DE2511382C2 - Magnetschwebefahrzeug mit federnd gelagerten Trag- und Führungsmagneten - Google Patents

Description

aus entweder starr mit dem Fahrzeug verbundenen Magneten, an Drehgestellen verbundenen Magneten oder einzeln an den Ecken federgestützten Magneten ersetzt durch eine Vielzahl in einer Kette angeordneter Magnete auf jeweils separaten Magnetträ.^ern, die am Magnetschwebefahrzeug jeweils an einer Achse parallel zu der Fahrzeuglängsachse schwenkbar gelagert und gegenüber dem Magnetschwebefahrzeug federnd abgestützt sind. Für die Einzelmagnete werden zweckmäßig Längen in der Größenordnung von etwa einem Meter gewählt; selbstverständlich können anstelle eines Magneten dieser Länge auch mehrere kleine Magnete vorgesehen werden. Bei diesen Längen ist bei den zu durchfahrenden Kurvenradien bei idealer Streckenführung der Abstand zwischen den Schienen und dem zugeordneten Magneten über dessen gesamte Länge annähernd gleich, so daß auch die Regelung des Magneten auf einen geringen Abstand keine aufwendigen Kompensationsschaltungen erfordert und daher ungleich einfacher ist als bei starr an dem Mrgnetschwebefahrzeug oder an dem Fahrzeugdrehgestell angeordneten und über dessen gesamte Länge reichenden Magneten. Ebenfalls ist diese Regelung einfacher als die oben genannte Verbundregelung des gesamten Magnetsystems. Ein Vorteil der Ausbildung eines Magnet-Schwebefahrzeuges gemäß der Erfindung liegt auch darin, daß Unebenheiten in den Führungsschienen für das Magnetschwebefahrzeug oder in den Tragschienen durch die kleinen federnd abgestützten Magnete sich wesentlich weniger bemerkbar machen als bei herkömmlichen Magnetschwebefahrzeugen. Ebenso können die Unebenheiten der Trasse durch das einfache Regelsystem wesentlich schneller ausgeregelt werden als bei herkömmlicher vermaschten bzw. Verbundregelsystemen. Durch diese Maßnahme wird auch der Aufbau ^J5 der Trasse billiger, da nicht mehr so geringe Toleranzen eingehalten werden müssen.

Durch die Unterteilung und federnde Lagerung der Magnete können auch kleine Kurvenradien wesentlich einfacher durchfahren werden als bisher, da die gekrümmte Trasse durch die Einzelmagnete durch einen Treppenzug sehr gut angenähert wird.

Insbesondere bei der Kurveneinleitung und bei Fahrmanövern in Bahnhofsnähe ist diese Eigenschaft vorteilhaft.

Insgesamt kann während der gesamten Fahrt des Magnetschwebefahrzeuges bei gerader und gebogener Trassenführung der Abstand zwischen den Schienen und den Magneten sehr klein gehalten werden. Im Gegensatz zu bekannten Magnetschwebefahrzeugen '" werden dadurch auch die Nominalstromstärken in den Magneten kleiner. Auch der zur Regelung des Fahrzeuges notwendige Regelbereich der Stromstärken für die Magnete, die sog. Magnetkraftüberhöhung, wird bei gleicher Kraftanstiegsgeschwindigkeit kleiner. Da- ⁵' durch können in Leistung und Gewicht günstige Magnete gebaut werden.

Da außerdem der Wagenkasten des Magnetschwebefahrzeuges von den Regel- und Ausgleichsbewegungen der Magnete bei geeigneter Dimensionierung der Federung nahezu entkoppelt ist, kann auch ein gleichbleibend hoher Fahrkomfort gewährleistet werden.

