DE10339135B3

DE10339135B3 - Alternatives Nahverkehrssystem und Schienenfahrzeug für alternatives Nahverkehrssystem

Info

Publication number: DE10339135B3
Application number: DE10339135A
Authority: DE
Inventors: Egon Könn
Original assignee: KOENN GmbH; Konn GmbH
Current assignee: KOENN, EGON, DE
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-08-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein alternatives Nahverkehrssystem mit einem Gleiskörper aus zwei zueinander in einer Ebene im wesentlichen parallel verlaufenden Schienen mit mittigen, senkrecht zu der Ebene der Schienen nach oben gerichteten Stützen, an denen parallel zu der Ebene der Schienen Querträger vorgesehen sind, wobei an den Querträgern jeweils Führungsschienen gehalten sind, die im wesentlichen parallel über den Schienen verlaufen zur Aufnahme von Führungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, die auf den Schienen geführt sind. In Kabinen der Schienenfahrzeuge unter einem Sitzplatz sind ein elektrischer Antrieb für ein auf die Schiene wirkendes Antriebsrad und ein Bremsenergiespeicher vorgesehen, die mit dem auf die Schiene wirkenden Antriebsrad zusammen wirksam sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein alternatives Nahverkehrssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Schienenfahrzeug für ein derartiges alternatives Nahverkehrssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 2.

Als landgebundene Verkehrsmittel zur Überwindung von Strecken zwischen A und B zählen im privaten Individualverkehr im wesentlichen Zweiradfahrzeuge und PKWs. Im öffentlichen Bereich werden bevorzugt Omnibusse, Straßenbahnen, U-Bahnen und Züge eingesetzt. Hierbei handelt es sich im Prinzip um über Jahrzehnte gewachsene Strukturen von Fahrzeugen und Verkehrführungssystemen. Die Fahrzeuge unterliegen technischen Regeln, Normen sowie einer allgemeinen Betriebserlaubnis. Hierbei stehen Sicherheitsanforderungen wie Bremsen, Beleuchtung, Bereifung, allgemeiner Verschleiß etc. aber auch Kontrollen der Abgase im Vordergrund. Als Energiequellen werden für Kraftfahrzeuge fast ausschließlich fossile Energieträger wie Benzin, Dieselöl-EL und Erdgas eingesetzt. Straßen- und U-Bahnen sowie Züge werden in der Regel mit elektrischer Energie betrieben, die von Kohle- oder Atomkraftwerken erzeugt und im jeweils zeitlichen Verbrauch bereit gestellt wird.

Der Brennstoffverbrauch/Energieverbrauch von Kraftfahrzeugen wird dabei im wesentlichen von folgenden Kriterien bestimmt:

1) Größe, Leistung und Art des Motors
2) Thermischer Wirkungsgrad
3) Mechanischer Wirkungsgrad
4) Rollwiderstand
5) cw- Formbeiwert
6) Fahrzeuggewicht
7) Personen und Beladung
8) Beschleunigung und Bremsverhalten
9) Fahrgeschwindigkeit
10) Verkehrsverhältnisse
11) Witterungseinflüsse

Die nachfolgende vergleichende Betrachtung richtet sich dabei bewusst auf den Brennstoff- und Energieverbrauch sowie die Betriebs- und Nebenkosten, wie sie beim Einsatz von PKWs für den individuellen Nahverkehr entstehen.

Über die physikalischen Zusammenhänge kann nachgewiesen werden, dass im Nahverkehrsbereich bei einer Fahrtstrecke von 20 km (10 km Stadt + 10 km Land ) die folgenden Verbrauchswerte entstehen:

Ordnet man der Gruppe 1) 50%, der Gruppe 2) 40% und der Gruppe 3) 10% zu, und unterstellt die Annahme, dass sich im theoretischen Mittelwert 1,5 Personen im Fahrzeug befinden, so ergibt sich ein mittlerer Benzinverbrauch für 20 km Nahverkehrsstrecke von ca. (13/100) × 20/1,5 = 1,73 Liter/Person. Dies entspricht umgerechnet einem personenbezogenem Energieverbrauch für 20 km Fahrstrecke von ca. 20 kWh !! Würde man diese Energie aus der Steckdose beziehen, dann müsste man alleine für die Energiekosten (20 Cent/kWh) ca. 4 EUR/Person bezahlen. Zählt man ferner eine Parkplatz-gebühr (2,5 EUR) und die Fahrzeugkosten 0,35 EUR/km = ca. 6 EUR/Person hinzu, betragen die Gesamtkosten für 20 km (Einwegstrecke) kombinierten Nahverkehr ca. 10 EUR pro Person.

Im Falle, dass der PKW nur von einer Person benutzt wird steigen die Beförderungskosten auf ca. EUR 12 an.

