EP4069907A1 - Weichenanordnung für ein spurgebundenes fahrzeug - Google Patents

Weichenanordnung für ein spurgebundenes fahrzeug

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EP4069907A1
EP4069907A1 EP20838458.6A EP20838458A EP4069907A1 EP 4069907 A1 EP4069907 A1 EP 4069907A1 EP 20838458 A EP20838458 A EP 20838458A EP 4069907 A1 EP4069907 A1 EP 4069907A1
Authority
EP
European Patent Office
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switch
switch arrangement
guide
segment
arrangement
Prior art date
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Application number
EP20838458.6A
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English (en)
French (fr)
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EP4069907B1 (de
EP4069907C0 (de
Inventor
Stefan Porten
Stefan Boegl
Bert Zamzow
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Max Boegl Stiftung and Co KG
Original Assignee
Max Boegl Stiftung and Co KG
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Publication date
Application filed by Max Boegl Stiftung and Co KG filed Critical Max Boegl Stiftung and Co KG
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Publication of EP4069907C0 publication Critical patent/EP4069907C0/de
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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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E01B7/02—Tongues; Associated constructions
    • E01B7/08—Other constructions of tongues, e.g. tilting about an axis parallel to the rail, movable tongue blocks or rails
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2202/00—Characteristics of moving parts of rail systems, e.g. switches, special frogs, tongues
    • E01B2202/02—Nature of the movement
    • E01B2202/021—Turning or tilting or elastically bending
    • E01B2202/024—Turning or tilting or elastically bending about vertical axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2202/00—Characteristics of moving parts of rail systems, e.g. switches, special frogs, tongues
    • E01B2202/02—Nature of the movement
    • E01B2202/025—Pure translation

Definitions

  • the present invention relates to a switch arrangement for a track-bound vehicle having at least two articulated switch segments which are movably mounted with respect to a base area, at least one switch segment having a drive.
  • lane-bound vehicles can be routed from at least one route through the switch to one of at least two additional routes.
  • DE 2247551 A1 discloses a switch arrangement with a plurality of switch segments connected to one another in an articulated manner and movably mounted with respect to a base area, a switch position of the switch arrangement being able to be influenced by means of drives arranged on each switch segment.
  • the disadvantage here is the limited flexibility of the switch arrangement, which manifests itself, for example, in the fact that the switch arrangement can only be moved in one direction, or that in the curved position there are comparatively large gaps between the switch segments, which are or are problematic for the suspension technology cause shocks when passing through.
  • the object of the present invention is thus to further develop the switch arrangement according to the prior art in such a way that the disadvantages mentioned are overcome.
  • switch arrangement according to the invention for a track-bound vehicle with at least two jointly connected switch segments and movably mounted with respect to a base area, with at least one switch segment having a drive, it is proposed that at least two switch segments are connected to one another by a joint that has at least two degrees of freedom of rotation and / or at least one degree of translational freedom, which is optionally designed with at least one additional degree of rotational freedom.
  • the possible combinations of the degrees of freedom of movement of the joint allow, for example, the switch arrangement to be moved in different directions. As will be shown later, this also enables an X-shaped switch, for example, next to a Y-shaped switch. Furthermore, torsional moments that may act on the switch arrangement can be at least partially avoided with a joint with the corresponding degree of freedom. Asymmetrical weight loads when a vehicle is passing through can also be absorbed by the joint. A degree of translational freedom allows the switch arrangement to be stretched or compressed. On the one hand, a gap width between the switch segments can be set in each position. On the other hand, it is thus possible to make the switch arrangement more compact, since the switch arrangement does not necessarily have to follow a circular path during movement.
  • An axis of rotation can, for example, run parallel to the plane of the travel path or parallel to the base area and at the same time essentially parallel to a direction of travel of the vehicle. This degree of freedom can prevent a transfer of the torsional moments already described between the switch segments of the switch arrangement.
  • a further axis of rotation can, for example, run level parallel to the travel path or parallel to the base area and at the same time essentially perpendicular to the direction of travel of the vehicle. This degree of freedom can intercept the already described asymmetrical weight load when driving through the vehicle.
  • the switch segments are made of steel and / or concrete, for example. They can be shaped similarly to fixed routes before and after the switch arrangement.
  • the switch segments can be essentially U-shaped, in particular with an overhanging section on the underside of which a reaction rail of a suspension system can be arranged.
  • the individual switch segments can all be the same Own length. However, it is also conceivable that individual turnout segments are longer or shorter. In particular, one end segment of a switch arm can be made longer than the other segments.
  • a single, longer segment can, for example, be made up of several segments that are firmly connected to one another.
  • the joint is preferably arranged centrally on at least one end face of the switch segments.
  • the vehicle is, for example, a magnetic levitation train and, in particular, a magnetic levitation train that works on the short stator principle.
  • the active elements of the levitation system and the drive of the vehicle are arranged, for example, exclusively in the vehicle.
  • the roadway and in particular the switch arrangement have in particular a current-carrying rail for transmitting energy into the vehicle.
  • the base of the switch arrangement can be formed by one or more concrete slabs.
  • a concrete layer or one or more steel girders can be arranged underneath, for example. If the turnout arrangement is part of an elevated track, the base is arranged, for example, on supports or supports.
  • the drive is preferably designed as an electric motor with a corresponding power transmission device.
  • the switch arrangement has exactly one drive for each movable switch arm.
  • the drive is in particular connected to the end segment of the switch arm.
  • the force transmission device can be a threaded rod, for example.
  • the drive can be rotatably mounted in order to move the driven to enable a segment along a curved path. In an emergency, for example in the event of a power failure, it is advantageous if the drive can also be adjusted manually.
  • the switch arrangement can in particular have a movable switch arm.
  • a Y-switch can be implemented that guides the vehicle from a fixed route to one of two other fixed routes.
  • the switch arrangement can have four movable switch arms.
  • an X-switch can be implemented that enables vehicles on two parallel fixed routes with a very small track center distance to change lanes on both sides, without having to widen the track center distance in the switch area. This in turn enables high speeds in the narrow parallel travel path.
  • the joint is designed as a ball joint or ball joint.
  • a ball joint allows movements around three independent axes.
  • the advantages of the possible degrees of freedom of rotation described above can be realized with the ball joint at the same time.
  • a ball-and-socket joint allows a translational movement.
  • the ball and socket joint has three degrees of freedom of rotation and one degree of freedom of translation. The switch arrangement can therefore be stretched or compressed.
  • At least one switch segment in particular an initial segment, is mounted on a pivot bearing.
  • the starting segment means the first segment of the switch arrangement from the point of view of an entering vehicle.
  • the rotation around an axis of the pivot bearing is sufficient here.
  • at least one switch segment in particular a special end segment, is connected to the preceding switch segment by means of a toggle rod.
  • the end segment means the last segment of the switch arrangement from the point of view of the entering vehicle or the last segment of one of several switch arms. In the latter case, the end segments are those segments that connect a switch arm to another switch arm.
  • the end segment can have a length that differs from that of the other switch segments. There may also be different requirements for the storage and management of the end segment compared to the other segments.
  • the articulated rod is used to transmit the drive force from the end segment to the remaining switch segments.
  • At least one spring element connects two switch segments to one another.
  • a push or pull of the Federele element can ensure a defined guidance of the switch segments.
  • the spring element is designed, for example, in such a way that permanent pressure is exerted by a guide member on a guide element (see below).
  • the spring element can for example comprise a spring, a pneumatic cylinder or an elastomer cushion.
  • the spring element can be designed as a tension spring or a compression spring element.
  • the spring element can be arranged laterally on the switch segments.
  • two successive spring elements can be arranged on opposite sides of the switch segments. It is also conceivable that two switch segments are connected by two spring elements. It is particularly advantageous if each switch segment is supported on at least three support points. Three support points allow stable positioning of a flat object. Preferably, at least two of the support points are arranged on an underside of the switch segment. In particular, the end segment is supported on four support points.
  • One of the support points is particularly preferably formed by the joint between the switch segments. In this way, an additional support point can be saved and the material and labor required for the turnout routing can be reduced.
  • the joint is consequently designed to transmit a weight force between two Wei chensegmenten in addition to actuating forces of the switch arrangement.
  • the support points can be displaced essentially parallel to the base area. This enables, in particular, an adjustment process for the switch arrangement.
  • At least one sliding surface on which the support points are movable is arranged between the base surface and the switch segments.
  • At least one of the support points has at least one degree of freedom of rotation.
  • this is advantageous in the case of the pivot bearing already mentioned above, in particular of the start segment.
  • a guide member (see below) is integrated into the support point. When the guide member interacts with a curved guide element, a rotation of the support point may be necessary.
