. 9А сцепное устройство 110 не показано только по причине лучшей наглядности, однако имеется так же, как на фиг. 9Б. Например, сцепное устройство 110 расположено на торце рельсового колеса 110, то есть сцепное устройство 110 расположено сбоку от диска рельсового колеса 110 на стороне диска колеса, которая обращена к соотнесенному дорожному колесу 101 и направлена от человека, смотрящего на фиг. 9Б. Другими словами, в этом примере сцепное устройство 110 расположено между рельсовым колесом 100 и дорожным колесом 101, из-за чего сцепное устройство на этом виде является закрытым. Аналогичным образом посредством представленного схематически на фиг. 9Б сцепного устройства 110′, которое, например, расположено между рельсовым колесом 100′ и дорожным колесом 101′, ось 102′ дорожного колеса 101′ соединена с осью 103′ соотнесенного рельсового колеса 100′. В результате дорожное колесо 101 приводится в движение через ось 103 соотнесенного с ним рельсового колеса 100, а дорожное колесо 101′ приводится в движение через ось 103′ соотнесенного с ним рельсового колеса 100′. На фиг. 9А сцепное устройство 110′ не показано только по причине лучшей наглядности, однако имеется так же, как на фиг. 9Б.
В показанном варианте осуществления также может приводиться в движение лишь она из осей 103, 103′. Принципом этого варианта осуществления является совместное использование приводимых в движение осей рельсовых колес. Дорожное колесо расположено точно на оси вращения соотнесенного с ним рельсового колеса. Расположенное на торце рельсового колеса рельсового колеса 100 сцепное устройство 110 соединяет ось 102 дорожного колеса 101 с осью 103 соотнесенного с ним рельсового колеса 100, а расположенное на торце рельсового колеса рельсового колеса 100′ сцепное устройство 110′ соединяет ось 102′ дорожного колеса 101′ с осью 103′ соотнесенного с ним рельсового колеса 100′.
На фиг. 10 схематически показаны разные системы управления для транспортного устройства согласно изобретению. Показана поворотная тележки на сильно упрощенном схематическом эскизе с колесами 201, 202, 203, 204, которые соответственно расположены с возможностью вращения на качающемся колесном рычаге 205, 206, 207, 208. Колесные рычаги 205, 206, 207, 208 являются частью рамы поворотной тележки. Также показаны поперечные балки 209, 209′ как дополнительные части рамы. Поворотная тележка расположена симметрично центральной оси X транспортного средства и на показанном изображении ориентирована в направлении движения. Дорожные колеса 201 и 202 образуют колесную пару. Также и дорожные колеса 203 и 204 образуют колесную пару.
В варианте управления посредством поворотной оси имеется реальная ось 210 между колесами 201 и 202, которая обозначена штриховой линией, и реальная ось 211 между колесами 203 и 204, которая также обозначена штриховой линией. Ось 210 поворачивается вокруг расположенной перпендикулярно плоскости рисунка пространственной оси, которая обозначена через F. Таким же образом ось 211 поворачивается вокруг расположенной перпендикулярно плоскости рисунка и обозначенной через F пространственной оси.
В случае принципа управления с поворотными кулаками каждое из колес 201, 202, 203, 204 отдельно поворачивается вокруг расположенной перпендикулярно или наклонно к плоскости рисунка пространственной оси А, чтобы установить угол поворота. У колес колесной пары, например, 201 и 202, угол поворота может быть выбран разным, чтобы приспособить положение колес к радиусу кривой поворота.
При вилочном управлении каждое из колес 201, 202, 203, 204 по отдельности поворачивается вокруг обозначенной через В пространственной оси, которая соответственно изображена рядом с колесом и расположена перпендикулярно или наклонно к плоскости рисунка.
Альтернативно вышеприведенному описанию, управление с поворотными кулаками может происходить также вокруг пространственной оси В, а вилочное управления - вокруг пространственной оси А, которые соответственно расположены под подходящим углом к плоскости рисунка.
В качестве еще одного принципа управления вся поворотная тележка может быть повернута вокруг пространственной оси С, которая направлена перпендикулярно плоскости рисунка, относительно обозначенного через X продольного направления вагона. Колесные рычаги 205, 206, 207, 208 и поперечные балки 209, 209′ в этом варианте жестко соединены друг с другом и образуют жесткую раму.
Еще один принцип управления выполняется так, что колесная пара 201, 202 повернута относительно колесной пары 203, 204 вокруг перпендикулярной к плоскости рисунка оси С. В этом случае первая часть рамы, состоящая из колесных рычагов 205, 206 и поперечной балки 209, является поворачиваемой относительно второй части рамы, состоящей из колесных рычагов 207, 208 и поперечной балки 209′, вокруг пространственной оси С. В другом варианте осуществления (см. выше) поперечные балки 209, 209′ жестко соединены друг с другом или образуют одну единственную балку, которая в дальнейшем так соединена с другими конструкциями рамы, что они не являются поворачиваемыми относительно друг друга вокруг оси С. В результате поворота вокруг оси С плоскости колес колесной пары 201, 202 располагаются под углом к плоскостям колес второй колесной пары 203, 204. Тогда колесные рычаги 205 и 207 также располагаются под углом друг к другу, колесные рычаги 206 и 208 также располагаются под углом друг к другу, и поперечные балки 209, 209′ располагаются под углом друг к другу. Этот принцип управления является принципом управления путем складывания шарнирной рамы, причем рама поворотной тележки является складывающейся.