DE2310718A1

DE2310718A1 - Magnetschwebebahn

Info

Publication number: DE2310718A1
Application number: DE19732310718
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl-Ing Karch
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1973-03-03
Filing date: 1973-03-03
Publication date: 1974-09-12
Also published as: FR2219864B1; US3931767A; GB1464655A; FR2219864A1; DE2310718B2; CA1013822A; JPS49135311A

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 27. Februar 1973

Gesellschaft mit BS 62 Hb/th

beschränkter Haftung, 7527
München

Magnetschwebebahn

Die Erfindung betrifft eine Magnetschwebebahn, bei der die Fahrzeuge durch in Horizontallage unterhalb derselben angeordnete Elektromagnete (Tragmagnete) gegenüber magnetisch leitfähigen (Trag-) Schienen in einer Schwebelage gehalten sowie durch beidseitig in Vertikallage angeordnete Elektromagnete (Führungsmagnete) entlang weiteren magnetisch

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leitfähigen (Führungs-) Schienen in Seitenrichtung geführt werden, wobei die Trag- und Führungsmagnete je Fahrzeuglängsseite an der der zugehörigen Trag- bzw. Führungsschiene zugewandten Längsseite eines gemeinsamen, unterhalb des Fahrzeugs befindlichen Trägers angeordnet sind, und bei der im Weichenbereich der Bahnwechsel der Fahrzeuge durch die Wirkung der nur auf einer Fahrzeugseite eingeschalteten Führungsmagnete erfolgt.

Bei einer derartigen bekannten Magnetschwebebahn (DT-OS 2 021 834) lassen sich die Fahrzeuge bei entsprechender Regelung der Erregung der Führungsmagnete (in Abhängigkeit von einer Änderung des Soll-Abstandes zur jeweiligen Schiene) ständig in einer Mittellage zwischen den Führungsschienen (Seitenschienen) halten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß man im Bereich von Weichen ohne jegliche verstellbare Weichenteile auskommen kann. Zum Ansteuern einer gewünschten Fahrtrichtung brauchen lediglich sämtliche Führungsmagnete einer Fahrzeugseite außer Betrieb gesetzt zu werden und, falls in der Weiche keine Fahrtrichtungsänderung erfolgt, eine der Anzugskraft der jeweils eingeschalteten Führungsmagnete entgegenwirkende Kraft erzeugt zu werden. Letzteres geschieht bei einer des weiteren bekannten Magnetschwebebahn (DT-PS 707 032) mit sog. liingebahn-Fahrzeugen und (entsprechend) oberhalb derselben verlaufenden Tragschienen mittels der geradeaus fahrenden Tragschiene und der zugeordneten (über den Fahrzeugen angeordneten) Tragmagnete, welche sich nur im Weichenbereich infolge einer dort vorhandenen einseitigen Verschmälerung dieser Tragschiene in einer magnetisch unsymmetrischen

Lage gegenüber ihr befinden. Die Folge ist eine sog. Rückstell- oder Richtkraft (Seitenkraft), welche die

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einander entsprechenden Kanten der Polflächen der Tragschiene und Tragmagnete genau gegenüberzustellen sucht. Durch die Verschmälerung der Tragschiene erhalten somit die Fahrzeuge bei Geradeausfahrt die Neigung, sich von der betreffenden Seitenschiene zu entfernen, was von den mit dieser zusammenwirkenden Führungsmagneten der Fahrzeuge wiederum verhindert wird. Die Fahrzeuge lassen sich bei entsprechender Regelung der Erregung dieser Führungsmagnete in einem bestimmten Abstand zur zugeordneten (geradeaus führenden) Seitenschiene halten.

Ein wesentlicher Nachteil einer derartigen Seitenführung von Magnetschwebefahrzeugen im Weichenbereich unter Verwendung sowohl ihrer Führungs- als auch ihrer Tragmagnete ist darin zu sehen, daß (gegenüber der freien Strecke) bezüglich des Tragens die (bei einer bestimmten Durchflutung) erreichbare Maximalkraft vermindert wird. Daher besteht im Weichenbereich insbesondere unter der Wirkung von plötzlich an den Fahrzeugen einwirkenden starken Luftstößen die Gefahr, daß sich die dem verschmälerten Bereich der Tragschiene gegenüberliegenden Tragmagnete vor ihr lösen. Zumindest wird dann mit einer erheblichen Störung des Tragsystems und damit auch der Führung der Fahrzeuge zu rechnen sein. Zwar kann man diesbezüglich die Tragmagnete stärker dimensionleren, als sie für das Tragen der Fahrzeuge außerhalb der Weiche (freie Strecke) dimensioniert sein müssen. Dies führt jedoch zu einer beträchtlichen Erhöhung des Eigengewichts der Fahrzeuge. Schließlich ist man aus den genannten Gründen bei der bekannten Führung gezwungen, die Auslenkung der Tragmagnete gegenüber der zugeordneten Tragschiene in engen Grenzen zu halten, so daß mit ihnen nur sehr kleine Seitenkräfte erzeugt werden können.

