DE19735480C2

DE19735480C2 - Fahrwegelement

Info

Publication number: DE19735480C2
Application number: DE1997135480
Authority: DE
Inventors: Rolf Zinke; Klaus Riegert; Markus Klare; Oswaldo Rodriguez
Original assignee: STAHLBAU LAVIS GmbH
Current assignee: STAHLBAU LAVIS GMBH, 63263 NEU-ISENBURG, DE
Priority date: 1997-08-16
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2017-08-17
Also published as: DE19735480A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrwegelement eines aus Stahl bestehenden Fahrweges für eine Magnetschnellbahn. Fahrweg elemente der hier interessierenden Art sind die als Trage- und Führungselemente dienenden, schienenähnlichen Träger, die in ihrer Gesamtheit den Fahrweg für die Magnetschnell bahn bilden.

An die einzelnen Fahrwegelemente werden hohe Anforderungen gestellt, unabhängig davon, ob der Fahrweg ebenerdig ange ordnet ist oder auf Stützen gelagert ist. Die am Fahrweg bzw. seinen Elementen angreifenden Kräfte sind unterschied licher Art. Von Bedeutung sind das Eigengewicht, die Ver kehrslasten einschließlich der aerodynamischen Kräfte, die auf das Fahrzeug und somit auf den Fahrweg wirken, ferner horizontal gerichtete Fliehkräfte z. B. bei schneller Kur venfahrt sowie Windkräfte, temperaturbedingte Kräfte usw., wobei sich diese Kräfte in mannigfacher Weise überlagern oder auch teilweise entgegengesetzt wirken. Vor allem die Fliehkräfte bei schneller Kurvenfahrt können erheblich sein und haben auch bereits beim Bau einer Versuchsstrecke Anlaß zu einer gezielten Querneigung des Fahrweges gegeben.

Es ist ferner bereits von der Versuchsstrecke bekannt, vollständig aus Stahl gefertigte Fahrwegelemente vorzuse hen. Diese Fahrwegelemente weisen ein längliches Kasten- Hohlprofil auf und umfassen als integralen Bestandteil auch die verschiedenen Komponenten des Langstator-Linearmotors, also die ferromagnetischen Statorpakete mit ihrer drei phasigen Kabelwicklung, die an beiden Seiten der Fahrweg elemente angeordnet sind. Auch diese elektrotechnischen Elemente sind grundsätzlich bekannt, z. B. aus der DE 31 11 385 C2.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aus Stahl bestehenden, als Trage- und Führungselemente dienenden, den Fahrweg bildenden Fahrwegelemente optimal zu gestalten. Dazu ge hört auch, die zum Teil erheblichen, vom Fahrzeug aus gehenden und quer zum Fahrzeug wirkenden Kräfte sicher und zuverlässig in die Trage- und Stützkonstruktion einzuleiten und von dieser aufnehmen zu lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mit den Merk malen des Anspruches 1 vor, daß das Fahrwegelement eines aus Mehrfeldträgern bestehenden Fahrweges eine derartige Überhöhung (ΔZ) aufweist, daß durch eine Verlagerung von Eigengewichtsanteilen zu den Endauflagern an den Träger stoßachsen mindestens eine teilweise Kompensation abhe bender Kräfte erfolgt.

Im Falle eines Zweifeldträgers kann die Verteilung der Eigengewichtsanteile z. B. derart gewählt sein, daß die Auflagerkräfte an den Endlagern, d. h. bei den beiden Trä gerstoßachsen je 45% beträgt, während das Mittellager 10% des Eigengewichtes übernimmt. Bei normaler Auflager- Verteilung würden die Kräfte an einem Zweifeldträger z. B. an den Endlagern je 18% und am Mittellager 64% des Eigengewichtes betragen.

