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Trassengebundene ahrzeug-Transporteinrichtung mit elektrischem Antrieb
und elektromagnetischer Schwebeführung Die Erfindung bezieht sich auf eine trassengebundene
Fahrzeug Transporteinrichtung mit elektrischem Antrieb und elektromagnetischer Schwebeführung.
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Insbesondere in den Industriestaaten ist man in jüngster Zeit verstärkt
bemüht, die Höchstgeschwindigkeiten der Eisenbahnen wesentlich zu erhöhen. Bei einer
Geschwindigkeit oberhalb ca.
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350 Km/h zeigen sich jedoch Grenzen, die mit den konventionellen Paarungen
Rad-Schiene und St romabnehme r-Fahrle 1 tung nicht mehr zu überwinden sind. Die
Entwicklung richtet sich daher sowohl auf neuartige Halterungen und Spurführungen
als auch auf neue Antriebssysteme für das Fahrzeug auf der Trasse.
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Zur berührungslosen Halterung eines Fahrzeuges auf einer Trässe sind
neben Luftkissen-Zugprojekten auch solche mit magnetischer Schwebehalterung bekanntgeworden.
Eine erste, nur Dauermagnete benutzende Lösung verlangt Fahrschienen aus monoton
gepolten Dauermagneten, die das Fahrzeug mit den daran angebrachten, ebenso gepolten
Dauermagneten durch Abstoßungskräfte in die Schwebelage heben. Abgesehen davon,
daß bei wirtschaftlicher Auslegung nur etwa ein kleiner Schwebeabstand realisierbar
wäre, hat eine derartige Anordnung den grundsätzlichen Nachteil, daß sie von Natur
aus labiles Verhalten zeigt und daher durch zusätzliche Maßnahmen stabilsiert werden
muß, was beispielsweis-e durch seitlich gegen die Schiene laufende Rollen auf mechanische
Weise versucht worden ist. Werden anstelle der Dauermagnete Elektromagnete verwendet,
so treten zu den schon erwätutten Nach
teilen zusätzlich besondere
Probleme aufgrund großer Wirbelströme bei hohen magnetischen Feldstärken auf.
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Eine zweite Lösung einer magnetischen Schwebehaltung geht davon aus,
die Anzugskräfte zwischen den Elektromagneten und den Schienen mit Hilfe moderner
Elektronik so zu regeln, daS die riebfahrzeuge frei schwebend gehalten bzw. geführt
werden; die Kraft eines jeden Magneten wird dazu- individuell elektronisch geregelt,
um mit Hilfe sogen. Abstanäsfühler die Schwebefreiheit auf einen bestimmten Wert
zu halten. Eine solche magnetische Führung ist auf genaue Abstandshalterung und
Schwingungsdämpfung sowie auf einen idealen, von Stößen weitgehend freien Trassenverlauf
angewiesen.
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Bei einer weiteren Lösung trägt das Fahrzeug unten an beiden Seiten
eine Re Reihe von Magneten mit Supraleitererregung, deren Polarität in der Folge
wechselt. Den Magnetreihen sind entsprechende Spulenreihen ortsfest im Fahrgleis
auf der ganzen Strecke gegenübergestellt. Die gegenseitigen Abstoßkräfte zwischen
den in den Spulen induzierten Strömen und den Magnetfeldern heben während der Fahrbewegung
das Fahrzeug in Schwebestellung und führ en es auch schwebend in Seitenrichtung.
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Ein solches System ermöglicht eine hohe Schwebefreiheit, ohne dazu
notwendiger besonderer Regelungsmaßnahmen, doch ist eine magnetische Schwebeführung
erst nach Überschreiten einer Mindestfahrgeschwindigkeit möglich.
