CN101821143B

CN101821143B - 导轨耦合系统

Info

Publication number: CN101821143B
Application number: CN2008801111184A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·S·鲁普
Original assignee: Texas A&M University
Current assignee: Texas A&M University
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: ES2434222T3; EP2200882B1; CN101821143A; MX2010003834A; WO2009049142A1; US8215238B2; CA2702090A1; EP2200882A1; CA2702090C; US20090095192A1

Abstract

根据一个实施例，具有控制器电路(32)的成对导轨配合构件(18)被配置在运输车辆(12)上，运输车辆在细长导轨(14)上行驶。所述成对导轨配合构件具有对应的各布置在导轨的相对两侧的成对轴承构件。控制器电路从一个或多个传感器(34)接收表示运输车辆的动力学移动的测量结果，并根据从传感器接收到的测量结果来调节所述成对导轨配合构件的刚度。

Description

导轨耦合系统

技术领域

本公开一般而言涉及导轨系统，并更具体而言，涉及用于在导轨上行驶的运输车辆的导轨耦合系统。

背景技术

导轨系统一般而言表示如下一种特定类型的运输系统，其中运输车辆被配置为在一个或多个导轨上移动。具有单个导轨轨道的导轨系统在导轨轨道用于沿着特定路径导引运输车辆的情况下还可以具有用于支撑运输车辆的行驶表面或基底。

发明内容

根据一个实施例，具有控制器电路的成对导轨配合构件被配置在运输车辆上，运输车辆在细长导轨上行驶。所述成对导轨配合构件具有对应的各布置在导轨的相对两侧的成对轴承构件。控制器电路从一个或多个传感器接收表示运输车辆的动力学移动的测量结果，并根据从传感器接收到的测量结果来调节所述成对导轨配合构件的刚度。

本公开的一些实施例可以提供许多技术优点。一些实施例可以受益于这些优点中的一些或全部，或者不受益于这些优点。例如，根据一个实施例，导轨耦合系统能够进行对线性感应电动机与导轨之间的间隙的增强控制。线性感应电动机的效率可以与它与导轨之间所维持的间隙直接成比例。但是，由于在沿着导轨移动期间遇到的动力学扰动，此间隙应该是足够宽。导轨耦合系统可以通过响应于各种动力学扰动控制线性感应电动机的横向移动来得到相对较小的间隙。

其他技术优点对于本领域的普通技术人员而言容易理解。

附图说明

根据结合附图进行的详细说明，对本公开的实施例的更完整理解将变得容易，在附图中：

图1是运输车辆的正视图，该运输车辆结合有根据本公开的教导的导轨耦合系统的一个实施例；

图2是示出导轨耦合系统相对于线性感应电动机和导轨而言的布置的放大正视图；而

图3是示出可以由控制器电路执行以将线性感应电动机与导轨之间的间隙维持在特定限制以内并/或防止运输车辆竖直脱离导轨的一系列动作的一个实施例的流程图。

具体实施方式

结合有单个轨道或导轨的导轨系统可以提供某些优点。例如，单个导轨的实施可以避免其他多轨道设计中的恒定间距要求。单个导轨还可以良好地适用于用于沿着导轨推动的线性感应电动机的实施。利用线性感应电动机，导轨可以用作用于产生沿着导轨系统的动力的线性感应电动机的定子部分。但是，为了正确地工作，导轨与线性感应电动机之间的间隙应该受到控制。

图1示出了可以被配置于在导轨14上使用的运输车辆12上的导轨耦合系统10。通过成对的被分别配置在导轨14的两侧的线性感应电动机16来对运输车辆12提供动力。根据本公开的教导，导轨耦合系统10包括成对向内突伸的导轨配合构件18和成对斜对定向的导轨配合构件20，导轨配合构件18用于将导轨14对中在线性感应电动机16之间，导轨配合构件20用于防止导轨耦合系统10从导轨14脱离。

运输车辆12可以是任意类型的被配置为沿着导轨14移动的车辆。运输车辆12通常包括用于在与导轨14基本平行地延伸的细长行驶表面26上移动的车轮24。行驶表面26和导轨被配置在基底28上，基底28可以是任意合适的材料，例如水泥。被配置在导轨14的两侧的线性感应电动机16提供了用于使运输车辆12沿着导轨14移动的动力。在一个实施例中，导轨14用做线性感应电动机16的定子部分。

导轨14控制运输车辆12行驶的方向和路径。导轨14可以由提供了用于控制运输车辆12的方向的足够横向稳定性的任意合适材料形成。在一个实施例中，导轨14由铝、铁和水泥的层的组合形成。在此配置中，铝层提供了用于对线性感应电动机16的足够电力传输的相对较小的电阻，铁内壳提供了用于线性感应电动机16的工作的磁性耦合。

