EP1954881B1 - Biegeträger für eine magnetschwebebahn - Google Patents

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EP1954881B1
EP1954881B1 EP06807087A EP06807087A EP1954881B1 EP 1954881 B1 EP1954881 B1 EP 1954881B1 EP 06807087 A EP06807087 A EP 06807087A EP 06807087 A EP06807087 A EP 06807087A EP 1954881 B1 EP1954881 B1 EP 1954881B1
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EP
European Patent Office
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bending
bending beam
several
previous
beam according
Prior art date
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EP06807087A
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English (en)
French (fr)
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EP1954881A1 (de
Inventor
Stefan BÖGL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Boegl Bauunternehmung GmbH and Co KG
Original Assignee
Max Boegl Bauunternehmung GmbH and Co KG
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B25/00—Tracks for special kinds of railways
    • E01B25/30—Tracks for magnetic suspension or levitation vehicles
    • E01B25/34—Switches; Frogs; Crossings

Definitions

  • the present invention relates to a carrier for a magnetic levitation railway, which has mutually along its longitudinal extension functional elements for guiding a vehicle of the magnetic levitation, wherein the carrier is designed as a bending beam of a switch assembly and elastically from a first position of a first direction of travel of the vehicle in at least a second position of a further direction of travel of a vehicle is movable.
  • a guideway of a magnetic fast train is known, which is formed of individual carriers made of steel or concrete. So that a vehicle can change the magnetic high-speed rail from one lane to the other, steel bending turnouts are used, which consist of a 75 to 150 m long steel beam, for example, which can be bent elastically with the aid of an electromechanical actuator. By a corresponding force on the steel beam a desired bending line is generated.
  • a disadvantage of this Biegeweiche is that it has a support which is made of steel in order to effect the diversion of the roadway.
  • the steel beam is also very simple designed to perform the bend in the desired manner.
  • Object of the present invention is now to provide a support which is suitable for a Biegeweiche and thereby avoids the disadvantages of a bending beam made of steel.
  • the carrier according to the invention for a magnetic levitation railway has functional elements for guiding a vehicle of the maglev train. These functional elements extend along the x-axis of the carrier, that is along the direction of travel of the vehicle.
  • the functional elements consist of side guide surfaces and sliding strips as well as of stator packets, which are part of the drive of the vehicle.
  • the arrangement of these functional elements and their distance from each other is determined by the design of the vehicle. In any case, a relatively small tolerance of these dimensions is essential to enable safe and trouble-free operation of the maglev train.
  • the carrier Due to the design of the carrier as a bending beam of a switch arrangement, it is possible to move the carrier elastically from a first position of a first direction of travel of the vehicle in at least a second position of another direction of travel of the vehicle.
  • a multiway diverter such as a 3-way diverter several positions are readily possible.
  • the carrier firmly clamped at one end and fixed at the other end in connection Carrier of the first or second direction is brought.
  • the fixed support the first and the second direction consist of concrete and close especially in the field of functional elements flush with the carrier of the Biegeweiche, so that a nearly unnoticeable crossing of the vehicle can be done via the joints between permanently laid carrier and carrier of the bending we.
  • the bending of the carrier may be bent with a single or more rectified radii of curvature or with two opposite radii of curvature, that is S-shaped to redirect the vehicle from a first direction of travel in a second direction or in a second parallel track.
  • several points can be combined with each other to change from one track to another track.
  • two or more points arrangements can be directed against each other and thus allow depending on the position of the flexures a straight ahead or a change to the other route.
  • the bending beams can be moved in several positions and thus form a multi-way switch.
  • the special feature of the present invention is that the bending beam is made essentially of concrete. This results in great advantages, which are not found in the prior art. While according to the prior art corresponding flexures were essentially made of steel to obtain an elastic member, it is now proposed to produce the bending beam of concrete and thus to obtain a bending beam, which corresponds to the construction of the rest of the guideway carrier and thus a comparable handling of the Vehicle creates. Both the accuracy of the bending radius of the wearer as well as the vibration behavior and the durability of the carrier are substantially improved over a steel beam. In particular, the use of concrete for a carrier with relatively widely separated functional elements makes the bending of the carrier difficult, but in particular leads regarding the driving behavior of the vehicle of the maglev train to particularly good results.
  • Bending beams for use in a switch assembly typically have a length of between 70 and 150 meters. This is necessary in order to achieve sufficient clearance between the two branching routes, which are permanently installed, at a large radius of the branch and also allow the vehicle of the maglev train to pass the other, not used permanently routed route.
  • the bending beam is formed of a plurality of precast concrete beams, which are arranged together and stretched by means of tendons to each other. This effectively forms a single long bending beam, which can take even the intended bend.
  • the individual precast concrete beams may for example have a length of about 15 m.
  • the bias of the tendons is so great that the carrier undergoes no tensile stress even in the bent state. This ensures that the strength of the concrete is always maintained, even when the carrier is bent to its maximum deflection. For the strength of the concrete beam, it is essential that he is always under pressure. The tendons are therefore biased so strong that this is ensured even in the outer area of the beam at each position of the wearer.
  • the bending beam in cross-section a hollow box, a high rigidity of the bending beam is obtained and still allows the bending of the concrete beam. The bending forces can thereby be reduced compared to a solid cross-section. Through a hollow box cross-section of the bending beam also receives a high torsional stiffness, which prevents rotation of the carrier.
  • the bending beam is thereby relatively easily bendable and is sufficiently elastic to be able to be returned to its original position.
  • a particularly high net mass of the bending beam is obtained. This contributes advantageously to the vibration damping of the bending beam. Special measures for vibration damping of the carrier are thus usually not required.
