專利名稱：大量材料運輸系統的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種大量材料的運輸系統，像是例如含礦物質的礦砂、煤、礦砂、木
片、谷粒、土壤和相似的顆粒材料。該系統能運送大量材料經過少于數公里的距離(短運
程)。其可預期該系統能運送大量材料經過大于100公里的距離(長運程)。 本發明的大量材料的運輸系統為一連續性的鉸鏈式軌道在一管體中的型態(之
后稱為"CARIAT系統")，該系統為傳送帶的本質，其中有一帶體在連續性環圈中自一載點
到一卸點并翻面返回。該系統也有列車的本質，其中車廂以鉸鏈式方式連接尾端以承載大
量材料的裝載。該CARIAT系統具有一些特征類似于列車和一些特征相近于傳送帶。然
而，CARIAT系統既非傳送帶也非列車，其為傳送帶和列車的混合體，其取傳送帶的一些優點
(在小尺寸和載重的方面)和列車的一些優點(在堅固和模組和維持性方面)。
背景技術：
CARIAT系統在大量材料運輸的市場上競爭的現階段有傳送道、鐵道、公路汽車和 泥漿管線(用以陸地拖運)和船(用以海洋拖運)。 有一些特殊用途的傳送帶，包含帶體式傳送帶、煉條式傳送帶、吊桶傳送帶、纜繩 傳送帶、淚滴傳送帶和管體傳送帶，公路汽車包含有公路卡車、拖運卡車和其它路地移動機 具，例如鏟土機和前端裝貨機。軌道運輸使用軌道卡車，包含底部傾卸車、側部傾卸車和倒 轉型態傾卸車。泥漿管線則由幫浦機構界定使用，且海洋運輸包括船只和大型平底船。
幾乎所有的世界裝載跨陸長途運程運輸以兩種商品為主鐵礦砂(每年約10億 噸)和焦碳(每年約40億噸)。這些材料的運輸成本范圍在這些商品售價的10%到65% 。
在出口市場，這些運輸構成由船運和路運所構成，依地理位置變化比例，例如，西 澳鐵礦砂產區的皮爾巴拉(Pilbara)在日本將會有每噸41元澳幣的運費，和付出約每噸4 元澳幣的鐵道運輸費用，加上進一步每噸14元澳幣的船運運費，總運費成本為18元澳幣或 44%。 在大型市場如中國或美國，運輸由路運為主，因為該礦產與客戶在同一國家，例如 美國西部的煤礦產區在美國東海岸會有每噸24美元的運費和付出約每噸12美元的鐵道運 輸費用，代表總運輸費用的50 % 。 約95%的大量礦物長運程跨路運輸都由鐵道運輸完成，以傳送器運輸掌控剩余 5%的大部分。 平均跨陸運輸成本估計為鐵礦砂每噸4元澳幣，且煤礦每噸16元澳幣，此讓鐵礦 砂每年現有支出為40億元澳幣，且煤礦每年現有支出640億元澳幣，合并市場為每年680 億澳幣。 礦業的大量運輸 我們現在應該檢視在習知技藝方面的一些細節，以了解它們如何與CARIAT系統 比對。 礦產公司在他們的供應鏈中使用一種或更多種下列的大量運輸系統
參卡車-包含大型，后載堆式卡車在礦區和鉸鏈式道路列車。 參鐵道-包含大型柴油火車頭拉動100-300節的列車，達7公里長，可載重達 75000噸。 參傳送器-包含跨陸多種飛行系統，長達100公里長，加上較短的傳送帶在港口以
自堆貨區混合和直接外載到非常大型的船上。 參泥槳管線-在管線中使用水以載送鐵礦砂越過可考慮的距離長達450公里。
每一種現有的大量運輸系統在礦物供應鏈的各種方面下，彼此比較各有其優缺 點。簡單來說，習知技藝中礦產大量運輸系統的優點與問題如下 卡車-提供彈性、小量成本投資(在一承包商基礎上)、快速擴張和收縮依據產率。 相反面上，其在操作、勞力強化有相對性昂貴，關于灰塵、噪音、視覺污染、道路安全與社區 問題有顯著的環境問題。另外，卡車近來面臨增加的操作成本在增加的燃料成本、增加的執 照費用、和缺乏輪胎的供應。還有，也有一些顯著成本包含在卡車活動所需道路的建構與維 持。在這些成本由政府所負擔的地方，卡車比鐵路有較顯著的成本優勢，但在資源擁有者必 須負擔這些成本的地方時，鐵路有顯著的優勢。 鐵路-現今鐵路提供最長的運輸方法給大規模的大量運輸，在鋼軌上鋼輪的低滾 動磨擦(道路輪胎磨擦的1/20—般低)，且降低勞力因素讓鐵路運輸可行。但大規模資本 投資在鐵道和車輛車廂(每公里約1百萬到2. 4百萬澳幣)使得鐵道選擇只適用在量產超 過15年、距離超過100公里和噸量每年超過5百萬噸生產。在鐵礦砂的例子中， 一典型最大 距離的鐵道運程為約600公里，對煤礦來說(其有較高的價值)，其最大的距離為到達3000 公里。 然而，鐵道需要特定的引擎驅動器加上使用大型工作設備維修專家的主控，并加 上如機動軌道量測儀等高科技系統，還有，鐵道使用大量的能量且不能如傳送器系統般在 下坡狀況時回收能量。實際上，35000噸的鐵礦砂運行350公里鐵軌會使用20000升的柴 油。 雖然對大噸量相對有效益，鐵道并非大資本投資的一最佳使用，因為昂貴的鐵道 線只能讓列車行駛其上時使用。例如，17列車組成一隊，每一列車3公里長，操作在一 450 公里長單軌上滑行，其利用率低于5%。這些效益不足可用增加列車數量來改善——其需 要增加大量的資本投資增加在車輛車廂且需要鐵路網，成為900公里長，因此列車才能連 續運行不需要在反方向通過彼此。 還有，因為當列車運行時鐵道系統非常低的使用率，如果該列車為無終止的蒸氣 車廂，它們必須需要許多大于其他系統的數倍。必然地，該鐵道系統必須也更著重于復制更 高載量(約13噸每線公尺的軌道)。 進一步地，因為沉重的輪載重，鐵道系統的維持很昂貴，伴隨有軌道維持、鐵礦砂 車，輪胎，車軸的修復、加上一般性的替換或柴油火車頭的升級。這些維持系統需要大量的 勞力， 一般經費需要高達大量材料鐵道運輸系統運作成本的30% 。 