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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Einschienenfahrzeug, einem zweischienigen Gleis und einer an dem zweischienigen Gleis angeordneten Schienenwechselanlage zum Umsetzen des Einschienenfahrzeugs von einer Schiene des zweischienigen Gleises auf die andere Schiene des zweischienigen Gleises.
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Typische und heute gebräuchliche Einschienenbahnen, so genannte Monorails, stabilisieren sich entweder formschlüssig auf einer entsprechenden nicht-klassischen Schiene mit einem großen geeigneten Querschnitt oder sie hängen an der Schiene, wie die Schwebebahn in Wuppertal in Deutschland. Es ist jedoch auch möglich, dass Einschienenfahrzeuge primär kreiselstabilisiert fahren. Solche Einschienenfahrzeuge, mitunter auch MonoCabs genannt, halten ihre Vertikalposition während der Fahrt durch eine Kombination von Kreiselstabilisierung und Massenverlagerung. Kräfte von Antrieb und Bremse (Längsdynamik) werden über die Ränder übertragen.
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Dazu wird ein Kreisel eines Kreisstabilisators zum Drehen gebracht. Der Drehimpuls bleibt innerhalb dieses Systems auch bei äußerer Krafteinwirkung konstant. Dies führt dazu, dass der Kreisel stabil gegenüber Lageänderung ist. Einschienenfahrzeuge bieten zwar nur wenigen Personen Platz, können aber vorhandene Bahnstrecken aus dem Personen- und Güterverkehr mit Zweischienenfahrzeugen vor Allem in weniger stark besiedelten Gebieten nutzen, um ein neues Fortbewegungsmittel bereitzustellen.
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Da die Einschienenfahrzeuge auf lediglich einer Schiene eines zweischienigen Gleises fahren, bedarf es einer Möglichkeit, Einschienenfahrzeuge von einer Schiene auf die andere Schiene transportieren zu können, um beispielswiese die Fahrtrichtung zu ändern oder die Anzahl der Einschienenfahrzeuge im Netz zu variieren.
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Die
DE 10 2015 113 177 A1 beschreibt eine Halte- und Wechselstation für Kabinenfahrzeuge eines schienengebundenen Personenverkehrssystems, mit einer kombinierten Entnahme- und Zuführeinrichtung zur Entnahme von Kabinenfahrzeugen von einem Gleis und dem Zuführen von Kabinenfahrzeugen auf ein Gleis.
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Die
US 8 720 345 B1 beschreibt ein Personenbeförderungsfahrzeug, das so konfiguriert ist, dass es auf einem herkömmlichen Eisenbahnschienensystem betrieben werden kann, wobei das Personenbeförderungsfahrzeug eine erste Fahrzeugeinheit, mindestens zwei Räder, einen Motor, mindestens einen Führungsschuh, ein Gleitstabilisierungssystem und ein Kreiselstabilisierungssystem umfasst.
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Die
DE 511 527 A beschreibt eine Umführungsvorrichtung für Personenschwebebahnen mit Wagen für großen Kurvenradius, bei welchen die Wagen unter zeitweiser Unterbrechung des Ankunfsschienenstranges auf den etwa in gleicher horizontaler Ebene liegenden Abgangsschienenstrang gesetzt werden, mit einem Fördermittel zum Umsetzen eines den Wagen tragenden Schienenstückes.
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Die
DE 10 2017 104 751 A1 beschreibt eine Transportvorrichtung zum Transportieren von auf mehreren Transportwagen liegendem Stückgut, wobei die Transportwagen entlang einer Längsrichtung in die Transportvorrichtung einfahrbar sind, mit zwei Transporteinheiten, die in einer quer zur Längsrichtung orientierten Querrichtung beabstandet und relativ zueinander verfahrbar sind, wobei die beiden Transporteinheiten jeweils einen sich entlang der Längsrichtung erstreckenden Grundrahmen und mehrere an dem Grundrahmen befestigte Hubeinheiten aufweisen, mit denen die zwischen die Transporteinheiten eingefahrenen Transportwagen anhebbar sind, wobei die Transporteinheiten mit den angehobenen Transportwagen gemeinsam entlang der Querrichtung verfahrbar sind.
