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Die Erfindung betrifft ein Nahverkehrs-System, insbesondere für Personen, welches aus einem Hochbahn-Schienensystem besteht, mit darauf geführten führerlosen Kabinen und einem speziellen Weichensystemen, welches eine Vernetzung ermöglicht.
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Allgemein bekannt sind, die Wuppertaler Schwebebahn, Kabinen-Seilbahnsysteme, und auch das bekannte H-Bahn System in Dortmund. Dieses automatisch führerlos betriebene Kabinensystem hat den Nachteil, dass es auf nur einer Strecke und mit Zwischen-Stop betrieben wird. Damit ist der Benutzer an einen Fahrplan gebunden und vom Zwischenhalt mitreisender Fahrgäste betroffen.
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Der Eigenantrieb der Kabinen macht eine relativ aufwendige Systemsteuerung erforderlich, um Position, Geschwindigkeit und Kabinenabstand zu koordinieren.
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Ein weiterer Vorschlag, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, sieht ein Kabinenbahnsystem mit Eigenantrieb vor, wie in
DE 43 08 077 A1 beschrieben. Haupt- und Nebenstrecken an Haltestellen vermeiden den Zwischenstop der fahrenden Kabinen, aber dieses System macht eine noch aufwendigere Technik und Systemsteuerung erforderlich, um Geschwindigkeit, Kabinenabstand und Zielsteuerung zu gewährleisten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Personen-Beförderungs-System mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 so auszugestalten, dass eine Vernetzung zu beliebigen Zielorten mit möglichst geringem technischen und wirtschaftlichen Aufwand ermöglicht wird.
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Dieses Ziel wird mit einem Beförderungs-System erreicht, welches die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung sind Gegenstand der dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, deren Inhalt hier ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.
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Besondere Vorteile der hier vorgeschlagenen Lösung bestehen darin, dass dieses Personen-Nahverkehrs-System mit minimalem Aufwand in bestehende Infrastrukturen einzubinden ist und vor allem mit einem Dreh-Weichen-Verteilersystem jeden beliebigen Zielort in einer vernetzten bestehenden Infrastruktur erreichen kann.
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Dies gilt insbesondere für klein- und mittelstädtische Bereiche, wo U- und S-Bahn keine gerechtfertigte Alternative sind.
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Weitere Vorteile diese Hochbahn-Systems sind:
- • dass kaum Grundbedarf für die Fahrtrasse benötigt wird,
- • dass die Fahrtrasse völlig unabhängig von bestehenden Verkehrssystemen ist, von diesen nicht beeiträchtigt wird und diese nicht behindert,
- • dass der Fahrweg auch über freies Gelände geführt werden kann und damit auf kürzestem direkten Weg,
- • dass auch in bebautem Gelände eine Integration möglich ist,
- • dass es vollautomatisch, mit minimalem Personalbedarf betrieben wird,
- • von einer zentralen Leitstelle, mit Computer und Video koordiniert wird,
- • von keinem Fahrplan abhängig ist,
- • den Benutzer jederzeit ohne Wartezeit und ohne Zwischenhalt direkt an das von ihm gewählte Ziel bringt,
- • mit Chipkarten, automatischer Fahrpreisabbuchung und Zieleingabe bedient wird,
- • dass dieses Verkehrsystem von Wetterbedingungen (Nebel oder Eis und Schnee) nicht beeiträchtigt wird,
- • dass der Bau dieses Systems nur einen Bruchteil kostet im Vergleich zu Straßen und Wegebau,
- • dass keinerlei Stau oder Kollisionsgefahr besteht,
- • dass der Energiebedarf weit geringer ist als bei allen alternativen Nahverkehrssystemen,
- • dass der Betrieb fast geräuschlos funktioniert,
- • dass der Betrieb vollautomatisch und ohne Personalbedarf (ausgenommen der Leitstelle) funktioniert,
- • dass deshalb die Beförderungskosten auf ein Minimum reduziert werden.
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Dieses Ziel wird damit erreicht, dass ein Kabinenbahnsystem vorgeschlagen wird, mit kleinsten Einzelkabinen, die im Regelfall von nur einer Person benutzt werden. Platz besteht für max. zwei mit gleichem Fahrziel. Das geringe Gewicht der Einzelkabinen ermöglicht eine filigrane und preiswerte Trassenführung und dies mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit (etwa Fahrrad-Geschwindigkeit) weil ohne jedem Zwischenstop eine wirtschaftliche Alternative zu dem heute üblichen Busverkehr
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Diese Kabinen fahren auf Tragschienen und haben keinen Eigenantrieb, sie werden von umlaufenden Zugseilen, an welches sie automatisch ankuppeln, bewegt. Die Alternative Eigenantrieb ist für dieses System auch vorstellbar, macht aber das Steuerungsystem aufwendiger.
