Fahrwegschiene für ein Magnetschwebefahrzeug
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrwegschiene gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Fahr¬ wegschiene ist bei der Nahverkehrssystem-Magnetbahn in Berlin von der Firma AEG-Magnetbahn GmbH offenkundig vorbe¬ nutzt worden.
Das offenkundig vorbenutzte Nahverkehrssystem-Magnetbahn benutzt in erster Linie aufgeständerte Fahrwege, welche sich aus einzelnen vorgefertigten Fahrwegelementen zusammensetzen. Diese Fahrwegelemente sind als Einfeldträger oder Mehrfeld¬ träger ausgeführt. Die Fahrzeuge dieses Nahverkehrssystems fahren in diesen Fahrweg entgleisungssicher, wobei folgendes Funktioπsprinzip zugrundeliegt: über Permanentmagneten, die auf höhenverstellbaren Magnetträgerleisten an beiden Längs¬ seiten eines rechteckigen Fahrgestellrahmens befestigt sind, wird das Fahrzeuggewicht weitgehendst als Flächenlast über die Fahrwegschienen auf die Tragwerkskonstruktion des Fahr¬ weges abgetragen. Um den eigentlichen instabilen Zustand zwischen Magneten und Fahrwegschienen zu stabilisieren und um eine völlig Trennung der magnetischen Anzugskräfte zu vermeiden, aber auch um einen Miπdestluftspalt zu erhalten,
wird eine Restlast des Fahrzeuggewichtes über Führungs- und 5 Abstandsrollen übertragen, welche auf den Fahrwegschienen laufen. Der Abstand bzw. Luftspalt zwischen den Flächen der Perma entmagπeten des Fahrgestells und den Fahrwegschienen bzw. den Flächen des an der Fahrwegschiene befestigten Langstators wird in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzeuggewicht Q (statische und dynamische Lasten) geregelt. Im Zusammenwirken der Permanentmagneten des Fahrgestells mit dem elektrischen Wanderfeld des fahrwegseitigen Langstators wird das Fahrzeug angetrieben (Linearmotorantrieb) .
,,- Wie aus dem Querschnitt durch den Fahrweg des offenkundig vorbenutzten Nahverkehrssystems gemäß Fig. 1 hervorgeht, bestehen die Fahrwegelemente aus zwei zueinander parallel verlaufenden Fahrwegträgern 21, welche über Querverbinder 12 miteinander verbunden sind. Die Querverbinder 12 sind kon-
_n struktiv so tief angebracht, daß als Querschnitt des Fahrweg¬ profils ein Trog entsteht, der nach oben hin offen ist. Auf den Fahrwegträgern sind beidseitig in Längsrichtung die Fahr¬ wegschienen 13 befestigt. Die Fahrwegschienen 13 bilden einen funktionalen Bestandteil des Fahrweges und dienen zum
„c Tragen, Führen und Antreiben der Magnetschwebefahrzeuge. Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, ist der Fahrweg als komplette Schweißkonstruktion ausgeführt, bei welcher an den Enden jedes Fahrwegträgers 11 im rechten Winkel ein Obergurt 131 angeschweißt ist, an dessen Stirnfläche eine speziell ent-
„n wickelte und gefestigte Trag- und Führungswinkelschiene 132 angeschweißt ist. Aus Gründen der Trag- und Antriebsfunktion, des Fahrkomforts und des Verschleißes der Führungs- und
Abstandsrollen müssen an die Tragwerkskonstruktion hohe
Toleraπzanforderungen gestellt werden, was mit einem hohen 1_ und kostspieligen Fertigungsaufwand verbunden ist. So müssen ob
beispielsweise die Obergurte 131, insbesondere bei Fahrweg¬ kurven, mit hoher Genauigkeit aus Stahlplatten ausgebrannt werden. Hinzu kommt, daß die Winkelschienen 132 relativ dünn und damit biegeweich sind, so daß sie an ihren Enden unter der Fahrzeuglast nachgeben, was zu komfortmindernden Stößen führt und die Standzeit der Führungs- und Abstands¬ rollen beeinträchtigt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Fahrwegschiene der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche trotz hoher Toleranzanforderungen an die Tragwerks- konstruktion einfacher und billiger herzustellen ist und darüber hinaus bei vergleichbarem Gewicht insbesondere im Bereich der Schienenstöße geringere elastische Verformungen durch die Fahrzeuglast aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfin¬ dungsgemäßen Fahrwegschiene ergeben sich aus den Patentan¬ sprüchen 2 bis 19.