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Mit dem Ziel, ein vernünftiges Verkehrssystem zu erhalten, welches sparsam mit den Resourcen umgeht, welche ein Aufhalten des Klimawandels ermöglicht, welches möglichst vielen Menschen bezahlbare Mobilität ermöglicht, welches ohne staatliche Zuschüsse wirtschaftlich erfolgreich sein kann wird ein Rad-Schiene-Verkehrssystem zur Beförderung von Lasten und Personen mittels Zweiwege-Elektro-Fahrzeugen vorgeschlagen, welche sowohl auf der Schienenstrecke geführt werden als auch auf normalen Strassen fahren können, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere (mindestens 9) Merkmale, kombiniert in einem einzigen System vereint werden.
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A.)Die Probleme und Nachteile der bestehenden und geplanten Verkehrssysteme sind sehr vielfältig:
- 1. Probleme des Strassenverkehrs mit Pkws, Lkws, etc. auf Asphaltstrassen
- a. Flächenverbrauch, Flächenversiegelung Asphalt-Strassen haben einen sehr hohen Flächenverbrauch. Sie stellen eine umweltschädliche Flächenversiegelung dar.
- b. Hohe Herstellungs- und Wartungskosten der Strassen. Ihre Herstellung und Reparatur ist sehr aufwändig und teuer
- c. Mikrokunststoff-Einträge in die Natur Der Reifenabrieb und Bremsenstaub durch Kfz-Reifen auf Asphalt-Strassen stellt eine hohe Umweltbelastung dar
- d. Gewicht und Kosten Jedes Fahrzeug muß seine eigene Energiequelle mittransportieren, da eine zentrale Energieversorgung, z.B. mittels Stromabnehmer bei Strassen-KfZ technisch kaum sinnvoll oder realisierbar ist. Das bedeutet einen sehr hohen Gewichts- und Kostenfaktor. Da jedes Fahrzeug mit aufwendigen Unfallschutzvorrichtungen wie Aufprallschutz, Überschlagschutz, Knautschzonen, Elektroautos mit großem Bord-Akku etc. ausgestattet sein muß, sind die Fahrzeuge auch sehr schwer und verbrauchen dementsprechend viel Energie.
- e. Klimaschädlichkeit, Umwelt-,Gesundheitsgefährdung Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor sind durch ihre Schadstoff-, und Lärmemissionen eine große Belastung für Weltklima, Umwelt und Gesundheit.
- f. Umwelt-Probleme von Batterie-E-Autos und ihr zu hoher Energieverbrauch Batterie-Elektroautos verursachen bei ihrer Herstellung und Entsorgung ebenfalls große Umweltprobleme und haben eine geringe Reichweite. Es ist auch kaum vorstellbar, den Strombedarf einer dem heutigen Strassenverkehr vergleichbar großen Flotte von solchen schwergewichtigen E-Autos mit regenerativen Energien zu erzeugen.
- g. Unfallgefahr Die Unfallgefahr im Strassenverkehr ist hoch und autonomes Fahren gibt es praktisch noch nicht und wäre ebenfalls sehr aufwändig zu realisieren und vorraussichtlich auch störanfällig. Die dazu nötigen 5G-Mobilfunksender verbrauchen zusätzlich viel Energie und stellen eine Strahlenbelastung dar.
- h. Eingeschränkter Personenkreis Für viele Menschen, z.B. Minderjährige und ältere Leute ist ein Auto selbst zu fahren ein unereichbarer Luxus, weil sie nicht über die notwenigen Vorraussetzungen verfügen, um ein Auto zu führen und einen Führerschein zu machen.
- 2. Probleme, Nachteile von Eisenbahn, Strassenbahn, U-Bahn
- 2a. Landschaftszerschneidung, Anpassungsprobleme an Landschaft, Infrastruktur Die schwere Bahntrassen für die schweren Eisenbahnzüge können nur mit hohem Aufwand als Hochbahnen gebaut werden, deshalb werden sie zum größten Teil ebenerdig gebaut. Weil sie unter anderem wegen gefährlichen Hochspannungsleitungen noch weniger zum Überqueren für Fußgänger und andere Fahrzeuge geeignet sind als Asphaltstrassen, wirken sie fast wie Mauern, welche die Landschaft in eingemauerte Parzellen zerschneiden. Sie dominieren das Landschaftsbild. Sie können kaum an die bestehende Infrastruktur angepasst werden, weil keine engen Kurven in den Trassen möglich sind.
Deshalb muß sich die Infrastruktur an die Bahntrassen anpassen. Die Auswirkungen sind aktuell(2020) nur deshalb noch nicht so zu spüren, weil es nur verhältnismäßig(im Vergleich zu Asphaltstrassen) wenige Bahntrassen gibt. Wenn aber verstärkt elektrifizierte Bahntrassen gebaut würden, um damit den klimaschädlichen Strassenverkehr zu ersetzen dann wären die Auswirkungen dramatisch. Politisch ist das deshalb kaum durchzusetzen.
- 2b. Kosten für Bau und Wartung Der Bau der schweren Bahntrassen, der vielen Bahnübergänge, Über- und Unterführungen zu anderen Verkehrswegen, Bahnhöfe ist extrem teuer. Ebenso ist der Unterhalt, Wartung, Reparatur der hochbelasteten Bahntrassen teuer, weshalb die Bahn ständig rote Zahlen schreibt und vom Staat subventioniert werden muß.
