DE2225930A1

DE2225930A1 - Schwebebahn mit elektrischen antriebsmotoren

Info

Publication number: DE2225930A1
Application number: DE19722225930
Authority: DE
Inventors: Andreas Glasbrenner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-05-27
Filing date: 1972-05-27
Publication date: 1974-01-24

Description

Schwebebahn mit elektrischen Antriebsmotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwebebahn mit mindestens einer über dem Boden angeordneten Fahrbahn und an Fahrgestellen aufgehängten Fahrzeugen für die Aufnahme von Passagieren und/oder Frachtgut, wobei an den Fahrgestellen Elektromotoren angeordnet sind.
Bei bekannten Ba?iaen dieser Art erfolgt die Stromzuführung über Schleifbügel, die an parallel zur Fahrbahn verlegten Leitungen entlanggleiten. Diese Ärt der Stromabnahme läßt nur begrenzte Geschwindigkeiten zu. Die bekannten Sckwebebahnen eignen sich deshalb nicht als Schnellbahnen, die mit einer Geschwindigkeit von mehreren 100 kmXh, z.B. 500 km/h fahren können. Solche Schnellbahnen müssen aber in hochindustrialisierten und dicht bevölkerten Gebieten geschaffen werden, um die Verkehrsprobleme zu bewältigen. Der Luftverkehr ist hierzu nicht in der Lage, einmal deshalb, weil seine Kapazität zu begrenzt ist und zum anderen' deshalb, weil die Strecken im Verhältnis zu den langen Zubringungszeiten von und zum Flughäfen in einem sehr ungünstigen Verhältnis stehen. Auch bringt der Luftverkehr eine sehr starke Lärinbelästigung und Luftverscbirnitzung mit sich, da in absehbarer Zeit keine genügend leistungsstarken Triebwerke zur Verfügung stehen werden, die keine Abgase abgeben. Der Elektroantrieb, wie er bei Schwebebahnen angewendet werden kann, entwickelt kaum Geräusche und erzeugt keine schädlichen Abgase. Schwebebahnen haben im Vergleich zu bahnen, die auf dem Boden verlegt werden den Vorteil der geringeren Platzbeanspruchung und den Vorteil, daß keine Erdbewegungsarbeiten durchgeführt werden müssen.
Der Erfindung nun liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schwebebahn die Stromabnahme so auszubilden, daß höhere Fahrgeschwindigkeiten möglich sind als bisher.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß auf den Wellen der Elektromotoren auf der Fahrbahn aufruhende, zugleich als Tragräder dienende Antriebsräder sitzen, daß die Fahrbahn zwei parallele elektrisch leitende Schienen aufweist, die unter verschiedener Spannung stehen, daß jeweils zwei zu einem Paar zusammengefaßte Elektromotoren elektrisch miteinander verbunden sind und als Stromabnehmer wirkende Antriebsräder aufweisen,bei das Antriebsrad des einen Motors auf der einen und das Antriebsrad des anderen Motors auf der anderen Schiene läuft.
Bei einer so ausgebildeten Schwebebahn tritt keine gleitende Bewegung zwischen den stromführenden Schienen und den Stromabnehmern auf, da ja der Stromabnehmer auf der stromführenden Schiene abrollt. Dadurch wird die Funkenbildung zwischen Stromabnehmer und stromführender Leitung auch bei hohen Geschwindigkeiten vermieden. Da die Antriebsräder zugleich Tragräder für das Fahrzeug sind, werden die Antriebsräder mit einem Teil des Gewichtes des Fahrzeuges belastet, so daß stets ein kräftiger Andruck des stromabnehmenden Rades an die zugeordnete Schiene besteht. Auch dies trägt dazu bei, daß die Stromabnahme auch bei hohen Geschwindigkeiten sicher und ohne Funkenbildung erfolgt. Die erfindungsgemäße Schwebebahn wird als Schnellbahn betrieben, so daß ein Untersetzungsgetriebe swischen Antriebsrädern und Motor nicht erforderlich ist, so daß erfindungsgemäß die Antriebsräder unmittelbar auf den Motorwellen sitzen können.