Es ist zwar aus der Patentschrift 20 27 117 bekannt, ein Magnetschwebefahrzeug durch mehrere, über die gesamte Länge des Magnetschwebefahrzeuges verteilte Magnete zu führen, die mittels einer bei Kurvenfahrt durch die relative Winkelbewegung zweier gekuppelter Fahrzeuge oder Fahrzeugteile beeinflußten Steuerung derart verschiebbar sind, daß sich die Außenkontur der Führungsmagnete der Kurvenkrümmung der Führungsschienen selbständig anpaßt Bei einer derartigen, erst bei Kupplung zweier Fahrzeuge erreichten Zwangsnachführung der Magnete ist jedoch deren Lage untereinander zwangsläufig vorgeschrieben, eine Regelung des Abstandes der einzelnen Magnete zwischen Schiene und Magnet ist nicht vorgesehen so daß wie bei herkömmlichen Magnetschwebefahrzeugen dieser Abstand relativ groß gewählt werden muß. Eine Federung für die Magnete ist ebenfalls nicht vorgesehen.

Die Konstruktion für die Abfederung und Unterteilung der Einzelmagnete wird gemäß der Erfindung bevorzugt so ausgebildet, daß die Magnete auf Magnetträgern angeordnet sind, die am Magnetschwebefahrzeug lediglich um eine Achse parallel zu dessen Längsachse schwenkbar befestigt sind. Die sonst übliche komplizierte Drehgestellkonstruktion entfällt damit. Geometrisch besonders günstig ist es, wenn die Magnetträger in der vertikalen Längsmittelebene des Magnetschwebefahrzeuges befestigt sind, da auf diese Weise bei der in der Kurveneinleitung notwendigen einseitigen Trassenüberhöhung die Magnete parallel zu den Schienenbändern ausgerichtet sind, wodurch Torsionen des Wagenkörpers durch unterschiedliche Magnetkräfte vermieden werden.

Um größtmögliche Unabhängigkeit in der Nachführung der Einzelmagnete gegenüber der Trasse zu erreichen, werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die in Fahrtrichtung des Magnetschwebefahrzeuges linken und die in Fahrtrichtung rechten Magnete jeweils auf gesonderten Magnetträgern angeordnet. Hierbei können z. B. die Tragmagnete starr und die Führungsmagnete über eine Federung mit dem Magnetträger verbunden sein, während der Magnetträger in der Hochachse des Magnetschwebefahrzeuges gegen dieses abgestützt ist.

Weitere Möglichkeiten der Verbindung zwischen Magneten und Magnetschwebefahrzeug gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen stellt dar

Fig. 1 die Seitenansicht eines Magnetschwebefahrzeuges auf einer aufgeständerten Trasse;

Fig. 2 einen Schnitt längs H-Il gemäß Fig. 1 zur Darstellung der Abfederung von Trag- und Führungsmagneten des Magnetschwebefahrzeuges;

Fig. 3 eine Einzelheit einer Ausbildung eines Magnetträgers und die

F i g. 4 bis F i g. 8 verschiedene Ausführungsbeispiele für die Anordnung und Abstützung der Trag- und Führungsmagnete auf dem Magnetträger.

Ein Magnetschwebefahrzeug 1, das auf einer mittels Stützen 2 aufgeständerten Trasse 3 fährt, weist über seine gesamte Länge eine Vielzahl von Einzelmagneten auf, wovon in F i g. 1 schematisch nur die Tragmagnete 4 gezeigt sind.

Gemäß F i g. 2 ist die Trasse aus einer Winkelschiene aufgebaut, deren einer Schenkel Führungsschiene 3| und der andere Tragschiene 32 ist. Der Führungsschiene 3i sind Führungsmagnete 5, der Tragschiene 32 die Tragmagnete 4 zugeordnet.