更進一步地，軌道僅能運行在淺階上(例如當負載時少于1 : 200)且不能在下 坡通行回收潛能用在返回的上坡行程。還有，鐵道鋪設在起伏地面時需要非常昂貴地表工 作。 操作上，列車依賴在所謂的"調松器(slack)"上或表現在相臨車廂之間，這會允許一火車頭啟動第一節車廂且之后下一節后下一節直到整體列車移動——不需要在一單次 拉動啟動整個列車的負載。此調松可以為多達15公尺在一總長有900公尺的列車中。調 松器的裝設可以增加耐磨性。列車長度的變化會導致所謂的"調松行為"，其中在其尾部和 一震波產生之前，列車煞車系統的延遲會導致列車頭的緩行，當在較高速度下領頭的車廂 變慢于下一節，使車廂撞擊其他車廂。 因此，調松器的使用必須非常小心的控制。其也為非常長列車的一項限制，特別是 列車的不同部份經過不同的地形。因此，較不合理的比方來說，有一長度ioo公里的列車， 因未該調松行為變得不可控制列車會自我毀壞和傷害幾乎大多數的車板上的人員。在2008 年中，據報最長的列車長度很少長過7公里。 傳送器系統-一 傳送器為大型結構在設計與建構方面需要一高度的工程專業，它 們需要仔細的對準加上在一般在水泥地基上建構鋼材支撐。傳送器使用一繃緊帶運行在機 械滾輪上，傳送帶被一非常大型的電動馬達和兩端的拉動系統所驅動。 做為一環狀的大量運輸系統，傳送器相較于卡車操作或有限距離的鐵道，其具有 成本效益與較少的花費。帶體的伸張系數代表其被限制在距離因素，且必須放置在數個階 段以達成大于約30公里的距離。傳送器能運行在平緩水平曲面，但一般有一轉角的限制能 力。雖然，某些特定目的的傳送器非常適用在銳角彎曲-一但并非非常適合在多公里數的 距離。 對照于卡車，傳送器并不需要數量多的操作人員或維修人員，但帶體和滾輪的持 續維持為操作該系統花費的部份，其他，維護人員必須經常檢查傳送器系統、偵測噪音和損 壞的滾輪軸承。傳送帶運作在機械滾輪上造成磨擦與磨損。該滾輪有一滾動系數超高于列 車鋼軌上的鋼輪(約ll倍高)。 因為此高系數之故，傳送器使用更多的電力，且電力成本為運作一礦產傳輸系統 最高的續行成本。資本成本也高，依所須承載量而定，通常為每公里1百萬澳幣到2百萬澳 幣。 傳送器為大型、地上型結構，通常不具吸引性、吵雜、有灰塵污染，會造成敏感地區 的環境問題，且在靠近住民因操作宵禁影響社區的某些地區，其并不被社會所接受。
鏈式傳送器-一 鏈式傳送器一般使用一鏈條以移動產品從一地點到另一點，在某 些例子中，鏈子的連結有平板于其上以支撐產品，一般來說，該些板體相對于其長度是非常 寬的(量測傳送器的移動方向)，鏈式傳送器通常由每一端的扣鏈齒輪所驅動，并以倒反的 位置返回。它們能行經崎嶇的地形且能轉角。鏈式傳送器一般移動緩慢且移動小量的物質 于相對短的距離。鏈式傳送器也遭遇機械性復雜的問題，并有其他因為板體寬度相對于其 長度非常寬所造成的板體磨損不均勻問題。最后，鏈式傳送器并不適合傳送大量材料。
桶式升降機-一 此機構有時會和鏈式傳送器搞混，因為桶式升降機一般確有鏈條 連接桶子一起環繞扣鏈齒輪外的環狀安排。在沿著行程從一裝載地區到一卸載地區的運行 的時候，桶式升降機之后有裝置以控制桶子的方向。 一般來說，桶子花費大量的運行時間來 反面，雖然在某些安排反轉僅為短暫的。還有，在其余運行的期間，桶式升降機有機構以確 保相鄰的桶子并不會沖撞或變得方向紊亂。 平盤傳送器-一同樣也由鏈條所驅動，并有區段重迭且為比其長度為較寬。此安 排有其優點，平盤傳送器傾向延著運行路徑擺動其導致的磨損不均勻。平盤傳送器被使用在熱性和研磨性材料必須被掌控-一特別是用在水泥爐渣。因為此結構，平盤傳送器為移 動緩慢的且適合短的長度距離。 泥漿管線-一提供一相對于鐵道的選擇性方法，其中被運輸的礦砂為相對性細微 且能懸浮在泥漿中。資本成本一般為高且幫浦運作成本為一顯著的操作花費。此管線系統 僅適合一非常小量的計劃-一 特別是陡峭的下坡計劃，其中高度潛能的轉換提供足夠的壓 力導致克服管線的磨擦力。在平地，幫浦運作成本為可觀的且幫浦和管線的磨耗與磨損顯 著。因為高資本和操作成本，所以這世上泥漿管線系統為少見。泥漿管線也有發現其優點， 其中顯著的是環境議題，例如灰塵、噪音、安全性和視覺污染。泥漿管線也有其缺點，其為在 許多國家的水保護法下，用于泥漿中的水必須返回其原點-其進一步增加此類型大量材料 運輸的資本與操作成本。 本發明的CARIAT系統結合某些鐵道運輸的優點和傳送器能源回收的優點，而沒 有鐵道非常高軸承載和傳送器高磨擦與耗損率的問題，造成大量材料運輸每公里有低的成 本。
發明內容
因此，本發明的目的為提供一大量材料運輸系統，其結合一能運輸大量材料的車 廂的環狀煉條。 為符合本發明的一目的，其提供一裝有輪子的容納器用于大量材料運輸系統中， 該裝有輪子的容納器包含有 —偶接器用以尾端連接該裝有輪子的容納器到另一個相似的裝有輪子的容納器 以形成一容納器的環狀鏈，該偶接器帶有調松段以允許尾端相接的裝有輪子的容納器的受 限尾端移動，以利于容納器環狀鏈自一靜止態的啟動； 載重承載輪用以支撐該容納器在一導引裝置上形成一大致上環狀的路徑；禾口 導輪用以維持該容納器與該導引裝置在一縱向對準安排；禾口 其中，該容納器由一固定在導引裝置的環狀路徑上之驅動裝置所推動。 為符合本發明的另一目的，其提供一大量材料運輸系統，該系統包含有 復數個裝有輪子的容納器偶接尾端以形成一容納器的環狀鏈，該裝有輪子的容納
