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Eine
Massentransportvorrichtung entlang eines Fahrweges, die aus Fahrzeugen
besteht, von denen jedes einen diagonalen Fahrzeugträger aufweist und
die in einer Anordnung gelenkig so verbunden sind, daß diese
Fahrzeuge von einer geradlinigen Position in eine Seite-an-Seite-Position gefaltet
werden können,
wobei diese Fahrzeuge mittels Abstandsträgern miteinander verbunden
sind, die schwenkbar mit den Fahrzeugen an Punkten verbunden sind, die
an beiden Endabschnitten der Fahrzeuge angeordnet sind, an denen
horizontale Steuermittel so angeordnet sind, daß sie ein horizontales Schwenken der
Fahrzeuge von der geradlinigen Position zu der Seite-an-Seite-Position
und entgegengesetzt entlang bestimmter Teile des Fahrweges bewirken,
an denen Antriebs- oder
Bremsmotoranordnungen angeordnet sind, wobei ein Teil dieser Anordnungen
entlang des Fahrweges gelegen ist und mit zweiten Teilen dieser Anordnungen
zusammenwirkt, die an jedem Fahrzeug befestigt sind, um die Fahrzeuge
entsprechend zu bremsen und zu beschleunigen, wobei der zweite Teil
der Motoranordnungen aus mindestens einer Antriebsfläche besteht,
die von einem Hauptträger
ausgeht, der am Fahrzeug befestigt ist und parallel zur Fahrtrichtung
des Fahrzeuges ist, woran der Abstandsträger in der horizontalen Ebene
in Bezug zum Hauptträger
schwenkbar ist.
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Traditionell
sind Eisenbahnen in einer Bauweise gebaut worden, die zum Schwergewichttransport
geeignet ist. Schienenausführung,
Schienenunterbau, Brücken,
Fahrzeuge jeder Art, ist massig im Vergleich zu Automobil-Designkonzepten.
Eine typische Masse eines Automobils ist im Bereich von 1,5 bis
2,0 Tonnen, während
ein typisches Untergrundmassentransportfahrzeug 30 bis 40 Tonnen
wiegt. Ähnliche
Beziehungen sind für
Güterversionen
in Form von Lastkraftwagen (LKW) und Eisenbahn-Güterwagen
gültig.
Hinzu kommt, daß Antriebsmaschinen
insbesondere für
Frachtaufträge
schwer sind mit Gewichten, die 100 Tonnen pro Lokomotive übersteigen.
Alte Dampflokomotiven hatten Gewichte im 200 bis 300 Tonnen-Bereich. Die traditionelle
Entwicklung der Eisenbahntechnologie ist stark von der Notwendigkeit,
schwere Lasten zu befördern,
beeinflußt
worden. In ähnlicher
Weise sind Autostraßen
und Brücken
für die
schwerste Last auf den Brücken
und auf der Straßenoberfläche ausgelegt,
den Lastkraftwagen.
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Im
Betrieb sind Züge
traditionell mit mindestens einem Fahrzeugführer besetzt. Kosten für Fahrzeugführer waren
ursprünglich
sehr klein verglichen mit den finanziellen Kosten für die Fahrzeuge.
Dieses Verhältnis
ist jedoch immer kleiner geworden, da die verhältnismäßigen Lohnkosten gestiegen
sind und die verhältnismäßigen finanziellen
Kosten für
die Fahrzeuge kleiner geworden sind. Diese Entwicklung hat die weitere
Bauweise in zwei Richtungen getrieben, zum einen größere und
schwerere Züge,
ausgestattet mit einem Fahrzeugführer,
und zum anderen kleinere und leichtere Züge ohne Fahrzeugführer. Demgemäß sind führerlose
Systeme gestützt
auf die Einführung
von neuer verfügbarer
Technologie in der Form von in Schaltungs- und Programmierart sehr komplizierten
elektronischen Überwachungs-
und Steuerungssystemen unlängst
entwickelt und kommerziell eingeführt worden, um ein öffentliches
Fahrgasttransportsystem zu erhalten, das sicher ist. Derartige Sicherungs-Zulassungsverfahren
für ein
technisch so komplexes System wie ein öffentliches Massentransportsystem
sind in sich selber mühsam.