Auch eine Verlegung von Schienenstrecken in Ortsstrassen, damit die Fahrgäste wie mit Pkws bis zu ihrer Haustüre transportiert werden könnten, ist wegen der großen Spurbreite, der Unmöglichkeit von engen Kurvenradien, des hohen Gewichts, der hohen Kosten, den erforderlichen Sicherheitsabständen zur gefährlichen Hochspannung oder wegem DieselAbgasen, Lärm, usw. praktisch nicht möglich. Die Strecke zwischen Bahnhof und Haustüre muß deshalb immer von anderen Verkehrsmitteln geleistet werden, es muß also mehrmals mit Gepäck umgestiegen werden, was im Vergleich zum Pkw sehr nachteilig ist und auch so empfunden wird. Deswegen wird die Bahn nie ausreichende politische Unterstützung aus der Bevölkerung erhalten können.
- 2c. Nutzungswert, Akzeptanz Da bei der Eisenbahn ein Umsteigen auf andere Verkehrsmittel unvermeidlich ist, deshalb ist auch der Nutzungswert und die Akzeptanz in der Bevölkerung relativ gering. Es muß oft mehrmals während der Reise umgestiegen und das Gepäck umbeladen werden. Zumindest für die Strecke zwischen Bahnhof und Haustüre sind andere Verkehrsmittel unvermeidlich. Individuelles Reisen im eigenen Fahrzeug wie mit dem Pkw ist mit der Bahn ebenfalls nicht möglich. Wegen diesen und vielen anderen strukturellen Schwächen wird die Bahn in der Bevölkerung niemals beliebter als das Auto werden können.
- 2d. Unfallgefahr Der Schienen-Verkehr hat zwar eine niedrigere Unfallstatistik als der Strassenverkehr aber die Kreuzungen der schweren Züge auf den ebenerdigen Schienen mit Fussgänger-Wegen und Strassen stellen trotzdem erhöhte Unfallschwerpunkte dar, mit jährlich einigen Toten, Verletzten und Sachschäden. Auch der lange Bremsweg der schweren Züge erhöht das Unfallrisiko. Auch die gefährlichen Hochspannungsleitungen stellen eine Gefahrenquelle dar und erfordern einen Sicherheitsabstand, wegen diesem die Bahnstrecke nicht für Massen-Individualverkehr geeignet ist.
- 2e. Lärmbelastung Die Lärmbelastung von schweren Stahlrädem auf Stahlschienen ist hoch, auch durch das hohe Gewicht der Fahrzeuge. Es gibt Millionen Lärmopfer entlang von Schienenstrecken, wesentlich mehr als durch Flugverkehr. Auch das verringert stark die Akzeptanz in der Bevölkerung
- 3. Probleme, Nachteile des autonomen Fahrens
- 3aDas autonome Fahren wird von der Industrie als Zukunft der Mobilität beworben. Dabei werden die drängenden, unter Punkt 1 aufgezählten Probleme der Mobiliät damit gar nicht gelöst, sondern eher noch neue geschaffen:
- 3b. Die Unfallsicherheit von autonomen Fahrzeugen kann kaum garantiert werden, da z.B ein hohes Maß an K.I. erforderlich ist, um Gegenstände, Personen,Fahrzeuge auf der Fahrbahn voneinander zu unterscheiden, ihre Bewegung, Geschwindigkeit vorrauszuberechnen, etc., um tödliche Kollisionen zu verhindern.
- 3c. Die dauerhafte Sicherheit vor Hackerangriffen in den Funkübertragungswegen zwischen den Funkstationen und den Fahrzeugen ist auch kaum zu garantieren.
- 3d. Die hohen Anforderungen an die Funkverbindungen mit starken und schnellen 5g-Sendem bedeuten, daß mit diesen Sendern und Empfängern zusätzliche große Stromverbraucher benötigt werden.
- 3e. Die Strahlenbelastung durch 5G-Mobilfunk bedeutet ein zusätzliches Gesundheitsrisiko.
- 4. Probleme, Nachteile von Seilbahnen Als Alternative zum Strassenverkehr in größeren Städten gibt es auch Diskussionen über Seilbahn-Systeme. In größeren Städten, für die Stadtbewohner selbst könnten solche Systeme zwar den Strassenverkehr ersetzen. Aber Seilbahnen sind nur für sehr geringe Geschwindigkeiten, Lasten und Entfernungen geeignet. Für das Reisen über Land müßte man dann wieder auf ein anderes Transport-Mittel umsteigen. Das würde wieder hohe Kosten für verschiedene Systeme und die Notwendigkeit von Bahnhöfen, mit Umsteigemöglichkeit bedeuten. Die Nachteile von Hängebahnen kommen noch hinzu.
- 5. Probleme, Nachteile von Hängebahnen Auch bei Hängebahnen wären Bahnhöfe erforderlich. Die Weiterfahrt einer Hängebahn bis zum Grundstück der Passagiere wäre unmöglich. Dazu wäre ein zusätzlich angebrachtes Fahrgestell unterhalb der Bahn erforderlich, wodurch Gewicht und Kosten nicht mehr tragbar würden. Ausserdem würden es die Passagiere auf Dauer als sehr störend empfinden, daß die Aussicht wärend der Fahrt ständig durch Pfeiler unterbrochen wird.
