无人轨道车辆的制作方法

本发明的一个方面涉及用于工业现场的监视、检查和/或维护的无人轨道车辆。根据一个方面，无人轨道车辆具有底盘和用于执行工业现场的监视、检查和/或维护的功能模块。本发明的一方面还涉及包括轨道、车辆和可能的基站的轨道车辆系统。

背景技术：

通常需要为了各种目的(例如，安全、设备监视和维护)进行工业资产和属性的常规检查。在许多情况下常见的做法是，由人员执行常规检查巡视或巡查。然而，将这样的常规活动自动化而不需要派遣人员遍及宽敞的工业现场，有时将是有益的。自动化的可能优点包括不用将人员暴露于现场危险、节约成本和/或检查结果的质量一致性更好。

用于监测传送带装置的设备例如描述在de3611125a1中。该设备是无人的，并且在传送带装置的传送带支撑框架上被引导或者邻近于该传送带支撑框架被引导。因此，设备可以在传送带的长度方向上移动。设备具有相机系统和其他传感器。因此，确定对传送带装置的损坏成为可能。

然而，这样的已知设备需要相当大的空间，并且在一些情况下甚至可能由于空间约束而无法安装。此外，设备的安装昂贵且复杂，尤其是在可靠操作很重要的情况下。

技术实现要素：

本发明的各方面旨在至少部分地减少上述缺陷中的一些缺陷。

根据本发明的一个方面，提供了根据权利要求1的用于工业现场的监视、检查和/或维护的无人轨道车辆，根据权利要求8的用于工业现场的监视、检查和/或维护的轨道车辆系统，以及根据权利要求17的用途。根据从属权利要求、描述及附图，可以与本文中所描述的实施例组合的其它优点、特征、方面及细节是清楚明显的。

在下文中，描述了本发明的一些优选方面。应当理解，每个方面可以与本文所描述的实施例的任何其它方面或单独特征组合。

工业现场可以位于与可居住土地分离的地方，可以是对人类而言危险的或难以访问的。工业现场的示例包括石化厂、矿井、电气开关站、太阳能电厂、风力发电厂、港口、海洋船舶、工厂和仓库。

轨道车辆包括(至少一个)底盘和连接(直接地除了车轮轴承之外没有中间移动部件，或间接地通过诸如悬架元件的其它非刚性部件)到底盘的至少两个承载辊。底盘可以是刚性的或非刚性的。

承载辊适于接合到轨道的上轨道侧上并且用于沿着轨道移动轨道车辆(例如，当被上轨道侧引导时，通过沿着上轨道侧滚动的承载辊)。轨道车辆的重心竖直地(即，当被投影到竖直轴线上时)在上轨道侧下方。优选地，承载辊被放置用于在轨道上的操作期间共同地承载多于50％的轨道车辆重量，优选大于60％或甚至大于75％的重量。

轨道车辆还包括连接(直接或间接)到底盘的至少一个支撑辊。支撑辊适于抵靠轨道的横向轨道侧滚动，以相对于上轨道侧横向地移位轨道车辆的重心(使得当两者被投射到水平平面上时，重心从上轨道侧横向被移位)。轨道车辆还包括用于执行工业现场(诸如石化厂、矿井、电气开关站，太阳能和风力发电厂、港口、海洋船舶、工厂和仓库)的监视、检查和/或维护的功能模块。

轨道车辆系统包括如本文所描述的轨道车辆以及轨道车辆可以沿其移动的轨道(例如，单轨)。通过被提供这样的系统，可靠导航的问题极大地减少，因为轨道车辆可靠地停留在轨道上。另一方面，轨道系统被保持安装简单并由此保有成本效益。

通过车辆的重心的位移，确保支撑辊通过轨道车辆的重量而被压靠在横向轨道侧上。因此，即使在诸如户外的恶劣条件下，轨道车辆也相对于轨道稳定地保持在明确限定的位置。如果支撑辊用作牵引辊，则也确保足够的牵引力。这些优点通过小的占地(footprint)以及以低的成本实现。因此，改进的成本效率和/或改进的可靠性成为可能。

轨道车辆还包括端子，该端子可连接至轨道车辆系统的基站的端口。基站通常是静止的并且被布置成接近轨道，以便允许连接到轨道车辆的端子。轨道车辆的端子适于向轨道车辆的电源传输电力，以用于对轨道车辆进行充电。因此，端子有助于轨道车辆的自主推进。此外，可以提供多个基站。基站通常位于沿着轨道的离散位置或多个离散位置处，并且因此与沿着轨道的连续的电力线不同。备选地或附加地，端子适于在基站与轨道车辆的控制单元之间传输数据(例如状态数据、指令数据和/或指示传感器测量或其它检查结果的数据)。

因此，本发明的各方面使得能够实现稳定地且以节约空间和节约成本的方式在单轨上行进的小型无人轨道车辆。轨道车辆可以承载用于工业现场的监视、检查和/或维护的设备。

在本文中，除非另有说明，取决于轨道的取向的所有量假定轨道车辆被放置在水平轨道上，除非另有说明。优选地，对于相对于水平面具有任何小于15°的斜坡的任何轨道，优选地对于具有任何小于30°的斜坡的任何轨道，这些量是有效的。

附图说明

将参考附图在下文中描述这些细节，其中

图1a分别是根据本发明的实施例的轨道车辆系统的侧视图和截面图；

图2a是根据本发明的实施例的轨道车辆系统的轨道的立体视图；图2b是根据本发明的实施例的轨道车辆系统的截面视图；以及图2c至图2d是根据备选实施例的轨道的截面视图；

图3a至图3g是根据另外的备选实施例的轨道的截面视图；

图4和图5是根据另一实施例的轨道的立体视图，包括轨道安装系统；

图6和图7分别是根据本发明的另一实施例的轨道车辆系统的截面视图和侧视图；

图8和图9是根据本发明的另一实施例的轨道车辆系统的截面视图；

图10是图8和图9的轨道车辆系统的立体视图；

图11是根据本发明的另一实施例的轨道车辆系统的俯视图；以及

图12是根据本发明的另一实施例的轨道车辆的充电端子和基站的功率端口的截面视图。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中示出的各种实施例。每个示例以解释的方式被提供，并不旨在作为限制。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以在任何其它实施例上使用或结合任何其它实施例使用以产生又一实施例。本公开旨在包括这样的修改和变化。