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Traditionell
sind Überlegungen
zu Energiekosten wenig gewesen, verglichen mit den Vorzügen, die
durch zusätzliche
Merkmale in neuen Transportsystemen geliefert wurden. Globale Erwärmung und der
beachtliche Verbrauch von fossilen Brennstoffen sollte die traditionellen
Entwurfskonzepte verändern. Energieeinsparvorrichtungen
in verschiedener Gestalt sind in traditionellen Massentransportsystemen mit
Beschleunigen und Abbremsen eines 40 Tonnen-Untergrundfahrzeugs
jede 1,5 Minuten, das zwischen den Stationen bis zu 80 km/h erreicht,
eingesetzt. Grundsätzlich
wird es besser sein, Höchstgeschwindigkeiten
und Gewichte zu verringern, und dabei weiterhin eine ähnliche
Gesamtreisezeit mit anderen Mitteln zu erreichen.
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Die
vorliegende Fahrzeugerfindung ist aus einer kritischen Untersuchung
der Stärken
und Schwächen
von traditioneller und moderner Zugtechnologie hervorgegangen.
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Die
grundsätzliche
Stärke
von Stahlschienen und Stahlrädern
ist deren geringer Rollwiderstand, verglichen mit Gummirädern und
einer festen Oberfläche.
Die grundsätzliche
Schwäche
traditioneller Zugtechnologie ist die massige Bauweise, die für führerlose
Massentransportanwendungen nicht nötig ist. Die grundsätzliche
Schwäche
moderner Zugtechnologie ist die Abhängigkeit von einer nahezu grenzenlosen
Anwendung von elektronischen und chipbasierten Systemen für Sicherheit
und betrieblich entscheidende Untersysteme, wie die Steuerung des elektrischen
Antriebs, alle elektrischen Systeme an Bord, Signalsysteme entlang
des Gleises, etc. Diese Systeme sind in ihrer Natur so komplex geworden, daß sie steigende
Kosten für
die Entwicklung hervorrufen, und in Wirklichkeit ist die Zuverlässigkeit
abnehmend und die Entwicklung und Inbetriebnahme wird eine immer
stärker
steigende Herausforderung für
die Anbieter derartiger Systeme.
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Ausgehend
von den obigen kritischen Punkten ist eine neue Massentransporteinrichtung
entwickelt worden, die die Vor- und Nachteile der beschriebenen
grundlegenden Ausführungen
berücksichtigt und
die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann aufeinanderfolgend miteinander verbundenen werden, um einen
Zug zu bilden, der in Formationen mit verschiedenen Zuglängen fahren
kann oder als kontinuierlicher Zug in einer Kreiskonfiguration,
in der jedes Fahrzeug Ende an Ende in einer endlosen Zusammenstellung
verbunden ist, siehe WO 99/58387, die mit dem Oberbegriff des Anspruchs
1 übereinstimmt. Die
neuen Merkmale der Vorrichtung sind im Gebiet seines Antriebs- und
Bremssystems begründet,
welches von den Fahrzeugen zum stationären Teil des Systems bewegt
ist. Die Schnittstelle zwischen dem stationären Antriebs- und Bremssystem
und dem Fahrzeugteil besteht aus einer flachen Oberfläche entlang
der gesamten Vorrichtung, in der jedes Fahrzeug ein Trägersystem
und eine Verbindung gemäß Anspruch
1 aufweist. Desweiteren sind gewisse Erfindungen in Bezug auf die
Drehgestell- und Räderanordnungen
und eine Plattform zum Ein- und
Aussteigen der Passagiere erfunden worden. Diese Merkmale der Erfindung
sind in den Ansprüchen
angegeben.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht auf ein zusammengebautes Fahrzeug auf Schienen entsprechend
der Erfindung.
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2 ist
eine Ansicht, die eine Fahrzeuganordnung entsprechend der Erfindung
mit einem für bessere
Klarheit abgetrennten Passagierabteil zeigt.
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3 ist
eine Ansicht, die die Fahrzeugstruktur ohne Passagierabteil während des
Bewegens in eine teilweise gefaltete Position zeigt.
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4 ist
eine Ansicht, die die Position von zwei komplett gefalteten Fahrzeugstrukturen
zeigt mit besonderem Augenmerk auf die Position der Passagierplattformen.
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5 ist
eine Ansicht, die die Tauglichkeit der mittleren Fahrzeugverbindungen
für vertikale Winkelauslenkungen
zeigt.
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6 ist
eine Ansicht, die eine typische Tandemradanordnung entsprechend
der Erfindung zeigt.
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7 ist
eine Ansicht, die eine Ausführungsform
einer stationären
Antriebs-/Bremseinrichtung entsprechend der Erfindung zeigt.
