WO2022063820A1 - Fahrgeschäft zur volksbelustigung mit fahrzeugfestem wicklungsbauteil - Google Patents

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WO2022063820A1
WO2022063820A1 PCT/EP2021/076053 EP2021076053W WO2022063820A1 WO 2022063820 A1 WO2022063820 A1 WO 2022063820A1 EP 2021076053 W EP2021076053 W EP 2021076053W WO 2022063820 A1 WO2022063820 A1 WO 2022063820A1
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WO
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vehicle
component
energy
ride
winding component
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/076053
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias HOLLMER
Original Assignee
Intrasys Gmbh Innovative Transportsysteme
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intrasys Gmbh Innovative Transportsysteme filed Critical Intrasys Gmbh Innovative Transportsysteme
Priority to EP21782519.9A priority Critical patent/EP4217084A1/de
Publication of WO2022063820A1 publication Critical patent/WO2022063820A1/de

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G7/00—Up-and-down hill tracks; Switchbacks

Definitions

  • the present invention relates to an amusement ride for the public, comprising a stationary track structure which runs along a track trajectory, a vehicle guided movably on the track structure along the track trajectory, the vehicle being electrically drivable by a linear motor, the linear motor having as motor components: at least one for generating a magnetic field that changes over time and space, a winding component that can be energized with a plurality of windings that can be energized, at least one electrical conductor and at least one reaction component, which interacts with the magnetic field of the at least one winding component to generate a force acting between the winding component and the reaction component along the path trajectory, wherein a motor component from the at least one winding component and the at least one reaction component is arranged stationarily on the track structure and the respective other motor component on the vehicle for common Same movement with the vehicle is arranged.
  • the stationary track structure can comprise a rail arrangement, a gully and the like, with the rail arrangement and/or gully being stationarily connected to the ground at least in sections via a floor-supported frame. Sections of the rail arrangement and/or water channel can also be arranged directly on the ground and connected to it.
  • the linear motor can be a linear synchronous motor.
  • the reaction component comprises a series of magnets following one another along a sequential direction, wherein along the following direction successive magnets have a different polarization from each other.
  • the magnets of the reaction component are preferably permanent magnets and the following direction is generally parallel at the location of the arrangement of the reaction component to the section of the path trajectory on which the reaction component is currently located. In the case of a curved section of the path trajectory, the parallelism generally applies to a tangent to the path trajectory.
  • the linear motor can also be a linear asynchronous motor.
  • the reaction component then comprises a plate-shaped electrical conductor in which eddy currents are induced in response to the magnetic field of the winding component, which in turn generate a reaction magnetic field which, in interaction with the magnetic field of the winding component, produces the force acting along the path trajectory.
  • the force acting between the winding component and the reaction component along the path trajectory can be an accelerating or a decelerating force, depending on the energization of the winding component.
  • at least one further force can act between the winding component and the reaction component in a different direction. However, this is not of interest here.
  • the winding members are stationary on the track structure because of the electrical power supply they require, while the reaction member is fixed to the vehicle for movement with the vehicle.
  • a reaction component formed by permanent magnets has a large mass, which increases the vehicle mass to be accelerated.
  • permanent magnet reaction devices are compared to the winding component expensive. This difference in costs is particularly significant with an increasing number of vehicles that are used simultaneously on one and the same track structure.
  • reaction components of linear asynchronous motors do not have the weight and cost problems described above for permanent-magnetic reaction components of linear synchronous motors.
  • reaction components of linear asynchronous motors in contrast to the permanent magnetic reaction components of linear asynchronous motors, together with a short-circuited winding component inherently cannot form a fail-safe eddy current brake, which represents a safety disadvantage. Therefore, when using linear asynchronous motors, the cost of additional safety measures is greater than when using linear synchronous motors.
  • the stationary winding components are subject to considerable thermal loads due to the ever-increasing demands on the dynamics of modern amusement rides during their energization phases, which limits a reduction in cycle times with which vehicles can be successively accelerated or decelerated by one and the same winding component.
  • the cost-effectiveness of an amusement ride is largely determined by the achievable cycle times for a given transport capacity of a vehicle, since the product of the cycle frequency, i.e. the reciprocal of the cycle time, of a vehicle and the transport capacity per trip of the vehicle defines the maximum number of users that can be achieved per unit of time.
  • the object of the present invention to develop the above-mentioned amusement ride in such a way that, with otherwise the same parts and components of the amusement ride, more economical operation is possible than with the above-mentioned conventional arrangement of the winding component on the track structure and the reaction component on the vehicle, in particular for a Amusement ride with more than one vehicle moving along the track trajectory at the same time.
  • the present invention of an amusement ride mentioned above solves this problem in that the at least one winding component is arranged on the vehicle and the at least one reaction component is arranged on the track structure.
  • the proposed arrangement of the winding component and reaction component reduces the vehicle mass due to the lower weight of the winding component compared to the cooperating reaction component, which reduces the demands on the linear motor as well as on the design of the vehicle and the design of the track structure.
  • the cycle time that can be achieved at a speed change section of the track structure is no longer decisive for the thermal load on a winding component resulting from the ferry operation, but rather the cycle time of the respective vehicle.
  • the at least one winding component of only this vehicle energized and thereby heated, while the winding components of other vehicles whose speed is unaffected are not energized and consequently not heated.
  • a conventional track structure fixed winding member it is energized and heated every time the speed of a vehicle is changed.
  • the at least one vehicle-fixed winding component also requires electrical energy for its operation.
  • the amusement ride can have an energy coupling device at least along at least one section of the track structure according to an advantageous development of the present invention.
  • the vehicle can have an energy counter-coupling device for mechanical and/or inductive energy-transmitting coupling to the energy coupling device.
  • the energy coupling device is fixed to the track structure.
  • the energy coupling device can have a power line and the energy counter-coupling device can have a sliding contact that makes contact with the power line.
  • the power line can include a rigid power rail and/or a taut, flexible wire line.
  • the energy coupling device can have a primary coil and the energy counter-coupling device can have a secondary coil, the secondary coil being able to be inductively coupled to a magnetic field of the primary coil for the transmission of energy.
  • a known inductive coupling device for the inductive transmission of electrical energy to a moving receiver is, for example, the device with the type designation “vPOWER U015 Pickup” from Paul Vahle GmbH & Co. KG in Kamen (DE).
  • the ride can have a stationary converter for outputting an output AC voltage with variable frequency, the energy coupling device being the first energy coupling device electrically conductively connected to the converter and fed with the output AC voltage.
  • the energy counter-coupling device on the vehicle which is mechanically and/or inductively coupled to the first energy coupling device in an energy-transmitting manner, can then be electrically conductively connected to the at least one winding component as the first energy counter-coupling device.
  • the converter can be an inverter, which converts from an input DC voltage to the variable output AC voltage.
  • the converter can be a frequency converter, which converts from an input AC voltage to the variable output AC voltage.
  • the input AC voltage is usually an AC voltage with a fixed frequency, approximately the frequency of a public supply network to which the frequency converter is connected connected.
  • the AC output voltage is an AC voltage with a variable frequency, since, among other things, the movement of the vehicle is controlled by changing the frequency of the AC output voltage.
  • the vehicle can have an energy store for storing electrical energy not only but also for storing electrical energy while driving and/or while the vehicle is stationary and/or during recuperation of braking energy when the winding component is short-circuited.
  • the on-board energy store can be any known energy store, such as a lithium-ion battery. So-called “supercapacitors” or “supercaps” are preferred as on-board energy stores for storing electrical energy because of the very good ratio of storage capacity to dead weight and because of the ability to absorb and release electrical energy relatively quickly. "Ultracapacitors” is a synonymous term for supercapacitors. Supercapacitors are a type of electrochemical double layer capacitor.
  • the vehicle carries its own reserves of electrical energy, for example in order to supply the vehicle with energy, in particular its control device and/or its lighting and/or any media output device carried by the vehicle, in sections of the track structure without an energy coupling device. to be maintained with electrical energy.
  • a vehicle-mounted converter can also be provided, with which the at least one vehicle-mounted winding component can be energized.
  • a vehicle-mounted converter increases the vehicle mass to be moved.
  • the ride can have a stationary control device, ie a control device that is fixed to the track structure, in order to control the operation of the ride or at least part of it.
  • a stationary control device preferably controls at least all stationary controllable components of the amusement ride. This includes, in particular, the above-mentioned stationary, ie track structure-fixed, converter.
  • the amusement ride can have a vehicle-mounted control device.
  • a vehicle-mounted control device can in principle control the entire amusement ride, a vehicle-mounted control device preferably controls the controllable components of the vehicle on which it is mounted.
  • the vehicle-mounted control device can be involved in a signal-transmitting communication between stationary and vehicle-mounted control devices. If both a stationary and a vehicle-mounted converter are present, the stationary and vehicle-mounted control device can negotiate according to predefined algorithms whether the at least one winding component on the vehicle is energized by the stationary converter or by the vehicle-mounted converter.
  • the on-vehicle control device can also be excluded from controlling controllable components located outside the vehicle in order to avoid a control conflict of several on-vehicle control devices, for example of several vehicles simultaneously operated on the track structure, with regard to one and the same stationary controllable component.
  • the amusement ride can comprise at least one sensor arrangement, preferably a plurality of sensor arrangements, in order to record operationally relevant data during operation of the amusement ride.
  • the amusement ride can have at least one sensor arrangement for detecting the vehicle position along the path trajectory.
  • the amusement ride can have at least one sensor arrangement for detecting the vehicle speed. Knowledge of the vehicle position and vehicle speed is extremely helpful or even necessary for precise control of a converter influencing the vehicle movement, for example the above-mentioned stationary converter or a vehicle-mounted converter carried by the vehicle.
  • the vehicle can have an odometer as a sensor arrangement for determining its position along the path trajectory and/or for determining its speed.
  • Other sensor arrangements for determining the vehicle position and/or vehicle speed can have both vehicle-fixed and track structure-fixed components, such as a magnetic strip and a magnetic sensor that detects the magnetic strip, a comb with known dimensions and a light barrier that interacts with the comb in a relatively moving manner, a rotary encoder mounted fixed to the track structure with a wheel and a friction surface fixed to the vehicle for rolling engagement with the wheel.
  • vehicle position and/or speed can be determined by a laser sensor, by a radar sensor and/or by an ultrasonic sensor.
  • the amusement ride in particular the vehicle, can comprise at least one temperature sensor for detecting a temperature of the at least one winding component. If a vehicle has a plurality of winding components, at least one temperature sensor is preferably arranged on each winding component.
  • the amusement ride can have a sensor arrangement for identifying the vehicle.
  • the sensor arrangement identifying the vehicle can have a vehicle-mounted RFID tag and a track structure-mounted RFID reader.
  • vehicle-identifying sensor arrangements are also conceivable, such as an optical and/or magnetic code fixed to the vehicle with a corresponding reading device fixed to the track structure.
  • the at least one sensor arrangement is preferably connected to a control device in a signal-transmitting manner.
  • Stationary detection devices of sensor arrangements are preferably connected to the stationary control device in a signal-transmitting manner and/or vehicle-mounted detection devices of sensor arrangements are preferably connected to the vehicle-mounted control device in a signal-transmitting manner connected, although this does not necessarily have to be the case.
  • on-board detection devices can also be connected directly to the stationary control device for signal transmission and stationary detection devices can be connected to the on-board control device for signal transmission.
  • the ride can have at least one input device for the input of data and/or information by users of the ride.
  • the input device is therefore preferably connected to one of the aforementioned control devices in a signal-transmitting manner.
  • the stationary or/and the vehicle-fixed control device can then control the movement of the vehicle according to the data and information entered by the user.