在附图的以下描述中，相同的附图标记指代相同或相似的部件。一般而言，仅描述关于各个实施例的差异。除非另外指定，否则对一个实施例中部分或方面的描述也适用于另一实施例中的对应部分或方面。

在图1a和图1b中，示出了根据本发明的无人轨道车辆系统1。图1示出了侧视图，以及图1b示出了截面视图。

轨道车辆系统1包括轨道10、适于沿轨道10在纵向方向上(图1a中从左到右)行进的轨道车辆30、以及基站90。轨道车辆30具有借助于耦合器39而连接以形成轨道车辆列车的两个轨道车厢31a和31b，其中自推进机车(车厢31b)具有牵引系统，以及客车(coach)(车厢31a)具有处理装备50。耦合器39传递推力和拉力，并允许列车行进通过水平和竖直曲线。车厢31a或31b本身也可以被视为轨道车辆。

车厢31a、31b中的每一个车厢具有刚性框架或底盘34；此外，所有底盘34和它们之间的耦合器39都可以被认为是底盘。到底盘34上附接有承载辊42，承载辊42具有沿着它们的外圆周的凹槽。凹槽接合在轨道10的上轨道侧12(轨道的上边缘)上。由于这种接合，承载辊42骑在轨道的上侧并且承载车辆的重量，并且还沿着轨道10引导轨道车辆30，而不管轨道是直的还是弯曲的。

此外，轨道车辆30具有连接到底盘34的支撑辊44。支撑辊44骑在轨道10的横向轨道侧14上(与安装件20相对)。

轨道车辆的重心32在轨道10的上侧12下方。因此，在上轨道侧12上的凹槽的接合通过轨道车辆的重量而被稳定。此外，轨道车辆的重心32相对于轨道10横向偏移或被移动(例如，相对于穿过图1b中的上侧12的竖直线)。该横向位移是由于由辊34施加在横向轨道侧14上的竖直力分量而使两个支撑辊44侧向地推动轨道车辆30的结果。在本文中，关于轨道车辆30的重心32的任何陈述也可应用于轨道车辆的任何单个车厢31a、31b，或应用于所有车厢。

轨道车辆，并且更具体地车厢31a，具有功能模块50，功能模块50包括用于执行工业现场的监视、检查和/或维护的处理设备。功能模块50具有作为处理设备的操纵器52和相机54。

轨道车辆，并且更具体地车辆31b，具有牵引系统，该牵引系统包括作用在支撑辊44上的电动牵引马达46。因此，轨道车辆30是自推进的。承载辊42是空转的(idling)。而且，车厢31a的辊42、44是空转的。车厢31b进一步包括作用在轨道10上的致动式制动系统48。

车厢31b具有用于测量沿轨道的行进距离或位置的位置传感器82、以及可操作地耦合到位置传感器82、电动牵引马达46和致动式制动系统48的控制单元80，以用于记录车辆30位置并控制车辆30的移动。控制单元80还可操作地耦合到功能模块50，以用于执行监视、检查和/或维护任务。

此外，轨道车辆30具有可再充电电源(未示出)，可再充电电源可操作地连接到轨道车辆30的各种功率消耗部件。

在备选实施例中，由车厢31a、31b组成的列车也可以被设置为单个车厢，其具有单个刚性主体34而没有耦合器39，并且具有任何数目的承载轮(例如2或4或8个承载轮)和任意数目的支撑轮(例如1或2或4或8个支撑轮)。

此外，在图1a的实施例中，设置了固定的基站90，用于对轨道车辆的电源进行再充电和/或与轨道车辆30交换数据。为此，轨道车辆30具有可连接到基站90的功率端口的充电端子92，以用于将电力从基站传输到轨道车辆电源。在该实施例中，充电端子92和/或功率端口具有刀片形状的电源充电触点，并且具有允许车辆30通过其自身的推进力而进入和离开触点的机械引导件。此外，轨道车辆30具有可连接到基站90的数据端口96的数据端子94，用于在基站90与轨道车辆控制单元80之间传输数据。数据端子94可以与充电端子92集成，可以经由轨道10耦合，用于在一定距离上传输数据，或者可以是无线的。

图12示出了轨道车辆的充电端子92和基站90的功率端口98的可能的实施方式。在此，充电端子92具有刀片形状的充电触点，并且功率端口98具有彼此面对的两个接触部分，用于接触它们之间的充电触点。功率端口98还具有机械引导件，该机械引导件允许车辆30通过其自身的推进力而进入和离开触点，由此充电触点相对于功率端口98被牢固地定位。在图12的实施例中，机械引导件被实施为到两个接触部分之间的区域的两个入口部分处的倒角入口区段。当车辆对接用于充电时，这些倒角入口区段允许触点与车辆的刀片触点对准。此外，充电触点98安装在柔性橡胶部件上，用于进一步改进对准。在下面的“本发明的一般方面”部分中描述基站的更多可能的细节。

充电端子和功率端口可以包括多个充电触点/接触部分，如图12所示。此外，备选地或附加地，数据端子94可以以与本文针对充电端子所描述的、相同的方式来实施。此外，充电端子和功率端口可以是用于通过相同触点进行充电和数据传输两者的集成的充电和数据端子和端口。

返回到图1的描述，轨道10在纵向方向上(在图1a中从左到右)延伸。轨道具有与承载辊42接合的上轨道侧12以及对支撑辊44进行支撑的横向轨道侧14，由此如上文描述的横向地移位轨道车辆30的重心32。上轨道侧12是上边缘，承载辊42在该上边缘上沿纵向方向滚动。