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Die
Massentransportvorrichtung, wie sie in den 1 und 2 dargestellt
ist, besteht aus einem diagonalen Fahrzeugträger 1 und einem longitudinalen
Antriebshauptträger 2,
der hauptsächlich
horizontal und etwas vertikal schwenkbar an dem Verbindungspunkt 3 ist.
Die vertikale Last, die durch die Passagiere und das Eigengewicht
der Fahrzeuganordnung erzeugt wird, wird über horizontal schwenkbar gelagerte
Räderanordnungen 5 auf
die Gleise übertragen,
die an jedem Ende 6 des diagonalen Fahrzeugträgers 1 angebracht
sind. Der verbundene Antriebsträger 2 ist
starr am Fahrzeugträger 1 befestigt
und das andere Ende ist mit einem Verbindungspunkt 3 verbunden.
Ein Abstandsträger 2' ist mit dem Verbindungspunkt 3 verbunden
und bildet eine gelenkige Erweiterung des Antriebs- oder Hauptträgers 2.
Das andere Ende des Abstandsträgers 2' ist hauptsächlich horizontal
und etwas vertikal schwenkbar mit einer identischen und nachfolgenden
Fahrzeugeinrichtung verbunden. Die Hauptfunktion des diagonalen
Fahrzeugträgers 1 ist,
die Vertikal- und Torsionskräfte
zu tragen, die durch die Fahrzeugeinheit erzeugt werden. Beim Annähern an
eine Haltestelle sind die Gleise 4 schrittweise veranlaßt sich
aufzuweiten, wie in 3 gezeigt, wodurch aufeinanderfolgend
verbundene Fahrzeugeinheiten gezwungen werden, schrittweise zu drehen,
wie in 3 gezeigt, und ihre Reisegeschwindigkeit in der
Hauptfahrtrichtung zu verringern, und andersherum, wenn eine Haltestelle,
die zum Ein- und Aussteigen der Passagiere ausgelegt ist, verlassen
wird. Der verbundene Antriebsträger 2 ist
mit mindestens einer kontinuierlichen und flachen Antriebsfläche 7 entlang
der gesamten Länge
der Fahrzeugeinheit ausgestattet, hier funktionell so ausgewählt, daß sie die
nach unten weisende Oberfläche
ist. Die Funktion dieser flachen Antriebsfläche 7 ist, als physikalischer
Kraftumkehrpunkt zwischen der Fahrzeugeinheit mit ihrem Antriebsträger 2 und
den entsprechenden Antriebs- und/oder Bremseinrichtungen 8 zu
dienen, die entlang des Fahrweges in der Nachbarschaft der flachen Antriebsfläche 7 angeordnet
sind, während
das Fahrzeug in einer Richtung entlang seiner longitudinalen Hauptachse
fährt,
das ist sozusagen zwischen den Haltestellen. Die Einrichtungen 8 können ein
oder mehrere Räder
sein, die durch Reibung zwischen der Radoberfläche und der flachen Oberfläche 7 das Fahrzeug
antreiben oder bremsen können,
oder ein Linearmotor, der Kräfte
auf die flache Oberfläche 7 überträgt und dadurch
ein Beschleunigen, Abbremsen oder Bewegen mit konstanter Geschwindigkeit des
Fahrzeugs oder der aufeinanderfolgend verbundenen Fahrzeugeinheiten
bewirkt. Bremsen der flachen Oberfläche 7 kann desweiteren
durch die Gestaltung der Einrichtung 8 als Bremskissen
implementiert sein, welches gegen die flache Oberfläche 7 gepreßt wird,
um eine Bremskraft hervorzurufen, die zu der Wageneinheit oder den
aufeinanderfolgend verbundenen Wageneinheiten übertragen wird. Die Hauptfunktion
des Antriebsträgers 2 ist,
in Hauptfahrtrichtung eine kontinuierliche Antriebsfläche 7 bereitzustellen,
auf die stationär
angebrachte Antriebs- und Bremseinrichtungen Kräfte in die longitudinale und
Hauptfahrtrichtung oder in entgegengesetzter Richtung während des
Bremsens übertragen
können.
Die zweite Funktion des Antriebsträgers 2 ist, longitudinale
Antriebs- und Bremskräfte
zwischen einer Reihe von aufeinanderfolgend verbundenen Fahrzeugeinheiten
zu übertragen.
Eine Radanordnung 5 ist hauptsächlich horizontal und etwas
vertikal schwenkbar an jedem Ende des diagonalen Fahrzeugträgers 1 verbunden.