  • At least one of the support points has at least one roller and / or a slide bearing and / or a fluid bearing.
  • the role offers little friction when moving the turnout arrangement, but at the same time has to withstand high loads and be correspondingly massive.
  • the roller can possibly have one or more guide flanks similar to the wheel of a rail vehicle and thereby additionally guide the switch segment during movement if it interacts with a corresponding rail.
  • a plain bearing can be a cheaper alternative with poorer friction properties.
  • the plain bearing can for example be made of a metal and in particular of bronze with graphite contained therein. Since there is potentially greatly increased wear on the plain bearing, it is preferably exchangeable.
  • a fluid bearing is a bearing in which the switch segment slides on a constantly replenished fluid film.
  • the fluid film can here, for example, be an air cushion.
  • the fluid bearing has the comparatively best friction properties, but is technically the most complex to implement and requires a constant supply of energy during operation.
  • the fluid bearing has the additional advantage that when the energy supply is switched off, the greatly increased friction causes the switch arrangement to be locked.
  • a support point has at least one redundant support.
  • the redundant support can prevent the switch segment from sagging.
  • the redundant support can be designed in the same way as the support point. In order to reduce friction, however, it is advantageous if the redundant support is made somewhat shorter and thus does not touch the sliding surface in normal operation.
  • At least one guide device is assigned to each turnout segment, the at least a guided guide member, in particular a guide roller or a guide pin, and a leading guide element, in particular a guide rail or a groove or a link, comprises.
  • the guide device ensures the correct sequence of movements during an actuation of the switch arrangement. Due to the multiple degrees of freedom of movement made possible by the joint, it is advantageous if each switch segment is guided individually.
  • the guide device is preferably arranged between the base surface and the switch segment, the guide member being at least indirectly connected to the switch segment and the guide element to the base surface.
  • the guide member is designed as a guide roller and the guide element as a guide rail, the guide roller for example resting laterally on the guide rail.
  • the guide element On an upper side of the guide element, in particular the guide rail, there is, for example, the already mentioned sliding surface on which the support point, in particular the sliding bearing, is movably supported.
  • the support point and the guide member can be designed as a structural unit.
  • the guide device has at least one redundant guide means for at least one guide member.
  • the redundant guide means can prevent uncontrolled movement of the switch arrangement in the event of failure of the guide member.
  • the redundant guide means only has to be designed to be essentially the same as the guide member in order to be able to interact with the guide element.
  • the redundant guide means is arranged in such a way that it does not touch the guide element during normal operation.
  • the redundant guide means can also prevent the switch arrangement from being moved beyond a designated area, for example in the event of a malfunction.
  • the redundant guide means can thus define an end position of the switch arrangement.
  • the guide device has at least one spring which is designed to press the guide member against the guide element. Especially when driving through a vehicle and the associated loads, it is advantageous if the contact between tween the guide member and the guide element is not interrupted.
  • the spring can contribute to this, but in particular also the spring element described above. A certain redundancy based on this can contribute to the safety of the switch arrangement.
  • the guide element is straight or curved, the curvature preferably describing at least one arc of a circle.
  • the guide element mainly controls the movement of the switch segments and thus the switch arrangement. Depending on the desired sequence of movements, the guide element may have to be shaped differently.
  • the curvature of the guide element describes several arcs of a circle with different radii.
  • the guide element runs parallel to the base area.
  • the switch segments are thus also guided parallel to the base area when they move
  • the guide element is arranged on the base in the form of a guide rail. It is also conceivable that the guide element runs in the base area. It is advantageous if the elements of the guide device are exchangeable and / or adjustable. Since wear inevitably occurs in the guide device during a large number of adjusting operations of the switch arrangement, readjustment or replacement of elements of the guide device is advantageous for low-interference operation of the switch arrangement. With elemen th of the guide device, above all, the guide member and its wear parts are meant.
  • the base area is formed by at least one concrete slab, in particular a precast concrete slab.
  • the base area has several bases for receiving the guide elements.
  • the base can be used to compensate for differences in fleas and any unevenness when pouring the concrete slabs. They can also help to create space between the base and the switch segments, for example to accommodate the drive, the locking mechanism and / or other infrastructure facilities.
  • the base can, for example, already be seen when the base is poured and, in particular, be sanded off after pouring in order to ensure uniform fleas.
  • the base can have receiving means such as in particular drill holes, preferably with additional dowels for fastening the guide elements. Clamps are also conceivable as receiving means, in particular of the type used for fastening rails to sleepers.
  • a base can be provided for each guide element. However, it is also conceivable that several guide elements are arranged on the same base, or several bases are provided for one guide element. In the latter variant, it is possible, for example, to provide T-shaped bases on the end faces of the guide elements for dissipating lateral forces.
  • the bases are preferably arranged on the smaller concrete slabs.
  • the bases are already provided when the smaller plates are being cast.
  • the switch segments each have at least one rail section, the rail section tapering to a point on the rail section of an adjoining switch segment. Due to the pointed approach, only comparatively small gaps are formed between the rail sections when the switch segments move against each other.
  • the rail section forms a set-down rail on which the vehicle comes to rest in an emergency, in particular if the suspension system fails.
  • the rail section can also be a busbar or a reaction rail for the suspension system of the vehicle.
  • the rail section is sloped at its ends, in particular rounded. This avoids abutting edges between tween the rail sections. If the vehicle slides on the rail sections in an emergency, the runner sliding material is protected.
  • At least one switch segment has a locking mechanism, with the help of which a switch arm can be locked on a fixed track or on another switch arm.
  • the locking mechanism can for example have a bolt that can be extended in particular by means of a motor.
  • the bolt is designed to penetrate into a sleeve of an opposing switch segment of a further switch arm or a fixed section of the track.
  • the bolt and, if necessary, the motor can be arranged on the fixed track section and the switch segment can have the sleeve.
  • a self-locking drive for the switch arrangement which also has a locking effect.
  • the correct locking can be determined, for example, by a proximity sensor that detects the correct position of the bolt.
  • the motor of the locking mechanism can preferably be actuated manually in an emergency, for example by means of a crank and a corresponding maintenance staff.
  • Figure 1 is a plan view of a switch assembly according to the invention
  • FIG. 2 shows a section through a joint between two switch segments
  • FIG. 3 shows possible degrees of freedom of rotation of the joint
  • Figure 4 is a plan view of a base of the switch arrangement
  • FIG. 5 shows a section through two switch segments in a side view
  • FIG. 6 shows a section through two switch segments in a top view
  • FIG. 7 shows a front view of two switch arms of a further embodiment of the switch arrangement
  • FIG. 8 shows a schematic representation of an embodiment of the switch arrangement as an X switch.
  • FIG. 1 shows a switch arrangement 1 according to the invention as a Y switch with a movable switch arm 2.
  • a vehicle (not shown) can optionally be routed from a fixed route 3 to one of two further fixed routes 3.
  • the switch arrangement 1 has several Wei chensegmente 4, which are connected to one another via joints 5.
  • the joints 5 are arranged centrally on the end faces of the switch segments 4.
  • the joints 5 have several degrees of freedom of rotation (see FIG. 3) and, in particular, a degree of translational freedom T (see FIG. 2).
  • the switch arrangement 1 is thus very flexible: gaps between the switch segments 4, which are shown here enlarged for the sake of clarity, can be kept small and the switch arrangement 1 can be designed to save space.
  • the degree of translational freedom T makes it possible to stretch or compress the switch arm 2.
  • the switch arm 2 can be compressed, for example during an actuating process in the area between the two adjoining Fahrwe conditions 3, so that they can be arranged closer to the switch arrangement 1 without the risk of a collision.
  • the switch arrangement 1 has a drive 6 for the actuating process which is connected to one of the switch segments 4 by means of a power transmission device 7.
  • the drive 6 is connected to an end segment 8 of the switch arrangement 1.
  • the end segment 8 is, for example, made longer than the other switch segments 4, since there may be increased demands on stability here.
  • the end segment 8 in this exemplary embodiment is connected to the preceding switch segment 4 via a joint rod 9.
  • the end segment 8 is also mounted in particular on four support points 10 (FIG. 5), whereas the remaining switch segments 4 are each mounted on three support points 10.
  • the starting segment 11 is, for example, mounted on a pivot bearing 12 in addition to possible further support points 10.
  • the switch arrangement 1 is thus mechanically decoupled from the fixed entrance-side track 3.
  • the switch segments 4 are also connected to one another via spring elements 13.
  • the spring elements 13 can also exert a pressure or tension on the switch segments 4 in such a way that guide members 14 (FIG. 5) are pressed against guide elements 15.