Horizontal gerichtete Kräfte wie Wind- und Fliehkräfte können zu abhebenden Kräften führen und müssen von den Lagern sicher und zuverlässig aufgenommen werden. Um diese Kräfte zumindest teilweise im Bereich der Fahrwegelemente zu kompensieren bzw. zu minimieren und sie in besonders zweckmäßiger Weise in die Trage- und Stützkonstruktion ein zuleiten, ist das Fahrwegelement mit einer Überhöhung ver sehen. Sie wird erreicht, indem das Fahrwegelement in die ser Form spannungsfrei gefertigt wird. Beim Einbau des Fahrwegelementes wird die Überhöhung infolge des Eigenge wichts aufgehoben, wobei sich eine Verlagerung der Eigen gewichtsanteile zu den Endauflagern an den Trägerstoßachsen ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lage rung und Abstützung der Fahrwegelemente ferner derart, daß sich jeweils ein Dehnungsspalt zwischen den Fahrwegelemen ten befindet.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Falle eines Zweifeldträgers nur die Lager und Stützen der Mittellager achsen für die Aufnahme von Zugkräften ausgelegt sind. An den Trägerstoßachsen sind Maßnahmen zur Aufnahme von ver tikal nach oben gerichteten Kräften nicht erforderlich, wobei in den Kurvenstücken außen je ein querfestes Lager und innen je ein allseits bewegliches Lager vorgesehen sind.

Zur Aufnahme der vertikal nach oben gerichteten, abhebenden Zugkräfte weisen die hierfür ausgelegten Lager U-förmige, leicht lösbare Klauen auf. Ein Austausch von Lagerelementen ist daher auch innerhalb eines montierten Fahrweges mög lich.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung her vor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht eines überhöht gefertigten Fahrwegelementes im spannungsfreien Zustand;

Fig. 2: eine Seitenansicht wie in Fig. 1 mit dem vorgespannten Fahrwegelement gemäß Fig. 1 im eingebauten Zustand;

Fig. 3: in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf ein für ein Kurvenstück bestimmtes Fahr wegelement in Gestalt eines Zweifeldträgers mit einer Mittellagerachse und mit Träger stoßachsen an den Enden;

Fig. 4: eine schematische Darstellung verschiedener Einflußgrößen A bis E für eine Vorkrümmung des Fahrwegelementes;

Fig. 5: eine schematische Darstellung von Trage- und Stützteilen zusammen mit dem Querschnitt eines für ein Kurvenstück bestimmten Fahrweg elementes;

Fig. 6: eine Ansicht eines zugfesten, in der Mittel lagerachse des Fahrwegelementes angeordneten Lagers zusammen mit abgeschnittenen Trage- und Stützteilen für das Fahrwegelement;

Fig. 7: eine Ansicht des zugfesten Lagers wie in Fig. 6 in Richtung des Pfeiles X in Fig. 6 zu sammen mit abgeschnittenen Trage- und Stütz teilen;

Fig. 8: eine Draufsicht auf das zugfeste Lager in kleinerem Maßstab ohne Lageroberteil;

Fig. 9: zum Teil im Schnitt eine Seitenansicht des zugfesten Lagers wie in Fig. 6;

Fig. 10: eine Ansicht des zugfesten Lagers wie in Fig. 7;

Fig. 11: in größerem Maßstab eine Draufsicht auf eine Klaue;

Fig. 12: eine Stirnansicht der Klaue und

Fig. 13: eine Seitenansicht der Klaue.

Ein Fahrwegelement 1 ist gemäß den Fig. 1 bis 3 und 5 ein Zweifeldträger aus Stahl mit einem Kasten-Hohlprofil und wird im eingebauten Zustand gemäß den Fig. 2 und 3 im Bereich einer Mittellagerachse 2 und zweier an seinen Enden befindlicher Trägerstoßachsen 3, 4 gelagert. Die Fertigung des Fahrwegelementes 1 erfolgt gemäß Fig. 1 mit einer Überhöhung ΔZ im Bereich der Mittellagerachse 2. Der Einbau des Fahrwegelementes 1 erfolgt dann unter Aufhebung der Überhöhung infolge seines Eigengewichtes gemäß Fig. 2 entsprechend der jeweiligen Raumkurve 5.

Wie ferner aus Fig. 2 hervorgeht, sind die in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Fahrwegelemente 1 und 1' völlig unabhängig voneinander gelagert und abgestützt, so daß sich auch ein Dehnungsspalt 6 zwischen den Fahrwegelementen 1 und 1' befinden kann. Es versteht sich, daß der Dehnungs spalt 6 so klein wie möglich ist und in Fig. 2 nicht maß stabsgerecht dargestellt ist.