  • a bending beam has proven, which has a ratio of height to width of the bending beam between 1 and 1.5, preferably about 1.25.
  • a particularly good vibration damping and torsional stiffness of the carrier is achieved, which still allows the carrier to move from the first position to the second position of the further direction of travel of the vehicle. Due to the relative height with respect to the width of the support a very stable, yet elastic support is obtained. A rotation of the carrier by the bend and / or during the passage of a vehicle over the Biegeweiche is thereby reliably avoided.
  • the supporting distance of the bending beam can be chosen relatively large. Distances in the order of 15 m are thereby quite possible.
  • the width of the carrier without functional elements is large.
  • Particularly advantageous has a ratio between 2 and 3, preferably between 2 and 2.5 proved. This ratio allows a bending of the carrier in the required manner, without the driving operation of the vehicle, in particular with respect to the stator elements and the side guide rails is disturbed. A continuous, steady bending line can be achieved with such a ratio.
  • the functional elements are connected to cantilevers with the bending beam.
  • the cantilevers which may be part of the upper flange of the carrier, determine the distance of the side guide rails and the stator elements from each other.
  • the cantilevers contribute as upper flange of the bending beam to the strength of the bending beam in addition.
  • the hollow box of the bending beam itself can be made narrower than the spacing of the lateral guide rails and the stator elements requires and thus allows easier bending of the bending beam.
  • the cantilevers are made of concrete and, in particular, in one piece with the bending beam, a fast and thus relatively inexpensive production of the beam is made possible together with the cantilever arms.
  • the cantilevers can be made in one piece and in particular simultaneously with the bending beam. But they can also be tensioned by means of clamping means to the bending beam. Both can cause advantageous production and / or installation depending on the individual circumstances.
  • the cantilevers have slots perpendicular to the bending line, then it is achieved in a particularly advantageous manner that the bending line of the bending support is easier to take.
  • the tensile and compressive stresses which arise in a bending of the carrier just at the far away from the middle bending line Kragarmen be minimized thereby.
  • the bending of the bending beam made of concrete is made possible without the risk of destruction of the concrete in the region of the cantilevers.
  • the slots have a spacing of about 0.5-2 m, in particular of about 1 m from each other.
  • the bending of the bending beam made of concrete is thereby made relatively easy.
  • the cantilevers are formed as spaced brackets.
  • the consoles can be made of concrete or be made of steel.
  • they are hooked to the concrete beam to position accurate and permanently attached to the carrier can.
  • Suitable displacement means are, for example, hydraulic or electric drives, which act on the free end or in addition to intermediate areas of the bending beam.
  • the bending beam is advantageously mounted on wheels.
  • the wheels are, for example, attached to the bending beam and move the bending beam on a designated displacement track.
  • the displacement path of the bending beam is limited by stops acting along the bending beam.
  • the bending beam is thereby bent in each case to the intended stop.
  • the stops are located further away from the neutral line in the course of the bending beam, so that the bending beam conforms to a deflection of these stops and causes the predetermined, usually largely uniform rounding of the bending beam.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a plan view of a switch arrangement of a magnetic levitation railway.
  • the magnetic levitation train consists of fixed supports 1, 1 'and 1 ".
  • the supports 1 and 1' represent a first direction of travel of a vehicle of a magnetic levitation train, while the supports 1 and 1" form the second direction of travel of the vehicle.
  • a bending carrier 2 is arranged between the carriers 1 and 1 'or 1 and 1 ".
  • the bending carrier 2 is fixedly arranged in the region of the carrier 1. In the region of the carriers 1' and 1", respectively.
  • the aligned course relates in particular to guide elements for guiding a vehicle of the magnetic levitation train, which FIG. 2 be explained in more detail.
  • the shape of the carrier 1,1 'and 1 " may differ from the shape of the bending beam 2.
  • the bending beam 2 is supported by means of wheels 3.
  • the wheels 3 support the bending beam 2 with respect to a roadway 4, on which the wheels 3 roll at a bending of the bending beam 2.
  • stops 5 and 5 ' are provided along the bending beam. If a force F acts on the bending beam 2, then the bending beam 2 in its end position becomes against the stops 5, which are arranged along the bending beam 2 pressed. The track thus forms a course from the carrier 1 via the bending beam 2 to the carrier 1 'with a continuous or predetermined according to the stops 5 curvature. If the bending beam 2, however, pressed with the force F 'in a course which connects the carrier 1 and 1', the bending beam 2 is pressed against the stops 5 'and thus forms a straight line of the first direction of travel.
  • the stops 5 and 5 ' can also be arranged differently, so that, for example, a curvature takes place both in a stop against the stops 5 as well as on the stops 5' of the bending beam 2.
  • FIG. 2 shows a cross section through a bending beam 2.
  • the bending beam 2 is mounted on the wheels 3, which roll on the roadway 4.
  • the hydraulic cylinders 6 and 6 ' are of course other drives, such as electric drives with gear or rack drive conceivable.
  • drives of the wheels 3 are conceivable, which mesh, for example, on racks and thereby move the bending beam 3.
  • the bending beam 2 consists essentially of concrete, in particular a precast concrete part. Due to the usually extra-large length of the bending beam 2 of up to 150 m, the bending beam 2 advantageously consists of several precast concrete parts, which are stretched together. The stress of the concrete parts via a bias of tendons, which are arranged in cladding tubes 7 in the upper flange and lower flange of the bending beam 2.
  • the bending beam 2 is essentially produced as a hollow box in order to obtain a particularly high torsional rigidity.
  • the width b and the height h of the bending beam 2 are chosen to be approximately equal.