器每一個有一偶接器帶有調松段以允許每一個尾端相接之裝有輪子的容納器的受限尾端
移動，以利于容納器環狀鏈自一靜止態的啟動； 導引裝置用以導向該容納器的環狀鏈，該導引裝置形成一大致環狀的路徑，且該 路徑和該容納器的環狀鏈大致上相同長度；
承載裝置用以裝載該裝有輪子的容納器；
卸載裝置用以卸載該裝有輪子的容納器；禾口 驅動裝置用以推動該大量材料運輸的容納器的環狀鏈自該裝載裝置到該卸載裝 置，該驅動裝置相對于環狀路徑為固定的。
為符合本發明的又另一目的，其提供一大量材料運輸系統中，該系統包含有
復數個裝有輪子的容納器樞設偶接尾端以形成一容納器的環狀鏈，該裝有輪子的 容納器偶接一起因此它們能相對彼此受限移動，該受限移動包含調松段以允許相接的裝有 輪子的容納器之間的受限尾端移動，以利于容納器環狀鏈自一靜止態的啟動；
導引裝置用以導向該容納器環狀鏈的輪子，該導引裝置形成一大致環狀的路徑， 且該路徑和該容納器的環狀鏈大致上相同長度；
承載裝置用以裝載該裝有輪子的容納器；
卸載裝置用以卸載該裝有輪子的容納器；禾口 驅動裝置用以推動該大量材料運輸的容納器的環狀鏈自該裝載裝置到該卸載裝 置，該驅動裝置位于延著環狀路徑長度的多個位置上，該位置相對于環狀路徑為固定的。
—般來說，該導引裝置為兩個軌道對等平行安排的形式，且放置以支撐容納器的 輪子。 —般來說，該系統提供有一長型殼體用以覆蓋該容納器的環狀鏈。更一般來說，該 長型殼體為大致上均等截面的管體。 —般來說，該用在容納器的偶接器允許相鄰容納器之間顛簸度有可觀的變 化一一 以允許該容納器行走山丘和山谷。 —般來說，該用在容納器的偶接器允許相鄰容納器之間的偏離有一些變 化 一一 以允許該容納器行走轉角。 —般來說，該用在容納器的偶接器允許相鄰容納器之間的搖晃有一些變
化 一一 以允許該容納器行走有坡面的轉角。 —般來說，輪子的直徑為大致上相同于容納器的高度。 —般來說，容納器相較于其寬度為相對性的長。 一般來說，容納器為多于約1公尺
長且少于約l公尺寬。更一般來說，該容納器為多于約1公尺長且少于約0.7公尺寬。然
而，該容納器可以很大程度少于約1公尺，如同，例如，約0. 5公尺長。 —般來說，該裝載裝置有一導槽用以排送大量材料進入容納器中。 —般來說，該卸載裝置為一反轉模組的形式，其允許容納器在輪軸上做長度方向
的反轉。 整篇說明書，除非內容上需要，用字"包含(原形)"或其變化"包含(第三人單數 動詞)"或"包含(動名詞)"，將被理解為包含一聲明整體的內容或整體的群體，但不包含 任何其他整體或整體的群體之排除。同樣地，用字"偏好地"或其變化"偏好的"，將被理解 為包含一聲明整體的內容或整體的群體對本發明的操作為合意的但非必要。
為使本發明的本質會被更好地理解，以下將僅為例子的方式，詳述數種大量材料 運輸系統的態樣，參考配合的圖面，其中 圖1為一合乎本發明一實施例的CARIAT傳輸系統的簡單側面圖，顯示一車廂鏈運 輸大量材料自一堆料處到另一地方越過一未定的距離； 圖2a和2b為一對導引和連結車廂分別自上方與下方的立體視圖，在圖1的 CARIAT傳輸系統中； 圖3為一立體視圖，自上方俯視在圖1的CARIAT傳輸系統中兩個導引車廂和一連 結車廂，顯示橫越一陡峭的向下曲面； 圖3a為一立體視圖，自上方俯視在圖3中車廂的輪子和軸承組合； 圖4為一立體視圖，自上方俯視在圖1的CARIAT傳輸系統中兩個管線，顯示放置在彼此之上并有一塊狀堆塔和一單一車廂位于每一管線中；
圖4a為圖4管線中一個軌道的端視圖； 圖5為一圖1中CARIAT傳輸系統的剖面端視圖，顯示CARIA的配置，分別如下A 架高于地面的上方；B設在基座上；C設在枕木上；D埋設在一地面上的土推下方；E埋設在 一地面下的溝渠中；和F置于一地面下的導管中； 圖6為一圖1中CARIAT傳輸系統的剖面端視圖，顯示配置于一地面下的導管中， 并和一相同容量的列車和一帶式傳送器相比較； 圖7為一圖1中CARIAT傳輸系統的剖面端視圖，顯示其與一相同容量的列車和一 帶式傳送器的比較； 圖8為一圖1中CARIAT傳輸系統橋接需求的剖面端視圖，顯示其與一相同容量的 列車和一帶式傳送器的比較； 圖9為一圖1中CARIAT傳輸系統基座需求的剖面端視圖，顯示其與一相同容量的 列車和一帶式傳送器的比較； 圖10為一圖1中CARIAT傳輸系統基座需求的剖面端視圖，顯示其行經一山丘并 與一相同容量的列車相比較-一 該列車須要一顯著的捷徑；禾口 圖11為一圖1中CARIAT傳輸系統河道需求的剖面端視圖，其相較于一主要的需 要地表工作以支援一相同容量的列車。
具體實施例方式
在下面示范性的實施例中，參考例主要為CARIAT系統的尺寸和一些設計特點，當 該CARIAT系統適合用于傳輸10. 5百萬噸/每年的煤礦以4. 0m/s的速度(14. 4kph)越過 一 4. 5公里的距離。雖然CARIAT系統可以運送更多或更少的煤礦，如果操作在更快或更慢 的速度，其能預估該CARIAT系統能運作在超過10m/s的速度下。
CARIAT 圖1中，其中顯示一大量固料運輸系統的安排涉及本發明的CARI AT系統IO適用 于一 4. 5km長的傳送帶。該CARIAT系統10包含有一導管20、一對軌道22連接成環圈穿過 導管20、復數個車廂24(具有輪子25)連結一起以形成一車廂環鏈26、一位于礦料堆處30 的裝載裝置28、一位于出口堆處34的卸載裝置32，和多個驅動單元35 (圖中顯示有兩個)。 該車廂環鏈26由一裝載運部36和一回送部38，每一部為接近車廂環鏈26長度的一半。