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Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Schienenwechselanlage bereitzustellen, die es ermöglicht, Einschienenfahrzeuge auf besonders einfacher Weise von einer Schiene auf eine andere Schiene umsetzen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird somit eine Anordnung mit einem Einschienenfahrzeug, einem zweischienigen Gleis und einer an dem zweischienigen Gleis angeordneten Schienenwechselanlage zum Umsetzen des Einschienenfahrzeugs von einer Schiene des zweischienigen Gleises auf die andere Schiene des zweischienigen Gleises bereitgestellt, wobei die Schienenwechselanlage zwischen den beiden Schienen des zweischienigen Gleises angeordnet ist und eine Hebevorrichtung sowie eine Positioniereinheit aufweist, die Hebevorrichtung derart eingerichtet ist, dass mit ihr das Einschienenfahrzeug auf der Schiene, auf der es sich befindet, angehoben, zu der anderen Schiene bewegt und auf die andere Schiene abgesenkt werden kann, die Positioniereinheit derart eingerichtet ist, die Hebevorrichtung an dem Einschienenfahrzeug in vorbestimmter Weise zu positionieren, und die Hebevorrichtung um wenigstens 180° in einer Ebene parallel zum Erdboden rotierbar ist.
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Es ist somit ein maßgeblicher Punkt der Erfindung, dass die Schienenwechselanlage, die zwischen den beiden Schienen des zweischienigen Gleises angeordnet ist, eine Hebevorrichtung sowie eine Positioniereinheit aufweist. Die Hebevorrichtung ist dabei derart eingerichtet, dass mit ihr das Einschienenfahrzeug von einer auf die andere Schiene umgesetzt werden kann. Die Positioniereinheit ist derart eingerichtet, die Hebevorrichtung an dem Einschienenfahrzeug in vorbestimmter Weise zu positionieren. Dabei kann die Positionierung der Hebevorrichtung grundsätzlich manuell oder automatisch erfolgen. Eine automatische Positionierung kann dabei beispielsweise über einen Magnetschalter, auf den ein am Einschienenfahrzeug angebrachter Magnet reagiert, erfolgen. Die Schienenwechselanlage ist vorzugsweise mittig zwischen den zwei Schienen eines zweischienigen Gleises angeordnet, sodass der Abstand zwischen der Schienenwechselanlage und der Schiene für beide Schienen des zweischienigen Gleises gleich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Hebevorrichtung wenigstens eine Verbindungseinheit aufweist und an dem Einschienenfahrzeug wenigstens ein zu der Verbindungseinheit komplementäres Gegenstück vorgesehen ist, sodass eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Hebevorrichtung und dem Einschienenfahrzeug herstellbar ist. Damit kann sichergestellt werden, dass zwischen der Hebevorrichtung und dem Einschienenfahrzeug eine sichere Verbindung herstellbar ist. Die Verbindung kann zusätzlich oder alternativ aber auch mittels einer magnetischen Fixierung erfolgen.
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Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Hebevorrichtung um einen vorbestimmten Wert anhebbar und wieder absenkbar und/oder rotierbar ist. Dadurch wird gewährleistet, dass das Einschienenfahrzeug, das mit der Hebevorrichtung verbunden werden kann, mit Hilfe der Hebevorrichtung angehoben und abgesenkt werden kann. Zum Umsetzen des Einschienenfahrzeuges von einer Schiene auf die andere Schiene eines zweischienigen Gleises, kann das Einschienenfahrzeug mit Hilfe der Hebevorrichtung von der einen Schiene angehoben, dann zur anderen Schiene hin rotiert und auf der anderen Schiene abgesenkt werden. Das Anheben, Absenken und/oder Rotieren erfolgt durch die Hebevorrichtung, an der das Einschienenfahrzeug befestigt werden kann. Das Anheben und Absenken erfolgt vorzugsweise entlang einer zum Erdboden senkrechten Achse, während die Rotation dabei um diese zum Erdboden senkrechten Achse erfolgt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Teil der Schienenwechselanlage im Erdreich angeordnet. Die Schienenwechselanlage kann zwischen zwei Schienen eines zweischienigen Gleises verbaut werden. Die Schienenwechselanlage ist dabei derart verbaut, dass Zweischienenfahrzeuge weiterhin das Gleis befahren können. Demnach kann die Schienenwechselanlage teilweise im Erdreich verbaut werden, damit die Höhe der Schienenwechselanlage außerhalb des Erdreichs eine für Zweischienenfahrzeuge maximal zulässige Höhe nicht überschreitet.