图2是运输车辆12的放大局部视图，示出了导轨耦合系统10的几个元件的配置。导轨耦合系统10包括可以分别配置在导轨14的两侧的成对向内突伸的导轨配合构件18和成对斜对定向的导轨配合构件20。导轨配合构件18将线性感应电动机16与导轨14之间的间隙C₁维持在特定限制以内，并且斜对定向的导轨配合构件20确保运输车辆12保留在基底28上。导轨耦合系统10还包括控制器电路32，控制器电路32根据由被配置在运输车辆12上的一个或多个传感器34获得的测量结果来控制向内突伸的导轨配合构件18和斜对定向的导轨配合构件20。

在所示出具体的具体实施例中，每个导轨配合构件18和20均包括辊36，辊36通过减震器38连接到运输车辆12。减震器38每个可以包括弹簧40。辊36对其对应的导轨配合构件18或20在与导轨14接触期间提供了相对较小的摩擦，而减震器38提供了辊36相对于线性感应电动机16的缓冲移动，使得可以抑制由沿着导轨14的移动引起的动力学扰动。

在一个实施例中，向内突伸的导轨配合构件18可以收到控制器电路32的控制以维持线性感应电动机16到导轨14的0.5英寸以下的间隙。此间隙可以带来线性感应电动机16与导轨14的良好磁性耦合。在所示的具体实施例中，使用减震器38将辊36偏靠导轨14。在其他实施例中，辊36可以被配置为当减震器38处于完全延展位置时具有距导轨14的特定间隙。利用此间隙，除非当需要或期望校正电动机间隙C₁，否则辊36可以保持与导轨14脱离的状态。

减震器38具有可受到控制器电路32调节的刚度。在一个实施例中，减震器38可以填充有磁流变液以控制其刚度。磁流变液是具有根据所施加的磁场而变化的粘度的物质。典型的磁流变液包括悬浮在承载液(例如矿物油、合成油、水或乙二醇)中的铁磁体颗粒，并可以包括用于将这些铁磁体颗粒悬浮在承载液中的一种或多种乳化剂。减震器38可以在具有用于控制其刚度的磁场(即，具有刚度)的情况下进行工作。可以通过来自控制器30的电信号来控制减震器38。

控制器电路32可进行工作以接收来自传感器34的表示线性感应电动机16在各个频率下的横向和/或竖直动力学移动的测量结果。给定这些测量结果，控制器电路32可以调节减震器38的刚度以补偿这些动力学扰动。传感器34可以是用于将测量得到的横向和/或竖直移动转换为适于由控制器电路32使用的电信号的任意合适装置。在一个实施例中，传感器34包括安装在运输车辆12上的一个或多个加速度计以及一个或多个接近开关(proximity switch)。

斜对定向的导轨配合构件20可以被设置用于避免导轨耦合系统10相对导轨14的竖直脱离。导轨14具有上部42，上部42一体地形成有靠下的颈部44。颈部44在宽度方面比上部42更窄，从而分别在上部42的两侧产生上表面46，上表面46可以与导轨配合构件20配合以将运输车辆12维持在基底28上。上表面46可以具有至少一部分面向下的任意外形，用于当与导轨配合构件20的辊36进行接触时施加指向下的力。在所示的具体实施例中，上部42具有大体梯形形状，并具有在导轨14的两侧大致对称的上表面46。如所示的，斜对定向的导轨配合构件20沿着大体斜对方向定向，以用于与沿着大体相似的方向定向的上表面46配合。在其他实施例中，斜对定向的导轨配合构件20和上表面46可以沿着任意大致方向相对于彼此定向，使得斜对定向的导轨配合构件20的配合施加用于将运输车辆12维持在导轨14上的指向下的力。

斜对定向的导轨配合构件20的辊36可以在处于完全延展位置时具有距上表面46的特定间隙C₂。因此，辊36可以在正常工作期间保持不与导轨耦合系统10接触，并且在运输车辆12相对于导轨14的过大竖直移动期间与导轨14配合。在一个实施例中，可以由控制器电路32根据各种工作条件(例如速度)和/或由运输车辆12的移动所遇到的各种地形条件来调节辊36与导轨14的间隙C₂。例如，传感器34可以检测由于运输车辆12的转弯运动引起的运输车辆12的角移动。响应于此角移动，控制器电路32可以减小间隙C₂，以减小运输车辆12可能经历的横向摆动的程度。作为另一个示例，可以由控制器电路32控制导轨配合构件20的减震器38的间隙C₂和/或刚度，来补偿速度变化或基底28的颠簸。以此方式，导轨耦合系统10可以主动地将运输车辆12耦合到基底28，并且不会不适当地影响运输车辆12的悬架在运输期间的正常工作。

