JPH08301111A - レール走行車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 台車やレールの破損をなくし、かつレールの
敷設を容易にする。 【構成】 制御装置１６は、センサ１０ａ〜１０ｄから
の信号にもとづいてレール４ａ、４ｂの間隔を算出し、
その値と、駆動輪６ａ、６ｂおよび従動輪６ｃ、６ｄの
現在の間隔とを比較する。これらの間隔が一致しない場
合には、ジャッキ８ａ、８ｂのモータを回転させ、駆動
輪６ａおよび従動輪６ｃを車体１４に接近、あるいは車
体１４から離反させて、車輪間隔をレール間隔に一致さ
せる。制御装置１６はまた、上記センサからの信号にも
とづいて、レールに対する台車進行方向のずれ、および
レールに対する台車の横ずれを検出し、その結果にもと
づいて、操舵アクチュエータ１２ａ、１２ｂを駆動し、
従動輪６ｃ、６ｄを右または左に回動させて、台車２の
進行方向をレールの延設方向に一致させ、また横ずれを
解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレール上を走行する車両
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、シールド工事などでは、坑内に
Ｈ形鋼による２本のレールが敷設され、その上に４つの
車輪を有する台車を走行させて、トンネル掘削により生
じた土石や、あるいは機材などを運搬している。このよ
うな台車では、車体を支持する上記車輪の他に、脱線を
阻止するためのサイドローラが台車の両側部に設けられ
ている。このサイドローラは垂直軸を中心に、その周辺
面が適宜、Ｈ形鋼レールの側部に接して回転し、台車の
横移動を阻止する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、レールの間隔
が適切でない場合など、レールの敷設状況によっては、
上記サイドローラや、Ｈ形鋼レールの摩耗が激しく、し
ばしばそれらの破損を招く結果となっていた。また、レ
ール側部と、サイドローラとの間隔は、広すぎると台車
の脱線を招き、一方、狭すぎると台車の円滑な走行が疎
外される。従って、上記間隔の許容範囲は狭く、Ｈ形鋼
レールは、その間隔に高精度が要求され、レールの敷設
に時間がかかるという問題があった。そこで本発明の目
的は、台車やレールの破損をなくし、かつレールの敷設
を容易に行えるようにするレール走行車両を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、２本のレールの上にそれぞれ配置される２つ
の前輪および２つの後輪を備えて前記レール上を走行す
る車両において、第１および第２のモータによってそれ
ぞれ駆動され、前記車両の一側に配置された一方の前記
前輪および一方の前記後輪をそれらの回転軸方向にそれ
ぞれ移動させる第１および第２のジャッキと、第３およ
び第４のモータによってそれぞれ駆動され、両方の前記
前輪または両方の前記後輪をそれらの回転軸および前記
車両の進行方向に直交する所定の軸を中心にそれぞれ回
動させる第１および第２の操舵アクチュエータと、前記
車両の前方両側部から、これら両側部それぞれに近接す
る前記レールまでの距離をそれぞれ測定し、測定結果を
表す信号を出力する第１および第２の距離センサと、前
記車両の後方両側部から、これら両側部のそれぞれに近
接する前記レールまでの距離をそれぞれ測定し、測定結
果を表す信号を出力する第３および第４の距離センサ
と、少なくとも前記第１および第２の距離センサまたは
前記第３および第４の距離センサからの信号にもとづい
て、前記２つの前輪および前記２つの後輪のそれぞれの
間隔が、前記レールの間隔に適合するよう、前記第１お
よび第２のモータの回転を制御する第１の制御装置と、
前記第１ないし第４の距離センサのうち、少なくとも同
一の前記レールまでの距離を測定する２つの距離センサ
からの信号にもとづいて、前記第３および第４のモータ
の回転を制御し、前記車両を操舵する第２の制御装置
と、前記第１ないし第４の距離センサのうち、一方の前
記レールまでの距離と、もう一方の前記レールまでの距
離とをそれぞれ測定する少なくとも２つの距離センサか
らの信号にもとづいて、前記第３および第４のモータの
回転を制御し、前記車両を操舵する第３の制御装置とを
備えたことを特徴とする。本発明はまた、前記第１ない
し第４の距離センサが、レーザを用いて距離を測定する
ことを特徴とする。本発明はまた、前記レールがＨ形鋼
から成ることを特徴とする。本発明はまた、前記第１な
いし第３の制御装置が、コンピュータを含むことを特徴
とする。本発明はまた、前記レールがトンネル工事又は
地下掘削工事に敷設されていることを特徴とする。

