DE2430803A1

DE2430803A1 - Vorrichtung fuer die fahrtrichtungswahl und die antriebs- und fuehrungssteuerung eines magnetisch aufgehaengten, gefuehrten und angetriebenen fahrzeugs

Info

Publication number: DE2430803A1
Application number: DE2430803A
Authority: DE
Inventors: Charles C Hill; James A Ross
Original assignee: Rohr Industries Inc
Current assignee: Rohr Inc
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1975-01-30
Also published as: JPS5037111A; US3822647A; FR2237006A1; CA1008302A; FR2237006B1; GB1481358A; IT1014491B

Description

Vorrichtung für die Fahrtrichtungswahl und die Antriebs- und Führungssteuerung eines magnetisch aufgehängten, geführten und angetriebenen Fahrzeugs.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der magnetisch aufgehängten und geführten schienengebundenen Fahrzeuge und betrifft eine Vorrichtung für die Fahrtrichtungswahl und die Antriebs- und Führungssteuerung eines magnetisch aufgehängten, geführten und angetriebenen Fahrzeugs von einer ersten Führungsbahn zu einer zweiten Führungsbahn durch einen bogenförmigen.Abschnitt, wobei das Fahrzeug elektromagnetische Linearmotoren aufweist, denen voränderbare Spannungsversörgungseinrichtungen zugeordnet sind, die an dem Fahrzeug angeordnet sind, um das Fahrzeug magnetisch aufzuhängen und anzutreiben.

Bei magnetisch aufgehängten Fahrzeugen besteht keine körperliche Berührung zwischen dem Fahrzeug und der das B'ahrzeug tragenden Flache; hierfür müssen neue Baumaßnahmen

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für den Übergang von einer Führungsbahn zu einer anderen bei der Bewegung der Fahrzeuge zu ihren Bestimmungsorten entwickelt werden. Es ist ein System zur Beförderung von Fahrzeugen bekannt, bei dem derselbe magnetische Kraftfluß eines Elektro-Linear-Motors für die Aufhängung und den Vortrieb eines mit hoher Geschwindigkeit auf einer Bahn geführten Fahrzeugs verwendet wird. Das Fahrzeug bewegt sich unter einer Tragschiene ohne körperliche Berührung mit dieser. Am Fahrzeug angebrachte Fühler für eine Verlagerung und eine Trägheitsbeschleunigung erfassen die Spaltbreite zwischen dem Motor und der Schiene sowie jede vertikale Beschleunigung des Fahrzeugs. Ein nichtlinearer Regelkreis spricht auf die Füh-lersignale an und regelt die den Phasenwicklungen des Motors zugeführte Spannung, \im die vorgegebene Spaltbreite aufrechtzuerhalten. Die Frequenz der den Phasenwicklungen des Motors zugeführten Spannung wird von Null nach oben verändert, um die Lineargeschwindigkeit des Motors einzustellen; die Spannung wird zusammen mit der Frequenz erhöht, um den Anstieg der induktiven Reaktanz d.er T/icklungen zu kompensieren. Dieses Regelungssystem ermöglicht eine dynamische Regelung des Motors in einen weiten Bereich, der den Vortriebsbereich vom Stillstand bis zu hoher Geschwindigkeit umfaßt, ohne daß ein weiter dynamischer Kreis der

Regelelemente erforderlich ist. Diese Technik ist so neu, daß bei der Fahrtrichtuhgswahl (Yfeichensystem) für derartige Fahrzeuge zahlreiche neue Probleme auftraten. Diese Probleme sind bis jetzt nicht zufriedenstellend gelöst worden.

Es sind deichen für die Richtungsänderung von Hängefahrzeufjen entwickelt worden, wobei gesonderte Elektromagnete zusätzlich

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-■"'--■■ /und zu den Magneten für die Aufhängung den Vortrieb verwendet werden. Diese zLisätzlichen Elektromagneten werden über gesonderte automatische Regeleinrichtungen geregelt und sind an den Seiten des Fahrzeugs angebracht, um in Wirkverbindung mit mechanisch befestigten V/eichen mit Führungsschienen zu treten, die an den Verzweigungsstelleii an der Führungsbahn angeordnet sind. Durch Erregung dieser Elektromagnete kann die Fahrtrichtung des Fahrzeugs gewählt werden.