當CARIAT系統10被描述帶有復數個驅動單元35時，短長度的CARIAT系統10可 以制造成僅用單一驅動單元35來操作。
導管 導管20方便性地由金屬材料，例如鋼鐵所制造。導管20，如圖3，5a和5b[沒有 此圖]中所顯示，其成形帶有一上管40和一下管42，每一管的截面為約0.5m。代表性地， 管體40和42有一管壁厚約在0. 5到3mm之間。方便性地，管體40和42在螺旋長度軸上 以相鄰邊緣螺旋包覆以蜷曲和封閉一起在現場形成。多個螺旋長度尾端被連接以形成管體 40和42。其可以預估該螺旋長度為約8公尺長。 管體40和42較偏好地為圓形截面，以允許其較易彎曲以配合地面的輪廓和允許 CARIAT系統10能轉角。管體40和42的螺旋狀結構也讓其自身以相對容易彎曲_相較于所謂的一四方型或甚至于一圓形截面管。 管體40和42較偏好有相同的截面形狀以方便建構。上管40承載車廂環鏈26的 裝載運部36，且下管42承載車廂環鏈26的回送部38。 在圖中，管體40顯示間隔于管體42的上方。然而，此非必要的；管體40和42可 作放置彼此側邊間隔開的安排。在另一個安排，該兩個管體40和42可以結構為一管體，包 住車廂環鏈26的裝載運部36和回送部38。 選擇性地，管體40和42可以被形成為四方形、矩形、或甚至于復合形的截面以更 進一步合乎車廂環鏈26的形狀。相對地，管體40和42可以如傳統管體的相同方法制造。 在任何情形下，其較偏好管體40和42能避免成份的進入，且能留滯任何因運輸大量材料在 車廂環鏈26中所產生的灰塵。 代表性地，管體40和42被收入且受塊體60所支撐，塊體60方便性地由石灰質 (cementaceous)材料例如是建筑用水泥所制成，如果是金屬或塑膠材料的強化材質。該支 撐塊體60可以被間隔性分布約8到18公尺，或延著導管20的長度分布(協同形成管體40 和42的螺旋長度的長)。塊體60 —般設于基座62上。 該塊體60每一個包含有一基塊64，其座落于基座62的頂端；一中間塊66和一頂 塊68。該基、中間和頂塊64到68有缺口以結合一起來形成兩通道70和72橫斷呈設。該 通道70和72分別接受上管40和下管42。 該支撐塊體60用以幫助維持軌道22和管體40和42螺旋長度相鄰尾端的對準與 裝設。 代表性地，支撐架(未示)位于中間相鄰塊體60，管體40和42的縱向，以支撐管
體40和42和軌道中間長度。該支撐架一般設置為2公尺間隔且設于水泥基座62上，每一
支撐架一般有兩個向上的設置柱以托梁交接以支撐管體40和42。該設置柱也承載托架穿
入管體40和42以支撐軌道22，以避免軌道22的過度彎垂在兩相鄰塊體60之間。 其同時也注意到管體40和42可以被開放式桁架所取代。然而，一般都使用管體
40和42，因為其為封閉的以留滯灰塵，也能限制噪音且建造和設立較桁架便宜。 其被預估管體40和42能提供帶有開口以允許進入他們的中段。 其被預估管體40和42為不太可能需要大于1公尺寬，以傳送大部分的大量固體
達每年l億噸。 其也被預估管體40和42能并排在地面因此避免需要支撐架。軌道 成對的軌道22被安排為成對的每一軌道設置大致上在平面上或升舉面上相互平
行，每一軌道22有一大致上水平的突邊80和一大致上垂直的導邊82。突邊80被設計為支
撐車廂24的輪子25。為了這個目的，成對軌道22的突邊80為大致上共平面和相互平行
的。導邊82的設立大致上為垂直以能配合，或幾乎配合車廂24的導輪122以導引車廂24
延著軌道，如下方所述。 使用導邊82的結果，其可能去依賴一未拱起的剖面，因為突邊80和輪子25并不 需要漸縮且車廂24仍能正確沿著軌道22運行。此為一和列車相比的顯著區別_其需要成 形軌道和漸縮的輪子以導引車廂沿著軌道。軌道拱起的剖面和漸縮的輪子，使用在列車系 統中，會戲劇性地降低輪子在軌道上的承載負擔區域，增加車廂的點承載和增加運作磨耗 的比例。
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因為輕承載和平坦突邊80的使用，輪子25和軌道22的磨耗在本發明中大致上為 少于如果列車軌道設計領域有實施的例子。 軌道22可以由高張性鋼鐵且一體形成連同或裝設到管體40和42上。選擇性地， 緩沖間隔體可被使用在固定軌道22到管體40和42時。 軌道22 —般為長度取向且就地連接。為了這個目的，軌道的端部傾斜地相對準在 橫斷方向，因此軌道22的末端相鄰長度的端部以一相對車廂24輪子25輪軸的傾斜角度結 合，因此在軌道22上輪子的接觸面積并不為陡峭地結合_否則其可能導致車廂輪子25和 軌道22兩者的局部磨耗。提供相同的傾斜對準在導部，因此車廂24的導輪也不為陡峭結 合 一一 否則其可能導致導輪和軌道22兩者的局部磨耗。傾斜對準也允許末端相鄰軌道22 之間的一些因溫度變化造成的移動，同時避免軌道22的彎曲且也避免車廂輪子的損傷。
選擇性地，構成軌道22的長度可由末端熔接一起，以形成一沒有明顯接點的連續 性軌道。這樣一種結構會需要軌道22的路徑以允許軌道22的擴張和收縮，而不會有彎曲。
在上管40中，軌道22的導邊82在突邊80的下方，而在下管42中，導邊82位于 突邊80的上方，一般位于下管42的上區域中。 其被預估該分離的導軌52被使用在下管42中。其也被預估托梁可被放置在成對 軌道22和導軌52之間以維持導軌52相對分隔于軌道22的上方。此一托梁會被要求大致 上符合管體40和42的內部曲面，以避免和車廂24碰撞。