  • the switch segments 4 are movable with respect to a base 16 GE superimposed.
  • the base 16 is made up of several concrete slabs th 17 formed.
  • the concrete slabs 17 are designed in particular as precast concrete plates and have, for example, different dimensions.
  • bases 18 are arranged, on which the guide elements 15 are in turn arranged.
  • the bases 18 are preferably also made of concrete and in particular components of the concrete slabs 17.
  • the movement of the switch arm 2 or the switch arrangement 1 is essentially controlled by the guide elements 15.
  • the guide elements 15 are straight.
  • the guide elements 15 can be curved.
  • the guide elements 15 are designed for example as rails and in particular as steel rails.
  • the switch arm 2 or the switch arrangement 1 can be locked, for example, by a locking mechanism 20.
  • the switch arm 2 and in particular the end segment 8 are here, for example, by a bolt firmly verbun with one of the two adjoining fixed routes 3 the.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment for the joint 5 for the switch arrangement 1 according to the invention.
  • the joint 5 is designed as a spherical thrust joint with three independent degrees of freedom of rotation (see FIG. 3) and a degree of translational freedom T.
  • the degree of translati onsfreedom T of the joint 5 should be clarified in this illustration. This makes it possible to stretch and / or compress the switch arms 2 of the switch arrangement 1.
  • the switch arm 2 containing the joint 5 is, for example, straight (compare FIG. 8a).
  • FIG. 2b shows, for example, the situation of an angled switch arm 2, the switch arm 2 being additionally stretched (compare FIG. 1 and FIG. 8b).
  • FIG. 3 shows schematically the possible independent degrees of freedom of rotation of a joint 5 for the switch arrangement 1 according to the invention.
  • the axis of rotation is perpendicular to the plane of the drawing.
  • FIG. 3a is a schematic plan view analogous to FIG. 1.
  • the plane of the drawing is here the route plane already mentioned above.
  • the axis of rotation is perpendicular to the plane of the route.
  • FIG. 3b is a schematic side view analogous to FIG. 5.
  • the plane of the route is here perpendicular to the plane of the drawing.
  • the axis of rotation is parallel to the plane of the travel path but perpendicular to the direction of travel of a vehicle traveling through the Wei Chen arrangement 1.
  • FIG. 3c is a schematic front view analogous to FIG. 7.
  • the plane of the route is perpendicular to the plane of the drawing.
  • the axis of rotation is also parallel to the plane of the route, but in contrast to the previous case, it is also parallel to the direction of travel of a vehicle passing through the switch arrangement 1.
  • the offset between the switch segments 4 is greatly exaggerated in all cases shown in this figure for the sake of clarity.
  • the joint 5 has, in particular, at least two of these degrees of freedom of rotation or at least one of the degrees of freedom of rotation shown and at least one degree of translational freedom T.
  • FIG. 4 shows, analogous to FIG. 1, a plan view of the substructure of the switch assembly 1, but without the switch segments 4 for the sake of clarity.
  • the base 16 is formed by a large concrete slab 17 and several smaller concrete slabs 17.
  • the concrete plate 17 on which the starting segment 11 sits has the pivot bearing 12 already described.
  • the base 18 and guide elements 15 each have after the necessary freedom of movement of the respective switch segments 4 for an adjusting process of the switch assembly 1, different lengths and arrangements. In particular, the length of the guide elements 15 and possibly the base 18 increases from the start segment 11 in the direction of the end segment 8.
  • FIG. 5 shows a sectional side view of two successive switch segments 4 of the switch arrangement 1.
  • the switch segments 4 each have a rail section 21.
  • the rail sections 21 are beveled at their ends, for example in the area of the joint 5, and in particular are rounded (see also FIG. 6).
  • the rail sections 21 can, for example, be part of a set-down rail on which the vehicle comes to rest in an emergency.
  • the switch segments 4 are each supported on support points 10, for example two of the support points 10 being arranged below the switch segments 4 and an additional support point 10 being formed by the joint 5.
  • the guide devices 22 are assigned to each switch segment 4, some of which are in front of the plane of the drawing.
  • the guide devices 22 each include the guide member 14 and the guide element 15.
  • the support points arranged below the switch segments 4 have 10 sliding bearings 23 which are slidably mounted on an upper side of the guide elements 15.
  • the guide elements 15, which are designed, for example, as guide rails, are net angeord on sockets 18 as before.
  • the base 16 is formed by two concrete slabs 17.
  • the guide members 14 are connected to the respective switch segment 4.
  • a spring 24 which presses the guide members 14 against the guide elements 15, uninterrupted contact between the guide members 14 and the guide elements 15 is ensured.
  • the Guide members 14 of two successive switch segments 4 can be arranged on different sides of the guide elements 15.
  • the guide members 14 can either face one another or face away from one another (as shown here).
  • FIG. 6 shows a sectional top view, for example, of the switch segments 4 from FIG. 5.
  • the switch segments 4 have rail sections 21.
  • each switch segment 4 has two rail sections 21.
  • one of the rail sections 21 of one of the switch segments 4 is tapered to a point on one of the rail sections 21 of the adjoining switch segment 4.
  • the gaps between the successive rail sections 21 are kept small even in the case of a curved switch arm 2 of the switch arrangement 1.
  • FIG. 7 shows a front view of a switch arrangement 1, which comprises several movable switch arms 2 (see FIG. 8).
  • the base 16 is formed from a large concrete plate 17 and at least one smaller concrete plate 17.
  • the bases 18 for the guide elements 15 are arranged on this. For example, two guide elements 15 are arranged on a common base 18.
  • the support points 10 each have a redundant support 25. These can intercept the switch segments 4 in the event of a failure of the support points 10 and thus avoid a serious accident.
  • the guide devices 22 also have a redundant guide means 26 for each guide member 14. The redundant guide means 26 can intervene in an emergency and prevent uncontrolled movements of the switch segments 4.
  • FIG. 8 shows the switch arrangement 1 according to the invention schematically as an X switch. Vehicles from two fixed routes 3 can optionally be directed to two further routes 3.
  • the switch arrangement 1 has a total of four movable switch arms 2.
  • FIG. 8a shows the switch arrangement 1 in the basic position. Vehicles can drive straight through the turnout structure in this position.
  • FIG 8b shows, by way of example, a position of the switch arrangement 1 in which a vehicle can be guided from the upper left driveway 3 to the lower right driveway 3.
  • all switch arms 2 must be brought into a curved position.
  • the turnout arms 2 facing each other can be stretched, for example, by the degree of translational freedom T of the joints 5.
  • the switch arms 2 facing away can for example be compressed in the sense of a space-saving structure of the switch arrangement.
  • the guide elements 15 are curved.
  • the end segments 8 of the switch arms 2 can have locking mechanisms 20 which each lock two mutually facing end segments 8 with respect to one another.
  • a drive 6 is preferably assigned to each switch arm 2.

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Abstract

Weichenanordnung (1) für ein spurgebundenes Fahrzeug aufweisend wenigstens zwei miteinander gelenkig verbundene und bezüglich einer Grundfläche (16) beweglich gelagerte Weichensegmente (4), wobei wenigstens ein Weichensegment (4) einen Antrieb (6) aufweist, wobei zumindest zwei Weichensegmente (4) durch ein Gelenk (5) miteinander verbunden sind, das wenigstens zwei Rotationsfreiheitsgrade und/oder wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad (T), welcher wahlweise mit zumindest einem zusätzlichen Rotationsfreiheitsgrad ausgebildet ist, aufweist.

Description

Weichenanordnunq für ein spurqebundenes Fahrzeuq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weichenanordnung für ein spurgebun denes Fahrzeug aufweisend wenigstens zwei miteinander gelenkig verbun- dene und bezüglich einer Grundfläche beweglich gelagerte Weichenseg mente, wobei wenigstens ein Weichensegment einen Antrieb aufweist.
Spurgebundene und insbesondere schienengebundene Mobilität ist ohne Weichen nahezu undenkbar. Im Laufe der Zeit hat sich eine Vielzahl ver schiedener Weichenkonzepte mit individuellen Vor- und Nachteilen heraus- gebildet. Gemeinsam ist allen, dass spurgebundene Fahrzeuge von wenigs tens einem Fahrweg durch die Weiche wahlweise auf einen von wenigstens zwei weiteren Fahrwegen geleitet werden können.
Besondere Herausforderungen für Weichen ergeben sich bei Schwebefahr zeugen, da ein Fahrweg für Schwebefahrzeuge in der Regel eine besondere Form aufweist und das Schwebefahrzeug selbstverständlich auch bei Durch fahrt der Weiche in der Schwebe gehalten werden muss. Auch bei einem Ausfall der Schwebetechnik bei einer Durchfahrt der Weiche muss die Si cherheit des Fahrzeugs garantiert sein.