  • the width b of the bending beam 2 may be slightly smaller than the height h of the bending beam 2 in order to realize the bending forces for adjusting the switch with the drives easier.
  • the ratio of width b to the height h of the bending beam 2 depends inter alia on the length of the bending beam 2 and on the adjustment path of the bending beam 2.
  • the tendons in the sheaths 7 cause a bias, which is so great that the bending beam 2 even at maximum. Bending never experiences tensile stresses that would weaken the concrete. This means that, in particular on the outside area of the bending beam 2, the compressive stress applied to the concrete must be so great that the tensile stress in this area is superimposed by the higher compressive stress. As a result, the concrete of the bending beam 2 is constantly under compressive stress and maintains its strength.
  • cantilevers 8 are arranged, on the outside of the functional elements for guiding the vehicle of the maglev are arranged.
  • the functional elements consist of two oppositely arranged lateral guide rails 9, which are arranged to guide the vehicle at a defined distance from each other have to be.
  • slide strips 10 are provided, which are provided for settling of the vehicle at a standstill of the vehicle.
  • stators are arranged, which are part of the drive of the vehicle.
  • the cantilevers 8 along the bending beam 2 are not continuous, but viewed in the longitudinal direction of the bending beam 2 spaced from each other.
  • the respective slots 12 have in the longitudinal direction of the bending beam 2 at a distance a of 0.5 to 2 m, in particular of about 1 m.
  • the slots 12 between the cantilevers 8 are reduced or expanded at a bend of the bending beam 2 more or less.
  • the functional elements 9, 10 and 11 can likewise either be stretched or compressed, or are subdivided according to the length of the cantilever arms 8 and form a distance corresponding to the bending line of the bending support 2.
  • FIG. 3 shows a plan view of a bending beam 2.
  • each have a plurality of spaced apart cantilevers 8 are arranged on both sides of the bending beam 2.
  • Cantilevers 8 each have a slide strip 10, which are also spaced apart and separated by slots 12.
  • the side guide rails 9 are formed continuously. This means that the slots 12 are bridged by the side guide rail 9.
  • a corresponding expansion or compression of the side guide rails 9 is harmless for a conventional bending of the bending beam 2 for the side guide rails 9 and the leadership of the vehicle.
  • the side guide rails 9 may also be interrupted. Small distances of the individual side guide rails 9 in the longitudinal direction of the bending beam 2 can be bridged by a vehicle of the maglev train.
  • the cantilevers 8 can either be an integral part of the bending beam 2, that is, be poured together with the bending beam 2 made of concrete. Alternatively, the cantilevers 8 may be individual parts made of concrete or steel, which are clamped to the bending beam 2. The clamping of the cantilevers 8 to the bending beam 2 can be done for example by means of transversely to the longitudinal direction of the bending beam 2 continuous tension rods, with which additionally the side guide rails 9 can be attached.
  • the present invention is not limited to the illustrated embodiments. Modifications within the scope of the claims are possible at any time.
  • the bearing of the bending beam, the shape of the bending beam 2 and the introduction of force and the drive means may be performed differently than in the embodiment. It is essential in any case that a bending of the bending beam 2 can take place in the intended manner and the bending beam 2 is still so stable that it allows a torsional stiffness and low-vibration passage of a vehicle of the maglev train.
  • a steel switch significantly improved durability, ie an extended life of the switch obtained.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger für eine Magnetschwebebahn, der beiderseitig entlang seiner Längserstreckung Funktionselemente zur Führung eines Fahrzeuges der Magnetschwebebahn aufweist, wobei der Träger als Biegeträger einer Weichenanordnung ausgebildet ist und elastisch aus einer ersten Position einer ersten Fahrtrichtung des Fahrzeuges in zumindest eine zweite Position einer weiteren Fahrtrichtung eines Fahrzeuges bewegbar ist.
  • Aus der DE 44 16 820 A1 ist ein Fahrweg einer Magnetschnellbahn bekannt, welcher aus einzelnen Trägern aus Stahl oder Beton bebildet ist. Damit ein Fahrzeug der Magnetschnellbahn von einer Fahrspur zur anderen wechseln kann, werden Stahlbiegeweichen benutzt, die aus einem z.B. 75 - 150 m langen Stahlträger bestehen, der mit Hilfe eines elektromechanischen Stellantriebes elastisch gebogen werden kann. Durch eine entsprechende Krafteinwirkung auf den Stahlträger wird eine gewünschte Biegelinie erzeugt. Nachteilig bei dieser Biegeweiche ist es, dass sie einen Träger aufweist, welcher aus Stahl gefertigt ist um die Abzweigung der Fahrbahn bewirken zu können. Der Stahlträger ist darüber hinaus sehr einfach ausgestaltet um die Biegung in gewünschter Weise durchführen zu können. Durch die Verwendung von Stahl als Material für die Biegeweiche wird darüber hinaus in nachteiliger Weise das Schwingungsverhalten des Trägers negativ beeinflusst. Durch die geringe Masse des Stahls und die insbesondere in einer Kurvenfahrt auf den Träger wirkenden Kräfte werden relativ hohe Schwingungen in dem Träger zu erwarten sein. Dies führt zu einer unruhigen Fahrt des Fahrzeuges der Magnetschwebebahn.