- 6. Probleme, Nachteile von Magnetschwebebahnen Magnetschwebebahnen sind eher als Prestige-Objekte für Reiche oder als politische Prestige-Objekte für Staaten, zur Demonstration der technischen Überlegenheit geeignet, aber kaum als Alltagsverkehrsmittel. Für kleinere Geschwindigkeiten und bei höheren Transportlasten wäre der Stromverbrauch pro km zu hoch. Für den Lastentransport bräuchte man also ein zusätzliches Verkehrssystem. Die Kosten eines engmaschigen Strecken-Netzes wären insgesamt zu teuer. Die Strecken könnten nicht flexibel genug an die vorhandenen Verkehrswege angepasst werden. Punkt 2C trifft hier ebenfalls zu.
- 7. Probleme, Nachteile von untertunnelten Schienenstrecken Wie auch bei U-Bahnen sind hier der Bau und die Unterhaltskosten enorm hoch. Die Passagiere fühlen sich während der Fahrt eingesperrt. Sie können keine Aussicht geniessen. Der Zugang für Wartung und bei Unfällen ist erschwert. Eine Reise ohne Umsteigen und Bahnhöfe ist ebenfalls kaum möglich.
Als alleiniges Verkehrssystem sind solche Strecken deshalb kaum geeignet.
- 8. Überquerung von Sumpfgelände, Ozeanen Für alle schwergewichtigen Verkehrssysteme gilt, daß die Kosten viel zu hoch wären, um mit ihnen unbefestigtes (Sumpf-)Gelände oder größere Wasserflächen zu überqueren. Nur in Ausnahmefällen werden solche hohen Kosten in Kauf genommen. usw.
- B.) Die Aufgabe der Erfindung ist es, alle diese genannten Probleme und Nachteile der genannten Verkehrssysteme zu vermeiden oder zumindest abzumildern, um ein Verkehrssystem zu erhalten, welches bezahlbare Mobilität für alle ermöglicht und trotzdem umweltfreundlich, resourcenschonend, klimaneutral ist und welches sich selbst leicht finanziert ohne ständige hohe staatliche Zuschüsse.
Dies kann nur erreicht werden, indem mindestens die folgende Reihe von 9 voneinander abhängigen Merkmalen komplett in einem Verkehrssystem vereint werden.
Einige dieser Merkmale sind zwar einzeln oder in kleineren Kombinationen bei anderen Verkehrssystemen vorkommend schon Stand der Technik, jedoch ist nicht bekannt, daß sie in der notwendigen kompletten Kombination schon in einem Verkehrssystem vereinigt wurden.
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1. Damit kurz- und langfristig möglichst wenig (politischer) Widerstand in der Bevölkerung gegen das (neue) Verkehrssystem entsteht, muß dieses Verkehrssystem einen möglichst geringen Störfaktor darstellen, darf andere Verkehrswege nicht behindern, muß möglichst wenig zusätzliche Fläche verbrauchen und an die bestehende Infrastruktur anpassbar sein
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Verkehrssystem ein spurgeführtes Rad-Schiene-System(für Elektro-Fahrzeuge) ist, bei welchem Schienen-Strecke(1) und Fahrzeuge(2) nach dem Vorbild von Achterbahnen so leichtgewichtig und mit kleiner Spurweite gebaut sind, daß sie mit sehr engen Kurvenradien und sehr flexiblen Streckenverläufen kostengünstig auf Pfeilern(3), Ständern, etc. gelagert als Hochbahn-System gebaut werden können. Dies ist auch notwendig, um die Entstehung von neuen potentiellen Unfallgefahren und Unfallschwerpunkten durch Kreuzungen der Strecke mit den vorhandenen, ebenerdig verlaufenden Verkehrswegen zu vermeiden.
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2. Damit das Verkehrssystem einen möglichst ebenso großen Nutzen für die Bevölkerung hat wie der heutige PKW-Strassenverkehr und mit diesem in der Beliebtheit konkurrieren kann und deshalb politische Unterstützung erhalten kann, muß es auch möglichst für alle Teile der Bevölkerung zugänglich und von Nutzen sein.
Jedoch wäre ein vollständiger landesweiter Ausbau eines Schienen-Netzes bis in hinterste Gassen, direkt bis zu jedem einzelnen Grundstück nicht durchführbar und nicht finanzierbar. Der Aufwand wäre zu hoch. Deshalb können - zumindest anfangs - nur Schienenstrecken für die Hauptverkehrswege (Schienen-Autobahnen) für lange Entfernungen gebaut werden, die wie Straßen-Autobahnen Zu-und Ausfahrten haben
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Damit das Verkehrssystem dadurch keinen geringeren Nutzwert wie die größte Konkurrenz, der PKW-Strassenverkehr hat, sondern die Reisenden mit ihren Fahrzeugen trotzdem durchgehend von Startpunkt bis Zielpunkt ohne Umsteigen und Umladen gefahren werden können, MÜSSEN die Fahrzeuge deshalb in der Lage sein, den Rest des Weges - zwischen der Zu-/Auffahrt der Schienenstrecke und den Grundstücken der Reisenden auf normalen Strassen zurückzulegen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Fahrzeugräder (4) eine für die Befahrung von normalen Straßen taugliche im Wesentlichen zylindrische Lauffläche (5) mit Gummibereifung haben und auf der Schienenstrecke die Fahrzeugräder durch ein geeignetes Seitenführungsprofil (6) der Rad-Schienen geführt werden.
