铁轨转辙单元
阅读说明：本技术 铁轨转辙单元 (Rail switch unit ) 是由 丹尼尔·萨恩斯·洛萨克 于 2019-10-04 设计创作，主要内容包括：一种铁轨转辙单元,其单独地或与其他相同单元组合地作为车辆引导系统的轨道转辙系统的轨道转辙单元的一部分运作,该铁轨转辙单元包括可旋转组件(附接有尖轨和辅助部件的可旋转毂)和固定元件(主定轨、分支定轨和支撑结构),其中,定轨附接到共轨上,并且可旋转毂选择性地旋转以使得每个尖轨能够同时与主定轨以及对应的分支定轨相接合,目的是形成连续轨道路径以供车辆移动通过铁轨/轨道转辙单元。该机构适用于单轨/多轨轨道,适用于支撑/悬挂车辆,适用于传统/包轨车轮组合件,适用于分岔/会聚/交叉点,并且适用于各种轨道转辙配置。本发明提供一种方法和装置,其需要的尖轨驱动力量值最小且可变性最小,而得到最高的装置能量效率、精度和易控制程度。(A rail switch unit, which, alone or in combination with other identical units, functions as part of a rail switch unit of a rail switch system of a vehicle guiding system, comprises a rotatable assembly (rotatable hub with attached switch points and auxiliary components) and fixed elements (main stator, branch stators and support structures), wherein the stator rails are attached to a common rail and the rotatable hub is selectively rotated to enable each switch point to engage with the main stator rail and the corresponding branch stator rail simultaneously, with the aim of forming a continuous track path for vehicles moving through the rail/rail switch unit. The mechanism is suitable for single/multiple track tracks, for supporting/suspending vehicles, for traditional/over-the-track wheel assemblies, for diverging/converging/crossing points, and for various track switching configurations. The present invention provides a method and apparatus that requires minimal magnitude and variability in point drive force, while achieving the highest degree of device energy efficiency, accuracy and ease of control.)
背景技术
本发明总体上涉及以运输或游乐乘坐为目的，沿着输送货物或乘客的导轨周转车辆。更具体地，本发明涉及能够选择性地改变沿着导轨输送的车辆所遵循的路径的方法和装置，其通过在分岔点(单一路径分成多条路径)、汇合点(多条路径汇聚成一条路径)或交叉点(分岔点和汇合点的组合)处变换轨道段来实现。
基于导轨的运输系统，例如传统的列车、单轨列车或许多自动化交通工具，需要工具以在交替的移动方向之间进行选择。可以通过车辆致动(车载)转向机构或中枢致动(路旁)导轨调整机构来改变方向，当需要高度稳定且连续的集中控制时，后一种选择是最优选的。
通常使用推测导轨的多条铁轨或全区段的机械运动的方法和系统来实现导轨的转辙。这些方法和系统通常速度慢、复杂、难以操作、维护成本高，在实践中被限制在仅具有两个位置，需要太多的安装空间，并且非常容易发生严重故障，因此客观上认为它们昂贵、低效、不方便，或实用价值不足，除非放松对性能和可靠性的要求，或者除非将它们的使用限制在非常特定的应用中。
在具有大型和重型车辆的广泛分布的铁路和其他公共交通系统的具体案例中，轨道转辙系统(也称为道岔)尤其重要，因为出轨风险可能带来巨大的损失。在这些应用中，如果转辙装置快速、紧凑、可靠，并且能够提供两个以上标准状态(直线路线和道岔路线)，则意味着能够在降低成本、降低风险、增加负载量和改进操作速度等方面带来各种改进。
在一些现代或新生应用的具体案例中，比如个人快速运输系统(PRT)或其他自动导轨运输系统(AGT)，快速且可靠的轨道转辙技术不仅可以克服许多缺点和不足，而且可以显著增加其负载量，因此使得这些新型破坏性运输系统在中等或高运输量需求下绝对可行。相同的思路适用于在工厂或其他工业设施中使用的一些基于轨道的材料/产品搬运系统。
在景点公园/主题乐园等中的游乐设施的具体案例中，如果导轨转辙系统快速可靠，并且同时能够与具有包轨轮廓的车轮组合件兼容，则不仅可以克服许多缺点，而且还可以使该产业中的过山车或类似景观升级换代，极大地提高其容量、客户享受价值以及随之而来的商业利益。
一些尝试的解决方案试图克服所提及的缺点和不利条件和/或弥补所提及的潜在可能性，但仅是部分地、不足地的或实际上不方便地克服和/或弥补。以下是一些例子：
-专利US 1,112,965或US 4,015,805涉及尖轨滑动装置，该系统能够通过推动和滑动一对尖轨进入与基本轨的接合位置而在两个轨道之间进行变换。
-专利US 2010/0,147,183和US 6,273,000涉及横轴旋转引导装置，该系统能够通过使全轨道段绕横向于主轨道路径放置的竖直轴线旋转或枢转而在水平面上的两个轨道之间进行变换。
-专利US 8,020,49和US 7,997,540涉及纵向轴线旋转引导装置，该系统允许通过每个轨道一个单独机构(而不是针对轨道的每个铁轨的机械独立的轨道转辙单元)在两个轨道之间进行变换，该机构基于附接有全轨道段的筒形或管状构件，该筒形或管状构件绕纵向放置并平行于主轨道路径的轴线旋转。
-专利US 3,313,243还涉及纵向轴线旋转引导装置，其中整个轨道段附接到滚筒，但是具体地提供了设计用于布置在水平面上的‘悬挂轨道和单轨'的分岔点轨道转辙应用的两个尖轨系统。
-专利GB 2,516,706涉及特殊的连接和竖直-横向运动，并提出了一种系统，该系统通过一对尖轨的竖直和横向运动在水平面上的两个轨道之间变换，以便利用新型连接型材结构使它们与对应的基本轨接合。
-专利US 4,030,422涉及具有竖直布局的导轨的变换，并且提出了一种用于在竖直放置的两个轨道(一个轨道在另一个之上)之间变换被引导的车辆的系统。
-专利CN 18,660,871涉及一种用于单轨轨道的跨骑式单轨轨道的单轨堆垛组合件，该单轨堆垛组合件具有可旋转组件，该可旋转组件总是包括连接到滚动齿轮上的分支尖轨，并且不具有可旋转毂，包括直接附接到直尖轨的两侧上的尖轨，直尖轨被可旋转组的旋转轴线横穿；正如所限定的，所涉及的发明限于具有单轨铁轨的应用，而不限于具有双轨轨道的铁轨的应用，并且所述铁轨具有矩形截面，矩形截面具有一个顶部纵向平坦滚动表面和一个侧向引导表面，并且本发明还限于具有水平布局的分岔轨尖的应用。
-专利GB 1,404,648公开了用于运输系统的单轨轨道组合件，其中单轨轨道的铁轨具有矩形横截面或接近竖直侧面部分，由具有侧向导引的车辆使用；因此，特别设计用于仅使用一个铁轨而不是两个铁轨的轨道的运输系统，并且用于仅需要与轨道的侧面之一额外引导接触的车辆，如传统铁路的情况。它被定义为提供从主轨道的一部分(具体为水平的)到其他轨道部分(也具体为水平的)的替代路径；因此，它被具体地设计为解决水平布局中的轨尖，其中从主轨道的分岔只能是水平的，而不可能是垂直的；这是可以理解的，因为竖直布局意味着主轨道路径和运动中的竖直车辆重量支撑力没有位于旋转轴线的正上方，而是水平地偏离旋转轴线，这样的情况又意味着不仅车辆通过间隙要求不同，而且使尖轨旋转并且将它们稳定地保持在它们的接合位置中的物理动力学也非常不同。所公开的组合件表现出可旋转组件的质量相对于其旋转轴线的分布明显不平衡，因为它的所有尖轨被放置在旋转轴线的一侧并且被限制在最大为110°的截面角度范围内。可旋转组件的旋转轴线与其惯性矩的主轴线之间的这种显著的未对准意味着旋转运动非常难以驱动和控制，因为它们需要非恒定的、变化很大的力，正力(推进力)、零力和负力(保持力)，来驱动可旋转组件从角度范围的一个极端枢转运动到另一个极端，这是使质心在旋转轴线上方左右枢转，即使当寻求质心相对于旋转轴线的最小角度运动和最小水平位移时。
可旋转组件经由最短的角路径(即，在旋转轴线的上方而不在旋转轴线的下方)的枢转会造成当尖轨旋转进入或离开其接合位置时尖轨的移动本体伸出到水平路径平面上方而导致体积间隙冲突。
其将尖轨具体紧密地约束在可旋转组件内这一技术特征使得本发明对于更复杂的轨道轮廓无效，这些轨道轮廓例如是普通过山车的轨道，过山车要求车轮组合件对轨道进行顶部、一侧向和底侧包绕。
相对于最后引用的这些文献，重要的是指出，通常已知的单轨交通运输系统所特有的单轨转辙单元解决方案并不适于简单地与其他相同的单轨转辙单元组合而用作双轨轨道转辙单元的铁轨转辙单元。由于以下原因，双轨轨道转辙单元比简单地将两个单轨转辙单元放在一起要复杂得多：
-双轨轨道转辙单元需要在其两个铁轨转辙单元上精确且精密地执行同步和一致的变换动作。
-双轨轨道转辙单元需要其铁轨转辙单元的构造和形状(例如，曲率轮廓、纵向长度、远端长度)不同但是特别一致的，这取决于轨道转辙单元及其轨道转辙单元所作用的轨道和铁轨路径所需的曲率以及倾斜程度，还取决于车轮组合件的构造(例如，相对于轨道的内部/外部位置、相对于轨道的左侧/右侧位置、车轮的包轨范围)和支撑车辆的铁轨部分。
-双轨轨道转辙单元需要解决明显更多的余隙问题，以便不仅在同一单轨转辙器的体积范围内，而且在属于同一双轨轨道转辙单元的其他铁轨转辙器的范围内，避免尖轨之间以及尖轨和定轨与保持它们的结构之间的干扰。
-由于所有上述原因，功能良好的双轨轨道转辙单元需要一对铁轨转辙单元，该对铁轨转辙单元特别紧凑、快速和可靠，并且特别地成形成并配置成彼此互连且一致地工作。