参考图6和图7描述轨道车辆30的进一步细节。图6示出了轨道10和车辆30的截面轮廓，以及图7示出了其侧视图。

轨道10包括钢带。为了节省材料但仍是足够刚性以支撑自身和车辆，轨道截面具有加强弯曲部11。图7还示出了轨道10的一些可选的或备选的特征，诸如：用以减小重量的开口13；允许通过齿条和小齿轮机构驱动车辆的牵引和/或感测车辆距离的齿结构15；以及另外的开口，这些开口以规则的间隔布置为用于车辆的行程距离感测的参考标记。

车辆30包括车辆主体(底盘)34。附接到底盘34的是承载辊42和支撑辊44，牵引马达46连接到支撑辊44，支撑辊44产生推进力以沿着轨道移动车辆。牵引轮24通过正锁定(图7所示的具有齿结构15的齿条驱动)或通过与轨道的摩擦来产生牵引力。车辆的其他细节类似于已经参考图1a和图1b描述的车辆。例如，车辆30可以包括如本文描述的功能模块。

图6还示出了在轨道10的各个部分上从车辆30起作用的力(示出为平箭头(fatarrows))的图。这个力的图示出了作用在车辆的重心32上的重力通过承载辊42(从承载辊42形成的倾斜箭头)和通过支撑辊44(从支撑辊44形成的水平箭头)由轨道10吸收。通过承载辊42吸收的力的倾斜度由重心角(center-of-gravityangle)4(即，图6中的上轨道侧12下方的竖直线与连接上轨道侧12和重心32的直线之间的角度)给出。因此，该角度的大小支配了支撑辊44压靠轨道的力。优选的是，重心角度4在5°至30°之间。

本文描述的车辆设计允许低摩擦辊，该低摩擦辊仅有与轨道的较少的接触点。这种效果可以通过使用支撑辊44也作为牵引轮来进一步改善。此外，该设计还非常具有成本效益，因为它减少了传动系统的功能部件的数目。此外，该传动系统设计容忍轨道的一定水平的不精确，诸如轨道中的弯曲、轨道上的生锈或沉积物。

图2a示出了根据实施例的轨道10的截面。它示出了水平轨道段10a、倾斜段10b、竖直曲线段10ab，竖直曲线段10ab在水平段10a与倾斜段10b之间或水平曲线段10c之间过渡。

如图2a所示，轨道包括单独的轨道段。这些轨道段通过在每个轨道段的两端处的连接器(诸如接合形状或接合元件)连接并且彼此形状适合，以用于将端部彼此接合以将多个段装配成更长的轨道。例如，连接器可以包括用于竖直地和水平地对准配合端部的对准结构。

图2b、图2c、图2d示出了根据不同实施例的轨道10的截面形状的示例：图2b示出了竖直直截面形状。图2c示出了竖直l形截面，其中长支柱竖直取向。图2d示出了倾斜的l形截面，其中长支柱16相对于竖直倾斜。

通常，l形截面具有易于制造并且提供挠曲稳定性的优点。因此，至少对于笔直或适度弯曲的轨道区段，l形轨道截面是优选的。优选地，l形的长支柱16基本上向上指向，并且短支柱18水平指向或以一定角度向下指向。相比之下，图2b中所示的竖直直截面形状对于具有小半径的水平曲线是优选的。

在备选实施例中，支柱16和18可以具有相等的长度。

图2b至图2d还示出了根据实施例的轨道车辆30的布置的更多的细节。即，重心32竖直地在轨道10的上边缘12的下方。因此，车辆借助于承载轮42悬挂在轨道上，即使在存在侧向力或扰动的情况下承载轮42也稳定地承载车辆的重量。

车辆重心32相对于轨道10的上边缘12水平地偏移。可以根据图2b中所示的重心角4来描述偏移。重心角被定义为在上轨道侧12下方的竖直线与连接上轨道侧12和重心32的直线之间的角度。通常，重心角至少为5°，更优选地至少为10°，更优选地至少为20°，并且甚至更优选地至少为30°。

如图2d所示，另一种描述偏移的方式是支撑辊接触角5，支撑辊接触角被定义为在上轨道侧12下方的竖直线与连接上轨道侧12和横向轨道侧部分14(轨道10与支撑辊44之间的接触部分)的直线之间的角度，该角度在与轨道10的长度方向正交的截面平面中。通常，支撑辊接触角至少为5°，更优选至少为10°，更优选至少为15°，甚至更优选至少为20°。

该偏移通过支撑轮44将水平力分量传递到轨道部分14来实现(参见下面的图6)。

图3a至图3g示出了根据另一实施例的轨道10的更多可能的截面轮廓。在单个实施例中，对于轨道10的不同区段，还可以组合不同的截面轮廓。在图3a至图3g中，仅示出具有竖直较长支柱的取向；但是如上文描述，较长支柱也可以相对于竖直倾斜。

图3a示出了l形，其中两个支柱具有相同的长度。图3b示出了具有非常短的较短支柱的l形。图3c示出了具有较小圆形或倒角边缘的轮廓。图3d示出了l形，其中支柱之间的角度为大约135度。

图3e、图3f和图3g示出了具有较薄材料的示例，并且其中利用沿长度的几何特征来实现附加刚度：图3e示出了l形，其中长支柱和短支柱利用曲折形状来加强。图3f示出了类似的设计，但是具有反向折叠的短支柱，其增加了l的带扣周围的刚度。图3g示出了具有90°弯曲而不是曲折弯曲的l形，并且其中上边缘用反向折叠加强。轨道10的曲折形状截面沿着它的长度增加轨道的刚度，同时使轨道的材料量最小化。这些仅是大量可能的l形轨道的几个示例。

当轨道围绕竖直轴线或水平轴线弯曲以遵循预定路径时(参见图2a中的轨道区段10ab和10c)，轨道倾斜度以及由此如上文所定义的偏移可能由于引入轨道中的不对称弯曲应力而改变。为了防止这些应力，在这样的曲线部分处，可以使用修改过的轮廓截面，其分别具有围绕竖直轴线和水平轴线的更低的弯曲刚度，并且其促进所产生的应力的对称性。因此，能够在轨道的安装期间调整倾斜度。