  • Auch in der DE 202 08 421 U1 und der DE 10 2004 015 495 A1 sind Biegeträger aus Stahl für eine Spurwechseleinrichtung offenbart. Die darin gezeigten Querschnitte der Träger weisen eine geringe Breite auf, um entsprechend leicht entlang ihrer x-Achse gebogen werden zu können. Die Torsionssteifigkeit eines solchen Trägers ist ebenso wie die Schwingungsempfindlichkeit als nachteilig zu bewerten. Dies zeigt insbesondere auch die Verwendung eines Schwingungsdämpfers, welcher an dem Biegeträger der DE 10 2004 015 495 A1 angeordnet ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr einen Träger zu schaffen, welcher für eine Biegeweiche geeignet ist und dabei die Nachteile eines Biegeträgers aus Stahl vermeidet.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Träger mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Der erfindungsgemäße Träger für eine Magnetschwebebahn weist Funktionselemente zur Führung eines Fahrzeuges der Magnetschwebebahn auf. Diese Funktionselemente erstrecken sich entlang der x-Achse des Trägers, das heißt entlang der Fahrtrichtung des Fahrzeuges. Die Funktionselemente bestehen aus Seitenführungsflächen und Gleitleisten sowie aus Statorpaketen, welche Teil des Antriebs des Fahrzeuges sind. Die Anordnung dieser Funktionselemente und deren Abstand voneinander ist durch die Bauweise des Fahrzeuges bestimmt. Wesentlich ist jedenfalls eine relativ geringe Toleranz dieser Maße um einen sicheren und problemlosen Betrieb der Magnetschwebebahn zu ermöglichen.
  • Durch die Ausbildung des Trägers als Biegeträger einer Weichenanordnung ist es möglich den Träger elastisch aus einer ersten Position einer ersten Fahrtrichtung des Fahrzeuges in zumindest eine zweite Position einer weiteren Fahrtrichtung des Fahrzeuges zu bewegen. Bei einer Mehrwegeweiche, z.B. einer 3-Wegeweiche sind auch mehrere Positionen ohne weiteres möglich. Dabei ist üblicherweise vorgesehen, dass der Träger an einem Ende fest eingespannt und an dem anderen Ende in Anschluss an fest verlegte Träger der ersten oder zweiten Fahrtrichtung gebracht wird. Die fest verlegten Träger der ersten und der zweiten Fahrtrichtung bestehen aus Beton und schließen insbesondere im Bereich der Funktionselemente bündig an den Träger der Biegeweiche an, so dass eine nahezu unbemerkbare Überfahrt des Fahrzeuges über die Stoßstellen zwischen fest verlegtem Träger und Träger der Biegeweiche erfolgen kann. Die Biegung des Trägers kann mit einem einzigen oder mehreren gleichgerichteten Krümmungsradien oder auch mit zwei entgegengerichteten Krümmungsradien, das heißt s-förmig gebogen werden um das Fahrzeug aus einer ersten Fahrtrichtung in eine zweite Fahrtrichtung oder in einen zweiten parallel verlaufenden Fahrweg umzuleiten. Ebenso können mehrere Weichen miteinander kombiniert werden um von einem Fahrweg auf einen weiteren Fahrweg zu wechseln. Dabei können zwei oder mehrere Weichenanordnungen gegeneinandergerichtet sein und damit je nach Stellung der Biegeweichen eine Geradeausfahrt oder einen Wechsel auf den anderen Fahrweg erlauben. Auch können die Biegeträger in mehrere Positionen bewegt werden und damit eine Mehrwegeweiche bilden.
  • Das Besondere der vorliegenden Erfindung ist es, dass der Biegeträger im Wesentlichen aus Beton hergestellt ist. Hierdurch ergeben sich große Vorteile, welche im Stand der Technik bisher nicht zu finden sind. Während gemäß Stand der Technik entsprechende Biegeweichen im Wesentlichen aus Stahl hergestellt wurden um ein elastisches Bauteil zu erhalten, wird nunmehr vorgeschlagen den Biegeträger aus Beton herzustellen und damit einen Biegeträger zu erhalten, welcher von seiner Bauweise dem übrigen Fahrwegträger entspricht und damit auch ein vergleichbares Fahrverhalten des Fahrzeuges schafft. Sowohl die Genauigkeit des Biegeradiuses des Trägers als auch das Schwingungsverhalten und die Dauerhaftigkeit des Trägers sind gegenüber einem Stahlträger wesentlich verbessert. Insbesondere die Verwendung von Beton für einen Träger mit relativ weit voneinander entfernten Funktionselementen macht die Biegung des Trägers schwierig, führt jedoch insbesondere bezüglich des Fahrverhaltens des Fahrzeuges der Magnetschwebebahn zu besonders guten Ergebnissen.
  • Biegeträger zur Verwendung in einer Weichenanordnung weisen üblicherweise eine Länge zwischen 70 und 150 Metern auf. Dies ist erforderlich um genügend Freiraum zwischen den beiden abzweigenden Fahrstrecken, welche fest verlegt sind, bei einem zulässigen großen Radius der Abzweigung zu erreichen und außerdem damit das Fahrzeug der Magnetschwebebahn die andere, nicht befahrene fest verlegte Fahrstrecke passieren zu können. Zur Herstellung derart langer Biegeträger aus Beton ist es daher vorteilhaft, wenn der Biegeträger aus mehreren Betonfertigteilträgern gebildet ist, welche aneinander angeordnet und mittels Spannglieder aneinander gespannt sind. Damit bildet sich wirkungsmäßig ein einziger langer Biegeträger, welcher gleichmäßig die vorgesehene Biegung einnehmen kann. Die einzelnen Betonfertigteilträger könne beispielsweise eine Länge von etwa 15 m aufweisen.