Die Stromführung durch die beiden Motoren eines Paares (jedem Fahrzeug sind meist mehrere solche Motorpaare zugeordnet) kann wie folgt sein: Die am Antriebsrad anliegende Schienenspannung wird mittels Schleifkontakten von der Motorwelle abgenommen und der Motorwicklung zugeführt, wobei die beiden Motoren eines Paares in Reihe geschaltet sind. Es sind jedoch auch andere Arten der Stromführung denkbar, also z.B. auch eine Parallelschaltung der beiden Motoren eines Paares.
Wie dies bei elektrischen Bahnen an sich bekannt ist, hat vorteilhafterweise eine Schine das Erdpotential und ist elektrisch leitend mit einem Fahrbahnträger verbunden. Die andere Schiene hat dann naturgemäß ein vom Erdpotential abweichendes Potential, vorzugsweise eine positive Spannung.
Die geerdete Schiene kann aus Stahl und die andere Schiene aus Kupfer bestehen.
Die Schienen sind-vorteilSafterweise sehr nahe beieinander angeordnet, vorzugsweise so nahe, daß sie nur durch einen Isolierungszwischenraum und ein Tragelement voneinander getrennt sind. Die Aufhängung entspricht dann im wesentlichen der Aufhängung einer Einschienen-Hängebahn und hat auch deren vorteilhafte Laufeigenschaften.
Die Elektromotoren eines Paares sind vorteilhafterweise einander gegenüberliegend angeordnet, vorzugsweise so, daß ihre Achsen miteinander fluchten. Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend, d.h. die Motoren eines Paares können auch in Längsrichtung der Bahn gesehen einen Abstand voneinander haben. Die Anordnung ist vortelhafterweise so, daß die Antriebsräder der Elektromotoren eines Paares einander zugewendet sind. Diese Anordnung gestattet es auch bei sehr nahe beieinanderliegenden Schienen, die Motoren einander direkt gegenüberliegend anzuordnen.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen definiert und werden zum Teil auch im Rahmen der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung ist schematisch; im einzeln zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Fahrzeug im Bereich eines Fahrgestells mit Antriebsmotoren, Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Stromführung innerhalb eines Motorenpaares, Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich des strichpunktierten Kreises -III in Fig. 1, Fig, 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 bis 7 Seitenansicht, Grundriß und Querschnitt eines Fahrzeuges und einer Fahrbahn, Fig. 8 bis 10 Seitenansicht, Grundriß und Querschnitt einer Bahnanlage mit Einzelpfeilern, Fig. 1i bis 13 Seitenansicht, Grundriß und Querschnitt einer Bahnanlage mit Doppelpfeilern, Fig. 14 und 15 Seitenansicht und Querschnitt einer Bahnanlage mit brückenförmigen Pfeilern, bei der die Fahrbahn nach der Seite hin steif ausgebildet ist und Fig. 16 bis 18 Seitenansicht, Grundriß und Querschnitt einer Bahnanlage mit brückenförmigen Pfeilern, bei denen die Fahrbahn durch seitliche Verspannung stabilisiert ist.
Wie z.B. aus den Fig. 5 bis 7 zu ersehen ist, hat die Bahnanlage eine Fahrbahn 1, die an einem Seil 2 aufgehängt ist.
Längs der zweigleisigen Fahrbahn 1 verkehren eine große Zahl von insgesamt mit 3 bezeichneten Fahrzeugen in beiden Richtungen. Diese Fahrzeuge haben einen Rumpf 4, der eine strömungsgünstige Form aufweist. Das Fahrzeug 3 enthält eine Passagierkabine 5 und im Heck einen Gepäckraum 6. Anstelle einer Passagierkabine könnte das Fahrzeug auch einen Frachtraum haben. Das Fahrzeug ist an zwei Fahrgestellen 7 und 8 aufgehangt, die im folgenden anhand der Fig. 1 bis 3 näher betrachtet werden sollen.