Kritik am Stand der Technik:

1. Straßenbahnen und Nahverkehrszüge fahren heute (100 Jahre nach Einführung der von Pferden gezogenen Waggons) noch immer auf annähernd gleichen Spurbreiten und prinzipiell auch mit entsprechenden Großraumfahrzeugen.
2. Das konstruktive Prinzip von Nahverkehrsbahnen und Omnibussen (massiver Unterbau, Mittelgang, zwei Türen (vorne und hinten) sowie ca. 2,3 Meter Innenhöhe führen zwangsläufig zu großvolumigen, schweren, Energie und Kosten verschlingenden Fahrzeugen, die den Bedürfnissen eines modernen Nahverkehrsmittels wie auch den heutigen technischen Möglichkeiten in keiner Weise entsprechen.
3. Der Nahverkehr zwischen Städten und/oder Knotenpunkten könnte für neue Strecken bei entsprechender Planung oder bei vorhandenen, stillgelegten Strecken neu gegliedert, definiert und bewertet werden. Effiziente öffentliche Nahverkehrsmittel müssen nicht zwangsläufig mäanderförmig durch Orte geführt werden, wie dies mit großräumigen, Tonnen schweren Bahnen und Bussen praktiziert wird. Bei den weiteren Betrachtungen wird davon ausgegangen, daß zumindest ein Teil des Schienennahverkehrs anders als bisher organisiert bzw. sogar substituiert werden kann.

Zum Stand der Technik werden vier Anmeldungen genannt:

1) EP 0 831 000 A1 Magnetic monorail 14.01.1997
2) DE 38 12 292 A1 Offenlegungsschrift 13.04.1988
3) DE 26 47 859 A1 Offenlegungsschrift 22.10.1976
4) DE 197 25 945 A1 Offenlegungsschrift 19.06.1997

Zu 1:

Derzeitig favorisiertes Langstreckensystem auf neu zu verlegenden, aufgeständerten Schienensystemen dessen Kosten-Nutzenverhältnis stark umstritten ist und zudem auch einige Nachteile aufweist.

Zu 2:

Ältere Anmeldung des gleichen Erfinders wie (1).

Zu 3:

Anmeldung, die ein spezielles Prinzip der Balance für eine Einschienenbahn beschreibt. Dieses System wird von der vorliegenden Anmeldung weder verfolgt noch für praktikabel gehalten.

Zu 4:

Einsatz und Verwendung von Solarzellen in Verbindung mit Bahnstreckenführung in der vorliegenden Form ist unter anderem auch mit Blick auf Effizienz, Verschmutzung usw. unpraktikabel und wird in dieser Form von der vorliegenden Anmeldung nicht verfolgt.

Die US 976 628 offenbart ein Nahverkehrssystem mit einem Gleiskörper aus zwei zu einander in einer Ebene im wesentlichen parallel verlaufenden Schienen mit mittigen, senkrecht zu der Ebene der Schienen nach oben gerichteten Stützen, an denen parallel zu der Ebene der Schienen Querträger vorgesehen sind, wobei an den Querträgern jeweils Führungsschienen gehalten sind, die im wesentlichen parallel über den Schienen verlaufen zur Aufnahme von Führungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, die auf den Schienen geführt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, moderne öffentliche Nahverkehrsmittel – auch in ländlichen Bereichen – für schnelle, komfortable, energie- und kostensparende Verbindung zwischen Orten im mittleren Entfernungsbereich (ca.5-30km) zu schaffen. Es wird davon ausgegangen werden, dass kürzere Strecken außerhalb der Strecke zwischen A und B immer durch individuelle Verkehrsmittel (Auto, Fahrrad, Taxi) ergänzt werden.

Die Lösung erfolgt mit einem alternativen Nahverkehrssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Schienenfahrzeug für ein derartiges alternatives Nahverkehrssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 2.

Gemäß der Erfindung kann auf kurzen und mittleren Nahverkehrsstrecken (ca.10-30 km) für das Schienenfahrzeug generell ein Mittelgang entfallen. Ähnlich wie bei PKWs kann für jeden Sitzplatz eine Türe bereit gehalten werden, so dass komfortables Ein- und Aussteigen gewährleistet ist.

Sehr viele Bahnstrecken, die mit der Begründung von Rationalisierungsmaßnahmen stillgelegt wurden, können erfindungsgemäß wirtschaftlich genutzt werden. Es werden erfindungsgemäß Fahrzeuge vorgeschlagen die sowohl für stillgelegte Strecken als auch für neue, zukunftsorientierte, moderne Verbindungen eine Alternative ohne die schon erwähnten Nachteile sein können, wobei ein entscheidender Nachteil der derzeitigen Verkehrsmittel neben Energiekosten zweifelsfrei auch die Tatsche ist, dass keine erneuerbaren Energien eingesetzt werden, die kinetische Energie der Fahrzeuge ganz oder teilweise nicht genutzt wird, günstiger Nachtstrom und Sonnenenergie nur ungenügend genutzt werden und last but not least die Schadstoffemissionen wachsende Probleme verursachen.

Mit einem neuartigen Schienenfahrzeug besteht die Möglichkeit, schnelle, energie- und kostensparende Nahverkehrsverbindungen zu realisieren. Zudem mit der besonderen Möglichkeit, unter anderem auch stillgelegte Bahnstrecken doppelt zu nutzen, um hiermit die vorhandenen Systeme wieder wirtschaftlich betreiben zu können.

