特開 2025-3895 跨座式モノレールシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025003895

(43)【公開日】2025-01-10

(54)【発明の名称】跨座式モノレールシステム

(51)【国際特許分類】

   B61B 13/06 20060101AFI20241227BHJP

   E01B 25/12 20060101ALI20241227BHJP

   E01B 25/10 20060101ALI20241227BHJP

   B60L 13/00 20060101ALI20241227BHJP

   B61L 5/06 20060101ALI20241227BHJP

   B61B 1/00 20060101ALI20241227BHJP

【ＦＩ】

B61B13/06 B

E01B25/12

E01B25/10

B60L13/00 A

B61L5/06

B61B1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023103808

(22)【出願日】2023-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】306037229

【氏名又は名称】株式会社 空スペース

(72)【発明者】

【氏名】河島 壯介

【テーマコード（参考）】

2D056

5H125

【Ｆターム（参考）】

2D056EA00

2D056EB01

5H125AA05

5H125AC02

5H125EE55

5H125EE58

5H125EE66

(57)【要約】      （修正有）

【課題】利用者の少ない鉄道単線を代替するモノレールであって、既存の鉄道軌道をそのまま利用して、複線化と無人運転を実現する跨座式モノレールシステムを提供する。
【解決手段】鉄道軌道の片側レール上を、ジャイロモーメント発生機構を使用した横転防止手段により走行させる。小型車両により、狭軌（一般的に１０６７ｍｍ）単線の一対のレールを上り／下りの複線として利用するもの。すれ違い時の車両退避が無いことより、ロープーウェイ同様、両端を循環する運行に単純化され無人運転化が容易。また、鉄道軌道を残していることより、従来通りの鉄道車両との併用運行が可能となる。これにより、通学客輸送等の時間変動や季節変動、人口変動等に輸送能力を合わせることが容易な輸送手段となる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１本の軌道レール上に設置される跨座式モノレール車両において、車輪の支持、駆動、制動を行う駆動手段と、ジャイロモーメント発生機構による横転防止手段と、前記駆動手段への電力供給手段からなる跨座式モノレール車両

【請求項2】

前記軌道レールが鉄道用軌道の一対のレールの内の１本のレールであることを特徴とする請求項１に記載の跨座式モノレール車両。

【請求項3】

前記跨座式モノレール車両、及び既存鉄道車両の両方が走行可能なレール分岐装置。

【請求項4】

複数台の前記跨座式モノレール車両と、前記レール分岐装置と、各車両の傾斜と位置、すれ違い車両や先行車両、後継車両との距離を測定する計測手段と、前記計測手段が取得した情報により跨座式モノレール車両とレール分岐装置を監視制御することを特徴とする跨座式モノレールシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は１本のレール上を走行する跨座式モノレールシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

モノレールは、鉄道とバスの中間的な輸送能力を有すること、また路線の施工費用が鉄道に対し廉価であることより、鉄道路線やバス路線の代替となり得る交通手段である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平３－３１０５７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら過疎化等で収益が悪化した鉄道ローカル線の代替は主にバス路線であり、モノレールへの転換例を聞かない。バス路線は道路の無償使用が前提であることに対し、モノレールは廃線前の鉄道路線を利用できず、多額の軌道設置費用が必用な事が主な原因である。
一方でローカル線とされる１日当りの利用客数１０００人未満の路線であっても、利用者は一定時刻に集中する通学客が多いことより、これをバス路線で賄うためには、大型車や複数台の運行が必要、バス路線転換での費用削減効果は限定的であった。

【0005】

そこで本発明は、ローカル線で一般的な単線路線の軌道設備（枕木、レール、バラストまたはコンクリート基礎、レールを枕木に固定する犬釘等の締結具）と軌間寸法（ゲージ）を変更せずに利用可能にすると共に、互いに干渉せずにすれ違いが可能な複線の跨座式モノレールシステムを構築することにある。
さらに混雑時などはこの路線に、係る跨座式モノレール車両に代えて従来の鉄道車両を乗入れ可能とした、跨座式モノレールシステムを構築することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために本発明の跨座式モノレール車両は、１本の軌道レール上に設置される跨座式モノレール車両において、車輪の支持、駆動、制動を行う駆動手段と、ジャイロモーメント発生機構による横転防止手段と、自車両の傾斜と位置、すれ違い車両や先行車両、後継車両との距離を測定する計測手段と、駆動手段、計測手段への電力供給手段と、計測手段が取得した情報を無線送信する情報発信手段からなる。