【０００５】

【作用】第１および第２の距離センサは、車両の前方両
側部と、これら両側部それぞれに近接するレールとの間
の距離をそれぞれ測定し、測定結果を表す信号を出力す
る。また、第３および第４の距離センサは、車両の後方
両側部と、これら両側部それぞれに近接するレールとの
間の距離をそれぞれ測定し、測定結果を表す信号を出力
する。

【０００６】第１の制御装置は、少なくとも第１および
第２の距離センサまたは第３および第４の距離センサか
らの信号にもとづいて、第１および第２のモータの回転
を制御して、第１および第２のジャッキを駆動し、２つ
の前輪および２つの後輪のそれぞれの間隔を、レールの
間隔に適合させる。

【０００７】また、第２の制御装置は、第１ないし第４
の距離センサのうち、少なくとも同一のレールまでの距
離を測定する２つの距離センサからの信号によって、レ
ールの延設方向と車両の進行方向とのずれを検出し、必
要な場合には、第３および第４のモータを制御して、第
１および第２の操舵アクチュエータを駆動し、両方の前
輪または両方の後輪を、それらの回転軸および車両の進
行方向に直交する所定の軸を中心にそれぞれ回動させ、
車両の進行方向をレールの方向に一致させる。

【０００８】また、第３の制御装置は、少なくとも第１
および第２の距離センサまたは第３および第４の距離セ
ンサからの信号によって、レールに対する車両の横ずれ
を検出し、必要な場合には、第３および第４のモータを
制御して、第１および第２の操舵アクチュエータを駆動
し、両方の前輪または両方の後輪を、それらの回転軸お
よび車両の進行方向に直交する所定の軸を中心にそれぞ
れ回動させ、車両の進行方向を制御することにより、レ
ールに対する車両の横ずれを解消する。

【０００９】従って、本発明の車両を用いた場合には、
レールの幅に応じて車輪の間隔が自動的に調整されるの
で、レールはその幅を特に厳密に設定して敷設する必要
がなく、そのためレールの敷設は極めて容易となる。さ
らに、車両は自動操舵されて、その進行方向は常にレー
ルの延設方向に一致し、また、レールに対する車両の横
ずれも解消されるので、車両は必ずレール上を走行す
る。従って、従来のようにサイドローラを設ける必要が
なく、その結果、サイドローラおよびＨ形鋼レールの摩
耗に伴う破損の問題は一切発生しない。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は本発明によるレール走行車両の一例を示す平面図、図
２は側面図である。この台車２は、例えばシールドトン
ネルや開削工事などにおいて、坑内でトンネル掘削によ
り生じた土石や、あるいは機材などを運搬するために用
いるものである。そして、坑内には、例えばＨ形鋼によ
る２本のレール４ａ、４ｂが敷設され、台車２はその上
を走行する。

【００１１】台車２は２つの駆動輪６ａ、６ｂおよび２
つの従動輪６ｃ、６ｄを有している。駆動輪６ａ、６ｂ
は台車２の後方下部の両側部に取り付けられ、それぞれ
レール４ａ、４ｂ上に配置される。そして、モータから
成る駆動装置７ａ、７ｂによってそれぞれ回転し、台車
２を移動させる。一方、従動輪６ｃ、６ｄは台車２の前
方下部の両側部に取り付けられ、それぞれレール４ａ、
４ｂ上に配置される。上記４つの車輪のうち、一方の駆
動輪６ａおよび一方の従動輪６ｃは、ジャッキ８ａ、８
ｂによって、車輪の軸方向に移動する構造となってい
る。ジャッキ８ａ、８ｂはそれぞれモータを備え、各モ
ータによって駆動され、駆動輪６ａおよび従動輪６ｃを
移動させる。