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Keine Kollisiongefahr mit vorhandenen Verkehrssystemen und die niedrige Geschwindigkeit machen das Kabinenbahnsystem auch zu einem Hoch-Sicherheits-Nahverkehrsmittel.
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Die Einfachheit des Systems macht eine Vollautomation des gesamten Systems möglich.
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Von der Steuerzentrale wird über einen Zentralrechner die gesamte Anlage koordiniert. Der Standort oder die Position jeder Kabine ist vom Zentralrechner erfasst. An jeder Station der Anlage stehen eine Anzahl von Gondeln fahrbereit, ein Mehrbedarf von Kabinen an einzelnen Stationen wird bei Unterschreitung des Mindestbestandes oder bei drohender Überschreitung der Bereitstellungskapazität automatisch vom Rechnerprogramm durch Leergondel-Transport ausgeglichen.
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Das minimale Betriebspersonal der Steuerzentrale, kann bei Bedarf jederzeit in das System eingreifen. Über Bildschirme und steuerbare Videokameras an den Stationen wird das gesamte Betriebssystem permanent überwacht – mit Wechselsprechanlagen an den Stationen ist auch ein Kontakt zu den Fahrgästen und eine Überwachungskontrolle immer gegeben.
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1 stellt das Prinzip der Verteiler-Weichen dar, anhand der Darstellung einer Kreuzung wird gezeigt, dass hier mit diesen Drehweichen eine Verteilung in jede beliebige Fahrtrichtung ermöglicht wird. 1 zeigt die obere Fahrstrecke (in Ost-West-Richtung) 1 und die darunter liegende Fahrstreck (in Nord-Süd-Richtung) 2.
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Eine Gondel aus Ostrichtung kommend wird auf dem Schienenstück der Drehweiche 3 angehalten und mit diesem Schienenstück um 90° in die Stellung 4 gedreht. Gleichzeitig wird durch das Prinzip dieser Drehweiche das mit der Gondel entnommene Schienenstück durch das Schienenstück 5 ersetzt, sodass nachfolgende Gondeln geradeaus weiterfahren können. Über eine Gefällestrecke 6 fährt diese Gondel in eine weitere Drehweiche 7, um auf gleiche Weise in die untere Fahrstrecke in Nordrichtung 8 eingeschleust zu werden.
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In gleicher Weise wird dargestellt, wie eine Gondel aus Ostrichtung kommend über die Weiche 9, Gefällestrecke 10 und Weiche 11 in die untere Fahrstrecke Richtung Süd 12 befördert wird.
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1a zeigt diese Streckenkreuzung zur Verdeutlichung in 3D,
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2 und 3 stellt das Prinzip der Drehweiche in perspektivischer Ansicht schräg von oben bzw. schräg von unten dar. Um die Rotationsachsel 13 sind vier Schienenstücke 14, 15, 16, 17 jeweils im rechten Winkel angeordnet die mit hoher Präzision in die Streckenführung 18 eingepaßt sind.
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Diese Schienenstücke dienen als Träger für die richtungswechselnde Gondel 19, um diese um 90° versetzt auf die neue Fahrstrecke 20 zu bringen. Gleichzeitig wird das Schienenstück 17 in die alte Fahrstrecke eingefügt, um den Geradeausverkehr zu gewährleisten. Nicht näher beschriebene Hilfsmittel 21 und 22 dienen zur Abbremsung und Fortbewegung der Gondel im Weichenbereich.
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4a zeigt ein Gondelfahrwerk in Seitenansicht.
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4b zeigt das Gondelfahrwerk gemäß 4a in Fahrtrichtung gesehen
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4c zeigt die am Gondelfahrwerk vorgesehene Klemmvorrichtung für das Zugseil.
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In diesem Beispiel besteht die Fahrschiene 23 aus zwei parallelen Rohren 24, die zur Sicherung des konstanten Abstandes und zur Diagonalversteifung mit einem Zick-zack geformten Rundmaterial 25 verbunden sind. Auf Ober- und Unterseite dieser Fahrschiene laufen je zwei Tandem- Radsätze 26, die auf Traggestellen 27 befestigt sind. Diese Traggestelle sind mit einer Platte 28 Verbunden, an der sich die schwenkbare Gondelaufhängungr 29 befindet. Der Tragarm der Gondel 30 ist so geformt, dass der Schwerpunkt der Gondel senkrecht unter der Fahrschiene liegt.