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, im Hinblick auf eine rationelle industrielle Vorfertigung der kompletten Fahrweg - schienen mit den Komponenten Obergurt, Seitenführungsprofil und Langstator eine Fahrwegskonstruktion vorzusehen, welche einen fertigungstechnischen Übergang von der üblicherweise relativ groben Tragkonstruktion zu einer präzisen Konstruk¬ tionseinheit erlaubt. Dabei verzichtet die Erfindung auf eine aufwendige, technisch problematische Spezialwinkel- schiene und benutzt statt dessen den ohnehin vorhandenen
Obergurt der Fahrwegschieπe , der durch ein an der Unterseite des Obergurtes befestigtes Seitenführungsprofil als Vertikal¬ laufschiene ergänzt ist. Die Befestigung des Langstators an der Unterseite des Obergurtes erfolgt vorzugsweise entgegen der bisher geschweißten Verbindung mit Hilfe einer Schraub¬ verbindung. Der verschraubbare Langstator hat vorallem aus Gründen einer besseren Reparatur- und Wartungsmöglichkeit für den Betrieb eines Nahverkehrssystems erhebliche Vorteile. Bei Beschädigung der als Funktionseinheit ausgebildeten, er- fiπdungsgemäßen Fahrwegschieπe muß nicht das komplette Fahr¬ wegelement ausgetauscht werden. Gegebenenfalls kann auch auf den Verguß des Langstators verzichtet werden, welcher bei der herkömmlichen geschweißten Laπgstatorbefestigung zur Vermei¬ dung von Spaltkorrosion erforderlich ist. Die ausreichende Stärke des als Fahrwegschiene verwendeten Obergurtes erlaubt die Ausführung einer einfachen, formschlüssigen Verbindung an den Stoßstellen mit Hilfe von Schiebebolzen, welche in die jeweilige Oberseite der aufeinanderstoßenden Obergurte eingeführt werden, womit sich auch an den Enden der Fahrweg- schieπen ein höhengleicher und damit stoßfreier Übergang sicherstellen läßt. Die im Fahrwegträger vorzugsweise mög¬ lichst tief befestigten Fahrwegschienen führen zu einer hohen Aussteifung der Fahrwegkonstruktion, was wiederum eine Verringerung der Fahr- und Aπtriebsgeräusche durch verringer¬ te Vibration zur Folge hat. Zusätzlich bringt die konstrukti¬ ve Ausführung mit einem tiefliegenem Fahrwegprofil erheb¬ liche Vorteile für die Realisierung einer einfachen, kosten¬ günstigen Weiche, welche zur Verträglichkeit mit dem vor¬ handenen Nahverkehrssystem ggf. mit einem antriebspassiven, das Fahrzeug über Magnetkräfte tragenden Weichenmittelstück (Herzstück) ausgerüstet ist. Dieses aus zwei konstruktiv miteinander verbundenen Fahrwegschienen bestehende Weichen-
mittelstück ist um einen Drehpunkt bzw. Verschiebepunkt ge¬ lagert. Das Weichenmittelstück wird mit einem herkömmlichen Weichenantrieb entsprechend der gewünschten Fahrtrichtung gestellt. Die Verringerung der Fahrweghöhe durch das tief¬ liegende Fahrwegprofil führt insbesondere bei gebetteten Fahrwegabschnitten in Tunnels oder auf Brücken zu erheblichen Materialeinsparungen.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Fahrwegschiene lassen sich funktionale, fertigungstechnische und betriebliche Vorteile gegenüber dem offenkundig vorbenutzten Magnetbahn-Nahverkehrs¬ system erzielen welche zu einer wesentlichen Kostensenkung führen .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein tiefliegendes Fahrweg¬ profil eines Magnetbahn-Nahverkehrssystems ;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine der beiden Fahrweg¬ schienen des Fahrwegprofils nach Fig. 2 gemäß der Erfindung, und
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Befestigung der Fahrweg - schiene nach Fig. 3 an der Tragkonstruktion des Fahr¬ weges .