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Für den wirtschaftlichen Erfolg eines Verkehrssystems ist diese Eigenschaft unbedingt erforderlich, auch wenn der Aufwand groß ist. Ein Verkehrssystem ohne diese Eigenschaft ist nicht günstiger herzustellen. Denn zum Ausgleich müssten teure Bahnhöfe, Parkhäuser, etc., mit der ganzen zugehörigen Infrastruktur und Zubehör und einem riesigen Platzverbrauch gebaut werden.
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3. Da die Fahrzeuge wegen Punkt 1 sehr leicht sein müssen, kann ein Entgleisen nicht wie bei Eisenbahnzügen durch das hohe Fahrzeug-Gewicht verhindert werden. Deshalb MUSS durch zusätzliche Vorrichtungen das Entgleisen verhindert werden. Bei Achterbahnen geschieht das mit der bewährten Methode der Sidefriction- und Underfriction-wheels. Für die Fähigkeit eines solchen Fahrzeugs, auch auf normalen Strassen fahren zu können, muß eine solche Vorrichtung jedoch wegschwenkbar sein. Die Vorrichtung muß so konstruiert sein, daß sie auch bei häufigen Schwenkvorgängen keine Beschädigungen an den Schienen verursacht oder selbst beschädigt wird.
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Erfindungsgemäß wird das erreicht, indem Untergreifrollen (7), (underfrictionwheels) mit konvexer, halbrunder Lauffläche von unten in zusätzliche Rollenführungsschienen (8) mit konkavem Laufprofil greifen, wobei vorzugsweise pro Fahrzeugrad mehrere Rollen hintereinander angeordnet wie umgekehrte Inline-Skates an federnden Armen (9) gelagert sind, und diese Rollenarme beim Wechseln des Fahrzeugs zwischen Schienenstrecke und Strasse weg- und zugeschwenkt werden können(10) und z.B. im Fahrzeug versenkbar sind. (11)
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4. Damit die Zwei-Wege-Fahrzeuge ebenso flexibel wie Strassen-Pkws einsetzbar sein können, MÜSSEN sie zwischen Schiene und Strasse und auf andere Strecken-Richtungen wechseln können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schienennetz über ein System von computergesteuerten Weichen verfügt, welche es den Fahrzeugen ermöglichen, auf in andere Richtungen verlaufende Schienenstrecken zu wechseln und zwischen der Schienenstrecke und der Strasse zu wechseln.
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5. Damit das Verkehrssystem in den Punkten Umwelt- und Klimaschutz eine wesentliche Verbesserung zu den bestehenden (oder anderen geplanten) Verkehrssystemen darstellt, müssen die Fahrzeuge nicht nur sehr leicht sein, sondern auch emissionsfrei elektrisch fahren und das ohne große Elektro-Akkus wie bei Elektro-Strassen-Pkws, welche in der Herstellung sehr umweltschädlich sind.
Ausserdem MUSS auf gefährliche Hochspannung wie heute z.B. bei Elektro- Zügen verzichtet werden, damit Massen-Individualverkehr in den heutigen Grössenordnungen möglich ist, wie im heutigen Strassenverkehr, ohne große Sicherheitsabstände für Personen.
Desweiteren MUSS durch den Verzicht auf Hochspannung, wodurch kleine Spannungen mit hohen Strömen erforderlich sind, die Länge der Stromleiter im Stromkreis möglichst kurz gehalten werden, um die Widerstandsvertuste in den Stromleitern, die Größe der Leiterquerschnitte, Gewichte und Materialkosten für die Stromleiter zu minimieren.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, das die Schienenstrecke sich aus zusammengefügten kurzen Abschnitten zusammensetzt(12,3), von denen jeder über einen eigenen Stromkreis mit eigenem Transformator(13,3) verfügt, wobei der Transformator die Hochspannung aus einer vorzugsweise parallel zur Strecke, z.B. innerhalb eines Tragrohrs (14) verlaufenden Hochspannungsleitung bezieht, diese in gering-gefähriche Niedrigspannung heruntertransformiert und diese Niedrigspannung an geeigneten Stellen in die Radführungsschienen und die metallenen Führungsschienen für die Untergreifrollen einspeist(15,3), wo die Niedrigspannung von den Fahrzeugen über Gleitkontakte abgenommen und dem Elektro-Antrieb zugeführt wird.
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Die Unterteilung der Strecke in kurze Streckenabschnitte ermöglicht ausserdem weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit und zur Energie-Einsparung: Nicht oder wenig befahrene Abschnitte können von der zentralen Streckensteuerung separat abgeschaltet werden oder ihre Spannungsversorgung kann reduziert werden.
Auch das Risiko eines Totalausfalls einer kompletten Strecke wird verringert.
Im Fall einer defekten Stromversorgung von einzelnen Streckenabschnitten können die Fahrzeuge die kurzen defekten Abschnitte im Akkubetrieb überbrücken und bis zum nächsten funktionierenden Streckenabschnitt weiterfahren.
6. Die Betriebssicherheit des Systems wird weiter erhöht, wenn Personen, die sich in der Nähe aufhalten, über die Einschaltzustände der Streckenabschnitte informiert werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Einschalt- und Betriebszustände der einzelnen Schienenabschnitte durch entlang der Strecke verlaufende LED-Leuchtsignale(16,3) mit verschiedenen Farben und Formen angezeigt werden.