在轨道上行进的车辆具有在长支柱16的上边缘(上轨道侧)12上行进的承载轮42、以及在l弯曲部的外侧边缘(横向轨道侧)上或靠近该外侧边缘行进的支撑轮44。上边缘12和/或横向轨道侧14可以是圆形的。横向轨道侧14可以具有罗纹以增加牵引力或防止滑动。

轨道10还包括轨道安装件(附接元件)，其用于将轨道附接到支撑结构或用于利用连接器将它们彼此接合。图4和图5示出了用于具有l形截面的轨道10的轨道安装件20的示例性实施例。

轨道安装件20包括安装支架22。在一个端部上，安装支架22通过安装夹具24附接到轨道10：安装夹具24形成为2个u形夹具元件，这2个u形夹具元件通过被设置在轨道安装件20中的竖直长槽孔被夹至轨道安装杆26上，该轨道安装杆26被固定至轨道10。安装支架22的长槽孔允许轨道位置的竖直调整。为了固定安装夹具24与轨道安装杆26之间的连接，螺母28被设置以收紧夹具。

安装支架22的另一端部被成形并被设置有附接系统29，附接系统29用于将安装支架22的另一端部附接到支撑结构，即工业现场的固定安装部。安装支架22在这两个端部之间的中间部分包括金属片，该片被取向成使得其在垂直于轨道的方向上是刚性的，但是在沿着轨道的方向上具有更多的柔性。

该轨道安装件20需要少量部件，简单且性价比高，并且仍然允许在安装期间精细地调整轨道位置。

图8至图9示出了根据本发明的实施例的另一轨道车辆系统1的视图。其中，使用与先前附图中相同的附图标记，并且对先前附图的描述也适用于此。

如图8和图9中所示，轨道10是l形的，其具有两个相似长度的支柱、以及针对上支柱相对于竖直大约45°以及针对下支柱相对于水平面大约45°的角度。

车辆30相对于轨道的倾斜角度可以通过调整承载辊42或支撑辊44或两者的位置来进行调整。在图9中，倾斜角度略微不同于图8中的倾斜角度。

图10示出了承载辊42成对地被设置，使得至少两对42’的承载辊42(双辊42’)附接到底盘34。双辊42’共同地安装在铰链42a上，铰链42a可以轴向地旋转，如箭头42a’所示，以用于运行竖直曲线。双辊42’此外安装在旋转构件42b上，该旋转构件42b可以在垂直于轴线并且垂直于连接辊中心的线的方向上旋转，如箭头42b’所图示的；这允许在水平曲线中转动双惰轮。承载辊42是惰轮。

同样地，支撑辊44(可能也是惰轮，未在图10中示出)安装在竖直枢转的摇杆上；这使得两个支撑惰轮均以大致相等的力推动到轨道上。

承载辊42被竖直对准；这防止了车厢在通过水平曲线时的滚动运动。同样地，支撑辊44也可以被竖直对准。

辊42或44可以具有弹性表面以吸收和抑制来自在粗糙轨道表面上运行的振动，支撑辊44包括具有弹性和粘性涂层的牵引辊，以产生相对于轨道的高牵引力而没有滑动。

在本发明的特定有利模式中，支撑辊44还充当如本文描述的牵引辊，并且优选地在横向轨道侧14上滚动，横向轨道侧14是轨道10的l形侧边缘的外边缘或弯曲部(即，在轨道10的第一和第二轨道支柱16、18的外部交叉点处)。这种构造允许牵引辊具有特别好的牵引力，并且因此即使在困难的条件下也允许可靠的牵引力。特别地，由于轨道车辆30的重心32的位置，牵引竖直地位于上轨道侧12的下方，并且由于至少一个支撑辊44抵靠横向轨道侧14滚动，牵引相对于上轨道侧12横向被移位。将牵引辊44压在轨道侧14上的力(以及因此还有牵引)随着重心32从上轨道侧12的横向和向下位移的增加而增加，因为重心用作将牵引辊44按压到轨道侧14上的杠杆。

图11是根据本发明另一实施例的轨道车辆系统的俯视图。该实施例对应于具有两个承载辊42和两个支撑辊44的图1的实施例。底盘34仅示意性地示出。两个支撑辊44安装在摇杆61上。摇杆62是刚性的，并且通过枢转接头62可枢转地安装至底盘34，如在枢转接头62处的双箭头所示。枢轴接头62布置在两个支撑辊44之间。枢转接头62限定用于相对于底盘34枢转摇杆62的旋转轴线。旋转轴线平行于支撑辊44的轴线。承载辊42刚性地(可旋转地围绕其轴线)安装到底盘34，图11示出了处于中性枢转位置的摇杆62；在该位置中，支撑辊44中的每个支撑辊竖直地布置在承载辊42中的相应的一个承载辊的下方。

这种布置允许相应成对的承载辊42中的一个承载辊和支撑辊44中的一个支撑辊的相应对准，使得它们的相应轴线相交并且都位于竖直平面上。这种布置即使在移动通过竖直曲线时也提高了车辆保持恒定的滚动角的能力。同时，这种设计通过辊(尤其是支撑辊44)的良好平衡(水平)接触力提升了车辆具有车辆的所有车轮与轨道一致接触的能力。此外，该设计允许由支撑辊44传递的牵引力的均衡分布，从而即使在车辆进入或离开曲线或者沿斜坡向上移动时也提升车辆的总体牵引性能。

备选的或附加地，承载辊42也可以以类似的方式安装在摇杆上，摇杆通过枢转接头可枢转地安装至底座34。通过该选择，上文的描述适用于支撑辊和承载辊被互换。

作为另一种备选，承载辊42和/或支撑辊44可以由单独的悬架支撑。作为这些备选方案中的任一备选方案的另一变型，承载辊42和/或支撑辊44可以由如图10所示的成对的辊代替。

作为示例，根据实施例的轨道车辆的特定目的是输送机的辊的自动检查。输送机的辊承载了带和带上的材料。长的典型采矿输送机可以具有数千个这样的辊。另外，存在支撑了带的返回部分的返回辊。