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Erfindungsgemäß ist die Hebevorrichtung um wenigstens 180° in einer Ebene parallel zum Erdboden rotierbar. Die Hebevorrichtung kann mit dem Einschienenfahrzeug verbunden werden, sodass bei Rotation der Hebevorrichtung ebenfalls das Einschienenfahrzeug rotiert werden kann. Wird das Einschienenfahrzeug angehoben, um 180° in einer Ebene parallel zum Erdboden rotiert und abgesetzt, kann das Einschienenfahrzeug auf Grund dieser Bewegung entlang eines Halbkreises von einer Schiene auf die andere Schiene eines zweischienigen Gleises umgesetzt werden. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Hebevorrichtung um 360° zu rotieren, sodass eine ganze Drehung des Einschienenfahrzeuges möglich ist.
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Grundsätzlich ist es möglich, die Hebevorrichtung unterschiedlich zu gestalten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Hebevorrichtung wenigstens einen Hubarm umfasst, wobei der Hubarm radial von der Schienenwechselanlage wegzeigend ausgebildet ist und um die Schienenwechselanlage rotierbar ist. Der äußerste Punkt des Hubarms, der mit dem Einschienenfahrzeug verbunden werden kann, bewegt sich entlang einer Kreisbahn, dessen Mittelpunkt die Schienenwechselanlage ist. Die Hebevorrichtung kann dabei einen oder zwei Hubarme aufweisen. Zwei Hubarme ermöglich das gleichzeitige Umsetzen von zwei Einschienenfahrzeugen, wobei sich das erste Einschienenfahrzeug auf der einen Schiene des zweischienigen Gleises und das zweite Einschienenfahrzeug auf die andere Schiene des zweischienigen Gleises befindet. Mit Hilfe einer Hebevorrichtung mit zwei Hubarmen können die Positionen der zwei Einschienenfahrzeuge getauscht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Hebevorrichtung eine Verschiebevorrichtung auf, mit der die Hebevorrichtung entlang einer linearen Achse zwischen zwei Schienen des zweischienigen Geleises verschiebbar ist. Das Einschienenfahrzeug kann mit Hilfe der Hebevorrichtung zwischen den zwei Schienen eines zweischienigen Gleises verschoben werden, sodass eine Rotation des Einschienenfahrzeuges nicht zwingend notwendig ist. Weist das Einschienenfahrzeug beidseitig eine Tür auf und ist es dazu ausgestaltet vorwärts und rückwärts zu fahren, kann das Umsetzen ohne Rotation des Einschienenfahrzeuges erfolgen, da es von beiden Seiten zugänglich ist. In diesem Fall ist es ausreichend, das Einschienenfahrzeug zwischen den zwei Schienen zu verschieben. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch vorgesehen, dass das Einschienenfahrzeug mittig der beiden Schienen rotiert werden kann. Der notwendige Platzbedarf zum Rotieren und Umsetzen eines Einschienenfahrzeuges kann somit minimiert werden.
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Die Hebevorrichtung der Schienenwechselanlage kann folglich entweder mindestens einen Hubarm aufweisen, mit dem die Rotation entlang einer Kreisbahn erfolgen kann oder derart ausgestaltet sein, dass das Einschienenfahrzeug zwischen den Schienen verschiebbar und vorzugsweise mittig zwischen den Schienen rotierbar ist, sodass die Rotation vorzugsweise mittig zwischen den zwei Schienen eines zweischienigen Gleises erfolgen kann.
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Nachfolgend wir die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter im Detail erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen
- 1 schematisch eine Anordnung mit einem Einschienenfahrzeug, einem zweischienigen Gleis und einer an dem zweischienigen Gleis angeordneten Schienenwechselanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 schematisch eine Anordnung mit zwei Einschienenfahrzeugen, einem zweischienigen Gleis und einer an dem zweischienigen Gleis angeordneten Schienenwechselanlage gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 schematisch eine Anordnung mit einem Einschienenfahrzeug, einem zweischienigen Gleis und einer an dem zweischienigen Gleis angeordneten Schienenwechselanlage gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 schematisch ein Verfahren zum Umsetzen eines Einschienenfahrzeugs und
- 5 schematisch ein anderes Verfahren zum Umsetzen eines Einschienenfahrzeugs.