Cie Trag- und Führungsmagnete sind auf einem gemeinsamen Zwischenträger 6 angeordnet, der über eine hier nur angedeutete Federung 7 mit einem Magnetträger 8 verbunden ist. Der Magnetträger 8, etwa eine Rahmenkonstruktion aus Leichtmetall, wie in

F i g. 7 teilweise angedeutet, ist in der vertikalen Längsmittelebene E des Magnetschwebefahrzeuges 1 mit einem Lager 9 eines Chassis 10 verbunden. Gegen dieses Chassis ist der Magnetlager 8 über eine weitere Federung 11 abgestützt. Das Chassis seinerseits ist gegen den Boden 12 des eigentlichen Wagenkastens des Magnetschwebefahrzeuges ebenfalls durch eine Federung 13 abgestützt. Die bisher genannten Federungen 7, 11 und 13 können mechanische Federungen sein oder auch, wie bei 14 angedeutet, aktive, insbesondere magnetische Federungen, oder es können magnetische Federungen allein verwendet werden. Mit der angegebenen Konstruktion des Magnetschwebefahrzeuges ist es möglich, die Bewegungen des Wagenkastens von denen der Magnete des Magnetträgers und des Chassis vollständig zu entkoppeln, so daß der Fahrkomfort dieses derart ausgebildeten Magnetschwebefahrzeuges sehr hoch ist.

Zum Antrieb des Magnetschwebefahrzeuges ist ein Linearmotor 15 vorgesehen, der mit einer Reaktionsschiene 16 in Wirkverbindung steht. Der Linearmotor ist mit dem Chassis 10 des Magnetschwebefahrzeuges über eine Federung 17 verbunden, mit der der Abstand des Linearmotors zu der Reaktionsschiene 16 geregelt werden kann.

Die Anordnung der Magnete, des Magnetträgers und des Linearmotors ist für die hier nicht gezeigte rechte Seite des Magnetschwebefahrzeuges identisch.

Durch die beschriebene Anordnung und Abfederung der Trag- und Führungsmagnete 4 bzw. 5 kann der Abstand zwischen diesen und der Trasse 3 jeweils ideal eingestellt werden. Der Abstand zwischen der Führungsschiene 3i und dem Führungsmagneten 5 kann über die Federung 7. derjenige zwischen der Tragschiene 32 und dem Tragmagneten 4 über die Federungen 12, 13 und 14 dem jeweiligen Sollabstand angepaßt werden. Da die Trag- und Führungsmagnete jeweils nur eine relativ geringe Baulänge von etwa einem Meter haben, können auf diese Weise auch verhältnismäßig enge Kurvenradien mit sehr niedrigem Sollabstand durchfahren werden.

Anstelle der in Fig. 2 gezeigten Aufteilung der Magnetträger 8 in eine linke und eine rechte Gruppe ist es möglich, den Magnetträger, wie in F i g. 3 gezeigt und mit der Bezugsziffer 8' bezeichnet, einstückig auszuführen. Um hierbei jedoch eine ideale Regelung auch des Abstandes zwischen den Tragschienen 32 und den Tragmagneten 4 zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Tragmagneten durch eine eigene Federung 18 auf dem Magnetträger 8 zu stützen, wie dies in Fig. 5 ge?:eigt ist. Selbstverständlich ist bei starr angeordneten Tragmagneten eine federnde Abstützung des Magnetträgers in dessen Mitte ebenfalls möglich.

Auch bei Kurvenüberhöhungen der Trassen kann so mit einem einstückig ausgeführten Magnetträger der ideale Sollabstand zwischen Tragschienen und Tragmagneten eingehalten werden.
Bei einer Unterteilung der Magnetträger, die

ίο selbstverständlich auch außerhalb der vertikalen Längsmiitelebene des Magnetschwebefahrzeuges gelagert werden können, wie in F i g. 4 durch fangedeutet, wird für die Anordnung und Abfederung der Magnete eine einfache Konstruktion erreicht, wenn die Tragmagnete

is starr mit dem gegenüber dem Chassis abgefederten Magnetträger und die Führungsmagnete über eine Federung 20 mit dem Magnetträger verbunden sind.