【0007】

また、軌道レールが鉄道用軌道の一対のレールの内の１本のレールであって、跨座式モノレール車両、及び既存鉄道車両の両方が走行可能なレール分岐装置を有し、複数台の前記跨座式モノレール車両とレール分岐装置からの情報を無線受信し、跨座式モノレール車両とレール分岐装置を監視制御する跨座式モノレールシステムを構成する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の跨座式モノレール車両は、ローリング方向の姿勢をジャイロモーメント発生機構によっていることより、レールスパンや高さ相互差、個々のレール傾斜によって車体の姿勢変化が生じないことより、保線作業（レールスパンや高さ相互差の維持管理）が大幅に軽減される。
さらにローリング加振力はジャイロが抑止するのでレールは基本的に横方向力を受けないことより、レールの摩耗や倒れが大幅に低減される。これにより従来よりも軟弱な地盤へ敷設できる。

【0009】

また、運行車両を需要に合わせて、少量輸送向きの跨座式モノレール車両と大量輸送向きの従来車両から容易に選択できるのでエネルギー消費が抑制でき、従来車両は定員を増やした通学用に座席を撤去する、等の最適化が容易になる。
さらに、本発明の跨座式モノレールシステムは、既存鉄道の単線軌道をそのまま利用し、車両がその一方のレールのみを走行させて往路とし、他方のレールを復路とした利用を可能とする。これにより、従来の単線鉄道路線からの移行費用を最小限に抑えた複線路線が実現する。
また複線化により、すれ違い時の車両退避作業や、その時刻合わせが不要、ロープーウェイの様に両終点間を一方向に循環する経路に単純化されるので、運行ダイヤが不要となり、例えば乗客のスマートフォンからの呼び出しに依る配車も可能になる。
鉄道路線は基本的に歩行者や他の交通手段に対し優先通行権を有していることより、基本的に前車両との車間制御のみで安全な無人運行がでる。

【0010】

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の係る跨座式モノレール車両実施例の断面図。

【図2】本発明の係る跨座式モノレール車両実施例の駆動部周辺とホーム９の断面図。

【図3】本発明の跨座式モノレールシステムのレール分岐装置の第一実施例の平面図。

【図4】本発明の跨座式モノレールシステムのレール分岐装置の第二実施例の平面図。

【図5】本発明の跨座式モノレールシステムのレール分岐装置の第一実施例の平面図。

【図6】本発明の跨座式モノレールシステムのレール分岐装置の第一実施例の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。ただし、図面はもっぱら解説のためであって、本発明の記述範囲を限定するものではない。

【実施例0013】

図１は、本発明の跨座式モノレール車両１の実施例の断面図、図２はその駆動部周辺とホーム９の断面図である。
跨座式モノレール車両１は、駆動手段３と、ジャイロモーメント発生機構６（横転防止手段）、自車両の傾斜と位置、すれ違い車両や先行車両、後継車両との距離を測定する計測手段Ｓと、前記駆動手段、及び前記計測手段への電力供給手段（図中不記）と、前記計測手段が取得した情報を無線送信する情報発信手段（図中不記）からなる

【0014】

この跨座式モノレール車両１は、既存鉄道軌道をそのまま利用することを想定している。即ち既存の軌道（バラストに枕木によって軌間寸法Ｇ=1067mm（狭軌）のレールＲ１、Ｒ２）の一方のレールＲ１上を走行させる跨座式モノレール車両である。キャビン４をレールに対し左右対象に配置する場合、標準的な在来線（軌間寸法1067mmと50Nレール）のレールスパンＲＳは1132mmである。よってキャビン外幅1000mmのすれ違いでの車両間隔は132mmである。

