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Verkehrssysteme mit magnetisch getragenen, geführten und angetriebenen
Fahrzeugen, sog. Magnetschwebebahnen,
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werden in allen bisher verwirklichten Ausführungen (Transrapid" von
Krauss-Maffei, "KO}ET" von MBB, Versuchsfahrzeug der Firmengemeinschaft Siemens,
AEG-Telefunken und BBC) als Standbahn ausgeführt, bei welcher die Magnet systeme
zum Tragen, Führen und Antreiben des Fahrzeugs an dessen Unterseite befestigt sind.
Es ist zwar von dem Erfinder der Magnet schwebebahn, Hermann Kemper, in den eingangs
erwähnten Literaturstellen grundsätzlich auch eine Hängebahnausführung vorgeschlagen
worden, doch wurde dieser bereits über 20 Jahre zurückliegende Vorschlag von der
Fachwelt nicht aufgegriffen, da man eine Standbahnausführung aufgrund der geringeren
Festigkeitsanforderungen an die Fahrzeugzelle und der Notlaufeigenschaften im Falle
eines Versagens der magnetischen Trag- und Führungssysteme für überlegen hielt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Trasse von Magnetbahnen, und zwar auch eine
solche in aufgeständerter Ausführung, in Standbahnausführung die gleichen witterungsbedingten
Schwierigkeiten aufweist wie herkömmliche Rad/Schiene-Verkehrssysteme. Insbesondere
treten schon bei einem verhältnismäßig geringen Schnee- oder Eisbelag der Trasse
Betriebsstörungen auf, so daß im Winter die Strecke durch chemische Abtaumittel
und Räumfahrzeuge vorbeugend schnee- und eisfrei zu halten ist.
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Des weiteren besteht im Bahnhofsbereich die Gefahr,
daß
Personen absichtlich oder versehentlich auf die Trasse gelangen und entweder mit
den Stromschienen in Berührung kommen oder von Fahrzeugen erfaßt werden.
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Schließlich ist es bei aufgeständerten Magnetstandbahnen außerordentlich
schwierig, bei einem Nothalt auf der Strecke die Fahrgäste gefahrlos aussteigen
zu lassen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verkehrssystem der eingangs
erwähnten Art in Hängebahnausführung zu schaffen, welches bei gleichen Notlaufeigenschaften
wie Magnetbahnen in Standbahnausführung einen witterungsunabhängigen Betrieb insbesondere
im Winter gestattet und sowohl im Bahnhofsbereich als auch auf freier Strecke einen
maximalen Schutz für die Fahrgäste sowie gegen Hindernisse jeder Art bietet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verkehrs systems
nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 12 gekennzeichnet.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung eines als Hängebahn ausgeführten Verkehrssystems
mit magnetisch getragenen, geführten und angetriebenen Fahrzeugen bietet für den
Fall eines Versagens der magnetischen Trag-und
Führungssysteme
die gleichen Notlaufeigenschaften wie bei Verkehrssystemen in Standbahnausführung.
Dabei gleiten die den horizontalen Ausleger jedes Fahrbahnträger-Tragarms umgreifenden
Fahrzeugteile am Dach des Fahrzeugs auf der Oberfläche des betreffenden horizontalen
Auslegers, wobei durch eine entsprechende Bewehrung der fahrzeugseitigen Gleitflächen
mit einem abSiebfestem Material, z.B. einem Metall wie Hartmanganstahl oder einem
Kunststoff wie Tetrafluoräthylen, ein unzulässiger Materialverschleiß mit Sicherheit
vermieden werden kann.
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Infolge der Hängebahnausführung liegen sämtliche fahrbahnseitigen
Teile des magnetischen Trag-, Führungs-und Antriebs systems geschützt unterhalb
des Horizontalbalkens des Fahrbahnträgers, so daß diese Teile auch im Winter von
Niederschlägen freigehalten sind.
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Insbesondere können die Stromschienen im Falle eines T-förmigen Fahrbahnträgers
an dessen Vertikalbalken angebracht werden und liegen daher durch den weit darüberhinausstehenden
Horizontalbalken des Fahrbahnträgers außerordentlich geschützt gegen Witterungsniederschlag.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verkehrssystems besteht
darin, daß auch im Bahnhofsbereich
sämtliche spannungführenden Teile
weit oberhalb der Bahnsteige liegen, so daß ein versehentliches Berühren durch Fahrgäste
ausgeschlossen ist. Die Hängebahnausführung gewährleistet ferner, daß im Bahnhofsbereich
für Fahrgäste keine Möglichkeit besteht, auf die Trasse zu springen und von einem
Fahrzeug überfahren zu werden.
