用于多模态运输的系统和装置 相关申请的交叉引用
本 申 请 是 于 2010 年 10 月 15 日 提 交 的、 题为 “System and Apparatus for Multi-Modal Transportation” 、 临时申请号为 61/393,418 的非临时申请， 为了所有的目 的， 通过引用将该申请并入本文中， 如同全文引述一般。
技术领域
本发明大体上涉及运输方法和系统， 具体地， 涉及用于利用多模态运输交通工具 运输风力机叶片的方法和系统。 背景技术 参考图 1， 示出了风力机 100， 风力机 100 是从风力中提取能量的旋转设备。如果 机械能转化为电能， 风力机 100 可称为风电机、 风轮机、 风力发电机组、 风电单元、 风能转化 器或风力发电机。商业发电的风电场中所使用的风力机通常是三叶片型， 并且通过计算机 控制的电机导进风。高大的塔基在具有风切变的风场中允许承受较大的风力。在一些风切
变风场中， 对于海拔上的相对小的增量， 风速和相应的功率输出显著增加。
在运送到有轨车、 船只、 卡车和 / 或其他交通工具之前， 大的风力机 ( 例如风力机 100) 必须被拆成组件部分。风力机 100 包括塔 102、 机舱 104 和电机叶片 106。塔 102 和 机舱 104 通常被配置为在运输时被拆分。然而， 与塔 102 和机舱 104 不同， 优选地电机叶片 106-110 不被拆分成便于运输的较小组件。通常， 电机叶片 106-110 相对较大， 有时长度超 出 160 英寸宽度超出 12 英寸。
尽管风力机叶片运输领域已经有了显著的发展， 但仍存在许多缺点。 发明内容 一种用于多模态运输的车辆， 包括 ：
具有第一长度的第一框架， 第一框架包括 ：
第一梁 ；
第二梁， 其与第一梁间隔开并大体上位于平行于第一梁的位置 ； 及
第一转向架连接器， 其中， 第一转向架连接器使得第一框架能够连接到第一转向 架以用于以轨道模式运输 ；
第二框架， 其可相对于第一框架在全开位置和全闭位置之间移动， 第二框架包 括：
具有第二长度的第三梁， 其中， 第三梁的一部分同轴地嵌套到第一梁的一部分以 使得第三梁随着第二框架相对于第一框架在全开位置和全闭位置之间移动而相对于第一 梁伸缩地移动 ；
具有第二长度的第四梁， 其中， 第四梁的一部分同轴地嵌套到第二梁的一部分以 使得第四梁随着第二框架相对于第一框架在全开位置和全闭位置之间移动而相对于第二
梁伸缩地移动 ； 及
第二转向架连接器， 其中， 第二转向架连接器使得第二框架能够连接到第二转向 架以用于以轨道模式运输 ； 及
操作性地固定到第一框架和第二框架中的一个上以用于以公路模式运输的车轴 和车轮。
其中， 第一框架和第二框架中的一个包括 ：
用于阻止第二框架相对于第一框架在全开位置和全闭位置之间移动的止动件。
还包括 ：
锁定件， 其中该锁定件包括 ：
在锁定位置和开启位置之间移动以分别锁定和开启第一框架和第二框架之间的 相对移动的销 ； 及
用于接收鞘以在全开位置锁定第一框架和第二框架的第一孔， 以及用于接收鞘以 在全闭位置锁定第一框架和第二框架的第二孔。
还包括 ：
至少一个第一横向交叉元件， 其在第一梁和第二梁之间垂直延伸并附加到第一梁 和第二梁 ； 及
至少一个第二横向交叉元件， 其在第三梁和第四梁之间垂直延伸并附加到第三梁 和第四梁。
其中， 车轴和车轮包括悬架系统， 该悬架系统包括气垫。
还包括多个震动吸收器， 其中， 多个震动吸收器中的每一个的上端连接到多个横 向交叉元件中的一个上。
其中， 第一框架和第二框架中的至少一个由钢形成。
包括 ：
具有第一长度的第一框架， 第一框架包括 ：
第一梁 ；
第二梁， 其与第一梁间隔开并大体上位于平行于第一梁的位置 ； 及