Das Fahrgestell hat eine kräftig ausgebildete Platte 9 aus Isolierstoff. An dieser Platte sind gegeneinander isolierte Träger 10 und 11 befestigt, an die Antriebsmotoren 12 und 13 angeflanscht sind. Die Gehäuse der Motoren sind mittels Streben 14, 15 an der Isolierplatte 9 abgestützt. Auf den Wellen 16 bzw. 17 (siehe Fig. 3) der Motoren 12 bzw. 13 sitzen Laufräder 18, 19. Diese sind drehfest mit den Wellen 16, 17 verbunden.
Die Fahrbahn 1 hat zwei miteinander verbundene Tragplatten 20, 21, die an ihren unteren Enden U-förmig profiliert sind.
Die Platte 21 trägt eine im Querschnitt U-fö.rmige Schiene 22, die aus Stahl besteht. Zwischen die Schienen 22 und die Platte 21 ist eine elastische Zwischenlage 23 eingebaut, die z.B.
aus Gummi besteht.
Die Platte 20 ist mit einer elektrisch isolierenden Platte 24 ausgekleidet. Auf die Auskleidung 24 ist wieder eine elastische Zwischenlage 25 aufgelegt, auf derEdie Schiene 26 aufruht. Die Schiene 26 besteht aus Kupfer.
Jede Schiene ist gegen Witterungseinfluß und Sonneneinstrahlung geschützt. Das Schutzdach 27 für die Schiene 22 besteht aus profiliertem Blech und ist an seinem oberen Rand an der Platte 21 angeschraubt. Das untere Abschirmblech 28 ist am U-Uräger 21 festgeschweißt. Das Schutzdach 19 für die Schiene 26 besteht aus Isoliermaterial, wobei die untere Abschirmung die Verlängerung der Isolierpla:tte 24 ist. In dem Zwischenraum zwischen den Platten 27 und 28 bewegt sich die Achse 17 und zwischen den Teilen 29 und 24 die Achse 16.
Die Schiene 22 hat das gleiche Potential wie die Erde, so daß eine Isolierung Sgenüber dem Fahrbahnträger und der Tragkonstruktion nicht erfuderlich ist. Es ist sogar von Vorteil, wenn die Schiene 22 elektrisch leitend mit der Tragkonstruktion verbunden ist, weil auf diese Weise ein größerer Leitungsquerschnitt zur Verfügung steht. Die Schiene 26 hingegen hat ein davon abweichendes Potential, so daß zwischen den Schienen 22 und 26 eine Potentialdifferenz besteht.
Die Elektromotoren 12 und 13 haben Lufteintrittsöffnungen 31 und Iiuftaustrittsöffnungen 32. Die Eintrittsöffnungen 31 weisen in Fahrtrichtung, so daß der dynamische Druck des Fahrtwindes aufgefangen wird und dadurch zur Durchlüftung des Motors beitragen kann. Die I(uftaustrittsöffnungen sind an der Rückseite des Motors angeordnet, so daß auf die Austrittsöffnungen eine Saugwirkung ausge-ilbt wird.
Der Wagenkasten 4 mit dem Passagierraum 5 ist mittels Trägern 33, 34 an der Isolierplatte 9 aufgehängt.
Die Stromführung ist in Fig. 2 dargestelt. Die Schiene 22, die in Fig. 2 durch einen Pfeil symbolisiert ist und im Minuspol entspricht, liefert Strom, der über das Laufrad 19 zur Motorwelle 17 gelangt. Am Ende der Motorwelle (bei 35) befindet sich einSchleifkontakt, der mit einer Bürste oder einem Schleifring 36 verbunden ist, die den Strom,einem Kollektor 37 zuführt. Über die Bürste 36 wird die Ankerwicklung des Motors mit Stroh versorgt, der über eine weitere Bürste 38 abfließt und nun die Feldwicklung 39 versorgt. Eine an die Wicklung 39 anschließende Leitung 40 ist aus dem Motorgehäuse isoliert herausgeführt. In der Leitung 40 befindet sich ein Schalter 41. Die Leitung 40 führt zur Feldwicklung 42 des Motors 12. Von der Feldwicklung 42 gelangt der Strom über eine Bürste 43 und einen Kollektor 44 zur Ankerwicklung des Motors 12 und von dort über den Kollektor 44 und eine Bürste 45 über einen Schleifkontakt 46 zur Welle 16 des Motors 12 und von dort chließlich über das Laufrad 18 zum Pluspol, nämlich der Schiene 26, die in Fig. 2 durch einen Pfeil symbolisiert ist.
Bei dieser Stromführung sind also die beiden Motoren 12 und 13 in Reihe geschaltet, so daß an jedem Motor die halbe Potentialdifferenz, die zwischen den Schienen 22 und 26 besteht, anliegt. Damit ist auch die Potentialdifferenz zwischen Ankerwicklung und Gehäuse höchstens gleich der halben Schienenspan--nung.