Es hat sich gezeigt, dass es insbesondere bei Weichenanordnungen für Schwebefahrzeuge vorteilhaft ist, die Weichenanordnung aus mehreren Seg menten aufzubauen. So offenbart die DE 2247551 A1 beispielsweise eine Weichenanordnung mit mehreren miteinander gelenkig verbundenen und be züglich einer Grundfläche beweglich gelagerten Weichensegmenten, wobei eine Weichenstellung der Weichenanordnung mittels an jedem Weichenseg- ment angeordneter Antriebe beeinflusst werden kann. Nachteilig ist hierbei die begrenzte Flexibilität der Weichenanordnung, die sich beispielsweise darin manifestiert, dass die Weichenanordnung nur in eine Richtung bewegt werden kann, oder dass sich in der gekrümmten Stel lung vergleichsweise große Lücken zwischen den Weichensegmenten bil den, die für die Schwebetechnik problematisch sind oder bei der Durchfahrt Stöße verursachen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit die Weichenanordnung nach dem Stand der Technik derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile überwunden werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Weichenanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
Für die erfindungsgemäße Weichenanordnung für ein spurgebundenes Fahr zeug mit wenigstens zwei miteinander gelenkig verbundenen und bezüglich einer Grundfläche beweglich gelagerten Weichensegmenten, wobei wenigs tens ein Weichensegment einen Antrieb aufweist, wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei Weichensegmente durch ein Gelenk miteinander verbunden sind, das wenigstens zwei Rotationsfreiheitsgrade und/oder wenigstens ei nen Translationsfreiheitsgrad, welcher wahlweise mit zumindest einem zu sätzlichen Rotationsfreiheitsgrad ausgebildet ist, aufweist.
Die möglichen Kombinationen der Bewegungsfreiheitsgrade des Gelenks er lauben es beispielsweise die Weichenanordnung in verschiedene Richtungen zu bewegen. Wie später noch gezeigt wird, ist hierdurch beispielsweise ne ben einer Y-förmigen ebenfalls eine X-förmige Weiche möglich. Weiterhin können Torsionsmomente, die möglicherweise auf die Weichenanordnung wirken, mit einem Gelenk mit dem entsprechenden Freiheitsgrad zumindest teilweise vermieden werden. Auch asymmetrische Gewichtsbelastungen bei einer Durchfahrt eines Fahrzeugs können durch das Gelenk abgefangen werden. Ein Translationsfreiheitsgrad erlaubt es der Weichenanordnung gestreckt o- der gestaucht zu werden. Einerseits kann eine Lückenweite zwischen den Weichensegmenten in jeder Stellung eingestellt werden. Andererseits ist es damit möglich die Weichenanordnung kompakter zu gestalten, da die Wei chenanordnung bei der Bewegung nicht zwangsläufig einer Kreisbahn folgen muss.
Neben dem Rotationsfreiheitsgrad aus dem Stand der Technik, bei dem die Rotationsachse senkrecht zu einer Fahrwegsebene bzw. senkrecht zur Grundfläche verläuft sind weitere Rotationsfreiheitsgrade mit Rotationsach sen parallel zur Fahrwegsebene bzw. parallel zur Grundfläche denkbar.
Eine Rotationsachse kann beispielswiese parallel zur Fahrwegsebene bzw. parallel zur Grundfläche und gleichzeitig im Wesentlichen parallel zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs verlaufen. Dieser Freiheitsgrad kann eine Über tragung der bereits beschriebenen Torsionsmomente zwischen den Wei chensegmenten der Weichenanordnung verhindern.
Eine weitere Rotationsachse kann beispielsweise parallel zur Fahrwegs ebene bzw. parallel zur Grundfläche und gleichzeitig im Wesentlichen senk recht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs verlaufen. Dieser Freiheitsgrad kann die bereits beschriebene asymmetrische Gewichtsbelastung bei der Durch fahrt des Fahrzeugs abfangen.
Die Weichensegmente sind beispielsweise aus Stahl und/oder Beton. Sie können ähnlich geformt sein wie feststehende Fahrwege vor und nach der Weichenanordnung. Beispielsweise können die Weichensegmente im We sentlichen U-förmig sein, insbesondere mit einem überhängenden Abschnitt an dessen Unterseite eine Reaktionsschiene eines Schwebesystems ange ordnet sein kann. Die einzelnen Weichensegmente können alle dieselbe Länge besitzen. Es ist aber ebenfalls denkbar, dass einzelne Weichenseg mente länger oder kürzer sind. Insbesondere ein Endsegment eines Wei chenarms kann länger ausgebildet sein als die übrigen Segmente.
Ein einzelnes längeres Segment kann beispielsweise aus mehreren fest mit einander verbundenen Segmenten aufgebaut sein. Das Gelenk ist vorzugs weise mittig an wenigstens jeweils einer Stirnseite der Weichensegmente an geordnet.
Das Fahrzeug ist wie bereits angedeutet beispielsweise eine Magnetschwe bebahn und insbesondere eine Magnetschwebebahn, die nach dem Kurz statorprinzip arbeitet. In diesem Fall sind die aktiven Elemente des Schwebe systems und des Antriebs des Fahrzeugs beispielsweise ausschließlich im Fahrzeug angeordnet. Die Fahrbahn und insbesondere die Weichenanord nung weisen hierbei insbesondere einestromführende Schiene zur Energie übertragung in das Fahrzeug auf.
Die Grundfläche der Weichenanordnung kann von einer oder mehreren Be tonplatten gebildet sein. Darunter kann beispielsweise eine Betonschicht oder ein oder mehrere Stahlträger angeordnet sein. Falls die Weichenanord nung Bestandteil einer Hochbahn ist, ist die Grundfläche beispielsweise auf Stützen bzw. Auflagern angeordnet.
Der Antrieb ist vorzugsweise als Elektromotor mit einer entsprechenden Kraftübertragungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere weist die Weichena nordnung genau einen Antrieb für jeden beweglichen Weichenarm auf. Der Antrieb ist hierbei insbesondere mit dem Endsegment des Weichenarms ver bunden. Es ist aber ebenfalls denkbar, dass mehrere Antriebe vorliegen. Die Kraftübertragungseinrichtung kann beispielsweise eine Gewindestange sein. Der Antrieb kann drehbar gelagert sein, um eine Bewegung des angetriebe- nen Segments entlang einer Kurvenbahn zu ermöglichen. Im Notfall, bei spielsweise bei einem Stromausfall, ist es vorteilhaft, wenn der Antrieb zu sätzlich manuell verstellt werden kann.
Die Weichenanordnung kann insbesondere einen beweglichen Weichenarm aufweisen. Auf diese Weise lässt sich eine Y-Weiche realisieren, die das Fahrzeug von einem festen Fahrweg wahlweise auf einen von zwei weiteren festen Fahrwegen leitet. Weiterhin kann die Weichenanordnung vier bewegli che Weichenarme aufweisen. Auf diese Weise lässt sich eine X-Weiche rea lisieren, die Fahrzeugen von zwei parallelen festen Fahrwegen mit sehr ge ringem Spurmittenabstand, einen beidseitigen, wechselseitigen Spurwechsel ermöglicht, ohne dabei den Spurmittenabstand im Weichenbereich aufweiten zu müssen. Dies ermöglicht wiederum hohe Durchfahrgeschwindigkeiten im schmalen Parallelfahrweg. Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Gelenk als Ku gelgelenk oder Kugelschubgelenk ausgebildet ist. Ein Kugelgelenk erlaubt Bewegungen um drei unabhängige Achsen. Die Vorteile der oben beschrie benen möglichen Rotationsfreiheitsgrade können mit dem Kugelgelenk gleichzeitig realisiert werden. Ein Kugelschubgelenk erlaubt zusätzlich zu den Rotationen um die drei unabhängigen Achsen noch eine translatorische Bewegung. Das Kugelschubgelenk hat also drei Rotationsfreiheitsgrade und einen Translationsfreiheitsgrad. Die Weichenanordnung kann also gestreckt oder gestaucht werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Weichensegment, insbeson dere ein Anfangssegment, auf einem Drehlager gelagert ist. Mit dem An fangssegment ist das erste Segment der Weichenanordnung aus der Sicht eines einfahrenden Fahrzeugs gemeint. Für eine Verstellung der erfindungs gemäßen Weichenanordnung ist nur eine geringe Verschiebung des An fangssegments notwendig. Die Drehung um eine Achse des Drehlagers ist hierbei ausreichend. Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Weichensegment, insbe sondere ein Endsegment, mittels einer Gelenkstange mit dem vorhergehen den Weichensegment verbunden ist. Mit dem Endsegment ist das letzte Seg ment der Weichenanordnung aus der Sicht des einfahrenden Fahrzeugs oder das jeweils letzte Segment eines von mehreren Weichenarmen ge meint. In letzterem Fall sind die Endsegmente diejenigen Segmente, die ei nen Weichenarm mit einem anderen Weichenarm verbinden. Das Endseg ment kann wie bereits beschrieben eine zu den anderen Weichensegmenten unterschiedliche Länge aufweisen. Auch können für die Lagerung und Füh rung des Endsegments im Vergleich zu den anderen Segmenten unter schiedliche Voraussetzungen bestehen. Insbesondere dient die Gelenk stange der Übertragung der Antriebskraft von dem Endsegment an die übri gen Weichensegmente.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Federelement jeweils zwei Weichensegmente miteinander verbindet. Ein Druck bzw. Zug des Federele ments kann eine definierte Führung der Weichensegmente sicherstellen. Hierzu ist das Federelement beispielsweise derart ausgebildet, dass ein per manenter Druck von einem Führungsglied auf ein Führungselement (siehe unten) ausgeübt wird.