为了自动执行这种检查，车辆配备有用于检查的传感器，优选地具有以下中的至少一个：麦克风，热相机，视觉相机。此外，车辆被装备以用于相对于轨道或辊而定位车辆自身。为此，车辆具有以下中的至少一个：定位编码器(82)，该定位编码器与轨道上的测量轮一起滚动；传感器系统，该传感器系统检测固定在轨道上的参考点；传感器系统(例如，计算机视觉系统、超声波距离传感器、光学/激光距离传感器、雷达传感器)，该传感器系统检测输送机安装的实际辊或辊组或其它常规机械特征，这允许车辆相对于辊定位其自身。

此外，为了自动地执行巡视检查，车辆包括定义车辆的运动的运动程序。程序具有用于控制车辆检查传感器相对于辊或轨道或两者的位置的指令。

以上仅仅是一个示例，并且本发明不限于特定的工业现场。优选地，工业现场包括工业处理或提取现场(诸如工厂、精炼厂、采矿操作)。诸如公共运输系统的一般基础设施系统不被认为是工业现场，并且公共运输系统不主要用于监视、检查和/或维护。

取决于工业现场和轨道车辆系统的具体目的(例如，监视、检查和/或维护操作，诸如以上示例中所描述的输送机的辊的检查)，车辆系统可以具有本文描述的功能中的各种功能。

在多种功能的情况下，一个车辆可以具有多个功能，或者对于每个功能，可以提供单独的车辆。因此，可以有包括具有不同功能的至少一对车辆的多个车辆。不同的功能可以用于不同的目的，或者可以通过不同的方式用于相同的目的。

多个车辆可彼此独立地被驱动，以用于沿着轨道单独地移动。备选地，多个车辆可以彼此耦接，以用于沿着轨道共同移动。

多个车辆的存在可以允许以下中的至少一个：用一个车辆快速地并且用另一车辆更慢且更彻底地执行相同的操作；或在车辆系统上执行服务操作(例如，清洁轨道、清洁另一车辆、拖曳损坏的车辆、对另一车辆补充燃料/再充电)。

在用于检查输送机的辊的轨道车辆系统的示例应用中，可以被设置以下功能中的至少一个：辊的检查、辊的标记(例如，通过标记涂料的发射)、带对准的检查、环境条件的测量(空气温度、风、灰尘浓度、气体浓度、雨水量、辐射...)。这些功能可以在单个车辆中被设置，或者(重叠的或非重叠的)功能组可以在单独的相应车辆中被设置。例如，一个轨道车辆可以被装备用于检查辊，另一个轨道车辆可以被装备用于标记辊，并且又一个轨道车辆可以被装备用于清洁轨道。

在另一示例中，一个轨道车辆可以是连续运行并且配备用于在通过的同时记录来自辊的数据的快速检查车辆，并且配备有更先进的检查能力的另一检查车辆可以被配置用于在检查辊处停止(例如，在被快速检查车辆发现显示劣化迹象的检查辊处)并且用于彻底检查辊。

本发明的一般方面

在下文中，描述了本发明的另外的方面。每一方面可与本文中所描述的实施例的任何其它方面或部分组合。在对这些方面的描述中，上述实施例的附图标记用于对应的部分。这并不意味着限制；相反，这些方面也可以独立于这些实施例使用。

轨道车辆30可以具有以下部分和性质中的至少一些：

轨道车辆30具有刚性框架或底盘34或包括经由耦合器39(耦接元件)彼此耦合以形成列车的一系列刚性框架或底盘。因此，列车可以具有多个车厢31a、31b，车厢31a、31b中的每个车厢具有刚性框架或底盘34。

轨道车辆30具有连接到一个底盘或多个底盘34的两个承载辊42。承载辊42具有沿它们外圆周的凹槽。凹槽接合在轨道10的上轨道侧12(轨道的上边缘)上。由于这种接合，承载辊42骑在轨道的上侧并且承载车辆的重量，并且还沿着轨道10引导轨道车辆30，而不管轨道是直的还是弯曲的。

轨道车辆重心32竖直地位于轨道10的上侧(边缘)12的下方。因此，在上轨道侧12上的凹槽的接合通过轨道车辆的重量而被稳定。重心32距轨道10的上侧12的竖直距离可以是支撑辊44距承载辊42的竖直距离的至少2倍。

轨道车辆30具有两个支撑辊44，两个支撑辊44骑在轨道10的横向轨道侧14上(与安装件20相对)。

轨道车辆的重心32相对于轨道10横向(水平地)偏移或被移位(例如，相对于通过轨道的上侧或边缘12的竖直线，如图1b所示)。该横向位移是由于由辊34施加在横向轨道侧14上的竖直力分量而使两个支撑辊44侧向地推动轨道车辆30的结果。重心32相对轨道10的上侧12的横向位移(水平距离)可以是支撑辊44距承载辊42的水平距离的至少1.5倍或甚至2倍。轨道车辆30具有作用在轨道或者辊42或44上的致动式制动系统。

轨道车辆30具有牵引系统，该牵引系统包括作用在支撑辊44或承载辊42或两者上的一个或多个电动牵引马达46。因此，支撑辊44和承载辊42中的至少一个被供能；其余的辊可以是空转的。因此，轨道车辆30是自推进的。优选地，至少一个支撑辊44是由牵引马达46致动的牵引轮。

轨道车辆30具有导航/定位系统。导航/定位系统可以包括：用于测量行进距离或位置的传感器系统82，诸如用于读取环境中或轨道10上的光学标记的光学跟踪系统；gps系统；基于车轮的距离测量系统或它们的组合。

传感器系统包括以下各项中的至少一项：与轨道上的测量轮一起滚动的定位编码器(82)、以及检测固定在轨道上的参考点的传感器系统。传感器系统可以包括以下各项中的至少一项：计算机视觉系统、超声波距离传感器、光学距离传感器、激光距离传感器、以及雷达传感器。