Bei anderen Ausführungsformen wird ein Weichensystem für mit hoher Geschwindigkeit zwangsgeführte Fahrzeuge verwendet, bei dem das Fahrzeug von einer Hauptführungsbalm zu einer Nebenführungsbahn durch magnetische Anziehung umgelenkt wird. Das Fahrzeug trägt an seinen Seiten gesonderte steuerbare Elektromegnete, die magnetische Kraftfelder aufbauen, die die magnetische Anziehung des Fahrzeugs zu entsprechenden Führungsschienen bewirken, die entlang den Führungsbahnen angeordnet sind, ohne daß jedoch diese Schienen berührt werden. Lie vieichenstellung erfolgt durch Auswahl und Regelung der Kraft der Elektromagneten

Bei den genannten Äusführungsformen müssen zusätzliche Elektromagnete und Führungsschienen nur für den Zweck der Fahrtrichtungssteuerung des Fahrzeugs verwendet werden. Es verstellt sich, daß hierzu eine zusätzliche und aufwendige Regelung erforderlich ist, um die Magnetfelder zu verändern, die bei diesen Systemen für die Fahrtrichtungsäiiderung erforderlich sind· dadurch wird das Gewicht des Fahrzeugs noch erliöht, sein Aufbau wird komplizierter und die Baukosten für die Führungsbahn steigen an.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Bauaufwand eine Steuerung des Antriebs, der Fahrzeugführung und insbesondere der Fahrtrichtungswahl ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Führungsbahnen und der bogenförmige Abschnitt zwei im Abstand zueinander angeordnete ferromagnetische Schienen aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie ständig die gesamte ihnen zugekehrte Fläche der elektromagnetischen Linearmotoren völlig überdecken und im Abstand hierzu ' bleiben, wenn sich das Fahrzeug längs der Führungsbahnen oder des Abzweigungsabschnitts der Schienen bewegt, daß eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung am Fahrzeug vorgesehen ist zur Veränderung der Erregungsspannung, um gesondert den Abstand zwischen Motor und Schiene und die Fahrtgsschwindigkeit der elektromagnetischen Linearmotorenin Bezug auf die Schienen zu steuern bzw. zu regeln, so daß ein gleichmäßiger vertikaler Spaltabstand eingehalten wird, wahrend die elektromagnetischen Linearmotoren unabhängig davon innerhalb eines Fahrtgeschwindigkeitsbereichs betrieben werden.

Bei der vorliegenden Erfindung sind keine zusätzlichen Magnete und damit in Wirkverbindung tretende Schienen erforderlich sowie keine zusätzlichen aufwendigen elektronischen Regeleinrichtungen; das Fahrzeuggewicht wird nicht erhöht, wodurch sich die Nutzlast verringern würde und was mit zusätzlichen Kosten verbunden wäre.

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Die Erfindung wird in· der nachfolgenden Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Überkopf aufgehängten Fahrzeugs, wobei der Tragbalken und die Führungsbahn im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Abzweigstelle der Führungsbahn für das in Fig. 1 gezeigte Fahrzeug,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Weichenabzweigung der Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Weichenabschnitts gemäß Fig.. 2, wobei der Tragbalken und die Führungsbahn teilweise geschnitten sind,

Fig. 5 eine Vorderansicht eines nahe dem Boden getragenen Fahrzeugs, wobei, die am Boden angeordnete tragende Führungsbahn im Querschnitt gezeigt ist,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Bahnverzweigung für das in Fig. 5 gezeigte' Fahrzeug und

Fig. 7 ein Blockschaltbild des Regelkreises zur Regelung aller Fahrzeugbewegungen.

In den Zeichnungen sind-.zwei. Ausführungsformen von Fahrzeugen dargestellt, nämlich die Überkopf aufgehängte Bauart in den Fig. 1, 2, 3 und 4 und die Bauart mit einem nahe dem Boden gestützten und geführten Fahrzeug in den Fig. 5 und 6.