总之，在现有技术的情况下，通过本发明，应当可以克服已知导轨转辙系统和方法的许多一般缺点和不足，并且基本上克服与它们物理动力学较差和所导致的困难相关的那些缺点和不足，从而轻松且高效地驱动和控制它们的运动。此外，本发明可以对改进普通铁路转辙，增加游乐乘坐装置中的乘客负载量，以及为促进革命性快速公共交通系统的确定实施提出重大技术贡献。
本发明提供改进的方法和设备，能够对沿着导轨输送的货物或乘客所遵循的路径进行选择性变换，这样的方法和设备适用于使用车辆来变换导轨。在本说明书中，术语“车辆”应广义地理解为包含或分组货物或乘客以便于它们沿导轨移动的任何物理实体，例如列车、手推车、个人快速运输车辆(吊舱)、货车、车厢等。
本发明的一个更特别的目的是提供这样的方法和设备，其可用于需要机构占地面积减小、重量较轻和复杂度较低(可移动机械引导部件较少)的应用中。本发明的一个非常具体的目的是提供一种方法和设备，其需要的尖轨驱动力量值最小且可变性最小，而得到最高的装置能量效率、精度和易控制程度。
本发明的另一个目的是提供这样的方法和设备，其可用于需要快速操作、间距最小并且连续的分岔点或会聚点之间的距离最小的应用中。
本发明的另一个目的是提供这样的方法和设备，其可用于需要变换到在竖直或倾斜平面上分岔/会聚的分岔/会聚轨道路径的应用，路径在数量上可以多于两个，并且可以具有不同的曲率轮廓。
本发明的另一个目的是提供这样的方法和设备，其可用于具有滚动、滑动或滑行机构的应用中，这些机构需要包裹铁轨周边的很大一部分。
本发明的另一个目的是提供这样的方法和装置，其可用于不仅需要在单个轨道分成多个轨道的导轨点(或分岔点)处使车辆转辙，而且需要在会聚点(多个轨道会聚成单个轨道的导轨点)处使车辆转辙，或者需要在交叉点(配置为分岔点和会聚点的组合)处是车辆转辙的应用。
发明内容
在第一实施例中，本解决方案涉及一种铁轨转辙单元，其用于一次仅变换一个铁轨段，该铁轨转辙单元或者单独地运作，比如在单轨轨道转辙单元中，或者与其他相同单元组合地运作，比如在多轨轨道转辙单元中，其中，铁轨转辙单元为轨道转辙单元的一部分，轨道转辙单元为轨道转辙系统的一部分，并且轨道转辙系统为车辆引导系统的一部分，车辆引导系统包括车辆和导轨、标准固定轨或“共轨”、特殊固定铁轨段或“定轨”，以及特殊活动铁轨段或“尖轨”，铁轨转辙单元包括：
-一组可旋转部件，或“可旋转组件”，以及
-一组固定部件，或“固定组(SS)”；
可旋转组件还包括：
-“可旋转毂”，
-一组两个、三个或更多个尖轨，
-一组辅助部件，以便于将尖轨附接至可旋转毂，且/或优化可旋转组件的物理属性，且/或便于精确控制可旋转组件的旋转运动；
固定组还包括：
-一个主定轨，
-一组两个、三个或更多个分支定轨，
-支撑结构；
其中，主定轨在主定轨的“外端”或主定轨的离可旋转组件距离最远且与主定轨的“内端”相对的端部处牢固地固定到共轨；
其中，分支定轨在分支定轨的“外端”或分支定轨的离可旋转组件距离最远且与定轨的“内端”相对的端部处牢固地固定到共轨，其中，当处于处于正常操作模式时，尖轨的数量与分支定轨的数量相等，其中，每个尖轨被设计成其能够“致动”或接合到定常操作位置，该定常操作位置被称为与对应的分支定轨对齐和/或连接的“有效位置“，其中，每个尖轨固定地附接在距可旋转毂的旋转轴线一定距离处，使得可旋转毂围绕旋转轴线的旋转运动能够使尖轨中的每一个与对应的定轨选择性地致动，其中，致动任一尖轨涉及将所谓的“主端”与主定轨的内端对齐和/或连接，以及将所谓的“分支端”与对应的分支定轨的对应内端对齐和/或连接，其目的在于将车辆双向地输送或引导通过铁轨转辙单元，即或者从主定轨到任意分支定轨，或者从任意分支定轨到主定轨，或者同时允许双向运动，其中，铁轨转辙单元被配置为使以固定距离彼此间隔开的分支定轨的内分支端为车辆提供必要的间隙空间以被引导通过铁轨转辙单元，避免不足性干扰，其中，铁轨转辙单元被配置为使得分支定轨的内分支端不一定形成平面，并且如果形成平面，则它们形成的平面不一定具有水平性质，其中，可旋转组件原则上是以紧凑且质量中心平衡的方式配置的，以优化其围绕旋转轴线的惯性矩，并且其中，支撑结构稳固地支撑、加固和保护包括在铁轨转辙单元内的元件，并且如果合适，还将它们牢固地附接到地面和/或公共导轨结构。
本发明可以用于单轨、双轨和多轨轨道，也可以用于与基本上在铁轨上方周转的车辆(在铁轨上行驶)的运输解决方案，或可以用于在铁轨下方周转的车辆(从铁轨悬挂)的运输解决方案。
本发明还可以与‘T形’单轨导轨一起使用，‘T形’单轨导轨需要在单轨的左右两端处的顶侧、外侧向侧和/或底侧处具有车辆相互作用表面(例如引导磁悬浮车辆的那些导轨)，通过使用两个(而非一个)铁轨转辙单元，每个铁轨转辙单元用于变换该单轨轨道的一个侧向侧。
因为本发明不限于水平面(或任何平面)并且允许两个、三个或更多个尖轨，所以可以更灵活地对车辆进行转辙。本发明不限于尖轨的任何特定(或相同)曲率，从而允许转辙轨尖的设计更加自由。
当应用于分岔点上的轨道转辙问题时，本发明提供了一种解决方案，其中支撑装置和驱动装置可以布置在定轨的任一侧。本发明提供了一种解决方案，其中旋转轴线可以位于定轨的任一侧。
本发明可以包括轴布置，该轴布置可以接合活动轴、固定死轴或两者的组合。
本发明适用于多轨轨道分岔点和会聚点，以及交叉点(当考虑它们作为分岔点和会聚点的组合时)。
本发明不仅适用于分岔点(车辆从干线移动到支线)，还适用于会聚点(车辆从支线移动到干线)。
在第二实施例中，主定轨和尖轨被成形成和/或可以被配置成使得主定轨的内端与任意尖轨的主端之间能够通过主端处的配合型材或“主配合型材”进行接合，且/或其中，分支定轨和尖轨被成形成和/或被配置成使得分支定轨的内端与尖轨的对应分支端能够通过分支端处的配合型材或“分支配合型材”进行接合，其中，主配合型材包括
-被称为“母面”的主配合表面，其存在于主定轨的内端上，以及
-被称为“公面”的主配合表面，其与“母面”表面匹配并且可以分别存在于任意尖轨的主端上；
其中，分支配合型材包括:
-被称为“母面”的分支配合表面，其存在于任意分支定轨的内端上；以及
-被称为“公面”的主配合表面，其与对应的“母面”表面匹配并且可以分别存在于任意尖轨的分支端上，
其中，被称为母面的分支或主配合表面不一定主要为凹形，而称为公面的分支或主配合表面不一定主要为凸形，并且其中，配合型材被配置成使得尖轨与定轨之间能够牢固连接，并且被配置成便于尖轨平滑地移动到其与对应的固定轨接合的位置和从其与对应的定轨接合的位置移出。
在第三实施例中，配合型材中的至少一个可以被设计和配置成当已经到达尖轨的某个有效位置时便于使可旋转组件停止继续旋转运动，以便于维持尖轨所到达的有效位置，并且便于使可旋转组件的旋转运动的方向反转，以便离开尖轨所到达的有效位置，且/或其中，配合型材中的至少一个被配置成优选地借助于公配合表面和母配合表面的特定形状和/或借助于使用一组或多组配合型材轴承来促进尖轨平滑地且受控地移动到其与对应的分支定轨接合的有效位置和从其与对应的分支定轨接合的活动位置中移出，这些优选地是多组轴承和/或其他辅助机构以减少摩擦和/或控制与配合表面中的一者或两者成一体的表面之间的相对移动。
在第四实施例中，一组尖轨可以包括：
-形状基本上是直的尖轨，被称为“直尖轨”，
-形状基本上是弯曲的第一尖轨，称为“第一弯曲尖轨”，以及
-形状基本上是弯曲的第二尖轨，称为“第二弯曲尖轨”；
其中，一组分支定轨可以包括：
-被成形成和/或配置成与直尖轨连接的定轨，称为“直路径分支定轨”，
-被成形成和/或配置成与第一弯曲尖轨连接的定轨，称为“第一弯曲路径分支定轨”，
-被成形成和/或配置成与第二弯曲尖轨连接的定轨，称为“第二弯曲路径分支定轨”；
其中，当直尖轨旋转至有效位置时，直尖轨同时在主端与主定轨相接合并且在分支端与对应的直路径分支定轨相接合，其中，当第一弯曲尖轨旋转至有效位置时，第一弯曲尖轨同时在主端与主定轨相接合并且在分支端与对应的第一弯曲路径分支定轨相接合，其中，当第二弯曲尖轨旋转至有效位置时，第二弯曲尖轨同时在主端与主定轨相接合并且在分支端与对应的第二弯曲路径分支定轨相接合，其中，尖轨(直尖轨、第一弯曲尖轨和第二弯曲尖轨)与对应的定轨(直路径分支定轨、第一弯曲路径分支定轨和第二弯曲路径分支定轨)之间的所有接合的目的在于在尖轨与对应的定轨之间以双向方式(在一个方向上、在另一个方向上或在两个方向上)提供连续的车行道表面和/或连续的连接，其中，为了优化可旋转毂与尖轨的组合的牢固性和紧凑性，第一弯曲尖轨和第二弯曲尖轨优选地被配置成形成大致平行的平面，并且其中，为了促进简化尖轨与主定轨的接合，尖轨的主端被配置在同一平面内并且距旋转轴线相同的垂直距离，并且弯曲尖轨的主端被配置在相对于旋转轴线彼此大致径向相对的位置。
在第五实施例中，第一弯曲尖轨和第二弯曲尖轨可以具有不同的曲率轮廓。
在另一实施例中，铁轨转辙单元还可以包括轴布置，以便于可旋转组件的旋转运动，其中，可旋转毂稳固地支撑尖轨，从而通过围绕纵向横穿该轴布置的固定轴线的选择性旋转运动来将尖轨准确地放置在它们的有效位置。
在第六实施例中，铁轨转辙单元还可以包括致动器布置，致动器布置提供并传递用于使可旋转组件进行旋转运动的必要驱动，其中，致动器布置可以能够仅对一个可旋转组件致动或者同时对不同铁轨转辙单元的两个或更多个可旋转组件致动。
在第七实施例中，铁轨转辙单元还可以包括用于止挡可旋转组件的角位置的机构，其被称为位置止挡机构，用于通过由控制系统操作且/或与可旋转毂的角运动机械联接的多点闩锁机构来牢固、快速且及时地止挡和解锁可旋转组件，从而确保和/或再次确定尖轨与定轨之间的接合的精度和坚固性，其中，位置止挡机构可以能够仅对一个可旋转组件或对不同铁轨转辙单元的两个或更多个可旋转组件操作。
在第八实施例中，铁轨转辙单元还可以包括接合引导系统，其目的在于在过渡阶段期间实现可旋转毂和尖轨的受控旋转运动，和/或将尖轨的端部精确地引导成与定轨的对应端部精确地和/或平滑地接合。
在第九实施例中，接合引导系统可以包括：
-一组一个或多个固定接合引导件，
-一组一个或多个接合导向轴承；以及
-一组一个或多个可旋转接合部件；
其中，接合导向轴承优选地是圆柱形滚柱轴承或滚针轴承和/或用于减少表面之间的摩擦和/或控制相对移动的任何其他辅助机构，接合导向轴承被配置成促进固定接合引导件的固定表面与可旋转接合部件的移动表面之间的相互作用，以精确地控制它们的相对运动和/或减小它们之间的潜在摩擦和约束，最终目的是实现尖轨与对应的定轨之间的快速、平滑且精确的接合，并且其中，可旋转接合部件提供表面以直接地或借助于接合导向轴承与固定接合引导件相互作用，可旋转接合部件稳固地固定于可旋转组件，与可旋转毂和/或尖轨和/或辅助部件整合，并且可以与尖轨的端部的配合型材整合。
在第十实施例中，一组固定接合引导件可以包括：
-放置于最外环的一个或多个固定接合引导件，形成具有向内弯曲的引导表面-称为“凹形引导表面”，和/或