Das Federelement kann beispielsweise eine Feder, einen Pneumatikzylinder oder ein Elastomerkissen umfassen. Das Federelement kann als Zugfeder oder Druckfederelement ausgebildet sein. Insbesondere kann das Federele ment seitlich an den Weichensegmenten angeordnet sein. Außerdem können jeweils zwei aufeinanderfolgende Federelemente auf gegenüberliegenden Seiten der Weichensegmente angeordnet sein. Es ist ebenfalls denkbar, dass jeweils zwei Weichensegmente durch zwei Federelemente verbunden sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jedes Weichensegment auf mindestens drei Stützpunkten gelagert ist. Drei Stützpunkte erlauben eine stabile Lage rung eines flächigen Objekts. Vorzugsweise sind wenigstens zwei der Stütz punkte an einer Unterseite des Weichensegments angeordnet. Insbesondere das Endsegment ist auf vier Stützpunkten gelagert.
Besonders bevorzugt wird einer der Stützpunkte vom Gelenk zwischen den Weichensegmenten gebildet. Hierdurch kann ein zusätzlicher Stützpunkt ein gespart werden und damit Material- und Arbeitsaufwand für die Weichenano rdnung reduziert werden. Das Gelenk ist folglich ausgebildet neben Stellkräf ten der Weichenanordnung ebenfalls eine Gewichtskraft zwischen zwei Wei chensegmenten zu übertragen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Stützpunkte im Wesentlichen parallel zur Grund fläche verschiebbar sind. Hiermit wird insbesondere ein Stellvorgang der Weichenanordnung möglich.
Beispielsweise ist zwischen der Grundfläche und den Weichensegmenten wenigstens eine Gleitfläche angeordnet, auf der die Stützpunkte beweglich sind.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn zumindest einer der Stützpunkte we nigstens einen Rotationsfreiheitsgrad aufweist. Dies ist einerseits vorteilhaft bei dem oben bereits erwähnten Drehlager insbesondere des Anfangsseg ments. Andererseits ist es denkbar, dass ein Führungsglied (siehe unten) in den Stützpunkt integriert ist. Bei einem Zusammenwirken des Führungs glieds mit einem kurvig verlaufenden Führungselement ist eventuell eine Ro tation des Stützpunkts notwendig.
Auch ist es von Vorteil, wenn zumindest einer der Stützpunkte wenigstens eine Rolle und/oder ein Gleitlager und/oder ein Fluidlager aufweist. Die Rolle bietet eine geringe Reibung bei der Bewegung der Weichenanord nung, muss aber gleichzeitig hohen Belastungen standhalten und entspre chend massiv ausgebildet sein. Eventuell kann die Rolle eine oder mehrere Führungsflanken ähnlich des Rads eines Schienenfahrzeugs aufweisen und dadurch das Weichensegment bei der Bewegung zusätzlich führen, falls es mit einer entsprechenden Schiene zusammenwirkt.
Ein Gleitlager kann eine kostengünstigere Alternative mit schlechteren Rei bungseigenschaften darstellen. Das Gleitlager kann beispielsweise aus ei nem Metall und insbesondere aus Bronze mit darin enthaltenem Graphit be stehen. Da bei dem Gleitlager potentiell stark erhöhter Verschleiß besteht, ist es vorzugsweise austauschbar.
Mit Fluidlager ist ein Lager gemeint, bei dem das Weichensegment auf einem konstant nachgelieferten Fluidfilm gleitet. Der Fluidfilm kann hierbei beispiels weise ein Luftpolster sein. Das Fluidlager besitzt die vergleichsweise besten Reibungseigenschaften ist aber technisch am aufwendigsten zu realisieren und erfordert im Betrieb konstante Energiezufuhr. Das Fluidlager hat den zu sätzlichen Vorteil, dass bei abgeschalteter Energiezufuhr durch die stark er höhte Reibung eine Arretierung der Weichenanordnung stattfindet.
Auch ist es äußert vorteilhaft, wenn ein Stützpunkt zumindest eine redun dante Abstützung aufweist. Im Falle einer Beschädigung oder eines ander weitigen Versagens des Stützpunkts kann die redundante Abstützung ein Ab sacken des Weichensegments verhindern. Die redundante Abstützung kann hierbei im Wesentlichen genauso ausgebildet sein wie der Stützpunkt. Es ist allerdings zur Verminderung der Reibung vorteilhaft, wenn die redundante Abstützung etwas kürzer ausgebildet ist und somit in einem Normalbetrieb die Gleitfläche nicht berührt.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn vorzugsweise jedem Weichenseg ment jeweils wenigstens eine Führeinrichtung zugeordnet ist, die wenigstens ein geführtes Führungsglied, insbesondere eine Führrolle oder ein Führbol zen, und ein führendes Führungselement, insbesondere eine Führungs schiene oder eine Nut oder eine Kulisse, umfasst. Die Führeinrichtung ge währleistet den korrekten Bewegungsablauf bei einem Stellvorgang der Wei chenanordnung. Aufgrund der mehreren Bewegungsfreiheitsgrade, die durch das Gelenk ermöglicht werden, ist es vorteilhaft, wenn jedes Weichenseg ment individuell geführt wird. Die Führeinrichtung ist vorzugsweise zwischen der Grundfläche und dem Weichensegment angeordnet, wobei das Füh rungsglied mit dem Weichensegment und das Führungselement mit der Grundfläche zumindest indirekt verbunden ist.
Besonders bevorzugt ist das Führungsglied als Führrolle und das Führungs element als Führungsschiene ausgebildet, wobei die Führrolle beispielsweise seitlich an der Führungsschiene anliegt.
Auf einer Oberseite des Führungselements, insbesondere der Führungs schiene, befindet sich beispielsweise die bereits erwähnte Gleitfläche auf der der Stützpunkt, insbesondere das Gleitlager, beweglich gelagert ist.
Der Stützpunkt und das Führungsglied können wie bereits angedeutet als bauliche Einheit ausgebildet sein.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Führeinrichtung zu wenigstens einem Füh rungsglied mindestens ein redundantes Führungsmittel aufweist. Wie im Falle der redundanten Abstützung kann das redundante Führungsmittel im Falle eines Versagens des Führungsglieds eine unkontrollierte Bewegung der Weichenanordnung verhindern. Das redundante Führungsmittel muss hierzu lediglich im Wesentlichen gleichförmig wie das Führungsglied ausge bildet sein, um mit dem Führungselement wechselwirken zu können. Auch in diesem Fall kann es vorteilhaft sein, wenn das redundante Führungsmittel derart angeordnet ist, dass es das Führungselement im Normalbetrieb nicht berührt. Das redundante Führungsmittel kann ebenfalls verhindern, dass die Wei chenanordnung über einen vorgesehenen Bereich hinausbewegt wird, bei spielsweise bei einer Fehlfunktion. Das redundante Führungsmittel kann so mit einer Endstellung der Weichenanordnung definieren.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die Führeinrichtung wenigstens eine Feder aufweist, die ausgebildet ist, das Führungsglied gegen das Führungs element zu drücken. Vor allem bei der Durchfahrt eines Fahrzeugs und der damit verbundenen Belastungen ist es vorteilhaft, wenn der Kontakt zwi schen dem Führungsglied und dem Führungselement nicht unterbrochen wird. Flierzu kann einerseits die Feder beitragen aber insbesondere ebenfalls das oben beschriebene Federelement. Eine hieraus begründete gewisse Re dundanz kann zur Sicherheit der Weichenanordnung beitragen.