第一转向架连接器， 其中， 第一转向架连接器使得第一框架能够连接到第一转向 架以用于以轨道模式运输 ；
第二框架， 其可相对于第一框架在全开位置和全闭位置之间移动， 第二框架包 括：
具有第二长度的第三梁， 第三梁位于第一梁附近以相对于第一梁移动 ；
具有第二长度的第四梁， 第四梁位于第二梁附近以相对于第二梁移动 ； 及
第二转向架连接器， 其中， 第二转向架连接器使得第二框架能够连接到第二转向 架以用于以轨道模式运输 ；
固定到第三梁和第一梁上的第一滑杆， 第一滑杆大体上延伸全长， 该全长包括第 一长度和第二长度， 从而当第三梁随着第二框架相对于第一框架在全开位置和全闭位置之 间移动而相对于第一梁移动时， 引导第三梁 ；
固定到第四梁和第二梁上的第二滑杆， 第二滑杆大体上延伸全长， 该全长包括第 一长度和第二长度， 从而当第四梁随着第二框架相对于第一框架在全开位置和全闭位置之间移动而相对于第二梁移动时， 引导第四梁 ； 及
操作性地固定到第一框架和第二框架中的一个上以用于以公路模式运输的车轴 和车轮。
其中， 第一框架和第二框架中的一个包括 ：
用于阻止第二框架相对于第一框架在全开位置和全闭位置之间移动的止动件。
还包括 ：
锁定件， 其中该锁定件包括 ：
在锁定位置和开启位置之间移动以分别锁定和开启第一框架和第二框架之间的 相对移动的销 ； 及
用于接收鞘以在全开位置锁定第一框架和第二框架的第一孔， 以及用于接收鞘以 在全闭位置锁定第一框架和第二框架的第二孔。
还包括 ：
至少一个第一横向交叉元件， 其在第一梁和第二梁之间垂直延伸并附加到第一梁 和第二梁 ； 及
至少一个第二横向交叉元件， 其在第三梁和第四梁之间垂直延伸并附加到第三梁 和第四梁。 其中， 车轴和车轮包括悬架系统， 该悬架系统包括气垫。
还包括多个震动吸收器， 其中， 多个震动吸收器中的每一个的上端连接到多个横 向交叉元件中的一个上。
其中， 第一框架和第二框架中的至少一个由钢形成。
一种利用用于多模态运输的车辆的方法， 包括 ：
将车辆从第一长度扩张到第二长度以适应负载的长度 ；
利用扩张的车辆以公路模式运输负载 ；
将扩张的车辆的第一端连接到第一转向架上 ；
将扩张的车辆的第二端连接到第二转向架上 ； 及
利用扩张的车辆以轨道模式运输相应的负载。
其中， 将扩张的车辆的第一端连接到第一转向架上包括 ：
对气囊充气以升起第一转向架的一部分以支撑扩张的车辆的第一端 ； 并且其中将 扩张的车辆的第二端连接到第二转向架上包括 ：
对气囊充气以升起第二转向架的一部分以支撑扩张的车辆的第二端。
其中， 第一转向架是居中转向架和过渡转向架中的一种。
其中， 第二转向架是居中转向架和过渡转向架中的一种。
还包括 ：
将扩张的车辆的第二端从第二转向架上解除连接 ；
将扩张的车辆的第一端从第一转向架上解除连接 ； 及
利用扩张的车辆以公路模式运输负载。
其中， 将扩张的车辆的第二端从第二转向架上解除连接包括 ：
对气囊进行放气， 以降低第二转向架支撑扩张的车辆的第二端的一部分 ； 并且其 中， 将扩张的车辆的第一端从第一转向架上解除连接包括 ：
对气囊进行放气， 以降低第一转向架支撑扩张的车辆的第二端的一部分。
通过上述描述， 显而易见， 本申请具有明显的益处和优点， 包括 ： (1) 仅利用一个 车辆用于一组元件的整个运输移动， 由些减少元件组的处理循环 ； (2) 通过减少处理的数 量来降低了意外损坏的风险 ； (3) 降低了整个运输移动需要的设备的数量 ； (4) 将车辆快速 且简易地在公路模式和轨道模式之前转换， 而不需要提升 ； 及 (5) 通过延伸和收缩车辆， 仅 利用一个车辆用于运输长度十分不同的元件， 由此提升了成本效益。 附图说明 作为本发明的特点的新颖性特征在随附权利要求中陈述。但是， 结合附图阅读下 述详细说明可以最佳地理解本发明其本身、 使用的优选实施方式和其他目的和优点， 附图 中：