-放置于最内环的一个或多个固定接合引导件，形成具有向外弯曲的引导表面-称为“凸形引导表面”；
其中，凹形或凸形引导表面不一定是连续的，并且如果是连续的，则它们的大致形状为覆盖高达约180度的拱形，其中，凹形或凸形引导表面是基本上同心的并且共用可旋转毂的同一旋转轴线，并且其中，与分支定轨的内端邻近的凹形或凸形引导表面稳固地固定于分支定轨，并且凹形或凸形引导表面被配置成使得尖轨的端部(以及其配合型材，如果存在的话)与定轨的对应端部(以及其配合型材，如果存在的话)能够平滑且精确地接合。
在第十一实施例中，为了使松弛最小、促进可旋转组件的旋转运动的减速并因此改善到达有效位置时定轨与尖轨之间的连接的最终速度和准确度，至少一个凹形引导表面的曲率轮廓的曲率半径可以在固定接合引导件的一个或两个端部处和/或在固定接合引导件的中间部分处略微且渐进地减小，且/或至少一个凸形引导表面的曲率轮廓的曲率半径在固定接合引导件的一个或两个端部处和/或在固定接合引导件的中间部分处略微且渐进地增大。
在第十二实施例中，至少一个可旋转接合部件被成形为整合尖轨的不同分支端的配合型材，并且提供允许同时与凹形引导表面和凸形引导表面相互作用的表面。
在第十三实施例中，一种轨道转辙单元，用于使轨道或导轨的段能够进行受控的选择性变换，轨道转辙单元包括：
-一个或多个根据前述权利要求所述的铁轨转辙单元，
-连接到电子操作控制系统或其一部分的一组部件，
-支撑结构；
其中，铁轨转辙单元的数量等于组成受轨道转辙单元影响的轨道段的铁轨的数量，其中，轨道转辙单元被配置为使得铁轨转辙单元的分支定轨的内分支端不一定形成平面，并且如果形成平面，则它们形成的平面不一定具有水平性质，其中，当包括多于一个的铁轨转辙单元并且它们处于正常操作模式时，铁轨转辙单元应当以同时的方式操作，但不一定借助于它们之间的机械连接，并且不一定以精确同步的方式操作，其中，当包括多于一个的铁轨转辙单元并且在它们处于正常操作模式时，铁轨转辙单元应当一致地操作，以便形成供车辆沿着轨道连续移动的可行路径，并且其中，支撑结构稳固地支撑、加固和保护包括在轨道转辙单元内的元件，并且如果合适，还将它们牢固地附接到地面和/或公共导轨结构，或者将它们与铁轨转辙单元的支撑结构整合。
在第十四实施例中，可以从轨道的外部支撑导轨铁轨，和/或从轨道的内部将车轮组合件的多组车轮包裹在铁轨周围；且/或对轨道的宽度和/或车身的最大宽度进行适配而不考虑车轮组合件或车身宽度，使得车辆在被引导通过轨道转辙单元时能够配合在同一轨道的两个铁轨之间的水平间隙内并且通过轨道转辙单元而不受到任何不足性干扰；且/或在分支定轨的内端基本上使铁轨上方和下方的间隙最小；且/或将车轮组合件的顶部高度最小化至其顶部轮的高度；且/或将车轮组合件的底部高度最小化至其底部轮的高度，同时使车轮组合件总是能够通过轨道转辙单元而不受到任何不足性干扰；且/或使分岔/会聚点中的轨道渐进式地竖直远离/接近，从而避免导轨的被称为“直导轨段”的部分中的轨道侧弯，该部分连接至分支定轨并且因此邻近轨道转辙单元；且/或通过最小化车身的顶部高度和/或最小化车身的底部高度来减小直导轨段的纵向长度；且/或通过直接或间接地应用上述限制中的一些或全部来对轨道转辙单元邻近的导轨段和/或通用公共导轨和/或行驶通过轨道转辙单元的车辆进行适配。
第十四实施例可以对应一种轨道转辙单元，该轨道转辙单元还包括：
-一套设计准则，
-通过直接或间接地应用设计准则中的全部或一些来对邻近轨道转辙单元的导轨段进行适配，
-通过直接或间接地应用设计准则中的全部或一些来对通用公共导轨进行适配，
-通过直接或间接地应用设计准则中的全部或一些来对行驶通过轨道转辙单元的车辆进行适配；
其中，已经通过直接或间接应用设计准则中的一些或全部来对轨道转辙单元进行适配，其中，第一设计准则包括：
-从轨道的外部支撑导轨铁轨，并且从轨道的内部将车轮组合件的多组车轮包裹在铁轨周围；
其中，第二设计准则包括：
-对轨道的宽度和/或车身的最大宽度进行适配而不考虑车轮组合件或“车身宽度”，使得车辆在被引导通过轨道转辙单元时能够配合在同一轨道的两个铁轨之间的水平间隙内并且通过轨道转辙单元而不受到任何不足性干扰；
其中，第三设计准则包括：
-在分支定轨的内端基本上使铁轨上方和下方的间隙最小，
-且/或将车轮组合件的顶部高度最小化至其顶部轮的高度，
-且/或将车轮组合件的底部高度最小化至其底部轮的高度，
同时使车轮组合件总是能够通过轨道转辙单元而不受到任何不足性干扰，其中，第四设计准则包括：
-使分岔/会聚点中的轨道渐进式地竖直远离/接近，从而避免导轨的被称为“直导轨段”的部分中的轨道侧弯，该部分连接至分支定轨并且因此邻近轨道转辙单元；
并且其中，第五设计准则包括
-通过最小化车身的顶部高度和/或最小化车身的底部高度来减小根据第四设计准则得到的直导轨段的纵向长度；
在第十五实施例中，一种轨道转辙系统，用于使车辆引导系统的多个轨道段能够进行协调受控的选择性变换，该轨道转辙系统包括：
-根据权利要求13或14所述的一个或多个轨道转辙单元，
-电子操作控制系统，以及
-支撑结构；
其中，电子操作控制系统管理一个或多个轨道转辙单元，包括激活、耦合、验证、维护和控制轨道转辙单元及其铁轨转辙单元的功能，并且其中，支撑结构稳固地支撑、加固和保护包括在轨道转辙单元内的元件，并且如果合适，还将它们牢固地附接到地面和/或公共导轨结构，或者将它们与轨道转辙单元的支撑结构整合。
在第十六实施例中，轨道转辙单元可以最佳地用于双向水平布局转辙轨尖，双向水平布置转辙轨尖需要完全连续的与车辆相互作用的铁轨表面而不排除现有的铁轨交叉，基本上通过将每个轨道转辙单元配置成具有足够长且充分成形的外曲线弯曲尖轨，其分支端实际上超过位于两个铁轨转辙单元的轴线之间的平分线平面，并且其牢固的附接至可旋转毂。在该实施例中，内曲线弯曲尖轨的纵向尺寸显著小于外曲线弯曲尖轨的纵向尺寸，并且在没有接合引导系统的额外支撑的情况下，内曲线弯曲尖轨自由旋转，如同外曲线弯曲尖轨的情况。在所提及的实施例中，每个铁轨转辙单元的接合引导系统的形状重叠并且彼此整合，以避免可能与尖轨的旋转存在冲突，这当然也可以仅在两个铁轨转辙单元的旋转运动正确同步时实现。在一个替代性实施例中，每个铁轨转辙单元可以设置有具有相同纵向长度(但仍具有不同曲率轮廓)的弯曲尖轨，并且设置有由两个弯曲尖轨的分支端同时使用的接合引导系统。
附图说明
图1A(现有技术)是三向分岔轨道转辙问题的示意性俯视图，在该情况下，利用顺序布置的两个常规双向轨道转辙装置来解决该问题；
图1B是与图1A相同的问题的相同视图，但是根据本发明实施例只利用一个轨道转辙单元来解决该问题；
图2A(现有技术)是五向分岔轨道转辙问题的示意性俯视图，在该情况下，利用顺序布置的四个常规双向轨道转辙装置来解决该问题；
图2B是与图2A相同的问题的相同视图，但是根据本发明实施例只利用两个轨道转辙单元来解决该问题；
图3是竖直布局三向分岔轨道转辙问题的基本示意性透视图，在该情况下，利用根据本发明优选实施例的轨道转辙单元来解决该问题；
图4是与图3所示相同的另一(放大)基本示意透视图；
图5是竖直布局三向分岔轨道转辙问题的基本示意性透视图，在该情况下，利用根据本发明可能实施例的轨道转辙单元来解决该问题，可能适用于某些慢速且/或重载应用情况；
图6A(现有技术)是在普通铁路情况下的铁轨与车轮简单接触的示意性前截面图，其可以由常规转辙装置以及根据本发明实施例的转辙装置来解决；
图6B(现有技术)是在现代过山车情况下的铁轨与车轮组合件包裹接触的示意性截面图，其可以由常规转辙装置以及根据本发明实施例的转辙装置来解决；
图7A(现有技术)是示出双轨轨道以及包裹车轮组合件的实例的示意性前截面图，其中从轨道的内侧支撑铁轨，车轮组合件从轨道的外侧包裹铁轨，本发明的铁轨转辙单元可以用于该应用情况，但不是根据优选实施例；
图7B(现有技术)是示出双轨轨道以及包裹车轮组合件的实例的示意性前剖视图，其中从轨道的外侧支撑铁轨，车轮组合件从轨道的内侧包裹铁轨，本发明的轨道转辙单元可以用于该应用情况，但不是根据优选实施例；
图8(现有技术)是示出双轨轨道和相应的轨道车辆的实例的示意性截面图，其中不遵循本发明中提出的设计准则，本发明的轨道转辙单元可以用于该应用情况，但不是根据优选实施例；
图9是示出双轨轨道的分岔点的实例的示意性截面图，其中轨道转辙单元和轨道车辆遵循根据本发明优选实施例的设计准则；
图10A是本发明优选实施例中的位于三向竖直布局分岔点处的被配置成用于(双轨轨道的)左轨的铁轨转辙单元的示意性侧视图，其中‘直’位置有效；
图10B是表示在图10A中的剖面(SP)的示意性后视图；
图11A是与图11A/B相同的铁轨转辙单元的示意性侧视图，但是‘上’位置有效；
图11B是表示在图11A中的剖面(SP)的示意性后视图；
图12A是与图10A/B至11A/B相同的铁轨转辙单元的示意性侧视图，但是‘下’位置有效；
图12B是图12A所示的剖面(SP)的示意性后视图；
图13是本发明优选实施例中的位于会聚点(而不是分岔点)的三向竖直布局处的被配置成用于(双轨轨道的)左轨的铁轨转辙单元的示意性侧视图，其中‘下’位置有效；
图14是本发明优选实施例中的具有两个固定接合引导件(一个具有凹形接合表面，另一个具有凸形接合表面)的改进的接合引导系统的示意性剖视图，其中接合表面呈现渐进的曲率变化；
图15A是本发明优选实施例中的位于分岔点处的被配置为用于双轨轨道的右轨(不是图10A/B至12A/B中的左轨)的三向竖直布局铁轨转辙单元的透视图(从前侧/主侧的左侧)，其中'下'位置已经有效，图中仅示出了可旋转组件(包括可旋转毂、尖轨、多组轴承、接合导向轴承、可移动引导部件以及辅助部件)；
图15B是与图15A中所示相同的透视图(从后侧/分支侧的右侧)；
图16A是与图15A/B相同的铁轨转辙单元的透视图(从图15A的同一视角)，其中仅示出了静止元件：共轨、定轨、接合引导件以及固定轴(非支撑结构)；
图16B是与图16A中所示相同的透视图(从图15B的同一视角)；
图17A是与图15A/B和图16A/B相同的铁轨转辙单元的透视图(从图15A和图16A的同一视角)，其中图15A/B的所有可旋转元件和图16A/B的所有固定元件被共同示出；
图17B是与图17A中所示相同的透视图(从图15B和图16B的同一视角)，但还包括可能的致动器布置的位置；
图18是与图17B中所示相同的透视图(从图15B、图16B和图17B的同一视角)，但还包括可能的支撑结构；
图19是可能的致动器布置的透视图，该致动器布置包括电机、驱动-传动机构，以及与可旋转毂整合的部分齿轮(不包括支撑结构元件)。
图20是本发明优选实施例中的位于三向(向上、直通向前以及向下)竖直布局分岔点处的被配置成用于(双轨轨道的)左轨的铁轨转辙单元的可旋转组件的示意性截面图，其中‘向上’位置有效，弯曲尖轨具有不同的曲率轮廓；