【0015】

駆動手段３は、両側に脱輪防止フランジ２ａ、２ｂを備えた複数の回転自在の車輪２によって１本の軌道レール上に置かれ、駆動、回生発電用モータが車輪２を加速、減速させる。ジャイロモーメント発生機構６（横転防止手段）は車体の傾きを検出し、内部のジンバル軸へのトルク付与により傾きを修正する方向にすべく跨座式モノレール車両１にローリング方向のトルクを与える（特許国際公開番号WO 02/077369 A1 で公知）。
電源の長期喪失やジャイロモーメント発生機構６の故障時は、横転防止用油圧シリンダー７ａ、７ｂにより跨座式モノレール車両１を直立状態に支える。

【0016】

すれ違い車両や前後方向の車両との距離や速度差、自車両のローリング傾斜角やバッテリー残量、及びＧＰＳ等による自車両の位置などの計測手段Ｓをキャビン４の前端、後端に備えこれらからの情報は情報発信手段（図中不記）で無線送信される。
すれ違いでの車両間隔の拡大、若しくはキャビン幅の拡大の為、キャビンをレールに対しオフセットすることもできる。またキャビン４は乗降用ドア（図中不記）、及び乗客用椅子５を備える。

【0017】

跨座式モノレール車両１のホーム９停車中、ジャイロモーメント発生機構６のジンバル軸による車両の傾斜操作、または停車中は油圧シリンダー７ａ、７ｂの突き出し量による車両の傾斜操作により、ホーム９から車両への給電接点８ｂと８ａを閉じてバッテリーを充電することが出来、同時に乗降者の為にキャビンとホームの間隔を狭めることが出来る。

【0018】

キャビン４の前後端上部にはマグネットチャック機構等による連結器２０が備えられており、車両動力の喪失故障時に、後継（又は先行）車両の連結器２０と連結しての運転を可能としている。
ジャイロモーメント発生機構の故障時も、この連結により故障車両を横転させない為に、連結器２０は横転の回転中心であるレール上面より極力離れたキャビン上部が好ましく、少なくとも車両重心高さより上に配置するものとする。
また連結によるジャイロモーメント発生機構への負荷の増加に対応するため、ジャイロモーメント発生機構のフライホイールの回転速度を通常より高くすることも可能である。

【0019】

次に本実施例の作用について説明する。
本車両は初期状態で、既存鉄道のレール上に車輪を乗せ、油圧シリンダー７ａ、７ｂによりローリング方向を支えられることにより、図１の状態で停止される。

【0020】

起動時は、ジャイロモーメント発生機構６内のフライホイールを所定回転数まで廻してた後、６内のジンバル軸へのトルク付与による車両の傾斜制御を有効にすることで、油圧シリンダー７ａ、７ｂを接地面から離すことが出来る。この状態が通常可動中の停止、である。
発進時は駆動手段３内のブレーキを解除してモーターに通電することにより、車輪１よりトルクをルに伝え、跨座式モノレール車両が発進する。計測手段Ｓは例えば、ビューカメラやレーザーレーダー等ですれ違い車両や前後方向の車両との距離や速度差を検出し、自車両のローリング傾斜角を角度センサーで検出し、バッテリー残量を電流電圧計で計測し、自車両の位置をＧＰＳで検出することにより無人運転が可能な情報が得られる。

【0021】

次に、異常時の作用について説明する。
まず安全停止について、ジャイロモーメント発生機構の故障時に、係るフライホイールの回転速度が低下し、次第に車両の姿勢を維持できなくなる。本発明の車両はこの状態になる前に、駆動装置３の停止と制動装置の起動により車両を停止させると共に、車体両側面に設置された対の油圧シリンダー７ａ、７ｂのヘッドを下方に伸ばして枕木やバラストに当接、車両の横転を防止する。

【0022】

次に、故障車両の回収は道路からアクセスできない所でも可能なことが前提となる。その場合故障車両の前（または後）の車両を救援車両として連結器２０によって接続し、救援車両の動力とジャイロモーメント発生機構による姿勢維持を使用して故障車両の油圧シリンダー７ａ、７ｂのヘッドを縮めて、連結状態で自走させる。故障車両の車輪が回転不能の場合、救援車両を前後共接続し、故障車両の車輪をレールから浮かせるリフトアップ機構を備えることも可能である。