Das in Fig. T gezeigte Fahrzeug 10 weist ein Paar von elektromagnetischen Feldkraftmotoren (Linearmotoren) 12 und 14 auf, die in Längsrichtung beiderseits der vertikalen Fahrzeugmifcbellinie 16 an seiner oberen Fläche 18 angebracht sind.

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Zwischen den Motoren und über diese hinausragend ist ein und sind vorzugsweise zwei Bauteile 20 angeordnet, die eine Sicherheitstragfunktion und eine Übertragungsfunktion für die Antriebsleistung ausüben. Das Tragbauteil 20 hat einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt und weist ein oberes Querbauteil 22 auf, das beim gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen scheibenförmig ist; seine Form ist jedoch nicht auf diese Gestalt beschränkt. Das Tragbauteil 20 wird von einem nach oben ragenden Bauteil 24 gestützt, das in herkömmlicher Weise an den oberen Rahmenbauteilen (nicht gezeigt) des Fahrzeugs befestigt ist. Die Unterfläche 26 des Tragbauteils 20 kann mit einer Schicht 28 von herkömmlichem Bremsbelagmaterial versehen oder eine andere herkömmliche Oberflächenausführung aufweisen, damit das Fahrzeug bis zum Anhalten auf Trag- und Bremsflächen 30, 32 gleiten und anschließend ruhen kann, wenn die Antriebskraft des Fahrzeugs aus irgendeinem Grund ausfällt. Die Oberseite 34 des Tragbauteils 20 weist zv/ei als Federn ausgeführte gleitende Stromabnehmer 36 auf, die an Stromversorgungsschienen 38 entlanggleiten; es kann jedoch auch eine Kombination von einem einzelnen Stromabnehmer mit einer Schiene verwendet werden.Der von den Stromabnehmern 36 aufgenommene Strom wird über herkömmliche Leitungseinrichtungen wie beispielsweise eine Sammelschiene an der in Bewegungsrichtung vorderen oder hinteren Fläche des nach oben ragenden Bauteils 24 zu einem Spannungswandler und Steuer- bzw. Regeleinrichtungen (nicht gezeigt) geleitet und gelangt von dort über herkömmliche Leitungseinrichtungen an verschiedene Stellen des Fahrzeugs. Das als Ausführ-ungsbeispiel gezeigte Fahrzeug ist zur Aufnahme von hochgespanntem Gleichstrom ausgelegt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung von

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Glreiehhpannung ,beschränkt. let;, andere Ve'rsQrgtfngsspannungen können verwendet "werden·, y/6bei nur geringe--Abänderungen der Wandlerschaltkreiee äifi F

Das Fahrzeug 10 viird^sfl^3i^£|t^f'_Sngeje^etoe*e Trageinrichtungen 40 getragen^^SijGü-ajLcE längs der Führu»gsbahnen und der Abzweigungsstellen erstrecken und ein Paar von ferromagnetischen Schienen 2*2 und 44 aufweisen. Diese Schienen können massiv sein oder einenge schicht ate» Aufbau aufweisen und sie können aus verschiedenen .Materialien hergestellt sein, die zum Zusammenwirken itait den Motoren 1-2 bzw. 14 geeignet sind, um eine Schiehenfülirimg*tln1ä"einelineare "Fahrzeugbewegung zu ermöglicheii. DielSbhien.e£uii2 und-44 sind längs der Führuhgsbahnen so angeordnet, daß sie im "wesentlichen über den jeweiligen Motoren und in einem vorgegebenen Abstand zu diesen liegen, wenn das Fahrzeug steht oder sich längs der Bahn bewegt.^ Die Schienen müssen so über dem jeweiligen Motor angeordnet sein, daß sie im wesentlichen die gesamte obere Fläche des Motors in jeder stellung des Fahrzeugs überdecken, und zwar sowohl au£ dejT-Haupttrahn>46""als auch der Nebenbahn und in dem bogenförmigen -JÖS^Jbnitt"°^δ-, der den Übergang zwischen den beiden Fü^rungsbähneiT darstellt» "Zwei Halteschienen 30 und 32 lauf en über die gesamte Länge der Führungsbahnen und stützen das Bremsmaterial-28 ab, das am Tragbauteil 20 angebracht ist, wenn dem System kein Strom zugeführt wird. ' Der obere Teil 34 des Querbaute'ils 22- des' Sicherheitstragbauteils 20 kann verschiebbar'ausgeführt sein, um eine Berührung zwischen den Stromabnehmern: 36 und den-Strj^m&chien^n 38 herzustellen, wenn das*FfthfPÄmig' 1Φ"im Ruhezustand ist; es können aueh Stromabnehmer ^giiender Größe und ausreichender Fexierspannung VerWencigt^TireXdeni die eine Berührung zwischen den Stromabnehmern und den Stromschienen"sowohl im Betrieb als auch im Ruhezustand ermöglichen.' "