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Als Antrieb für diese bekannten Fahrzeuge.dienen Luftschraubenantriebe
oder Linearmotoren. Die bekannten elektz ischen Antriebsarten haben den Nachteil,
daß den auf dem Fahrzeug installierten Antriebsmotoren die Antriebsleistung von
außen über Stromschienen und Stromabnehmer zugeführt oder daß die elektrische Leistung
auf dem Triebfahrzeug selbst erzeugt werden oder dß umfangreiche Maßnahmen für eine
dreiphasige Stromversorgung und eine Speisung mit veränderlicher Spannung und Frequenz
nötig sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eire trassengebundene Fahrzeug Beförderungseinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einem, im Vergleich zu den bekannten
Lösungen für eine derartige Befderungseinrichtung, geringeren Aufwand unter allen
Betriebsverhältnissen (Anfahren, Geschwindigkeitsregelung, Bremsen und Stillstand)sichere
Halterungs- und Antriebsverhältnisse gewährleisten.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch möglich,
Caß auf dem Fahrzeuge eine ein magnetisches Gleichfeld erzeugende Magnetisierungseinrichtung
vorgesehen und in/auf der Trasse gegeneinander isolierte gleichstromdurchflossene
Leiter angeordnet sind derart, daß das FahrzeUg in Schwebeführung gehalten und in
Fahrtrichtung bewegt ist.
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In vorteilhafter Weise ist für de Magnetisierungseinrichtung zumindest
eine supraleitende Wicklung auf dem Fahrzeug vorgesehen.
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Mit einer derartigen Uransporteinrichtung ist eine sichere magnetische
Schwebehalterung und Schwebeführung sowohl bei fahrendem ale Auch bei haltendem
Fahrzeug ohne zusätzliche Hilfseinrichtungen aufgrund des Zusammenwirkens gleichstromdurchflossene
Trassenleiter und des ohne Stromzuführung von außen auf dem Fahrzeug arbeitenden
Magnetsystem möglich, das zugleich zur Fortbewegung mitbenutzt wird. Im Vergleich
zu Beförderungseinrichtungen, die nach -dem elektrodynamischen Prinzip arbeiten,
treten keine sich mit der Fahrgeschwindigkeit ändernden Verluste auf, Die aufzubringende
Hub- und Führungsleistung ist verglichen mit dem vorgenannten Antrieb system bei
dem erfindungsgemäßen System nur etwa halb so groß.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Antriebssystems der erfindungsgemäßen
Beförderungseinrichtung ist - dadurch gekennzeichnet, daß Leiter unter Verwendung
quer zur Trassenrichtung
angeordneter Verbindungsleiter in der Trasse
zu zumindest teilweise mit dem magnetischen Gleichfeld zusammenwirkenden Ankerwicklungs-Stromschleifen
im Sinne einer Anziehungskraft zwischen Ankerwicklungs-Stromschleife und magnetischem
Gleichfeld entlang der Trasse zusammenschaltbar und von einer Gleichstromquelle
speisbar sind. Lediglich durch Schwächung oder Stärkung des Ankerstromes in diesen
Ankerwicklungsschleifen läßt sich auf einfache Weise eine Geschwindigkeitsregelung
erzielen Eine Abbremsung des Fahrzeuges ist in vorteilhafter Weise dadurch möglich,
daß Leiter unter Verwendung quer zur Trassenrichtung angeordneter Verbindungsleiter
in der Trass-e zu zumindest teilweise mit dem magnetischen Gleichfeld zusammenwirkenden
Ankerwicklungs-Stromschleifen im Sinne einer Abstoßungskraft zwischen -Ankerwicklungs-Stromschleife
und magnetischem Gleichfeld entlang der Trasse schaltbar und von einer Gleichstromquelle
speisbar sind.
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Wird die Trasse von Fahrzeugeinheiten bestimmter Mindestlänge befahren,
die aus mehreren, mit je einem Magnetsystem ausgerösteten Einzelfahrzeugen besteht,
so kann die Zahl der vorzusehenden notwendigen Ankerwicklungs-Stromschleifen dadurch
vermindert werden, daß --in Fahrtrichtung gesehen -der Mindestabstand zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Ankerwicklungs-Stromschleifen so groß ist, daß vorzugsweise
jeweils nur eine Stromschleife mit einem magnetischen Gleichfeld eines Fahrzeugs
einer Fahrzeugeinheit in Wirkverbindung gebracht ist.