車廂 如圖2a，2b和3所示，帶有輪子的車廂24—般為成對的，為一導引車廂104和一 連結車廂106。在一說明性實施例中，該導引車廂104為稍窄于連結車廂106。兩車廂104 和106寬度的不同為兩者連接在一起方法的功能。因此，連接的不同模式可允許所有車廂 24成為同一形狀與結構。車廂24代表性地由金屬材質所形成，雖然其可被理解部份由塑膠 材料或玻璃纖維或類似材料所形成。 車廂24—般為箱型，帶有一車廂柜110其一般在平面和端部上升面為垂直，且在 縱向截面為梯形。該車廂柜110有一基座112、兩側壁114、兩端板116和一開放頂部118。 該梯狀對于車廂柜110的功能并不是關鍵的，但其為重要的以提供一空間在相鄰車廂24之 間用以接受一輪體和軸組合150-如下描述。 車廂柜110可能提供帶有一內襯或涂料，以提供對承載研磨料或巖石顆粒材料在 車廂24中潛在損傷影響的保護。該內襯可被固定器裝設到座體112、該壁面114和端板116 上，或以適合的粘著劑粘著。內襯也可能被使用在當運輸腐蝕性材料、磁性材料和潛在性爆 炸的材料(以降低當材料承載到車廂24中產生火花的發生)。選擇性地，車廂柜110可用 塑膠材料形成——例如舉例，碳纖維強化尼龍或相近的工程強化塑膠。
座體112 —般為矩形且傳統為和壁面114 一體成形，導引車廂104的座體112有 四個孔洞位于其縱向端附近，用以裝設導輪122。連結車廂106并沒有這種孔洞也沒有任何 導輪122。然而，如果兩車廂104和106有相同的形狀和結構，一對導輪122可以定位在兩 車廂104和106的每一個上。 壁面114自座體112向上依設。代表性地，壁面自座體112垂直向上設置，雖然此 安排非必要的。然而，其偏好壁面114并未相對彼此集合，因為其能導致大量材料在車廂24 中變得堆積。該壁面114也有一唇邊114a在其上邊緣，用以強化該壁面114對抗運輸的裝
11載。 特別如圖2b所示，每一個邊緣119有一開口 121橫向設置，因此兩相對邊緣119 的開口 121為在同一軸上為同心。成對的開口 121因為此安排而接受輪體和軸組合150的 一組。開口 121也穿過強化桿114b，因此提供增加的強度給開口 121和輪體和軸組合150 之間的結合。代表性地，開口 121進一步以一環圈或相似物強化，且連接強化桿114b到邊 緣119。 其被預估壁面114可有一除了平面以外的剖面，以致于增加他們運作橫向承載的 能力。 該壁面114也可能，或選擇性地，有一強化桿114b沿著它們的長度延伸以增加車 廂24能運作的縱向承載的數量。此一強化桿114b顯示，僅為了方便，相關于該連結車廂 106，但不相關于導引車廂104。 以此方式，車廂24形成一鏈體的連結，以強化桿114b作為鏈體和輪體和軸組合 150的連接板，而輪體和軸組合150為鏈體的栓軸與滾輪。對鏈體的不同點為由軸組合150 所提供的彈性允許偏離和轉動，因此CARIAT系統10能運行彎曲路徑。
代表性地，輪體和軸組合150允許顛簸度約+5/-60度、偏離度約+/-1度和搖晃度 +/-1度。同時，顛簸度，搖晃度和偏離度的三個軸在同一平面。 端板116 —般為U型，且具有一緣邊116a傳統點焊到座體112上在兩壁面114之 間。端板116也有緣邊116b安排相鄰邊緣119且傳統點焊到其上。緣邊116a到座體112 和緣邊116b到壁面114的邊緣119點焊具有封鎖車廂柜110的效益以運載大量固體。端板 116每一個也提供一唇邊116c，因此，該成對的相鄰車廂24的唇邊116c形成一屏障120以 對抗特殊材料進入車廂柜110中，也因此防止在裝載程序中車廂24之間的特殊材料流動。 典型的，該端板116為對水平面呈45度的角度，當然其他程度的角度也可被使用——如果 有足夠空間在相鄰車廂末端之間給輪體和軸組合150。 開放頂端118由壁面114的唇邊114a和端板116的唇邊116c所形成。
導引車廂104借助輪體和軸組合150偶接于連結車廂106。也就是說，每一個車廂 24僅有一輪體和軸組合150。輪體和軸組合150 —般包含有一軸體組合152和兩個輪體組 合154。 特別如圖3a所示，軸體組合150包含有一軸體160和一管殼體164。軸體160 — 般由一金屬材質的固體桿形成，且有一短柱170在每一端，以接受一輪體組合150的軸承。 軸體160接受環夾，或"E"環夾或相似物的可動的固定器(未顯示)，以限制軸體160的相 對于車廂24軸向移動。短柱170有一小于軸體160剩余部份的半徑，該短柱170為自軸體 160剩余部份由一肩部所形成，該肩部可一靠置一軸承并由一環夾定位。
軸體組合152的殼體164 —般為管狀有固定的截面且有兩開放端抵靠車廂24的 邊緣119以將其分開。 其被預估相鄰車廂104和106末端的互連允許其間在縱向1到2mm的相對移動 (其已知為"調松")，形成此一移動的可能可由造成孔洞121的橢圓來提供-一該橢圓孔 洞121被定向在車廂24的移動方向上，該橢圓孔洞121也可為彎曲的在向下導向的新月形 (像根香蕉)以致于推動軸體160以車廂24的重量力量進入其中心位置。該車廂24的相 對移動允許CARIAT系統10的漸進起動，當該每一個車廂104和106的調松段輪流運作，從一靜態到一完全操作速度。軸體160在橢圓孔洞121中的移動也可以允許相鄰車廂24末端 之間的偏離度和搖晃度，對車廂24而言，偏離度是必要的以能運行一掃帶(swe印ingbend) 在軌道22的通道在礦區和港口之間。搖晃度也可協助在彎曲路徑運行。