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Aus 1 ist schematisch eine Anordnung mit einem Einschienenfahrzeug 1, einem zweischienigen Gleis 2 und einer an dem zweischienigen Gleis 2 angeordneten Schienenwechselanlage 3 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich. Die Schienenwechselanlage 3 ist zwischen den zwei Schienen 4, 5 des Gleises 2 angeordnet und teilweise im Erdreich 10 verbaut, sodass zumindest ein Teil der Schienenwechselanlage 3 unterhalb des Erdbodens 9 verbaut ist. Die Schienenwechselanlage 3 umfasst eine Hebevorrichtung 6. Die Hebevorrichtung 6 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Hubarm 110 auf, der über eine Positioniereinheit 7 an dem Einschienenfahrzeug 1 positioniert und mit Hilfe der Verbindungseinheit 8 mit dem Einschienenfahrzeug 1 verbunden werden kann. Die Verbindungseinheit 8 umfasst dabei zwei Teile 8A, 8B, die komplementär zueinander gestaltet sind, sodass eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Hubarm 110 und dem Einschienenfahrzeug 1 hergestellt werden kann. Hier ist dargestellt, dass die Verbindungseinheit 8 nicht mittig am Einschienenfahrzeug 1 angreift, also nicht im Gewichtsschwerpunkt. Dies ist dann nicht notwendig, wenn die Verbindungseinheit 8 das dadurch entstehende Drehmoment um die Längsachse aufnehmen kann. Ist das nicht möglich oder schwierig umzusetzen, ist ein Ansatz der Verbindungseinheit 8 im oder um den Gewichtsschwerpunkt herum, immer natürlich über der Schiene, um die Drehmomente um die Längsachse gering zu halten.
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Das Einschienenfahrzeug 1 kann mit Hilfe der Hebevorrichtung 6 angehoben und um die Rotationsachse A rotiert werden. Die Rotation kann dabei um 180°, also eine halbe Drehung, oder um 360°, also eine ganze Drehung, erfolgen. Mit einer Drehung von 180° kann das Einschienenfahrzeug 1 von der einen Schiene 4 des Gleises 2 auf die andere Schiene 5 des Gleises 2 umgesetzt werden, sodass das Einschienenfahrzeug 1 von der Ausgangsposition P1 umgesetzt werden kann und die Zielposition P2 erreicht.
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Wie schon angesprochen, kann die Hebevorrichtung 6 auch zwei Hubarme 111, 112 umfassen. Dieses Ausführungsbeispiel ist in 2 dargestellt. Ein Einschienenfahrzeug 11 befindet sich auf der einen Schiene 4 des Gleises 2 und das andere Einschienenfahrzeug 12 befindet sich auf der anderen Schiene 5 des Gleises 2. Je ein Hubarm 111, 112 wird mit einem Einschienenfahrzeug 11, 12 verbunden. Mit Hilfe der Hebevorrichtung 6 werden beide Einschienenfahrzeuge 11, 12 angehoben und um die Rotationsachse A um 180° rotiert, sodass sich nach dem Umsetzen das eine Einschienenfahrzeug 11 auf der Schiene 5 befindet, auf der sich zuvor das andere Einschienenfahrzeug 12 befand und sich das andere Einschienenfahrzeug 12 auf der Schiene 4 befindet, auf der sich zuvor das eine Einschienenfahrzeug 11 befand. Die Positionen der zwei Einschienenfahrzeuge 11, 12 können demnach mit Hilfe der Schienenwechselanlage 3 getauscht werden.
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Die Hebevorrichtung 6 muss jedoch nicht zwingend einen oder mehrere Hubarme 110, 111, 112 aufweisen, sondern kann auch eine Verschiebevorrichtung 13 umfassen, wie in 3 dargestellt. Hier sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung in 3 rein schematisch ist, also das hier gemeinte Prinzip zeigt und die dort gezeigten Abmessungen und Dimensionierungen nicht zwingend masstäblich sind. Die Verschiebevorrichtung 13 ist zwischen den zwei Schienen 4, 5 angeordnet. Die Hebevorrichtung 6 ist in der Verschiebevorrichtung 13 integriert, sodass sich die Hebevorrichtung 6 entlang der Verschiebevorrichtung 13 verschieben lässt. Das Einschienenfahrzeug 1 kann mit der Hebevorrichtung 6 von der Schiene 4 angehoben werden und entlang der Verschiebeachse B in Richtung der anderen Schiene 5 verschoben werden. Je nach Bauweise des Einschienenfahrzeuges 1 kann es notwendig sein, das Einschienenfahrzeug 1 zu rotieren. Die Rotation kann dabei mittig zwischen den Schienen 4, 5 erfolgen. Hat das Einschienenfahrzeug 1 die Zielposition P2 erreicht, kann es auf die andere Schiene 5 abgesenkt werden. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass das Umsetzen und Rotieren des Einschienenfahrzeuges platzsparend erfolgen kann, da lediglich der Platz zwischen den Schienen 4, 5 zum Umsetzen und Rotieren verwendet wird.