Vorzugsweise sind die Motoren 12 und'i4-in einer gesonderten

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GRiGHNAL INSPECTED

Ebene oberhalb der Ebene der ferromagnetischen Schienen 42 und 44 angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt, so daß in den ferromagnetischen Schienen vorzusehende Öffnungen 56 und 53 nur so breit sein müssen, daß das nach oben ragende Bauteil 24 hindurchgeht. Eine schmale Ausführung dieser Öffnungen ist vorteilhaft, urn eine störende Beeinträchtigung des Fahrzeugs zu vermeiden, wenn der Motor 12 oder 14 die

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Öffnung 56 und 58 überquert.

In Fig. 2 ist der bogenförmige Abschnitt 50 dargestellt, der die Abzweigung zwischen den beiden Führungsbahnen 46 und 48 darstellt. Dieser Abschnitt ist im wesentlichen Y-förmig dargestellt, wobei die Öffnungen 56 und 58 in einer Schiene jedes Führimgsbahnpaares vorgesehen sind. Die Öffnungen 56 und 58 sind im wesentlichen in der Mitte zwischen den Schnittpunkten der Schienen der beiden Führungsbahnen angeordnet. Diese Öffnungen ermöglichen den Durchtritt des Tragbauteils 24 durch die zu überquerende Schiene, wenn das Fahrzeug die Abzweigung (Weiche) passiert. Diese Öffnungen 56 und 53 könnten an jeder Stelle zwischen den Schieiienschnittpunkten der Führungsbahnen angeordnet sein; dies hängt von der Gestalt des verwendeten Tragbauteils und seiner Anordnung ab. Die andere Schiene jeder Führungsbahn weist ununterbrochene Schienenabschnitte 60 und 62 auf. Wie man erkennt, sind die Schienen an den Schnittpunkten der Führungsbahnen verbreitert, so daß das Fahrzeug in Kurvenfahrt den bogenförmigen Abschnitt 50 passieren kann, wenn die Weichenstellung von einer Führungsbahn zur anderen erfolgt ist. Das Zusammenwirken der Fahrzeugaufhängung, des Vortriebs und des Führungsbnhnsystems, wie es nachfolgend noch näher beschrieben wird, macht es erforderlich, daß die Schienen im \iesentlichen über der gesamten oberen Fläche der zugehörigen Motoren bei allen Fahrzeugbewegungen liegen. Die Motoren 12 und 14 sind in

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Fig. 2 unter den Schienen von größerer Breite in dem bogenförmigen Abschnitt der Verzweigung dargestellt. Die tragenden Bauteile 20 und 24 sind in ihrer Lage in Bezug auf die Mittellinie 64 der Hauptführungsbahn, die Mittellinie 66 und den Mittellinienverlauf im bogenförmigen Abschnitt dargestellt,

In Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Bahnabzweigung dargestellt, wobei das Fahrzeug 10 sich durch den bogenförmigen Abschnitt bewegt und die nach oben ragenden Bauteile 24 durch die Öffnung 56 in der ferromagnetischen Schiene 62 hindurchtreten. Wie vorher erläutert, muß bei der bevorzugten Ausführungsform nur das nach oben ragende Bauteil 24 durch die Schienenöffnung 58, wie gezeigt, oder die öffnung 56 hindurchtreten, wenn das Fahrzeug 10 eine Abzweigung passiert.

