DE4206491C2 - Meßvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Radkräfte von Magnetbahnfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Kräfte, die bei Vertikalführungsrollen von Magnetbahnfahrzeugschwebe­ gestellen bei verschiedenen Beladungszuständen der Fahrzeuge auftreten.

Die Schwebegestelle der Magnetbahnfahrzeuge weisen Permanentmagnete auf, die in Verbindung mit magnetischen Wanderfeldern, die in den entlang der Fahrstrecken angeordneten Langstatoren erzeugt werden, die Schwe­ begestelle antreiben und zumindest teilweise tragen. Entsprechend den unterschiedlichen Beladungszuständen der Schwebegestelle ist der Luft­ spalt zwischen den Langstatoren und den Permanentmagneten einzustellen.

Führungsrollen sind z. B. aus der DE 31 07 341 C2 bekannt. Sie erzeugen über ein System von Hebeln eine lineare Vertikalbewegung des Schwebegestells und damit der Magnete relativ zum Stator um die je nach Beladung sich ändernden vertikalen Kräfte durch Veränderung des magnetischen Flusses zu kompensieren. Diese Kompensation ist jedoch unter Umständen nicht ideal, so daß die Führungsrollen auch belastet werden. Diese Belastung soll aus Komfort- und konstruktiven Gründen einen bestimmten Wert nicht übersteigen. Zur Überprüfung der Regelung werden die an den Rädern auftretenden Kräfte gemessen. Bei dem Betrieb der Magnetbahnstrecke in Berlin im Jahre 1990 war es bei der Anmelderin üblich, Dehnungsmeßstreifen in dem Hebelsystem einzusetzen, die die auftretenden Kräfte während des dynamischen Fahrbetriebs über größere Strecken aufnehmen. Aus dem dynamischen Radlastverlauf wird ein Mittelwert gebildet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der große Zeitaufwand, da der Auswert- und Justiervorgang mehrmals wiederholt werden muß und so größere Streckenabschnitte belegt werden. Somit sind Eingriffe in den normalen Fahrbetrieb erforderlich. Weiterhin werden qualifizierte Fachkräfte benötigt. Umwelteinflüsse wie Seitenwind verfälschen die Meßergebnisse. Schließlich ist das Verfahren sehr störanfällig infolge Nässe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine dazu erforderliche Vorrichtung anzugeben, bei dem die Radlast der Magnet­ bahnschwebegestelle einfach und genau bestimmt werden kann. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und/oder Weiterbildungen sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen. Erfindungsgemäß wird der Magnetbahnfahrweg vollständig nachgebildet und das zu überprüfende Schwebegestell oder das komplette Fahrzeug in dieser Nachbildung zur Messung gebracht. Diese Nachbildung ist grundsätzlich wie ein Magnetbahnfahrweg aufgebaut. Die Führungsschiene des nachgebildeten Magnetbahnfahrwegs, an dem die Führungsrollen entlanggleiten, sind erfindungsgemäß in Segmente aufge­ teilt, die jeweils über Hebel mit einer Kraftmeßeinrichtung verbunden sind. Dabei sind diese Segmente so aufgeteilt, daß jeweils ein Führungsrollen­ paar ein Segment berührt. Das Schwebegestell wird belastet. Es gleicht die zusätzlichen Kräfte durch eine Veränderung des Luftspaltes aus. Die Kräfte, die die Führungsrollenpaare dennoch auf die Fahrwegsegmente ausüben, werden über Hebel zu jeweils einer Meßeinrichtung übertragen und ausge­ wertet. Vorzugsweise wird das Schwebegestell während der Messung in Fahrtrichtung verschoben. Somit wird ein möglicher Meßfehler durch ein Fließen des Führungsrollenmaterials verhindert. Mit einem handelsüblichen Wegaufnehmer wird der Verschiebeweg des Schwebegestells in der Vorrichtung erfaßt, so daß eine Verknüpfung der Meßwerte mit dem Ort möglich ist. Der aufgezeichnete Kraftverlauf aller Meßstellen wird somit über dem Verschiebeweg dargestellt. Durch Bestromen der Statoren können die Meßgrößen wie Schubkraft und Rollenlast unter betriebsnahen Bedingungen ermittelt werden. Diese Messung wird mit verschiedenen Belastungen wiederholt.