  • Legal guardians who do not take a seat in a vehicle of the ride but whose wards are passengers of a vehicle are also considered to be users of the ride.
  • the input device can be an input/output device for feedback to the user making the input, which is designed to output optical and/or acoustic signals.
  • the above-mentioned energy coupling device can be supplied with supply current using electrical current and the energy counter-coupling device can be electrically conductively connected to the vehicle-mounted electrical component to be supplied. In any case, this is possible if the at least one winding component is only operated with electrical energy from the on-board energy store.
  • the amusement ride can therefore have a second energy coupling device fixed to the track structure at least along at least one section of the track structure, preferably along the entire track trajectory, in addition to the first mentioned above.
  • the second energy coupling device is preferably continuously fed with operating current for the vehicle.
  • the vehicle can also have a second energy counter-coupling device for mechanical and/or inductive energy-transmitting coupling to the second energy-coupling device.
  • the second energy counter-coupling device is then electrically conductively connected to the vehicle-mounted components to be supplied with electrical energy.
  • the amusement ride in particular the vehicle, can have a short-circuit switch with the at least one winding component to achieve a short circuit, which switch can be switched between a short-circuit state, in which the windings of at least one phase of the at least one winding component are short-circuited, and a Open state in which the windings of the at least one phase of the at least one winding component are not short-circuited. All phases of the at least one winding component for a braking process are preferably short-circuited by a short-circuit switch in order to achieve the greatest possible braking effect.
  • the short-circuit switch can be configured in such a way that it has the short-circuit state as its basic state, which it maintains until it is electrically and/or mechanically and/or magnetically switched to the open state. Then at least in the event of a power failure at the short-circuit switch one phase, preferably all phases, of the at least one winding component is short-circuited, so that the vehicle is always braked as a fail-safe measure when it reaches a section of the track structure that is provided with a permanent-magnetic reaction component of a linear synchronous motor.
  • the short-circuit switch can be supplied with electrical energy from the second energy coupling device via the second energy counter-coupling device, for example with the operating current fed into the second energy coupling device.
  • a power supply to the short-circuit switch can preferably be interrupted by a control device in order to set the short-circuit switch to its short-circuit state as quickly as possible.
  • This control device can be the vehicle-fixed control device and/or the track structure-fixed control device and/or an operating control device which is superordinate to these control devices and is also a track structure-fixed control device.
  • the amusement ride can have a third energy coupling device fixed to the track structure in addition to at least one of the first and second ones mentioned above.
  • the third energy coupling device is preferably fed with control current for the short-circuit switch continuously, but preferably interruptible by a control device.
  • the vehicle can also have a third energy counter-coupling device for mechanical and/or inductive energy-transmitting coupling to the third energy coupling device. The third energy counter-coupling device is then electrically conductively connected to the short-circuit switch.
  • a short-circuit switch includes a thyristor in addition to a contactor, in order to be able to switch the contactor in a load-free manner.
  • the on-board short-circuit switch of the present invention can do without a thyristor.
  • the at least one vehicle-fixed winding component can have windings of one phase, two, three or more phases, for example six phases.
  • the winding component can be a known winding component insofar as it is already used as a stationary winding component on track structures.
  • the ride can have a signal transmission device for transmitting signals between the vehicle and at least one stationary component, in particular the stationary control device, of the ride.
  • the signal transmission device can comprise a radio device with at least one transmitter and one receiver and/or an optical signal transmission device and/or a leaky wave line.
  • the sensory detection of the vehicle's driving operation also enables an analysis of the vehicle's operating status.
  • the stationary control device and/or the vehicle-mounted control device can therefore determine an efficiency variable for the vehicle that represents its drive energy dissipation depending on a detection result of at least one sensor arrangement and depending on a power variable that represents a power quantity supplied to the vehicle. In this way, it can be determined without great effort which performance the at least one winding component of the vehicle is supplied during an operating period. From the vehicle mass, which is known per se, and from the detected vehicle speed, it can be determined as an efficiency variable how well the respective vehicle converts the power transmitted to it into motion and how large the proportion of power that is dissipated, ie not converted into motion, is.
  • the present invention achieves particular advantages when the amusement ride has a plurality of vehicles, each of which has at least one winding component.
  • Each of the plurality of vehicles may include one or more of the above vehicle-mounted components.
  • each vehicle carries its own at least one winding component, individual movement control of the plurality of vehicles in the amusement ride is possible.
  • the stationary control device and/or the vehicle-fixed control device can thus, depending on a detection result of at least one sensor arrangement and/or depending on a user input for different vehicles, provide different operating parameters stored in a data memory and/or calculated on the basis of detection results for the ferry operation of the vehicles and operate the different vehicles in accordance with the operating parameters provided for the respective vehicle.
  • the stationary control device and/or the vehicle-mounted control device can use a motion profile stored in a data memory of the respective control device, which is assigned to the identified vehicle, depending on the detected vehicle identification.
  • Vehicles can be moved at the same time along the path trajectory, at least one part of which is designed as a locomotive, another part as a sports car and a third part as an airplane and each is provided with identification devices.
  • a different movement profile can be stored for each of these vehicle groups, with different accelerations and/or different final speeds at the end of an acceleration section.
  • different acoustic and/or visual outputs can be triggered on the vehicles and/or on the lane structure, which are assigned to the respective vehicle group in a data memory.
  • the stationary control device and/or the vehicle-mounted control device can therefore be designed to drive a vehicle into motion depending on the winding component temperature determined on at least one winding component of the vehicle.
  • the stationary control device and/or the vehicle-mounted control device can, when operating the vehicles, take into account different efficiency characteristics of the individual vehicles, such as different frictional influences of mechanical components, different efficiencies of winding components and the like, in order to keep the distances between them too large and/or too small at the same time to prevent vehicles moving along the movement trajectory.
  • different states of wear of vehicles moving simultaneously along the same track structure can be taken into account when driving them.
  • the stationary control device and/or the vehicle-mounted control device can provide different operating parameters for the ferry operation of the vehicles for the vehicles involved in the comparison, depending on the result of a comparison of the above-mentioned efficiency variables of several vehicles, and operate the vehicles in accordance with the operating parameters provided for the respective vehicle .
  • a change in operating parameters that have already been provided, carried out as a function of the result of the comparison, in order to achieve different individual operating parameters of the individual vehicles is also considered to be the provision of different operating parameters.
  • the amusement ride is preferably designed so that more than one vehicle moves along the track trajectory at the same time.
  • the vehicles preferably have the same set of components, although vehicle-mounted identification devices of the vehicles can differ in terms of the identification information they provide.
  • the at least one winding component is shorter than a reaction component interacting therewith. It can thereby be achieved that a winding component can be completely overlapped by the reaction component during a passage through or a passage past the reaction component in a direction orthogonal to the path trajectory, so that each winding of the winding component can interact with the reaction component.
  • a plurality of reaction components can be provided on the track structure along the path trajectory at a distance from one another in order to be able to accelerate and/or decelerate a vehicle at different sections of the path trajectory.
  • a winding component arrangement with a plurality of winding components can also be arranged on the vehicle, in which case the winding components can be arranged one behind the other along a movement path of the vehicle in order to increase the acceleration and/or deceleration time of the vehicle, and/or these being spatially parallel to one another, i.e can be arranged side by side in order to increase the amount of force that can be achieved between the winding component arrangement and a reaction component.
  • a winding component arrangement with a plurality of winding components arranged one behind the other along the movement path of the vehicle can be longer as an arrangement than a track structure-side cooperating reaction component, with each individual winding component of the winding component arrangement preferably being shorter than the reaction component.
  • an embodiment according to the invention of an amusement ride of the present application is denoted generally by 10 .
  • the amusement ride 10 comprises a track structure 14 fixed in place on a subsurface U by means of a frame 12, for example a framework construction made of steel and/or wood and/or concrete and/or another known building material.
  • the track structure 14 is a rail arrangement, for example comprising a rail 14a or two or more parallel rails.
  • it can also be a water-carrying channel in order to move floating bodies as vehicles in a track-guided manner.
  • the track structure 14 extends along a path trajectory B.
  • the path trajectory B can be a closed curve or can extend between two end points of the track structure 14.
  • the amusement ride 10 comprises a vehicle 16 that is movably guided on the track structure 14 and a linear motor 18 in order to accelerate and/or decelerate the vehicle 16 on the track structure 14 along the path trajectory B.
  • the linear motor 18 comprises, as a motor component 18a, a winding component arrangement 19 which is coupled to the vehicle 16 for joint movement and is therefore fixed to the vehicle and has two identical winding components 20, for example are arranged one after the other in a direction parallel to the path trajectory B.
  • the linear motor 18 comprises a reaction component 23 which is fixed to the track structure 14 and which is fixed to the track structure or stationary and has a plurality of permanent magnets 24 which follow one another with alternating polarization along the path trajectory B.
  • the motor component 18b can also be a magnetic yoke which has two arranged side by side designated permanent magnet arrangements forming a movement gap between them, each having a plurality of permanent magnets.
  • Each of the permanent magnet arrangements of the magnetic yoke has permanent magnets with alternating polarization that follow one another along the path trajectory B, with opposite magnetic poles lying opposite one another orthogonally to the path trajectory B across the movement gap.
  • the winding component arrangement 19 overlaps with the reaction component 23, so that by energizing the winding components 20 between the winding component arrangement 19 and the reaction component 23, a force can be generated that acts along the path trajectory B, which force the vehicle 16 depending on the energization of the winding components 20 is either accelerated or delayed.
  • a track structure-fixed busbar arrangement 26 is provided as a drive energy coupling device 27, the individual busbars of which extend parallel to the path trajectory B. Sections of the conductor rail arrangement 26 located behind the vehicle 16 are indicated by dotted lines.
  • the busbar arrangement 26 has three busbars, one for each of three electrical phases which are offset from one another by 120° and with which the winding component arrangement 19 is fed.
  • the busbar arrangement 26 is electrically connected to a track structure-fixed converter 28, which outputs an output AC voltage of variable frequency with the three phases offset by 120° from one another to the busbar arrangement 26.
  • the converter 28 is controlled by a track structure-fixed controller 30, i. H. the frequency of the AC output voltage of the converter 28 is specified by the control device 30 .
  • the converter 28 can be connected as a frequency converter to a public electrical power supply network 31, which has an AC voltage, such as a supplies three-phase AC power at a predetermined frequency, such as 50 Hz.
  • Control device 30 which can include integrated circuits and/or a programmable logic controller and one or more data memories, can be connected for signal transmission to a track structure-fixed transmitter/receiver device 32, on the one hand to control the operation of transmitter/receiver device 32 and, on the other hand, to receive information from the transmitter / receiving device 32 to obtain received data.
  • the vehicle 16 has a current collector arrangement 34 fixed to the vehicle as a counter-coupling device 35 for driving energy, which in the present case is in an electrically conductive connection with the busbar arrangement 26 as a sliding contact, for example.
  • the current collector arrangement 34 has a number of current collectors which corresponds to the number of busbars in the busbar arrangement 26 .
  • the current collector arrangement 34 For each conductor rail of the conductor rail arrangement 26, and thus for each electrical phase supplied, the current collector arrangement 34 comprises a current collector which carries the AC voltage of the respective electrical phase.
  • the individual phases of the current collector arrangement 34 are connected to the windings 22 of the individual electrical phases of the winding components 20 .
  • the three electrical phases are shown combined in a single line in the area of the vehicle 16 only for the sake of better clarity.
  • the individual phases of the winding arrangement 19 can be connected in a star connection or in a delta connection.