【００１２】上記従動輪６ｃ、６ｄはそれぞれ、操舵ア
クチュエータ１２ａ、１２ｂを介して車体１４に取り付
けられている。アクチュエータ１２ａ、１２ｂもそれぞ
れモータを備え、各モータによって駆動されて、従動輪
６ｃ、６ｄを、それらの軸と台車２の進行方向Ａとに直
交する所定の軸、従って垂直方向に延設された所定の軸
を中心に回動させる。

【００１３】車体１４の後方の両側部、および前方の両
側部には、垂直下方に伸展する支柱１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、１４ｄが、それらの一方の端部においてそれぞれ
車体１４の裏面に取り付けられ、支柱１４ａ〜１４ｄの
他端にはそれぞれレーザ距離センサ１０ａ、１０ｂ、１
０ｃ、１０ｄが取り付けられている。これらのセンサは
それぞれレーザ光をレール４ａ、４ｂの側面に向けて放
射し、その反射光を受光して、センサからレール側面ま
での距離を測定し、測定結果を表す信号を出力する。

【００１４】マイクロ・コンピュータを備えて構成され
た制御装置１６（本発明の第１〜第３の制御装置）は、
車体１４の表面に設置され、センサ１０ａ〜１０ｄ、ジ
ャッキ８ａ、８ｂの各モータ、ならびにアクチュエータ
１２ａ、１２ｂの各モータにそれぞれ電気的に接続され
ている。そして、センサ１０ａ〜１０ｄからの信号にも
とづいて、ジャッキ８ａ、８ｂのモータを制御し、駆動
輪６ａ、６ｂの間隔、および従動輪６ｃ、６ｄの間隔を
それぞれ調整する。また、同じくセンサ１０ａ〜１０ｄ
からの信号にもとづいて、操舵アクチュエータ１２ａ、
１２ｂの各モータに適切に電力を供給し、台車２の進行
方向を制御する。

【００１５】次に動作を説明する。制御装置１６は、駆
動輪６ａ、６ｂおよび従動輪６ｃ、６ｄの現在の間隔を
示すデータをそのメモリに保持している。そして、セン
サ１０ａ、１０ｂからの信号にもとづいてレール４ａ、
４ｂの間隔を算出し、また、センサ１０ｃ、１０ｄから
の信号にもとづいてレール４ａ、４ｂの間隔を算出す
る。そして、算出した２つの値の平均値をさらに計算
し、それをレール４ａ、４ｂの間隔とする。

【００１６】制御装置１６はこのようにして求めたレー
ル４ａ、４ｂの間隔と、上記メモリに保持している上記
車輪間隔データが示す駆動輪６ａ、６ｂおよび従動輪６
ｃ、６ｄの間隔とを比較する。その結果、上記データが
示す車輪間隔が、算出したレールの間隔より小さい場合
には、ジャッキ８ａ、８ｂの各モータに電力を供給し、
所定方向に、上記車輪間隔とレール間隔との差に応じた
所定の回数だけ回転させ、ジャッキ８ａ、８ｂを駆動し
て、駆動輪６ａおよび従動輪６ｃを共に、例えば図に点
線で示すように車体１４から離反させ、車輪間隔をレー
ル間隔に一致させる。