輪體組合154包含軸承和環夾以固定軸承在軸體160上。代表性地，輪子25由塑 膠材料所制造，例如舉例，碳纖維強化尼龍或相近的工程強化塑膠能長期承載實質負擔、維 持其形狀和性質。該輪子25 —般具有220mm的直徑，其為近似于車廂24的高度，且約30mm 寬。 一般地，輪體60約有80%的部份挖空。如有必須，該輪體60之后偏好地為機械制作和 平衡的，以確保形狀最小的不規則性和于最小的震動性。 其被預估該輪子25可選擇性地由金屬材料制造。照慣例地，在本樣式的說明性實 施例中，車廂24被巻曲壓造，從一有尺寸1， 100mm寬x 2. 2mm厚切成為3，000mm長，且形成 為一箱形并沿著開放接點焊接。因此，每一個車廂24有一約210mm的高度、一約250mm的 寬度和一約1000mm的長度。 其被注意到其他的尺寸能被使用。例如，材料的厚度可多或少于2. 2mm，舉例例如 1. 6mm。車廂24的長、高、寬度可以被變更以適合不同的被運輸大量固體材料，且適合不同 的噸量。其被預估一非常小的車廂少于100mm寬、80mm高、和500mm長可被使用在運送小量 的大量固體材料 一舉例例如，每年少于2百萬噸。相似地，大型車廂大于600mm寬、480mm 高、和2000長，可被使用在運送大量的大量固體材料 一 舉例例如，每年約為100百萬噸。
驅動單元 該驅動單元35包含能捉住軸體組合150的軸體160短柱170、且能在車廂24運行 方向推動它們的機構。該驅動單元35沿著導管20的長度間隔地分開來，在每一個驅動單 元35的位置，該導管20為開放的以允許進入到軸的短柱170。 照慣例地，每一個驅動單元35包含一鏈體，其具有復數個攫取元件沿著其長度定 位，且放置橫向于其運行方向。該攫取元件被塑型以接受軸稈170用以兩個或更多相鄰車 廂24的短柱170。 該驅動單元35的鏈體依慣例由一電動馬達所驅動。所有驅動單元35的馬達沿著 導管20的長度被控制以能統一操作以避免不同的承載張力在車廂環鏈26中。該驅動單元 35 —般沿著車廂環鏈26放置定位，以確保任何兩相鄰驅動單元35之間車廂環鏈26的張力 為實質上相同。因此，在導管20被放置在上升的地方，驅動單元35可被放置靠近一點在一 起；在導管20被放置在下降的地方，驅動單元35可被放置分開一點(如果該斜坡并非大到 需要煞車在正常的操作下)，且在導管20被放置在大致上平坦面的地方，驅動單元35可被 放置中介的距離分隔開。 其被預估該驅動單元35可被分開在20公尺到2000公尺間隔，依據地形設計，驅 動單元35和車廂環鏈26的力量能承載。其被估計當驅動單元35被分開2000公尺間隔， 車廂環鏈26中將會因摩擦和拉力而有少于約20噸的張力 一-其代表每一車廂24必須被 建構能運送至少20噸的負載在縱向沿著其兩縱向側邊的每一個。此預計軌道22每線性公 尺約少于0.5噸的移動質量。 [ono] 承載裝置 如圖1所示，裝載裝置28 —般為滑道形式，例如舉例，所謂的"香蕉滑道"。該裝載 裝置28運輸礦物從礦堆30到車廂24。
其被預估其他形式的裝載裝置28可被使用。
卸載裝置 在如圖l所示，卸載裝置32為環圈放置在水平軸上，該環圈允許車廂24自其上表 面到下表面經過。當此傳送造成車廂劇烈地改變方向自向前移動到向下移動，且之后再反 向移動。此導致車廂24中的大量固體保持其動量(速度和方向)，動量使大量材料移出車 廂24。 代表性地，移出的大量材料被收集在滑道中，且被導引到一傳送帶以運送到礦堆 34。 清潔 在車廂環鏈26回送部38上返回的車廂24—般倒向運行，且一般以高壓空氣和選 擇性用水被清潔，以確保在回送部38時沒有大量材料粘著在車廂24。 代表性地，CARIAT系統10有一清潔系統以確保導管20不會被灰塵或其他物質填 上，該清潔系統可以為位于車廂環鏈26的真空清潔系統。依據CARIAT系統10的長度，可
以使用多于一個以上的真空清潔系統。
優點 CARI AT系統10的優點包含低搖晃、高能效率、和其可容易變動的容量。該CARIAT 系統IO也解決大多數關于軌道的問題，其提供資金的良好使用(約相等火車運量成本 的60%或更少)，本系統僅需要低程度的維持和人員，可以上下運行相對高的程度(例如 1 : IO，當承載時)，且能回收喪失在下坡路程的潛能用于返回上坡路程。還有，該CARIAT 系統10在起伏地形鋪路時僅需要有極少的地表工作，因為CARIAT系統10為一車廂環鏈， 其可以極小于一相當運量的火車。必然地，CARIAT系統10可以為極輕以配合較輕的承載 ( 一般約每公尺300-500kg，且不可能多于800kg/m)。還有，CARIAT系統10需要較少的結 構支撐，例如，減少枕木、橋梁、沙袋和支撐性地表工作的須求。 CARIAT系統10為相較于習知的礦砂運輸鐵道系統為一非常輕的軌道系統。在某 些重載運軌道車上，兩個大型四輪臺車承載160噸的總量。此一總量分每一軸40噸，相較 于一般不多于約800kg/軸的相同運量的CARIAT系統IO，其代表少于1%的鐵道臺車的結 構性承載。 軸體組合150允許車廂24相對彼此移動，此對翻轉和轉角及車廂24的起動運作 是為重要的。本實施例中，顛簸度約+5/-60度，偏離度約+/-1度，且搖晃度約+/-1度。