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7. Um eine möglichst hohe Akzeptanz in der Bevölkerung zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Fahrzeuge sowohl spurgelenkt auf der Schiene als auch manuell auf normalen Strassen fahren können, damit sie ohne Umzusteigen und Umzuladen von Start bis Ziel durchgefahren werden können. Dazu brauchen sie auch manuelle Bedien-Elemente, wie bei Strassen-Pkws, welche aktivierbar und deaktivierbar sein müssen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zweiwege-Fahrzeuge für die Fahrt auf der Strasse über manuelle Steuerungselemente wie Lenkrad, Beschleunigungs- und Bremspedal, Blinklicht, usw verfügen, welche für die Fahrt auf der Strasse aktiviert werden können und die während der computergesteuerten Fahrt auf der Schienenstrecke deaktiviert oder in der Verkleidung versenkt werden können.
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Eine durchgehend automatische Fahrzeugführung vom Start- bis zum Zielpunkt wäre nicht nur schwer umsetzbar, sondern würde den Reisenden auch den Fahrspass nehmen, weil das Lenken eines Fahrzeugs nicht nur eine Sicherheitsfrage ist. Auch das ist ein wichtiger Grund für die Beliebtheit von Autos und warum Zweiwege-Fahrzeuge erforderlich sind.
Da die Fahrzeuge manuell aber nur mit geringen Geschwindigkeiten, ca.Tempo 30 in Wohngegenden gefahren und gelenkt werden müssen, ist die Unfallgefahr trotzdem weit geringer als im heutigen Strassenverkehr und da deshalb keine sehr hohen Anforderungen an das Fahrkönnen gestellt werden müssen, kann ein größerer Personenkreis in den Genuß kommen, ein Fahrzeug selbst zu lenken.
Dadurch wiederum ist auf die Dauer eine ähnlich hohe Akzeptanz des Systems in der Bevölkerung wie beim heutigen Pkw-Strassen-Verkehr zu erwarten.
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8. Um ein Verformen der Schienen durch die Hitze der Sonneneinstrahlung im Sommer und ein Vereisen der Schienen im Winter zu verhindern, sind Maßnahmen zur Klimatisierung des Schienennetzes erforderlich.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schienenkörper, bzw. die Längsschwellen(17) mit Rohrieitungen(18) durchzogen sind, in welchen eine Kühl-, bzw. Heizflüssigkeit zirkuliert.
9. Die Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den elektrischen Leitern der Strecke durch
Feuchtigkeit und starke Niederschläge muß durch geeignet angeordnete Isolatormaterialien zwischen den Leitern und andere bauliche Maßnahmen, z.B. Überdachung der Stromschienen(19) oder diverse Reinigungsvorrichtungen an der Schienenstrecke oder an den Fahrzeugen erreicht werden.
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C.) Stand der Technik:
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Zweiwege-Fahrzeuge, mit Rädern ohne Spurkranz, die auf Schienen und auf der Strasse fahren können, sind schon bekannt.
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Elektro-Schienen-Fahrzeuge, die ihren Fahrstrom nicht von einer Überleitung sondern von Stromschienen beziehen, sind auch bekannt.
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Sehr leichte Schienenfahrzeuge und Schienenstrecken, die als Hochbahnen gebaut werden, sind von Achterbahn-Fahrgeschäften bekannt.
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Ebenfalls von Achterbahnen sind von unten gegendrückende Gegendruckrollen, oder „underfriction wheels“ zum Schutz vor Entgleisen bekannt.
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Ebenfalls sind spurgeführte Fahrzeuge mit Gummibereifung bekannt.
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Jedoch ist kein Rad-Schiene-System bekannt, in dem alle genannten notwendigen Merkmale zusammengefasst werden, welche erforderlich sind, um ein bezahlbares Verkehrssystem zu erhalten, welches populär werden kann, dadurch leicht finanzierbar wird, und dabei umwelt-, ressourcenschonend ist und mit dem es möglich wird, den Klimawandel zu stoppen.
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Durch die kombinierte Anwendung dieser 9 genannten Merkmale können alle genannten Probleme und Nachteile anderer Verkehrssysteme abgeschafft oder zumindest stark abgemildert werden.
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D.)Vergleich dieses Verkehrssystems mit den anderen Verkehrssystemen:
- D1.Vergleich mit dem Strassenverkehr auf Asphalt-Strassen
- D1a. Flächenverbrauch, Flächenversiegelung
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Achterbahn-Systeme beweisen seit Jahrhunderten, daß Personentransport, also somit auch Lastentransport mit wesentlich leichteren als den heutigen Fahrzeugen möglich ist, und mit leichten Schienenstrecken, die in beliebigen Höhen und Streckenführungen kostengünstig und schnell gebaut werden können. Diese Hoch-Strecken würden deshalb kaum zusätzliche Fläche verbrauchen und würden den übrigen Verkehr nicht behindern und auch keine zusätzliche Flächenversiegelung darstellen. Der Boden unter der Hochbahn-Strecke kann bepflanzt werden Rad-Schienen-Verkehrssystem für Zweiwege-Elektro-Fahrzeuge
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D1b. Diese leichten Schienenstrecken lassen sich im Vergleich mit Asphalt-Strassen schnell und kostengünstig herstellen und reparieren. Als Vergleich bieten sich Achterbahn-Fahrgeschäfte an, die jährlich sehr schnell auf- und wieder abgebaut werden, können. Eine wichtige nötige Modifikation und Herausforderung wäre jedoch die Verwirklichung eines sicheren, störungsfreien Weichensysteme. Mit dem heutigen Strassenverkehrsaufkommen verglichen, müssten, um weiterhin Individualverkehr in großem Stil zu ermöglichen, nach und nach viele tausende Weichen gebaut werden, welche täglich tausende reibungslose Schaltvorgänge bewerkstelligen können müssen. Wenn nur öffentlicher Verkehr auf dem Schienennetz ermöglicht werden soll, sind die Anforderungen an die Weichen jedoch geringer.