Eine noch glattere Kurvenführung der Magnete, insbesondere bei der Kurveneinleitung, aber auch bei engen Bahnradien, kann man, wie in den F i g. 6 und 7 dargestellt, dadurch erreichen, daß die Trag- und Führungsmagnete jeweils um eine zur Fahrtrichtung senkrechte Achse schwenkbar gelagert sind. Hierbei sine jeweils zwei Tragmagnete 4 und Führungsmagnete 5 wiederum auf einem gemeinsamen Zwischenträger 6 angeordnet, der gegen den Magnetträger 8 durch eine Federung 7 abgestützt ist. Der Zwischenträger weist ein miltig angeordnetes Lager 30 auf, das ein entsprechendes Widerlager 31, an dem die Magnete befestigt sind, aufnimmt. Die Lager 30 und 31 sind mit einem Steckbolzen 32 verbunden. Die Magnete sind im Bereich ihrer Enden durch Federungen 33 gegenüber dem Zwischenträger 6 abgestützt. Der Kurvenverlauf der Schienen wird damit von den Führungsmagneten durch einen Polygonzug angenähert. Auch bei den Tragmagneten, die auf die gleiche Weise auf dem Zwischenträger befestigt sind, ist eine sehr gute Nachführung gegenüber den Tragschienen möglich.

Wenn sämtliche Magnete auf dem Magnetträger unabhängig voneinander federnd abgestützt sind, so können diese, wie in Fig.8 dargestellt, auf einem einzigen Magnetträger angeordnet sein, der sich in diesem Fall über die gesamte Länge des Magnetschwebefahrzeuges erstreckt.

Mit einer Anordnung der Magnete gemäß der Erfindung können sehr geringe Abstände zwischen den Magneten und den zugehörigen Schienen bei gleichzeitig hohem Fahrkomfort erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Magnetschwebefahrzeug, das mit Hilfe von in ihrer Magnetkraft geregelten und mit dem Magnetschwebefahrzeug federnd verbundenen Trag- und Führungsmagneten gegenüber zugeordneten Trag- und Führungsschienen in einem vorbestimmten Abstand geführt ist, wobei die Tragmagnete und/oder Führungsmagnete Glieder zweier aus mehreren in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig hin- ι ο tereinander angeordneten Einzelmagneten bestehenden Magnetketten sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Magnetkeiten über die gesamte Länge des Magnetschwebefahrzeuges (1) erstrecken, und daß die Magnete (4, 5) jedes is Magnetkettengliedes auf separaten Magnetträgern (8, 8') angeordnet sind, die am Magnetschwebefahrzeug (1) jeweils an einer Achse (bei 9) parallel zu dessen Längsachse schwenkbar gelagert und gegenüber dem Magnetschwebefahrzeug (1) federnd (Federung 11) abgestützt sind.

   2. Magnetschwebefahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetträger (8) in der vertikalen Längsmittelebene (E) des Magnetschwebefahrzeuges (1) schwenkbar angelenkt sind.

   3. Magnetschwebefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fahrtrichtung des Magnetschwebefahrzeuges (1) linken und die in Fahrtrichtung rechten Magnete (4,

   5) auf gesonderten Magnetträgern (8) angeordnet sind.

   4. Magnetschwebefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fahrtrichtung des Magnetschwebefahrzeuges (1) linken und die in Fahrtrichtung rechten Magnete (4, 5) auf einem gemeinsamen Magnetträger (8') angeordnet sind.

   5. Magnetschwebefahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmagnete (4) starr und die Führungsmagnete (5) über eine Federung (20) mit dem Magnetträger verbunden sind.

   6. Magnetschwebefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmagnete (4) und Führungsmagnete (5) auf einem gemeinsamen Zwischenträger (6) angeordnet sind, der in Richtung der Magnetkraft der Führungsmagnete (5) gegen den Magnetträger (8) durch eine Federung (7) abgestützt ist.

   7. Magnetschwebefahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmagnete (4) und Führungsmagnete (5) einzeln auf dem Magnetträger (8) federnd abgestützt sind.

   8. Magnetschwebefahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmagnete (4) und/oder die Führungsmagnete (5) auf dem Magnetträger (8) um eine zur Fahrtrichtung des Magnetschwebefahrzeuges (1) senkrechte Achse schwenkbar sind.