Zur Lagerung und Abstützung eines jeden als Zweifeldträger gestalteten Fahrwegelementes 1 sind jeweils ein Außenlager 7 und ein Innenlager 8 im Bereich der Trägerstoßachsen 3 und 4 sowie ein Außenlager 9 und ein Innenlager 10 im Be reich der Mittellagerachse 2 vorgesehen. Die beiden Außen lager 7 sind querfeste Lager. Die beiden Innenlager 8 sind in der horizontalen Ebene allseits bewegliche Lager. Das Lager 9 ist ein allseits festes Lager und das Lager 10 ist ebenfalls ein vertikal zugfestes Lager. Abhebende Kräfte können lediglich die zugfesten Lager 9 und 10 im Bereich der Mittellagerachse 2 aufnehmen. Die an den Enden des Fahrwegelementes 1 angeordneten Lager 7 und 8 sind nicht zur Aufnahme von abhebenden Kräften bestimmt.

Die der Raumkurve 5 zu überlagernde Überhöhung ergibt sich aufgrund der in Fig. 4 schematisch dargestellten Überhö hungsanteile. So zeigt die Kurve A die erforderliche Über höhung für die Eigenlast des Fahrwegelementes 1. Kurve B zeigt die Überhöhung für die Verkehrslasten und Kurve C zeigt die Überhöhung für Temperaturwirkungen. Kurve D be trifft die Überhöhung zur Kompensation der abhebenden Kräf te, und Kurve E zeigt schließlich die Gesamtüberhöhung aufgrund der Überhöhungen A bis D. Die Gesamtüberhöhung E ist der Raumkurve 5 (Trassierung) überlagert.

Das aus Stahl bestehende Fahrwegelement 1 besitzt einen trapezförmigen Querschnitt (Fig. 5) und ist fahrzeugseitig mit einem Deckblech 11 ausreichender Breite versehen, so daß auch seitliche Führungsschienen 12 und 13 sowie Sta torpakete 14 und 15 Platz finden. Die Raumkurve 5 liegt im Schnittpunkt einer Mittelachse 16 des Deckbleches 11 und einer Mittelachse 17 des trapezförmigen Querschnittes des Fahrwegelementes 1.

Eine optimale Auflagerfläche 18 eines in einer Ebene lie genden, plattenförmig gedachten Auflagerelementes 19 (Auf lagerbank) mit zugehörigen Stütz- und Trageteilen 20 und 21 (Lagerpratzen) zu beiden Seiten ergibt sich unter Be rücksichtigung des erforderlichen Raumbedarfes für das Fahrzeug bei jeder möglichen Querneigung α des Fahrweges im Bereich der Lagerpratzen (20, 21) dann, wenn das Maß Z = 2600 mm (Fig. 5) bzw. X = 1300 mm beträgt. Der Schnittpunkt 22 der Achsen 23 und 24 der Lagerpratzengurte liegt ferner in der Symmetrieachse 17 des Trapezquerschnittes um das Maß U = 400 mm unterhalb der Oberfläche des Deckbleches 11 etwa auf Höhe des Schubmittelpunktes. Die horizontalen Abstände der Raumkurve 5 zu den kurveninneren und kurvenäußeren Lagerpunkten 25, 26 variieren mit der Querneigung α des Fahrweges. Die Geometrie der Auflagerbank mit den Teilen 19, 20 und 21 des aufgeständerten Fahrwegelementes 1 läßt sich, bezogen auf die Raumkurve 5, als Funktion der Querneigung α wie folgt darstellen:

a(α°) = 2.5 × α² + 7.5 × α + 1300 mm

b(α°) = -2.5 × α²- 7.5 × α + 1300 mm

e(α°) = 2.5 × α²- 7.5 × α mm

wobei a: der horizontale Abstand des kurvenäußeren Lagerpunktes 26 zur Raumkurve 5 in mm,
b: der horizontale Abstand des kurveninneren Lagerpunktes 25 zur Raumkurve 5 in mm,
e: der horizontale Abstand der Mitte der Auf lagerbank zur Raumkurve 5 in mm,
α: die Querneigung des Fahrweges in °(Grad) sind und ferner als vorgewählte Größen der Abstand (Lagersprei zung) der Lagerpunkte 25 und 26 Z = 2600 mm beträgt und der Abstand V von Unterkante der Auflagerbank zur Raumkurve 5 V = 1550 mm beträgt. Der Schnittpunkt 22 der Achsen 23 und 24 der Lagerpratzengurte liegt - wie bereits oben gesagt - in der Symmetrieachse 17 des Trapezquerschnittes sowie um das Maß U = 400 mm unterhalb der Oberkante des Deckbleches 11, wobei ferner das Maß W von der Oberfläche des Deckbleches 11 bis zur Unterkante des trapezförmigen Querschnittes W = 2000 mm beträgt.