  • the operational readiness of the winding component arrangement 19 is switched by a vehicle-mounted control device 36 which controls a vehicle-mounted short-circuit switch 38 .
  • the short-circuit switch 38 which is shown in its open state in FIG. with which a vehicle-fixed buyer 42 as Shorting switch energy negative feedback device is energy transmitting coupled.
  • the coupling of the short-circuit switch energy coupling device 40 to the vehicle-mounted consumer 42 can be an inductive coupling.
  • the short-circuit switch energy coupling device 40 is not energized or if the vehicle-mounted control device 36 switches the short-circuit switch 38 to the short-circuit state when the short-circuit switch energy-coupling device 40 is energized, the short-circuit switch 38, which can be a contactor, for example, is in the short-circuit state.
  • the winding component arrangement 19 is then short-circuited, it cannot be supplied with current in a targeted manner by the current collector arrangement 34 in order to achieve a magnetic field. It is then not possible for the vehicle 16 to be driven by the linear motor 18 .
  • the winding component arrangement 19 When the winding component arrangement 19 is short-circuited, the winding component arrangement 18a driving past the reaction component 18b also causes eddy current braking of the vehicle 16.
  • the short-circuit switch 38 with the short-circuit state as the basic state is therefore a fail-safe device which ensures that the vehicle 16 is braked in the area of the permanent-magnetic reaction component 18b in the event of a failure of the energy supply.
  • the short-circuit switch energy coupling device 40 can be supplied with a phase of the public electrical power supply network 31 , ie approximately with 230 V alternating current, by a higher-level operating control 44 .
  • the higher-level operating controller 44 can interrupt or switch off the power supply to the short-circuit switch energy coupling device 40, in order to make it impossible to drive the vehicle 16 and to ensure that the vehicle 16 is forced to brake in the area of the Reaction member 23 to provide.
  • the higher-level operating controller 44 is also connected to the track structure-fixed control device 30 in terms of signal transmission and can transmit data and/or control commands to the control device 30 and receive data from the control device 30 .
  • the amusement ride 10 Since the power supply via the conductor rail arrangement 26 is manipulated by the converter 28 depending on the driving state of the vehicle 16 and since the short-circuit switch energy coupling device 40 can be interrupted by the higher-level operating control 44 depending on the safety requirements of the amusement ride 10, the amusement ride 10 has a further, continuous power supply 46 as an operating current coupling device, which supplies operating current to the vehicle-mounted control device 36 and electrical devices on the vehicle 16, such as lighting, audio output, sensor arrangements described below, signal transmission arrangements and the like.
  • the continuous power supply 46 is contacted by a vehicle-side current collector 48 as an operating current negative feedback device.
  • the current collector 48 is designed as a sliding contact 49 .
  • the continuous power supply 46 may be a bus bar or a taut wire line.
  • the current collector 48 is connected to an on-board power supply 50 , which can include a power pack 52 and an electrical energy store 54 .
  • the power pack 52 can transform the AC voltage supplied by the continuous power supply 46 with, for example, 230 V to a DC voltage with a lower voltage, preferably 24 V.
  • the energy store 54 preferably a supercapacitor arrangement, can quickly store large amounts of electrical energy and also release it again while having a low intrinsic weight.
  • Each of the winding components 20 is equipped with at least one temperature sensor 56, which detects a temperature of the winding component 20 carrying it and outputs it to the on-board control device 36.
  • the vehicle 16 has a position and speed sensor 58 in the exemplary form of an electronic odometer, which is connected to the on-board control device 36 in a signal-transmitting manner.
  • a position and/or speed detection device can also be arranged distributed over the vehicle 16 and the environment fixed to the lane structure, for example by the vehicle having a ridge of predetermined dimensions which passes through a light barrier fixed to the lane structure.
  • a track structure-fixed position and/or speed detection device 59 can be provided, which is connected to the track structure-fixed control device 30 in terms of signal transmission.
  • the track structure-fixed position and/or speed detection device 59 can be a radiation-based detection device, for example a detection device using a laser beam, radar radiation and/or an ultrasonic wave for position and/or speed detection.
  • the vehicle-mounted control device 36 controls a vehicle-mounted transmitter/receiver device 60 which communicates with the track structure-mounted transmitter/receiver device 32 .
  • the vehicle-fixed control device 36 can communicate information about, for example, the position and/or the speed of the vehicle 16 relative to the track structure 14, in particular relative to the path trajectory B, to the track structure-fixed control device 30 and/or about the temperatures of the individual winding components 20.
  • the vehicle-fixed control device 36 and/or the track structure-fixed control device 30 can control the driving operation of the vehicle 16 with the aim of reducing the thermal load on the winding component 20 and/or with the aim of maximum possible utilization of the temperature of the winding component 20 control the residual thermal load capacity of the winding component 20 indicated.
  • Another vehicle 16 ′ which is simultaneously moving along the path trajectory B on the same track structure 14 , is only indicated by dashed lines.
  • the other vehicle 16′ is structurally identical to the vehicle 16 discussed above.
  • each of the vehicles has an identification device 62 in the exemplary form of an RFID tag 64, which can be read by a reader 66 fixed to the lane structure.
  • the reading device 66 is coupled to the lane structure-fixed control device 30 so that the lane structure-fixed control device 30 can uniquely identify the vehicle 16 driving past the reading device 66 through the reading device 66 .
  • control device 30 can use a movement profile assigned to the vehicle 16 or the vehicle class to which the vehicle 16 belongs, by appropriate activation of the converter 28, according to which the vehicle 16 is to be accelerated or decelerated along the reaction component 23.
  • the configuration of the amusement ride 10 shown in FIG. 1 is a functionally highly developed embodiment of the amusement ride of the present application.
  • the amusement ride 10 only works with the track structure 14 and the track structure-fixed control device 30, the converter 28, the linear motor 18, the drive energy coupling device 27, and with vehicles 16 and 16 ', which of the above components only the energy counter-coupling device 35, and a sensor arrangement for detecting the position of the vehicle 16 or 16' relative to the path trajectory B.
  • the sensor arrangement for position detection can additionally or alternatively, such as the sensor arrangement 59, be arranged on the track structure.
  • the amusement ride 10 can include the short-circuit switch energy coupling device 40 and the vehicles can also include the short-circuit switch 38 with and the associated current collector 42 fixed on the vehicle.
  • An on-board control device 36 is for actuating the shorting switch 38 not absolutely necessary. As described above, this can be done by the higher-level operational controller 44 .

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrgeschäft (10) zur Volksbelustigung, umfassend eine ortsfeste Spurstruktur (14), welche längs einer Bahntrajektorie (B) verläuft, ein längs der Bahntrajektorie (B) beweglich an der Spurstruktur (14) geführtes Fahrzeug (16, 16'), wobei das Fahrzeug (16, 16') durch einen Linearmotor elektrisch antreibbar ist, wobei der Linearmotor (18) als Motorbauteile (18a, 18b) aufweist: - wenigstens ein zur Erzeugung eines sich zeitlich und räumlich ändernden Magnetfelds bestrombares Wicklungsbauteil (20) mit einer Mehrzahl von bestrombaren Wicklungen (22) wenigstens eines elektrischen Leiters und - wenigstens ein Reaktionsbauteil (23), welches mit dem Magnetfeld des Wicklungsbauteils (20) zur Erzeugung einer zwischen Wicklungsbauteil (10) und Reaktionsbauteil (23) längs der Bahntrajektorie (B) wirkenden Kraft wechselwirkt, wobei ein Motorbauteil (18a, 18b) aus Wicklungsbauteil (20) und Reaktionsbauteil (23) ortsfest an der Spurstruktur (14) angeordnet ist und wobei das jeweils andere Motorbauteil (18a, 18b) am Fahrzeug (16, 16') zur gemeinsamen Bewegung mit dem Fahrzeug (16, 16') angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass am Fahrzeug (16, 16') das Wicklungsbauteil (20) und an der Spurstruktur (14) das Reaktionsbauteil (23) angeordnet ist.

Description

Fahrgeschäft zur Volksbelustigung mit fahrzeugfestem Wicklungsbauteil
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrgeschäft zur Volksbelustigung, umfassend eine ortsfeste Spurstruktur, welche längs einer Bahntrajektorie verläuft, ein längs der Bahntrajektorie beweglich an der Spurstruktur geführtes Fahrzeug, wobei das Fahrzeug durch einen Linearmotor elektrisch antreibbar ist, wobei der Linearmotor als Motorbauteile aufweist: wenigstens ein zur Erzeugung eines sich zeitlich und räumlich ändernden Magnetfelds bestrombares Wicklungsbauteil mit einer Mehrzahl von bestrom- baren Wicklungen wenigstens eines elektrischen Leiters und wenigstens ein Reaktionsbauteil, welches mit dem Magnetfeld des wenigstens einen Wicklungsbauteils zur Erzeugung einer zwischen Wicklungsbauteil und Reaktionsbauteil längs der Bahntrajektorie wirkenden Kraft wechselwirkt, wobei ein Motorbauteil aus dem wenigstens einen Wicklungsbauteil und dem wenigstens einen Reaktionsbauteil ortsfest an der Spurstruktur angeordnet ist und wobei das jeweils andere Motorbauteil am Fahrzeug zur gemeinsamen Bewegung mit dem Fahrzeug angeordnet ist.
Derartige Fahrgeschäfte sind allgemein bekannt, beispielsweise als Achterbahnen, Geisterbahnen, Wasserrutschen, und Falltürme. Solche Fahrgeschäfte sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 1 446 315 A1 , EP 2 156 979 A1 , EP 2 672 276 A1 und DE 10 2015 226 092 A1 bekannt, um nur einige Druckschriften des Standes der Technik zu nennen. Die ortsfeste Spurstruktur kann eine Schienenanordnung, eine Wasserrinne und der gleichen umfassen, wobei die Schienenanordnung oder/und Wasserrinne wenigstens abschnittsweise über ein bodengestütztes Gestell mit dem Boden ortsfest verbunden ist. Abschnittsweise kann die Schienenanordnung oder/und Wasserrinne auch unmittelbar am Boden angeordnet und mit diesem verbunden sein.
Der Linearmotor kann ein linearer Synchronmotor sein. Dann umfasst das Reaktionsbauteil eine Reihe von längs einer Folgerichtung aufeinander folgenden Magneten, wobei längs der Folgerichtung aufeinanderfolgende Magneten eine voneinander abweichende Polarisierung aufweisen. Dabei sind die Magnete des Reaktionsbauteils bevorzugt Permanentmagnete und die Folgerichtung ist am Ort der Anordnung des Reaktionsbauteils zu dem Abschnitt der Bahntrajektorie, an welchem sich das Reaktionsbauteil gerade befindet, in der Regel parallel. Im Falle eines gekrümmten Abschnitts der Bahntrajektorie gilt die Parallelität in der Regel für eine Tangente an die Bahntrajektorie.
Der Linearmotor kann außerdem ein linearer Asynchronmotor sein. Dann umfasst das Reaktionsbauteil einen plattenförmigen elektrischen Leiter, in welchem in Reaktion auf das Magnetfeld des Wicklungsbauteils Wirbelströme induziert werden, die wiederum ein Reaktions-Magnetfeld erzeugen, welches in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Wicklungsbauteils die längs der Bahntrajektorie wirkende Kraft erzeugt.
Die zwischen Wicklungsbauteil und Reaktionsbauteil längs der Bahntrajektorie wirkende Kraft kann abhängig von der Bestromung des Wicklungsbauteils eine beschleunigende oder eine verzögernde Kraft sein. Zusätzlich zu der zwischen Wicklungsbauteil und Reaktionsbauteil längs der Bahntrajektorie wirkenden Kraft kann wenigstens eine weitere Kraft zwischen Wicklungsbauteil und Reaktionsbauteil in einer anderen Richtung wirken. Diese ist vorliegend jedoch nicht von Interesse.