【００１７】一方、上記データが示す車輪間隔が、算出
したレール間隔より大きい場合には、ジャッキ８ａ、８
ｂの各モータに電力を供給し、上記とは反対の方向に、
上記車輪間隔とレール間隔との差に応じた回数だけ回転
させ、ジャッキ８ａ、８ｂを駆動して、駆動輪６ａおよ
び従動輪６ｃを共に車体１４に接近させ、車輪間隔をレ
ール間隔に一致させる。制御装置１６はその後、上記算
出したレールの間隔を、現在の車輪の間隔として上記メ
モリに格納し、次の車輪間隔の制御に備える。

【００１８】制御装置１６はまた、センサ１０ａ〜１０
ｄからの信号にもとづいて、レール４ａ、４ｂの延設方
向と台車２の進行方向とのずれを検出し、その結果にも
とづいて操舵アクチュエータ１２ａ、１２ｂを制御す
る。例えば、後方のセンサ１０ａからの信号が示すレー
ル４ａまでの距離より、前方のセンサ１０ｃからの信号
が示すレール４ａまでの距離の方が長い場合、あるい
は、後方のセンサ１０ｂからの信号が示すレール４ｂま
での距離より、前方のセンサ１０ｄからの信号が示すレ
ール４ｂまでの距離の方が短い場合、台車２の進行方向
は、レール４ａ、４ｂに対して右にずれていることにな
る。そこで、制御装置１６は、アクチュエータ１２ａ、
１２ｂの各モータに電力を供給し、アクチュエータ１２
ａ、１２ｂを駆動して、従動輪６ｃ、６ｄを、上から見
て反時計回り方向に、図１に点線で示すように回動させ
て、台車２の進行方向を変更する。そして、各センサか
らの信号により検出した、前方のセンサからレールまで
の距離と、後方のセンサからレールまでの距離が一致し
たところで、アクチュエータ１２ａ、１２ｂを逆方向に
駆動して従動輪６ｃ、６ｄを、図１に実線で示したもと
の状態に戻す。これにより台車２の進行方向はレール４
ａ、４ｂの方向に一致し、台車２は脱線することなくレ
ール上を走行する。

【００１９】また、後方のセンサ１０ａからの信号が示
すレール４ａまでの距離より、前方のセンサ１０ｃから
の信号が示すレール４ａまでの距離の方が短い場合、あ
るいは、後方のセンサ１０ｂからの信号が示すレール４
ｂまでの距離より、前方のセンサ１０ｄからの信号が示
すレール４ｂまでの距離の方が長い場合、台車２の進行
方向は、レール４ａ、４ｂに対して左にずれていること
になる。そこで、制御装置１６は、アクチュエータ１２
ａ、１２ｂの各モータに電力を供給し、アクチュエータ
１２ａ、１２ｂを駆動して、従動輪６ｃ、６ｄを、上か
ら見て時計回り方向に回動させて、台車２の進行方向を
変更する。そして、各センサからの信号により検出し
た、前方のセンサからレールまでの距離と、後方のセン
サからレールまでの距離が一致したところで、アクチュ
エータ１２ａ、１２ｂを逆方向に駆動して従動輪６ｃ、
６ｄをもとの状態に戻す。これにより台車２の進行方向
はレール４ａ、４ｂの方向に一致し、台車２は脱線する
ことなくレール上を走行する。

【００２０】制御装置１６はまた、センサ１０ａ〜１０
ｄからの信号にもとづいて、レール４ａ、４ｂに対する
台車２の横ずれを検出し、その結果にもとづいて操舵ア
クチュエータ１２ａ、１２ｂを制御し、台車２の横ずれ
を解消する。すなわち、上述のように台車２の進行方向
がレールの方向に一致している状態で、左側のセンサ１
０ａ、１０ｃのうちの少なくとも一方のセンサにより検
出した、センサからレール４ａまでの距離が、右側のセ
ンサ１０ｂ、１０ｄのうちの少なくとも一方のセンサに
より検出した、センサからレール４ｂまでの距離より短
い場合、台車２の位置はレールに対して左にずれている
ことになる。そこで、制御装置１６は、アクチュエータ
１２ａ、１２ｂの各モータに電力を供給し、アクチュエ
ータ１２ａ、１２ｂを駆動して、従動輪６ｃ、６ｄを、
上から見て時計回り方向に回動させて、台車２の進行方
向を変更し、その後、アクチュエータ１２ａ、１２ｂを
逆方向に駆動してもとの状態に戻す。これにより台車２
の位置は、右に移動することになり、制御装置１６はこ
のような制御を、横ずれが解消するまで行う。

