TW201938427A - 上下直排輪運輸車及軌道系統 - Google Patents

Abstract

本發明是關於一具備行駛於框架型上下單軌的軌道運輸 車，特別是一種上下設有直排輪組行駛於上下單軌的快捷運輸車。車體底部設有直排輪組負責承載、導向與驅動功能；車體頂部亦設有直排輪組，負有導向功能，且具有升降機構利於將車體嵌入或移出頂軌軌道。直排輪組不需傳統複雜的轉向架，以單軌行駛且具小半徑轉向功能，結構簡單，大幅降低框架軌道系統的成本。另外，軌道切換模組，藉由連桿機構同時操作上下單軌切換，導引車輛快速轉換軌道，實現如同一般汽車任意穿梭街道的靈活性。適合取代短程的捷運或作為捷運的支線，扮演捷運站週邊小區的運輸工具，有效紓解路面車輛的雍塞現象。

Description

上下直排輪運輸車及軌道系統

本發明是關於一具備行駛於框架型單軌的的軌道運輸車，特別是一種上下設有直排輪組行駛於上下單軌的快捷運輸車及相關軌道系統。

一般現行的交通方式，如巴士、捷運、輕軌等主要以定時定點發車運行，站站皆停，且非最短路線，以致乘客無法直達，轉車不便，浪費等待時間；並且當乘客不多時也使用大容量的車輛運行，不但沒有效率而且存在著建設工程費過多，因工程期長而使交通阻塞加重的問題。

目前已有一些所謂Personal Rapid Transit(PRT，個人快捷系統)相關專利，或以膠輪行駛路面、或以懸吊單軌(Suspended Monorail)行駛等形式之個人化快捷運輸系統。然行駛路面方式佔據行人車輛使用空間，加劇交通雍塞狀況；而懸吊單軌式的軌道切換模組複雜，轉彎半徑大，無法適用於都市區複雜路網中任意兩點之間的行駛。

根據統計，汽車相關事故中，人為因素佔約 90%；每輛車每日通勤距離僅約40哩，一人駕駛的比率高達85%，市區內有30%的駕駛在尋找停車位。為了保障更安全的駕駛，有效應用能源，解決城市交通擁擠等等問題，各國無不積極開發智慧化無人駕駛車技術與大眾快捷系統。其中，大眾快捷系統必須滿足三個條件：1.完全自動化(Fully automated)，兼顧安全、效率及移動能力；2.直達服務(Door to Door Service)，從出發站到目的站直達，不需轉乘，中間不靠站；3.能源效率(Energy Efficiency)，使用乾淨電能，特別是鐵製軌道，方便使用電軌，是提供能源最好的方式。因此，本發明之目的，完全滿足以上三個條件，提供一種架設於道路中央或兩側之高架上運行的直排輪快捷運輸車。以四人乘坐的車廂設計，猶如空中出租車，單軌寬的框架軌道佔地空間小、上下單軌的導引能避免強風影響車輛之運行、轉彎半徑小、可任意變換軌道，自由穿梭於捷運或高鐵站週邊或城市內密集路網中任意兩點間、可提供隨叫隨到以及直達運輸的服務，是一符合個人化需求的智慧型空中運輸系統。原則上，行駛道路兩側之高架軌道，可與道路兩側建築物結合，或中間分隔島上方之高架軌道。停靠站距約100米，設置如路邊出租車招呼站，方便乘客上下站，站內預留四個車位，包含兩輛待發空車。當乘客增多時，由前站空車或在線空車支援，縮短乘客待車時間。行駛方向依據法定行車方向規劃，遇有路口會車情況， 如同無人駕駛皆屬一般既有技術，故不詳述。

本發明可取代短程的MRT系統或作為大眾運輸系統的支線，解決人口稠密市區街道的交通雍塞，噪音與空污問題；亦可與大型工廠、配送物流連結，提高物流效率及避免增加路面交通的流量；亦可作為電動自行車或電動汽機車據點，由軌道上方鋪設的太陽能電板提供充電能源。