  • Vorteilhafterweise ist die Vorspannung der Spannglieder so groß, dass der Träger auch im gebogenen Zustand keine Zugspannung erfährt. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Festigkeit des Betons stets erhalten bleibt, auch wenn der Träger in seine maximale Auslenkung gebogen ist. Für die Festigkeit des Betonträgers ist es wesentlich, dass er stets unter Druck steht. Die Spannglieder sind daher so stark vorgespannt, dass dies auch im bogenäußeren Bereich des Trägers an jeder Position des Trägers sicher gestellt ist.
  • Ist der Biegeträger im Querschnitt ein Hohlkasten, so wird eine hohe Steifigkeit des Biegeträgers erhalten und dennoch die Biegung des Betonträgers ermöglicht. Die Biegekräfte können hierdurch gegenüber einem Vollquerschnitt reduziert werden. Durch einen Hohlkastenquerschnitt erhält der Biegeträger darüber hinaus eine hohe Torsionssteifigkeit, welche eine Verdrehung des Trägers verhindert.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beton des Biegeträgers einen geringen E-Modul, beispielsweise E = 28.000 aufweist. Dies kann beispielsweise mittels eines leichten Normalbetons, oder mittels eines Leichtbetons mit Liapor-Zuschlag erreicht werden. Der Biegeträger wird hierdurch relativ leicht biegbar und ist genügend elastisch um in seine Ausgangsposition zurückgebracht werden zu können. Durch die Verwendung von Beton für den Biegeträger wird eine besonders hohe Eigenmasse des Biegeträgers erhalten. Dies trägt in vorteilhafter Weise zur Schwingungsdämpfung des Biegeträgers bei. Spezielle Maßnahmen zur Schwingungsdämpfung des Trägers sind hierdurch üblicherweise nicht erforderlich.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich ein Biegeträger erwiesen, welcher ein Verhältnis von Höhe zu Breite des Biegeträges zwischen 1 und 1,5 vorzugsweise etwa 1,25 aufweist. Hierdurch wird eine besonders gute Schwingungsdämpfung und Torsionssteifigkeit des Trägers erzielt, welche es trotzdem noch ermöglicht den Träger von der ersten Position in die zweite Position der weiteren Fahrtrichtung des Fahrzeuges zu bewegen. Durch die bezüglich der Höhe relativ breite Ausführung des Trägers wird eine sehr stabiler und dennoch elastischer Träger erhalten. Eine Verdrehung des Trägers durch die Biegung und/oder bei der Überfahrt eines Fahrzeuges über die Biegeweiche wird hierdurch zuverlässig vermieden. Darüber hinaus wird ermöglicht, dass der Abstützabstand des Biegeträgers relativ groß gewählt werden kann. Abstände in der Größenordnung von 15 m sind hierdurch durchaus möglich.
  • Auch in Bezug auf die Gesamtbreite des Trägers mit den Funktionselementen ist die Breite des Trägers ohne Funktionselemente groß. Besonders vorteilhaft hat sich ein Verhältnis zwischen 2 und 3, vorzugsweise zwischen 2 und 2,5 erwiesen. Dieses Verhältnis erlaubt eine Biegung des Trägers in erforderlicher Weise, ohne dass der Fahrbetrieb des Fahrzeugs, insbesondere bezüglich der Statorelemente und der Seitenführschienen gestört wird. Eine kontinuierliche, stetige Biegelinie kann mit einem derartigen Verhältnis erzielt werden.
  • Um das Biegen des Trägers zu erleichtern ist es vorteilhaft, wenn die Funktionselemente mit Kragarmen mit dem Biegeträger verbunden sind. Die Kragarme, welche Teil des Obergurtes des Trägers sein können, bestimmen den Abstand der Seitenführungsschienen und der Statorelemente voneinander. Die Kragarme tragen als Obergurt des Biegeträgers zur Festigkeit des Biegeträgers zusätzlich bei. Der Hohlkasten des Biegeträgers selbst kann schmaler gestaltet werden als es der Abstand der Seitenführungsschienen und der Statorelemente erfordert und ermöglicht somit eine einfachere Biegung des Biegeträgers.
  • Sind die Kragarme aus Beton und insbesondere einteilig mit dem Biegeträger hergestellt, so ist eine schnelle und damit relativ kostengünstige Herstellung des Trägers zusammen mit den Kragarmen ermöglicht. Die Kragarme können dabei einteilig und insbesondere auch gleichzeitig mit dem Biegeträger hergestellt sein. Sie können aber auch mittels Spannmittel an den Biegeträger angespannt sein. Beides kann je nach den individuellen Umständen eine vorteilhafte Herstellung und/oder Montage bewirken.
  • Weisen die Kragarme senkrecht zur Biegelinie Schlitze auf, so wird in besonders vorteilhafter Weise bewirkt, dass die Biegelinie des Biegeträgers leichter einzunehmen ist. Die Zug- und Druckspannungen, welche bei einer Biegung des Trägers gerade an den weit von der mittleren Biegelinie entfernt liegenden Kragarmen entstehen werden hierdurch minimiert. Das Biegen des Biegeträgers aus Beton wird ohne der Gefahr einer Zerstörung des Betons im Bereich der Kragarme ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise haben die Schlitze einen Abstand von etwa 0,5 -2 m, insbesondere von etwa 1 m voneinander. Das Biegen des Biegeträgers aus Beton wird hierdurch relativ einfach ermöglicht.
    Alternativ zur Ausgestaltung der Kragarme als integriertes Element des Trägers, kann vorgesehen sein, dass die Kragarme als beabstandete Konsolen ausgebildet sind. Die Konsolen können dabei beispielsweise aus Beton oder aus Stahl hergestellt sein. Vorteilhafterweise werden sie an den Betonträger angespannt um positionsgenau und dauerhaft an dem Träger befestigt werden zu können.