Die Vorteile der Erfindung werden genauer klar beim Lesen der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung.
1: stellt eine allgemeine perspektivische Ansicht eines alternativen Nahverkehrssystems und ein Schienenfahrzeug für ein derartiges alternatives Nahverkehrssystem gemäß der Erfindung dar.
Die Führung der Einschienenfahrzeuge unter Realisierung der Balance des Fahrzeuges erfolgt durch

a) Einsatz von Kreiselsystemen, die gleichzeitig als Energiespeicher für die Kinetische Bremsenergie genutzt werden können.
b) Einsatz von Mittelstützen 1 mit Quertraversen 2, an die ihrerseits partiell oder durchlaufend Führungsschienen, Seile oder Ähnliches angebracht sind, in denen die Fahrzeuge auf der Oberseite zum Beispiel über Rollen geführt und gehalten werden. Dieses Führungs- und Balancesystem hat zudem den Vorteil, das hier längs und oberhalb der Fahrstrecke Solarzellen angebracht werden können, die sich automatisch auf den günstigsten Sonnen-Einfallswinkel justieren.
c) Es können auch Stützräder eingesetzt werden, die das Balanceproblem automatisch ausgleichen. Dies könnte besonders bei kreuzenden Straßen, Schienen Brücken oder Unterführungen hilfreich sein.

Als Antrieb ist ein elektrisches Gleichstromsystem (E-Motor direkt oder mit Vorgelege und Freilauf) vorgesehen.

a) Die Hauptantriebswelle ist über eine elektromagnetische Kupplung mit einer Spindelwelle gekoppelt, die bei Bremsvorgängen ein Gas komprimiert oder die kinetische Fahrzeugenergie in Federn umlenkt und diese spannt. Es kann sinnvoll sein beides zu kombinieren.
b) Es können auch Hochenergie Schwungräder oder außenliegende Speichersysteme mit einbezogen werden.

Mit Hinblick auf den bevorzugten Einsatz von Nachtstrom und Solarenergie sind die Fahrzeuge mit Hochenergiebatterien (SNa)ausgerüstet. Die Batterien können sowohl über die Solarzellen als auch mit Strom aus dem Netz geladen werden. Hochstrombatterien für PKWs und Fahrzeuge wurden bereits von ABB und „Silence Power" entwickelt. Es besteht die Möglichkeit die Batterien an Haltestationen zu wechseln.
Es besteht auch die Möglichkeit die Fahrzeuge online mit Strom zu versorgen. Letztlich besteht auch die Möglichkeit die Fahrzeuge mit einem an Bord befindlichen Notstromaggregat (Dieselmotor mit E-Generator) zu betreiben.
Das System kann auch für neu einzurichtende, schnelle, komfortable und kostengünstige Kurz- und Mittelstreckenverbindungen eingesetzt werden. Mit dem Einsatz der Einschienenfahrzeuge auf zum Beispiel stillgelegten Bahnstrecken besteht zudem die Möglichkeit, die vielen sich bietenden Vorteile experimentell und mit relativ geringem Kostenaufwand zu testen. Beim Einsatz des Einschienensystems ergeben sich folgende Vorteile.

1. Die Fahrzeugmasse wird drastisch reduziert.
2. Die Strömungs- und Rollwiderstände werden wesentlich reduziert.
3. Beschleunigungs- und Fahrkräfte werden exponential reduziert.
4. Die kinetische Energie der Fahrzeuge kann gespeichert und wieder verwendet werden.
5. Der Fahrgast kann schnell, preiswert und komfortabel (wie beim PKW) befördert werden.
6. Die Fahrzeuge können zusätzlich mit Hochenergiebatterien ausgerüstet werden.
7. Sonnen- und Nachtstrom können besser genutzt werden.
8. Direkte Umweltbelastungen durch Stickoxide, CO und Ruß werden vermieden.
9. Die Fahrtstrecke kann mit Solarzellen bestückt bzw. überdacht werden.
10. Eine Strecke kann zu besseren Auslastung parallel oder gegenläufig genutzt werden.

Claims

Alternatives Nahverkehrssystem mit einem Gleiskörper aus zwei zu einander in einer Ebene im wesentlichen parallel verlaufenden Schienen mit mittigen, senkrecht zu der Ebene der Schienen nach oben gerichteten Stützen, an denen parallel zu der Ebene der Schienen Querträger vorgesehen sind, wobei an den Querträgern jeweils Führungsschienen gehalten sind, die im wesentlichen parallel über den Schienen verlaufen zur Aufnahme von Führungseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, die auf den Schienen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Kabinen der Schienenfahrzeuge unter einem Sitzplatz ein elektrischer Antrieb für ein auf die Schiene wirkendes Antriebsrad und ein Bremsenergiespeicher vorgesehen sind, die mit dem auf die Schiene wirkenden Antriebsrad zusammen wirksam sind.
Schienenfahrzeug für ein alternatives Nahverkehrssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kabine auf einer unteren Schiene und an einer oberen Führungsschiene geführt und mit über der Führungsschiene angeordneten Solarzellen verbunden ist und zu jedem Sitzplatz eine Tür vorgesehen ist.