Besondere Vorteile bringt es mit sich, wenn das Führungselement gerade o- der gekrümmt ist, wobei die Krümmung vorzugsweise wenigstens einen Kreisbogen beschreibt. Das Führungselement steuert hauptsächlich die Be wegung der Weichensegmente und damit der Weichenanordnung. Je nach gewünschtem Bewegungsablauf muss das Führungselement gegebenenfalls unterschiedlich geformt sein.
Insbesondere beschreibt die Krümmung des Führungselements mehrere Kreisbögen mit unterschiedlichen Radien.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Führungselement parallel zur Grundfläche verläuft. Die Weichensegmente werden somit bei ihrer Bewe gung ebenfalls parallel zur Grundfläche geführt
Insbesondere ist das Führungselement in Form einer Führungsschiene auf der Grundfläche angeordnet. Es ist darüber hinaus ebenfalls denkbar, dass das Führungselement in der Grundfläche verläuft. Vorteilhaft ist es, wenn die Elemente der Führeinrichtung austauschbar und/oder einstellbar sind. Da bei einer Vielzahl von Stellvorgängen der Wei chenanordnung zwangsläufig Verschleiß bei der Führeinrichtung auftritt, ist ein Nachstellen bzw. Austauschen von Elementen der Führeinrichtung für ei nen störungsarmen Betrieb der Weichenanordnung vorteilhaft. Mit Elemen ten der Führeinrichtung sind vor allem das Führungsglied und dessen Ver schleißteile gemeint.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die Grundfläche von wenigstens ei ner Betonplatte, insbesondere einer Betonfertigteilplatte, gebildet ist. Die Weichenanordnung ist hierdurch stabil und kostengünstig. Flöhenunter schiede lassen sich vermeiden und vor allem bei einer Betonfertigteilplatte lässt sich die Weichenanordnung in kurzer Zeit aufbauen. Es ist insbeson dere denkbar mehrere Betonplatten unterschiedlicher Form vorzusehen. Auch ist es möglich mehrere kleine Betonplatten auf einer großen Beton platte anzuordnen.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Grundfläche mehrere Sockel zur Aufnahme der Führungselemente aufweist. Die Sockel können dem Ausgleich von Flö henunterschieden und eventuellen Ungleichmäßigkeiten beim Gießen der Betonplatten dienen. Auch können sie dazu beitragen zwischen der Grund fläche und den Weichensegmenten einen Freiraum beispielsweise für die Unterbringung des Antriebs, des Verriegelungsmechanismus und/oder ande rer Infrastruktureinrichtungen zu schaffen.
Die Sockel können beispielsweise bereits beim Gießen der Grundfläche vor gesehen sein und insbesondere nach dem Gießen abgeschliffen werden, um eine gleichmäßige Flöhe zu gewährleisten. Die Sockel können Aufnahmemit tel, wie insbesondere Bohrlöcher, vorzugsweise mit zusätzlichen Dübeln zur Befestigung der Führungselemente aufweisen. Ebenfalls sind Klemmen als Aufnahmemittel denkbar, insbesondere derart, wie sie auch bei der Befesti gung von Schienen an Gleisschwellen verwendet werden. Es kann ein Sockel für jedes Führungselement vorgesehen sein. Ebenfalls ist es aber denkbar, dass mehrere Führungselemente auf demselben Sockel angeordnet sind, oder mehrere Sockel für ein Führungselement vorgesehen sind. Bei letzterer Variante ist es beispielsweise möglich an Stirnseiten der Führungselemente T-förmige Sockel zur Abfuhr seitlicher Kräfte vorzusehen.
Bei einem Aufbau der Grundfläche aus einer großen Betonplatte und darauf angeordneten mehreren kleineren Betonplatten sind die Sockel vorzugs weise auf den kleineren Betonplatten angeordnet. Insbesondere werden die Sockel bereits beim Gießen der kleineren Platten vorgesehen.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Weichensegmente jeweils wenigstens ei nen Schienenabschnitt aufweisen, wobei der Schienenabschnitt spitz zulau fend an dem Schienenabschnitt eines anschließenden Weichensegments an geordnet ist. Durch das spitze Zulaufen bilden sich bei einer Bewegung der Weichensegmente gegeneinander nur vergleichsweise kleine Lücken zwi schen den Schienenabschnitten. Insbesondere bildet der Schienenabschnitt eine Absetzschiene auf der das Fahrzeug in einem Notfall, insbesondere bei einem Ausfall des Schwebesystems, zu liegen kommt. Der Schienenab schnitt kann ebenfalls eine Stromschiene oder einer Reaktionsschiene für das Schwebesystem des Fahrzeugs sein.
Vorteilhaft ist es, wenn der Schienenabschnitt an seinen Enden jeweils abge schrägt, insbesondere abgerundet ist. Hierdurch lassen sich Stoßkanten zwi schen den Schienenabschnitten vermeiden. Falls das Fahrzeug im Notfall auf den Schienenabschnitten gleitet, wird das Kufengleitmaterial geschont.
Vorteilhafterweise weist wenigstens ein Weichensegment einen Verriege lungsmechanismus auf, mit dessen Hilfe ein Weichenarm an einem festen Fahrweg oder einem weiteren Weichenarm arretiert werden kann. Der Ver riegelungsmechanismus kann beispielsweise einen Bolzen aufweisen, der insbesondere mittels eines Motors ausgefahren werden kann. Vorzugsweise ist der Bolzen ausgebildet in eine Hülse eines gegenüberliegenden Weichen segments eines weiteren Weichenarms oder eines festen Fahrbahnab schnitts einzudringen. Ebenfalls kann der Bolzen und gegebenenfalls der Motor am festen Fahrbahnabschnitt angeordnet sein und das Weichenseg- ment die Hülse aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar einen selbsthemmenden Antrieb für die Weichenanordnung vorzusehen, der eben falls eine arretierende Wirkung entfaltet. Für die Freigabe zum Befahren der Weichenanordnung kann die korrekte Verriegelung beispielsweise durch ei nen Näherungssensor, der die korrekte Position des Bolzens erfasst, festge stellt werden.
Vorzugsweise kann der Motor des Verriegelungsmechanismus im Notfall ma nuell betätigt werden beispielsweise mittels einer Kurbel und eines entspre chenden Wartungspersonals.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbei- spielen beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Weichenanord nung,
Figur 2 einen Schnitt durch ein Gelenk zwischen zwei Weichenseg menten, Figur 3 eine Darstellung möglicher Rotationsfreiheitsgrade des Ge lenks,
Figur 4 eine Draufsicht auf eine Grundfläche der Weichenanord nung,
Figur 5 einen Schnitt durch zwei Weichensegmente in einer Seiten ansicht, Figur 6 einen Schnitt durch zwei Weichensegmente in einer Drauf sicht,
Figur 7 eine Frontansicht zweier Weichenarme einer weiteren Aus führungsform der Weichenanordnung, und Figur 8 eine schematische Darstellung einer Ausführung der Wei chenanordnung als X-Weiche.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für in den verschie denen Figuren jeweils identische und/oder zumindest vergleichbare Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Die einzelnen Merkmale, deren Ausgestal- tung und/oder Wirkweise werden meist nur bei ihrer ersten Erwähnung aus führlich erläutert. Werden einzelne Merkmale nicht nochmals detailliert erläu tert, so entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der bereits beschriebenen gleichwirkenden oder gleichnami gen Merkmale. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Weichenanordnung 1 als Y-Weiche mit einem beweglichen Weichenarm 2. Ein (nicht dargestelltes) Fahrzeug kann von einem festen Fahrweg 3 wahlweise auf einen von zwei weiteren festen Fahrwegen 3 geleitet werden. Die Weichenanordnung 1 weist mehrere Wei chensegmente 4 auf, die über Gelenke 5 miteinander verbunden sind. Bei- spielsweise sind die Gelenke 5 mittig an Stirnseiten der Weichensegmente 4 angeordnet. Die Gelenke 5 besitzen mehrere Rotationsfreiheitsgrade (siehe Figur 3) und insbesondere einen Translationsfreiheitsgrad T (siehe Figur 2). Die Weichenanordnung 1 ist somit sehr flexibel: Lücken zwischen den Wei chensegmenten 4, die vorliegend der Übersichtlichkeit halber vergrößert dar- gestellt sind, können klein gehalten werden und die Weichenanordnung 1 kann platzsparend gestaltet werden. Der Translationsfreiheitsgrad T ermöglicht es den Weichenarm 2 zu strecken oder zu stauchen. Vorliegend kann der Weichenarm 2 beispielsweise bei ei nem Stellvorgang im Bereich zwischen den beiden anschließenden Fahrwe gen 3 gestaucht sein, womit diese näher an der Weichenanordnung 1 ange ordnet sein können ohne das Risiko einer Kollision.