Jede Radanordnung 5 ist ausgestattet mit zwei Rädern 9 und
jedes Rad 9 hat Flanken 10 an beiden Seiten der
Radfelge 11. Die Funktion der Flanken 10 ist,
zusammen mit den Gleisen die Rotationskräfte aufzubringen, die zum Falten der
Fahrzeugeinheit benötigt
werden und Führungskräfte in Sektionen
außerhalb
der Haltestellenbereiche bereitzustellen. Die Radanordnung 5 ist
mit seitlichen Führungsrädern 12 ausgestattet,
die eine zusätzliche
seitliche Unterstützung
für die
Flanken 10 bereitstellen, sollten die Querkräfte zwischen
der Radanordnung 5 und dem Gleis 4 das Vermögen der Flanken,
solche größeren seitlichen
Kräfte
zu übertragen, übersteigen.
Die Radanordnung 5 ist desweiteren ausgestattet mit mindestens
einer flachen Unterwagenantriebsoberfläche 13, worauf stationär angeordnete
Antriebseinrichtungen Brems- oder Beschleunigungskräfte in die
Hauptbewegungsrichtung übertragen
können,
während
die Fahrzeugeinheit horizontal rotierend ist und von longitudinal
fahrend in transversal in einer Seite-an-Seite-Position fahrend in
der Nähe
vom und im Haltestellenbereich wechselt.
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Bestimmte
Gestaltungen der Einrichtungen 8 benötigen für ihre gute Funktion einen
genau definierten Abstand zwischen den stationär angeordneten Einrichtungen 8 und
der bewegenden flachen Antriebsfläche 7. Dieser Abstand
ist besonders durch die Abnutzung der Räder 9 beeinflußt, die
in den Radanordnungen 5 angeordnet sind, wo die Abnutzung
der Räder 9 ein
Näherkommen
der flachen Antriebsfläche 7 zu
der Einrichtung 8 verursacht. Deshalb ist eine Abstandseinstelleinrichtung 14 hinzugefügt, um es
möglich
zu machen, diesen Abstand so einzustellen, daß er innerhalb erlaubter Grenzen
ist. Die Abstandseinstelleinrichtung 14 kann z.B. am Befestigungspunkt
der Radanordnung 5 am diagonalen Fahrzeugträger 1 mit
einem Schneckengetriebe befestigt sein, das zwischen dem Radstützpunkt
und dem Unterstützungspunkt
des diagonalen Fahrzeugträgers 1 angeordnet
ist. Die Ausgangswelle oder ihre Verbindungspunkte des Schneckengetriebes sind
exzentrisch angeordnet, um den Fahrzeugträger 1 und seinen gut
verbundenen Antriebsträger 2 zu veranlassen,
ihren vertikalen Abstand zur Einrichtung 8 zu vergrößern oder
zu verkleinern, wenn der Ausgangsschaft durch die Rotation der Eingangswelle
gedreht wird, der durch ein Schneckenrad dargestellt ist. Ein anderes
Verfahren, den Abstand zwischen der stationär befestigten Einrichtung 8 und
der bewegenden Antriebsfläche 7 genau
einzustellen, ist die Position der Einrichtung 8 hin zu
oder weg von der Antriebsfläche 7 einzustellen,
das ist sozusagen Einstellen der Einrichtung in vertikaler Richtung.
Dies kann in ähnli cher
Weise durch Nutzen eines Schneckengetriebes mit einer exzentrischen
Ausgangswelle erreicht werden, die durch manuelles oder automatisches
Drehen der Eingangswelle veranlaßt wird, um eine bestimmte
Gradanzahl zu drehen.
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Das
Fahrzeugeinheiten-Konstruktionskonzept erlaubt es aufeinanderfolgend
verbundenen Fahrzeugeinheiten von einer Ende-an-Ende-Position zu
einer Seite-an-Seite-Position
gefaltet zu werden, über
ein Verfahren des Aufweitens der Gleise 4, wie in 3 gezeigt.