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Des weiteren kann durch ausklappbare Leitern auf der dem Vertikalbalken
gegenüberliegende Fahrzeugseite ausreichend Möglichkeit geboten werden, im Falle
eines Nothalts auf freier Strecke das havarierte Fahrzeug an vielen Stellen gleichzeitig
zu verlassen und gefahrlos auf die Oberseite der Fahrbahn zu klettern.
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Ferner sclVeßt die Hängebahnausführung das Aufbringen von Hindernissen
auf den Fahrweg oder das Uberwechseln des Fahrweges durch Tiere mit Sicherheit aus.
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Ein weiterer, nicht unbeträchtlicher Vorteil besteht in der zweifachen
Ausnutzung des Fahrbahnträgers, dessen freie Oberseite als Fahrbahn für Kraftfahrzeuge
oder für herkömmliche Schienenfahrzeuge verwendet werden kann.
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Hinzu kommen Vorteile auf der Fahrzeugseite. Das erfindungsgemäße
Verkehrssystem erlaubt gegenüber den Standbahnfahrzeugen einfachere Drehgestelle
in den Fahrzeugen und vermeidet die Anordnung von nicht
problemfreien
"Elagnetbeinen". Auf Grund günstigerer aerodynamischer Verhältnisse können Fahrzeuge
bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verkehrssystems kleiner gebaut werden und sind
leichter im Vergleich zu Standbahnfahrzeugen von gleicher Transportkapazität.
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Diese Vorteile wiegen die bei Hängefahrzeugen stabileren Seitenwände
auf.
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Die Erfindung wird mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen in Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt
durch die linke Hälfte eines hinsichtlich der Vertikalachse symmetrisch ausgebildeten
Verkehrssystems nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil des
Verkehrssystems nach Fig. 1, welcher die fahrbahn- und fahrzeugseitigen Teile des
magnetischen Trag-und Führungssystems sowie die Ausbildung der Notlaufflächen veranschaulicht,
Fig. 3 und 4 alternative Ausführungsformen der an der Unterseite des Fahrbahnträgers
angebrachten Kragarme mit ihren, eine Notlauffläche bildenden horizontalen Auslegern
und Fig. 5 eine alternative Ausführungsform des Verkehrssystems nach Fig. 1 mit
einem portalförmigen Fahrbahnträger.
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Wie Fig. 1 entnehmbar,weist das erfindungsgemäße Verkehrssystem einen
Fahrbahnträger 1 auf, der im dargestellten Beispielsfalle T-förmig ausgebildet ist.
Die Stütze 2 des Fahrbahnträgers 1 erweitert sich zu dem Horizontalbalken 3 hin
und weist im Bereich dieser Erweiterung 2a ein Hohlprofil auf, dessen Hohlraum 2b
zur witterungsgeschützten Verlegung und Unterbringung von Versorgungs- und Nachrichtenleitungen
sowie Schalt- und Verteilervorrichtungen geeignet ist. Der Horizontalbalken 3 des
Fahrbahnträgers 1 hat auf seiner Oberseite einen Straßenbelag 4 ziim Befahren durch
Kraftfahrzeuge 5, wobei im Bereich des freien Endes des Horizontalbalkens 3 Leitplanken
6 angebracht sind.
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An einer Unterseite besitzt der Horizontalbalken 3 symmetrisch zu
der Vertikalebene 7 des Fahrbahnträgers 1 zwei Kragarme 8 und 9, die mit gegenseitigem
Abstand angeordnet sind und zur magnetischen Aufhängung eines in Hängebahnform ausgebildeten
Fahrzeugs 10 dienen.
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Zum Zweck der elektromagnetischen Aufhängung des Fahrzeugs 10 sind
im Bereich der freien, äußeren Ecken der Kragarme 8 und 9 an diesen Winkelschienen
13, 14 aus ferromagnetischem Material befestigt, deren horizontale Schenkel als
Ankerschienen eines elektromagnetischen Tragsystems und deren vertikale Schenkel
als Ankerschienen
eines elektromagnetischen Führungssystems dienen.
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Das elektromagnetische Tragsystem weist fahrzeugseitig einzelne oder
bandförmig angeordnete Elektromagnete 15, 16 auf, die an der Oberseite des Fahrzeugs
10 befestigt sind und jeweils einem horizontalen Schenkel der Winkelschienen 13
und 14 unter Ausbildung eines Luftspaltes gegenüberliegen.