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Aufgabe der Erfindung ist'es, aufzuzeigen, wie bei einer Magnetschwebebahn der eingangs genannten Art im Weichenbereich durch primär zum Tragen der Fahrzeuge bestimmte Mittel eine der Anzugskraft der jeweils eingeschalteten Führungstnagnete entgegenwirkende Kraft erzeugt werden kann, ohne daß dazu die Tragmagnete der Fahrzeuge stärker dimensioniert werden müssen. Der Gradient dieser Kraft soll dabei wesentlicher größer wählbar sein, als dies z. B. bei der bekannten Führung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Träger an seiner den Trag- und Führungsschienen abgewandten Längsseite eine magnetisch leitf-ihige Schiene als Anker für je eine nur im Weichenbereich befindliche Reihe aus in Horizontallage angeordneten (stationären) Elektromagneten (Tragmagnete) aufweist, unter welcher die zugeordnete Schiene nur zu liegen kommt und dann gegenüber der Elektromagneten-Reihe in eine eine am zugehörigen Träger in Richtung seiner anderen Längsseite wirkende - Seitenkraft hervorrufende magnetisch unsymmetrische (Soll-) Lage versetzt ist, wenn die Trag- und Führungsmagnete desselben Trägers mit der zugeordneten Trag- bzw. Führungsschiene außer Wirkungseingriff kommen.

Bei einer derartigen Anordnung wird also eine der Anzugskraft der jeweils eingeschalteten Führungsmagnete entgegenwirkende Kraft mittels (Trag-) Schienen der Fahrzeuge und stationärer Tragmagnete erzeugt, also mittels solcher Magnete, welche ohne Berücksichtigung des Eigengewichtes der Fahrzeuge für eine Doppelfunktion (Tragen und Führen) ausgelegt werden können. Demzufolge kann auch die (magnetisch unsymmetrische) Versetzung, d. h. die Auslenkung der Schienen (der Fahrzeuge) gegen-

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über der jeweils zugeordneten Reihe stationärer Tragmagnete relativ groß sein. Gegenüber der bekannten Anordnung 1st somit eine beträchtliche Erhöhung des Gradienten der (durch die Tragmagnete bewirkten) Seitenkräfte möglich. Zum letztgenannten Zweck kann bei relativ geringer Auslenkung der Schienen der Fahrzeuge gegenüber der jeweiligen Reihe stationärer Tragmagnete auch zusätzlich vorgesehen sein, daß (im Weichenbereich) bei Soll-Lage der Führungsmagnete des jeweiligen Trägers gegenüber der zugeordneten Führungsschiene die Tragmagnete dieses Trägers gegenüber der zugeordneten Tragschiene seitlich nach auswärts in eine magnetisch unsymmetrische Lage versetzt sind, wobei die einander paarweise gegenüberliegenden Tragmagnete beider Träger bezogen auf die Fahrzeuglängsachse symmetrisch angeordnet sind. In diesem Fall ist die der Anzugskraft der jeweils eingeschalteten Führungsmagnete entgegenwirkende Kraft eine Summenkraft aus einer Seitenkraft der stationären Tragmagnete und aus einer Seitenkraft der betreffenden Tragaagnete des Fahrzeugs; demzufolge kann die Auslenkung der Tragmagnete des Fahrzeugs gegenüber der zugeordneten (stationären) Tragschiene, falls eine solche Auslenkung vorgesehen werden soll, wesentlich geringer als bei der bekannten Anordnung sein·

Ausführungsbeispiele der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter VJeiterbildüngen sind anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch in

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Anordnung aus Trag- und Führungsschienen sowie aus Reihen Tragmagnete in Verbindung mit den zugehörigen Trägern im Bereich einer Weiche,

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Fig· 2 in einem größeren Maßstab einen Schnitt durch

die Weichenanordnung nach Schnittlinie II-II der Fig. 1 sowie die Trag- und Führungsorgane eines an dieser Stelle befindlichen Fahrzeugs und

Fig. 3 bis 5 Schnitte, wie Fig. 2 zeigt, durch weitere Weichenanordnungen, welche sich von derjenigen gemäß Fig. 1 durch die Anordnung und Ausbildung der Tragmagnete und -schienen unterscheiden.