图 1 是常规风力机的前视图 ；
图 2 是根据本申请的空车辆的侧视图 ；
图 3 是根据本申请的空车辆的俯视图 ；
图 4 是根据本申请的公路模式的车辆的侧视图 ；
图 5 是根据本申请的轨道模式的车辆的侧视图 ； 图 6 是根据本申请的转向架的侧视图 ； 图 7A-G 是根据本申请的利用多模态运输车辆的方法的视图 ； 及 图 8 是根据本申请的利用多模态运输车辆的铁路站场的视图。具体实施方式
为清楚起见， 在本说明书中并未描述实际实施的所有特征。当然， 应该意识到， 在 任何这样的实际实施方式的开发中， 很多具体实施是为了实现开发者的具体目标， 例如适 应系统相关和商业相关的限制， 这使得一种实施方式与另一种实施方式不同。 此外， 应该意 识到， 这种开发努力可能是复杂且耗时的， 但仍然是受益于本公开文本的本领域内技术人 员的工作。
现在参考附图中的图 2， 其示出了根据本申请的车辆 200 的优选实施方式的侧视 图。车辆 200 包括后延伸部 202、 前延伸部 204、 车轮 206、 支撑腿 208 和机架 210 及 212。车 辆 200 可在轨道运输模式中被用作模块化轨道车辆， 并在公路运输模式中被用作公路拖车 或公路车辆。车辆 200 在轨道模式或公路模式中都是可扩展的。举例来说， 如果车辆 200 将被装载比车辆 200 的当前配置长的元件， 前延伸部 204 可被进一步扩展以加长车辆 200 的尺寸， 或者如果车辆 200 将被加载比车辆 200 的当前配置短的元件， 前延伸部 204 可被缩 减以减少车辆 200 的尺寸。前延伸部 204 和后延伸部 202 由足够结实的材料制成以使得能 够扩展轨道模式的车辆 200， 从而扩展的车辆 200 足够结实以被火车头使用来牵引车辆 200 之后的轨道车。
机架 210 和 212 的每一个都可以通过多个 ( 优选地四个 ) 快速释放的、 卡口的扭 锁设备可释放地连接到延伸部 202-204。应该意识到， 也可以使用其他类型的可释放连接 设备。可在延伸部 202 和 204 的拐角处使用角板以增加强度和刚度， 并支撑扭锁设备。机 架 210 和 212 的每一个可位于前延伸部 204 和 / 或后延伸部 202 的若干不同的位置以辅助容纳不同尺寸和长度的元件， 例如风力机叶片。此外， 当连接到延伸部 202-204 上时， 机架 210 和 212 可旋转。
现在参考图 3， 其示出了根据本申请的车辆 300 的优选实施方式的俯视图。车辆 300 大体上类似于图 2 的车辆 200。车辆 300 包括后延伸部 302 和前延伸部 304。后延伸部 302 包括梁 306 和梁 308， 它们彼此间隔开并大体上彼此平行。类似地， 前延伸部 304 包括 梁 310 和梁 312， 它们彼此间隔开并大体上彼此平行。 每个梁 306-312 是由钢材或其他合适 的结实材料制成的细长梁， 并且， 除非另有说明， 框架 302-304 的其他元件由类似的结实材 料形成。
后延伸部 302 还包括在梁 306 和 308 之间垂直延伸并附加到梁 306 和 308 上的横 向交叉元件 314A-I。类似的， 前延伸部 304 也包括在梁 310 和 312 之间垂直延伸并附加到 梁 310 和 312 上的横向交叉元件 316A-B。每个横向交叉元件 314A-I 的每一端通过合适的 方法 ( 例如焊接或机械紧固 ) 固定到梁 306 和 308 上。类似地， 每个横向交叉元件 316A-B 的每一端通过合适的方法 ( 例如焊接或机械紧固 ) 固定到梁 310 和 312 上。每个交叉元 件 314A-I 和 316A-B 是由诸如钢或其他合适的材料制成的梁， 并且其可具有形成在其表面 的开口。