【００２１】逆に、左側のセンサ１０ａ、１０ｃのうち
の少なくとも一方のセンサにより検出した、センサから
レール４ａまでの距離が、右側のセンサ１０ｂ、１０ｄ
のうちの少なくとも一方のセンサにより検出した、セン
サからレール４ｂまでの距離より長い場合、台車２の位
置はレールに対して右にずれていることになるので、こ
のとき、制御装置１６はアクチュエータ１２ａ、１２ｂ
を駆動して、従動輪６ｃ、６ｄを、上から見て反時計回
り方向に回動させて、台車２の進行方向を変更し、その
後、アクチュエータ１２ａ、１２ｂを逆方向に駆動して
もとの状態に戻す。これにより台車２の位置は、左に移
動することになり、制御装置１６はこのような制御を、
横ずれが解消するまで行う。

【００２２】このように、本実施例の台車２では、レー
ルと車体１４との間隔をセンサ１０ａ〜１０ｄからの信
号により常に監視し、必要な場合にはジャッキ８ａ、８
ｂによって車輪の間隔をレールの間隔に一致させ、ま
た、従動輪６ｃ、６ｄを回動させて台車２を操舵し、台
車２の進行方向をレールの方向に一致させ、さらに、レ
ールに対する台車２の横ずれを解消する。従って、従来
のようにサイドローラーを用いる必要がなく、サイドロ
ーラおよびＨ形鋼レールの摩耗に伴う破損の問題は一切
発生しない。そして、レールの幅には高い精度は要求さ
れないので、レールの敷設は極めて容易となる。

【００２３】なお、本実施例では、４つの距離センサ１
０ａ〜１０ｄからの信号をすべて用いて、高い精度でレ
ール４ａ、４ｂの間隔を測定するようにしたが、２つの
センサ１０ａ、１０ｂまたは２つのセンサ１０ｃ、１０
ｄからの信号を用いるのみでも、実用的な精度でレール
の間隔を測定することができる。

【発明の効果】以上説明したように本発明のレール走行
車両では、第１および第２の距離センサは、車両の前方
両側部と、これら両側部それぞれに近接するレールとの
間の距離をそれぞれ測定し、測定結果を表す信号を出力
する。また、第３および第４の距離センサは、車両の後
方両側部と、これら両側部それぞれに近接するレールと
の間の距離をそれぞれ測定し、測定結果を表す信号を出
力する。

【００２４】第１の制御装置は、少なくとも第１、第２
の距離センサまたは第３、第４の距離センサからの信号
にもとづいて、第１および第２のモータの回転を制御し
て、第１および第２のジャッキを駆動し、２つの前輪お
よび２つの後輪のそれぞれの間隔を、レールの間隔に適
合させる。

【００２５】また、第２の制御装置は、第１ないし第４
の距離センサのうち、少なくとも同一のレールまでの距
離を測定する２つの距離センサからの信号によって、レ
ールの延設方向と車両の進行方向とのずれを検出し、必
要な場合には、第３および第４のモータを制御して、第
１および第２の操舵アクチュエータを駆動し、両方の前
輪または両方の後輪を、それらの回転軸および車両の進
行方向に直交する所定の軸を中心にそれぞれ回動させ、
車両の進行方向をレールの方向に一致させる。