  • Zur Biegung des Biegeträgers sind Verschiebemittel vorgesehen, welche zumindest auf das freie Ende des Biegeträgers einwirken und den Biegeträger in die gewünschte Position verbiegen bzw. verschieben. Geeignete Verschiebemittel sind beispielsweise hydraulische oder elektrische Antriebe, welche auf das freie Ende oder zusätzlich auch auf dazwischenliegende Bereiche des Biegeträgers einwirken.
  • Um eine reibungsarme Verschiebung des Trägers zu bewirken, ist der Biegeträger vorteilhafterweise auf Laufrädern gelagert. Die Laufräder sind beispielsweise an dem Biegeträger befestigt und verfahren den Biegeträger auf einer dafür vorgesehenen Verschiebefahrbahn.
  • Um eine weitgehend gleichmäßige bzw. vorbestimmte Krümmung des Biegeträgers zu erhalten, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Verschiebeweg des Biegeträgers durch entlang des Biegeträgers wirkende Anschläge begrenzt ist. Der Biegeträger wird hierdurch jeweils bis zu dem vorgesehenen Anschlag gebogen. Die Anschläge sind im Verlauf des Biegeträgers immer weiter von der neutralen Linie entfernt angeordnet, so dass sich der Biegeträger bei einer Auslenkung an diese Anschläge anschmiegt und die vorbestimmte, meist weitgehend gleichmäßige Rundung des Biegeträgers bewirkt.
  • Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Weichenanordnung;
    Figur 2
    einen schematischen Querschnitt durch einen Biegeträger und
    Figur 3
    eine Draufsicht auf einen Biegeträger.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Weichenanordnung einer Magnetschwebebahn. Die Magnetschwebebahn besteht aus fest angeordneten Trägern 1, 1' und 1". Die Träger 1 und 1' stellen eine erste Fahrtrichtung eines Fahrzeuges einer Magnetschwebebahn dar, während die Träger 1 und 1" die zweite Fahrrichtung des Fahrzeuges bilden. Zum wahlweisen Befahren der ersten oder der zweiten Fahrtrichtung ist zwischen den Trägern 1 und 1' bzw. 1 und 1" ein Biegeträger 2 angeordnet. Der Biegeträger 2 ist im Bereich des Trägers 1 fest angeordnet. Im Bereich der Träger 1' bzw. 1" ist er bewegbar: Die Bewegung wird mit der Einleitung einer Kraft F oder F' erzielt, welche am Ende des Biegeträgers 2 oder auf die Länge des Biegeträgers 2 verteilt auf den Biegeträger 2 einwirkt. Die Kraft F bzw. F' bewirkt, dass der Biegeträger 2 an seinem freien Ende entweder fluchtend mit dem Träger 1' oder mit dem Träger 1" verläuft. Der fluchtende Verlauf bezieht sich insbesondere auf Führungselemente zur Führung eines Fahrzeuges der Magnetschwebebahn, welche zur Figur 2 näher erläutert werden. Die Form der Träger 1,1' und 1" kann von der Form des Biegeträgers 2 hingegen abweichen.
  • Der Biegeträger 2 ist mittels Laufräder 3 gelagert. Die Laufräder 3 stützen den Biegeträger 2 gegenüber einer Fahrbahn 4 ab, auf welcher die Laufräder 3 bei einer Verbiegung des Biegeträgers 2 abrollen.
  • Um den Verschiebeweg des Biegeträgers 2 derart zu begrenzen, dass ein vorbestimmter Verlauf des Biegeträgers 2 erhalten wird, ist vorgesehen, dass entlang des Biegeträgers 2 Anschläge 5 bzw. 5' vorgesehen sind. Wirkt eine Kraft F auf den Biegeträger 2, so wird der Biegeträger 2 in seiner Endstellung gegen die Anschläge 5, welche entlang des Biegeträgers 2 angeordnet sind angedrückt. Der Fahrweg bildet damit einen Verlauf von dem Träger 1 über den Biegeträger 2 zu dem Träger 1' mit einer kontinuierlichen bzw. einer gemäß den Anschlägen 5 vorbestimmten Krümmung. Wird der Biegeträger 2 hingegen mit der Kraft F' in einen Verlauf gedrückt, welcher die Träger 1 und 1' verbindet, so wird der Biegeträger 2 gegen die Anschläge 5' gedrückt und bildet somit einen geradlinigen Verlauf der ersten Fahrtrichtung. Selbstverständlich können die Anschläge 5 bzw. 5' auch anders angeordnet sein, so dass beispielsweise eine Krümmung sowohl bei einem Anschlag an die Anschläge 5 als auch an die Anschläge 5' des Biegeträgers 2 erfolgt.
  • Der lichte Abstand der beiden Träger 1 und 1' muss derart groß sein, dass ein Fahrzeug sowohl bei einer ersten Fahrtrichtung als auch bei einer zweiten Fahrtrichtung den jeweils stillgelegten Träger 1' bzw. 1" nicht kontaktiert.
  • Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Biegeträger 2. Der Biegeträger 2 ist auf den Laufrädern 3 gelagert, welche auf der Fahrbahn 4 abrollen. Ein Antrieb 6, hier schematisch als ein Hydraulikzylinder dargestellt, drückt mit einer Kraft F gegen eine Seitenwand des Biegeträgers 2 und verschiebt den Biegeträger 2 hierdurch auf der Fahrbahn 4 bis er mit dem Anschlag 5 Kontakt hat. Soll die andere Fahrtrichtung befahren werden, so drückt ein gegenüber dem Antrieb 6 angeordneter weiterer Antrieb 6' mit einer Kraft F' gegen eine Seitenwand des Biegeträgers 2 und verschiebt den Biegeträger 2 auf seinen Laufrädern 3 und der Fahrbahn 4 bis er gegen den Anschlag 5' gedrückt wird. Anstelle der Hydraulikzylinder 6 und 6' sind selbstverständlich auch andere Antriebe, beispielsweise elektrische Antriebe mit Getriebe oder Zahnstangenantrieb denkbar. Auch sind Antriebe der Laufräder 3 denkbar, welche beispielsweise auf Zahnstangen kämmen und dabei den Biegeträger 3 verschieben.