轨道车辆30具有用于执行工业现场的监视、检查和/或维护的功能模块50。功能模块50可以包括诸如检查相机、传感器、操纵器等的处理装备。功能模块50可以具有以下各项中的至少一项：计算机视觉系统、超声波距离传感器、光学距离传感器、激光距离传感器、以及雷达传感器。此外，功能模块50可以包括轨道检查系统、车辆检查系统、工业设备检查系统、轨道净化系统(例如，用于移除雪、碎屑、或来自轨道的其它干扰)、标记系统。

此外，可以在轨道车辆系统中设置多个车辆，其中至少两个车辆具有不同的一组功能。

轨道车辆30具有可操作地连接到牵引系统、导航系统和/或功能模块的可再充电电源。

轨道车辆30具有可以连接到外部端口的端子。端子可以连接到可再充电电源，以用于通过从外部端口供应的电力对可再充电电源进行再充电，和/或该端子可以连接到轨道车辆的控制单元，以允许控制单元与外部数据端口之间的数据交换。

在沿着轨道10的至少一个位置处，重心角4至少为5°，更优选至少为10°，更优选至少为20°，甚至更优选至少为30°，和/或至多为45°。

支撑辊接触角5至少为5°，更优选至少为10°，更优选至少为15°，甚至更优选至少为20°，和/或至多为45°。

支撑轮44将水平力分量传递到轨道部分14，水平力分量通过重心32相对于上边缘12水平偏移而产生。

承载轮42是刚性的(例如，包括钢)并且可以具有用于接收上轨道部分12的周向狭缝。

支撑轮44可以是与用于驱动支撑轮的牵引马达46连接的牵引轮。备选地，可以提供附加的牵引轮。牵引轮可以通过正锁定(齿条驱动)或通过与轨道的摩擦或两者产生牵引力。

车辆除了(优选地两个)支撑轮和(优选地一个)牵引轮以及可选的制动器和/或其它非永久接触点之外与轨道没有其它接触点。

车辆30的重心32在承载轮42的下方并偏离承载轮42的一侧；并且该偏移导致将支撑轮44按压到轨道10的水平力分量。

支撑辊44竖直地位于承载辊42的下方。

支撑辊44具有与承载辊42不同的旋转轴线，支撑辊的旋转轴线与承载辊42相比具有优选地更小的相对于竖直方向的角度。轨道车辆是无人且自推进的。特别地，被无人操纵，设备的尺寸、装备或额定值不适合人类驾驶员或乘客的运输。这允许根据轨道车辆的用于监视、检查和/或维护的目的的小型且轻质的构造。

轨道车辆是列车式(train-like)车辆系统，该车辆系统具有至少一个自推进的牵引车辆、以及至少一个可能空转的具有处理装备并且通过耦合器耦合到牵引车辆的客车车辆，该耦合器传递推力和拉力并且允许列车式车辆系统行进通过水平和竖直曲线。

处理装备由被包括在车辆中的电源供电。

承载辊42的位置或支撑辊44的位置或者两者的位置是能够微调的，以调整车辆30的滚动角。

承载辊42包括两个惰轮，两个惰轮被安装在铰链上，该铰链可以轴向旋转以运行竖直曲线，并且两个惰轮被安装在旋转构件上，该旋转构件可以垂直旋转以在水平曲线中转动两个惰轮。

支撑辊被安装在能够竖直枢转的摇杆上以使两个支撑辊都能够推动到轨道上。

支撑辊(牵引辊)或承载辊或者两者都具有弹性表面以吸收和抑制振动。

牵引辊具有弹性和粘性涂层。

支撑辊(牵引辊)或承载辊可更换地被安装。

承载辊42成对地被设置，每对42’可选地共同地安装在铰链42a上，该铰链42a可以轴向地旋转，并且每对42’可选地共同地安装在旋转构件42b上，该旋转构件42b可以在垂直于轴线并垂直于连接辊中心的线的方向上旋转。

支撑辊44被设置为一对辊，可选地共同安装在竖直枢转的摇杆上。

承载辊42竖直地被对准。

支撑辊44竖直地被对准。

承载辊和/或支撑辊具有弹性表面。

轨道车辆可以具有用于向控制中心/从控制中心(直接通过通信链路，或者间接地经由下文讨论的基站)传输数据的网络接口。控制中心可以位于工业现场或者可以远离工业现场。控制中心还可以是连接到网络的基于云的系统。

基站90可以具有以下部分和属性中的至少一些：

基站90相对于轨道被固定在这样的位置中：通过将轨道车辆30移动到基站90，连接端口能够连接到轨道车辆的端子。

基站90具有到固定控制中心的数据连接，以用于与控制中心交换数据。

基站90被供应例如来自电网的电源。基站90可以具有应急电源或储能装置。

轨道车辆系统具有沿着轨道布置的至少一个基站，可选地具有多个基站。

轨道穿过基站或在基站处结束。

基站适于对轨道车辆的电源(电池)充电(例如，通过接触或非接触充电)。

基站适于从车辆传送数据到基站。备选地或附加地，基站可以适于向轨道车辆传送数据和指令(例如，具有关于如何以及何时执行操作的指令的程序)。

基站具有用于容纳和/或遮挡轨道车辆的外壳(车库)。外壳可以具有顶部。外壳可以可选地具有用于车辆穿过的侧壁、帘、门和/或盖。外壳具有开口，轨道穿过开口进入外壳的内部，从而允许车辆进入和/或离开外壳。基站可以包括用于至少部分地关闭开口的门。外壳可以具有用于排斥野生生物(鸟、昆虫...)的装置。

其中，基站包括用于清洁轨道车辆的清洗舱。

基站包括传感器(例如，光学传感器)，该传感器用于在车辆处于基站时执行对轨道车辆的视觉和/或功能检查。传感器可以包括相机、光传感器、距离传感器中的至少一种。传感器可以适用于轨道车辆的视觉和功能检查。

基站包括用于使轨道车辆受控停止在基站内的止动器。轨道车辆可以具有定位系统，该定位系统适于在轨道车辆与止动器接合时校准轨道车辆的位置。止动器可以包括允许检测轨道车辆接近的接近元件、以及用于响应于检测到的接近(例如，接近开关的激活)向轨道车辆发送停止指令的电路。接近元件可以包括接近开关和/或在基站处的、触发车辆上的开关的磁体。