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D1c.Mikroplastik-Einträge in die Natur
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Der Reifenabrieb der Gummi-Räder von computergesteuerten Fahrzeugen auf Stahlschienen ist erwartungsgemäß sehr gering, da es keinen Radier-Effekt gibt, keine Kavallierstarts, Beschleunigungs- oder Bremsspuren, etc. Auf mechanische Bremsen kann bei der Verwendung von Direkt-Motoren in den Radnaben fast vollständig verzichtet werden. Zum Bremsen wird der Motor auf Generatorbetrieb umgeschaltet und speist den erzeugten Strom in die Schienen zurück. Das bedeutet: Keine oder nur minimale Partikelbelastung der Umwelt und der Gewässer.
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D1d. Gewicht und Kosten
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Da die Schienenfahrzeuge ihren Fahrstrom von der Schienen-Strecke über Gleitkontakte abnehmen, müssen sie nur einen sehr kleinen Akku mittransportieren, der für eine Fahrt von wenigen km zwischen ihrem Grundstück und der Zu- und Abfahrt der Schienenstrecke in langsamer Geschwindigkeit, max.Tempo 30, ausreicht. Kein schwerer Verbrennungsmotor und kein riesiges Akku-Paket für große Entfernungen und Leistungen sind erforderlich. Auch keine teuren Ladestationen und lange Wartezeiten. Die Akkus werden während der Fahrt aufgeladen. Für die Fahrt in langsamer Geschwindigkeit sind auch keine schwergewichtigen Verstärkungen der Karosserie oder andere Sicherheitseinrichtungen erforderlich. Dadurch kann das Fahrzeug-Gewicht klein gehalten werden. Der Energie-Verbrauch ist deshalb erwartungsgemäß vergleichsweise minimal.
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Die. Klimaschädlichkeit, Umwelt-,Gesundheitsgefährdung
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Durch die Möglichkeit der Elektrifizierung der Strecke kann auf Verbrennungsmotoren bei den Schienenfahrzeugen vollständig verzichtet werden. Dadurch bietet ein solches System die größte Chance, eine 100-prozentige Klimaneutralität zu erreichen. Elektrofahrzeuge, die mit Gummirädem auf Stahlschienen geführt werden erzeugen nur minimalen Lärm und keine Schadstoff-Emissionen.
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D1f. Umwelt-Probleme von Batterle-E-Autos und ihr zu hoher Energieverbrauch Elektro-Schienen-Fahrzeuge, die ihren Strom von der Strecke beziehen, können auf schwere Sicherheitskarosserien und Akkus verzichten. Sie können leicht gebaut werden und haben einen geringen Energiebedarf. Nur kleine Akkus sind erforderlich, deshalb verursachen sie vergleichsweise nur geringe Umweltprobleme.
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D1g. Unfallgefahr
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Schienen-Fahrzeuge sind generell sicherer als manuell mit hohen Geschwindigkeiten gelenkte Strassenfahrzeuge. Da dieses System noch dazu als Hochstrecke parallel zum bestehenden Schienen- und Strassenverkehr vorgesehen ist, wird die Strecke auch nicht von Personen betreten oder anderen Fahrzeugen gekreuzt.
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Da zudem noch eine Computer-Steuerung des Verkehrs eher umzusetzen ist als bei einem autonomen Strassenverkehr, ist die Unfallgefahr hier vergleichsweise minimal.
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Dth.Personenkreis
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Eine wichtige Eigenschaft dieses Schienensystems ist, daß die Fahrzeuge über Weichen zwischen Schienenstrecke und Strasse wechseln können müssen, und in geringer Geschwindigkeit, max. Tempo 30, über kurze Strecke im Akkubetrieb auch auf normalen Strassen fahren können. Für das Fahren mit solch niedrigen Geschwindigkeiten ist kein Führerschein erforderlich. Deshalb kann ein größerer Personenkreis in den Genuss des individuellen Reisens kommen, im Prinzip von der Haustüre aus bis zum Zielpunkt der Reise ohne unzusteigen oder umzuladen
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D2)Vergleich mit Eisenbahn, U-Bahn, Strassenbahn: .
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D2a.Landschaftszerschneidung, Anpassungsprobleme an Landschaft, Infrastruktur Achterbahnen beweisen seit vielen Jahrzehnten, daß leichte Schienenstrecken für leichte Schienenfahrzeuge problemlos als Hochbahnen gebaut werden können. Sie können schnell und mit vergleichsweise geringem Aufwand auf- und wieder abgebaut werden. Deshalb bilden sie kaum ein Hinderniss für andere Verkehrswege und Fußgänger. Andere Verkehrswege können problemlos über- oder unterbaut werden. Es können wie bei Achterbahnen enge Kurvenradien gebaut werden, weshalb die Schienenstrecken gut an die bestehende Infrastruktur anpassbar sind, und auch wegen den geringeren Abmessungen nicht das Landschaftsbild dominieren. Auch der Verzicht auf Oberleitungen trägt dazu bei.