图21(现有技术)是被配置成用于三向竖直布局分岔点的已知的单轨转辙单元的可旋转组件的示意性截面图，其中'向上'位置有效，并且其中要解决的转辙问题和尖轨的车辆相互作用表面具有与图22相同的形状和尺寸；
图22是本发明优选实施例中的三向(向左、直通和向右)水平布局分岔点处的被配置为用于双轨轨道(因此具有不同曲率轮廓的弯曲尖轨)的左轨的铁轨转辙单元的仅可旋转组件的示意性横截面图，其中'向左'位置有效；
图23(现有技术)是也被配置成用于三向水平布局分岔点的已知的单轨转辙单元的可旋转组件的示意性截面图，其中'向左'位置有效，并且其中要解决的转辙问题和尖轨的车辆相互作用表面具有与图20相同的形状和尺寸；
图24A是本发明优选实施例中的具有两个(左和右)铁轨转辙单元的轨道转辙单元的简化透视图(从前侧/主侧的右侧)，其被配置用于三向(向左、直通和向右)水平布局分岔点，其中'向左'位置已经有效，其中铁轨具有矩形截面，并且其中铁轨的交叉在轨道转辙单元外部解决；
图24B是与图24A相同的轨道转辙单元的相同视图，但是’直通'位置有效；
图24C是与图24A和图24B相同的轨道转辙单元的相同视图，但是'向右'位置有效；
图25A是本发明优选实施例中的具有两个(左和右)铁轨转辙单元的轨道转辙单元的简化透视图(从前侧/主侧的右侧)，其被配置用于二向(向左和向右)水平布局分岔点，其中'向左'位置已经有效，其中铁轨具有圆形截面，并且其中铁轨的交叉由轨道转辙单元有效解决；
图25B是与图25A相同的轨道转辙单元的相同视图，但是’向右'位置有效；
图26A是具有支撑和质心平衡辅助部件的可旋转组件的透视图(从后侧/分支侧的右侧)。
图26B是与图26A相同的可旋转组件的透视图(从前侧/主侧的右侧)。
图27是与图20所示相同的用于三向的可旋转组件的仅主要部分的示意性截面图。
图28是与图27的可旋转组件等效的旋转组件的示意性截面图，但是其中尖轨的各部分不具有类似矩形的轮廓而是圆形轮廓。
图29是与图22相同的可旋转组件的仅主要部分的示意性截面图。
图30是与图29的旋转组件等效的旋转组件的示意性截面图，但是其中尖轨的区段不具有类似矩形的轮廓而是圆形的轮廓。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述轨道转辙系统的实施例。
铁轨转辙单元
本文披露的被称为‘铁轨转辙单元’(RSU)的装置能够选择性地对导轨的一个铁轨段进行变换，该铁轨转辙单元单独运行(比如在单轨轨道转辙装置中)或与其他相同单元组合运行(在多轨轨道转辙装置中)。
铁轨转辙单元(RSU)是能够对轨道段进行受控的选择性变换的更宽广(ampler)系统的一部分，该系统称为“轨道转辙单元”(TSU)。轨道转辙单元(TSU)是能够对多个轨道段进行受控的选择性变换的更宽广(ampler)系统的一部分，该系统称为“轨道转辙系统”(TSS)。轨道转辙系统(TSS)是能够沿着导轨引导车辆的更宽广(ampler)系统的一部分，该系统称为“车辆引导系统”(VGS)。车辆引导系统(VGS)包括“导轨”和“车辆”。
导轨包括标准固定轨或“共轨”(CR)以及作为导轨点的主要部件的特殊导轨段。铁轨段可以分为可活动铁轨段或“尖轨”(SWR0/1/2/..)，以及固定铁轨段或“定轨”。定轨又可以分为主要铁轨段或“主定轨”(MFR)和次要分支铁轨段或“分支定轨”(BFR0/1/2/..)。
车辆可以是火车、手推车、吊舱、货车、车厢等(或包含或分组货物或乘客以便于使其沿导轨移动的任何物理实体)，可以包括沿着导轨移动的不同机构(例如基于车轮的那些机构)，称为“车轮组合件”(WA)。这些可以包括不同组的“车轮”(或类似的机构，以便于使实心可移动元件相对于静止表面以最小摩擦运动)。车轮可以分为“顶部轮”(tW)或“支撑轮”(支撑车辆的重量并且通常在铁轨的顶部上行驶的车轮)、“侧轮”(sW)或“导向轮”(支撑对车辆的侧向导向并且通常在铁轨的一侧上行驶的车轮)以及“底部轮”(bW)或“上止轮”(防止车辆离开轨道并紧靠着铁轨的底部行驶的车轮)。图6A示出了典型铁路的简单轮-轨接触，其中顶部轮(tW)支撑车辆的重量并且沿着共轨并且在共轨上移动。与之相对比，图6B示出了典型的过山车的轮-轨接触的更复杂的实例，其中包括三组车轮(tW、sW和bW)的车轮组合件(WA)包裹在共轨(CR)周围。
铁轨转辙单元(RSU)包括一组可旋转部件或“可旋转组件”(RE)，以及一组固定固件或“固定组”(SS)。可旋转组件(RE)还包括“可旋转毂”(RH)、一组两个、三个或更多个尖轨(SWR0/1/2/..)、一组辅助部件(AC1/2/3/..)，以便于将尖轨附接至可旋转毂和/或优化可旋转组件的物理属性(体积、质量、硬度、围绕旋转轴线的惯性矩)和/或便于可旋转组件的旋转运动的精确控制。固定组(SS)还包括主定轨(MFR)、一组两个、三个或更多个分支定轨(BFR0/1/2/..)以及支撑结构(ST)。
参照图10A/B至12A/B和图13，铁轨转辙单元(RSU)包括可旋转的筒体或“可旋转毂”(RH)、一组尖轨(SWR0/1/2)、主定轨(MFR)、一组分支定轨(BFR0/1/2)以及轴布置(SA)。在图10A/B至12A/B、图13、图14以及图16至17A/B中，还可以理解一种促进尖轨与定轨接合的系统或“接合引导系统”(EGS)。在图17A/B和图19中，还可以理解一种无结构元件的可能的致动器布置(AA)。
图15A/B示出了作为可旋转组件的一部分的仅可移动元件的三维透视图，而图16A/B示出了作为固定组(SS)的一部分的基本“定”元件，不包括结构(ST)。图17A/B共同示出了一起旋转和固定的元件。图18示出了与图17A/B中相同的结构，但包括可能的结构(ST)。
主定轨
参照图10A/B至12A/B和图13，主定轨(MFR)被示出为简单的实心直轨段(尽管它也可以是空心的或具有非直轮廓)。主定轨(MFR)在其外端(eMFR)通过标准导轨连接附接到共轨(CR)，并且主定轨(MFR)被安装成便于其内端(iMFR)通过配合型材与尖轨的主端(mSWR/1/2)精确且牢固地接合。
在示出了分岔点的图10A/B至12A/B中，主定轨(MFR)被放置在铁轨转辙单元(RSU)的入站侧，引导车轮组合件(WA)进入铁轨转辙单元(RSU)的活跃尖轨(SWR0/1/2)的平移运动(TraM)。在图13中，其示出了会聚点而非分岔点，主定轨(MFR)被放置在铁轨转辙单元(RSU)的出站侧，引导车轮组合件(WA)离开铁轨转辙单元(RSU)进入共轨(CR)的平移运动(TraM)。
分支定轨
参照图10A/B至12A/B和图13，分支定轨(BFR0/1/2)被示出为简单的实心铁轨段，或者是直的(BFR0)或者是弯曲的(BFR1和BFR2)(尽管它们也可以是中空的或者具有其他轮廓)。分支定轨(BFR0/1/2)在其外端(eBFR0/1/2)通过标准导轨连接附接至共轨(CR)，并且它们被安装成便于它们的内端(iBFR0/1/2)通过配合型材(BMP0/1/2)与尖轨的对应分支端(bSWR0/1/2)精确且牢固地接合。
在示出了分岔点的图10A/B至12A/B中，分支定轨(BFR0/1/2)被放置在铁轨转辙单元的出站侧，引导车轮组合件(WA)离开铁轨转辙单元(RSU)的平移运动(TraM)。在图13中，其示出了会聚点而非分岔点，分支定轨(BFR0/1/2)被放置在铁轨转辙单元的入站侧，引导车轮组合件(WA)平移运动(TraM)进入铁轨转辙单元(RSU)。
该组分支定轨优选地包括以下各项中的两项或三项的组合：一个被成形成和/或配置成与直尖轨连接的定轨，称为“直路径分支定轨”(BFR0)，一个被成形成和/或配置成与第一弯曲尖轨连接的定轨，称为“第一弯曲路径分支定轨”(BFR1)，一个被成形成和/或配置成与第二弯曲尖轨连接的定轨，称为“第二弯曲路径分支定轨”(BFR2)。
直路径分支定轨(BFR0)优选地在其外端(eBBR0)处固定到共轨(CR)上，并且被安装成便于其内端(iBFR0)通过一对公配合表面和母配合表面(fMMS0和mMMS0)与对应的直尖轨的分支端(bSWR0)相接合。
第一弯曲路径分支定轨(BFR1)优选地在其外端(eBBR1)处固定到共轨(CR)上，并且被安装成便于其内端(iBFR1)通过一对公配合表面和母配合表面(MMSf1和MMSm1)与对应的第一弯曲尖轨的分支端(bSWR1)相接合。
第二弯曲路径分支定轨(BFR2)优选地在其外端(eBBR2)处固定到共轨(CR)上，并且被安装成便于其内端(iBFR2)通过一对公配合表面和母配合表面(MMSf2和MMSm2)与对应的第二弯曲尖轨的分支端(bSWR2)相接合。
尖轨
参照图10A/B至12A/B和图13，尖轨(SWR0/1/2)提供用于在主定轨(MFR)与分支定轨(BFR0/1/2)之间建立连接的不同替代方案。
该组尖轨优选地包括以下尖轨：
-一个形状基本上是直的尖轨，称为直尖轨(SWR0)，
-一个形状基本上是弯曲的第一尖轨，称为“第一弯曲尖轨”(SWR1)，以及
-一个形状基本上是弯曲的第二尖轨，称为“第二弯曲尖轨”(SWR2)。
直尖轨
参照图10A/B，当直尖轨(SWR0)被旋转到其有效位置时，其同时在主端(mSWR0)上与主定轨(MFR)接合并且在分支端(bSWR0)上与对应的直路径分支定轨(BFR0)接合，从而在定轨与尖轨之间提供足够连续的行驶表面(或连接水平)，以便引导车轮组合件(WA)的各组轮(tW、sW和bW)从主路径线路(ML)通过铁轨转换单元进入大致直形的分支线路(BL0)的路径的平移运动(TraM)。
参照图15A/B和图17A/B，直尖轨(SWR0)优选被配置成固定到可旋转毂(RH)的外表面，平行于旋转轴线(Ax)，使得其能够旋转到其有效位置以同时在一端上与主定轨(MFR)接合并在另一端上与其对应的分支定轨(BFR0)接合，并且其主端(mSWR0)被放置成相对于旋转轴线(Ax)的垂直距离与其他尖轨的主端(mSWR1/2)相同。
在图13中，其示出了会聚点而非分岔点，铁轨转辙单元(RSU)示出了选定的'下'位置，在该'下'位置，第一弯曲尖轨(SWR1)通过在其一端(bSWR1)上与第一弯曲路径分支定轨(BFR1)的内端(iBFR1)连接并且在另一端(mSWR1)上与主定轨(MFR)的内端(iMFR)连接而位于其有效接合位置，从而能够引导车轮组合件(WA)通过轨道转辙单元(TSU)从第一弯曲路径线路(BL1)进入主线路(ML)的平移运动(TraM)。
第一弯曲尖轨
参照图10A/B，当第一弯曲尖轨(SWR1)被旋转到其有效位置时，其同时在主端(mSWR1)上与主定轨(MFR)接合并且在分支端(bSWR1)上与对应的第一弯曲路径分支定轨(BFR1)接合，从而在定轨与尖轨之间提供足够连续的行驶表面(或连接水平)，以便引导车轮组合件(WA)的各组轮(tW、sW和bW)从主路径线(ML)通过铁轨转换单元进入第一大致弯曲的分支线路(BL1)的路径的平移运动(TraM)。