Es sei hier vermerkt, daß für die in Fig. 1 dargestellte Weichenanordnung aus Darstellungsgründen eine wesentlich geringere Länge gewählt ist, als dies in Wirklichkeit der Fall sein wird.

Bei der Weiche einer Magnetschwebebahn mit sog. Innenutnschließung der Fahrzeuge ist gemäß Fig. 1 ein einseitig sich verjüngender Tragbalken 1 zwischen zwei über den gesamten Weichenbereich sich erstreckenden Trägern 2 und 3 für magnetisch leitfähige Trag- und Führungsschienen 4 bzw. 5 angeordnet, welche als Anker für an Fahrbeinen 6 (Fig. 2) eines Fahrzeugs 7 befindliche Trag- bzw. FUhrungsmagnete β bzw. 9 dienen. Dieser Tragbalken 1 erstreckt sich lediglich vom Weichenanfang etwa bis in das durch einen Kreis 10 markierte Herz der Weiche. Hierbei verläuft die gerade Flanke 11 des Tragbalkens 1 parallel zu dem geraden, dem durchgehenden Fahrweg zugeordneten Träger 2. Dagegen verläuft die gekrümmte Flanke 12 des Tragbalkens 1 parallel zu dem entsprechend dem Weichenhalbmesser gekrümmten, dem abzweigenden Fahrweg zugeordneten Träger 3. An jeder Flanke 11 und 12 des Tragbalkens.1 ist eine Reihe von Tragmagneten 13 vorgesehen, welchen an

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den Fahrbeinen 6 des Fahrzeugs 7 des weiteren angeordnete magnetisch leitfähige Schienen 14 als Anker dienen.

Der Abstand zwischen dem geraden Träger 2 und der geraden Flanke 11 des Tragbalkens 1 ist so gewählt, daß bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs 7 in der Vielehe (Fig. 2) die Schiene 14 seines rechten Fahrbeines 6 unter den Tragmagneten 13 der geraden Flanke zu liegen kommt, wenn die Trag- und Führungsmagnete 8 bzw. 9 dieses Fahrbeines sich gegenüber der zugeordneten Trag- bzw. Führungsschiene 4 bzw. 5 (des gekrümmten Trägers 3) in einer unwirksamen Stellung befinden. In diesem Fall (Fig. 2) können von den Trag- und Führungsmagneten 8 bzw. 9 des Fahrzeugs 7 nur noch diejenigen des linken Fahrbeines 6 auf die zugeordnete Trag- bzw. Führungsschiene 4 bzw. 5 des geraden Trägers 2 anziehend wirken. Um dennoch das Fahrzeug 7 auch auf der rechten Längsseite in einer Schwebelage zu halten und zugleich in Seitenrichtung zu führen, ist die Schiene 14 des rechten Fahrbeines 6 (in ihrer Wirkstellung) gegenüber den Tragmagneten 13 der geraden Flanke 1 1. dos Tragbalkens 1 (in Richtung des geraden Trägers 2) in eine magnetisch unsymmetrische Lage versetzt. Somit üben diese stationären Tragmagnete 13 nicht nur Anzugskräfte vertikaler Wirkungsrichtung (zum Tragen des Fahrzeugs 7) auf die Schiene 14 aus, sondern zugleich noch sog. Rückstellkräfte, welche das Fahrzeug gegen die Wirkung der Führungsmagnete des linken Fahrbeines 6 (also nach rechts) zu verschieben versuchen. Unter Ausnutzung dieser Rückstellkräfte wird ein Soll-Abstand zwischen den Führungsmagneten 9 des linken Fahrbeines 6 und der ihnen zugeordneten ^Führungsschiene 5 des geraden Trägers 2 eingehalten. Die Regelung der Erregung sowohl der Trag- und Führungsmagnete 8 bzw. 9 des Fahrzeugs 7 als auch der stationären Tragmagnete 13 kann

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jeweils mittels üblicher Regelkreise zur Einhaltung eines Sollabstandes dieser Magnete zur jeweiligen Schiene erfolgen. Die Regelung der Seitenführung des Fahrzeugs 7 erfolgt zweckmäßig nur mittels seiner Führungsmagnete 9.