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D2b.Kosten für Bau und Wartung
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Die Kosten für leichtgewichtige Hochbahn-Schienenstrecken nach dem Vorbild von Achterbahnen sind erwartungsgemäß weit geringer als der Bau von entsprechend vielen Bahntrassen-Kilometern. Leichtere Fahrzeuge bedeuten geringem Verschleiss und geringere Kosten für Wartung und Reparatur und weniger Lärm, und dadurch höhere Akzeptanz. Bessere Akzeptanz durch höheren Nutzungswert(Fahren ohne Umsteigen) bedeutet höhere Fahrgastzahlen und bessere Verteilung der Kosten und weniger politischen Widerstand.
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D2c.Nutzungswert, Akzeptanz
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Die Fahrgäste oder Spediteure von Frachtgut können zuhause in die Zweiwege-Elektro-Fahrzeuge einsteigen, bzw. sie beladen und bis zum Zielpunkt der Reise ohne Umsteigen und ohne Umbeladen durchfahren. Auf der Strasse fahren die Fahrzeuge nur kurze Strecken mit geringer Geschwindigkeit, ca. Tempo 30 bis zur nächsten Zufahrt zur Schienenstrecke. Dadurch ist nur ein kleiner Bord-Akku erforderlich und die Anforderungen an das Fahrkönnen der Fahrgäste sind gering. Der größte Teil der Reise wird auf der Schienenstrecke zurückgelegt, wo kein Eingreifen der Fahrgäste erforderlich ist. Die Fahrgäste können während der Reise entspannen. Im Prinzip ist im Gegensatz zur Bahn sowohl Individualverkehr wie auch öffentlicher Verkehr auf der Schienenstrecke möglich, was die Möglichkeiten ausweitet. Schadstoff-Emissionen gibt es nicht und die Gummibereifung auf Stahlschienen erzeugt nur wenig störenden Lärm. Gefährliche Bahnübergänge und nervige Warteschlangen entfallen.
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Es können zwar prinzipbedingt nur relativ kleine Lasten pro Fahrzeug transportiert werden aber dieser Nachteil kann etwas ausgeglichen werden, indem die Last auf mehrere Fahrzeuge und Achsen aufgeteilt werden.
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Dafür bietet sich eine weitere Nutzungsmöglichkeit, nämlich für den automatisierten Postversand in unbemannten Ultraleicht-Fahrzeugen, wodurch das System auch in der Lage ist, fliegende Post-Drohnen und unbemannte fahrende Roboter im heutigen Strassenverkehr zu ersetzen, welche auch sehr störanfällig und problembehaftet sind.
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Durch alle diese strukturellen Vorteile kann ein solches System vorraussichtlich ähnlich hohe oder sogar höhere Beliebtheitswerte und eine höhere Akzeptanz erreichen als herkömmliche Autos mit Verbrennungsmotoren.
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D2d. geringe Unfallgefahr
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Da ein leichtgewichtiges Rad-Schiene-System mit geringem Aufwand als Hochbahn gebaut werden kann, entfällt dadurch auch die Unfallgefahr durch Kreuzungen mit ebenerdigen Fußgänger-,Radwegen, Kfz-Strassen. Auch der Bremsweg der leichten Fahrzeuge ist kleiner als der Bremsweg von schweren Bahnzügen. Die leichten Schienenfahrzeuge können mit sehr niedrigen Spannungen (100Volt und darunter) betrieben werden, die nur eine verhältnismäßig geringe Gefahrenquelle darstellen.
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D2e. geringe Lärmbelastung
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Leichte Schienenfahrzeuge können mit einer Gummibereifung auf Stahlschienen fahren. Dadurch entsteht kaum eine Lärmbelastung für die Anwohner der Strecke.
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D3. Vergleich mit autonomem Fahren
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D3a. Im Gegensatz zum autonomen Fahren fallen mit dem vorliegenden System die meisten unter 1. genannten Probleme und Nachteile des Strassenverkehrs weg (Punkt V1.).
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D3b. Da die Elektro-Zweiwege-Fahrzeuge schienengebunden und entgleisungssicher sind, ist ein Abkommen von der Spur ausgeschlossen. Auch eine Kollision mit überquerenden Fußgängern, Fahrzeugen, Gegenständen ist auch ohne Einsatz von künstlicher Intelligent nahezu ausgeschlossen, da die Schienenstrecken vorzugsweise in einigen Metern über den bestehenden Verkehrswegen, vorzugsweise parallel zu diesen angelegt würden und sie deshalb überhaupt nicht von Personen betreten und überquert werden können und auch nicht von anderen Verkehrssystemen gekreuzt werden.
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D3c.Die Steuersignale für die Steuerung der Schienenabschnitte, -weichen, -fahrzeuge, etc. können über die Stahlschienen oder zusätzlich angebrachte Leitungen zwischen der Steuerzentrale und den Fahrzeugen übertragen werden. Dieser Übertragungsweg bietet eine bessere Sicherheit vor manipulativen Eingriffen von Aussen als Funkübertragung.
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D3d: Der Verzicht auf enerigeintensive Funkstrahlung bedeutet eine weitere Energieeinsparung D3e: Der Verzicht von 5G-Funkstrahlung bedeutet auch ein geringeres Gesundheitsrisiko. Die Steuersignale können über direkten Kontakt auf die Fahrzeuge übertragen werden. Eine verlustreiche berührungslose Übertragung ist nicht notwendig.