Üblicherweise sind die Wicklungsbauteile wegen der elektrischen Energieversorgung, die sie benötigen, ortsfest an der Spurstruktur angeordnet, während das Reaktionsbauteil zur gemeinsamen Bewegung mit dem Fahrzeug fahrzeugfest angeordnet ist.
Jenseits des genannten Aspekts der erleichterten Energieversorgung hat die bekannte Verteilung der Motorbauteile auf das Strukturbauteil und das Fahrzeug jedoch auch Nachteile: ein von Permanentmagneten gebildetes Reaktionsbauteil weist eine große Masse auf, die die zu beschleunigende Fahrzeugmasse erhöht. Außerdem sind permanentmagnetische Reaktionsbauteile aufgrund der Vielzahl an leistungsfähigen Permanentmagneten, die zu ihrer Realisierung notwendig ist, verglichen mit dem Wicklungsbauteil teuer. Dieser Kostenunterschied fällt vor allem mit zunehmender Anzahl an Fahrzeugen ins Gewicht, die an ein und derselben Spurstruktur gleichzeitig eingesetzt werden.
Zwar besteht bei den erheblich einfacher aufgebauten Reaktionsbauteilen von linearen Asynchronmotoren die oben für permanentmagnetische Reaktionsbauteile linearer Synchronmotoren geschilderte Gewichts- und Kostenproblematik nicht. Jedoch können Reaktionsbauteile von linearen Asynchronmotoren, im Gegensatz zu den permanentmagnetischen Reaktionsbauteilen linearer Asynchronmotoren, gemeinsam mit einem kurzgeschlossenen Wicklungsbauteil systemimmanent keine Fail- Safe-Wirbelstrombremse bilden, was einen sicherheitstechnischen Nachteil darstellt. Daher ist beim Einsatz von linearen Asynchronmotoren der Aufwand an zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen größer als beim Einsatz von linearen Synchronmotoren.
Darüber hinaus werden die ortsfesten Wicklungsbauteile aufgrund der immer höheren Anforderungen an die Dynamik moderner Fahrgeschäfte während ihrer Bestro- mungsphasen thermisch erheblich belastet, was eine Verkürzung von Taktzeiten limitiert, mit welchen Fahrzeuge nacheinander durch ein und dasselbe Wicklungsbauteil beschleunigt oder verzögert werden können.
Die Wirtschaftlichkeit eines Fahrgeschäfts wird bei vorgegebener Transportkapazität eines Fahrzeugs maßgeblich durch die erzielbaren Taktzeiten bestimmt, da das Produkt aus Taktfrequenz, also der Kehrwert der Taktzeit, eines Fahrzeugs und Transportkapazität pro Fahrt des Fahrzeugs die pro Zeiteinheit maximal erzielbare Benutzeranzahl definiert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Fahrgeschäft derart weiterzubilden, dass bei sonst gleichen Bauteilen und Komponenten des Fahrgeschäfts ein wirtschaftlicherer Betrieb möglich wird als bei der oben genannten herkömmlichen Anordnung des Wicklungsbauteils an der Spurstruktur und des Reaktionsbauteils am Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrgeschäft mit mehr als einem gleichzeitig längs der Bahntrajektorie bewegten Fahrzeug. Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung eines dem eingangs genannten Fahrgeschäft dadurch, dass am Fahrzeug das wenigstens eine Wicklungsbauteil und an der Spurstruktur das wenigstens eine Reaktionsbauteil angeordnet ist.
Durch die vorgeschlagene Anordnung von Wicklungsbauteil und Reaktionsbauteil verringert sich aufgrund des, verglichen mit dem kooperierenden Reaktionsbauteil, geringeren Gewichts des Wicklungsbauteils die Fahrzeugmasse, wodurch die Anforderungen an den Linearmotor ebenso sinken, wie an die Konstruktion des Fahrzeugs und an die Konstruktion der Spurstruktur.
Beim Einsatz mehrerer Fahrzeuge an ein und derselben Spurstruktur mit fahrzeugfesten Wicklungsbauteilen und ortsfest an der Spurstruktur angeordnetem Reaktionsbauteil ist für die aus dem Fährbetrieb resultierende thermische Belastung eines Wicklungsbauteils nicht mehr die an einem Geschwindigkeitsänderungsabschnitt der Spurstruktur erzielbare Taktzeit entscheidend, sondern die Taktzeit des jeweiligen Fahrzeugs. Nur dann, wenn die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs linearmotorisch verändert wird, wird das wenigstens eine Wicklungsbauteil nur dieses Fahrzeugs bestromt und dadurch erwärmt, während die Wicklungsbauteile anderer, in ihrer Geschwindigkeit unbeeinflusster Fahrzeuge nicht bestromt und folglich nicht erwärmt werden. Im Fall eines herkömmlichen spurstrukturfesten Wicklungsbauteils wird dieses jedes Mal bestromt und erwärmt, wenn die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs geändert wird.
Selbstverständlich benötigt auch das wenigstens eine fahrzeugfeste Wicklungsbauteil elektrische Energie für seinen Betrieb.
Zur Versorgung des Fahrzeugs, insbesondere des wenigstens einen fahrzeugfesten Wicklungsbauteils, mit elektrischer Energie kann das Fahrgeschäft gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung zumindest längs wenigstens eines Abschnitts der Spurstruktur eine Energie-Kopplungsvorrichtung aufweisen. Das Fahrzeug kann eine Energie-Gegenkopplungsvorrichtung zur mechanischen oder/- und induktiven energieübertragenden Kopplung mit der Energie-Kopplungsvorrichtung aufweisen. In der Regel ist die Energie-Kopplungsvorrichtung spurstrukturfest angeordnet.
In einer konkreten Ausgestaltung einer mechanischen energieübertragenden Kopplung kann die Energie-Kopplungsvorrichtung eine Stromleitung und die Energie- Gegenkopplungsvorrichtung einen die Strom leitung kontaktierenden Schleifkontakt aufweisen. Die Strom leitung kann eine starre Stromschiene oder/und eine gespannte flexible Drahtleitung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann in einer konkreten Ausgestaltung einer induktiven energieübertragenden Kopplung die Energie-Kopplungsvorrichtung eine Primärspule und die Energie-Gegenkopplungsvorrichtung eine Sekundärspule aufweisen, wobei die Sekundärspule mit einem Magnetfeld der Primärspule induktiv zur Übertragung von Energie koppelbar ist. Eine bekannte induktive Kopplungsvorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie auf einen bewegten Empfänger ist beispielsweise die Vorrichtung mit der Typbezeichnung „vPOWER U015 Pickup“ der Fa. Paul Vahle GmbH & Co. KG in Kamen (DE).
Zur Bestromung des wenigstens einen fahrzeugfesten Wicklungsbauteils kann das Fahrgeschäft einen ortsfesten Umrichter zur Ausgabe einer Ausgangs-Wechselspannung mit veränderbarer Frequenz aufweisen, wobei die Energie-Kopplungsvorrichtung als erste Energie-Kopplungsvorrichtung elektrisch leitend mit dem Umrichter verbunden und mit der Ausgangs-Wechselspannung gespeist ist. Die mit der ersten Energie-Kopplungsvorrichtung mechanisch oder/und induktiv energieübertragend gekoppelte fahrzeugfeste Energie-Gegenkopplungsvorrichtung kann dann als erste Energie-Gegenkopplungsvorrichtung mit dem wenigstens einen Wicklungsbauteil elektrisch leitend verbunden sein.
Je nach eingangsseitiger Versorgung des Umrichters mit elektrischer Energie kann der Umrichter ein Wechselrichter sein, welcher von einer Eingangs-Gleichspannung zu der variablen Ausgangs-Wechselspannung umrichtet. Alternativ kann der Umrichter ein Frequenzumrichter sein, welcher von einer Eingangs-Wechselspannung zu der variablen Ausgangs-Wechselspannung umrichtet. Dabei ist in der Regel die Eingangs-Wechselspannung eine Wechselspannung mit fester Frequenz, etwa der Frequenz eines öffentlichen Versorgungsnetzes, an welches der Frequenzumrichter angeschlossen ist. Die Ausgangs-Wechselspannung ist in beiden Fällen eine Wechselspannung mit veränderbarer Frequenz, da unter anderem über die Änderung der Frequenz der Ausgangs-Wechselspannung die Bewegung des Fahrzeugs gesteuert wird.
Nicht nur, aber auch zur Energiespeicherung von elektrischer Energie während einer Fahrt oder/und während eines Fahrzeugstillstands oder/und während einer Rekupe- ration von Bremsenergie bei kurzgeschlossenem Wicklungsbauteil kann das Fahrzeug einen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie aufweisen. Der fahrzeugfeste Energiespeicher kann ein beliebiger bekannter Energiespeicher sein, etwa ein Lithium-Ionen-Akkumulator. Aufgrund des sehr guten Verhältnisses von Speicherfähigkeit zu Eigengewicht sowie aufgrund der Fähigkeit zur verhältnismäßig schnellen Aufnahme und Abgabe von elektrischer Energie sind sogenannte „Superkondensatoren“ oder „Supercaps“ als fahrzeugfeste Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie bevorzugt. „Ultrakondensatoren“ ist ein synonymer Begriff für Superkondensatoren. Superkondensatoren sind eine Bauform elektrochemischer Doppelschichtkondensatoren.
Auch aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeug eigene Reserven an elektrischer Energie mitführt, um beispielsweise in Streckenabschnitten der Spurstruktur ohne Energie-Kopplungsvorrichtung eine Energieversorgung des Fahrzeugs, insbesondere seiner Steuervorrichtung oder/und seiner Beleuchtung oder/und einer etwaig vom Fahrzeug mitgeführten Medienausgabevorrichtung, mit elektrischer Energie aufrechterhalten zu können.
Insbesondere dann, wenn ein fahrzeugfester Energiespeicher vorgesehen ist, kann auch ein fahrzeugfester Umrichter vorgesehen sein, mit welchem das wenigstens eine fahrzeugfeste Wicklungsbauteil bestromt werden kann. Dadurch ist ein Notfahrbetrieb des Fahrzeugs auch bei Ausfall der die Energie-Kopplungsvorrichtung speisenden Stromversorgung möglich. Allerdings erhöht ein fahrzeugfester Umrichter die zu bewegende Fahrzeugmasse. Das Fahrgeschäft kann eine ortsfeste, also spurstrukturfeste Steuervorrichtung aufweisen um einen Betrieb des Fahrgeschäfts oder wenigstens eines Teils davon zu steuern. Bevorzugt steuert eine ortsfeste Steuervorrichtung wenigstens alle ortsfesten steuerbaren Komponenten des Fahrgeschäfts. Dazu gehört insbesondere der oben genannte ortsfeste, also spurstrukturfeste Umrichter. Zusätzlich oder alternativ kann das Fahrgeschäft eine fahrzeugfeste Steuervorrichtung aufweisen. Wenngleich auch eine fahrzeugfeste Steuervorrichtung grundsätzlich das gesamte Fahrgeschäft steuern kann, steuert eine fahrzeugfeste Steuervorrichtung bevorzugt die steuerbaren Komponenten des Fahrzeugs, an dem sie aufgenommen ist. Die fahrzeugfeste Steuervorrichtung kann an einer signalübertragenden Kommunikation zwischen ortsfester und fahrzeugfester Steuervorrichtung beteiligt sein. So können die ortsfeste und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung dann, wenn sowohl ein ortsfester wie auch ein fahrzeugfester Umrichter vorhanden sind, nach vorgegebenen Algorithmen aushandeln, ob das wenigstens eine Wicklungsbauteil am Fahrzeug vom ortsfesten Umrichter oder vom fahrzeugfesten Umrichter bestromt wird.