Das in Vertikalrichtung zugfeste und zugleich allseits feste Lager 9 und zweckmäßigerweise auch das in Vertikal richtung zugfeste sowie allseits bewegliche Lager 10 sowie ihre Anbindung an das Auflagerelement 19 und an die Stütz- und Trageteile 20, 21 (Lagerpratzen) gehen aus den Fig. 6 und 7 hervor, wobei ferner Klauen 27 und 28 vorgesehen sind, um die Vertikalzugkräfte vom Lageroberteil 29 auf ein Lagerunterteil 30 zu übertragen. Das Lagerunterteil 30 ist schließlich mit Hilfe von Gewinde aufweisenden Ankerbolzen 31 und Muttern 32 auf einer Stütze 33 oder dergl. be festigt.

Jedes in Vertikalrichtung zugfeste Außen- bzw. Innenlager 9, 10 trägt auf dem plattenförmigen Lagerunterteil 30 eine mit Schrauben 34 befestigte Kipplagerplatte 35. In der Draufsicht gemäß Fig. 8 ist das plattenförmige Lagerunter teil 30 fast quadratisch. Die Kipplagerplatte 35 ist läng lich, nur halb so breit wie das plattenförmige Lagerunter teil 30 und zentrisch in dessen Mittelachse angeordnet. Verbunden mit der Kipplagerplatte 35 ist ein Punkt-Kipp lager-Unterteil 36.

Zweckmäßigerweise sind die Kipplagerplatte 35 und das Punkt-Kipplager-Unterteil 36 miteinander verschweißt, so daß die Schrauben 34 zugleich zur Befestigung des Punkt- Kipplager-Unterteiles 36 mit dem plattenförmigen Lager unterteil 30 dienen. Ein Punkt-Kipplager-Oberteil 37 liegt auf dem Punkt-Kipplager-Unterteil 36 formschlüssig auf und übergreift dieses teilweise (Fig. 9). Der Querschnitt des Punkt-Kipplager-Unterteiles 36 ist kreisförmig entsprechend der gestrichelten Kontur 36' in Fig. 8. Gleiches gilt für den formschlüssig anliegenden Bereich des Punkt-Kipplager- Oberteiles 37. Verbunden mit dem Punkt-Kipplager-Oberteil 37 ist das plattenförmige Lageroberteil 29 und weist Durchtrittsöffnungen 38 für Schraubbolzen zum Befestigen des plattenförmigen Auflagerelementes 19 und der Stütz- und Lagerteile 20, 21 auf. Ferner kann eine Ausgleichsplatte 39 vorgesehen sein, um Maßdifferenzen auszugleichen.

Das Punkt-Kipplager-Oberteil 37 liegt nicht nur form schlüssig auf dem Punkt-Kipplager-Unterteil 36 auf, sondern wird in seiner Einbaulage insbesondere auch zum Aufnehmen von Vertikalzugkräften von den beiden Klauen 27 und 28 gehalten (Fig. 9).

Die Klauen 27, 28 sind im Querschnitt C- bzw. U-förmig und bestehen aus einem Auflageschenkel 40, einem Halteschenkel 41 und einem diese verbindenden Steg 42. Gemäß Ausführungs beispiel ist der Halteschenkel 41 kürzer als der Auflage schenkel 40, mit dem die Klauen 27, 28 unmittelbar auf dem plattenförmigen Lagerunterteil 30 aufliegen. Befestigt sind die Klauen 27, 28 mit Hilfe von Anker-Schraubbolzen 43 und Muttern 44. Die Anker-Schraubbolzen 43 durchgreifen Öffnun gen 45 im Lagerunterteil 30. Die Muttern 44 liegen auf der Innenseite des Auflageschenkels 40 an und der Halteschenkel 41 übergreift ein zweckmäßigerweise mit einem Absatz ver sehenes Randteil 46 des Punkt-Kipplager-Oberteiles 37, wie insbesondere Fig. 9 zeigt.