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Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Transporteinrichtung kann dadurch
weiter erhöht werden, daß jeweils nur die im Bereich eines Fahrzeuges bzw. einer
Pahrzeugeinheit befindlichen Ankerwicklungsstromschleifen eingeschaltet und
von
einer Gleichstromquelle gespeist sind. In ähnlicher Weise werden die elektrischen
Leitungsverluste auch dadurch weiterhin reduziert, daß - in Fahrtrichtung gesehen
- jeweils seitlich des Fahrzeuges in det-rasse angeordnete Leiter nur jeweils abschnittsweise
im Bereich des Fahrzeuges als Spurführungs- und Tragschienen einschaltbar und von
einer Gleichstromquelle speisbar sind im Sinne einer Abstoßung zwischen den jeweils
eingeschalteten gleichstromdurchflossenen Leitern und dem magnetischen Gleichfeld
des Fahrzeuges. Die jeweilige Einschaltung der Leiter im Bereich des Fahrzeuges
bzw. der Fahrzeugeinheit erfolgt in zweckmäßiger Weise-durch auf der Fahrzeugeinheit
bzw. dem Fahrzeug angeordnete Sender und von diesen beeinflußten an der Trasse vorgesehenen
Empfängereinrichtungen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. larin zeigen
Fig. 1 -die erfindungsgemäße Beförderungseinrichtung, Fig. 2 den Stromfluß in den
hintereinandergeschalteten Spurführungs- und Tragschienenabschnitten bei Passieren
eines Fahrzeuges bzw. einer Fahrzeugeinheit Fig. 3 die geänderte Stromflußverteilung
von Fig. 2 bei sich in Fahrtrichtung fortbewegenden Fahrzeug, Fig. 4 eine besondere
Ausführung der zu kurzschließbaren Stromschleifen zusammenschaltbaren Spurführungs-
und Stromschienen und der Einspeisung dieser Stromschleifen, Fig. 5 eine Ergänzung
zur Schaltung nach Fig. 4, Fig. 6 eine spezielle Ausbildung des Spurführungs- und
Tragschienensystems und seine Zuordnung zum Magnet system des Fahrzeuges, Fig. 7
eine andere Ausbildung des Spurführungs- und Tragschienensystems
Fig.
8 eine weitere Ausbildung des Spurführungs- und Tragschienensystems.
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Pig. 1 zeigt eine Aufsicht auf die Trasse mit den dazugehörigen Stromleitern
und den Spannungsspeise- und Regelt in richtungen. Zur klareren Darstellung ist
im oberen Figurenteil die Anordnung lediglich zweier Ankerwicklungsstromschleifen
1, 2 gezeigt, die sich mit gleichem Abstand zueinander über die gesamte Trasse verteilen.
Weiterhin ist vereinfacht nur jeweils eine Speise- und Regeleinrichtung für das
Spurführungs- und Tragschienensystem einerseits sowie das Ankerwicklungssystem andererseits
näher erläutert, im übrigen sind die Einspeisungen an den dafür vorgesehenen Stellen
nur jeweils durch ihre Zuführungen angedeutet.
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Zu beiden Seiten der Fahrzeugeinheit 8, die aus drei Einzel fahrzeugen
8a, 8b, 8c mit je einem eigenen Supraleitermagnetsystem 3 besteht, sind entlang
des Fahrweges zweckmaßigerweise selektiv einzuspeisende und gegeneinander isolierte
Spurführungs- und Tragschienen 4, 5, 6, 7 angeordnet.
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In torteilhafter Weise sind die Spurführungs- und Tragschienen 4 bis
7 unter-Verwendung quer zur Trassenrichtung verlaufender Verbindungsleiter 9, 10,
11 ZU Spurführungs-und Tragschienen-Stromschleifen I, II, III zusammenschaltbar,
wobei nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in Jedem der Verbindungsleiter
9 bis 11 je ein elektronischer Schalter (Thyristor t2 bis 14) angeordnet ist, der
jeweils durch einen entgegen der Hauptstromrichtung fließenden Strom gelöscht werden
kann. Zur Notabschaltung bei Betriebsstörungen und zur Anfahrschaltung ist jedem
Thyristor 12 bis 14 noch ein relz sbetätigter mechanischer Schalter 15, 16 17 vorgeschaltet.