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In ähnlicher Weise umfaßt das Führungssystem fahrzeugseitig geregelte
Elektromagneten 17,18, die ebenfalls an der Oberseite des Fahrzeugs 10 angeordnet
sind und den vertikalen Schenkeln der Winkelschienen 13, 14 unter Ausbildung von
Luftspalten gegenüberliegen. Anstelle getrennter Trag- und Führungssysteme kann
selbstverständlich auch ein sog. kombiniertes Trag- und Führungssystem vorgesehen
werden, das für jede Fahrzeuglängsseite eine einzige U-förmige Ankerschiene und
zur Mittelachse der Ankerschiene abwechselnd versetzt angeordnete Elektromagneten
umfaßt. Das im vorliegenden Beispielsfalle dargestellte Trag- und Führungssystem
arbeitet mit Hilfe anziehender magnetischer Kräfte, die so verstellt werden, daß
die von nicht dargestellten Abstandsfühlern gemessenen Luftspalte der einzelnen
Systeme auf einem konstanten Wert, beispielsweise 2 bis 4 mm, gehalten werden.
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Der Antrieb des Fahrzeugs 10 erfolgt ebenfalls magnetisch
mit
Hilfe eines linearen Asynchronmotors 19, der im dargestellten Beispielsfalle aus
einer vertikalen, an der Unterseite des Querbalkens 3 befestigten Reaktionsschiene
20 und einem an der Oberseite des Fahrzeugs 10 befestigten Ständer 21 besteht, dessen
beide Hälften des Seitenflächen der Reaktionsschiene 20 unter Abstand gegenüberliegen.
Anstelle eines solchen sog. Doppelkammotors können auch andere bekannte Ausbildungsformen
von linearen Asynchronmotoren vorgesehen werden, beispielsweise sog. Einkammotoren
mit horizontaler Reaktionsschiene. Des weiteren können anstelle des dargestellten
linearen Asynchronmotors in sog. Kurzstatorbauweise, d.h. mit fahrbahnseitiger Reaktionsschiene
und fahrzeugseitigem Ständer, auch lineare Asynchronmotoren in sog. Langstatorbauweise
vorgesehen werden, bei welcher fahrbahnseitig Drehstromwicklungen und fahrzeugseitig
Gleichstrommagnete angebracht sind. Alle diese Ausführungsformen linearer Asynchronmotoren
sind bekannt und brauchen daher in ihrer Funktionsweise hier nicht näher erläutert
zu werden.
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Notlaufflächen werden fahrbahnseitig dadurch, daß die horizontalen
Schenkel der Winkelschienen 13, 14 in Form von Auslegern 11, 12 verlängert sind,
und fahrzeugseitig durch greiferförmige Fahrzeugteile 22, 23 an der Oberseite des
Fahrzeugs 10 gebildet, welche
die Ausleger 11 und 12 umgreifen
und diesen auf Abstand gegenüberliegen. Im Falle eines Versagens des magnetischen
Tragsystems und/oder des magnetischen Führungssystems bilden die sich gegenüberstehenden
Flächen des Auslegers 11 und des Fahrzeugteils 22 sowie des Auslegers 12 und des
Fahrzeugteils 23 Notlaufflächen, die nicht nur ein Herunterfallen des Fahrzeugs
10 verhindern, sondern dieses auch gleichzeitig abbremsen. Die erwähnten Notlaufflächen
sind zur Verringerung des AbeFiebs mit einer gegebenenfalls auswechselbaren Beschichtung
aus einem ab riebfesten, gleitfähigen Material beschichtet.
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Zur Energieversorgung der fahrzeugseitigen Trag-, Führungs- und Antriebssysteme
ist eine Stromübertragungseinrichtung 24 vorgesehen, die fahrbahnseitig aus Stromschienen
25 und fahrzeugseitig aus einem Stromabnehmer 26 besteht. Die Stromschienen 25,
die in der dargestellten Weise vertikal übereinander angeordnet sind, sind an der
Erweiterung 2a des Fahrbahnträgers 1 angebracht und daher durch den weit darüberreichenden
Horizontalbalken 3 hervorragend gegen Niederschläge, wie Regen, Schnee und Eis,
geschützt. Der Stromabnehmer 26 weist im dargestellten Beispielsfalle drei vertikal
übereinander angeordnete, an jeweils einer der Schienen 25 anliegende Schleifstücke
auf, die federnd in einem Träger gehaltert
sind, welcher seinerseits
über einen unter Federvorspannung stehenden Lenker an der Oberseite des Fahrzeugs
10 befestigt ist. Selbstverständlich können anstelle der dargestellten Stromübertragungseinrichtung
24 auch anbekannte dere/Ausführungsformen verwendet werden, ohne daß hierdurch die
Erfindung eingeschränkt wird. Beispielsweise können die Stromschienen 25 anstatt
vertikal übereinander auch an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet
sein, um möglichst gute Führungseigenschaften des Stromabnehmers 26 zu gewährleisten.