基站包括附接到轨道的振动传感器(例如，声波传感器)，并且具有附接至振动传感器的读出电路，以用于即使在车辆远离基站时也检测轨道车辆在轨道上的运动。

基站包括用于轨道车辆的电池的电池充电器，电池充电器包括用于确定电池的充电状态/充电水平的电池充电状态确定电路。基站包括天气传感器。

基站包括用于确定车辆相对于基站的距离和/或接近度的接近传感器。

基站具有基站控制器，以控制本文提及的基站的任何一个或多个传感器和功能元件的逻辑和行为。

基站具有适于将数据传送到控制中心(例如，本地计算机或远程计算机，可能是基于云的计算机系统)的网络接口，例如用于数据的进一步处理和/或用于对数据的云访问。

数据可以包括关于基站和/或车辆的状态信息。状态信息可以包括与以下各项中的至少一项有关的信息：车辆是否在基站内部，来自电池充电器、清洗舱元件，天气传感器、接近传感器和/或基站的任何其它传感器的状态和传感信息。

网络接口可以从远程主机(例如，在操作系统级或应用级上)向基站的基站控制器提供远程网络访问。类似地，网络接口还可以允许对轨道车辆的车辆控制器进行访问。

数据网络可以是tcp/ip网络，例如互联网。网络接口可以可操作地连接到数据网络，以用于执行从数据网络接收的命令。命令可以包括用于控制基站和/或轨道车辆执行诸如轨道车辆的运动或停止的任务的控制命令。在这种情况下，基站和/或轨道车辆适于响应于控制命令执行任务。命令可以包括状态请求。响应于状态请求，或没有预先的状态请求，基站或轨道车辆可适于向网络接口发送状态信息，并且然后网络接口适于通过网络发送状态信息。命令可以包括更新命令，更新命令包括更新数据。在这种情况下，设备/控制器适于响应于更新命令来启动更新并使用更新数据。

网络可以是使用tcp/ip的以太网网络(诸如lan、wan或互联网)。数据网络可以包括诸如云的分布式存储单元。取决于应用，云可以是公共云、私有云、混合云或社区云的形式。

基站90可以具有端口(数据连接端口和/或功率端口)，该端口具有以下部分和属性中的至少一些：

端口能够连接到轨道车辆的(充电和/或数据)端子92，以用于对轨道车辆的电源进行再充电和/或用于交换数据。

基站90具有数据端口96，并且轨道车辆30具有可连接到数据端口96的数据端子94，以用于在基站90和轨道车辆的控制单元80之间交换数据。基站90，更确切地说，数据端口96(和轨道车辆的数据端子94)可以具有用于无线地交换数据的无线接口。

车辆的(数据或充电)端子具有(数据或充电)触点，该触点是刀片形状的。

具有(数据或充电)触点的(数据或充电)端口96、98被设置有机械引导件，该机械引导件允许轨道车辆在不需要额外的接触致动的情况下通过其自身的推动力驱动进入和离开触点。

机械引导件具有机械对准元件，以用于补偿车辆处的触点与基站处的触点之间的机械偏移。

(数据或充电)端口96、98被布置用于在接合时清洁刀片形状的端子触点。

端口96、98具有一对彼此面对的接触部分，以用于使端子的触点在它们之间接触。

端口96、98具有至少一个倒角入口区段，当车辆为了充电和/或数据传送而停靠时，该至少一个倒角入口区段允许刀片形状的充电触点与功率端口对准。

端口安装在基站的柔性悬架上。

端子和/或端口分别包括至少一个触点/接触部分，可能是多个相应的触点/接触部分。至少一个触点/接触部分可以包括银(例如银涂层)，以用于即使在表面氧化时也提供良好的导电性。

充电端子和功率端口可以是用于通过相同触点进行充电和数据传输两者的集成的充电和数据端子和端口。

充电端子和功率端口是非接触的，以用于车辆的电源的非接触式功率传输和/或非接触式(电气)充电。

数据连接端口和数据端子是非接触式的，以用于非接触式数据传输(例如，通过电磁波)。

轨道10可以具有以下部分和属性中的至少一些：

轨道10具有用于与承载辊42接合的上轨道侧12、以及用于对支撑辊44进行支撑的横向轨道侧14，因此轨道车辆30的重心32横向被移位。上轨道侧12是上边缘，承载辊42在该上边缘上沿着纵向方向滚动，并且上轨道侧12可选地是圆形的。

轨道包括单独的轨道段。

轨道10具有直的、水平弯曲的、竖直弯曲的和/或倾斜的轨道段，这些轨道段彼此耦合。

轨道段在两端具有彼此形状配合的连接器(诸如接合形状或接合元件)，以用于将端部彼此接合以将多个段装配成更长的轨道。例如，连接器可以包括用于竖直和水平地对准配合端部的对准结构。

上边缘12和/或横向轨道侧14是圆形的。

横向轨道侧14具有罗纹或摩擦增加的涂层以增加牵引力或防止滑动。

轨道具有嵌入式标记(光学的、磁性的、触觉的)，以用于安装在车辆上的传感器以测量行进的距离。

轨道具有开口以减小重量。这些开口还可用作轨道的安装特征。

轨道具有允许车辆的齿条和小齿轮驱动牵引的齿状特征。

轨道具有用作车辆行驶距离的参考标记的标记或开口。

轨道10的至少一个区段具有沿着轨道相对于水平面大于15°的斜坡，使得沿着轨道运行的轨道车辆攀爬大于15°的斜坡。沿着轨道，斜坡可以在任何地方不超过40°，优选至多30°。

在相对轨道(在轨道的至少一个位置处)的纵向方向的正交平面中的截面视图中，轨道可以具有以下属性中的至少一些：

轨道具有更倾斜的上部和更少倾斜或基本上竖直的下部。

轨道10的截面至少在上边缘12下方的一部分中、在主要竖直的方向上延伸，该主要竖直的方向具有相对于竖直小于45°的倾斜度，优选地小于30°的倾斜度。

轨道截面是具有两个支柱(第一支柱16和第二支柱18)的l形，两个支柱被布置成相对于彼此大约90°(例如，在60°至120°之间，优选地在75°至105°之间)的角度。