Im folgenden wird eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schwebegestell eines Magnetbahnfahrzeuges.

Fig. 2 zeigt das schematisierte zu über­ prüfende Schwebegestell aus Fig. 1 in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Magnetbahnfahrzeug und den antriebsrelevanten Teilen des Magnetbahnfahrweges mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Auf beiden Seiten des Schwebegestells 1 ist jeweils ein Magnetträger 2 mit n Permanentmagneten 3 angebracht und über Querträger 4 verbunden. Die Permanentmagnete 3 bewegen und tragen zumindest teilweise das Schwebegestell 1 entlang des Magnetbahnfahrwegs durch die in den Langstatoren 5 des Magnetbahnfahrwegs erzeugten Wanderfelder fort. Zwischen den beiden Querträgern 4 befindet sich in der Mitte die Lastwippe 7. Die Lastwippe 7 besteht aus den waagrechten Platten 12, den doppelseitigen Querhebeln 10 und den Federn 11. Der nicht dargestellte Nutzlastaufbau ist auf den waagerechten Platten 12 befestigt. Wenn sich das Schwebegestell 1 auf dem Ma­ gnetbahnfahrweg oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung befin­ det, berühren die oberen und unteren Vertikalführungsrollen 8 die horizontale Führungsleiste 6 bzw. die identisch aufgebau­ ten Fahrwegsegmente 61. Die Fahrwegsegmente 61 sind erfin­ dungsgemäß über Hebel, die vorteilhafterweise als Umlenkhebel 13 in dem Drehpunkt 14 gelagert sind, mit einem kraftmessenden Instrument, vorzugsweise einer Kraftmeßdose 15 verbunden. Man wählt vorzugsweise bei dem Umlenkhebel 13 ein Übersetzungsver­ hältnis von 1 : 1, daß so die auf Vertikalrollen 8 wirkenden Kräfte 19 mit den Kraftmeßdosen 15 ohne Umrechnung ermittelt werden können. Sobald die Lastwippe 7 stärker belastet wird, werden die Vertikalführungsrollen 8 über die Steuerhebel 9 nach unten gedrückt, dadurch das Schwebegestell 1 angehoben und so der Luftspalt zwischen den Magneten 3 und den Langstatoren 5 verringert. Somit wird die Tragkraft zwischen den Magneten 3 und den Langstatoren 5 erhöht. Bei einer Entlastung der Lastwippe 7 läuft der Vorgang entsprechend umgekehrt ab. Der Meßablauf kann mit unbestromten oder vorzugsweise bestromten Lang­ statoren 5 vorgenommen werden. Bei unbestromten Langstatoren 5 ziehen die Magnete die Statorbleche der Langstatoren 5 an, wobei die auftreten­ den Kräfte beispielsweise nur ca. 80% der im Fahrbetrieb auftretenden vertikalen Kräfte entsprechen. Deshalb wird vorteilhafterweise durch Bestromung der Langstatoren ein dem Betrieb entsprechendes vertikales Magnetfeld erzeugt. Im Fahrbetrieb auf der Strecke werden die Langsta­ toren mit einer Wechselspannung bestromt, wodurch ein Wanderfeld erzeugt wird. Die Langstatoren 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung können mit Wechselstrom oder vorteilhafterweise mit Gleichstrom bestromt werden. Die Bestromung mit einer Gleichspannung bewirkt ein stationäres Magnetfeld in den einzelnen Statorsegmenten. Der magnetische Kraftvektor in vertikaler Richtung entspricht in seiner Größe dem im Fahrbetrieb vorhandenen vertikalen Kraftvektor. Wird das Schwebegestell 1 in die Vorrichtung gebracht, ohne daß zunächst die Verschiebeeinrichtung 20 angeschlossen wird, so zentrieren sich die Magnetfelder der Einzelmagnete 3 zu den Magnetfeldern des Langstators 5 selbsttätig. (Betriebspunkt). Wird das Schwebegestell 1 mit der Verschiebeeinrichtung 20 etwas verschoben, so können über einen Wegaufnehmer fortan alle aufgezeich­ neten Meßgrößen dem Betriebspunkt zugeordnet werden. Bei dieser Vorgehensweise wird ein möglicher Meßfehler durch ein Fließen des Vulkolan-Laufbelags der Vertikalführungsrollen 8 vermieden. Man kann über einen Schub-Druckkraftaufnehmer, der vorzugsweise in der Verschie­ beeinrichtung 20 integriert ist, eine entsprechende Messung vornehmen. Die Messung wird mit verschiedenen Beladungszuständen wiederholt. Besonders einfach kann man die verschiedenen Beladungszustände durch die Belastungseinrichtungen 16 mit den Luftfederbälgen 17 dadurch errei­ chen, daß der Luftdruck in den Luftfederbälgen 17 geändert wird und so die Belastung der Lastwippen 7 geändert wird. Die Belastungseinrichtung 16 ist z. B. vorteilhafterweise mittels Rollen oder Rädern mit dem Vor­ richtungsrahmen 21 in Verschieberichtung 22 frei beweglich verbunden.