Die fahrzeugfeste Steuervorrichtung kann außerdem von einer Steuerung außerhalb des Fahrzeugs gelegener steuerbarer Komponenten ausgeschlossen sein, um einen Steuerungskonflikt mehrerer fahrzeugfester Steuervorrichtungen, beispielsweise von mehreren gleichzeitig an der Spurstruktur betriebenen Fahrzeugen, bezüglich ein und derselben ortsfesten steuerbaren Komponente zu vermeiden.
Das Fahrgeschäft kann wenigstens eine Sensoranordnung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Sensoranordnungen, umfassen, um während eines Betriebs des Fahrgeschäfts betriebsrelevante Daten zu erfassen. Beispielsweise kann das Fahrgeschäft wenigstens eine Sensoranordnung zur Erfassung der Fahrzeugposition längs der Bahntrajektorie aufweisen. Zusätzlich oder alternativ zur Fahrzeugposition kann das Fahrgeschäft wenigstens eine Sensoranordnung zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit aufweisen. Gerade die Kenntnis von Fahrzeugposition und Fahrzeuggeschwindigkeit sind für eine präzise Steuerung eines die Fahrzeugbewegung beeinflussenden Umrichters, etwa des oben genannten ortsfesten Umrichters oder eines vom Fahrzeug mitgeführten fahrzeugfesten Umrichters, äußerst hilfreich oder sogar notwendig. Das Fahrzeug kann zur Bestimmung seiner Position längs der Bahntrajektorie oder/und zur Bestimmung seiner Geschwindigkeit ein Hodometer als eine Sensoranordnung aufweisen. Andere Sensoranordnungen zur Bestimmung von Fahrzeugposition oder/und Fahrzeuggeschwindigkeit können sowohl fahrzeugfeste als auch spurtstrukturfeste Komponenten aufweisen, wie etwa eine Magnetleiste und ein die Magnetleiste erfassender Magnetsensor, einen Kamm mit bekannten Abmessungen und eine mit dem Kamm relativbewegend wechselwirkende Lichtschranke, einen spurstrukturfest gelagerten Drehgeber mit einem Rad und eine mit dem Rad in Abrolleingriff tretende fahrzeugfeste Reibfläche. Ebenso kann die Fahrzeugposition oder/und -geschwindigkeit durch einen Lasersensor, durch einen Radarsensor oder/und durch einen Ultraschallsensor ermittelt werden.
Im Hinblick auf die oben thematisierte thermische Belastung des wenigstens einen Wicklungsbauteils des Linearmotors im Betrieb kann das Fahrgeschäft, insbesondere das Fahrzeug, wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des wenigstens einen Wicklungsbauteils umfassen. Falls ein Fahrzeug mehrere Wicklungsbauteile aufweist, ist vorzugsweise an jedem Wicklungsbauteil je wenigstens ein Temperatursensor angeordnet.
Insbesondere dann, wenn sich mehr als ein Fahrzeug gleichzeitig entlang der Bahntrajektorie bewegt, kann das Fahrgeschäft eine Sensoranordnung zur Identifikation des Fahrzeugs aufweisen. Die das Fahrzeug identifizierende Sensoranordnung kann einen fahrzeugfesten RFID-Tag und ein spurstrukturfestes RFID-Lesegerät aufweisen. Es sind jedoch auch andere fahrzeugidentifizierende Sensoranordnungen denkbar, wie beispielsweise ein fahrzeugfester optischer oder/und magnetischer Code mit einem entsprechenden spurstrukturfesten Lesegerät.
Bevorzugt ist die wenigstens eine Sensoranordnung signalübertragend mit einer Steuervorrichtung verbunden. Dabei sind bevorzugt ortsfeste Erfassungsvorrichtungen von Sensoranordnungen signalübertragend mit der ortsfesten Steuervorrichtung verbunden oder/und sind bevorzugt fahrzeugfeste Erfassungsvorrichtungen von Sensoranordnungen signalübertragend mit der fahrzeugfesten Steuervorrichtung verbunden, wenngleich dies nicht zwingend der Fall sein muss. Aufgrund der mittlerweile technisch entwickelten Möglichkeiten zur kabellosen Signalübertragung können auch fahrzeugfeste Erfassungsvorrichtungen signalübertragend unmittelbar mit der ortsfesten Steuervorrichtung verbunden sein und können ortsfeste Erfassungsvorrichtungen mit der fahrzeugfesten Steuervorrichtung signalübertragend verbunden sein.
Aufgrund der Möglichkeit, durch Bestromung des wenigstens einen Wicklungsbauteils eines Fahrzeugs konkret das Bewegungsprofil dieses Fahrzeugs zu beeinflussen, kann das Fahrgeschäft wenigstens eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Daten oder/und Information durch Benutzer des Fahrgeschäfts aufweisen. Bevorzugt ist daher die Eingabevorrichtung signalübertragend mit einer der vorgenannten Steuervorrichtungen verbunden. Die ortsfeste oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung kann bzw. können die Bewegung des Fahrzeugs dann nach Maßgabe von durch die Benutzer eingegebenen Daten und Informationen steuern. Als Benutzer des Fahrgeschäfts gelten auch Erziehungsberechtigte, welche selbst nicht in einem Fahrzeug des Fahrgeschäfts Platz nehmen, deren Schutzbefohlene jedoch Passagiere eines Fahrzeugs sind. Die Eingabevorrichtung kann zur Rückmeldung an den eingebenden Benutzer eine Eingabe/Ausgabevorrichtung sein, welche zur Ausgabe optischer oder/und akustischer Signale ausgebildet ist.
Zur Versorgung der fahrzeugfesten Steuervorrichtung oder/und weiterer fahrzeugfester elektrischer Komponenten des Fahrzeugs, wie beispielsweise des oben genannten Energiespeichers, wenigstens einer der oben genannten Sensoranordnungen oder einer fahrzeugfesten Komponente einer auf das Fahrzeug und die Spurstruktur verteilten Sensoranordnung, der oben genannten Eingabevorrichtung, usw., mit elektrischem Strom kann die oben genannte Energie-Kopplungsvorrichtung mit Versorgungsstrom gespeist sein und kann die Energie-Gegenkopplungsvorrichtung mit der zu versorgenden fahrzeugfesten elektrischen Komponente elektrisch leitend verbunden sein. Dies ist jedenfalls dann möglich, wenn das wenigstens eine Wicklungsbauteil nur mit elektrischer Energie aus dem fahrzeugfesten Energiespeicher betrieben wird. Da in der Regel wegen der begrenzten Speicherkapazität mobiler elektrischer Energiespeicher das wenigstens eine Wicklungsbauteil durch den spurstrukturfesten Umrichter über die erste Energie-Kopplungsvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird und da die vom spurstrukturfesten Umrichter gelieferte elektrische Energie abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeug wenigstens in der Frequenz variiert, ist die vom spurstrukturfesten Umrichter gelieferte elektrische Energie nicht geeignet, das Fahrzeug und seine Komponenten kontinuierlich mit Betriebsstrom zu versorgen. Das Fahrgeschäft kann daher zumindest längs wenigstens eines Abschnitts der Spurstruktur, vorzugsweise längs der gesamten Bahntrajektorie, zusätzlich zur oben genannten ersten eine zweite spurstrukturfeste Energie-Kopplungsvorrichtung aufweisen. Bevorzugt ist die zweite Energie-Kopplungsvorrichtung kontinuierlich mit Betriebsstrom für das Fahrzeug gespeist. Das Fahrzeug kann ebenso zusätzlich zur oben genannten ersten eine zweite Energie-Gegenkopplungsvorrichtung zur mechanischen oder/und induktiven energieübertragenden Kopplung mit der zweiten Energie-Kopplungsvorrichtung aufweisen. Die zweite Energie-Gegenkopplungsvorrichtung ist dann mit den mit elektrischer Energie zu versorgenden fahrzeugfesten Komponenten elektrisch leitend verbunden.
Zur gezielten elektromagnetischen Verzögerung des Fahrzeugs kann das Fahrgeschäft, insbesondere das Fahrzeug einen mit dem wenigstens einen Wicklungsbauteil zur Erzielung eines Kurzschlusses einen Kurzschlussschalter aufweisen, welcher schaltbar ist zwischen einem Kurzschlusszustand, in welchem die Wicklungen wenigstens einer Phase des wenigstens einen Wicklungsbauteils kurzgeschlossen sind, und einem Offenzustand, in welchem die Wicklungen der wenigstens einen Phase des wenigstens einen Wicklungsbauteils nicht kurzgeschlossen sind. Vorzugsweise werden durch einen Kurzschlussschalter alle Phasen des wenigstens einen Wicklungsbauteils für einen Bremsvorgang kurzgeschlossen, um eine möglichst große Bremswirkung zu erzielen.
Aus Sicherheitsgründen kann der Kurzschlussschalter derart konfiguriert sein, dass er den Kurzschlusszustand als Grundzustand aufweist, den er so lange beibehält, bis er elektrisch oder/und mechanisch oder/und magnetisch in den Offenzustand geschaltet wird. Dann ist bei einem Energieausfall am Kurzschlussschalter wenigstens eine Phase, vorzugsweise sind alle Phasen, des wenigstens einen Wicklungsbauteils kurzgeschlossen, sodass das Fahrzeug bei Erreichen eines mit einem permanentmagnetischen Reaktionsbauteil eines linearen Synchronmotors versehenen Streckenabschnitts an der Spurstruktur als Fail-Safe-Maßnahme stets abgebremst wird.
Der Kurzschlussschalter kann von der zweiten Energie-Kopplungsvorrichtung über die zweite Energie-Gegenkopplungsvorrichtung mit elektrischer Energie, etwa mit dem in die zweite Energie-Kopplungsvorrichtung gespeisten Betriebsstrom versorgt werden. Bevorzugt ist eine Energieversorgung des Kurzschlussschalters durch eine Steuervorrichtung unterbrechbar, um den Kurzschlussschalter möglichst schnell in seinen Kurzschlusszustand zu versetzen. Diese Steuervorrichtung kann die fahrzeugfeste Steuervorrichtung oder/und die spurstrukturfeste Steuervorrichtung oder/und eine diesen Steuervorrichtungen übergeordnete Betriebssteuervorrichtung sein, die ebenfalls eine spurstrukturfeste Steuervorrichtung ist. Um den Kurzschlussschalter unabhängig von allen übrigen elektrischen Komponenten mit elektrischer Energie versorgen und diese Energieversorgung unterbrechen zu können, kann das Fahrgeschäft zusätzlich zu wenigstens einer der oben genannten ersten und zweiten eine dritte spurstrukturfeste Energie-Kopplungsvorrichtung aufweisen. Bevorzugt ist die dritte Energie-Kopplungsvorrichtung kontinuierlich, aber bevorzugt durch eine Steuervorrichtung unterbrechbar, mit Steuerstrom für den Kurzschlussschalter gespeist. Das Fahrzeug kann ebenso zusätzlich zu wenigstens einer der oben genannten ersten und zweiten eine dritte Energie-Gegenkopplungsvorrichtung zur mechanischen oder/und induktiven energieübertragenden Kopplung mit der dritten Energie- Kopplungsvorrichtung aufweisen. Die dritte Energie-Gegenkopplungsvorrichtung ist dann mit dem Kurzschlussschalter elektrisch leitend verbunden.