参照图15A/B至图17A/B，第一弯曲尖轨(SWR1)优选地被配置成固定到可旋转毂(RH)的外表面上，在其分支端处背离旋转轴线(Ax)向外弯曲，其弯曲轮廓与第二弯曲尖轨(SWR2)不同，包含第一弯曲尖轨(SWR1)的平面近似平行于包含第二弯曲尖轨(SWR2)平面，并且其主端(mSWR1)被放置成相对于旋转轴线(Ax)的垂直距离与其他尖轨道的主端相同，并且处于与第二弯曲尖轨的主端(bSWR2)大致径向相对的位置。
第二弯曲尖轨
参照图10A/B，当第二弯曲尖轨(SWR2)被旋转到其有效位置时，其同时在主端(mSWR2)上与主定轨(MFR)接合并且在分支端(bSWR2)上与对应的第二弯曲路径分支定轨(BFR2)接合，从而在定轨与尖轨之间提供足够连续的行驶表面(或连接水平)，以便引导车轮组合件(WA)的各组轮(tW、sW和bW)从主路径线(ML)通过铁轨转换单元进入第二大致弯曲的分支线路(BL2)的路径的平移运动(TraM)。
参照图15A/B至图17A/B，第二弯曲尖轨(SWR2)优选地被配置成固定到可旋转毂(RH)的外表面上，在其分支端处背离旋转轴线(Ax)向外弯曲，其弯曲轮廓与第一弯曲尖轨(SWR1)不同，包含第二弯曲尖轨(SWR1)的平面近似平行于包含第一弯曲尖轨(SWR1)平面，并且其主端(mSWR2)被放置成相对于旋转轴线(Ax)的垂直距离与其他尖轨道的主端相同，并且处于与第一弯曲尖轨的主端(bSWR1)大致径向相对的位置。
可旋转毂
参照图10A/B至12A/B、图13以及图15A/B，可旋转毂(RH)牢固地并且紧凑地支撑一组尖轨(SWR0/1/2)并且将其保持在一起作为可旋转组件(RE)的一部分，从而通过围绕纵向横穿轴布置(SA)的旋转轴线(Ax)的选择性双向旋转运动(Rot)而将该组尖轨(SWR0/1/2)准确地旋转并将它们放置在它们的有效接合位置。
如图15A/B至图17A/B和图19所示，可旋转毂(RH)优选地被配置为具有沿着其旋转轴线(Ax)的圆柱形孔(CH)，圆柱形孔(CH)与包括固定轴或“死轴”(DS)的布置成一体。它还优选地被配置成接收用于其旋转运动(Rot)的必要的驱动力，旋转运动(Rot)直接地或通过大小齿轮机构或“驱动变速器”(DT)与致动器布置的电动机(Mot)相互作用，“驱动变速器”(DT)可以与齿轮或齿轮的一部分连接，齿轮附接或雕刻在可旋转毂或“轮毂齿轮”(HG)的外表面上。可旋转毂(RH)还优选地被安装成用于围绕沿着死轴(DS)的固定轴线(Ax)双向旋转(Rot)，死轴(DS)平行于主定轨(MFR)的内端方向放置并且位于大致相同的高度处(在竖直布局轨道转辙应用的情况下，如图15A/B所示)或其下方(在比如图5的水平布局轨道转辙应用的情况下)。
可旋转组件的物理动力差异
参照图20至21，它们都示出了同一三向竖直布局分岔转辙轨尖问题的相同截面图，以对一组三个尖轨进行变换并将其与同一车辆相互作用表面连接；然而，这两个图提供了完全不同的解决方案：图20示出了根据优选实施例的铁轨转辙单元(RSU)的可旋转组件(RE)，而图21示出了根据现有技术专利GB1,404,648的单轨转辙组合件的可旋转组件(RE)。图20至图21中例示的两个解决方案示出了被配置成连接主双轨轨道部分(未示出)的左轨与三个分支双轨轨道部分(也未示出)之一的左轨的装置的可旋转组件(RE)：一个保持顺直，一个竖直向上分岔，一个竖直向下分岔。两个图都示出了可旋转组件(RE)，其能够围绕旋转轴线(Ax)旋转，从而产生一组尖轨的旋转运动(Rot)，该组尖轨包括一个直尖轨(SWR0)、一个向上弯曲路径的弯曲尖轨(SWR1)以及一个向下弯曲路径的弯曲尖轨(SWR2)，它们都具有矩形横截面铁轨轮廓并且车辆相互作用表面被放置在它们的顶侧和它们的轨道内侧向侧；向上弯曲路径的弯曲尖轨(SWR1)被示出为放置在其有效接合位置，因此提供了沿着竖直向上分岔的分支轨道路径线路(BL)的连续铁轨连接。这两个图还示出了限定旋转轴线(Ax)的竖直平面(VAx)和水平平面(HAx)，以及水平面(HP)，水平面(HP)包含尖轨接合在其有效位置时的顶部车辆相互作用表面(TopS)的主端最高点。
铁轨的车辆相互作用表面被定义为铁轨的易于与经过车辆的与铁轨相互作用的部件(比如车轮组合件)相互作用的那些外表面。轨道部分的顶部车辆相互作用表面(TopS)被定义为放置在铁轨的顶部处的车辆相互作用表面。图20-21还差异化地指示了每个尖轨(SWR0/1/2)的尖轨主端最远点(FP)，所述尖轨(SWR0/1/2)的最远点(FP)被定义为所述尖轨的外表面的离旋转轴线(Ax)最远并且被包括在可旋转组件(RE)的主端处的横截面内的点。
图20的解决方案与图21的解决方案之间的差异如下：
在图20中，包含弯曲尖轨SWR1和SWR2的弯曲铁轨路径线路的平面彼此平行并且与旋转轴线(Ax)平行，因此永远不会与之交叉，而在图21中，所述相同的等效平面远非彼此平行或与旋转轴线(Ax)平行，因此与之交叉，彼此角位移不超过110°的角度。
在图20中，直尖轨(SWR0)的质心和成对分组的弯曲尖轨的质心(SWR1-2)被放置在旋转轴线(Ax)相对的两侧，而在图21中它们被放置在所述轴线的同一侧，所有三个尖轨都被限制在一个110°的角度范围内。
在图20中，可旋转组件(RE)的枢转旋转运动(Rot)发生在其旋转轴线(Ax)下方并且在180°角度范围内，而在图21中发生在旋转轴线(Ax)上方并且在110°角度范围内。
在图20中，每个尖轨(SWR0/1/2)的尖轨主端最远点(FP)与旋转轴线(Ax)等距离地偏移，其最小距离不超过所述尖轨的最宽的主端宽度的4倍，而在图21中，等效比率是大约6倍。图27至30将进一步阐明尖轨的主端宽度的定义。
在图20中，由于构造紧凑，尖轨(未示出)的支撑部件的可旋转组件(RE)是最小的，而在图21中，等效的支撑部件(SC)具有显著的长度，这意味着与图21的可旋转组件(RE)相比，图20的可旋转组件(RE)的预期重量(W)低得多。
在图20中，由于尖轨(SWR0/1/2)结构紧凑且质量分布平衡，可旋转组件(RE)的质心(CM)被假定为已经容易地与其旋转轴线(Ax)对准，而与图21的可旋转组件(RE)相比，可能不是这样，因为其支撑部件(SC)长且尖轨的质量分布(SWR0/1/2)不平衡；因此，在图20中，可旋转组件(RE)的旋转轴线与转动惯量主轴线对准，而在图21中，它们显然不是对准的。
在图20中，可旋转组件(RE)的旋转运动(Rot)所需的体积间隙(Cle)的截面面积在尺寸上比图21小得多，并且与图21相比，它不包括位于分支路径路线(BL)右侧的显著空间，这可能导致与经过车辆的车身严重冲突。体积间隙(Cle)的截面面积在图中用虚线表面描绘。
参照图22至23，图22示出了与图20的铁轨转辙单元(RSU)类似的轨道转辙单元，图23示出了与图21的铁轨转辙单元类似的现有技术的单轨转辙组合件，但是这两者现在都应用于具有水平布局的三向轨尖。两个解决方案都示出了被配置成连接主双轨轨道部分(未示出)的左轨与三个分支双轨轨道部分(也未示出)之一的左轨的可旋转组件(RE)：一个保持顺直，一个水平向左分岔，一个水平向右分岔。每个图都示出了可旋转组件(RE)，其能够围绕旋转轴线(Ax)旋转，从而产生一组尖轨的旋转运动(Rot)，该组尖轨包括一个直尖轨(SWR0)、一个向左弯曲路径的弯曲尖轨(SWR1)以及一个向右弯曲路径的弯曲尖轨(SWR2)，它们都具有矩形横截面铁轨轮廓；向左弯曲路径的弯曲尖轨(SWR1)被示出为放置在其有效接合位置，因此提供了沿着水平向右分岔的分支轨道路径线路(BL)的连续铁轨连接。这两个图还示出了限定旋转轴线(Ax)的竖直平面(VAx)和水平平面(HAx)，以及水平面(HP)，水平面(HP)包含尖轨接合在其有效位置时的顶部车辆相互作用表面(TopS)的主端最高点。如先前所定义的，这两个图还示出了每个尖轨(SWR0/1/2)的尖轨主端最远点(FP)。
图22的解决方案与图23的解决方案之间的差异如下：
在图22中，包含弯曲尖轨SWR1和SWR2的顶部车辆相互作用表面(TopS)的弯曲铁轨路径的平面彼此平行并且与旋转轴线(Ax)平行，因此永远不会与之交叉，而在图23中，所述相同的等效平面远非彼此平行或与旋转轴线(Ax)平行，因此与之交叉，彼此角位移不超过110°的角度。
在图22中，直尖轨(SWR0)的质心和成对分组的弯曲尖轨的质心(SWR1-2)被放置在旋转轴线(Ax)相对的两侧，而在图23中它们被放置在所述轴线的同一侧，所有三个尖轨都被限制在一个110°的角度范围内。
在图22中，可旋转组件(RE)的枢转旋转运动(Rot)发生在其旋转轴线(Ax)下方并且在180°角度范围内，而在图23中发生在旋转轴线(Ax)上方并且在110°角度范围内。
在图22中，每个尖轨(SWR0/1/2)的尖轨主端最远点(FP)与旋转轴线(Ax)等距离地偏移，其最小距离不超过所述尖轨的最宽的主端宽度的4倍，而在图23中，等效比率是大约6倍。图27至30将进一步阐明尖轨的主端宽度的定义。
在图22中，由于构造紧凑，尖轨(未示出)的支撑部件的可旋转组件(RE)是最小的，而在图23中，等效的支撑部件(SC)具有显著的长度，这意味着与图23的可旋转组件(RE)相比，图22的可旋转组件(RE)的预期重量(W)低得多。
在图22中，由于尖轨(SWR0/1/2)结构紧凑且质量分布平衡，可旋转组件(RE)的质心(CM)被假定为已经容易地与其旋转轴线(Ax)对准，而与图23的可旋转组件(RE)相比，可能不是这样，因为其支撑部件(SC)长且尖轨的质量分布(SWR0/1/2)不平衡；因此，在图22中，可旋转组件(RE)的旋转轴线与转动惯量主轴线对准，而在图23中，它们显然不是对准的。
在图22中，可旋转组件(RE)的旋转运动(Rot)所需的体积间隙(Cle)的截面面积在尺寸上比图23小得多，并且与图23相比，它不包括位于分支路径路线(BL)右侧的显著空间，这可能导致与经过车辆的车身严重冲突。体积间隙(Cle)的截面面积在图中用虚线表面描绘。
因此，这可以意味着，不但在竖直布局轨尖的应用中，而且在水平布局轨尖的应用中，图20和图22的铁轨转辙单元(RSU)的技术特征不仅明显不同，而且明显优于分别比较的图21和图23的现有技术的单轨转辙组合件的技术特征，主要的区别特征和优点如下：
可旋转组件(RE)的尺寸、重量和所需的径向间隙范围(Cle)减小；
尖轨相对于旋转轴线(Ax)的质量分布平衡显著改善，并且质量明显更加靠近所述轴线；
相对于旋转轴线显著转动惯量显著降低，并且旋转轴线与转动惯量主轴线的明显更好地对准；