任何开口可与形成在其他交叉元件 314A-I 和 316A-B 上的相应开口对齐以提供空 气和 / 或液体导管、 电线和拖车运行时使用的类似物的通路。机架 318 和 320 的每一个可 位于前延伸部 304 和 / 或后延伸部 302 的若干不同的位置以辅助容纳不同尺寸和长度的元 件， 例如风力机叶片。此外， 当连接到延伸部 302-304 上时， 机架 318 和 320 可旋转。 后延伸部 302 还包括转向架连接器 322， 其使得后延伸部 302 能够连接转向架 ( 未 示出 ) 以在轨道模式中运输。类似地， 前延伸部 304 还包括转向架连接器 324， 其使得前延 伸部 304 能够连接另一转向架 ( 图 3 中未示出 ) 以在轨道模式中运输。下文结合图 5 和图 6 描述了转向架。
后延伸部 302 和 / 或前延伸部 304 包括车轴和车轮 326。车轴和车轮 326 可包括 悬架系统， 其包括气垫和 / 或多个震动吸收器 ( 图 3 中未示出 )。每个震动吸收器的上端可 连接到横向交叉元件 314A-I 和 316A-B 中的一个上。相比于其他类型的悬架， 气垫可为元 件提供更平滑的运送。转向架连接器 322 和 324 可从转向架上拆除以使得车辆 300 在公路 模式中被用作运输的拖车。
在一些实施方式中， 梁 310 的一部分同轴地嵌套到梁 306 的一部分中以使得梁 310 随着前延伸部 304 相对于后延伸部 302 在全开位置和全闭位置之间移动而相对于梁 306 伸 缩地移动。类似地， 梁 312 的一部分同轴地嵌套到梁 308 的一部分中以使得梁 312 随着前 延伸部 304 相对于后延伸部 302 在全开位置和全闭位置之间移动而相对于梁 308 伸缩地移 动。
在其他实施方式中， 前延伸部 304 可滑动地连接到后延伸部 302 且相对于后延伸 部 302 可移动以在全开位置和全闭位置之间伸长和缩短车辆 300。在这些实施方式中， 车 辆 300 包括固定到梁 310 和梁 306 上的滑杆。滑杆可大体上延伸梁 306 的长度 330 的全长 328 以及梁 310 的长度 332， 从而当梁 310 随着前延伸部 304 相对于后延伸部 302 在全开位 置和全闭位置之间移动而相对于梁 306 移动时， 引导梁 310。类似地， 车辆 300 可包括固定 到梁 312 和梁 308 上的另一滑杆。类似地， 滑杆可大体上延伸梁 308 的长度 330 的全长 328 以及梁 312 的长度 332， 从而当梁 312 随着前延伸部 304 相对于后延伸部 302 在全开位置和
全闭位置之间移动而相对于梁 308 移动时， 引导梁 312。
车辆 300 还包括止动件 ( 图 3 中未示出 ) 以阻止前延伸部 304 相对于后延伸部 302 在在全开位置和全闭位置之间移动。车辆 300 还包括锁机构 ( 图 3 中未示出 )。锁机 构包括可在锁合位置和开启位置之间移动以分别锁合和开启前延伸部 304 和后延伸部 302 的相对移动的鞘。锁机构还包括孔以接收该鞘以在全开位置锁定前延伸部 304 和后延伸部 302， 该锁机构还包括另一孔以接收该鞘以在全闭位置锁定前延伸部 304 和后延伸部 302。 锁机构可包括其他孔以在全开位置和全闭位置之间的任何其他位置锁定前延伸部 304 和 后延伸部 302。锁机构中的可伸缩鞘使得可以在车辆运行期间为了活动性而相对于彼此选 择性地定位前延伸部 304 和后延伸部 302。
现在参考附图中的图 4， 其示出了根据本申请的公路模式的车辆 400 的优选实施 方式的侧视图。车辆 400 大体上类似于图 2 中的车辆 200。在公路模式中， 车辆 400 由卡车 402 牵引。图 4 描述了车辆 400 上的机架 404 和 406 包含货物， 具体地， 风力机叶片 408 和 410。