舉凡空中的飛機，路面上的汽車，水面航行的船隻，水面下的潛艦等交通工具，其運動大抵由前後俯仰(pitch)，左右偏擺(yaw)，與軸向滾翻(roll)三個旋轉軸來控制。一般平面的軌道運輸車，會有因急轉彎或遭遇強烈側風導致翻車之虞；若是改以上下單軌運行方式，一則可以限制軸向滾翻(roll)運動，二則可以縮減軌道寬度，減少佔地面積。於是，本發明之運輸車及軌道系統，包含有至少一框型單軌軌道與軌道切換裝置，以及至少一可於該軌道裝置上移動之運輸車輛；其中，該軌道裝置包括有一框架，以及分別設於該框架內之頂軌、底軌；另，該車輛同時被限制於該底軌、頂軌間，而穩固於該底軌、頂軌間移動；另，該車輛具有一車廂，設於該車廂之底面且可與該底軌上移動之下直排輪組，以及設於該車廂之頂面且可於該頂軌上移動之上直排輪組，以使該車廂分別限制於該框架底軌、頂軌間，而穩固於該底軌、頂軌上移動；是以，透過該下、頂軌分別支撐限制該車 輛，以及該車輛與軌道皆設於該框架內，能避免強烈側風影響該車輛之運行，使該運輸車輛達到較佳之運行穩定度外，同時藉由該上直排輪、下直排輪分別以單軌式行走於該底軌、頂軌上，控制該運輸車輛的前後俯仰(pitch)與左右偏擺(yaw)的運動，實現如汽車般小半徑轉彎功能；另，遇急轉彎軌道，依轉彎半徑與車速調整該框架單軌軌道向轉彎中心傾斜以克服離心力；另，藉由軌道切換裝置快速控制該車輛行駛路線。

20‧‧‧運輸車

21‧‧‧上直排輪組

22‧‧‧下直排輪組

211‧‧‧上直排輪

212‧‧‧上H型支架

213‧‧‧上支架

2131‧‧‧上樞軸

214‧‧‧上彈簧組

215‧‧‧升降桿

221‧‧‧下直排輪

222‧‧‧下H型支架

223‧‧‧下彈簧組

2221‧‧‧下樞軸

2131‧‧‧下支架

30‧‧‧支柱

31‧‧‧軌道裝置

311‧‧‧框架

312‧‧‧底軌

313‧‧‧頂軌

314‧‧‧通道

3111‧‧‧底壁

3112‧‧‧頂壁

3113‧‧‧連接壁

32‧‧‧主線交匯組合

33‧‧‧主支線交匯組合

40‧‧‧軌道切換裝置

50‧‧‧單月台車站

51‧‧‧雙月台車站

501‧‧‧單人電梯

502‧‧‧雙人電梯

60‧‧‧太陽能板

70‧‧‧汽機車充電站

圖1-1本發明運輸車之示意圖。

圖1-2本發明運輸車內部之示意圖。

圖2-1本發明上直排輪組實施例之立體視圖。

圖2-2本發明下直排輪組實施例之立體視圖。

圖2-3本發明運輸車之直排輪轉彎實施例之視圖。

圖4 本發明軌道切換裝置實施例之示意圖。

圖5-1本發明之車站實施例之前視示意圖。

圖5-2本發明之車站實施例之後視示意圖。

圖5-3本發明之車站實施例之側視示意圖。

圖6雙向十字路口主線交匯實施例之示意圖。

圖6雙向十字路口主線交匯實施例之詳細示意圖。

圖7同向主支線交匯實施例之示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，以下配合參考圖式之較佳實施例詳細說明中，將可清楚明白。