因此，装置的建造、运输、安装、平衡、操作和控制的成本降低，并且故障或机械危险的风险降低；
并且因此，驱动该装置所需的力量值最小且可变性最小，而得到最高的装置能量效率、精度和易控制程度。
参见图27至图30，示出了可旋转组件(RE)的紧凑性的更清晰图示。图27示出了可旋转组件(RE)的主端处的截面图，可旋转组件(RE)的尖轨(SWR0/1/2)具有矩形截面轮廓，并且被配置成用于三向竖直布局轨尖。图28也示出了可旋转组件(RE)的主端处的截面图，可旋转组件(RE)的尖轨(SWR0/1/2)具有圆形截面轮廓，用于三向竖直布局轨尖。图29也示出了可旋转组件(RE)的主端处的截面图，可旋转组件(RE)的尖轨(SWR0/1/2)具有矩形截面轮廓，用于三向水平布局轨尖。并且图30也示出了可旋转组件(RE)的主端处的截面图，可旋转组件(RE)的尖轨(SWR0/1/2)具有圆形截面轮廓，用于三向水平布局轨尖。
在图27至图30的每个图中，对于每个尖轨(SWR0/1/2)，标识了顶部竖直相互作用表面(TopS)、侧向竖直相互作用表面(LatS)和主端最远点(FP)。在各图中还画出了处于有效位置的垂直于轨道道岔的顶部车辆相互作用表面(TopS)的车辆重力(F)。所有参考的图还示出了每个尖轨(SWR0/1/2)的每个主端最远点(FP)如何从旋转轴线(Ax)偏移相同的距离(D)。在每个所参考的图中，为了确保整个所示出的可旋转组件(RE)的紧凑性，距离(D)被设定成相对于尖轨(SWR0/1/2)的最宽的主端宽度(Wi)优选地在所述宽度(Wi)的两倍或三倍的范围内并且不超过四倍的比率。尖轨(Wi)的主端宽度被定义为其截面的最大宽度，该最大宽度在尖轨的主端(mSWR0/1/2)处测量的并且垂直于连接其主端最远点(FP)和旋转轴线(Ax)的虚拟直线，并且在没有旋转毂支撑体的情况下考虑尖轨的截面，即这是保持尖轨的竖直相互作用表面所必需的最小面积。
竖直/水平布局二向或三向轨尖和铁轨交叉
图3至4和图10A/B至20涉及竖直布局上的轨尖，其中轨道路径线路在竖直维度上分岔或会聚。与之相对比，图22至26A/B涉及水平布局上的轨尖，其中轨道路径线路在水平维度上分岔或会聚。
参照图24A，其示出了具有两个(左和右)铁轨转辙单元(RSU)的双轨轨道转辙单元(TSU)的简化透视图(从前侧/主侧的右侧)，该双轨轨道转辙单元(TSU)被配置成用于三向(向左、直通和向右)水平布局分岔点，其中已经通过在每个铁轨转辙单元(RSU)处使每个铁轨转辙单元(RSU)的两个弯曲尖轨(SWR1、SWR2)之一旋转运动(Rot)至其有效接合位置，以提供连续的轨道车辆相互作用表面(在该情况下是顶部和内侧部的)，从而连接被放置在轨道转辙单元(TSU)之前和之后的共轨(CR)，来使得“向左”位置有效。为了使双轨轨道的‘向左’位置有效，左铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较高的内曲线弯曲尖轨(SWR2)旋转到其有效接合位置，并且右铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较低的外曲线弯曲尖轨(SWR1)旋转到其主动接合位置。右铁轨转辙单元(RSU)的曲率较高的内曲线弯曲尖轨(SWR2)和左铁轨转辙单元(RSU)的曲率较低的外曲线弯曲尖轨(SWR1)没有简单地示出，因为它们在给定图中所示的旋转位置的情况下保持隐藏。
水平布局轨尖的一个特殊性是，如果它们转辙的轨道不是单轨的，而是双轨的，则存在铁轨交叉。这在图24A中清楚地示出，其中存在3个铁轨交叉：一个(RCO)在向左轨道的外曲线共轨与向右轨道的外曲线共轨之间，另一个(RC1)在直通轨道的左共轨和向右轨道的外曲线共轨之间，另一个(RC2)位于直通轨道的右共轨与向右轨道的外曲线共轨之间。在所参考的图中，铁轨交叉(RC0、RC1和RC2)不在轨道转辙单元(TSU)的功能范围之内，因为它们是利用共轨交叉解决方案来解决的，其中提供了最小但足够的间隙以供铁路车辆的凸缘通过。对于在铁轨交叉处也需要铁轨完全连续的三向水平布局轨尖应用的特定情况，本发明的轨道转辙单元(TSU)无法解决这种情况，除非与其他铁轨交叉解决方案组合，或者除非不需要在轨尖处具有严格水平布局，则可以使用竖直布局配置的轨道转辙单元(TSU)来实现铁轨完全连续，由于采用了垂直布局配置，因此可以避免铁轨交叉。
参照图24B，其示出了与图24A相同的轨道转辙单元的相同视图，但是其中通过在每个铁轨转辙单元(RSU)处使每个铁轨转辙单元(RSU)的直尖轨(SWR0)旋转运动(Rot)至其有效接合位置，以提供连续的轨道车辆相互作用表面(在该情况下是顶部和内侧部的)，从而连接被放置在轨道转辙单元(TSU)之前和之后的共轨(CR)，来使得“直通”位置有效。
参照图24C，其示出了与图24A至24B相同的轨道转辙单元的相同视图，但是其中通过在每个铁轨转辙单元(RSU)处使每个铁轨转辙单元(RSU)的两个弯曲尖轨(SWR1、SWR2)之一旋转运动(Rot)至其有效接合位置，以提供连续的轨道车辆相互作用表面(在该情况下是顶部和内侧部的)，从而连接被放置在轨道转辙单元(TSU)之前和之后的共轨(CR)，来使得“向右”位置有效。为了使双轨轨道的‘向右’位置有效，左铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较低的外曲线弯曲尖轨(SWR1)旋转到其有效接合位置，并且右铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较高的内曲线弯曲尖轨(SWR2)旋转到其主动接合位置。
参照图25A，其示出了具有两个(左和右)铁轨转辙单元(RSU)的双轨轨道转辙单元(TSU)的简化透视图(从前侧/主侧的右侧)，该双轨轨道转辙单元(TSU)被配置成用于二向(向左和向右)水平布局分岔点，其中已经通过在每个铁轨转辙单元(RSU)处使每个铁轨转辙单元(RSU)的两个弯曲尖轨(SWR1、SWR2)之一围绕旋转轴线(Ax)旋转运动(Rot)至其有效接合位置，以提供连续的轨道车辆相互作用表面(在该情况下是顶部、底部和内侧部的)，从而连接被放置在轨道转辙单元(TSU)之前和之后的共轨(CR)，来使得“向左”位置有效。为了使双轨轨道的‘向左’位置有效，左铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较高的内曲线弯曲尖轨(SWR2)旋转到其有效接合位置，并且左铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较低的外曲线弯曲尖轨(SWR1)旋转到其主动接合位置。
参照图25B，其示出了与图25A相同的轨道转辙单元的相同视图，但是其中通过在每个铁轨转辙单元(RSU)处使每个铁轨转辙单元(RSU)的两个弯曲尖轨(SWR1、SWR2)之一围绕旋转轴线(Ax)旋转运动(Rot)至其有效接合位置，以提供连续的轨道车辆相互作用表面(在该情况下是顶部、底部和内侧部的)，从而连接被放置在轨道转辙单元(TSU)之前和之后的共轨(CR)，来使得“向右”位置有效。为了使双轨轨道的‘向右’位置有效，左铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较低的外曲线弯曲尖轨(SWR1)旋转到其有效接合位置，并且右铁轨转辙单元(RSU)已经将其曲率较高的内曲线弯曲尖轨(SWR2)旋转到其主动接合位置。
参照图25A至25B，假定所表示的平面布局轨尖不是三向的，而是二向的(向左和向右分岔)，则可能发生的铁轨交叉仅限制在向左的外曲线铁轨路径与向右的外曲线铁轨路径之间(未示出)。所参考的图图示了轨道转辙单元(TSU)如何可以最佳地用于二向水平布局转辙轨尖，双向水平布置转辙轨尖需要完全连续的与车辆相互作用的铁轨表面而不排除现有的铁轨交叉，基本上通过将每个轨道转辙单元(RSU)配置成具有足够长且充分成形的外曲线弯曲尖轨(SWR1)，其分支端(bSWR1)实际上超过位于两个铁轨转辙单元(RSU)的轴线之间的平分线平面，并且其牢固的附接至可旋转毂(RH)。在所示出的配置中，内曲线弯曲尖轨(SWR2)的纵向尺寸显著小于外曲线弯曲尖轨(SWR1)的纵向尺寸，并且在没有接合引导系统(EGS)的额外支撑的情况下，内曲线弯曲尖轨(SWR2)自由旋转，如同外曲线弯曲尖轨SWR1的情况。在所提及的实施例中，每个铁轨转辙单元(RSU)的接合引导系统(EGS)的形状重叠并且彼此整合，以避免可能与尖轨的旋转存在冲突，这当然也可以仅在两个铁轨转辙单元(RSU)的旋转运动正确同步时实现。
在图25A至25B所提及的实施例中，其中每个铁轨转辙单元(RSU)仅包括两个弯曲尖轨(SWR1和SWR2)，可旋转组件(RE)沿着其纵向尺寸具有平衡的质心，从而可以通过例如辅助部件(AC2)使其惯性矩的主轴线与旋转轴线(Ax)的对准完美或显著改善，辅助部件(AC2)可以由比尖轨的比重高的材料制成，其被精确地称重并被成形成专门补偿尖轨的渐进式发散形状，并且相对于旋转轴线(Ax)与尖轨(SWR1和SWR2)相对地放置。
在图25A至25B的二向水平布局轨尖的可替代配置(未示出)中，每个铁轨转辙单元(RSU)设置有具有相同纵向长度(但仍具有不同曲率轮廓)的弯曲尖轨以及被两个弯曲尖轨的分支端同时使用的接合引导系统(EGS)(类似于图10至16中所示的解决方案，但针对水平布局)。
参照图26A至26B，它们示出了三向可旋转组件(RE)的简化表示，以示出在不干扰尖轨(SWR0/1/2)的车辆相互作用表面的情况下若干质心平衡辅助部件(AC2和AC3)的可能的布置。
图26A示出了具有辅助部件(AC1)和辅助部件(AC2)的可旋转组件(RE)的透视图(从背侧/分支侧的右侧)，辅助部件(AC1)用于支撑弯曲尖轨(SWR1和SWR2)，辅助部件(AC2)可以由比尖轨的比重高的材料制成，其被精确地称重并成形成专门补偿弯曲尖轨(SWR1-2)的纵向渐进式发散形状以及支撑辅助部件(AC1)的质量(相对于旋转轴线(Ax)与直尖轨(SWR0)质量相比)，并且相对于旋转轴线(Ax)与尖轨(SWR1-2)相对地定位，其中特别地是被放置在直尖轨(SWR0)内侧以避免阻塞所述尖轨的车辆相互作用表面。
图26B示出了与图26A相同的可旋转组件(RE)的透视图(从前侧/主侧的右侧)，该可旋转组件具有辅助部件(AC1)和辅助部件(AC3)(在图26A中未示出)，辅助部件(AC1)用于支撑弯曲尖轨(SWR1和SWR2)，辅助部件(AC3)可以由比尖轨的比重高的材料制成，并被精确地称重并成形成专门补偿直尖轨(SWR0)的质量(相对于旋转轴线(Ax)与弯曲尖轨(SWR1-2)的纵向渐进式发散形状以及支撑辅助部件(AC1)的质量相比)，其中特别地是被放置在可旋转毂和支撑辅助部件(AC1)的外部的没有车辆相互作用表面并且不存在车辆通过部件堵塞风险的地方。