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Das Zugseil 31 verläuft parallel zu Tragschine. Das über Standkurve betätigte Hebelsystem 32 verklemmt das Zugseil auf der Auflage 33, sodass die Mitnahme des Fahrgestelles gewährleistet ist. Das Zugseilsystem ist in Segmente aufgeteilt, die immer parallel zum Fahrschienensystem verlaufen. Bei Übergängen wo dieser Parallelverlauf nicht möglich ist, wir die Gondel mit verbleibender kinetischer Energie fortbewegt bzw. mit externen Antriebssystemen, die in dieser Darstellung nicht detailliert gezeigt werden.
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Übergänge zwischen zwei Zugseilsegmenten sind mit Standkurven versehen, die Ab- und An-Kupplung der Zugseilklemmung ermöglichen.
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Die Tandem-Radsätze 26 sind so ausgeführt, dass diese immer eine formschlüssige Verbindung zum Trag-Schienensystem haben, diese Notwendigkeit besteht, weil das Drehweichen-System, das unterschiedliche Niveau an Kreuzungspunkten und der ebenerdige Zu- und Ausgang an Stationen eine vertikale und eine horizontale Krümmung von Tragschienen-Teilstücken erforderlich macht.
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Ermöglicht wird diese Bedingung durch eine Doppel-Kardan-Lagerung der Radsätze wie in 5 dargestellt.
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5a und 5b stellen die Doppel-Kardan-Lagerung dar. Das Gondel Fahrgestell ist mit vier solchen Einheiten ausgestattet (siehe auch 4) Diese Mehrfach-Laufrollen gewährleisten einen ruhigen Lauf und sichern mit der Anordnung (2 Einheiten oben und 2 Einheiten unten) eine formschlüssige Verbindung mit der Fahrschiene, sodass die Gondel sicher gehalten wird.
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Die Fahrstrecke hat sowohl vertikale als auch horizontale Bogenabschnitte, dazu ist es erforderlich, dass sich das Fahrgestell diesen Bögen anpaßt.
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Die dargestellte Doppel-Kardan-Lagerung macht das möglich. Die Halteplatte 34 ist mit dem Gestell verbunden, daran ist eine Nabe 35 befestigt, die als Lagerung für die Vertikalachse 36 dient und somit eine horizontale Schwenkbewegung gewährt. Eine daran rechtwinklig befestigte Querachse 37 ermöglicht eine vertikale Schwenkbewegung des zentralen Lagerblockes 38.
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Dieser Lagerblock ist die Aufnahne zweier Vertikalachsen 39, die als Lagerung zweier Gelenkgabeln 40 dienen, an denen sich schließlich die Radlagerungen 41 befinden. Damit ist auch eine horizontale Kurvenanpassung des Tandem-Radsatzes sicher gestellt. Mit dieser Einheit ist sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Bogenbewegung des Fahrgestelles möglich.
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Nachfolgend einige Vorschläge zur Ausführung des gesamten Systems, die mit Bekannten Mitteln umgesetzt werden können.
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Die Stationen sind Selbstbedienungsstellen für die Fahrgäste. Ein einfacher, bedienungsfreundlicher Automat (ähnlich Parkhausautomat) verkauft gegen Bargeld oder EC-Karte eine „Chip-Karte” mit Guthaben und Zielspeicherplatz.
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Die Zielinformationen werden an der Zusteigstation per Automat auf eine Chipkarte geladen, gleichzeitig wird der Fahrtarif abgebucht.
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Diese Chipkarte wird in der Kabine in einen Leser gesteckt, damit wird die Kabine zur Abfahrt freigeschaltet, die Daten werden an den Zentralrechner übertragen.
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Eine Sperrklinke wird geöffnet, über eine leichte Gefällestrecke wir die Gondel beschleunigt, dabei werden die Türen über Standkurve geschlossen, über eine weitere Standkurve wird die Kabine automatisch am Zugseil angekuppelt, wo sie auf der ansteigenden Fahrschiene über das Niveau des Systems gebracht wird. Hier wird die Gondel vom Startseil abgekuppelt und widerum über leichtes Gefälle und einer Einschleus-Drehweiche auf die Fahrschiene gebracht, wo sie am Transportseil ankuppelt.