Des weiteren können Luftkissen- oder Magnetkissen-Führungseinrichtungen für den
Stromabnehmer 26 vorgesehen werden, um das Abheben der Schleifstücke von den zugeordneten
Stromschienen und damit eine unerwünschte Lichtbogenbildung, insbesondere bei den
erzielbaren hohen Fahrgeschwindigkeiten, mit Sicherheit auszuschließen. Derartige
zwangsgeführte Stromabnehmer sind in der Patentliteratur hinreichend beschrieben
und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden.
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Infolge der Hängebahnausführung ist die Fahrzeugzelle des Fahrzeugs
10 an ihrem Dach besonders verwindungs steif ausgebildet, was in Fig. 1 schematisch
durch einen großen Dachquerschnitt angedeutet ist. Wie eing5 bereits erwähnt wurde,
kann durch Anwendung der aus dem Flugzeugbau bekannten Leichtbauweise mit verhältnismäßig
wenig
aufwendigen Mitteln eine sehr verwindungssteife, mechanisch außerordentlich feste
Dachkonstruktion für das Fahrzeug 10 erzielt werden. Dagegen braucht der Boden des
Fahrzeugs 10 nur der Belastung durch die Nutzlast gewacheen sein, so daß hierfür
geringere Festigkeitsanforderungen als an das Dach zu stellen sind.
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Für den Fall eines Nothaltes auf freier Strecke sind an der der Stützebalken
2 abgewandten Längsseite des Fahrzeugs 10 mehrere ausklappbare Leitern 29 angeordnet,
die über die nicht dargestellten Fahrzeugtüren erreichbar sind und zur Oberseite
des Horizontalbalkens 3 führen, wodurch die Fahrgäste gefahrlos aus dem Innenraum
des Fahrzeugs 10 auf den Randstreifen des Fahrbahnbelags 4 gelangen und von dort
durch Kraftfahrzeuge weiterbefördert werden können. Die ausklappbaren Leitern 29
können in bevorzugter Weise durch nicht dargestellte Hydraulik- oder Pneumatikeinrichtungen
automatisch ausgeklappt werden, beispielsweise in Verbindung mit dem Notöffnen der
Fahrzeugtüren.
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Im eingeklappten Zustand können die Leitern 29 in Nischen oder in
SchrafNchern an der Außen- oder Innenseite des Fahrzeugs 10 versenkt angeordnet
sein.
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Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt des Verkehrssystems
nach Fig. 1, um die Lage
des Trag- und Führungssystems sowie der
Notlaufflächen besser zu veranschaulichen. Da in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen
wie in Fig. 1 verwendet sind, kann auf die entsprechenden Erläuterungen im Vorstehenden
verwiesen werden.
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Fig. 3 zeigt eine alternative Anordnung des Kragarmes 8, dessen horizontaler
Ausleger 11 gegenüber der Lage 0 gemäß den Fig. 1 und 2 um 180 versetzt sind, d.h.,
von der Mitte des Fahrzeugs 10 nach außen weisen. Dementsprechend ist auch die Lage
der Winkelschiene 13 und die Lage des Führungs-Elektromagneten 17 um 1800 geändert
worden.
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Eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung des Kragarms 8 zeigt Fig.
4, wo ein horizontaler Ausleger 11a statt an der Winkelschiene 13 als Teil des Kragarms
8 dargegestilt ist. Die Winkelschiene 13 ist hierbei mit ihrem vertikalen Schenkel
unterhalb des Auslegers 11 herumgeführt.
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Die alternative Ausbildung eines Fahrbahnträgers 31 zeigt Fig. 5,
der dort portalförmig ausgebildet ist, wobei Stützen 32, 32a und 32b nicht über
die gesamte Fahrbahnlänge durchgehend ausgebildet zu sein brauchen, sondern in Form
von Stützpfeilern ausgebildet werden können. In vorteilhafter Weise sind Horizontalbalken
33a
und 33b des Fahrbahnträgers 31 in Form von auswechselbaren Platten mit daran befestigten
Kragarmen 38, 39 für die fahrbahnseitigen Teile des Trag-, Führungs- und Antriebssystems
ausgebildet werden.
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Die einfache Auswechselbarkeit der Horizontalbalken 33a und 33b erlaubt
deren rasche und problemlose Erneuerung, wobei eine eigene Zufahrtstraße nicht notwendig
ist. Diese Art der Fahrbahnausführung kann auch in Geländeeinschnitten, halbhoch
oder unter der Erdoberfläche, angeordnet werden. Die halbhohe Anordnung - vergl.
Fig. 5 rechte Seite -hat den Vorteil, daß der Aushub für die Fahrbahn nicht abtransportiert,
sondern seitlich angefüllt werden kann.