Die Weichenanordnung 1 weist für den Stellvorgang einen Antrieb 6 auf, der mittels einer Kraftübertragungseinrichtung 7 mit einem der Weichenseg mente 4 verbunden ist. Im vorliegenden Beispiel ist der Antrieb 6 mit einem Endsegment 8 der Weichenanordnung 1 verbunden. Das Endsegment 8 ist beispielsweise länger ausgebildet als die übrigen Weichensegmente 4, da hier eventuell erhöhte Anforderungen an die Stabilität bestehen. Aus densel ben Gründen ist das Endsegment 8 in diesem Ausführungsbeispiel über eine Gelenkstange 9 mit dem vorhergehenden Weichensegment 4 verbunden. Auch ist das Endsegment 8 insbesondere auf vier Stützpunkten 10 (Figur 5) gelagert, wohingegen die übrigen Weichensegmente 4 auf jeweils drei Stütz punkten 10 gelagert sind.
In Bezug auf die Lagerung können auch für ein Anfangssegment 11 Beson derheiten bestehen. Das Anfangssegment 11 ist beispielsweise zusätzlich zu möglichen weiteren Stützpunkten 10 auf einem Drehlager 12 gelagert. Die Weichenanordnung 1 ist damit vom festen eingangsseitigen Fahrweg 3 me chanisch entkoppelt.
Die Weichensegmente 4 sind weiterhin über Federelemente 13 miteinander verbunden. Andererseits können die Federelemente 13 ebenfalls einen Druck bzw. Zug auf die Weichensegmente 4 ausüben, derart, dass Füh rungsglieder 14 (Figur 5) an Führungselemente 15 gedrückt werden.
Die Weichensegmente 4 sind bezüglich einer Grundfläche 16 beweglich ge lagert. In diesem Beispiel wird die Grundfläche 16 von mehreren Betonplat- ten 17 gebildet. Die Betonplatten 17 sind insbesondere als Betonfertigteilplat ten ausgebildet und weisen beispielsweise unterschiedliche Maße auf. Auf der Grundfläche 16 bzw. auf den Betonplatten 17 sind Sockel 18 angeordnet, auf denen wiederum die Führungselemente 15 angeordnet sind. Die Sockel 18 sind vorzugsweise ebenfalls aus Beton und insbesondere Bestandteile der Betonplatten 17. Auf Oberseiten der Führungselemente 15 befinden sich beispielsweise Gleitflächen 19, auf denen die Stützpunkte 10 der Weichen segmente 4 gleiten.
Die Bewegung des Weichenarms 2 bzw. der Weichenanordnung 1 wird im Wesentlichen von den Führungselementen 15 gesteuert. In diesem Beispiel sind die Führungselemente 15 gerade ausgebildet. Ebenso können die Füh rungselemente 15 aber gekrümmt sein. Die Führungselemente 15 sind bei spielsweise als Schienen und insbesondere als Stahlschienen ausgebildet. Auf jeder Betonplatte 17 sind beispielsweise wenigstens zwei Führungsele mente 15 angeordnet.
Zur Absicherung, insbesondere bei einer Durchfahrt eines Fahrzeugs, kann der Weichenarm 2 bzw. die Weichenanordnung 1 beispielsweise durch einen Verriegelungsmechanismus 20 arretiert werden. Der Weichenarm 2 und ins besondere das Endsegment 8 werden hierbei beispielsweise durch einen Bolzen fest mit einem der zwei anschließenden festen Fahrwege 3 verbun den.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Gelenk 5 für die erfindungsge mäße Weichenanordnung 1 . Dargestellt ist ein Schnitt durch das Gelenk 5 und Teile der verbundenen Weichensegmente 4. Das Gelenk 5 ist als Kugel schubgelenk mit drei unabhängigen Rotationsfreiheitsgraden (siehe Figur 3) und einem Translationsfreiheitsgrad T ausgebildet. Vor allem der Translati onsfreiheitsgrad T des Gelenks 5 soll in dieser Darstellung verdeutlicht wer den. Flierdurch wird ein Strecken und/oder Stauchen der Weichenarme 2 der Weichenanordnung 1 möglich. In Figur 2a ist der das Gelenk 5 enthaltende Weichenarm 2 beispielsweise gerade (vergleiche Figur 8a). Figur 2b zeigt beispielsweise die Situation ei nes angewinkelten Weichenarms 2, wobei der Weichenarm 2 zusätzlich ge streckt ist (vergleiche Figur 1 und Figur 8b).
Figur 3 zeigt schematisch die möglichen unabhängigen Rotationsfreiheits grade eines Gelenks 5 für die erfindungsgemäße Weichenanordnung 1 . In den drei gezeigten Ansichten steht die Rotationsachse jeweils senkrecht auf der Zeichenebene. Figur 3a ist eine schematische Draufsicht analog zu Figur 1 . Die Zeichenebene ist hierbei die oben bereits erwähnte Fahrwegsebene. Die Rotationsachse steht senkrecht zur Fahrwegsebene. Figur 3b ist eine schematische Seitenansicht analog zu Figur 5. Die Fahrwegsebene steht hier senkrecht auf der Zeichenebene. Die Rotationsachse ist in diesem Fall parallel zur Fahrwegsebene aber senkrecht zur Fahrtrichtung eines die Wei chenanordnung 1 durchfahrenden Fahrzeugs. Figur 3c ist eine schematische Frontansicht analog zu Figur 7. Auch in diesem Fall steht die Fahrwegs ebene senkrecht auf der Zeichenebene. Die Rotationsachse ist ebenfalls pa rallel zur Fahrwegsebene, allerdings im Unterschied zu dem vorherigen Fall ebenfalls parallel zur Fahrtrichtung eines die Weichenanordnung 1 durchfah renden Fahrzeugs. Der Versatz zwischen den Weichensegmenten 4 ist in al len in dieser Figur dargestellten Fällen der Anschaulichkeit halber stark über trieben. Bei der erfindungsgemäßen Weichenanordnung 1 weist das Gelenk 5 insbesondere wenigstens zwei dieser Rotationsfreiheitsgrade oder wenigs tens einen der gezeigten Rotationsfreiheitsgrade und wenigstens den Trans lationsfreiheitsgrad T auf.
Figur 4 zeigt analog zu Figur 1 in einer Draufsicht den Unterbau der Wei chenanordnung 1 , allerdings der Übersichtlichkeit halber ohne die Weichen segmente 4. In dieser Ausführung wird die Grundfläche 16 von einer großen Betonplatte 17 und mehreren kleineren Betonplatten 17 gebildet. Die Beton platte 17 auf der das Anfangssegment 11 sitzt weist das bereits beschrie bene Drehlager 12 auf. Die Sockel 18 und Führungselemente 15 weisen je nach der für einen Stellvorgang der Weichenanordnung 1 notwendigen Be wegungsfreiheit der jeweiligen Weichensegmente 4 unterschiedliche Längen und Anordnungen auf. Insbesondere nimmt die Länge der Führungselemente 15 und eventuell der Sockel 18 vom Anfangssegment 11 in Richtung des Endsegments 8 zu.
Figur 5 zeigt eine geschnittene Seitenansicht zweier aufeinanderfolgender Weichensegmente 4 der Weichenanordnung 1 . Die Weichensegmente 4 wei sen jeweils einen Schienenabschnitt 21 auf. Die Schienenabschnitte 21 sind an ihren Enden, beispielsweise im Bereich des Gelenks 5 abgeschrägt und insbesondere abgerundet (vergleiche auch Figur 6). Die Schienenabschnitte 21 können beispielswiese Teil einer Absetzschiene sein, auf der das Fahr zeug im Notfall zu liegen kommt. Die Weichensegmente 4 sind jeweils auf Stützpunkten 10 gelagert, wobei beispielsweise jeweils zwei der Stützpunkte 10 unterhalb der Weichensegmente 4 angeordnet sind und ein zusätzlicher Stützpunkt 10 durch das Gelenk 5 gebildet wird.
Jedem Weichensegment 4 sind zwei Führeinrichtungen 22 zugeordnet, wo bei diese teilweise vor der Zeichenebene liegen. Die Führeinrichtungen 22 umfassen jeweils das Führungsglied 14 und das Führungselement 15. Vorlie gend weisen die unterhalb der Weichensegmente 4 angeordneten Stütz punkte 10 Gleitlager 23 auf, die auf einer Oberseite der Führungselemente 15 gleitend gelagert sind. Die Führungselemente 15, die beispielsweise als Führungsschienen ausgebildet sind, sind wie zuvor auf Sockeln 18 angeord net. Die Grundfläche 16 wird von zwei Betonplatten 17 gebildet.