CARIAT系統10不同于鏈式傳送器為其能較高速、為設計簡單的、能顛簸，搖晃和 偏離(此代表本CARIAT系統10可以扭轉與轉角和運行在起伏的地形)。還有，當相較于相 同長度的鏈式傳送器時，因為CARIAT系統10的車廂24相較于其長度是窄的，不均勻磨耗 的問題會大幅銷減且使用相對少的輪子和軌道結合。鏈式傳送器最大的實際長度約為2公 里，相對地CARIAT系統10可為數百公里長。該CARIAT系統10 —般被封閉在導管20中， 其取代傳統鏈式傳送器的大型復雜的結構性支撐。還有，CARIAT系統10—般在高度和寬 度上較相同容量的鏈式傳送器為小很多。代表性地，鏈式傳送器為數公尺寬，相對地一相等 的CARIAT系統10為約0. 8公尺寬或更小。 相較于傳統的帶式傳送器，CARIAT系統10的優點之一為能使用硬塑膠材料輪180 在鋼軌22上的能力，且接著得到現階段僅為鐵道和鏈式傳送器所有之非常低滾動磨擦系數的效益。 在一習知的傳送器上，能源為一實質的花費。CARIAT系統IO藉由使用具有約 0.003滾動磨擦系數的硬輪點出此問題。此相較于習知帶式傳送器的滾動系數范圍自 0. Oil到0. 02，或是說3. 6到6. 6倍大于在鋼軌上的硬塑膠材料輪。其表示需要驅動車廂 24的力量為驅動相對運量的帶式傳送器所需力量的15-30%。 進一步地，如圖5所示，CARIAT系統10可被建置在地面上、地面下或地面上方(標 示A-F)。在圖5中，標示A為CARIAT系統10的導管20在地面上方——此用于沼澤或泛洪 地，或橫跨水道或在海洋上。在圖5中，標示B為導管20為設在基座上方——此用于石灰 質材料。在圖5中，標示C為導管20設在枕木上。在圖5中，標示D為導管20設在地面上 埋在一堆土中。在圖5中，標示E為導管20設埋在地面下。和在圖5中，標示F為導管20 在地面下被一隧道所罩住。 地面下選擇標示D-F為CARIAT系統10中所偏好的以幫忙控制管體40和42的伸 張與收縮。其中管體40和42為曝露在地表(標示A-C)，管體40和42溫度變動自-l(TC 到+8(TC。在此狀況，一連續長度管體將會在長度上延展約l公尺/每公里。藉由埋管體 40和42，溫度范圍可被限制到約20度。這些狀況中，管體40和42導邊82的磨擦力被限 制在約500t/km，遠超過估計的擴張力。也就是說，埋設的CARIAT系統10極不可能在長度 上有因溫度產生的變化_此為被偏好的。如果有需要地面上的區段，其可預估導管20被沿 著其運行路徑微彎，以和導管20側邊的移動解決長度上的增加。 圖6-11中，其有一本發明CARIAT系統10相較于鐵道和習知帶式傳送器運輸的建 置需求規格比較。圖6中，CARIAT系統10有一最小的隧道需求，因為其并不需要用于維護 的人員通行。圖7中，CARIAT系統10有一最小的輪廓剖面且因此代表對地景有最小的影 響和需要最少腳座的設置。用于維護的人員通行。圖8中指出中CARIAT系統10關于架橋 資金成本的可觀節省。圖9顯示CARIAT系統10有一最小的基座，因為其有每單位長度最 小的支撐重量和最少的置換。輪廓剖面且因此代表對地景有最小的影響和需要最少腳座的 設置。用于維護的人員通行。圖10顯示CARIAT系統10可以避免列車整列所需的花費地 溝的使用。和圖11顯示CARIAT系統10建造的可觀節省成本，在經過泛洪地區所需材料的 方面，相對地列車需要實質的地表工作和地下管道以允許通過洪水地區。還有，用以支撐列 車的堤防仍為傾斜的，在大洪水會被沖走。 [OH9] 技術特征 下面所列為CARIAT系統10的優異技術特征 1.低環境沖擊-一 能運行經過環境敏感地區，因行經地下而安全且安靜，和能消 除噪音、灰塵和其他環境沖擊。CARIAT系統10對野外生物有降低的沖擊和相對高的社會接 受度，因為其在現存社會減少沖擊。 2.非常低的能耗-此因為鋼軌上鋼輪的低磨損系數。CARIAT系統10使用約習知 帶式傳送器約1/7的能量。 3.省勞力一-CARIAT系統10有完整的自動連續系統，需要最少的操作人員。
4.低資本與維持成本 一-完全封閉的系統簡化維持循環，當低軸承載大幅降低強 度需求和元件的磨損。因此，CARIAT系統10資本和操作成本的全部約為習知帶式傳送器 或鐵道的1/3-1/4，和約為卡車成本的1/10。
5.高運量 一-能運送噸量由每年100， 000噸到超過每年100百萬噸。
6.長范圍 一-能運送大量固體材料超過最低0. 1km到超過500km的范圍。
7.壓縮設計-一 一非常壓縮的截面設計，提供低制造和建造成本和容易掌控。
CARIAT系統10的多個細部首度訂購成本顯示非常實質的操作和資本成本的節 省，超過其他礦物大量管理地面運輸系統，例如，傳送器、鐵道和卡車。下表顯示在CARIAT 系統10和這些大量管理系統的計劃成本上的一般比較。
大量管理系統
每公里噸的成本 (澳幣 一分) 4 to 8 2 to 4 0. 1 to 2. 5 0. 1 to 0. 2
本發明范圍中所考慮的修改和變化對一具有技術的人士而言會是顯而易見的，例 如導管20可以為其他形狀和/或其他材質，車廂可以為其他相關尺寸且可由其他材料所 制，舉例例如，塑膠材料。
卡車
軌道和傳送器 CARIAT系統
海運
權利要求