參閱圖1-1為本發明運輸車第一較佳實施例，圖1-2為本發明運輸車內部示意圖。該運輸車上下同時配置若干直排輪組(本實施例為二組)，該上下直排輪組行駛於上下單軌之間，具有乘載、驅動、與導向的功能。圖2-1、圖2-2分別為上直排輪與下直排輪第一較佳結構示意圖，其中一組上直排輪組21包含兩個車輪211，藉由H型支架212連結，形成前後俯仰(pitch)動作結構，因應高低起伏的軌道路面；上支架213再與前述H型支架212連結，藉由其樞軸2131實現左右偏擺(yaw)動作結構，以因應轉彎的行駛路面；其下緩衝彈簧214負責乘載緩衝，升降桿215提供上直排輪組21嵌入與脫離頂軌之功能。該下直排輪組22與前述上直排輪組21結構類似，僅省略升降桿215。因此，藉由該上直排輪、下直排輪分別以單軌式行走於該底軌、頂軌上，控制該運輸車輛的前後俯仰(pitch)與左右偏擺(yaw)的運動，實現如汽車般小半徑轉彎功能(參閱圖2-3)

參閱圖3-1，本發明運輸車之第一較佳實施例，其包含有一框型軌道裝置31，以及至少一可於該框型軌道裝 置31上移動之運輸車32；其中，該框型軌道裝置31包括有一框架311，以及分別設於該框架311內之底軌312、頂軌313，而前述該框架311具有一供該底軌312鋪設之底壁3111，一相對於該底壁3111設置且可供該頂軌313鋪設之頂壁3112，及一連接該底壁3111、頂壁3112之連接壁3113，而該框架311實際製作時，如可採用橋梁框架之鋼骨結構進行架設。

仍續前述，該運輸車20之底部設有可與該底軌312上移動之下直排輪組22，以及設於該運輸車20之頂面且可於該頂軌312上移動之上直排輪組21；其中，該運輸車20內可設置有數個座椅(圖中未示)，以供使用者承坐休息，或者設置有扶手桿(圖中未示)部分，以供使用者於運行時之握持，而無論於該車廂321內設置有座椅或扶手桿等等，皆屬一般既有技術，故不詳述；另，於本實施例中，該每一下直排輪組22具有一與該車廂20連接且與該底軌312垂直設置之下支架2131，以及一設下支架2131上且與該底軌312平行設置之下H型支架222，而該下H型支架222兩端分別設置有下直排輪組22；另於本實施例中，該每一上直排輪組21具有一與該車廂321連接且與該頂軌313垂直設置之上支架213，以及一設該上支架213上且與該頂軌313平行設置之上H型支架212，而該上H型支架212兩端分別設置有二上直排輪組21，故藉由該每一車廂321底部設有二下直排輪組22、該車廂321頂部設有二上直排輪組21，將可穩定支撐該車廂321而於該底軌312、頂軌313 上移動。

參閱圖3-1，該運輸車20設置時，其可將該二上直排輪組21進行降低後，即可將該運輸車20嵌入該頂軌313、底軌312上，並且再將前述降低之二上直排輪組21恢復後，即可使該等上直排輪211及下直排輪212分別嵌合於該頂軌313、底軌312上，使該運輸車20頂部及底部分別受到該頂軌313、底軌312所限制；而後，當該運輸車20運行時，由於該上直排輪211與下直排輪212分別嵌合於該頂軌313、底軌312上，故能使該運輸車20能緊密的被該頂軌313、底軌312所支撐，因此當側風吹向該運輸車20時，該運輸車20能受該頂軌313、底軌312所限制，能避免運輸車20因強風晃動之情形產生，此外，由於該運輸車20係受單一條頂軌313與底軌312導引，故在進行入站切換時，將可簡單快速的進行分支切換該運輸車20至指定軌道裝置31上，使得該運輸車20僅使用頂軌313、底軌312等上、下單軌設計下，具有高支撐穩定性外，同時也使得切換上更方便容易，更能符合PRT運輸過程講求快速切換之需求。

參閱圖3-2，本發明直排輪運輸車20之另一較佳實施例當該框架型運輸車20設置有兩組時，即如採去程、返程運行時，亦可設置有二組軌道裝置31與二組運輸車20，並以反向對稱設置方式，該二組軌道裝置31相連接且二組軌道裝置31間形成有一通道314，該通道314將可做為維護使用，或發生緊急狀況時乘客可經由該通道314離開，以達到穩定、 安全使用之功效產生。