  • Im Folgenden wird der Biegeträger 2 näher erläutert. Der Biegeträger 2 besteht im Wesentlichen aus Beton, insbesondere aus einem Betonfertigteil. Aufgrund der üblicherweise besonders großen Länge des Biegeträgers 2 von bis zu 150 m besteht der Biegeträger 2 vorteilhafterweise aus mehreren Betonfertigteilen, welche aneinander gespannt sind. Die Spannung der Betonteile erfolgt über eine Vorspannung von Spanngliedern, welche in Hüllrohren 7 im Obergurt und Untergurt des Biegeträgers 2 angeordnet sind.
  • Der Biegeträger 2 ist im Wesentlichen als Hohlkasten hergestellt, um eine besonders hohe Torsionssteifigkeit zu erhalten. Um die Biegesteifigkeit in der Querrichtung des Biegeträgers 2 sehr hoch zu machen um einen formstabilen Träger zu erhalten, ist die Breite b und die Höhe h des Biegeträgers 2 etwa gleich gewählt. Gegebenenfalls kann die Breite b des Biegeträgers 2 geringfügig kleiner als die Höhe h des Biegeträgers 2 sein, um die Biegekräfte zur Verstellung der Weiche mit den Antrieben leichter realisieren zu können. Im Einzelfall hängt das Verhältnis von Breite b zur Höhe h des Biegeträgers 2 unter anderem auch von der Länge des Biegeträgers 2 und von dem Verstellweg des Biegeträgers 2 ab. Für die Stabilität des Biegeträgers 2 bei einer Überfahrt mit einem Fahrzeug der Magnetschwebebahn ist es jedoch vorteilhafter, wenn der Biegeträger 2 möglichst breit ausgeführt ist.
  • Die Spannglieder in den Hüllrohren 7 bewirken eine Vorspannung, welche so groß ist, dass der Biegeträger 2 auch bei maximaler. Verbiegung keinesfalls Zugspannungen erfährt, welche den Beton schwächen würden. Dies bedeutet, dass insbesondere am kurvenäußeren Bereich des Biegeträgers 2 die auf den Beton aufgebrachte Druckspannung so groß sein muss, dass die Zugspannung in diesem Bereich von der höheren Druckspannung überlagert wird. Hierdurch steht der Beton des Biegeträgers 2 ständig unter Druckspannung und erhält seine Festigkeit.
  • Am Obergurt des Biegeträgers 2 sind Kragarme 8 angeordnet, an deren Außenseite die Funktionselemente zur Führung des Fahrzeuges der Magnetschwebebahn angeordnet sind. Die Funktionselemente bestehen aus zwei gegenüberliegend angeordnete Seitenführungsschienen 9, welche zur Führung des Fahrzeuges in einem definierten Abstand voneinander angeordnet sein müssen. An der Oberseite des Kragarmes 8 sind Gleitleisten 10 vorgesehen, welche zum Absetzten des Fahrzeuges im Stillstand des Fahrzeuges vorgesehen sind. An der Unterseite der Kragarme 8 sind Langstatoren angeordnet, welche Teil des Antriebs des Fahrzeuges sind. Um die Verbiegung des Biegeträgers 2 zu erleichtern sind die Kragarme 8 entlang des Biegeträgers 2 nicht durchgehend, sondern in Längsrichtung des Biegeträgers 2 gesehen beabstandet voneinander angeordnet. Die jeweiligen Schlitze 12 weisen dabei in Längsrichtung des Biegeträgers 2 einen Abstand a von 0,5 bis 2 m, insbesondere von etwa 1 m auf. Hierdurch ist die Biegung des Biegeträgers 2 gegenüber durchgehenden Kragarmen 8 deutlich vereinfacht. Die Schlitze 12 zwischen den Kragarmen 8 werden bei einer Biegung des Biegeträgers 2 mehr oder weniger verringert bzw. erweitert. Die Funktionselemente 9,10 und 11 können dabei ebenfalls entweder gedehnt oder gestaucht werden, oder sind entsprechend der Länge der Kragarme 8 unterteilt und bilden einen entsprechend der Biegelinie des Biegeträgers 2 verlaufenden Abstand zueinander.
  • Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Biegeträger 2. Entlang des Biegeträgers 2 sind auf beiden Seiten des Biegeträgers 2 jeweils eine Vielzahl voneinander beanstandeter Kragarme 8 angeordnet. Kragarme 8 weisen jeweils eine Gleitleiste 10 auf, welche ebenfalls voneinander beabstandet und durch Schlitze 12 voneinander getrennt sind. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Seitenführungsschienen 9 durchgehend ausgebildet. Das bedeutet, dass die Schlitze 12 von der Seitenführungsschiene 9 überbrückt werden. Eine entsprechende Dehnung oder Stauchung der Seitenführungsschienen 9 ist bei einer üblichen Biegung des Biegeträgers 2 unschädlich für die Seitenführungsschienen 9 und die Führung des Fahrzeuges. Die Seitenführungsschienen 9 können allerdings ebenfalls unterbrochen sein. Geringe Abstände der einzelnen Seitenführungsschienen 9 in Längsrichtung des Biegeträgers 2 sind von einem Fahrzeug der Magnetschwebebahn überbrückbar.