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4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Umsetzen eines Einschienenfahrzeugs. Zuerst wird die Hebevorrichtung 6 an dem Einschienenfahrzeug 1 mit Hilfe der Positioniereinheit 7 positioniert S1. Danach wird zwischen dem Einschienenfahrzeug 1 und der Hebevorrichtung 6 eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung hergestellt S2. Nach dem Herstellen der Verbindung S2 wird das Einschienenfahrzeug 1 mit Hilfe der Hebevorrichtung 6 von der Schiene 4, auf der sich das Einschienenfahrzeug 1 befindet, angehoben S3. Danach wird das Einschienenfahrzeug 1 zu der anderen Schiene 5 bewegt S4. Die Bewegung kann dabei auch eine Rotation des Einschienenfahrzeuges 1 umfassen. Nachdem das Einschienenfahrzeug 1 bewegt wurde S4, wird das Einschienenfahrzeug 1 auf die andere Schiene 5 abgesenkt S5 und die Verbindung zwischen Hebevorrichtung 6 und Einschienenfahrzeug 1 gelöst S6.
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5 zeigt schematisch ein anderes Verfahren zum Umsetzen eines Einschienenfahrzeugs. Zuerst wird die Hebevorrichtung 6 an dem Einschienenfahrzeug 1 mit Hilfe der Positioniereinheit 7 positioniert S1. Danach wird zwischen dem Einschienenfahrzeug 1 und der Hebevorrichtung 6 eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung hergestellt S2. Nach dem Herstellen der Verbindung S2 wird das Einschienenfahrzeug 1 mit Hilfe der Hebevorrichtung 6 von der Schiene 4, auf der sich das Einschienenfahrzeug 1 befindet, angehoben S3. Danach wird das Einschienenfahrzeug 1 von der einen Schiene 4 zu der anderen Schiene 5 bewegt S4. Die Bewegung der Hebevorrichtung 6 erfolgt, indem die Hebevorrichtung 6 mit Hilfe einer Verschiebeeinheit 13 entlang einer Verschiebeachse B zwischen den Schienen 4, 5 verschoben wird S7. Die Bewegung kann darüber hinaus eine Rotation des Einschienenfahrzeuges 1 umfassen. Die Rotation erfolgt zeitlich während oder nach der Verschiebung der Hebevorrichtung 6. Nachdem das Einschienenfahrzeug 1 bewegt wurde S4, wird das Einschienenfahrzeug 1 auf die andere Schiene 5 abgesenkt S5 und die Verbindung zwischen Hebevorrichtung 6 und Einschienenfahrzeug 1 gelöst S6.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einschienenfahrzeug
- 11
- Einschienenfahrzeug
- 12
- Einschienenfahrzeug
- 2
- zweischieniges Gleis
- 3
- Schienenwechselanlage
- 4
- Schiene
- 5
- Schiene
- 6
- Hebevorrichtung
- 7
- Positioniereinheit
- 8
- Verbindungseinheit
- 8A
- Teil der Verbindungseinheit
- 8B
- zum Teil 8A der Verbindungseinheit komplementäres Teil
- 9
- Erdboden
- 10
- Erdreich
- 110
- Hubarm
- 111
- Hubarm
- 112
- Hubarm
- 13
- Verschiebevorrichtung
- P1
- Ausgangsposition
- P2
- Zielposition
- A
- vertikale Drehachse
- B
- horizontale Verschiebeachse
- S1
- Positionieren der Hebevorrichtung
- S2
- Herstellen einer Verbindung zwischen Hebevorrichtung und Einschienenfahrzeug
- S3
- Anheben des Einschienenfahrzeugs
- S4
- Bewegen des Einschienenfahrzeugs
- S5
- Absenken des Einschienenfahrzeugs
- S6
- Lösen der Verbindung zwischen Hebevorrichtung und Einschienenfahrzeug
- S7
- Verschieben der Hebevorrichtung