參閱圖4，為軌道切換裝置40第一較佳實施例，前述直排輪運輸車20，藉由該軌道切換裝置40達到變換軌道目的；該軌道切換裝置，可視實際變換軌道數量與方向需求做對應的設計。前述軌道切換裝置係由一電動缸推動連桿機構，藉由上下連動，實現上下軌道同步切換功能。該軌道切換裝置40在實施例中，可以實施直行、右彎、左彎等多軌切換，符合如同汽車任意轉彎與變換車道的靈活性。前述電動缸推動連桿機構切換軌道在3秒內完成，轉彎半徑設定在4~5公尺。

歸納前述，本發明包含有，一框形軌道裝置31，至少一可於該軌道裝置上移動之直排輪運輸車輛3；其中，該軌道裝置31包括有一框架311，以及分別設於該框架內之底軌312、頂軌313，而前述該框架311具有一供該底軌312鋪設之底壁3111，一相對於該底壁3111設置且可供該頂軌鋪設之頂壁3112，以及一連接該底壁3111、頂壁3112之連接壁3113；故透過該車輛上、下部分別與該底軌312、頂軌313相接，故能使該運輸車輛緊密被限制於該底軌312、頂軌313間，故能有效避免側風影響該車輛之運行；同時，藉由上下直排輪組的驅動運行，故能使該運輸車輛進行小於5公尺半徑的轉彎；故透過軌道切換裝置40的快速切換與導引，故能使該運輸車輛行駛於乘客設定路線。綜合上述，透過上下單軌的框架 311，二組上下直排輪組，與軌道切換裝置40等，本發明確實能使該運輸車達到較佳之運行穩定度之功效。

惟以上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (8)

1. 一種直排輪式運輸車及軌道系統，其包括有：1-1.一框形軌道裝置；1-2.於該軌道裝置上移動之直排輪運輸車輛，；1-3.軌道切換裝置，同時切換上下單軌，變換行車軌道；1-4.軌道系統，根據路網需求，由上述三項裝置組成。1-5車站系統，根據乘客容量與路網需求，由月台、泊車車位、電梯等裝置組成。
2. 根據申請專利範圍第1-1項所述，其技術特徵在於框架軌道與支柱的組成，該框架可適用於雙向與單向軌道裝置，其上設有上下單軌。
3. 根據申請專利範圍第1-2項所述，其技術特徵在於下直排輪裝置功能為乘載、導向與驅動；上直排輪裝置功能為導向，另設有一升降機構，方便車廂嵌入或移出頂軌軌道
4. 根據申請專利範圍第1-3項所述，其技術特徵在於軌道切換裝置，該裝置由滑軌裝置，電動缸與連桿裝置組成，藉由連桿裝置上下連動，實現上下軌道同步切換功能。
5. 根據申請專利範圍第1-4項所述，其技術特徵在於軌道系統可因應現有路網現狀規劃建置，遵循法定道路行駛規範。諸如雙向十字路口主線交匯32(參閱圖6實施例)，主支線交匯33(參閱圖7實施例)等，完全可由本發明運輸車與軌道系統組成實現。
6. 根據申請專利範圍第1-5項所述，其技術特徵在於車站組成，提供路邊臨停上下乘客或進行維護作業，可依載客容量設置運輸車泊車車位。車站硬體架構配合軌道高架建設，亦可與道路週邊建築結合，不佔用平面道路。

   6.根據申請專利範圍第1項所述，其技術特徵在於依據上述運輸車與軌道系統組成，實現取代短程MRT，捷運或地鐵系統，或作為MRT，捷運或地鐵系統的運輸支線。根據路網規劃區塊環狀路線，大小環狀區間路線，模組化的路網系統，完全實現Door to Door直達運輸的最佳系統。
7. 根據申請專利範圍第1項所述，其技術特徵在於依據上述運輸車與軌道系統組成，可與大型工廠、配送物流路線連結，提高物流效率及避免增加路面交通的流量。
8. 根據申請專利範圍第1項所述，其技術特徵在於依據上述運輸車與軌道系統組成，框架上方鋪設太陽能電板，提供充電能源給設置於車站的電動自行車或電動汽機車據點，方便乘客轉乘使用。