可以在不偏离本公开的范围的情况下对导轨耦合系统10进行修改、添加或省略。导轨耦合系统10的部件可以一体化或分立。例如，斜对定向的导轨配合构件20可以与向内突伸的导轨配合构件18一体化成为成对导轨配合构件，使得每对将线性感应电动机16对中在导轨14上，并抵抗运输车辆12与基底28的竖直脱离。此外，导轨耦合系统10的工作可以有更多、更少或其他部件执行。例如，控制器电路32可以耦合到其他传感器34，例如包括温度计、降雨计或其他天气传感器在内的各种环境测量传感器，以进一步在各种工作条件下对导轨耦合系统10的工作进行调整。此外，可以使用任意合适的包含逻辑运算的软件、硬件和/或其他逻辑运算部来执行控制器电路32的工作。如在本文中所使用的，“每个”表示一组中的每个构件，或者组的子组中的每个构件。

图3是示出可以由辊36执行以维持特定间隙C₁并/或防止导轨耦合系统10与导轨14的竖直脱离的一系列动作的一个实施例的流出。在动作100，处理开始。

在动作102，将导轨耦合系统10布置在导轨14上。导轨14可以是适于控制运输车辆12在运输期间的路径和方向的任意类型的细长导轨轨道。在一个实施例中，导轨14用做分别被配置在两侧的成对线性感应电动机16的定子部分，以用于产生沿着导轨14的推动力。

在动作104，控制器电路32从传感器34接收表示运输车辆12相对于导轨14的物理运动的信号。传感器34可以包括产生与物理位置相关的测量结果或与运输车辆12沿着导轨14的相对移动相关的其他信息的任意装置，例如加速度计、接近检测器、速度计等。

在动作106，控制器电路32根据从传感器34接收到的测量结果来调节被配置在向内突伸的导轨配合构件18中的减震器38。在一个实施例中，控制器电路32调节减震器38的刚度以补偿运输车辆12在沿着导轨14移动期间的动力学扰动。在其他实施例中，控制器电路32可以调节向内突伸的导轨配合构件18的其他方面，例如线性感应电动机16与导轨14的靠近。

在动作108，控制器电路32根据由传感器34接收到的测量结果来调节斜对定向的导轨配合构件20。在一个实施例中，控制器电路32根据从传感器34接收到的测量结果(例如运输车辆12的速度或者表示运输车辆12的横向摆动的其他定向测量结果)来调节间隙C₂。以此方式，斜对定向的导轨配合构件20可以在减少由辊36在导轨14上的持续接触导致的拖拽的同时避免导轨耦合系统10与导轨14的竖直脱离。

上述动作102至1-8在运输车辆12沿着导轨14移动的整个过程期间持续进行。当不再需要或期望运输车辆12的工作时，处理在动作110结束。

可以在不偏离本公开的范围的情况下对该方法进行修改、添加或省略。该方法可以包括更多、更少或其他动作。例如，控制器电路32的数字电路也可以用于调节线性感应电动机16与导轨14的间隙C₁以补偿运输车辆12的负载水平或速度的变化。即，可以根据测量得到的速度或在各种负载条件下的驱动要求来调节间隙。

虽然已经以数个实施例说明了本公开，但是对于本领域的技术人员而言可以进行各种改变、修改、替换、变形和变化。并且本公开意图将落在所附权利要求的实旨和范围内的这些改变、修改、替换、变形和变化包含在内。

Claims

1.一种导轨耦合系统，包括：

被配置在运输车辆上的成对向内突伸的导轨配合构件，所述运输车辆在细长导轨上行驶，所述成对向内突伸的导轨配合构件具有对应的分别布置在所述导轨的相对两侧的成对轴承构件，并可用于将布置在所述导轨的两侧的成对线性感应电动机维持为距所述导轨的特定间隙以内；

耦合到所述运输车辆并朝向所述导轨向内突伸的成对斜对定向的导轨配合构件，所述斜对定向的导轨配合构件可用于与所述导轨的上接触表面配合以避免所述运输车辆与所述导轨的竖直脱离；以及