如上所述，图26A和26B中描绘的一组辅助部件(AC1、AC2等)的目的在于优化可旋转组件的物理属性，且/或便于精确控制可旋转组件的旋转运动。
在所描绘的示范性实施例中，一组辅助部件包括多个板，这些板由比尖轨(SWR0、SWR1、SWR2等)的比重高的材料制成。所述板可以被放置成附接在可旋转毂(RH)的外部或内部，并且附接到尖轨的本体或其他辅助部件的本体，而不影响可旋转组件(RE)的旋转运动(Rot)或沿着尖轨的车辆相互作用表面的车辆运动；
在所描绘的实施例中，这些板被成形成沿着它们的纵向距离具有渐进式增大或减小的横截面面积，以专门抵消分岔的尖轨的本体和它们的支撑辅助部件相对于旋转轴线(Ax)的渐进位移，和/或专门抵消直尖轨(SWR0)相对于放置在旋转轴线(Rot)相对侧的弯曲尖轨的渐进的必要/不必要的补偿。
支撑结构
该支撑结构(ST)稳固地支撑、加固和保护包括在铁轨转辙单元(RSU)内的元件，并且如果合适，还将它们牢固地附接到地面和/或公共导轨结构。图18示出了用于铁轨转辙单元(RSU)的支撑结构(ST)的实例。
轴布置
轴布置(SA)支撑可旋转毂(RH)，并且促进围绕该旋转轴线(Ax)的双向旋转运动(Rot)。轴布置包括旋转活轴，该旋转活轴牢固地附接至可旋转毂(RH)上并且由至少两个固定的固定壳体通过轴承支撑，或者优选地(如图16至17A/B所示)，包括固定的固定死轴(DS)，死轴(DS)在其端部处由至少两个固定壳体(SH1、SH2)支撑并锁定，并且具有支撑该轴在中空可旋转毂(RH)的内表面与死轴(DS)的外表面之间旋转的轴承或“轴-旋转轴承”(SRB1/2/..)，或这两者的任何组合。死轴(DS)优选地被放置成通过其纵向圆柱形孔(CH)横穿可旋转毂(RH)。
致动器布置
参照图17B和图18，致动器布置(AA)提供并传递必要的驱动以直接或间接地旋转可旋转毂(RH)，并且提供必要的旋转驱动力的速度和精度以确保尖轨(SWR0/1/2)快速且精确地旋转运动(Rot)到其有效接合位置。该致动器或马达(Mot)优选地是伺服马达类型或类似物，能够以足够的速度驱动双向运动(Rot)，能够精确地控制角位置，并且能够将其保持在固定位置。马达(Mot)优选地补充有被称为“驱动变速器”(DT)的大小齿轮机构或类似物，用于将来自致动器的力传输到可旋转毂(RH)。马达(Mot)优选地被定位成尽可能靠近可旋转毂(RH)并且位于不干扰车辆沿着导轨运动的位置。
马达(Mot)可以一次仅对一个可旋转毂(RH)致动，或者同时对同一轨道转辙单元(TSU)的不同铁轨转辙单元(RSU1/2)的两个或更多个可旋转毂致动。
接合引导系统
铁轨转辙单元(RSU)可以优选地补充有被称为“接合引导系统”(EGS)的系统，该系统的目的在于在过渡阶段期间实现可旋转毂和尖轨(SWR0/1/2/..)的精确且受控的旋转运动，以准确地引导尖轨的端部(mSWR0/1/2/和bSWR0/1/2/..)与定轨的相应端部(iMFR和iBFR0/1/2/..)精确且/或平滑接合。
图10A/B至12A/B和图15A/B至17A/B示出了本发明的优选实施例中的三向铁轨转辙单元(RSU)的不同视图和部分部件组，其中接合引导系统(EGS)包括两个固定接合引导件(SEG1和SEG2)、一组多个接合导向轴承(EGB1/2/..)以及一个可旋转接合部件(REC)，可旋转接合部件(REC)将弯曲尖轨(bSWR1和bSWR2)的两个分支端结合成一个单件并且被配置成同时与两个固定接合引导件(SEG1和SEG2)相互作用。
在该优选实施例中，第一固定接合引导件(SEG1)提供放置在最外环的一个连续凹形引导表面(CNC)，第二固定接合引导件(SEG2)提供放置在最内环的一个连续凸形引导表面(CNV)，其中两个表面(CNC和CNV)是同心的(在可旋转毂(RH)的旋转轴线(Ax)上共享同一中心)并且其大致形状为大约覆盖180度或稍微更小的拱形。
在该实施例中，两个固定接合引导件(SEG1和SEG2)稳固地固定到分支定轨(iBFR1和iBFR2)的内端。其中，凸形引导表面(CNV)与位于第一弯曲路径分支定轨的内端(iBFR1)处的母配合表面(fBMS1)整合，便于使第一弯曲尖轨道(SWR1)精确且受控地移动到与对应的第一弯曲路径分支定轨(BFR1)的有效接合位置，并且其中，凹形引导表面(CNC)与位于第二弯曲路径分支定轨的内端(iBFR2)处的母配合表面(fBMS2)整合，便于使第二弯曲尖轨道(SWR2)精确且受控地移动到与对应的第二弯曲路径分支定轨(BFR2)的有效接合位置。
该实施例的可旋转接合部件(REC)被配置成稳固地绑定弯曲尖轨(bSWR1和bSWR2)的两个分支端，并且同时与两个固定接合引导件(SEG1和SEG2)相互作用。通过将凸形弯曲表面和凹形弯曲表面设计成借助于接合导向轴承(EGB1/2/..)与外部凹形引导表面(CNC)和内部凸形引导表面(CNV)完美地相互作用，可旋转接合部件(REC)能够在引导表面(CNC和CNV)之间平稳地旋转，并且最终实现尖轨精确且受控的接合在有效位置。
本实施例的接合导向轴承(EGB1/2/..)被配置成用于减小旋转接合部件(REC)与引导表面(CNC和CNV)之间的摩擦和约束(并且控制相对运动)。它们优选地是圆柱形滚柱轴承或滚针轴承，并且它们优选地被放置为附接到弯曲尖轨(bSWR1和bSWR2)的分支端。
参照图14，其示出了本发明的扩展优选实施例，固定接合引导件(SEG1和SEG2)不包括具有完全圆形的纵截面形状的导向表面，而是以进一步为了使松弛最小、促进可旋转组件围绕轴线(Ax)的旋转运动(Rot)的减速并因此改善到达有效位置时定轨与尖轨之间的连接的最终速度和准确度为目的进行改进。这些改进可以进一步增加接合引导系统(EGS)的总体精度和有效性，这些改进包括：至少一个凹形引导表面(CNC)的曲率轮廓的曲率半径在固定接合引导件的一个或两个端部(bCNC和bCNC’)处和/或在固定接合引导件的中间部分(mCNC)处略微且渐进地减小，且/或至少一个凸形引导表面(CNV)的曲率轮廓的曲率半径在固定接合引导件的一个或两个端部处(bCNV和bCNV’处)和/或在固定接合引导件的中间部分(mCNV)处略微且渐进地增大。
轨道转辙单元
本文公开的被称为“轨道转辙单元”(TSU)的装置能够对导轨的轨道段进行选择性变换。
轨道转辙单元(TSU)包括如先前描述的铁轨转辙单元(RSU)的一个或多个轨道转辙单元(RSU1/2/..)，以及连接到电子操作控制系统(OCS)或其一部分的一组部件以及用于支撑、加固和保护轨道转辙单元的元件的结构(ST)。
轨道转辙单元(TSU)中的铁轨转辙单元(RSU1/2/..)的数量等于组成受轨道转辙单元影响的轨道段的铁轨的数量。
与铁轨转辙单元(RSU1/2/..)一样灵活，轨道转辙单元(TSU)不限于“水平布局”轨道转辙应用(如图5所示)，而是可选地用于许多其他情况，例如“竖直布局”轨道转辙应用(如图3或图4所示)。
当轨道转辙单元(TSU)包括多于一个铁轨转辙单元并且以常规模式操作时，其铁轨转辙单元(RSU1/2/..)旨在以同时的方式操作，但不一定借助于它们之间的机械连接，并且不一定以精确同步的方式操作。
在其常规操作模式中，同一轨道转辙单元(TSU)的铁轨转辙单元(RSU1/2..)旨在一致地操作，即，形成供车辆沿着轨道转辙单元(TSU)运动的可行的连续轨道路径。
在图4(以及在图3)中示出了铁轨转辙单元的一致操作，其中本发明的优选实施例中的铁轨转辙单元(TSU)用于双轨轨道的竖直布局分岔点。在这个实例中，轨道转辙单元(TSU)的两个铁轨转辙单元(RSU1和RSU2)已经通过将它们的尖轨(SWR1和SWR1’)放置在其有效接合位置而一致地变换(两者都)到它们的'上'有效位置。如果关注轨道右侧的铁轨转辙单元(RSU1)，则第一弯曲尖轨(SWR1)被放置在其与主定轨(MFR)和对应的第一弯曲分支定轨(BFR1)的有效接合位置，其中两个定轨附接到共轨(CR)。如果关注轨道做侧的铁轨转辙单元(RSU1’)，则第一弯曲尖轨(SWR1’)被放置在其与主定轨(MFR’，未示出)和对应的第一弯曲分支定轨(BFR1’)的有效接合位置。两个铁轨转辙单元(RSU1和RSU2)一致切换使得进入轨道转辙单元(TSU)的车辆能够使它们的车辆平移运动(TraM)从主轨道路径(MTP)被引导到可行的连续轨道路径中，在这种情况下，是向上弯曲的发散的分支轨道路径向上(BTP1)，而不是保持顺直方向的分支轨道路径(BTP0)或向下弯曲的分支轨道路径(BTP2)。
在图5中还示出了铁轨转辙单元的一致操作，其中在本发明的可能实施例中呈现了用于双轨轨道的水平布局分岔点的轨道转辙单元(TSU)。在这个实例中，轨道转辙单元(TSU)的两个铁轨转辙单元(RSU1和RSU2)已经通过将它们的尖轨(SWR1和SWR1’)放置在其有效接合位置而一致地变换(两者都)到它们的’左'有效位置。两个铁轨转辙单元(RSU1和RSU2)一致切换使得进入轨道转辙单元(TSU)的车辆能够使它们的车辆平移运动(TraM)从主轨道路径(MTP)被引导到，在这种情况下，是向左弯曲的发散的分支轨道路径向上(BTP1)，而不是保持顺直方向的分支轨道路径(BTP0)或向右弯曲的分支轨道路径(BTP2)。
本发明的轨道转辙单元(TSU，TSU1/2/3/..)在被配置为允许选择多于两个的方向时，对于简化、改进性能和降低轨道转辙系统(TSS)以及由此的车辆引导系统(VGS)的总成本特别有用。这在图1B的实例中(与图1A相比)以及图2B的实例中(与图2A相比)示出：
图1A示出了分岔成三个轨道路径(BTP0、BTP1和BTP2)的一个主轨道路径(MTP)的轨道转辙问题，使用顺序布置的两个传统的双向轨道转辙装置(TSD1和TSD2)不能有效地解决该问题；与之相对比，图1B示出了根据本发明实施例仅利用一个轨道转辙单元(TSU)解决的同一问题。
图2A示出了分岔成五个轨道路径(BTP0、BTP1、BTP2、BTP3和BTP4)的一个主轨道路径(MTP)的轨道转辙问题，使用顺序布置的四个传统的双向轨道转辙装置(TSD1、TSD2、TSD3和TSD4)不能有效地解决该问题；与之相对比，图2B示出了根据本发明实施例仅利用两个轨道转辙单元(TSU1和TSU2)解决的同一问题。
支撑结构(TSU-ST)稳固地支撑、加固和保护包括在轨道转辙单元(TSU)内的元件，并且如果合适，还将它们牢固地附接到地面和/或公共导轨结构，或者将它们与铁轨转辙单元(RSU1/2/..)的支撑结构(ST)整合。
设计准则