Die jeweils mit einem gemeinsamen Bezugszeichen gekennzeichneten und sich entsprechenden
Einrichtungen der selektiv einspeisbaren Stromschienen sind einander
baugleich,
können jedoch unabhängig voneinander betätigt werden. In an sich bekannter Weise
sind außerdem größere Streckenabschnitte durch z.B. alle 10 km angebrachten Streckentrenner
18, 19 voneinander trennbar.
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Der dargestellte Streckenabschnitt ist unterteilt in jeweils 200 m
lange Spurführungs- und Tragschienenabschnitte I, II, III, die hintereinandergeschaltet
sind.
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In der Mitte jedes zweiten Abschnittes werden zweckmäßigerweise Einspeisepunkte
vorgesehen, von denen jeder jeweils mit einer - Spannungsversorgungseinrichtung
entlang der Strecke verbunden ist. Eine Spannungsversorgungseinrichtung Ul lt der
Einspeisung im Streckenabschnitt I ist in der Zeichnung näher dargestellt; die nächstfolgende
Einspeisung erfolgt im Abschnitt III.
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Die Fahrzeugeinheit 8 besteht aus drei Einzelfahrzeugen 8a, 8b, 8e
von je 20 m Länge. Auf jedem einzelnen Fahrzeug wird durch eine Supraleiter-Magnetisierungseinrichtung
ein Magnetfeld erzeugt, das sich möglichst über die gesamte Fahrzeugbreite und über
die Hälfte der Fahrzeug länge symmetrisch von der Mitte des Fahrzeuges auskerechnet
nach vorn und hinten erstreckt, so daß sich bei der angenommenen Fahrzeugeinheitlänge
insgesamt je drei 10 m lange Magnetfelder mit je einem Lückenabstand 10 m zueinander
ergeben. Je ein Wicklungsteil der Supraleiter-Spule verläuft in Fahrtrichtung entlang
je einer Wagenkastens eite.
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In zweckmäßiger Weise haben bei diesen vorausgesetzten Maßangaben
die Ankerstromschleifen 1, 2 einen gegenseitigen Abstand von 50 m und ist bei einer
einzelnen Stromschleife der vordere Wicklungsteil - in Fahrtrichtung
gesehen
- vom hinteren Wicklungsteil 10 m entfern-t angeordnet. Insbesondere bei Schnellbahnen
und im elektrischen Nahverkehr, bei denen fertige Zuggarnituren aus Fahrzeugeinheiten
mit bestimmter Mindestlänge zusammengesetzt sind, brauchen also die Ankerwicklungsstromschlei
fen 1, 2 entsprechend dem Aufbau der kleinsten Fahrzeugeinheit nicht unmittelbar
aufeinanderfolgend aneinandergereiht werden. Jede Ankerwicklungsstromschleife ist
an eine Spannungsversorgungseinrichtung ul, u2 ... anschließbar, von denen in der
Zeichnung wiederum nur zwei einzelne Einrichtungen näher dargestellt sind. Zweckmäßigerweise
sind jeweils nur die im -Bereich eines Fahrzeuges bzw.
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einer Fahrzeugeinheit befindlichen Ankerwicklungs-Stromschleifen eingeschaltet
und gespeist.
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Die Spannungsversorgungseinrichtungen U1, U2, U3 der Spurführungs-
und Tragschienen 4 bis 7 sind über Geber 20, 21, 22 .. insbesondere magnetische
Feldplstten , diesen nachgeschalteten Auswertegliedern 27 und einer Regeleinrichtung
28; die Spannungsversorgungseinrichtungen ul, u2 der Ankerstromwicklungen 1,2 jeweils
über Geber 23, 24 zu Beginn und Ende derAnkerwicklung 1; 25, 26 zu Beginn und Ende
der Ankerwicklung 2, diesen nachgeschalteten Auswertegiledern 29 und Regeleinrichtungen
30 in Schaltabhängigkeit gestellt vom Magnetfeld des Fahrzeuges 8 und dessen räumlicher
Lage entlang der Trasse in Bezug auf die Stellung in einem Abschnitt der Spurführungs-
und Tragschienen 4 bis 7 bzw. zu einer Ankerschleife 1 bzw. 2.