Bei der perspektivischen Darstellung, teilweise im Schnitt, in Fig. 4 ist das Fahrzeug 10 dargestellt, während es die bogenförmige Abzweigung passiert, wobei das eine tragende Bauteil 24 durch die öffnung 58 der Hauptführungsbahn hindurchtritt. Eine mit gestrichelten Linien dargestellte Tragsäule 68 trägt den Balken 40. Diese Tragsäulen sind üblicherweise längs der gesamten Bahnstrecke so im Abstand angeordnet, wie es erforderlich ist, um das Fahrzeug und die Nutzlast in dem Zwischenraum zwischen den Stützsäulen zu tragen.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist ein nahe dem Boden gestütztes und geführtes Fahrzeug 70 dargestellt, das über Schienentragbauteilen" 72 und 74 angeordnet ist, wobei sich Motoren 76 und 78 unterhalb der Tragschienen bzw. 82 befinden. Die Motoren v/erden in ihrer Stellung gehalten und tragen das Fahrzeug mittels Motortragbauteilen 84, die an den Motoren mittels herkömmlicher Befestigungseinrichtungen 86 angebracht sind. Die Schienen sind

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in ähnlicher Yfeise an ihren Tragbautellen 72 und 74 mittels herkömmlicher Befestigungseinrichtungen angebracht. liehe jeder Ecke des Fahrzeugs ist eine Abstützung 92 angebracht, die mit Bremsbelagmaterial oder einem anderen geeigneten Oberflächenmaterial versehen sein kann, ähnlich wie das Tragbauteil 20 gemäß Fig. 1, 2 und 3 wie vorstehend beschrieben, damit das Fahrzeug auf einer Abstützung gleiten kann, wenn die Abstützung auf der Schiene aufliegt, wenn die Stromversorgung abgeschaltet ist. Bei dem Führungssystem mit Abstützung des Fahrzeugs nahe dem Boden ist kein Stromabnehmer gezeigt; dieser könnte als dritte Schiene oder als herkömmlicher Scherenstromabnehmer ausgeführt sein.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Hauptführungsbahn und eine Nebenführungsbahn sowie den bogenförmigen Bahnabschnitt des Systems mit nahe dem Boden abgestütztem Fahrzeug. Öffnungen 94 und 96 in dem bogenförmigen Schienenabschnitt und Öffnungen 98 und 100 in dem Hauptschierienabschnitt ermöglichen es, die Motortrageinrichtung 84 des Fahrzeugs durch die jeweiligen Schienenöffnungen zu bewegen 'je nach der Fahrtrichtung. Mit Pfeilen 102 ist die gerade Fahrtrichtung, mit Pfeilen 104 der "bogenförmige Übergang von der geraden Fahrtrichtung zur Fahrtrichtung der Nebenbahn dargestellt. Wie bei den in Fig. 2 gezeigten Schienen ist auch hier eine größere Breite im Abzweigungsabschnitt erforderlich, damit die Schienen vollständig über der oberen Fläche der Fahrzeugraotoren 76 und 78 während der bogenförmigen Bewegung von der Hauptführungsbähn zur Nebenführungsbahn i

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild der vollständigen elektrischen Einrichtung für den Antrieb und die Aufhängung. Diese elektrische Einrichtung weist einen Motor 12, 14, 76 oder 7 auf, Fühlerelemente 106 und 108 sowie einen elektrischen

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Regelkreis 110 bzw. 111. Die Ausführung des Regelkreises ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt .

Ein Trägheits-Beschleunigungsüiesßer 106 gibt ein Ausgangs-Spannungssignal entsprechend der Beschleunigung in vertikaler Richtung ab, wenn sich der Motor 12, 14, 76 oder 78 vertikal nach oben oder unten in Bezug zu einem festen Punkt im Raum bewegt. Das Ausgangssignal wird einem Kompensatorschaltkreis 112 zugeführt, ,um das Frequenz^-Amplituden-Verhältnis entsprechend zu ändern.

Ein als Weggeber ausgebildeter Füliler 108 gibt eine Information über die vertikale Spaltbreite ab. Die Messung kann mit mechanischer Berührung, optisch, mittels Schall, elektrisch oder pneumatisch ausgeführt werden. Die vertikale Spaltbreite & , die üblicherweise im Bereich von fast Null bis 25,4 mm (I") liegt, kann unter gewissen Bedingungen auch größer sein. Ein zweiter Kompensatorschaltkreis 114 liefert eine einstellbare Referenzspannung für die Spaltraessung und führt eine Verstärkung und eine Differenzierung aus, um ein der Geschwindigkeit entsprechendes Ausgangssignal zu liefern. Danach wird das Wegsignal algebraisch zu dem Beschleunigungssignal summiert und verstärkt.

Die Anziehungskraft zwisehen dem Motor 12, 14, 76 oder 78 und der Schiene-4-2; 44,80 oder 82 ist proportional dem ■Quadrat des durch die Windungen des Motors fließenden Stroms. Um eine stabile Rückkoppelung des Regelkreises zu erhalten, muß diese Funktion zweiter Ordnung linearisiert v/erden durch einen die Quadratwurzel ziehenden Schaltkreis 116, dessen elektrisches Ausgangssignal gleich der Quadratwurzel aus seinem elektrischen Eingangssignal ist.

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Vervielfacher 118, 120 und 122 liefern eine Ausgangsspannung, die gleich dem Produkt ihrer Eingangsspannungen ist. Das Ausgangssignal des die Quadratwurzel ziehenden Schaltkreises wird mit einer dieser Phasensignal-Ausgangsspannungen 124, 126 oder 128 aus einem Oszillator.30 multipliziert, der von der dreiphasigen Bauart mit konstanter Spannung und veränderbarer Frequenz ist.

In gleicher V/eise multiplizieren die Vervielfacher 132, 134 und 136 die Ausgangssignale der ihnen zugeordneten Vervielfacher 118, 120 bzw. 122 und das Spannungssignal aus dem Weggeber 108. Diese Ausgansspannung jedes der Vervielfacher 132, 134 und 136 wird mit einem parallelen Differentialsignal aus dem zugeordneten Differenzierkreis 138, 140 bzw. 142 summiert. Diese summierte Ausgangsspannung liefert ein Steuersignal für die Eingänge von steuerbaren Verstärkern 144, und 148, so daß man eine sich ändernde magnetische Feldstärke und eine sich ändernde Frequenz am Motor 12, 14, 76 oder 78 erhält.

Eine Steuereinrichtung 150 für die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung sorgt für die Richtungssteuerung und Frequenzsteuerung des Oszillators 130. Die Versorgungsspannung wird von einer äußeren Spannungsquelle 152 zugeführt, bei~ der es sich um eine übliche Spannungsquelle handeln kann, beispielsweise ein Kraftwerk oder einen im Fahrzeug angeordneten Generator .

Zur Vereinfachung wird in der folgenden Erläuterung angenommen, daß die vertikale Spaltbreite Q, zwischen dem Motor 12, 14, 76 oder 78 und der Schiene 42, 44, 80 oder 82 in Fig. 5 während des gesamten Fahrtregelungsvorgangs für das Fahrzeug konstant bleibt. Bei konstanter Spaltbreite bleibt der Ausgang des die Quadratwurzel ziehenden Schaltkreises Ho

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konstant, ebenso der Ausgang des Weggebers 108 und des Beschleunigungsfühlers 106.