Die Beinamen „erste“, „zweite“ und „dritte“ dienen nur der Unterscheidung der erwähnten Energie-Kopplungsvorrichtungen bzw. -Gegenkopplungsvorrichtungen. Die ausschließlich als Namen verwendeten Ordinalzahlen sind nicht als Aufzählung in dem Sinne zu verstehen, dass eine zweite oder dritte Vorrichtung nur vorhanden sein kann, wenn auch eine erste bzw. eine erste und eine zweite Vorrichtung vorhanden sind. Aufgrund des Einsatzes des Kurzschlussschalters als nur selten eingesetzte Notfallvorrichtung am fahrzeugfesten Wicklungsbauteil reicht als Kurzschlussschalter ein Schütz oder ein Relais aus. Bei den spurstrukturfesten Wicklungsbauteilen des Standes der Technik umfasst ein Kurzschlussschalter zusätzlich zu einem Schütz einen Thyristor, um den Schütz lastfrei schalten zu können. An spurstrukturfesten Wicklungsbauteilen bilden Kurzschlussschalter häufig geschaltete Schaltbauteile des regelmäßigen Betriebs, um nur jene Wicklungsbauteile zu bestromen, die zu einem gegebenen Betriebszeitpunkt mit einem Reaktionsbauteil in Wechselwirkung stehen. Vorteilhaft kann der fahrzeugfeste Kurzschlussschalter der vorliegenden Erfindung ohne Thyristor auskommen.
Das wenigstens eine fahrzeugfeste Wicklungsbauteil kann Wicklungen einer Phase, von zwei, von drei oder von mehr Phasen, beispielsweise von sechs Phasen aufweisen. Das Wicklungsbauteil kann insofern ein an sich bekanntes Wicklungsbauteil sein, wie es bereits als ortsfestes Wicklungsbauteil an Spurstrukturen eingesetzt ist.
Zur Koordination der Steuerungstätigkeit oder/und zur Übertragung von Erfassungsergebnissen einer oder mehrerer Sensoranordnungen kann das Fahrgeschäft eine Signalübertragungsvorrichtung zur Übertragung von Signalen zwischen dem Fahrzeug und wenigstens einer ortsfesten Komponente, insbesondere der ortsfesten Steuervorrichtung, des Fahrgeschäfts aufweisen. Die Signalübertragungsvorrichtung kann eine Funkvorrichtung mit wenigstens einem Sender und einem Empfänger oder/und eine optische Signalübertragungsvorrichtung oder/und eine Leckwellenleitung umfassen.
Die sensorische Erfassung des Fährbetriebs des Fahrzeugs ermöglicht auch eine Analyse des Betriebszustands des Fahrzeugs. Daher kann die ortsfeste Steuervorrichtung oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung abhängig von einem Erfassungsergebnis wenigstens einer Sensoranordnung sowie abhängig von einer Leistungsgröße, welche eine dem Fahrzeug zugeführte Leistungsmenge repräsentiert, für das Fahrzeug eine dessen Antriebsenergiedissipation repräsentierende Effizienzgröße ermitteln. So ist ohne großen Aufwand ermittelbar, welche Leistung dem wenigstens einen Wicklungsbauteil des Fahrzeugs während einer Betriebsdauer zugeführt wird. Aus der an sich bekannten Fahrzeugmasse und aus der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit kann als Effizienzgröße ermittelt werden, wie gut das jeweilige Fahrzeug die an es übertragene Leistung in Bewegung umsetzt und wie groß der Anteil dissipierter, also nicht in Bewegung umgesetzter Leistung ist.
Wie oben bereits beschrieben wurde, erzielt die vorliegende Erfindung besondere Vorteile dann, wenn das Fahrgeschäft eine Mehrzahl von Fahrzeugen aufweist, von welchen jedes wenigstens ein Wicklungsbauteil aufweist. Jedes der Mehrzahl von Fahrzeugen kann eine oder mehrere der oben genannten fahrzeugfesten Komponenten aufweisen. Nachfolgend werden einige dieser Vorteile im Detail erläutert.
Beispielsweise ist dadurch, dass jedes Fahrzeug sein eigenes wenigstens eines Wicklungsbauteil mit sich führt, eine individuelle Bewegungssteuerung der Mehrzahl von Fahrzeugen des Fahrgeschäfts möglich. Die ortsfeste Steuervorrichtung oder/- und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung kann somit abhängig von einem Erfassungsergebnis wenigstens einer Sensoranordnung oder/und abhängig von einer Benutzereingabe für unterschiedliche Fahrzeuge unterschiedliche, in einem Datenspeicher hinterlegte vorbestimmte oder/und aufgrund von Erfassungsergebnissen berechnete Betriebsparameter für den Fährbetrieb der Fahrzeuge bereitstellen und die unterschiedlichen Fahrzeuge nach Maßgabe der für das jeweilige Fahrzeug bereitgestellten Betriebsparameter betreiben.
Beispielsweise kann die ortsfeste Steuervorrichtung oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung abhängig von der erfassten Fahrzeugidentifikation ein in einem Datenspeicher der jeweiligen Steuervorrichtung hinterlegtes Bewegungsprofil anwenden, welches dem identifizierten Fahrzeug zugeordnet ist. Dabei können etwa längs der Bahntrajektorie gleichzeitig Fahrzeuge bewegt werden, von welchen wenigstens ein Teil beispielsweise als Lokomotive, ein anderer Teil beispielsweise als Sportwagen und ein dritter Teil beispielsweise als Flugzeug gestaltet und jeweils entsprechend mit Identifikationsvorrichtungen versehen ist. Für jede dieser Fahrzeuggruppen kann ein unterschiedliches Bewegungsprofil hinterlegt sein, mit unterschiedlichen Beschleunigungen oder/und unterschiedlichen Endgeschwindigkeiten am Ende einer Beschleunigungsstrecke. Ebenso können an den Fahrzeugen oder/und an der Spurstruktur abhängig von der erfolgten Fahrzeugidentifikation unterschiedliche akustische oder/und optische Ausgaben ausgelöst werden, die der jeweiligen Fahrzeuggruppe in einem Datenspeicher zugeordnet sind.
Ein weiteres Beispiel ist die Berücksichtigung der Temperatur eines Wicklungsbauteils eines Fahrzeugs. Ist diese an einem Fahrzeug zu hoch, kann das Fahrzeug mit geringerer Leistung als dasselbe Fahrzeug oder andere Fahrzeuge mit normal temperiertem Wicklungsbauteil beschleunigt werden oder/und kann das Fahrzeug in gesonderten Streckenabschnitten zur Abkühlung wenigstens vorübergehend abgestellt werden. Grundsätzlich kann also die ortsfeste Steuervorrichtung oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, ein Fahrzeug abhängig von der an wenigstens einem Wicklungsbauteil des Fahrzeugs ermittelten Wicklungsbauteiltemperatur zur Bewegung anzutreiben.
Zusätzlich oder alternativ kann die ortsfeste Steuervorrichtung oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung beim Betreiben der Fahrzeuge unterschiedliche Effizienzcharakteristika der einzelnen Fahrzeuge, wie beispielsweise unterschiedliche Reibungseinflüsse mechanischer Komponenten, unterschiedlicher Wirkungsgrade von Wicklungsbauteilen und dergleichen berücksichtigen, um zu große oder/und zu kleine Abstände zwischen sich gleichzeitig längs der Bewegungstrajektorie bewegenden Fahrzeugen zu verhindern. Dadurch können beispielsweise unterschiedliche Verschleißzustände von sich gleichzeitig längs derselben Spurstruktur bewegenden Fahrzeugen bei deren Antrieb berücksichtigt werden. Hierzu kann die ortsfeste Steuervorrichtung oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung abhängig von dem Ergebnis eines Vergleichs der oben genannten Effizienzgrößen mehrerer Fahrzeuge für die am Vergleich beteiligten Fahrzeuge unterschiedliche Betriebsparameter für den Fährbetrieb der Fahrzeuge bereitstellen und die Fahrzeuge nach Maßgabe der für das jeweilige Fahrzeug bereitgestellten Betriebsparameter betreiben. Eine abhängig vom Vergleichsergebnis durchgeführte Änderung bereits bereitgestellter Betriebsparameter zur Erzielung unterschiedlicher individueller Betriebsparameter der einzelnen Fahrzeuge gilt dabei ebenfalls als Bereitstellung unterschiedlicher Betriebsparameter. Bevorzugt ist das Fahrgeschäft dazu ausgebildet, dass sich gleichzeitig mehr als ein Fahrzeug sich längs der Bahntrajektorie bewegt. Bevorzugt weisen die Fahrzeuge einen gleichen Satz an Komponenten auf, wenngleich sich fahrzeugfeste Identifikationsvorrichtungen der Fahrzeuge hinsichtlich ihrer bereitgestellten Identifikationsinformation unterscheiden können.
Zur Erzielung einer möglichst großen Kraftwirkung längs der Bahntrajektorie ist das wenigstens eine Wicklungsbauteil kürzer als ein damit wechselwirkendes Reaktionsbauteil. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Wicklungsbauteil während eines Durchgangs durch oder eines Vorbeigangs am Reaktionsbauteil in einer Richtung orthogonal zur Bahntrajektorie vollständig vom Reaktionsbauteil überlappt werden kann, sodass jede Wicklung des Wicklungsbauteils in Wechselwirkung mit dem Reaktionsbauteil stehen kann.
An der Spurstruktur können längs der Bahntrajektorie mit Abstand voneinander mehrere Reaktionsbauteile vorgesehen sein, um ein Fahrzeug an unterschiedlichen Abschnitten der Bahntrajektorie beschleunigen oder/und verzögern zu können. Ebenso kann am Fahrzeug eine Wicklungsbauteilanordnung mit einer Mehrzahl von Wicklungsbauteilen angeordnet sein, wobei die Wicklungsbauteile längs einer Bewegungsbahn des Fahrzeugs hintereinander angeordnet sein können, um die Beschleunigung- oder/und Verzögerungsdauer des Fahrzeugs zu erhöhen, oder/und wobei diese räumlich parallel zueinander, also nebeneinander angeordnet sein können, um die zwischen der Wicklungsbauteilanordnung und einem Reaktionsbauteil erzielbare Kraft betragsmäßig zu erhöhen. Eine Wicklungsbauteilanordnung mit einer Mehrzahl von längs der Bewegungsbahn des Fahrzeugs hintereinander angeordneten Wicklungsbauteilen kann als Anordnung länger sein als ein spurstrukturseitiges kooperierendes Reaktionsbauteil, wobei bevorzugt jedes einzelne Wicklungsbauteil der Wicklungsbauteilanordnung kürzer als das Reaktionsbauteil ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar: Fig. 1 eine grobschematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Fahrgeschäfts der vorliegenden Anmeldung.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Fahrgeschäfts der vorliegenden Anmeldung allgemein mit 10 bezeichnet. Das Fahrgeschäft 10 umfasst eine an einem Untergrund U durch ein Gestell 12, etwa eine Fachwerkskonstruktion aus Stahl oder/und Holz oder/und Beton oder/und einem anderen bekannten Bauwerkstoff, ortsfest angeordnete Spurstruktur 14. Vorliegend ist die Spurstruktur 14 eine Schienenanordnung, beispielsweise umfassend eine Schiene 14a oder zwei oder mehr zueinander parallele Schienen. Sie kann jedoch auch eine Wasser führende Rinne sein, um darin Schwimmkörper als Fahrzeuge spurgeführt zu bewegen.