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Zusätzlich zu den Wirkverbindungen zwischen den Auswertgliedern 27
der Spurführungs- und Tragschienen und der Regeleinrichtungen 28 ist eine solche
von den Auswertegliedern 27 zu den mechanischen, relaisbetätigten Schaltern 15 bis
17 vorhanden.
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Die Upannungsversorgungséinrichtungen Ul, U2 ... bzw.
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ul, u2 ... sind eingangsseitig an ein trehstromnetz R, S, T angeschlossen.
Die Spannungsversorgungseinrichtung U1 U2 ... der Spurführungs und Tr'agschienen
4 bis 7 enthalten für jedes selektive einzuspeisende. System jeweils einen Transformator,
einen nachgeschalteten, in Wirkab-; hängigkeit mit der Regeleinrichtung 28 stehenden
spannurigssteuerbares Element und eine Drehstrom-Diodenbrückenschaltung. Die Spannungsversorgungseinrichtungen
ul, u2 ... der Ankerstromschleifen 1, 2 bestehen aus je einem spannungstransformierendem
Element, dem eine steuerbare Dioden-Doppeltrückenschaltung nachgeschaltet ist.
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An den Spurführungs- und Tragschienen 4 bis 7 sowie an den Ankerwicklungs-Stromschleifen
g, 2 sind zusatzlich Strommeßeinrichtungen 31, 32, 33 ... sowie 34, 35 vorgesehen,
die gleichfalls mit den Auswertegliedern 27 sowie 29 in Wirkverbindung stehen.
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Fig. 2 und Fig. 3 zeigen den Stromfluß in den hintereinaniergeschalteten
Abschnitten I, II, III bei jeweils verschieden angenommenen räumlichen Stellungen
der Fahrzeuge entlang der Trasse. Im Unterschied zum Spurführungs- und Tragschienensystem
nach Fig. 1 ist dabei einerseits an jeder Trassenseite jeweils nur ein Speisepunkt
je Abschnitt vorgesehen und andererseits besteht jede Spurführungs- und Tragschienenstromschleife
aus mehreren Windungen.
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Eine besondere Ausführung der zu kurzschließbaren Stromschleifen I,
II, III zusammenschaltbaren Spurführungs-und Stromschienen4,6 und der Einspeisung
dieser Stromschleifen I, II, III ist gemäß Fig. 4 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
eine Spurführungs- und Tragschiene 6 jeweils in eIner Stromschleife I; II; III
in
Reihe mit den Ausgangsklemmen 71,, 72; 81, 82; 91, 92 jeder Gleichrichterbrückenschaltung
70; 80; 90; der Spannungsversorgungseinrichtung U1; U2; U3 für die jeweilige Stromschleife
I; II; III geschaltet ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zusätzlich im Zuge
jedes Vert bindungsleiters 73; 83; 93 gemäß Fig. 5 ein zusätzliches in Abhängigkeit
von der Fahrzeugstellung zur jeweiligen Spurführungs- und Tragschienenstromschleife
betätigbares Schaltglied-vorgesehen, das in Fig. 4 jeweils aus einem mechanischen
Schalter 74; 84; 94 besteht, aber auch aus je zwei Thyristoren in Antiparallelschaltung
gebildet sein kann.
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Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen drei bevorzugte Ausbildungen der Spurführungs-
und Tragschienen 4 bis 7 und deren Zuordnung zum Magnetsystem des Fahrzeuges 8a.Fig.
6 und Fig. 8 stellen dabei ein Fahrzeug mit einem einzigen zugehörigen Supraleiter-Magnetsystem
(uerschnitte 36 der Supraleiter-Spule) dar, während in der Anordnung gemäß Fig.
6 zwei Supraleiter-Spulen (Querschnitte 37, 38) vorgesehen sind. Fig. 7 und Fig.
a zeigen darüber hinaus jeweils im Querschnitt die Anordnung der Ankerschleife 1
unter dem Fahrzeug 8a.Gemäß Fig. 7 sind die für die Schwebehalterung und Schwebeführung
vorgesehenen Stromschienen 4 bzw. 6 (Fig. 1) aufgeteilt in Tragschienen 41, 42 bzw.
61, 62 in Fig. 7 und 41 bis 44 bzw.