Die Versorgungsspannung wird den elektrischen Schaltkreisen des Fahrzeugs durch Anschluß an eine herkömmliche Spannungsquelle 152 zugeführt.. Der Oszillator 130 hat drei feste Ausgänge, deren Amplitude gleich ist und deren gegenseitige Phasenwinkellage gleich, der augenblicklichen Spannung eines •entsprechenden dreiphasigen Wechselstromsysteme" ist. Diese dem Regelkreis zugeführten Spannungen liefern Spannungen 0Λ, 0B und 0C, um den Motor 12, 14, 76 oder 78 in einem vorgegebenen Abstand 2 von der Schiene 42, 44, 80 oder 82 zu halten.

Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 150 wird durch die Bedienungsperson so eingestellt, daß die Ausga.ngsgleichspanr.ung genau die Polarität hat, die der gewünschten Fahrtrichtung entspricht, und eine Spannungshöhe hat, die der gewünschten Fahrtgeschwindigkeitdes Fahrzeugs entspricht. Diese Gleichspannuriß.+- .höhe.wird dann in ein entsprechendes Frequenzausgangssignal des Oszillators 130 mit konstanter Spannungshöhe umgewandelt.

Jeder der beiden Fahrzeugmotoren in den Fig. 1, 3» 4 und 6 vhat ein Steuersystem, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, oder ein entsprechendes Steuerungssystem; für Geradeausfahrt haben die drei Phasenausgänge jedes Oszillators die gleiche Frequenz und Amplitude, so daß sie die gleiche Fahrgeschwindigkeit für jeden Fahrzeugmotor erzeugen. Die Aufhängekräfte des in Fig. 7 gezeigten Systems hängen direkt mit der Höhe der Eingangs spannung 0A, 0B und 0C des Motors zusammen, während die Fahrtgeschwindigkeit von der Frequenz dieser Eingangsspannung ' abhängt. Für Geradeausfahrt benötigen beide Motoren die gleiche Eingangsspannung und die gleiche Frequenz.

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Yfenn eine Fahrtrichtungsänderung von einer Hauptführungsbahn zu einer Nebenführungsbahn gewünscht wird, wie in den Fig. 2, 3, 4 und 6 dargestellt, muß die Motoreingangsspannung konstant bleiben, während die Eingangsfrequenzen verändert werden, so daß der Motor auf der Innenseite des Bogens der gewünschten Fahrtrichtungsänderung eine geringere Geschwindigkeit hat als der Motor auf der Außenseite des Bogens. Dieser Frequenzunterschied wird dadurch erreicht, daß nur die Ausgangsfrequenz eines oder beider Oszillatoren

geändert wird durch einen Schaltvorgang durch die Bedienungsperson oder durch einen Bordcomputer des Fahrzeugs und zugeordnete Fühlerschalter (nicht gezeigt). Bei der Berechnung der Frequenzdifferenz muß sowohl die augenblickliche Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs als auch der sich ändernde oder konstante Radius des Krümmungsbogens an der Führungsbahnabzweigung berücksichtigt werden.