Die Verbindungsleitung 40 ist in den Streben 14, 15 verlegt. Der Schalter 41 kann sich im Fahrzeug befinden.
Bei der Alternative nach Fig. 4 sind zusätzlich Führungsrollen 47 und 48 vorgesehen, die mit3Rhrungsbahnen 49, 50 zusammenwirken. Zur Lagerung der Führungsrollen dienen obere Verlängerungen 51 der Träger 10, 11 und Streben 52, 53, mit denen die Verlängerungen 51 zu den Gehäusen der Motoren 12, 13 hin abgestrebt sind. Die Führungsflächen 49, 50 kennen durch die Oberfläche eineselastischen Belages, z.B. eines Gummibelages, gebildet sein. In den Fig. 8 bis 18 sind verschiedene Aufhängungsarten für die Fahrbahn dargestellt. Gemäß den Fig. 8 bis 10 dienen zum ragen der Fahrbahn einzelne Hauptpfeiler 54, zwischen denen sich Hauptseile 55 erstrecken. Diese Seile sind nach der Seite hin durch Abspannseile 56 abgespannt, die sich über Abspannpfeiler 57 hinweg erstrecken. Aus dem Geländerprofil nach Fig. 8 ist zu ersehen, daß die Bahn über alle Bodenunebenheiten hinwegschwebt, was gegenüber den üblichen Schienenbahnen den Vorteil hat, daß der Boden nicht eingeebnet zu werden braucht. In den Fig. 8 bis 10 und auch in den weiteren Figuren ist die zweigleiage Fahrbahn stets mit 1 bezeichnet, während die Fahrzeuge mit der Bezugszahl 3 gekennzeichnet sind.
Bei der Bahn nach den Fig. 11 bis 13 sind jeweils Doppelpfeiler verwendet, die aus zwei Sinzelpfeilern 58a und53b bestehen.
Zwischen diesen Pfeilen ist die Fahrbahn 1 mittels Seilen 2 aufgehängt, Der Seilverlauf im übrigen ist auch aus Fig. 12 zu ersehen.
Bei der Ausführungsform nach den. Fig. 14 und 15 sind brückenförmige Pfeiler 59 verwendet, zwischen deen Hauptseile 60 angeordnet sind. Die Fahrbahn 1 befindet sich hier an relativ starren Längsträgern 61, die nach der Seite hin-ausreichend stabil sind. Sie haben jedoch in vertikaler Richtung keine genügende Biegesteifigkeit und sind deshalb am Seil 60 aufgehängt.
In den Fig. 16 bis 18 schließlich ist wieder eine Ausführung mit brückenförmigen Pfeilern 62 gezeigt, wobei jedoch die Stabilisierung der Fahrbahn nach der Seite hin nicht durch eine entsprechend starre Ausbildung der Fahrbahn, sondern mittels Abspannseilen 63 erfolgt.
Die Steuerungsmittel zur Regulierung der Geschwindigkeit der Fahrzeuge können im Fahrzeug selber untergebracht sein. Besonders vorteilhaft jedoch ist eine Steuerung derart, daß die Potentialdifferenz zwischen, den Schienen 22, 26 von außen her verändert wird. Dies gestattet eine zentrale Steuerung, die eine dichte Aufeinanderfolge von Fahrzeugen ermöglicht, wobei für die Steuerung vorzugsweise automatische Steuermittel eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schwebebahn mit mindestens einer über dem Boden angeordneten Fahrbahn und an Fahrgestellen aufgehängten Fahrzeugen für die Aufnahme von Passagieren und/oder Frachtgut, wobei an den Fahrgestellen Elektromotoren angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Wellen der Elektromotoren auf der Fahrbahn aufruhende, zugleich als Tragräder dienende Antriebsräder sitzen, daß die Fahrbahn (1) zwei parallele elektrisch leitende Schienen (22, 26) aufweist, die unter verschiedener Spannung stehen, daß jeweils zwei zu einem Paar zusammengefaßte Elektromotoren (12, 13) elektrisch miteinander verbunden sind und als Stromabnehmer wirkende Antriebsräder (18, 19) aufweisen, wobei das Antriebs rad (18) des einen Motors (12) auf der einen (26) und das Antriebsrad (19) des anderen Motors (13) auf der anderen Schiene (22) läuft.