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61 bis 64 in Fig. 8 sowie in Spurführungeschienen 45, 46 bzw. 65,
66 in Fig. 7 und 45 bis 48 bzw. 65 bis 68 in Fig. 8.
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Ein besonders stabiles Verhalten wird dabei auf einfache Weise mit
einer Anordnung gemäß Fig. 8 erzielt, wobei ein gesondertes Supraleitungssystem
(Quersehnitt 38) den Spurführungsschienen 45 bis 48 bzw. 65 bis 68 und ein anderes
Supraleitungsspulensystem (Querschnitt 37) den Tragschienen 41 bis 44 bzw. 61 bis
64 zugeordnet ist.
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Gemäß Fig. 6 kann ein besonders gutes Stabilitätsverhalten auf einfache
Weise dadurch erreicht werden, daß an jeder der beiden Außenlängsseiten des Fahrzeuges
beiderseits einer Tragschiene in einer Ebene unterhalb dieser Tragschiene jeweils
zumindest ein in gleicher Stromrichtung wie die zugeordnete Tragschiene stromiurchflossener
Wicklungsteil eines ersten Supraleiters angeordnet ist und die in Fahrzeuglängsrichtung
sich erstreckenden Wicklungsteile zumindest eines zweiten Supraleiters auf dem Fahrzeug
mit gesoiderten Spurführungsschienen in Wirkverbindung stehen. Das Magnetfeld des
zweiten Supraleiters 49, -S wird zweckmäßigerweise gleichzeitig dazu mitbenutst,
um im Zusammenwirken mit der Ankerwicklungs-Stromschle ife 1 eine Antriebskraft
auf - das Fahrzeug 8a zu erzeugen.
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Die grundtzliche Funktionsweise der Schwebehalterung und Schwebeführung
sowie des Vortriebes des Fahrzeuges sei im folgenden -anha.nd der Fig. 1 bis 3 bzw.
4 und 5 näher erläutert. In Abhängigkeit vom Fahrzeugmagnetfeld undsdessen räumlicher:
tage entlang der Strecke werden mit Hilfe der Geber 20 bis 26die Spannungsversorgungseinrichtungen
U1, U2 .. bzw. ul, u2 .. eingeschaltet. Mit den Strommeßeinrichtungen 31 bis 35
werden entlang der Trasse der Stromfluß und die Stromrichtung kontrolliert und den
Regele inrichtungen 28 bzw. 29 der Spannungsversorgungseinrichtungen mitgeteilt.
Hiermit ist sichergestellt, daß im Störungsfall ein möglicherweise mit falscher
Stromrichtung beaufschlagter Strom'kreis unterbrochen wird. In Abhängigkeit von
den Gebern und Meßeinrichtungen werden auch die in den Verbindungsleitern der Spurführungs-
und Tragschienen angeordneten elektronischen Schalter (Thyristoren) und mechanischen
Schaltern gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der Regelglieder 27, 29 betätigt.
Durch Aussteuerung der
Transduktoren in den Spannungsversorgungseinrichtungen
U1, U2 werden einerseits die gewünschten Schwebeabstände zwischen Fahrzeug und Spurführung
bzw. Tragschienen sichergestellt und andererseits durch Aussteuerung der steuerbaren
Gleichrichter in den Gleichrichterbrücken der Spannungsversorgungseinrichtungen
u1,u2,uh und somit der'Änderung der Ankerstromwerte in den Ankerwicklungsstromschleifen
1, 2, auf einfache Weise eine Geschwindigkeitsregelung erreicht.