【0023】

図３は、本発明の跨座式モノレールシステムのレール分岐装置の第一実施例の平面図。
軌道の２本のレールＲ１，Ｒ２は、跨座式モノレール車両１（以下、車両と表記）を搭載して１８０deg回転するターンテーブルＴ１に設置されたレールＲ３，Ｒ４、及びターンテーブルより右方の従来の鉄道車両の停留位置のレールＲ５，Ｒ６へ繋がっている。

【0024】

図の右方向へ走る車両が上り、左方向は下りとすると、上り車両はレールＲ１よりターンテーブル上のレールＲ３に移動し停止。ターンテーブルを180deg回転させることにより、車両ごとレール位置がＲ４に反転する。その後車両を前進させることにより、レールＲ２方向へ進む下り車両に変わる（図の細線は回転途中の４５deg毎の車両を記載したもの）。

【0025】

次に、従来の鉄道車両Ｄをこの路線に入れる場合は、最初に、Ｒ１からＲ６全てのレールから跨座式モノレールを後述する退避路線へ移動する。これによりＲ３からＲ１、Ｒ４からＲ２のレールは直線状に空いた状態となっているので、従来の鉄道車両Ｄを、ターンテーブル上のレールＲ３，Ｒ４を通過してＲ１，Ｒ２へ侵入させ、従来の鉄道車両Ｄ下り車両となる。

【0026】

図４は、本発明の跨座式モノレールシステムの単線軌道の終端におけるレール分岐装置の第二実施例、第一実施例の路線の反対側の終端の平面図である。３個のターンテーブルは右から左の順で径が大きくなり、それぞれ、Ｔ１はモノレール車両の反転用（図３と同一）、Ｔ２は上り線モノレール車両の退避用、Ｔ３は下り線モノレール車両の退避用、である。ターンテーブル３個の動作は図３と同じで、モノレール車両用のレールを車両ごと１８０deg回転させながら移し替えることである。

【0027】

図の左端に停留している従来の鉄道車両Ｄの使用時は、ターンテーブルＴ２，Ｔ３を使用して路線内の車両を退避路線ＲＸに反転退避させることにより、レールＲ１，Ｒ２と各ターンテーブル上の空きレールが接続され、従来の鉄道車両Ｄはこれらのレールを通り路線内に投入される。
また、車両Ｍ使用時は、この逆の動作を行う。

【0028】

レール分岐装置の第一と第二の実施例によれば、上り線と下り線の往復動作時に、自動的に車両方向が反転するので、車両のドア側側面を常に反対側レール上の車両と対抗しない方向に向けることが出来る。

【0029】

図５は、本発明の跨座式モノレールシステムの単線軌道の終端におけるレール分岐装置の第三実施例の平面図である。
既存の単線軌道の終端の一方のレール端と他方のレール端を、車両が走行可能な曲率半径で接続するもの。可動部が無い長所があるが、従来の鉄道車両を併用する場合はその退避手段が別途必要になる（既設のポイントの利用が考えられえる）。

【0030】

図６は、本発明の跨座式モノレールシステムの単線軌道の終端におけるレール分岐装置の第四実施例、トラバーサーの平面図である。本実施例では、第二実施例の３個のターンテーブルを１つのトラバーサーで実現できるが、上り線と下り線の往復動作時に、自動的に車両方向が反転するため、側面に乗降口や窓を持つ車両に使用する場合、別途の安全策が必用となる。

【0031】

以上、主に単線ローカル線に複線の自動運転車両を導入する例を念頭に実施例を説明したが、本発明の跨座式モノレールシステムはこの用途に限るものでは無く、軌間寸法が固定されていることは要件では無い。また、車両のローリング方向の姿勢がレールでは無くジャイロにより制御されることより、従来のモノレールシステムに対して、レール設営が大幅に簡略化され、軟弱な地盤への敷設が可能になることに注目されたい。例えば、地雷埋設地に施設する防衛設備用モノレール、若しくは果樹園用モノレールに好適である。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、利用者の少ない鉄道路線を代替するモノレール、もしくは軟弱地盤へ施設するモノレールとして広く使用できる。

【符号の説明】

【0033】

１・・・モノレール車両
３・・・車輪
６・・・・・ジャイロモーメント発生機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】