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Ein Kabinen-Erfassungssystem stellt sicher, dass diese Gondel im „Reißverschluß-Verfahren” in das Transportsystem eingefügt wird. Das Haupt-Transportsystem transportiert die Gondel mit relativ niedriger Geschwindigkeit von nur circa 30 km/h.
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Die umlaufenden Zugseilsysteme sind in Abständen über Umlenkräder in Antriebssegmente aufgeteilt. Die Kabinen kuppeln jeweils vor einer solchen Umlenkstation vom Zugseil ab, mit kinetischer Energie und leichtem Gefälle rollen diese zum folgenden Zugseil und kuppeln wieder an. An diesen Übergabestellen erfaßt ein Schreib-Lese-Baustein die Daten der Gondel und informiert den Zentralrechner, sodass immer der Standort der Gondel erfaßt wird. Diese Schreib-Lese-Bausteine befinden sich auch an Weichenstationen. Dort wird die Weiche betätigt, wenn laut Fahrziel erforderlich.
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An der Weiche kuppelt die Gondel aus, rollt mit verbleibender kinet. Energie und Gefälle auf die neue Fahrebene und wird mit einer Drehweiche in die neue gewünschte Fahrtrichtung weitertransportiert. Hier ist wie auch an Haltestellen ein Kabinen-Erfassungssystem, welches die Gondel widerum im „Reißverschlußverfahren” in die neue Fahrstrecke einfügt.
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Vor dem Zielort wird die Kabine wiederum von einem Schreib-Lese-Baustein erfaßt und wie bei Weichen zur Zielhaltestelle abgeleitet.
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Die entkuppelte Gondel rollt über Gefälle zur Halteposition, wird automatisch abgebremst und gestoppt. Die Türen werden wieder über Standkurven geöffnet. Mit Entnahme der Chipkarte und nach Verlassen der Kabine, rollt diese auf einer Pufferstrecke zur Zusteigposition. Somit stehen immer mehrere Gondeln an der Haltestelle bereit.
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Der Zentralrechner kann über das Programm immer dafür sorgen, dass an den Stationen immer ausreichen Leerkabinen zur Verfügung stehen – ein Ausgleich erfolgt über Leergondeltransporte, die vom Zentralcomputer gesteuert werden. Die Stationen sind ausgestattet mit Ein- und Ausstieg-Positionen und den entsprechenden Sicherheitsschranken, Leerkabinen-Puffer, Chipkartenautomat zur Datenerfassung, steuerbarer Video-Überwachungskamera zur zentralen Leitstelle und Gegensprechanlage zur Leitstelle. Damit ist für den Stationsbetrieb keinerlei Personal erforderlich.
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Die Gondeln haben keinerlei Automatik, Antriebs- oder Steuerungstechnik, weil alles vom System extern oder über Standkurven betätigt und gesteuert wird. Das einzige Steuerungssystem der Kabine ist der Chipkartenleser und der damit verbundene Infomationsaustausch über Schreib-Lese-Baustein zur zentralen Leitstelle. Die Spannungsversorgung erfolgt über sektionale Schleifkontakte an den Erfassungsstellen (eventuell auch drahtlos über Sendebausteine)
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Die Kabinen selbst sind einfachst ausgeführt. Alu-Tragkonstruktion, pendelnd aufgehängt an Tandem-Fahrgestell mit Stoßdäpfern zur Kompensation der Pendelbewegungen, zwei Sitzplätze (nur Kunststoffschalen), Kunststoff-Verkleidung.
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Ohne Beleuchtung, ohne Heizung, Notsignalknopf, der dieses Signal am nächsten Lesemodul absetzt – im Notfall wird die Gondel an der nächsten Station ausgeleitet.
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Das Fahrschienen-System besteht aus zwei Profilschienen (für Vor- und Rücklauf) aus circa 3 mm Stahlblech verzinkt (ähnlich Leitplanken), welches auf Stützpfeilern mit T-Trägern montiert ist. Stützpfeilerabstand ist je nach örtlichen Bedingungen circa 30–50 m.
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Diese Abstände sind etwa auch die Abstände der fahrenden Kabinen, sodaß die Belastungen bei einem maximalen Kabinengewicht von circa 250 kg eine relativ leichte und filigrane Bauart ermöglicht. Trägersystem für Zugseil, Umlenkrollen und elektromotorische Antriebe sind hier integriert.
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Bei einer Stützpfeilerhöhe von etwa 6,5 m ist der Bodenabstand circa 4 m. Damit befindet sich das System außerhalb bestehender Verkehrswege.