Dieses Falten in eine Seite-an-Seite-Position ist bestimmt an Haltestellen
stattzufinden, wo Passagiere in und aus dem Passagierabteil 15 der
Fahrzeugeinheit einsteigen und aussteigen, während sich die Fahrzeugeinheit
langsam in der Hauptfahrtrichtung bewegt mit ihrer longitudinalen
Achse um ungefähr
90° von
der Hauptfahrtrichtung gedreht. Um diesen Verkehr zu oder von den
stationären Bahnhofsflächen zum
Passagierabteil 15 und andersherum zu erleichtern, ist
die Fahrzeugeinheit mit einer Plattform an beiden Seiten der Fahrzeugeinheit ausgestattet,
die es für
den Passagier möglich macht,
das Passagierabteil 15 ohne Geschwindigkeitsunterschied
zwischen der Oberfläche 16 und dem
Passagierabteil 15 zu betreten. In den Haltestellen bewegen
sich etwa 15 bis 30 Fahrzeugeinheiten langsam in einer Seite-an-Seite-Position und
die entsprechenden Plattformen 16 an jeder Fahrzeugeinheit
sind in einer Seite-an-Seite-Position
angeordnet und bilden damit einen bewegenden Untergrundbereich verbunden
mit den bewegenden Fahrzeugeinheiten. Passagiere können die
bewegenden Fahrzeugeinheiten über
bzw. von diesem bewegenden Unter grund in der normalen Gehrichtung
mit einem gewissen Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Plattform 16 und
dem stationären
Bahnhofsboden betreten oder verlassen. Da sich die Fußwegplattform 16 mit
der Fahrzeugeinheit bewegt, betreten oder verlassen die Passagiere
das Passagierabteil 15 im ungefähr 90°-Winkel ohne Geschwindigkeitsunterschied
zwischen der Plattform 16 und dem Passagierabteil 15.
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Die
Verbindung 3 des Antriebsträgers 2 ist so ausgeführt, daß sie ein
Falten in horizontaler Richtung bis nahezu 180° in eine Richtung und ein paar Grad
in der vertikalen Richtung erlaubt. Die große horizontale Faltfähigkeit
wird genutzt, wenn die Fahrzeugeinheit sich vom Fahren entlang ihrer
longitudinalen Achse in eine Seite-an-Seite-Position in den Haltestellen
bewegt. Die Fähigkeit,
den vertikalen Winkel anzupassen, wird genutzt, wenn aufeinanderfolgend
verbundene Fahrzeugeinheiten auf Schienen 4 fahren, die
von Zeit zu Zeit vertikale Kurvenradien aufweisen in Verbindung
mit Bergen und Steigungen entlang des Pfades der Gleise 4.
Diese Verbindung 3 auf dem Antriebsträger 2 weist einen
seitlich angebrachten Verbindungsarm 17 auf, dessen beide
Enden 3 um eine vertikale Achse in den entsprechenden Verbindungspunkten
frei sind zu drehen. Ein Ende ist mit dem diagonalen Fahrzeugträger 1 verbunden
und das andere Ende ist mit dem oberen Teil des Antriebsträgers 2 an
der Seite des Verbindungspunktes 3 verbunden, der nicht
an der gleichen Seite ist wie der diagonale Fahrzeugträger 1.
Der Antriebsträger 2 ist
an seinem Verbindungspunkt 3 an seinem unteren Teil starr
für vertikale
Verschiebungen verbunden, während
Winkel bewegungen in andere Richtungen erlaubt sind. Physikalisch
kann dieser untere Verbindungspunkt durch Nutzen eines kugelförmig geformten
Lagers angeordnet werden, wobei ein Teil starr mit dem Antriebsträger 2 verbunden
ist, der mit dem diagonalen Fahrzeugträger 1 starr verbunden
ist und der Lagerteil mit dem Abstandsträger 2' starr verbunden ist. Eine bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung ist oben beschrieben worden. Allerdings gibt es andere
mögliche
Ausführungen
innerhalb des Umfangs der Erfindung. Die Antriebsfläche kann
alternativ an einer vertikalen Seite des Trägers angeordnet sein, anstatt
an der Unterseite oder an beiden Seiten. Die Antriebsfläche könnte sowohl am
Hauptträger
als auch am Abstandsträger
angeordnet sein. Die Antriebsfläche
könnte
in Form einer Zahnstange sein, die mit antreibenden Zahnrädern zusammenarbeitet,
und so eine Art Zahnradbahn bildet. Um die Rotationskräfte weiter
abzusichern, die zum Falten der Fahrzeugeinheiten benötigt werden und
um Führungskräfte in den
Bereichen außerhalb der
Haltestellen zur Verfügung
zu stellen, können
die Fahrzeuge mit Führungsrädern ausgestattet
sein, die an vertikalen Seiten der Führungsgleise laufen, diese Räder können z.B.
an der Radanordnung 5 positioniert sein.