Seitlich an den Führungselementen 15 liegen die Führungsglieder 14 an, die in diesem Beispiel als Führrollen ausgebildet sind. Die Führungsglieder 14 sind mit dem jeweiligen Weichensegment 4 verbunden. Beispielsweise durch eine Feder 24, die die Führungsglieder 14 an die Führungselemente 15 drückt, wird ein ununterbrochener Kontakt zwischen den Führungsgliedern 14 und den Führungselementen 15 sichergestellt. Beispielsweise können die Führungsglieder 14 zweier aufeinander folgender Weichensegmente 4 auf unterschiedlichen Seiten der Führungselemente 15 angeordnet sein. Dabei können die Führungsglieder 14 entweder einander zugewandt oder vonei nander abgewandt (wie vorliegend dargestellt) sein.
Figur 6 zeigt eine geschnittene Draufsicht beispielsweise auf die Weichen segmente 4 aus Figur 5. Wie zuvor weisen die Weichensegmente 4 Schie nenabschnitte 21 auf. Insbesondere weist jedes Weichensegment 4 zwei Schienenabschnitte 21 auf. Jeweils einer der Schienenabschnitte 21 eines der Weichensegmente 4 ist spitz zulaufend an einem der Schienenabschnitte 21 des anschließenden Weichensegments 4 angeordnet. Flierdurch werden die Lücken zwischen den aufeinander folgenden Schienenabschnitten 21 auch bei einem gekrümmten Weichenarm 2 der Weichenanordnung 1 gering gehalten.
Figur 7 zeigt eine Frontansicht einer Weichenanordnung 1 , die mehrere be wegliche Weichenarme 2 umfasst (vergleiche Figur 8). In dieser Darstellung sind die im Wesentlichen U-förmigen Weichensegmente 4 mit überstehenden Abschnitten zu erkennen. Die Grundfläche 16 wird aus einer großen Beton platte 17 und wenigstens einer kleineren Betonplatte 17 gebildet. Auf dieser sind die Sockel 18 für die Führungselemente 15 angeordnet. Beispielsweise sind zwei Führungselemente 15 auf einem gemeinsamen Sockel 18 ange ordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Stützpunkte 10 jeweils eine redun dante Abstützung 25 auf. Diese können die Weichensegmente 4 im Falle ei nes Versagens der Stützpunkte 10 abfangen und somit einen schwerwiegen den Unfall vermeiden. Ebenso weisen die Führeinrichtungen 22 zu jedem Führungsglied 14 ein redundantes Führungsmittel 26 auf. Die redundanten Führungsmittel 26 können im Notfall eingreifen und unkontrollierte Bewegun gen der Weichensegmente 4 verhindern. Figur 8 zeigt die erfindungsgemäße Weichenanordnung 1 schematisch als X- Weiche. Fahrzeuge von zwei festen Fahrwegen 3 können wahlweise zu zwei weiteren Fahrwegen 3 geleitet werden. Flierzu weist die Weichenanordnung 1 insgesamt vier bewegliche Weichenarme 2 auf. Figur 8a zeigt die Wei- chenanordnung 1 in der Grundstellung. Fahrzeuge können die Weichenano rdnung in dieser Stellung gerade durchfahren. Figur 8b zeigt exemplarisch eine Stellung der Weichenanordnung 1, in der ein Fahrzeug von dem linken oberen Fahrweg 3 zu dem rechten unteren Fahrweg 3 geleitet werden kann. Hierzu müssen beispielsweise alle Weichenarme 2 in eine gekrümmte Stel- lung gebracht werden. Die sich zugewandten Weichenarme 2 können hierbei beispielsweise durch den Translationsfreiheitsgrad T der Gelenke 5 gestreckt werden. Die abgewandten Weichenarme 2 können im Sinne eines platzspa renden Aufbaus der Weichenanordnung beispielsweise gestaucht sein.
Insbesondere bei dieser Ausführungsform der Weichenanordnung 1 sind die Führungselemente 15 gekrümmt. Die Endsegmente 8 der Weichenarme 2 können Verriegelungsmechanismen 20 aufweisen, die jeweils zwei einander zugewandte Endsegmente 8 zueinander arretieren. Vorzugsweise ist jedem Weichenarm 2 ein Antrieb 6 zugeordnet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentan sprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und be schrieben sind. Bezugszeichenliste 1 Weichenanordnung
2 Weichenarm
3 Fahrweg
4 Weichensegment
5 Gelenk 6 Antrieb
7 Kraftübertragungseinrichtung
8 Endsegment
9 Gelenkstange
10 Stützpunkt 11 Anfangssegment
12 Drehlager
13 Federelement
14 Führungsglied
15 Führungselement 16 Grundfläche
17 Betonplatte
18 Sockel
19 Gleitfläche
20 Verriegelungsmechanismus 21 Schienenabschnitt
22 Führeinrichtung
23 Gleitlager
24 Feder
25 redundante Abstützung 26 redundantes Führungsmittel
T Translationsfreiheitsgrad

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Weichenanordnung (1 ) für ein spurgebundenes Fahrzeug aufweisend wenigstens zwei miteinander gelenkig verbundene und bezüglich einer Grundfläche (16) beweglich gelagerte Weichensegmente (4), wobei wenigstens ein Weichensegment (4) einen Antrieb (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Weichensegmente (4) durch ein Gelenk (5) miteinan der verbunden sind, das wenigstens zwei Rotationsfreiheitsgrade und/oder wenigstens einen Translationsfreiheitsgrad (T), welcher wahlweise mit zumindest einem zusätzlichen Rotationsfreiheitsgrad ausgebildet ist, aufweist.
2. Weichenanordnung (1) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gelenk (5) als Kugelgelenk oder Kugelschub gelenk ausgebildet ist.
3. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Weichensegment (4), insbesondere ein Anfangssegment (11 ), auf einem Drehlager (12) ge lagert ist.
4. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Weichensegment (4), insbesondere ein Endsegment (8), mittels einer Gelenkstange (9) mit dem vorhergehenden Weichensegment (4) verbunden ist.
5. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Federelement (13) je weils zwei Weichensegmente (4) miteinander verbindet.
6. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Weichensegment (4) auf mindes tens drei Stützpunkten (10) gelagert ist.
7. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Stützpunkte (10) vom Gelenk (5) zwischen den Weichensegmenten (4) gebildet wird.
8. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützpunkte (10) im Wesentlichen parallel zur Grundfläche (16) verschiebbar sind.
9. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Stützpunkte (10) wenigstens einen Rotationsfreiheitsgrad aufweist.
10. Weichenanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Stützpunkte (10) wenigstens eine Rolle und/oder ein Gleitlager (23) und/oder ein Fluid lager aufweist.
11. Weichenanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützpunkt (10) zumindest eine re dundante Abstützung (25) aufweist.
12. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise jedem Weichensegment (4) jeweils wenigstens eine Führeinrichtung (22) zugeordnet ist, die wenigstens ein geführtes Führungsglied (14), insbesondere eine Führ rolle oder ein Führbolzen, und ein führendes Führungselement (15), insbesondere eine Führungsschiene oder eine Nut oder eine Kulisse, umfasst.
13. Weichenanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führeinrichtung (22) zu wenigstens einem Führungsglied (14) mindestens ein redundantes Führungsmittel (26) aufweist.
14. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führeinrichtung (22) wenigstens eine Feder (24) aufweist, die ausgebildet ist, das Führungsglied (14) gegen das Führungselement (15) zu drücken.
15. Weichenanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (15) gerade oder gekrümmt ist, wobei die Krümmung vorzugsweise wenigstens einen Kreisbogen beschreibt.
16. Weichenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente der Führeinrichtung (22) austauschbar und/oder einstellbar sind.
17. Weichenanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (16) von wenigstens einer Betonplatte (17), insbesondere einer Betonfertigteilplatte, gebil det ist.
18. Weichenanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichensegmente (4) jeweils we nigstens einen Schienenabschnitt (21) aufweisen, wobei der Schie nenabschnitt (21) spitz zulaufend an dem Schienenabschnitt (21) ei nes anschließenden Weichensegments (4) angeordnet ist und wobei der Schienenabschnitt (21) an seinen Enden jeweils abgeschrägt, ins besondere abgerundet ist.
19. Weichenanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Weichensegment (4), insbesondere ein Endsegment 8, einen Verriegelungsmechanismus (20) aufweist.
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