[发明专利]用于在轨道运输系统上传输散装材料的支撑框架和轨道车厢

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求对美国临时申请No.62/021905的优先权，该临时申请在此以其全文通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及用于在轨道运输系统上传输散装材料的支撑框架和轨道车厢。更特别地，本发明涉及用于轨道车厢的支撑框架并涉及轨道车厢，用于不具有内驱动器的传输散装材料的轨道运输系统。

背景技术

在传统的列车、卡车、传送带、架空索道中移动散装材料(bulk materials)或作为料浆在管线中移动散装材料的方法和构造是公知的，并由于现场特定需要或经历而典型地用于各种产业中。例如，在矿物或骨料产业中，将散装材料从采矿或提炼地点移动到处理设施以进行升级或尺寸分级。卡车多年来已成为移动散装材料的所选系统。卡车由于其对散装材料的高效运输和增大的容量而被放大用于越野(off-road)车辆。不过，这些车辆受限于场地特定应用并以高资金成本提供。主要的越野卡车已发展为需要很宽的车道以用于会车，运输每吨英里的材料在能量上并不高效，爬坡能力有限，且由于操作者失误的可能性以及对周围环境不友好而具有危险。

列车已使用多年，以料斗车厢运输散装材料。其在钢轨上使用自由轧制铁或钢轮，由于低摩擦而成为很高效的能量使用者，不过在所需的驱动器或机车方面则能力有限。大吨位的长列车使用多个重型单元的驱动器，其规定轨道重量和压舱要求。所有铁道的设计必须考虑驱动器或机车包含的燃料的重量，而不是车厢加上负载的组合重量(这显然较小)。驱动器需具有足够重量而使得旋转式驱动轮胎与静止轨道接触而且必须具有足够摩擦以产生将包括重载车厢在内的部分的向前或逆向运动。传统铁道系统的倾斜能力受限于载重驱动轮与车轨之间的摩擦。轨道车厢是独立单元，每个单元均不得不以批量处理方式加载，一次一个车厢。散装材料可通过开启底倾倒口从料斗车厢中卸载，或者可独立旋转以从顶部倾倒。用于加载和卸载的现场车厢(spotting car)耗时且费力。

虽然从一个地点到另一地点的移动可能在成本上有效，不过在较短距离运输中的批量加载和卸载的增加成本减小了轨道运输成本效率。在正常单个双轨列车系统情况下，一次仅有一个列车可用于系统上。

传送带已使用多年以移动散装材料。存在广泛多种传送带系统，可实际上移动每种可想到的散装材料。很长距离的单带行程的资金成本很高，而且当带破损或撕裂时会经历灾难性的故障，典型地关断整个系统并倾倒所承载的负载，需要清理。传送带在能量上比较高效，但可能需要高维护性，这是因为多个惰轮轴承的固有问题而需要持续检查和更换。短距离传送带常用于几乎所有类型材料的干式或夹式运输。由于传送带柔性很高而且希望在相当平坦的地域上操作，因而其在运输中高度固态料浆时并不高效，其中，水和细料可能积聚在低位中和溢漏侧边，形成溢漏湿料浆处理问题。

一些散装材料可当与水混合以形成料浆时在管线中运输，料浆通过马达驱动泵推进器在无空气或淹没环境中被推动或拉动。散装材料中存在的单独颗粒的尺寸指示出保持运动所必需的运输速度。例如，如果大颗粒存在，则速率必须足够高以使非常最大颗粒通过沿管道底部跳动和滑动而保持运动。由于管线在动态环境中操作，因而运动流体和固态物质与静止管壁形成摩擦。运动物质的速度越高，则在壁表面处的摩擦损失越高，这需要增大能量加以补偿。根据应用，散装材料不得不初始以水稀释以利于运输，并在排放端处脱水。

用于从矿山和类似地点运输散装材料的轻轨窄距铁道是已知的，在示例中如参照Hubert等人的美国专利No.3,332,535所述，其中由多个车厢构成的轻轨列车通过驱动轮和电动马达的组合推进，在外环上倾倒。在进一步的示例中，Robinson,Jr.等人的美国专利No.3,752,334公开一种类似的窄距铁道，其中车厢通过电动马达和驱动轮驱动。Richardson的美国专利No.3,039,402描述一种使用静止摩擦驱动轮胎移动铁道车厢的方法。