一個大量材料運輸系統，其特征在于該系統包含復數個裝有輪子的容納器偶接尾端以形成一容納器的環狀鏈，該裝有輪子的容納器每一個具有一偶接器帶有調松段以允許尾端相接的裝有輪子的容納器的受限尾端移動，以利于容納器環狀鏈自一靜止態的啟動；導引裝置用以導引該容納器的環狀鏈，該導引裝置形成一大致上環狀的路徑，該路徑和該容納器的環狀鏈為大致上相同長度；承載裝置用以裝載該裝有輪子的容納器；卸載裝置用以卸載該裝有輪子的容納器；和驅動裝置用以推動該大量材料運輸的容納器的環狀鏈自該裝載裝置到該卸載裝置，該驅動裝置相對于環狀路徑為固定的。
2. —個大量材料運輸系統，其特征在于該系統包含復數個裝有輪子的容納器樞設偶接尾端以形成一容納器的環狀鏈，該裝有輪子的容納 器每一個有一偶接器能允許該裝有輪子的容納器相對彼此的受限相對移動，該受限移動包 含調松段以允許相接的裝有輪子的容納器之間的受限尾端移動，以利于容納器環狀鏈自一 靜止態的啟動；導引裝置用以導向該容納器環狀鏈的輪子，該導引裝置形成一大致環狀的路徑，且該 路徑和該容納器的環狀鏈大致上相同長度； 承載裝置用以裝載該裝有輪子的容納器； 卸載裝置用以卸載該裝有輪子的容納器；禾口驅動裝置用以推動該大量材料運輸的容納器的環狀鏈自該裝載裝置到該卸載裝置，該 驅動裝置位于延著環狀路徑長度的多個位置上，該位置相對于環狀路徑為固定的。
3. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述導引裝置為兩個軌 道對等平行安排的形式，且放置以支撐容納器的輪子。
4. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述系統提供有一長型 殼體用以覆蓋該容納器的環狀鏈，更一般來說，該長型殼體為大致上均等截面的管體。
5. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述卸載裝置為一反轉 模組的形式，其允許容納器在輪軸上做長度方向的反轉。
6. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述偶接器允許相鄰容 納器之間顛簸度的變化，藉此，該裝有輪子的容納器能運行于起伏地形。
7. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述偶接器允許相鄰容 納器之間的偏離有變化，藉此，該裝有輪子的容納器能運行于水平彎曲。
8. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述偶接器允許相鄰容 納器之間的搖晃有變化，藉此，該裝有輪子的容納器能運行于有坡面的轉角。
9. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述輪子的直徑為大致 上相同于裝有輪子的容納器的高度。
10. 如權利要求1或2所述的大量材料運輸系統，其特征在于所述裝有輪子的容納器 相較于其寬度為相對性的長。
11. 對應于權利要求10的裝有輪子的容納器，其特征在于所述裝有輪子的容納器約1公尺長且少于約1公尺寬，更一般來說，該容納器為多于約1公尺長且少于約0. 7公尺寬。
12. —用于大量材料運輸系統的裝有輪子的容納器，其特征在于該裝有輪子的容納器 包含有偶接器用以尾端連接該裝有輪子的容納器到另一個相似的裝有輪子的容納器以形成 一容納器的環狀鏈，該偶接器帶有調松段以允許尾端相接的裝有輪子的容納器的受限尾端 移動，以利于容納器環狀鏈自一靜止態的啟動；載重承載輪用以支撐該容納器在一導引裝置上形成一大致上環狀的路徑；禾口導輪用以維持該容納器與該導引裝置在一縱向對準安排；禾口其中，該容納器由一固定在導引裝置的環狀路徑上之驅動裝置所推動。
13. 如權利要求12所述的裝有輪子的容納器，其特征在于所述偶接器允許相鄰容納 器之間顛簸度的變化，藉此，該裝有輪子的容納器能運行于起伏地形。
14. 如權利要求12所述的裝有輪子的容納器，其特征在于所述偶接器允許相鄰容納 器之間的偏離有變化，藉此，該裝有輪子的容納器能運行于水平彎曲。
15. 如權利要求12所述的裝有輪子的容納器，其特征在于所述偶接器允許相鄰容納 器之間的搖晃有變化，藉此，該裝有輪子的容納器能運行于有坡面的轉角。
16. 如權利要求12所述的裝有輪子的容納器，其特征在于所述輪子的直徑為大致上 相同于裝有輪子的容納器的高度。
17. 如權利要求12所述的裝有輪子的容納器，其特征在于所述裝有輪子的容納器相 較于其寬度為相對性的長。
18. 如權利要求17所述的裝有輪子的容納器，其特征在于所述裝有輪子的容納器約l公尺長且少于約1公尺寬，更一般來說，該容納器為多于約1公尺長且少于約0. 7公尺寬。
全文摘要
一大量材料運輸系統(10)具有復數個車廂(24)樞設偶接尾端以形成一車廂環鏈(26)、一軌道(22)以導引車廂(26)自一礦料堆(30)到一出口礦堆(34)，和復數個驅動機構(35)沿著軌道(22)設置安排以驅動車廂(24)。該軌道(22)和車廂環鏈(26)大致上為相同長度。驅動機構(35)為固定在軌道(22)上。每一個車廂(24)具有一偶接器(150)能允許末端相接車廂(24)的受限相對移動(包含調松)，以允許相鄰車廂(24)的受限尾端移動，以利于車廂環鏈(26)自一靜止態的啟動。
文檔編號B61B13/12GK101702898SQ200880014516
公開日2010年5月5日 申請日期2008年3月10日 優先權日2007年3月8日
發明者亞隆·布魯斯·摩比, 柯林頓·約翰·吉羅多, 金伯利·偉爾·賽德 申請人:戴偉爾礦業科技有限公司;尼可拉斯·吉歐費利·戴偉爾·賽德