Auch wenn die vorliegenden Zeichnungen nur das Schwebegestell 1 eines Magnetbahnfahrzeuges und nicht das gesamte Magnetbahn­ fahrzeug zeigen, ist selbstverständlich auch eine Überprüfung der an den Vertikalrollen 8 auftretenden Kräfte 19 an den vollständigen Magnetbahnfahrzeugen erfindungsgemäß ohne Demon­ tage des Nutzlastaufbaus möglich. Die Belastungseinrichtung 16 muß dann so ausgeführt sein, daß das komplette Fahrzeug in ihr Platz findet. Die Krafteinwirkung auf das Fahrzeug kann an allen Stellen des Fahrzeugs oberhalb der waagerechten Platten 12 der Lastwippen 7 vorgenommen werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung der statischen Kräfte, die an vertikalen Spurführungsrollen (8) von Magnetbahnfahrzeugen auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetbahnfahrweg vollständig mit Langstatoren (5) und Vertikalführungsleisten (6) nachgebildet wird, daß die Vertikalführungsleisten (6) vollständig oder teilweise als Fahrwegsegmente (61) über Hebel (13) mit kraftmessenden Einrichtungen (15) verbunden sind, daß das zu überprüfende Magnetbahnfahrzeug (1) auf die Nachbildung gebracht wird, daß das zu überprüfende Magnetbahnfahrzeug (1) belastet wird, daß die vertikalen Kräfte (19), die die Spurführungsrollen auf die Fahrweg­ segmente (61) ausüben, mittels der kraftmessenden Einrichtungen (15) gemessen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lang­ statoren (5) ein dem Fahrbetrieb entsprechendes vertikales Magnet­ feld erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende Fahrzeug (1) während des Meßvorgangs in horizon­ taler Richtung (22) entlang der Langstatoren (5) bewegt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (13) in etwa einen rechten Winkel bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung (15) aus einer handelsüblichen Kraftmeßdose besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fahrzeug (1) verschieden belastet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetbahnfahrzeug (1) mittels einer Belastungseinrichtung (16) belastet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungseinrichtung (16) Luftfederbälge (17) enthält, die auf das Fahrzeug (1) durch den in ihnen vorhandenen Luftdruck gepreßt werden.