现在参考附图的图 5， 其示出了根据本申请的轨道模式的车辆 500 和 502 的优选实 施方式。车辆 500 和 502 大体上类似于图 2 中的车辆 200。在轨道模式中， 车辆 500 的后延 伸部 504 由转向架 506 支撑， 车辆 500 的前延伸部 508 由转向架 510 支撑， 车辆 502 的后延 伸部 512 也由转向架 510 支撑， 而且车辆 502 的前延伸部 514 由转向架 516 支撑。
转向架 ( 也可被称为轮卡车 ) 是附加到车辆上的带轮子的底盘或框架。转向架可 被安装在如下位置 ： 货车上、 座架上、 火车车厢或火车头。 转向架是火车下部的结构， 轴(和 轮子 ) 通过轴承附加到火车上。 转向架有若干目的 ： 支撑轨道车辆的车身， 在直的和弯曲的 轨道上提供稳定性， 通过吸收震动确保运输舒适性， 当火车调整运行在弯曲处时最小化离 心力， 并最小化轨道不规则性和轨道磨损的产生。通常， 两个转向架配合到每个车厢、 货车 或火车头上， 每端具有一个转向架。也可使用替代实施方式， 其中， 转向架位于车厢或货车 之间的连接件之下。车辆 500 和 502 可与当前使用在用于其他轨道模式的车辆的轨道工业 中的现有转向架兼容。此外， 转向架可被改进以与车辆 500 和 502 完全兼容。下文结合图 6 进一步详细描述转向架。
图 5 描述了附加到前延伸部 508 的机架 518， 其保持风力机叶片 520 和 522 的一 端， 而附加到后延伸部 504 的机架 524 保持风力机叶片 520 和 522 的另一端。类似地， 附加 到前延伸部 514 的机架 526 保持塔部分 528 的一端， 而附加到后延伸部 512 的机架 530 保 持塔部分 528 的另一端。机架 526 可使用定位器 532 以保持塔部分 528 的一端， 而机架 530 可使用定位器 534 以保持塔部分 528 的另一端。定位器 532 和 534 可以是柔性张力元件， 例如带子。
现在参考附图中的图 6， 其示出了根据本申请的转向架 600 的优选实施方式的侧 视图。转向架 600 大体上类似于图 5 中的转向架 506、 510 和 516。大多数转向架具有两个 轴， 这是最简单的设计， 但一些设计用于极重载荷的车辆的每个转向架具有五个轴。 转向架 600 包括至少两个轮组 606， 轮组 602 由在每端具有轴承和车轮的轴组成。转向架 600 还包 括悬架 604 以吸收转向架框架和轨道车身之间的震动。常规类型的悬架是卷簧和橡胶气 囊。相比于其他类型的悬架， 气囊可为元件提供较平稳的运输。转向架 600 还包括轴箱悬 架 606 以吸收车轴轴承和转向架框架之间的震动。轴箱悬架通常由下述部件组成 ： 转向架框架和车轴轴承之间的弹簧以允许向上和向下移动， 以及滑块以防止侧向移动， 而更现代 的设计使用固态橡胶弹簧。此外， 转向架 600 包括制动装置 608。主要使用两种类型的制动 装置 ： 压住车轮胎面的制动瓦以及盘形制动器和制动垫。转向架可以是居中的转向架 ( 其 是用于两个底盘之间的轨道支撑的转向架 ) 或过渡转向架 ( 其是连接车辆和车头动力的转 向架 )。居中转向架和过渡转向架的实例在图 7A-G 中描述。
现在参考附图中的图 7A-G， 其示出了根据本申请的利用多模态运输车辆的方法 700。图 7A 描述了使第一车辆 704 朝着第一居中转向架 706 后退的第一卡车 702， 而第二车 辆 708 维持在过渡转向架 710 邻近。车辆 704 和 708 大体上类似于图 2 的车辆 200， 居中转 向架 706 大体上类似于图 6 的转向架 600。第一卡车 702 可向一斜坡后退第一车辆 704 以 达到居中转向架 706 的地平面， 但用于居中转向架 706 的轨道位于卡车能够轻易达到的地 平面。