【００２６】また、第３の制御装置は、少なくとも第
１、第２の距離センサまたは第３、第４の距離センサか
らの信号によって、レールに対する車両の横ずれを検出
し、必要な場合には、第３および第４のモータを制御し
て、第１および第２の操舵アクチュエータを駆動し、両
方の前輪または両方の後輪を、それらの回転軸および車
両の進行方向に直交する所定の軸を中心にそれぞれ回動
させ、車両の進行方向を制御することにより、レールに
対する車両の横ずれを解消する。

【００２７】従って、本発明の車両を用いた場合には、
レールの幅に応じて車輪の間隔が自動的に調整されるの
で、レールはその幅を特に厳密に設定して敷設する必要
がなく、そのためレールの敷設は極めて容易となる。さ
らに、車両は自動操舵されて、その進行方向は常にレー
ルの延設方向に一致し、また、レールに対する車両の横
ずれも解消されるので、車両は必ずレール上を走行す
る。従って、従来のようにサイドローラを設ける必要が
なく、その結果、サイドローラおよびＨ形鋼レールの摩
耗に伴う破損の問題は一切発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレール走行車両の一例を示す平面
図である。

【図２】図１のレール走行車両を示す側面図である。

【符号の説明】

２ 台車 ４ａ、４ｂ レール ６ａ、６ｂ 駆動輪 ６ｃ、６ｄ 従動輪 ７ａ、７ｂ 駆動装置 ８ａ、８ｂ ジャッキ １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ レーザ距離センサ １２ａ、１２ｂ 操舵アクチュエータ １４ 車体 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 支柱 １６ 制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本のレールの上にそれぞれ配置される
   ２つの前輪および２つの後輪を備えて前記レール上を走
   行する車両において、 第１および第２のモータによってそれぞれ駆動され、前
   記車両の一側に配置された一方の前記前輪および一方の
   前記後輪をそれらの回転軸方向にそれぞれ移動させる第
   １および第２のジャッキと、 第３および第４のモータによってそれぞれ駆動され、両
   方の前記前輪または両方の前記後輪をそれらの回転軸お
   よび前記車両の進行方向に直交する所定の軸を中心にそ
   れぞれ回動させる第１および第２の操舵アクチュエータ
   と、 前記車両の前方両側部から、これら両側部それぞれに近
   接する前記レールまでの距離をそれぞれ測定し、測定結
   果を表す信号を出力する第１および第２の距離センサ
   と、 前記車両の後方両側部から、これら両側部のそれぞれに
   近接する前記レールまでの距離をそれぞれ測定し、測定
   結果を表す信号を出力する第３および第４の距離センサ
   と、 少なくとも前記第１および第２の距離センサまたは前記
   第３および第４の距離センサからの信号にもとづいて、
   前記２つの前輪および前記２つの後輪のそれぞれの間隔
   が、前記レールの間隔に適合するよう、前記第１および
   第２のモータの回転を制御する第１の制御装置と、 前記第１ないし第４の距離センサのうち、少なくとも同
   一の前記レールまでの距離を測定する２つの距離センサ
   からの信号にもとづいて、前記第３および第４のモータ
   の回転を制御し、前記車両を操舵する第２の制御装置
   と、 前記第１ないし第４の距離センサのうち、一方の前記レ
   ールまでの距離と、もう一方の前記レールまでの距離と
   をそれぞれ測定する少なくとも２つの距離センサからの
   信号にもとづいて、前記第３および第４のモータの回転
   を制御し、前記車両を操舵する第３の制御装置と、 を備えたことを特徴とするレール走行車両。
2. 【請求項２】 前記第１ないし第４の距離センサは、レ
   ーザを用いて距離を測定する請求項１記載のレール走行
   車両。
3. 【請求項３】 前記レールはＨ形鋼から成る請求項１記
   載のレール走行車両。
4. 【請求項４】 前記第１ないし第３の制御装置は、コン
   ピュータを含む請求項１記載のレール走行車両。
5. 【請求項５】 前記レールはトンネル工事又は地下掘削
   工事に敷設されている請求項１記載のレール走行車両。