2. Schwebebakiui nach Anspruch 1, dadurch gekennlichnet, daß die am Antriebsrad (18, 19) anliegende Schienenspannung mittels Schleifkontakten von der Motorwelle (16, 17) abgenommen und der Wicklung zugeführt wird, wobei die beiden Motoren eines Paares in Reihe geschaltet sind (Fig. 2).

3. Schwebebahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse und der Rotor das Potential der Schiene haben, auf der das Rad aufliegt, das auf der Welle des betreffenden Motors sitzt.

4. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schiene (22) das Erdpotential hat und elektrisch leitend mit einem Fahrbahnträger (i) verbunden ist.

5. Schwebebahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geerdete Schiene (22) aus Stahl und die andere Schiene (26) aus einem elektrisch gut leitenden Material, z.B. Kupfer, besteht.

6. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (12, 13) Durchlässe für Kühlungsluft aufweisen, wobei die Lufteintrittsöffnung (31) so orientiert sind, daß der dynamische Druck auf Grund des Fahrtwindes aufgenommen wird, und daß die Luftaustrittsöffnung (32) bezüglich der Hauptfahrtichtung an der Rückseite des Motors angDrdnet ist.

7. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (2g, 26) nahe beieinanderliegen.

8. Schwebebahn nach Änspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (22, 26) nur durch einen Isolierungs-Zwischen raum und Tragbleche (21, 22) voneinander getrennt sind.

9. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (12, 13) eines Paares einander gegenüberliegend angeordnet sind, vorzugsweise so, daß ihre Achse miteinander fluchten.

10. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsräder~(18, 19) der Elektromotoren (12, 13) eines Paares einander zugewendet sind.

11. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (22, 26) einen nach oben offenen U-förmigen Querschnitt haben.

12. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (22, 26) auf elastischen Unterlagen (23, 25) aufruhen, die z.B. aus Gummi bestehen.

13. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (22, 26) innerhalb von oben geschlossenen Shutzkästen (27, 24) angeordnet sind, die seitliche Schlitze (28, 29) für den Durchtritt der Motorwellen (17, 16) aufweisen.

14. Schwebebahn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Schutzka-sten (24), der die Schiene (26) umhüllt, die ein vom Erdpotential abweichendes Potential aufweist, aus elektrisch isolierendem Material besteht oder mit solchem Material ausgekleidet ist.

15. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (12, 13) an einer elektrisch isolierenden Platte (9) des Bahrwerksgestells befestigt sind, vorzugsweise mittels Tragarmen (10, 11), an denen die Motoren angeflanscht sind.

16. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (12, 13) über Streben (14, 15) gegenüber dem Fahrwerksgestell abgestützt sind, wobei die Streben (14, 15) vorzugsweise einen ovalen Querschnitt haben, dessen lange Achse parallel zur Fahrtrichtung steht.

17. Schwebebahn nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in den Streben (14, 15) die Verbindungsleitung (40) zwischen den Motoren (12,13) eines Paares verlegt ist.

18. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Führungsrollen (47, 48), die vorzugsweise oberhalb der AntriebsSEer (18, 19) angeordnet sind und mit vertikalen, am Fahrbahnträger (2) angeordneten Führungsflächen (49, 50) zusammenwirken.

19. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuerungsmittel zur Beeinflussung der Potentialdifferenz zwischen den beiden Schienen.

20. Schwebebahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (40) zwischen den Motoren (12, 13) ein Schalter (41) angeordnet ist.