在竖直轨道转辙应用的情况下，其中车辆沿着双轨轨道行驶并且具有铁轨相互作用部件，比如具有多组车轮(tW、sW或bW)的车轮组合件(WA)，多组车轮在或多或少的程度上包裹在铁轨(CR)周围(如在图6B中所示，与图6A对比)，某些配置和设计准则是优选的，称为“设计准则”(DG1-5)。这些设计准则直接适用于邻近轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)的导轨段的设计/配置，因此它们还影响整个导轨的总体设计以及沿着导轨运动的车辆的车身(VB)和与铁轨相互作用的部件的设计。
这些设计准则的最终目的是潜在地改进轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)、轨道转辙系统(TSS)和车辆引导系统(VGS)的性能和(制造、安装、操作、维护……)成本。这通过对铁轨转辙单元(RSU1/2/..)、轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)及其支撑结构(TSU-ST)以及相关导轨车车辆进行总体简化和减小尺寸来实现，但其前提总是使车辆通过轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)时的导轨间隙最小，同时避免车辆与车辆引导系统(VGS)的其他元件，比如未使用的分支定轨(BFR0/1/2/..)或从轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)分出或汇入它的邻近轨道段，发生任何不足性干扰。
设计准则1
参照图7B(与图7A对比)，第一设计准则(DG1)包括从轨道的外部支撑导轨铁轨(CR)，并且从轨道的内部将车轮组合件(WA)的多组车轮(tW、sW和bW)包裹在铁轨(CR)周围。图7A示出了相反的情况：从内部支撑导轨铁轨，并且车轮组合件从外部包裹铁轨。
第一设计准则意味着大幅减小并简化铁轨转辙单元(RSU1/2/..)、轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)、轨道转辙系统(TSS)和车辆引导系统(VGS)，主要在将该设计准则与以下设计准则2、3、4和5(DG2-5)一起应用的情况下。
设计准则2
参照图9(与图8相对比)，第二设计准则(DG2)包括对轨道的宽度(HGAP)和/或车身的最大宽度(VB)进行适配而不考虑车轮组合件(WA)或“车身宽度”(wVB)，使得车辆在被引导通过轨道转辙单元时能够配合在同一轨道(HGAP)的一对铁轨之间的水平间隙内而不受到任何不足性干扰。即，轨道水平间隙(HGAP)大于车身宽度(wVB)。
设计准则3
参照图9(与图8相对比)，第三设计准则(DG3)包括使铁轨上方和下方的竖直间隙(tvGAP和bvGAP)最小，且/或将车轮组合件的顶部高度(thWA)最小化至其顶部轮的高度(tW)，且/或将车轮组合件的底部高度(bhWA)最小化至其底部轮的高度(tW)，使得车轮组合件可以无干扰地通过最小竖直间隙(tvGAP和bvGAP)。遵循该设计准则意味着顶部竖直间隙(tvGAP)大于车轮组合件的顶部高度(thWA)和/或底部竖直间隙(bvGAP)大于车轮组合件的底部高度(bhWA)。图9图示了在将与对应的中心尖轨(SWR0，图9中未示出)接合的中心路径分支定轨(BFR0)的某纵向点的上方和下方的间隙，但是对于其他铁轨(BFR1、BFR2)以及沿着整个轨道转辙单元(TSU)，也应该确保这些间隙，而不管其选定的有效位置，并且考虑一个铁轨的底部竖直间隙(bvGAP)也可以是另一铁轨的顶部垂直间隙(tvGAP)(或反之亦然)，以及分支定轨的内端(iBFR0/1/2，图9中未示出)不一定对准或处于同一平面中。
设计准则4
参见图3，第四设计准则(DG4)包括使分岔/会聚点中的轨道渐进式地竖直远离/接近，从而避免导轨的被称为“直导轨段”(SGS)的部分中的轨道侧弯，该部分连接至分支定轨并且因此邻近轨道转辙单元(TSU)。
图3示出了一个主轨道路径(MTP)可能分岔成三个轨道路径(BTP0、BTP1和BTP2)的分岔点的特定情况，其中车辆平移运动(TraM)遵循选定的‘向上’轨道路径(BTP1)。在这种情况下，第四设计准则(DG4)的目的是将从轨道转辙单元(TSU)离开的车辆沿水平顺直方向(没有向左或向右转弯)引导通过直导轨段(SGS)直到到达上方或下方的足以供车辆沿着向外转弯的分支轨道路径(BTP1和BTP2)被引导的竖直间隙，同时避免与来自同一轨道转辙单元(TSU)的其他分岔轨道发生任何可能的不足性干扰。
对于会聚点，第四设计准则(DG4)的目的是在已经到达会聚轨道上方或下方的不足以供车辆沿着转弯轨道被引导的竖直间隙之后在水平直方向上引导接近轨道转辙单元的车辆，同时避免与进入同一轨道转辙单元的其他会聚轨道发生任何可能的不足性干扰。
设计准则5
参照图9(与图8相对比)并且在图4中具体示出，第五设计准则(DG5)包括通过尽可能减小车身的顶部高度(thVB)和/或尽可能减小车身的底部高度(bhVB)来减小根据第四设计准则(DG4)得到的直导轨段的纵向长度(lSGS)。第五设计准则(DG5)使根据第四设计准则(DG4)的设计限制最小，同时寻求车辆引导系统(VGS)的多个其他潜在益处，例如使车辆的惯性矩最小化而带来的那些益处。
轨道转辙系统
本文所披露的称为“轨道转辙系统”(TSS)的系统能够对导轨的多个轨道段进行协调且受控的选择性变换。
轨道转辙系统(TSS)包括一个或多个轨道转辙单元(TSU1/2/3..)作为先前描述的轨道转辙单元(TSU)、电子操作控制系统(OCS)以及支撑结构(TSS-ST)。
轨道转辙单元(TSU1/2/3..)与先前描述的轨道转辙单元(TSU)相同。
电子操作控制系统(OCS)管理一个或多个轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)，包括激活、耦合、验证、维护和控制轨道转辙单元(TSU1/2/3/..)及其铁轨转辙单元(RSU1/2/..)的功能。
支撑结构(TSS-ST)稳固地支撑、加固和保护包括在轨道转辙单元(TSS)内的元件，并且如果合适，还将它们牢固地附接到地面和/或公共导轨结构，或者将它们与轨道转辙单元(TSU1/2/..)的支撑结构(ST)整合。
本发明的变化
虽然已经关于其优选实施例说明了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多其他可能的修改和变化，或者它们的组合。因此，可以设想，所附权利要求书将涵盖落入本发明的真实范围内的这些修改和变化(以及它们的组合)。这些修改和变化中的一些可能源于诸如以下的特定要求：
-适应双向轨道转辙应用(在其他可能的变化中，通过移除一个或多个尖轨和/或一个或多个分支定轨和相关的元件，或通过简化、减少、修改或抑制结构元件以及止挡、停止或引导机构)；
-适应多于三路的轨道转辙应用(在其他可能的变化中，通过安装附加的尖轨和分支定轨或通过安装连续的一组三向轨道转辙系统)；
-适应于聚点应用(在其他可能的变化中，通过修改轨道转辙单元的定位和定向)；
-适应水平布局的轨道转辙应用，例如普通铁路的轨道转辙应用(在其他可能的变化中，通过将铁轨转辙单元定位在铁轨下方并使它们面向上，和/或通过修改结构和支撑部件，和/或通过增强旋转止挡机构)；
-适应轨道平面倾斜的应用(在其他可能的变化中，通过适当地定位和定向铁轨转辙单元)；
-适应弯曲尖轨具有相同曲率轮廓的应用，或所有尖轨具有相同纵向长度的应用(在其他可能的变化中，通过适应和简化可旋转毂、旋转引导件和结构)；
-适应分支定轨的内端不形成平面的应用(在其他可能的变化中，通过改变可旋转毂的角运动的范围)；
-适应于弯曲尖轨具有不同纵向长度的应用(在其他可能的变化中，通过对可旋转毂、旋转引导件和结构进行适配)；
-适应直尖轨可能不是完全直的、或弯曲轨可能不是一致弯曲的应用(在其他可能的变化中，通过对尖轨和对应的固定轨的形状进行相应地适配)；
-适应一个致动器被若干铁轨转辙单元共用的应用(在其他可能的变化中，通过在同一致动器对其直接或间接地传递旋转力的铁轨转辙单元之间提供直接或间接的机械连接)；
-适应竖直布局的轨道转辙应用，其中轨道铁轨不是从轨道的外部侧向侧支撑，而是从铁轨的内部侧向侧支撑(在其他可能的变化中，通过将铁轨转辙单元定位在轨道内并使其面向外定向)；
-适应从上方支撑轨道铁轨的应用(在其他可能的变化中，通过改变铁轨转辙单元在铁轨上方的定位并将其向下定向)；
-适应具有更严格的安全性、可靠性和/或性能要求的应用(在其他可能的变化中，通过提供额外的止挡、停止或移动引导机构，或增强所描述的这些机构，和/或通过使用额外的机械或磁性方法来改进尖轨与定轨在它们的有效位置处的接合，和/或通过调整盖和结构以使系统的坚固性和精度最大并使与机构相互干扰的概率最小)；
-适应具有松弛的安全性和/或性能要求的应用(在其他可能的变化中，通过适应、简化或丢弃所述止挡、停止和移动/接合引导机构)；
-适应需要仅覆盖铁轨的两侧或仅一侧的车轮组合件的应用(在其他可能的变化中，通过修改和简化尖轨和定轨轮廓)；
-适应需要不同形状、轮廓以及车轮与铁轨表面之间的接触的应用(在其他可能的变化中，通过修改尖轨和定轨轮廓)；
-适应单轨应用(在其他可能的变化中，通过将每个轨道转辙单元的铁轨转辙单元的数量减少到一个，或者通过简化控制系统)；
-适应车辆沿多于两个铁轨移动的应用(在其他可能的变化中，通过将每个轨道转辙单元的铁轨转辙单元的数量增加到多于两个)；
-适应车辆从铁轨悬挂和悬挂在铁轨下方的应用(在其他可能的变化中，通过修改铁轨转辙单元的定位和定向)；
-适应具有受限g力的应用(在其他可能的变化中，通过修改尖轨的纵向长度和形状，和/或通过对旋转引导件和结构进行适配)；
-适应其中车辆沿导轨的运动不是借助于滚轮而是借助于替代技术(或它们的混合)(例如电磁悬浮、直接接触滑动、空气缓冲或连续滚动轨道)来提供的应用(在其他可能的变化中，通过对尖轨和定轨的形状轮廓进行适配，和/或通过修改铁轨转辙单元的定位和定向)；
-适应交叉点或需要变换以在几个入站和出站铁轨之间建立正确连接的应用(在其他可能的变化中，通过对用于分岔点和会聚点的铁轨转辙单元进行适配，通过对尖轨和定轨的形状轮廓进行适配以使得铁轨交叉处的物理不连续性最小，通过修改总体形状、尖轨转辙单元的定位和定向，或通过修改轨道布局以最小化可能的交叉冲突)；
-适应其他导轨转辙应用，其中车辆可以沿着导轨内部以管状形式移动(在其他可能的变化中，通过修改配合型材)；
-适应其他导轨转辙应用，其中车辆沿着导轨移动的主要目的不是输送货物或输送乘客，而是辅助目的例如导轨的维护或监督的目的。
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