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D4,D5. Vergleich mit Seilbahnen und Hängebahnen
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Das vorliegende Schienensystem kann sowohl in Städten als auch über Land für große Entfernungen verwendet werden. Es verbraucht nicht mehr Fläche als eine Seilbahn und fügt sich in die bestehende Infrastruktur ein. Zur Fahrt über Land ist kein Umsteigen auf andere Verkehrsmittel erforderlich. Moderne Achterbahnen zeigen, daß mit einem solchen Schienensystem ausreichende Reise-Geschwindigkeiten erreicht werden können. Sogar ein preisgünstiger Bau der Schienenstrecken über Sumpfgelände(16), über große Wasserflächen ist damit vorstellbar. Die Aussicht während der Fahrt wird dabei nicht durch Stützpfeiler beeinträchtigt. Auch Frachtgut kann mit Einschränkungen transportiert werden.
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D6. Vergleich mit Magnetschwebebahnen
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Das Reisen mit dem vorliegenden System dauert zwar länger als mit einer Magnetschwebebahn, ist aber trotzdem ausreichend schnell. Zum Ausgleich dafür können sich die Fahrgäste während der langsamen, leisen und automatisierten Fahrt erholen und die Aussicht geniessen. Die Strecken-Kosten sind dafür überschaubar und die Nutzungsmöglichkeiten sind höher. Es ist kein Umsteigen während der Reise erforderlich. Reisen bleibt für alle finanzierbar, nicht nur für Reiche. Die Stromkosten pro km sind weit geringer und weniger von Geschwindigkeit und Fahrzeug-Gewicht abhängig.
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D7. Vergleich mit untertunnelten Bahnstrecken
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Bei vorliegendem Verkehrsystem können die Fahrgäste während der Fahrt den Ausblick aus einer erhöhten Position geniessen. Sie fühlen sich nicht eingesperrt. Der Hochbau des leichten Schienensystems auf Pfeilern ist vorraussichtlich weit günstiger als der flächenmäßige Bau von untertunnelten Bahnstrecken. Trotzdem werden die übrigen Verkehrssysteme nicht behindert. Der Zugang für Wartung und die Fluchtwege bei eventuellen Unfällen sind leicht zu realisieren.
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D8. Überquerung von Sumpfgelände und Ozeanen
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Durch seine Leichtigkeit ist dieses Verkehrssystem auch dazu geeignet, größere unbefestigte, morastige Flächen, Flächen mit Treibsand, größere Wasserflächen, etc. zu überqueren, wodurch auch der besonders klimaschädliche Flugverkehr prinzipiell ersetzt werden kann.
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Die Herstellung eines ausgeklügelten, klimaneutralen Verkehrs-Systems und seiner Fahrzeuge könnte sich jedoch zu einem großen Wirtschaftsfaktor entwickeln und wäre eine lohnenswerte gesellschaftliche Aufgabe.
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Der wirtschaftliche Erfolg des Systems ermöglicht dann seine Erweiterung. Z.B.könnten zusätzliche Schienenpaare mit größerer Spurweite parallel über dem vorhandenen System verlegt werden, die auch den Transport von höheren Lasten ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schienen-Strecke
- 2
- Fahrzeug(e)
- 3
- Pfeiler
- 4
- Fahrzeug-Räder
- 5
- Gummibereifung der Räder mit zylindrischer Lauffläche (ohne Radkranz)
- 6
- Seitenführungsprofil der Rad-Schienen
- 7
- kombinierte under- und sidefriction-wheels (Untergreif-Rollen) als Entgleisungsschutz, mehrere hintereinander (in Fahrtrichtung)
- 8
- Führungsschienen für die Untergreifrollen
- 9
- Untergreif-Rollen-Arme in Einsatzposition für die Fahrt auf der Schienenstrecke
- 10
- Untergreif-Rollen-Arme beim weg-/bzw. hinzuschwenken
- 11
- Untergreif-Rollen-Arme im Fahrzeugboden versenkt, für die Fahrt auf normalen Strassen
- 12(Fig.3)
- Einzelner Schienenstrecken-Abschnitt mit eigenem elektrischen Stromkreis
- 13(Fig.3)
- Spannungstransformator
- 14(Fig.3)
- Tragendes Rohr
- 15(Fig.3)
- Einspeisung der Niedrigspannung in die Rad- und Rollenschienen
- 16(Fig.3)
- LED-Leuchtsignale zur Signalisierung des Einschaltzustandes des Streckenabschnitts
- 17
- Längsschwellen, auf denen die Radschienen angebracht sind
- 18
- Rohrleitungsnetz für Heiz-/Kühlflüssigkeit zur Klimatisierung der Schienen
- 19
- Überdachung der spannungsführenden Rollenführungsschienen
- Fig. 1
- Querschnitt der Schienenstrecke mit dem Fahrwerk eines Zweiwege-Elektrofahrzeugs darauf, von vome oder von hinten (Beispiel-Ausführung)
- Fig. 2
- Seitenansicht der Schienenstrecke mit einem Zweiwege-Elektro-Fahrzeug darauf, mit einsatzbereiten Untergreif-Rollen
- Fig. 3
- Seitenansicht von 2 aneinandergefügten Schienenstrecken-Abschnitten mit je eigenem Stromkreis und Transformator symbolisch), mit mehreren Fahrzeugen darauf.