Wenn das Fahrzeug den bogenförmigen Übergang von der Hauptführungsbahn zur Nebenführungsbahn passiert, tritt ein Fahrzeugteil, nämlich das Tragbauteil. 24 oder das Motortragbauteil 84, abhängig von der Bauart des Fahrzeugs, durch die Öffnungen in den Schienen hindurch, wie vorher beschrieben, ohne daß es zu einer körperlichen Berührung zwischen diesen Teilen kommt.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung für die Fahrtrichtungswahl und die Antriebs- und Führungssteuerung eines magnetisch aufgehängten, geführten und angetriebenen Fahrzeugs von einer ersten Führungsbahn zu einer zweiten Führungsbahn durch einen bogenförmigen Abschnitt, wobei das Fahrzeug elektromagnetische Linearmotoren aufweist, denen veränderbare Spannungsversorgungseinrichtungen zugeordnet sind, die an dem Fahrzeug angeordnet sind, um das Fahrzeug magnetisch aufzuhängen und anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, daß beide Führungsbahnen und der bogenförmige Abschnitt zwei im Abstand zueinander angeordnete ferromagnetische Schienen (42, 44, 80, 82) aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie ständig die gesamte ihnen zugekehrte Fläche der elektromagnetischen Linearmotren (12, 14, 76, 78) völlig überdecken und im Abstand hierzu bleiben, wenn sich das Fahrzeug (10, 70) längs der Führungsbahnen oder des Abzweigungsabschnitts der Schienen bewegt, daß eine Steuerungsbzw. Regelungseinrichtung am Fahrzeug vorgesehen ist zur Veränderung der Erregungsspannung, um gesondert den Abstand zwischen Motor und Schiene, und die Fahrgeschwindigkeit der elektromagnetischen Linearmotoren (12, 14,' 76, 78) in Bezug auf.die Schienen (12, 14, 18, 82) zu steuern bzw. zu regeln, so daß ein gleichmäßiger vertikaler Spaltabstand eingehalten wird, während die elektromagnetischen Linearmotoren unabhängig davon innerhalb eines .Fahrtgeschwindifikeitsbereichs betrieben werden.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Linearmotoren (12, 14, 76, 78) mehrphasige Elektromagneten sind.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Linearmotoren dreiphasig ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Erregerspannung liefernde Einrichtung einen steuerbaren mehrphasigen Leistungsverstärker (144, 146, 148) aufweist, der Spannungen mit veränderbarer Amplitude und veränderbarer Frequenz abgibt, um die mehrphasigen Elektromagnete (12, 14, 76, 78) zu erregen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (42, 44, 48, 82) im Bereich des bogenförmigen Abschnitts eine vergrößerte Breite aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (12, 14, 80, 82) aus massivem ferromagnetischen Material bestehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (12, 14, 80, 82) in Längsrichtung verlaufende Schichten von ferromagnetischem Material aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- bzw. Regeleinrichtung jeweils eine von jedem Motor (12, 14, 76, 78) getragene Regeleinrichtung für die Spaltbreite und die Frequenzregelung aufweist, um gleichzeitig die Amplitude jeder Phase der Erregerspannung zu regeln, um den Motor in stabilem Gleichgewicht in einem vorgegebenen Spaltabstand zu halten und gleichzeitig die Frequenz jeder Phase -der Erregerspannung zu regeln, um die Längsgeschwindigkeit des Motors längs der Schiene einzustellen.

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9· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- bzw. Regeleinrichtung aufweist: einen Weggeber (108), der ein erstes elektrisches Signal , in Abhängigkeit von der Spaltbreite zwischen Motor und Schiene abgibt,

einen Beschleunigungsmesser, der auf die Bewegung des elektromagnetischen Linearmotors anspricht, die mit jeder Änderung der Spaltbreite verbunden ist, einen Regelkreis (110), der mit dem Weggeber (108) und den Beschleunigungsmessern (106) verbunden ist und ein zweites elektrisches Signal abgibt, ♦' einen mehrphasigen Oszillator (130) mit veränderbarer Frequenz zur Erzeugung von gesonderten Signalen konstanter Amplitude und

einen Steuer- bzw. Regelkreis für die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung mit ersten Vervielfachern (118, 120, 122),deren Ausgangssignal dem Produkt der Signalzeiten konstanter Amplitude mit dem zweiten elektrischen Signal entspricht, mit Differenziereinrichtungen (138, 140, 142), deren Ausgangssignal dem Differential des ,Produkts-"-der ersten Vervielfachereinrichtung entspricht, und mit zweiten Vervielfachereinrichtungen (132, 134, 136), deren Ausgangssignal dem Produkt des Ausgangssignals der ersten Vervielfacher mit dem ersten elektrischen Signal entspricht, wobei die zweiten Vervielfacher eine Summiereinriehtung aufweisen, um ihr Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal der Differenziereinrichtungen zu summieren,

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Sicherheitstrageinrichtung (20)für das Fahrzeug an dessen Oberseite angebracht ist, um das■Fahrzeug zu tragen, wenn die Erregerspannung ausfällt. .

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekernizeiclinet, daß die Sicherheitstrageinrichtung (20) an ihrer Oberseite eine Einrichtung zur vertikalen Verschiebung aufweist sowie elektrische Stromabnehmer (36).

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