Die Spurstruktur 14 erstreckt sich längs einer Bahntrajektorie B. Die Bahntrajektorie B, von welcher in Fig. 1 nur ein Abschnitt dargestellt ist, kann eine geschlossene Kurve sein oder kann sich zwischen zwei Endpunkten der Spurstruktur 14 erstrecken.
Das Fahrgeschäft 10 umfasst ein an der Spurstruktur 14 beweglich geführtes Fahrzeug 16, sowie einen Linearmotor 18, um das Fahrzeug 16 an der Spurstruktur 14 längs der Bahntrajektorie B zu beschleunigen oder/und zu verzögern.
Der Linearmotor 18 umfasst als ein Motorbauteil 18a eine zur gemeinsamen Bewegung mit dem Fahrzeug 16 gekoppelte und daher fahrzeugfeste Wicklungsbauteilanordnung 19 mit beispielhaft zwei identischen Wicklungsbauteilen 20. Die Wicklungsbauteile 20 umfassen jeweils eine Mehrzahl von bestrombaren Wicklungen 22, im dargestellten Beispiel sechs Wicklungen 22, welche längs einer zur Bahntrajektorie B parallelen Folgerichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Der Linearmotor 18 umfasst als ein weiteres Motorbauteil 18b ein fest mit der Spurstruktur 14 verbundenes spurstrukturfestes oder ortsfestes Reaktionsbauteil 23 mit einer Mehrzahl von mit alternierender Polarisierung längs der Bahntrajektorie B aufeinanderfolgenden Permanentmagneten 24. Das Motorbauteil 18b kann im dargestellten Beispielfall auch ein Magnetjoch sein, welches zwei nebeneinander angeord- nete, zwischen sich einen Bewegungsspalt bildende Permanentmagnetanordnungen mit jeweils einer Mehrzahl von Permanentmagneten umfasst. Jede der Permanentmagnetanordnungen des Magnetjochs weist längs der Bahntrajektorie B aufeinanderfolgende Permanentmagnete mit alternierender Polarisierung auf, wobei sich orthogonal zur Bahntrajektorie B über den Bewegungsspalt hinweg ungleichnamige Magnetpole gegenüberliegen.
Bewegt sich das Fahrzeug 16 längs der Bahntrajektorie B gelangt die Wicklungsbauteilanordnung 19 in Überlappung mit dem Reaktionsbauteil 23, sodass durch Bestro- mung der Wicklungsbauteile 20 zwischen der Wicklungsbauteilanordnung 19 und dem Reaktionsbauteil 23 eine längs der Bahntrajektorie B wirkende Kraft erzeugt werden kann, welche das Fahrzeug 16 je nach Bestrom ung der Wicklungsbauteile 20 entweder beschleunigt oder verzögert.
Zur Versorgung der Wicklungsbauteilanordnung 19 mit elektrischer Energie ist eine spurstrukturfeste Stromschienenanordnung 26 als eine Antriebsenergie-Kopplungsvorrichtung 27 vorgesehen, deren einzelne Stromschienen sich parallel zur Bahntrajektorie B erstrecken. Hinter dem Fahrzeug 16 gelegene Abschnitte der Stromschienenanordnung 26 sind punktiert angedeutet. Vorliegend weist die Stromschienenanordnung 26 drei Stromschienen auf, eine für jede von drei zueinander um 120° Phasenversatz verschobene elektrische Phasen, mit welchen die Wicklungsbauteilanordnung 19 gespeist wird.
Die Stromschienenanordnung 26 ist elektrisch an einen spurstrukturfesten Umrichter 28 angeschlossen, der eine Ausgangs-Wechselspannung veränderbarer Frequenz mit den drei um jeweils 120° zueinander versetzten Phasen an die Stromschienenanordnung 26 ausgibt. Der Umrichter 28 wird durch eine spurstrukturfeste Steuervorrichtung 30 gesteuert, d. h. die Frequenz der Ausgangs-Wechselspannung des Umrichters 28 wird durch die Steuervorrichtung 30 vorgegeben.
Der Umrichter 28 kann als Frequenzumrichter an ein öffentliches elektrisches Stromversorgungsnetz 31 angeschlossen sein, welches eine Wechselspannung, etwa eine dreiphasige Drehstrom-Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz, wie etwa 50 Hz, liefert.
Die Steuervorrichtung 30, welche integrierte Schaltkreise oder/und eine speicherprogrammierbare Steuerung und einen oder mehrere Datenspeicher umfassen kann, kann mit einer spurstrukturfesten Sende/Empfangseinrichtung 32 signalübertragungsmäßig verbunden sein, um einerseits den Betrieb der Sende/Empfangseinrichtung 32 zu steuern und um andererseits von der Sende/Empfangseinrichtung 32 empfangene Daten zu erhalten.
Das Fahrzeug 16 weist eine fahrzeugfeste Stromabnehmeranordnung 34 als Antriebsenergie-Gegenkopplungsvorrichtung 35 auf, welche vorliegend beispielsweise als Schleifkontakt in elektrisch leitender Verbindung mit der Stromschienenanordnung 26 steht. Die Stromabnehmeranordnung 34 weist eine Anzahl an Stromabnehmern auf, welche der Anzahl an Stromschienen der Stromschienenanordnung 26 entspricht. Für jede Stromschiene der Stromschienenanordnung 26, und somit für jede zugeführte elektrische Phase, umfasst die Stromabnehmeranordnung 34 einen Stromabnehmer, welcher die Wechselspannung der jeweiligen elektrischen Phase führt. Die einzelnen Phasen der Stromabnehmeranordnung 34 sind mit den Wicklungen 22 der einzelnen elektrischen Phasen der Wicklungsbauteile 20 verbunden. Nur der besseren Übersichtlichkeit wegen sind im Bereich des Fahrzeugs 16 die drei elektrischen Phasen in einer einzigen Linie zusammengefasst dargestellt.
Die einzelnen Phasen der Wicklungsanordnung 19 können in einer Sternschaltung oder in einer Dreiecksschaltung verschaltet sein.
Die Betriebsbereitschaft der Wicklungsbauteilanordnung 19 wird durch eine fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 geschaltet, welche einen fahrzeugfesten Kurzschlussschalter 38 steuert. Der Kurzschlussschalter 38, welcher in Figur 1 in seinem Offenzustand gezeigt ist, in den er nur unter Energieaufwand verstellt und gehalten werden kann, ist mit einer eigenen Energiequelle gekoppelt, nämlich mit einer spurstrukturfesten Kurzschlussschalter-Energie-Kopplungsvorrichtung 40 in Gestalt einer weiteren Versorgungsschiene 41 , mit welcher ein fahrzeugfester Abnehmer 42 als Kurzschlussschalter-Energie-Gegenkopplungsvorrichtung Energie übertragend gekoppelt ist. Im dargestellten Beispiel kann die Kopplung der Kurzschlussschalter- Energie-Kopplungsvorrichtung 40 mit dem fahrzeugfesten Abnehmer 42 eine induktive Kopplung sein.
Ist die Kurzschlussschalter-Energie-Kopplungsvorrichtung 40 unbestromt oder schaltet die fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 den Kurzschlussschalter 38 bei be- stromter Kurzschlussschalter-Energie-Kopplungsvorrichtung 40 gezielt in den Kurzschlusszustand, befindet sich der Kurzschlussschalter 38, welcher beispielsweise ein Schütz sein kann, im Kurzschlusszustand. Bei dann kurzgeschlossener Wicklungsbauteilanordnung 19 kann diese nicht durch die Stromabnehmeranordnung 34 gezielt zur Erzielung eines Magnetfelds bestromt werden. Ein Antrieb des Fahrzeugs 16 durch den Linearmotor 18 ist dann nicht möglich.
Bei kurzgeschlossener Wicklungsbauteilanordnung 19 bewirkt eine Vorbeifahrt der Wicklungsbauteilanordnung 18a am Reaktionsbauteil 18b außerdem eine Wirbelstrombremsung des Fahrzeugs 16.
Der Kurzschlussschalter 38 mit dem Kurzschlusszustand als Grundzustand ist somit eine Fail-Safe-Vorrichtung, welche bei Ausfall der Energieversorgung für eine Bremsung des Fahrzeugs 16 im Bereich des permanentmagnetischen Reaktionsbauteils 18b sorgt.
Die Kurzschlussschalter-Energie-Kopplungsvorrichtung 40 kann durch eine übergeordnete Betriebssteuerung 44 mit einer Phase des öffentlichen elektrischen Stromversorgungsnetzes 31 , also etwa mit 230 V Wechselstrom gespeist sein. Im Falle eines außergewöhnlichen Ereignisses am Fahrgeschäft 10 kann die übergeordnete Betriebssteuerung 44 die Bestromung der Kurzschlussschalter-Energie-Kopplungs- vorrichtung 40 unterbrechen bzw. ausschalten, um so einen Antrieb des Fahrzeugs 16 unmöglich zu machen und um für eine Zwangsbremsung des Fahrzeugs 16 im Bereich des Reaktionsbauteils 23 zu sorgen. Die übergeordnete Betriebssteuerung 44 ist außerdem signalübertragungsmäßig mit der spurstrukturfesten Steuervorrichtung 30 verbunden und kann an die Steuervorrichtung 30 Daten oder/und Steuerbefehle übertragen und von der Steuervorrichtung 30 Daten erhalten.
Da die Stromversorgung über die Stromschienenanordnung 26 durch den Umrichter 28 abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs 16 manipuliert wird und da die Kurz- schlussschalter-Energie-Kopplungsvorrichtung 40 durch die übergeordnete Betriebssteuerung 44 abhängig vom Sicherheitsbedarf des Fahrgeschäfts 10 unterbrochen werden kann, weist das Fahrgeschäft 10 eine weitere, kontinuierliche Stromversorgung 46 als Betriebsstrom-Kopplungsvorrichtung auf, welche die fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 und elektrische Geräte am Fahrzeug 16, wie beispielsweise eine Beleuchtung, eine Audioausgabe, nachfolgend beschriebene Sensoranordnungen, Signalübertragungsanordnungen und dergleichen, mit Betriebsstrom versorgt.
Die kontinuierliche Stromversorgung 46 wird von einem fahrzeugseitigen Stromabnehmer 48 als Betriebsstrom-Gegenkopplungsvorrichtung kontaktiert. Der Stromabnehmer 48 ist vorliegend als Schleifkontakt 49 ausgebildet. Die kontinuierliche Stromversorgung 46 kann eine Stromschiene oder eine gespannte Drahtleitung sein.
Der Stromabnehmer 48 ist mit einer fahrzeugseitigen Stromversorgung 50 verbunden, welche ein Netzteil 52 und einen elektrischen Energiespeicher 54 umfassen kann. Das Netzteil 52 kann die von der kontinuierlichen Stromversorgung 46 gelieferte Wechselspannung mit beispielsweise 230 V auf eine Gleichspannung mit niedrigerer Spannung, vorzugsweise 24 V, transformieren. Der Energiespeicher 54, vorzugsweise eine Superkondensator-Anordnung kann bei geringem Eigengewicht große Mengen an elektrischer Energie schnell speichern und auch wieder abgeben.
Jedes der Wicklungsbauteile 20 ist mit jeweils wenigstens einem Temperatursensor 56 ausgerüstet, welcher eine Temperatur des ihn tragenden Wicklungsbauteils 20 erfasst und an die fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 ausgibt. Als weitere Sensoranordnung weist das Fahrzeug 16 einen Positions- und Geschwindigkeitssensor 58 in beispielhafter Gestalt eines elektronischen Hodometers auf, welche signalübertragend mit der fahrzeugfesten Steuervorrichtung 36 verbunden ist.