   9. Magnetschwebefahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung der Magnetträger (8) gegenüber dem Magnetschwebefahrzeug (1) und/oder die der Tragmagnete (4) und Führungsmagnete (5) gegenüber dem Magnetträger (8) aktive Federungen, fc>5 insbesondere magnetische Federungen (14) enthalten.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetschwebefahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

   Aus der DE-OS 23 12 568 ist ein Magnetschwebefahrzeug bekannt, dessen Tragsjstem aus einer Kette von mehreren hintereinander angeordneten Elektromagneten besteht, die an dem Magnetschwebefahrzeug befestigt sind. Mit einer solchen Konstruktion können zwar die Wirbelstromverluste der einzelnen Magnete verringert werden, erschwert wird jedoch der Fahrzustand bei der Kurveneinleitung und beim Durchfahren enger Bahnkrümmungen mit niedriger Geschwindigkeit, etwa in Bahnhofsnähe. Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Magnetschwebefahrzeuge in der Konstruktion an herkömmliche schienengebundene Fahrzeuge angelehnt worden, und zwar derart, daß der Wagenkasten des Magnetschwebefahrzeuges auf jeweils einem vorderen und einem hinteren Drehgestell abgestützt wird, die jeweils etwa die halbe Länge des Fahrzeuges oder die Ausmaße üblicher Drehgestelle aufweisen, vgl. die DE-OS 22 51 978. Zwischen Drehgestell und Wagenkasten kann auch eine geregelte aktive Magnetfederung eingeschaltet sein; vgl. die genannte DE-OS 22 51987.

   Anstatt den Wagenkasten auf Drehgestellen zu lagern, ist es z. B. aus der Zeitschrift IEEE Transactions on Magnetics, Band MAG-IO, Nr. 3, September 1974, Seiten 413 bis 416 bekannt, bei einem Magnetschwebefahrzeug nach dem elektrodynamischen Prinzip an allen vier Ecken jeweils einen bzw. zwei Trag- und Führungsmagnete vorgesehen, die gegenüber dem Wagenkasten federnd gelagert sind.

   Mit diesen Konstruktionen nach Art von Drehgestellen oder Unterstützung an den einzelnen Ecken des Magnetschwebefahrzeuges treten unter anderem regeltechnische Probleme dadurch auf, daß der Wagenkasten zwischen den einzelnen Unterstützungspunkten hohen Torsionskräften ausgesetzt ist. Aue diesen Gründen wird im allgemeinen für Magnetschwebefahrzeuge eine aufwendige Verbundregelung verwendet, die aus einer Vielzahl von Fahrzeugparametern die Magnetströme der einzelnen Trag- und Führungsmagnete regelt

   Aus der Zeitschrift Eisenbahntechnische Rundschau, Heft 1/2,1973, Seiten 62 bis 68, ist es für einen Simulator eines Magnetschwebefahrzeuges bekannt, einen Magneten über eine Sekundärfederung abzustützen. Der daraus entwickelte Prototyp eines Magnetschwebefahrzeuges weist ein gesamtes Magnetsystem auf, das über einen vermaschten Regler in elf Freiheitsgraden geregelt wurde. Eine derartige Konzeption des Reglers bringt zwar eine relativ gute Fahrdynamik des Magnetschwebefahrzeuges, wobei jedoch durch die Verbundregelung der Absenkung des Luftspaltes auf kleinere Werte, die den Energiebedarf weiter verringern würden, Grenzen gesetzt sind.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Magnetschwebefahrzeug der infrage stehenden Art die Magnete mit dem Magnetschwebefahrzeug so zu verbinden, daß eine einwandfreie Führung des Magnetschwebefahrzeuges erreicht wird und gleichzeitig der Abstand zwischen Magneten und zugeordneten Schienen ohne Erhöhung des Regelaufwandes verringert werden kann.

   Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

   Gemäß diesen Merkmalen werden die bei bisherigen Magnetschwebefahrzeugen bekannten Anordnungen