Es sei hier nochmals bemerkt, daß die in Fig. 2 für das Fahrzeug 7 gewählte Stellung eine Fahrt ohne Richtungsänderung desselben betrifft. Das Tragen und Führen des Fahrzeugs 7 bei einer Fahrtrichtungsänderung (Kurvenfahrt) erfolgt in gleicher Weise; es kommen dann die betreffenden Trag- und Führungsmagnete 8 bzw. 9 des rechten Fahrbeines mit der zugehörigen Trag- bzw. Führungsschiene 4 bzw. 5 des gekrümmten Trägers 3 und die stationären Tragmagnete der gekrümmter Flanke 12 des Tragbalkens ¹ mit der Schiene 14 des linken Fahrbeines 6 zur Wirkung.

Wie aus Fig. 1 des weiteren ersichtlich ist. kommen im Herz (10) der Weiche - wo die Reihen Tragmagnete 13 zwangsläufig unterbrochen werden müssen - am Ende des Tragbalkens 1 wieder entweder (bei Gerodeausfahrt) die Trag- und FUhrungsmagnete 8 bzw. 9 des rechten rahrbeines 6 oder (bei Kurvenfahrt) diejenigen des linken Fahrbeines 6 kurzzeitig zur Wirkung, und zwar gegenüber einer zur geraden bzw. gekrümmten Flanke 11 bzw. 12 des Tragbalkens 1 parallel verlaufenden -Trag- bzw. Führungsschiene 15 bzw. 16. Im Anschluß an diese Trag- und Führungsschiene .15 bzw. 16 kommt dann nochmals die Schiene 14 des rechten oder linken Fahrbeines 6 unter einer Reihe stationärer Tragmagnete 17 in der vorbeschriebenen Weise zu liegen. An Ende dieser Tragmagnete 17_r welche mit den gleichartigen des Tragbalkens 1 fluchten, ist schließlich der Bahnwechsel des Fahrzeugs 7 vollzogen, so daß auf beiden Fahrzeugla'ngsseiten die Trag- und Führungsmagnete β bzw. 9 beider Fahrbeine 6 in Verbindung mit den

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Trag- bzw. Führungsschienen 4 bzw. 5 das Tragen bzw. Führen übernehmen können.

Wenn bei einer Weichenanordnung der beschriebenen Art der Gradient der den Führungstnagneten 9 entgegenwirkenden Sr itenkräfte (Rückstellkräfte) weiter erhöht werden noil, so kann dazu gemöß Fig. 3 noch eine entsprechende seitliche Versetzung der Tragmagnete 8 der Fahrbeine 6 gegenüber der jeweiligen Tragschiene 18 vorgesehen sein. Hierbei sind im Unterschied zu der Anordnung gemäß Fig. 2 die Tragschienen 18 zweckmäßig U-förmig ausgebildet, so daß sich die magnetische Kraftwirkung auf den Bereich ihrer Pole 19 konzentriert.

Bei den Weichenanordnungen gemäß Fig. - bis 3 sind für die 3'ahrbeine 6 des Fahrzeugs 7 U-förmig ausgebildete Schienen 14 vorgesehen. Im Unterschied dazu weisen die Fahrbeine 6 des Fahrzeugs 7 nach Fig. λ je eine Schiene 20 in der Form eines Winkelprofils, also nur mit einem Pol 21 auf. Die stationären Tragmagnete 22 haben ebenfalls nur einen Pol 23 bzw. einen Kern 24 in der Form eines Winkelprofils, wobei dieser Pol 23 die Magnetspule 25 trägt. Die beiden anderen Schenkel 26 und 27 der Schienen 20 bzw. der Kerne 24 der stationären Tragmagnete 22 sind parallel zueinander angeordnet. Bei dieser Ausbildung der Schienen 20 und Tragmagnete 22 konzentriert sich s^mit der magnetische Kraftfluß auf die beiden Pole 21 und 23. was eine Erhöhung des Gradienten der RückstellkrHfte zur Folge hat.