  • Die Kragarme 8 können entweder integraler Bestandteil des Biegeträgers 2 sein, das heißt zusammen mit dem Biegeträger 2 aus Beton gegossen sein. Alternativ können die Kragarme 8 einzelne Teile aus Beton oder Stahl sein, welche an den Biegeträger 2 angespannt werden. Das Anspannen der Kragarme 8 an den Biegeträger 2 kann beispielsweise mittels quer zur Längsrichtung des Biegeträgers 2 durchlaufender Spannstäbe erfolgen, mit welchen zusätzlich auch die Seitenführschienen 9 befestigt sein können.
  • Vorzugsweise ist eine Gesamtbreite B des Biegeträgers 2 einschließlich der Kragarme 8 und der Seitenführungsschienen 9 im Verhältnis zur Breite b des Biegeträgers 2 ohne Kragarme 8 zwischen 2 und 3, vorzugsweise zwischen 2 und 2,5 (2>B/b>3). Es wird hierdurch eine stabiler Biegeträger 2 geschaffen, welcher dennoch in die gewünschte Kurvenform gebracht werden kann. Um eine elastische Biegung des Betonbiegeträgers 2 zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Beton ein geringen E-Modul, beispielsweise E = 28.000 aufweist. Es wird hierdurch ein biegeweicher Betonbiegeträger 2 geschaffen, welcher auch bei vielmaliger Biegung der auftretenden Belastung Stand hält, ohne dass es beispielsweise zu unzulässigen Rissen in dem Beton kommt. Gerade die Verwendung eines solchen Betons für die Herstellung des Biegeträgers 2 ermöglicht bzw. benötigt die Gestaltung des Biegeträgers 2 als Hohlkasten mit relativ großen Ausmaßen. Der Biegeträger 2 wird hierdurch trotz Verwendung eines solchen Betons tragfähig für die Überfahrt eine Fahrzeuges des Magnetschwebebahn.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind jederzeit möglich. Insbesondere kann die Lagerung der Biegeträger, die Form des Biegeträgers 2 sowie die Krafteinleitung und die Antriebsmittel anders als in dem Ausführungsbeispiel ausgeführt sein. Wesentlich ist jedenfalls, dass eine Biegung des Biegeträgers 2 in vorgesehener Weise erfolgen kann und der Biegeträger 2 dennoch so stabil ist, dass er eine Torsionssteife und schwingungsarme Überfahrt eines Fahrzeuges der Magnetschwebebahn ermöglicht. Außerdem wird zusätzlich eine gegenüber einer Stahlweiche deutlich verbesserte Dauerhaftigkeit, d.h. eine verlängerte Lebenszeit der Weiche erhalten.

Claims (18)

  1. Träger für eine Magnetschwebebahn, der beiderseitig entlang seiner Längserstreckung Funktionselemente (9,10,11) zur Führung eines Fahrzeuges der Magnetschwebebahn aufweist, wobei der Träger als Biegeträger (2) einer Weichenanordnung ausgebildet ist und elastisch aus einer ersten Position einer ersten Fahrtrichtung des Fahrzeuges in zumindest eine zweite Position einer weiteren Fahrtrichtung des Fahrzeuges bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (2) im wesentlichen aus Beton hergestellt ist.
  2. Träger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (2) aus mehreren Betonfertigteilen gebildet ist, die mittels Spannglieder aneinandergespannt sind.
  3. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Spannglieder so groß ist, dass der Biegeträger (2) auch im gebogenen Zustand keine Zugspannung erfährt.
  4. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (2) im Querschnitt ein Hohlkasten ist. :
  5. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton des Biegeträgers (2) einen geringen E-Modul, beispielsweise E=28.000 aufweist.
  6. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (2) zur Schwingungsdämpfung eine hohe Eigenmasse aufweist.
  7. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (2) eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist.
  8. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Höhe (h) zur Breite (b) des Biegeträgers (2) zwischen 1 und 1,5, vorzugsweise etwa 1,25 beträgt.
  9. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Breite (B) des Biegeträgers (2) mit den Funktionselementen (9) zur Breite (b) des Biegeträgers (2) ohne Funktionselemente (9) zwischen 2 und 3, vorzugsweise zwischen 2 und 2,5 beträgt.
  10. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente. (9,10,11) mit Kragarmen (8) mit dem Biegeträger (2) verbunden sind.
  11. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragarme (8) aus Beton und insbesondere einteilig mit dem Biegeträger (2) hergestellt sind.
  12. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragarme (8) einen Obergurt des Biegeträgers (2) bilden.
  13. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragarme (8) senkrecht zur Biegelinie Schlitze (12) aufweisen.
  14. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (12) einen Abstand (a) von etwa 0,5 bis 2 m, insbesondere von etwa 1 m aufweisen.
  15. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragarme (8) in Längsrichtung des Biegeträgers (2) beabstandete Konsolen sind.
  16. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Biegeträger (2) Verschiebemittel, insbesondere hydraulische oder elektrische Antriebe (6) zum Verbiegen des Biegeträgers (2) in die gewünschte Position zugeordnet sind.
  17. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (2) auf Laufräder (3) gelagert ist.
  18. Träger nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebeweg des Biegeträgers (2) durch entlang des Biegeträgers (2) wirkende Anschläge (5,5') begrenzt ist zur Erzielung eines vorbestimmten, insbesondere gleichmäßigen Kurvenverlaufes.
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