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In Fig. 2 ist dargestellt, wie zunächst von einer unterhalb des dargestellten
Streckenabschnittes befindlichen Einspeisestelle der Strom über die Spurführungs-
und Tragschienen des Abschnittes I und den geschlossen mechanischen Schalter 15
den gezündeten Thyristor 12 und den Verbindungsleiter 9 fließt. Die Supraleiterströme
führt in Zusammenwirkung mit dem stark gezeichneten Swnmenstrom des Abschnittes
I zu den erwünschten Kräften für die Schwebung der Fahrizeugeinheit 8. Mit dem Übertritt
der Fahrzeugeinheit 8 vom Abschnitt I in den mittleren Streckenabschnitt II entsteht
bei entsprechender Fahrgeschwindigkeit ein Induktionsvorgang, der bei einer in der
Zeichnung dargestellten angenommenen Fahrzeugbewegungsrichtung einen Strom erzeugt,
der-dem im Thyristor zuvor fließenden Strom entgegengesetzt gerichtet ist und den
Thyristor ohne zusätzliche Mittel selbsttätig zum Verlöschen bringt,. Der zuvor
gezündete Thyristor 13 Ubernimmt im gleichen Augenblick bei ebenfalls geschlossenem
Schalter 16 den Strom; damit vergrößert sich also die gesamte Spurführungs- und
Tragschienenstromschleife in ihrer Fläche um den Streckenabschnitt II. Für die einspeisende
Spannung der Gesamtschleife I + II ergibt sich keine zusätzliche Spannungsbeeinflussung,
da die Summe des von der Fläche umschlossenen magnetischen Flusses praktisch konstant
geblieben ist.
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Verläßt nun das Fahrzeug gemäß Fig. 3 den Streckenabechnitt III, so
wird von der Spannungsversorgungseinrichtung U1 die Stromführung übernommen. Die
Thyristoren 12 und 13 haben dann bereits ihre volle Sperrfähigkeit wieder erlangt.
Die Aufteilung des gesamten Schwebesystems auf selektiv eingespeise und verlegte
Stromkreise sowie die Vielzahl der parallelen Einspeisepunkte führt zusammen mit
der selbattätigen Löschung der Xhyristoren durch das sich bewegende Fahrzeug und
zusammen mit der zusätzlich vorgesehenen mechanischen trennstelle innerhalb eines
jeden Spurführungs- und TragschienenwicklungsabeShnittes auf einfache Weise zu einem
hohen Grad von Sicherheit im Betrieb.
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Die für den Vortrieb benötigten Schubkräfte werden durch Zusammenwirken
der Ströme in den Ankerwicklungsschleifen 1, 2 mit dem auch für die Schwebehalterung
hinzugezogenen Magnetfeld auf dem Fahrzeug erzeugt. Durch Änderung dieser Ströme
läßt sich eine Geschwindigkeitsregelung und ein Anfahrvorgang erzielen. In zweckmäßiger
Weise wird, sobald dasFrste Magnetfeld der Fahrzeugeinheit 8 den unteren, quer zur
Fahrtrichtung liegenden Wicklungsteil der Ankerwicklungsstromschleife 1 erreicht
hat, mit Hilfe des Gebers 23 die Spannungsversorgungseinrichtung ul an die Ankerwicklungsstromschleife
1 angeschlossen und von einem Strom der Größe und der Richtung durchflossen, daß
der gewünschte Vorschub in Fahrtrichtung erreicht wird.
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Sobald das vordere Magnetfeld der Fahrzeugeinheit 8 in den oberen,
quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Wicklungsteil der Ankerstromwicklung 1 bewegt
ist, werden aufgrund eines entsprechenden Meldeimpulnes des Gebers 24 über das Auswerteglied
29 und die Stesareinrichtung 30 die Thyristoren der Dioden-Doppelbrücken-Schaltung
der Spannungsversorgungs
einrichtungen ul, u2 ... derart ausgesteuert,
daß nunmehr ein Strom in umgekehrter Richtung durch die Ankerwicklungsstromschleife
1 fließt. Somit wird ein kontinuierlicher Vorschub des unteren wie des oberen quer
zur Fahrtrichtung liegenden Wicklungsteiles der Ankerwicklungsstromschleife 1 -mit
dem Magnetfeld des Fahrzeuges erreicht. Andererseits wird ersichtlich, daß durch
entsprechende Spannungssteuerung der Spannungsversorgungseinrichtung ul, u2 ...
und. durch entsprechende Stromsteuerung in den Ankerwicklungsstromschleifen auch
ein elektrischer Bremsbetrieb und ein Nutzbremsbetrieb mit einfachen Mitteln erzielt
werden kann.