在轨道截面中，第一支柱在向上的方向(即，以向上的角度，即，以与竖直成小于90°的(绝对)角度)上从第二支柱延伸。第一支柱在轨道截面中相对竖直的角度优选至多为75°，并且更优选地至多为60°。该角度优选至少为15°，更优选至少为30°。

第一支柱和第二支柱可以具有基本上相同的长度，直至第一支柱长度的30％的容差。

第一腿部16可以是长支柱，第二支柱18可以是短支柱。

第一支柱16可以在多达30°的实施例中以多达45°的容差大致向上指向。

第二支柱18可以总体水平地指向或与水平面成多达75°的角度向下指向。

上轨道侧12可以由第一支柱16的上边缘形成。

横向轨道侧14是第二支柱18的侧边缘。轨道10的侧边缘可以是在第一轨道支柱16和第二轨道支柱18的外相交处的边缘。上轨道侧12可以是轨道10的上边缘或侧边缘。

上轨道边缘可以是截面轮廓的上端。

横向轨道侧14是轨道10的侧边缘。

长支柱16向上指向，优选地相对于水平面成在45°至90°之间的角度或相对于竖直轴线成在135°至90°之间的角度。

长支柱16相对于竖直倾斜小于45°的倾斜角度，优选地小于30°或甚至小于20°。

短支柱18向下、优选以0°至75°之间的角度指向水平。

轨道截面对于具有较大半径的直线或曲线是l形的；以及对于具有较小半径的曲线是竖直地笔直的。

轨道截面包含用于加强轨道的弯曲部，例如加强弯曲部、曲折弯曲部和/或反向折叠部。

横向轨道侧部分14(在该横向轨道侧部分14处，至少一个支撑辊44接触横向轨道侧)从上轨道侧12下方的竖直线以至少10°(在实施例中至少为15°)的支撑辊接触角5偏移，在与轨道10的长度方向正交的截面平面中，支撑辊接触角是在上轨道侧12下方的竖直线与连接上轨道侧12和横向轨道侧部分14的直线之间的角度。

轨道10可以具有与轨道材料相关的以下方面中的至少一些：

轨道10包括金属或基本上由金属制成(但可以另外地包括非金属层)。

轨道10包括钢，优选地钢板(例如钢带)。

轨道由扁平原料制成并弯曲成l形

轨道以l形被轧制(热轧或冷轧)

轨道由不锈钢制成

轨道由热或冷轧工艺制成

轨道包括铝。

轨道被挤压成l形。

轨道包括非金属(例如尼龙、pvc、玻璃纤维...)，或由非金属制成。

轨道由被挤压的非金属/聚合物材料制成

轨道具有疏水性涂层以避免污垢和灰尘积聚

l形区段可以由非金属/聚合物制成，和/或运行表面可以包括通过铆钉、粘合剂或其它手段附接到聚合物材料的金属。

轨道具有腐蚀保护(例如油漆或者镀锌或阳极氧化层)。

轨道安装件20可以具有以下属性中的至少一些：

多个轨道安装件间隔的被放置。

轨道安装件适于将轨道附接到支撑结构和/或用于利用连接器将它们彼此接合。

轨道安装件包括安装支架、安装夹具和轨道安装杆。

安装支架在与轨道正交的方向上提供刚度，但是在沿轨道的方向上具有更多的柔性。

安装支架20是单个部件。

安装支架20由金属板材(钢或铝)制成，并且可以被冲压或切割(例如，利用等离子体/水射流(waterjet)/...)。

安装支架20具有通用部件和定制部件。

该通用部件具有用于安装夹具的2个以上的竖直长槽孔。

定制部件具有与安装支架附接到的给定结构配合的几何形状，优选地，多个安装支架20具有不同的定制部件。

安装夹具将轨道安装杆夹持到安装支架，并且包括至少两个u形杆以及每个u形至少一个螺母，以收紧夹具。

安装支架的长槽孔允许竖直地调整轨道位置。

轨道安装杆可以在安装夹具内水平滑动，以在夹具被收紧之前水平地(在y方向上)调整轨道位置。

长槽孔比安装夹具的杆直径更宽，以允许将轨道安装杆上下倾斜一些角度，以微调轨道关于水平方向的角度。

安装支架20由金属板材(钢或铝)制成，并且被冲压或切割(例如，利用等离子体或水射流)。

安装支架20具有弯曲特征和/或板取向，以在垂直于轨道的方向上加强它，但是在沿轨道的方向上允许更多的柔性。

安装支架20具有用于附接轨道的盖的附接结构。

安装夹具包括2个标准的u形螺栓和连接垫圈板。

安装夹具包括具有螺纹端的单个弯曲杆。

用于收紧安装夹具的螺母是锁紧螺母。

安装支架附接到给定结构，例如通过焊接、螺母和螺栓、或夹紧。

轨道安装杆附接到轨道，例如通过焊接、螺母和螺栓、或夹紧。轨道安装件在一端上是磁性的，以用于快速安装到输送机或用于容易地从输送机移除轨道。

轨道安装件具有连接到轨道的安装夹或其它快速连接类型。

轨道安装件是可调节的，或者被设计为使轨道相对于竖直轴线成角度地对准。

以下方面涉及无人轨道车辆系统的优选应用：

轨道车辆系统用于执行输送机的辊的检查，例如，用于在带上承载带和材料的输送机，例如采矿输送机。

轨道车辆装备有用于检查输送机的传感器，优选地具有以下中的至少一种：麦克风、热相机、视觉相机。

车辆具有如本文所描述的导航/定位系统和/或功能模块。功能模块可以适于检测辊或辊组或输送机装置的其它常规机械特征，并且可选地允许车辆相对于辊定位其自身。

车辆具有限定车辆运动的运动程序。程序具有用于控制车辆的检查传感器相对于辊或轨道或者两者的定位的指令。