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist das dort dargestellte Fahrwegprofil zwei zueinander parallel verlaufende Fahrweg- träger 21 aus einem Doppel-T-Profil auf, deren unterer, innenliegender Fuß zu einem Kastenprofil 24 umgebildet ist.
Jedes Kastenprofil dient als Auflager für eine erfiπdungsge- mäße Fahrwegschiene 23, welche mit dem betreffenden Fahrweg- träger 21 bzw. dessen kastenförmigem Profil 24 verbunden ist .
Wie aus Fig. 3 näher hervorgeht, besteht jede Fahrwegschiene 23 aus einem Obergurt 31, an dessen freiem, nach innen in das Fahrwegprofil auskragendem Ende eine obere Lauffläche 311 und eine untere Lauffläche 312 für die nichtdargestellten Führungs- und Abstaπdsrollen des Fahrgestells eines eingangs beschriebenen Magnetschwebefahrzeugs bilden. An der Unter¬ seite des Obergurtes 31 ist - gegenüber dessen freiem Ende versetzt - ein Seitenführungsprofil vorzugsweise unter einem rechten Winkel befestigt, dessen Oberfläche die Lauffläche 321 für die Spurführung des Fahrgestells mit Vertikallaufrollen innerhalb des Magnetbahn-Fahrweges bildet. Der Obergurt 31 besteht aus mindestens 30 mm starkem, rechteckigem Stahl¬ profil von etwa 500 bis 600 mm Breite und einer der jeweili¬ gen Länge der einzelnen Tragwerkselemente angepaßten Länge. Der Obergurt 31 kann in seiner Längsrichtung gerade oder für horizontale Kurven entsprechend gebogen ausgeführt sein. In Übergangsabschnitten des Fahrweges zu Streckensteigungen bz .Streckengefällen ist der Obergurt auch um die Querachse konkav oder konvex gebogen.
Die Verbindung des Obergurtes 31 mit den Längsträgern 21 der Tragwerkskonstruktion erfolgt durch eine Schweißverbindung oder, wie in Fig. 4 dargestellt ist, durch eine spezielle Schraubverbindung. Die Höhenlage der Fahrwegschiene 23 ist so gewählt, daß ein Mindestabstand zu Querverbindern 22 (Fig. 2) zwischen den Längsträgern 21 eingehalten wird.
Die von dem Obergurt 31 an seinen freien Enden gebildeten 5 Laufflächen 311 und 312 sowie die von der innenliegenden Ober¬ fläche des Seiteπführungsprofils 32 gebildete Lauffläche 321 können im montierten Zustand zu Verringerung der Welligkeit nachgearbeitet werden. Die Enden von aneinanderstoßenden Obergurten 31 können mit formschlüssigen Verbindungselementen 0 versehen sein, insbesondere Schiebebolzen, welche in zuge¬ ordneten Längsbohrungen in den Stirnseiten der benachbarten Obergurte 31 verschiebbar gelagert sind. Das Seitenführungs¬ profil 32 zur Spurführung der Magnetschwebefahrzeuge mittels der Horizontalrollen des Fahrgestells weist ebenfalls, wie 5 Fig. 3 zeigt, einen rechteckigen Querschnitt auf und ist vor¬ zugsweise unter einem rechten Winkel an der Unterseite des Obergurtes 31 angeschweißt.
Zwischen den Längsträgern 21 des Fahrweges und dem Seiten- o führungsprofil 32 der zugeordneten Fahrwegschiene 23 ist an der Unterseite des Obergurtes 31 ein Langstator 33 befestigt, insbesondere gemäß Fig. 3 mit Hilfe von Winkel¬ schienen 25 verschraubt. Der Langstator 33 besteht aus in Längsrichtung gebündelten Blechpaketen, deren Einzelbleche 5 isoliert sind und die als ganzes Blechpaket mit einem elastischen Isoliermaterial beschichtet sind. Die nach unten gerichtete Fläche jedes Langstators 33 muß mit hoher Genauig¬ keit parallel zur oberen Lauffläche 311 des Obergurtes 31 ausgerichtet sein, damit ein gleichmäßiger Luftspalt zwischen Q Langstator und den dazu parallel zu führenden, nicht dargestellten Permanentmagneten des Fahrgestells des Magnetschwebefahr¬ zeugs gewährleistet ist.