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Durch die in Fig. 1 näher dargestellte Zuordnung der Entfernungen
und Abstände zwischen den Einzelmagnetfeldern eines Fahrzeuges und den Ankerwicklungsstromschleifen
ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß auch bei Hintereinanderreihung mehrerer
Einzelfelder einer Triebfahrzeugeinheit beim Überfahren der Ankerwicklungsstromschleifen
jeweils nur eine Schubkraft derselben Richtung entsteht.
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Zur Erläuterung der Anordnung nach Fig 4 und Fig. 5 sei zunächst angenommen,
daß sich die Fahrzeugeinheit 8 zunächst in der Stromschleife I befindet und auf
die Stromschleife II zufährt. Beim Übergang der Fahrzeugeinheit von der Stromschleife
I zur Stromschleife II wird in der Stromschleife I eine Gegenspannung wirksam, die
den Strom I1 in der Schleife I absenkt sowie in der Stromschleife II eine treibende
Spannung wirksam, die den Strom I2 in der Stromschleife II vergrößert. Da nun jede
Stromschleife eine Induktivität besitzt, kann sich der Strom in den -Spurführungs-
und Tragschienen 4, 6 nicht beliebig schnell verkleinern oder vergrößern. Die von
der Fahrzeugeinheit 8 über ihre Magnetisierungseinrichtung aufzuzzringende Energie
hält sich in sehr geringen Grenzen. Befindet sich die Fahrzeugeinheit 8 innerhalb
einer Stromschleife, so wird auch nur diese von der
hier zugeordneten
Strom- bzw. Spannungsversorgungseinrichtung gespeist. Mit Hilfe entsprechender Geber
- wie schon in Fig. 1 naher erläutert - ist sichergestellt, daß kurz vor Übertritt
indie folgende Stromschleife diese von der zugeordneten Strom- bzw. Spannungsversorgungseinrichtung
eingespeist wird.
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Um die Betriebssicherheit eines derartigen Systems zu erhöhen, kann
es zweckmäßig sein, jede Stromschleife doppelt einzu'-speiSen. Bei Ausfall einer
Diode oder bei Phasenkurzschluß einer Spannungsversorgungseinrichtung wird dann
diese zweite Stromversorgung die Stromführung sicherstellen. Eine- Unterbrechung
des Stromkreises-tritt nicht auf, weil die im Zuge der Spurführungs- und Xragschiene
4 befindliche Drehstrombrtckenschaltung eine weitere Stromführung über die noch
vorhandenen, funktionsfähigen Ventile zuläßt. Sollte die Gefahr eines äußeren Kurzschlusses
der Spurführungs-und Tragschienen bestehen, so kann es vorteilhaft'sein, die Stromschleifen
1, II ... selektiv zu unterteilen und einzuspeisen.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 sind in den Verbindungsleitern~73,
83, 93 der Spurführungs- und Xragschienen 4; 6 mechanische Schaltelemente 74, 84,
94 vorgesehen. Befindet sich die Fahrzeugeinheit 8 in der Stromschleife I, 90 sind
die mechanischen Schaltelemente 74 und 84 geschlossen.
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Nähert sich die Fahrzeugeinheit 8 dem Stromkreis II, so wird dieser
Stromkreis mit Hilfe des mechanischen Schaltelementes 94 geschlossen und über die
Spannungsversorgungseinrichtung U versorgt. Dadurch entsteht eine Reihenschaltung
der Spannungsversorgungseinrichtungen U1 und U2 so daß über den Schalter 84 kein
Strom mehr fließt. Indiesem Zustand läßt sich dieser Schalter dann leistungslos
öffnen.
Die Fahrzeugeinheit 8 kann nunmehr ohne Rückwirkungen in die Stromschleife II einfahren.
Befindet sich die Fahrzeugeinheit 8 in dieser Stromschleife, so wird wiederum das
mechanische Schaltelement 84 geschlossen und daraufhin die Spannungsversorgungseinrichtung
U1 entregt.
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Die notwendigen Schaltbefehle werden - wie zuvor für die Anordnung
gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 angegeben - durch Geber entlang der Strecke in Abhängigkeit
von der Stellung der Fahrzeugeinheit 8 und deren Magnetfeld ausgelöst.
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14 Patentansprüche 8 Figuren