Um einzelne Teile der zugfesten Lager 9, 10 jederzeit ein- und ausbauen zu können, befinden sich zum Rand hin offene Befestigungsschlitze 47 für die Anker-Schraubbolzen 43 in den Auflageschenkeln 40 der Klauen 27, 28. Damit die Muttern 44 für die Anker-Schraubbolzen 43 im Bereich der Klauen 27, 28 gut zugänglich sind, ist der Halteschenkel 41 wesentlich schmaler als der Auflageschenkel 40 (Fig. 11 und 12). Bis auf die Stirnfläche 48 und die äußeren Begrenzungsflächen des Auflageschenkels 40 sind alle seit lichen Begrenzungsflächen 49 bis 51 der Klauen 27, 28 geneigt.

Da nur die Lager 9, 10 im Bereich der Mittellagerachse 2 Zugkräfte in vertikaler Richtung aufnehmen müssen, können die Lager 7, 8 der Trägerstoßachsen 3, 4 frei von Zugankern sein. Dabei ist es ferner zweckmäßig, wenn die Anordnung der Lager 7, 8 im Bereich der beiden Trägerstoßachsen 3, 4 derart gewählt ist, daß bei den Lastfällen, die zu mini malen Auflagerkräften führen, eine etwa gleichmäßige Ver teilung auf das kurveninnere und auf das kurvenäußere Lager 7, 8 vorliegt.

Claims

1. Fahrwegelement eines aus Mehrfeldträgern bestehenden Fahrweges aus Stahl für eine Magnetschnellbahn, ge kennzeichnet durch eine derartige Überhöhung (ΔZ) des Mehrfeldträgers, daß durch eine Verlagerung von Eigengewichtsanteilen zu den Endauflagern an den Trägerstoßachsen mindestens eine teilweise Kompensa tion abhebender Kräfte erfolgt.

2. Fahrwegelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhöhung entgegen der Richtung seines Eigen gewichtes vorgesehen ist.

3. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Deh nungsspalt (6) zwischen den Fahrwegelementen (1, 1') vorgesehen ist.

4. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger im spannungsfreien Zustand die Überhöhung (ΔZ) aufweist und daß die Überhöhung im eingebauten Zustand in Folge seines Eigengewichtes aufgehoben ist.

5. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Zweifeldträgers nur die Lager (9, 10) und Stützen (33) der Mittellagerachsen (2) für die Aufnahme von Verti kalzugkräften ausgelegt sind.

6. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Träger stoßachsen (3, 4) jeweils außen ein querfestes Lager (7) und innen ein allseits bewegliches Lager (8) vorge sehen sind.

7. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (7, 8) der Trägerstoßachsen (3, 4) frei von Zugankern sind.

8. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Lager (7, 8) der Trägerstoßachsen (3, 4) derart gewählt ist, daß bei den Lastfällen, die zu minimalen Auflagerkräften führen, eine etwa gleichmäßige Vertei lung dieser Auflagerkräfte auf das kurveninnere und kurvenäußere Lager (7, 8) vorliegt.

9. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anordnung auf einer Auflagerbank mit folgenden Abmessungen und Zuord nungen:
a(α°) = 2.5 × α² + 7.5 × α + 1300 mm
b(α°) = -2.5 × α² - 7.5 × α + 1300 mm
e(α°) = 2.5 × α²- 7.5 × α mm
wobei a: der horizontale Abstand des kurvenäußeren Lagerpunktes (26) zur Raumkurve (5) in mm,
b: der horizontale Abstand des kurveninneren Lagerpunktes (25) zur Raumkurve (5) in mm,
e: der horizontale Abstand der Mitte der Auf lagerbank zur Raumkurve (5) in mm,
α: die Querneigung des Fahrweges in °(Grad) sind
und wobei die Lagerspreizung Z = 2600 mm, der Abstand von der Unterkante der Auflagerbank zur Raumkurve (5) V = 1550 mm, der Abstand W von der Oberfläche eines Deckbleches (11) bis zur Unterkante des trapezförmigen Querschnittes des Fahrwegelementes (1) W = 2000 mm be tragen und der Schnittpunkt (22) der Achsen (23 und 24) der Lagerpratzengurte in der Symmetrieachse (17) des Trapezquerschnittes um das Maß U = 400 mm unterhalb der Oberkante des Deckbleches (11) liegt.

10. Fahrwegelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein insbesondere für die Mittellagerachse (2) vorgesehenes Lager (9) vertikal zugfest ist und Klauen (27, 28) zum Verbinden eines Lageroberteiles (29) und eines Lagerunterteiles (30) zur Übertragung der Zugkräfte aufweist.