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Als Fahrwegträger 21 kommen entweder, wie schon erwähnt, Stahlträger oder Betoπträger mit Stahlstützeinlagen und Stahlauflagen in Betracht. Bei Verwendung von Betonträgern eignet sich vorzugsweise die in Fig. 4 veranschaulichte Befestigungskonstruktion zwischen Fahrwegschiene 23 und Beton-Fahrwegträger 21. Hierzu ist auf einer horizontalen Konsole (welche Teil des Kastenprofils 24 gemäß Fig. 2 sein kann) des Beton-Fahrwegträgers 21 eine metallische Ankerplatte 41 fest verbunden, z.B. eingegossen. Die Anker- platte 41 weist an ihrer freien Oberseite eine kalottenformi¬ ge Rundung auf und hat beispielsweise eine Länge von etwa 150 bis 200 mm. Die flanschförmigen Bereiche zu beiden Sei¬ ten der kalottenförmigen Rundung sind mit Befestigungsbolzen 45 verschweißt, welche vertikal nach oben ragen. Auf die An¬ kerplatte 41 ist eine Justierwiege 43 aufgesetzt, welche eine kalottenförmige Vertiefung aufweist, die der kalottenförmigen Rundung der Ankerplatte entspricht. Die Wiege 43 weist zum Durchtritt der Bolzen 45 entsprechende Durchgangsbohruπgen auf. Die Justierwiege 43 läßt sich aufgrund der kalotten- förmigen Lagerung auf der Ankerplatte 41 zu beiden Seiten gegenüber der Ankerplatte bzw. dem Fahrwegträger 21 neigen, wodurch Abweichungen von der Horizontalen seitens des Fahr¬ wegsträgers 21 ausgeglichen werden können. Durch Verwendung unterschiedlicher Stärken erlaubt die Wiege 43 ferner eine Höhenanpassung von Maßungenauigkeiten . Auf die Justierwiege 43 ist die Fahrwegschiene 23 mit dem Endabschnitt 46 ihres Obergurtes 31 aufgelegt, wobei der Endabschnitt 46 die Bolzen 45 mit entsprechenden Durchgaπgsbohrungen durchgreift. Mittels einer Einstellehre wird die Fahrwegschiene 23 mit der gegenüberliegenden Fahrwegschiene des Fahrwegprofils ausgerichtet, wobei diese Ausrichtung sowohl in Längs- und Querrichtung als auch in der Höhe und der Neigung erfolgen
kann. Nach erfolgter Ausrichtung der Fahrwegschiene 23 wird die Fahrweg schiene 23 durch Befestigungsmuttern 44 fixiert, welche auf die Enden der Befestigungsbolzen 45 aufgeschraubt werden. Die aus den Teilen 41, 43, 44 und 45 bestehenden Justierelemente sind in Längsabständen an der Tragwerks- konstruktion befestigt und bilden Lagerpunkte für die daran befestigte Fahrweg schiene 23 zur Geräuschminderung kann zwischen jeder Ankerplatte 41 und der zugeordneten Justier¬ wiege 43 eine Dämmschicht vorgesehen werden.
Die in Fig. 2 veranschaulichte Länge der Fahrwegträger 21 ist so gewählt, daß die oberen, freien Enden der Fahrweg- träger 21 die daran angebrachten Fahrwegschienen etwa in dem gezeichneten Verhältnis überragen, damit an den vertikalen Flanken eines der beiden parallelen Fahrwegträger 21 im Bereich oberhalb der betreffenden Fahrwegschiene 23 Strom¬ schienen und/oder Linienleiter befestigt werden können. Die dargestellte Höhe der Fahrwegträger 21 entspricht der vorge¬ gebenen Höhe für die aufgeständerte Bauweise. Im Falle einer Bettung der Fahrwegträger 21 in Tunnels oder auf Brückenbau¬ werken kann die Höhe der Fahrwegträger 21 gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Höhe bis herab zur Befestigungsstelle der Fahrwegschienen 23 verringert werden, ohne daß dadurch die Festigkeit des Fahrwegprofils verschlechtert wird.