Anstelle eines nur fahrzeugseitigen Hodometers 58 kann eine Positions- oder/und Geschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung auch auf das Fahrzeug 16 und die spurstrukturfeste Umgebung verteilt angeordnet sein, etwa indem das Fahrzeug einen Kamm vorbestimmter Abmessung aufweist, welcher eine spurstrukturfeste Lichtschranke durchfährt.
Zusätzlich oder alternativ kann eine spurstrukturfeste Positions- oder/und Geschwin- digkeits-Erfassungsvorrichtung 59 vorgesehen, welche signalübertragungsmäßig mit der spurstrukturfesten Steuervorrichtung 30 verbunden ist. Die spurstrukturfeste Positions- oder/und Geschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung 59 kann eine strahlungsbasierte Erfassungsvorrichtung sein, etwa eine einen Laserstrahl, eine Radarstrahlung oder/und eine Ultraschalwelle zur Positions- oder/und Geschwindigkeits- Erfassung nutzende Erfassungsvorrichtung.
Die fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 steuert eine fahrzeugfeste Sende/Empfangs- einrichtung 60, welche mit der spurstrukturfesten Sende/Empfangseinrichtung 32 kommuniziert. Hierdurch kann die fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 der spurstrukturfesten Steuervorrichtung 30 Information über beispielsweise die Position oder/und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 16 relativ zur Spurstruktur 14, insbesondere relativ zur Bahntrajektorie B mitteilen oder/und über die Temperaturen der einzelnen Wicklungsbauteile 20 mitteilen.
Abhängig von der erfassten Temperatur eines Wicklungsbauteils 20 kann die fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 oder/und die spurstrukturfeste Steuervorrichtung 30 den Fährbetrieb des Fahrzeugs 16 mit dem Ziel einer Reduzierung der thermischen Belastung des Wicklungsbauteils 20 oder/und mit dem Ziel einer maximal möglichen Ausnutzung der durch die Temperatur des Wicklungsbauteils 20 angezeigten thermischen Rest-Belastbarkeit des Wicklungsbauteils 20 steuern. Lediglich strichliniert angedeutet ist ein weiteres Fahrzeug 16‘, welches sich gleichzeitig auf derselben Spurstruktur 14 längs der Bahntrajektorie B bewegt. Das weitere Fahrzeug 16' ist baugleich mit dem oben diskutierten Fahrzeug 16. Zur Unterscheidung der Fahrzeuge 16 und 16' weist jedes der Fahrzeuge eine Identifikationsvorrichtung 62 in beispielhafter Gestalt eines RFID-Tags 64 auf, welche von einem spurstrukturfesten Lesegerät 66 gelesen werden kann. Das Lesegerät 66 ist mit der spurstrukturfesten Steuervorrichtung 30 gekoppelt, sodass die spurstrukturfeste Steuervorrichtung 30 durch das Lesegerät 66 das am Lesegerät 66 vorbeifahrende Fahrzeuge 16 eindeutig identifizieren kann.
Abhängig von der Identifikation des Fahrzeugs 16 kann die Steuervorrichtung 30 durch entsprechende Ansteuerung des Umrichters 28 ein dem Fahrzeug 16 oder der Fahrzeugklasse, welchem das Fahrzeug 16 angehört, zugeordnetes Bewegungsprofil anwenden, gemäß welchem das Fahrzeug 16 längs des Reaktionsbauteils 23 beschleunigt oder verzögert werden soll.
Die in Figur 1 gezeigte Konfiguration des Fahrgeschäfts 10 ist eine funktionell stark ausgebaute Ausführungsform des Fahrgeschäfts der vorliegenden Anmeldung. In einer besonders einfachen Ausführungsform funktioniert das Fahrgeschäft 10 nur mit der Spurstruktur 14 und der spurstrukturfesten Steuervorrichtung 30, dem Umrichter 28, dem Linearmotor 18, der Antriebsenergie-Kopplungsvorrichtung 27, sowie mit Fahrzeugen 16 bzw. 16‘, die von den oben genannten Komponenten nur die Energie-Gegenkopplungsvorrichtung 35, und eine Sensoranordnung zur Positionserfassung des Fahrzeugs 16 bzw. 16' relativ zur Bahntrajektorie B aufweisen. Die Sensoranordnung zur Positionserfassung kann zusätzlich oder alternativ, wie beispielsweise die Sensoranordnung 59, an der Spurstruktur angeordnet sein.
In einer weiteren Ausbaustufe kann das Fahrgeschäft 10 die Kurzschlussschalter- Energie-Kopplungsvorrichtung 40 und die Fahrzeuge zusätzlich den Kurzschlussschalter 38 mit und den zugehörigen fahrzeugfesten Stromabnehmer 42 umfassen. Eine fahrzeugfeste Steuervorrichtung 36 ist zur Betätigung des Kurzschlussschalters 38 nicht zwingend notwendig. Dies kann, wie oben geschildert, durch die übergeordnete Betriebssteuerung 44 erfolgen.

Claims
- 24 -
Ansprüche Fahrgeschäft (10) zur Volksbelustigung, umfassend eine ortsfeste Spurstruktur (14), welche längs einer Bahntrajektorie (B) verläuft, ein längs der Bahntrajektorie (B) beweglich an der Spurstruktur (14) geführtes Fahrzeug (16, 16‘), wobei das Fahrzeug (16, 16‘) durch einen Linearmotor elektrisch an- treibbar ist, wobei der Linearmotor (18) als Motorbauteile (18a, 18b) aufweist: wenigstens ein zur Erzeugung eines sich zeitlich und räumlich ändernden Magnetfelds bestrombares Wicklungsbauteil (20) mit einer Mehrzahl von bestrombaren Wicklungen (22) wenigstens eines elektrischen Leiters und wenigstens ein Reaktionsbauteil (23), welches mit dem Magnetfeld des wenigstens einen Wicklungsbauteils (20) zur Erzeugung einer zwischen Wicklungsbauteil (10) und Reaktionsbauteil (23) längs der Bahntrajektorie (B) wirkenden Kraft wechselwirkt, wobei ein Motorbauteil (18a, 18b) aus dem wenigstens einen Wicklungsbauteil (20) und dem wenigstens einen Reaktionsbauteil (23) ortsfest an der Spurstruktur (14) angeordnet ist und wobei das jeweils andere Motorbauteil (18a, 18b) am Fahrzeug (16, 16‘) zur gemeinsamen Bewegung mit dem Fahrzeug (16, 16‘) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeug (16, 16‘) das wenigstens eine Wicklungsbauteil (20) und an der Spurstruktur (14) das wenigstens eine Reaktionsbauteil (23) angeordnet ist. Fahrgeschäft (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest längs wenigstens eines Abschnitts der Spurstruktur (14) wenigstens eine Energie-Kopplungsvorrichtung (27, 40, 46) angeordnet ist, wobei das Fahrzeug (16, 16‘) wenigstens eine Energie- Gegenkopplungsvorrichtung (35, 42, 48) zur mechanischen oder/und induktiven energieübertragenden Kopplung mit der Energie-Kopplungsvorrichtung (27, 40, 46) aufweist. Fahrgeschäft (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der wenigstens einen Energie-Kopplungsvorrichtung (27, 46) eine Stromleitung (26, 46) und eine der wenigstens einen Energie-Gegenkopplungsvorrichtung (35, 48) einen die Stromleitung (26, 46) kontaktierenden Schleifkontakt (34, 48) aufweist oder/und dass eine der wenigstens einen Energie-Kopplungsvorrichtung (40) eine Primärspule und eine der wenigstens einen Energie-Gegenkopplungsvorrichtung (42) eine Sekundärspule aufweist, wobei die Sekundärspule mit einem Magnetfeld der Primärspule induktiv zur Übertragung von Energie koppelbar ist.
4. Fahrgeschäft (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen ortsfesten Umrichter (28) zur Ausgabe einer Ausgangs-Wechselspannung mit veränderbarer Frequenz aufweist, wobei eine der wenigstens einen Energie-Kopplungsvorrichtung (27) mit der Ausgangs-Wechselspannung gespeist ist.
5. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine ortsfeste Steuervorrichtung (30, 44) oder/und eine fahrzeugfeste Steuervorrichtung (36) aufweist.
6. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine Sensoranordnung (56, 58, 59, 66) zur Erfassung der Fahrzeugposition längs der Bahntrajektorie (B) oder/und zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder/und zur Erfassung einer Temperatur eines Wicklungsbauteils (20) des wenigstens einen Wicklungsbauteils (20) oder/und zur Identifikation des Fahrzeugs (16, 16‘) aufweist.
7. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (16, 16‘) einen Energiespeicher (54) zur Speicherung von elektrischer Energie aufweist.
8. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Daten oder/und Information Benutzer des Fahrgeschäfts (10) aufweist.
9. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrgeschäft (10) einen Kurzschlussschalter (38) aufweist, welcher schaltbar ist zwischen einem Kurzschlusszustand, in welchem die Wicklungen (22) wenigstens einer Phase des wenigstens einen Wicklungsbauteils (22) kurzgeschlossen sind, und einem Offenzustand, in welchem die Wicklungen (22) der wenigstens einen Phase des wenigstens einen Wicklungsbauteils (20) nicht kurzgeschlossen sind.
10. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Signalübertragungsvorrichtung (32, 60) zur Übertragung von Signalen zwischen dem Fahrzeug (16, 16‘) und wenigstens einer ortsfesten Komponente (32) des Fahrgeschäfts (10) aufweist.
11. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Einbeziehung des Anspruchs 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Steuervorrichtung (30, 44) oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung (36) abhängig von einem Erfassungsergebnis wenigstens einer Sensoranordnung (56, 58, 59, 66) sowie abhängig von einer Leistungsgröße, welche eine dem Fahrzeug (16, 16‘) zugeführte Leistungsmenge repräsentiert, für das Fahrzeug (16, 16‘) eine dessen Antriebsenergiedissipation repräsentierenden Effizienzgröße ermittelt.
12. Fahrgeschäft (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mehrzahl von Fahrzeugen (16, 16‘) aufweist, von welchen jedes wenigstens ein Wicklungsbauteil (20) aufweist. - 27 - Fahrgeschäft (10) nach Anspruch 12, unter Einbeziehung des Anspruchs 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Steuervorrichtung (30, 44) oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung (36) abhängig von einem Erfassungsergebnis wenigstens einer Sensoranordnung (56, 58, 59, 66) oder/und abhängig von einer Benutzereingabe für unterschiedliche Fahrzeuge (16, 16‘) unterschiedliche Betriebsparameter für den Fährbetrieb der Fahrzeuge (16, 16‘) bereitstellt und die unterschiedlichen Fahrzeuge (16, 16‘) nach Maßgabe der für das jeweilige Fahrzeug (16, 16‘) bereitgestellten Betriebsparameter betreibt. Fahrgeschäft (10) nach Anspruch 12 oder 13, unter Einbeziehung des Anspruchs 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Steuervorrichtung (30, 44) oder/und die fahrzeugfeste Steuervorrichtung (36) abhängig von dem Ergebnis eines Vergleichs der Effizienzgrößen mehrerer Fahrzeuge (16, 16‘) für unterschiedliche Fahrzeuge (16, 16‘) unterschiedliche Betriebsparameter für den Fährbetrieb der Fahrzeuge (16, 16‘) bereitstellt und die unterschiedlichen Fahrzeuge (16, 16‘) nach Maßgabe der für das jeweilige Fahrzeug (16, 16‘) bereitgestellten Betriebsparameter betreibt. Fahrgeschäft (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich gleichzeitig mehr als ein Fahrzeug (16, 16‘) längs der Bahntrajektorie (B) bewegt.
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