Grhließlich ist zu bemerken, daß die FohrbeUne 6 des Fahrzeugs 7 auch je eine flache Schiene 28 aufweisen können ι (Fig, 5). Bei den zugeordneten stationären Tragmagneten 29 trHgt dann jeweils der Magnetrücken 30' die Magnetspule 31·

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Der Antrieb des Fahrzeugs 7 kann durch einen Linearnnotor erfolgen, wobei zweckmäßig ein solcher mit beidseitig des Fahrzeugs angeordneten Translatoren in Doppelausführung und mit an den Trägern 2 und 3 befestigten Statoren in Betracht kommt. Die Energieversorgung des Fahrzeugs 7 kann mittels Stromschienen erfolgen, welche ggf. ebenfalls an den Trägern 2 und 3 angeordnet sind.

- Patentansprüche -

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Claims

Messerschmitt-BBlkow-Blohm Ottobrunn. 27. Februar 1973

Gesellschaft mit BS 62 Hb/th

beschränkter Haftung, . 7527 München

Patentansprüche

1·) Magnetschwebebahn, bei der die Fahrzeuge durch in Horizon-

V / tallage unterhalb derselben angeordnete Elektrotnagnete

(Tragtnagnete) gegenüber magnetisch leitfähigen (Trag-) Schienen in einer Schwebelage gehalten sowie durch beidseitig in Vertikallage angeordnete Elektrotnagnete (Führungsmagnete) entlang weiteren magnetisch leitfähigen (Führungs-) Schienen in Seitenrichtung geführt werden, wobei die Trag- und Führungsmagnete Je Fahraeuglängsseite an der der zugehörigen Trag- bzw. Führungsschiene zugewandten Längsseite eines gemeinsamen, unterhalb des Fahrzeugs befindlichen Trägers angeordnet sind, und bei der im Weichenbereich der Bahnwechsel der Fahrzeuge durch die Wirkung der nur auf einer Fahrzeugseite eingeschalteten Führungsmagnete erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daft Jeder Träger (Fahrbein 6) an seiner den Trag- und Führungsschienen (4 bzw. 5) abgewandten Längsseite eine magnetisch leitfähige Schiene (14; 20; 28) als Anker für Je eine nur im Weichenbereich befindliche Reihe aus in Horizontallage angeordneten (stationären) Elektromagneten (Tragmagnete 13, 17; 22, 1>; 29, 17) aufweist, unter welcher die zugeordnete Schiene nur zu liegen kommt und dann gegenüber der Elektromagneten-Reihe in eine eine - am zugehörigen Träger in Richtung seiner anderen Längsseite wirkende - Seltenkraft hervorrufende magnetisch

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unsymmetrische (Soll-) Lage versetzt ist, wenn die Trag- und Führungsmagnete (8 bzw. 9) desselben Trägers mit der zugeordneten Trag- bzw. Führungsschiene (4 bzw. 5) außer Wirkungseingriff kommen.

2· Magnetschwebebahn nach Anspruch "1, dadurch gekennzeichnet , daß (in Weichenbereich) bei Soll-Lage der Führungsmagnete (9) des Jeweiligen Trägers (Fahrbein 6) gegenüber der zugeordneten Führungsschiene (5) die Tragmagnete (8) dieses Trägers gegenüber der zugeordneten Tragschiene (18) seitlich nach auswärts in eine magnetisch unsymmetrische Lage versetzt sind, wobei die einander paarweise gegenüberliegenden Tragmagnete beider Träger bezogen auf die Fahrzeuglängsachse symmetrisch angeordnet sind.

3· Magnetschwebebahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Jeder stationäre Tragmagnet (22) einen Kern (24) in der Form eines Winkelprofils aufweist, dessen einen Pol (23) bildender Schenkel die Magnetspule trägt und der Schiene (20) des Trägers (Fahrbein 6) entgegen gerichtet ist und dessen freier Schenkel (27) sich in einer zur Ebene der Schiene parallelen Ebene erstreckt.

4. Magnetschwebebahn nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schiene (20) des Trägers (Fahrbein 6) die Form eines WinkelprofIls hat, dessen einen Pol (21) bildender Schenkel dem Pol (23) des stationären Tragmagneten (22) entgegen gerichtet ist und dessen anderer Schenkel (26) sich in einer zur Ebene des freien Schenkels (27) des Tragmagneten parallelen Ebene erstreckt.

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