控制器电路，所述控制器电路耦合到所述成对向内突伸的导轨配合构件、所述成对斜对定向的导轨配合构件、以及一个或多个传感器，所述控制器电路可用于：

接收表示所述运输车辆的移动时的动力学变化的测量结果；

根据所述动力学变化的横向成分来调节所述成对向内突伸的导轨配合构件的刚度；并且

根据所述动力学变化的竖直成分来调节所述成对斜对定向的导轨配合构件的刚度。

2.一种导轨耦合系统，包括：

被配置在运输车辆上的成对导轨配合构件，所述运输车辆在细长导轨上行驶，所述成对导轨配合构件具有对应的分别布置在所述导轨的相对两侧的成对轴承构件；以及

控制器电路，所述控制器电路耦合到所述成对导轨配合构件以及一个或多个传感器，所述控制器电路可用于：

接收表示所述运输车辆的动力学移动的测量结果；并且

根据接收到的所述测量结果来调节所述成对导轨配合构件的刚度。

3.根据权利要求2所述的导轨耦合系统，其中，所述成对导轨配合构件包括成对向内突伸的导轨配合构件，所述控制器电路可用于接收表示所述运输车辆的横向动力学移动的测量结果，并根据接收到的所述表示所述运输车辆的横向动力学移动的测量结果来调节所述成对向内突伸的导轨配合构件的刚度。

4.根据权利要求2所述的导轨耦合系统，其中，所述控制器电路可用于将被布置在所述导轨两侧的成对线性感应电动机维持为距所述导轨特定间隙以内。

5.根据权利要求4所述的导轨耦合系统，其中所述特定间隙小于或等于0.5英寸。

6.根据权利要求2所述的导轨耦合系统，其中，所述成对导轨配合构件中的每个均包括可用于调节减震器的刚度的磁流变材料。

7.根据权利要求2所述的导轨耦合系统，其中，所述成对导轨配合构件中的每个均包括弹簧。

8.根据权利要求2所述的导轨耦合系统，其中，所述成对导轨配合构件中的每个均包括可用于与所述导轨进行接触的辊。

9.根据权利要求2所述的导轨耦合系统，其中，所述导轨的两侧彼此对称，并具有至少部分面向下的上接触表面，所述成对导轨配合构件中的每个均可用于与所述导轨的所述上接触表面配合以防止所述运输车辆与所述导轨的竖直脱离。

10.根据权利要求2所述的导轨耦合系统，其中，所述成对导轨配合构件包括耦合到所述运输车辆并朝向所述导轨向内突伸的成对斜对定向的导轨配合构件，所述控制器电路可用于接收表示所述运输车辆的竖直移动的测量结果，并根据接收到的所述表示所述运输车辆的竖直移动的测量结果来调节所述成对斜对定向的导轨配合构件。

11.根据权利要求9所述的导轨耦合系统，其中，所述导轨具有包括颈部的横截面形状，所述颈部具有相对于包括位于所述颈部上方的所述上接触表面的上部更小的宽度。

12.根据权利要求11所述的导轨耦合系统，其中，所述控制器电路可用于根据所述运输车辆的负载来调节所述上接触表面与所述轴承构件之间的间隙。

13.根据权利要求11所述的导轨耦合系统，其中，所述上部具有梯形形状。

14.一种用于将运输车辆耦合到导轨的方法，包括以下步骤：

将成对导轨配合构件中的每个耦合在导轨的两侧，所述成对导轨配合构件被配置在运输车辆上，所述运输车辆在所述导轨上行驶，所述成对导轨配合构件具有对应的分别布置在所述导轨的相对两侧的成对轴承构件；以及

接收表示所述运输车辆的动力学移动的测量结果；并且

15.根据权利要求14所述的方法，其中，接收所述测量结果的步骤包括接收表示所述运输车辆的横向动力学移动的测量结果，并根据接收到的所述表示所述运输车辆的横向动力学移动的测量结果来调节所述成对导轨配合构件的横向刚度。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：将被布置在所述导轨两侧的成对线性感应电动机维持为距所述导轨特定间隙以内。

17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述成对线性感应电动机维持在所述特定间隙内的步骤包括将所述成对线性感应电动机维持在小于0.5英寸的特定间隙以内。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，调节所述成对导轨配合构件的刚度的步骤包括调节所述成对导轨配合构件中的对应的包括磁流变液的成对减震器的刚度。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，接收所述测量结果的步骤包括接收表示所述运输车辆的竖直动力学移动的测量结果，并根据接收到的所述表示所述运输车辆的竖直动力学移动的测量结果来调节所述成对导轨配合构件的竖直刚度。

20.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：使用所述成对导轨配合构件避免所述运输车辆与所述导轨的脱离，所述导轨的两侧彼此对称，并具有至少部分面向下的上接触表面。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：根据所述运输车辆的负载来调节所述成对导轨配合构件与所述上接触表面之间的间隙。