图 7B 描述了使第一车辆 704 向第一居中转向架 706 后退的第一卡车 702， 而第二 卡车 712 使过渡转向架 710 向第二车辆 708 后退。第一车辆 704 不需要必须被升起以放置 在居中转向架 706 上， 而第二车辆 708 也不需要必须被升起以放置在过渡转向架 710 上。
图 7C 描述了使用其气囊以升起第一车辆 704 的一端和第二车辆 708 的一端的居 中转向架 706， 而过渡转向架 710 使用其气囊升起第二车辆 708 的另一端。 图 7D 描述了将第一车辆 704 留在具有第二车辆 708 的第一居中转向架 706 上的 第一卡车 702， 第二车辆也位于过渡转向架 710 上。
图 7E 描述了将第二居中转向架 716 上的第三车辆 714 朝着第一车辆 704 的一端 后退的第一卡车 702， 第一车辆 704 的一端不位于第一居中转向架 706 上。
图 7F 描述了第二居中转向架 716， 其气囊已经被充气以支撑第三车辆 714 和第一 车辆 704， 而第二卡车 712 将第二过渡转向架 718 后退到第三车辆 714 未被支撑的一端。
图 7G 描述了后退以连接第二过渡转向架 718 的火车头 720， 第二过渡转向架 718 的气囊已被充气以支撑第三车辆 714 先前未被支撑的一端。在该方法的该步骤之后， 火车 头 720 将能够利用转向架 706、 710、 716 和 718 运输车辆 704、 708 和 714。不需要额外的设 备以将车辆 704、 708 和 714 升起到转向架 706、 710、 716 和 718 之上。此外， 由车辆 704、 708 和 714 运输的元件不需要必须在车辆中转运。在公路模式和轨道模式之间过渡时消除元件 的转运降低了由于意外损害元件的可能性。元件可在运输点或起始点被装载在车辆上， 但 保持装置在车辆上直到元件在其最终目的地被卸载。当火车头 720 到达其目的地时， 可逆 序执行方法 700 以将车辆 704、 708 和 714 从转向架 706、 710、 716 和 718 上拆除， 使得运输 车辆 704、 708 和 714 以公路模式被运输到其最终目的地。
现在参考附图的图 8， 示出了根据本申请的利用多模态运输车辆的铁路站场 800。 车辆 802 准备用于从公路模式过渡到轨道模式。站场维修工 804 将车辆 806( 先前处于公 路模式 ) 后退以连接轨道械的车辆 808( 位于转向架上 )。车辆 802 和 808 大体上类似于图 2 中的车辆 200。由于卡车和站场维修工驾驶车
尽管已经描述了与运输大风力机叶片有关的车辆， 但应该理解的是， 该车辆可用 于运输其他长的目标， 例如公路立交桥的梁。
通过上述描述， 显而易见， 本申请具有明显的益处和优点， 包括 ： (1) 仅利用一个 车辆用于一组元件的整个运输移动， 由些减少元件组的处理循环 ； (2) 通过减少处理的数
量来降低了意外损坏的风险 ； (3) 降低了整个运输移动需要的设备的数量 ； (4) 将车辆快速 且简易地在公路模式和轨道模式之前转换， 而不需要提升 ； 及 (5) 通过延伸和收缩车辆， 仅 利用一个车辆用于运输长度十分不同的元件， 由此提升了成本效益。
上文中公开的特定实施方式仅仅是示例性地， 可以以不同但等价的方式修改和实 施本发明， 这对受益于本文教导的本领域技术人员来说是显而易见的。因此， 显然， 上文公 开的特定实施方式可被改变或修改， 所有的这种变形都涵盖在本发明的范围和精神内。因 此， 本发明的保护范围如同描述的一样。 尽管以受限数量的形式展示了本发明， 但其并不限 于这些形式， 在不脱离其精神的范围内的各种改变和修改都是合适的。