-
Die Erfindung betrifft ein Magnetschwebefahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
-
Magnetschwebefahrzeuge dieser Art verfügen über eine Mehrzahl von in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten, hier kurz als Rahmen bezeichneten Schweberahmen, auf denen mittels Sekundärfedern, die als Luftfedern ausgebildet sind, ein Wagenkasten montiert ist. Die Rahmen weisen Gestellbügel auf, an denen Tragmagnetanordnungen mittels Primärfedern abgestützt sind. Beim Schwebebetrieb werden diese Primärfedern auf Druck beansprucht, da die Tragmagnetanordnungen hier die Gestellbügel und damit auch die Rahmen über die Primärfedern in den Schwebezustand anheben, um dadurch zwischen sich und dem Fahrweg einen z. B. 10 mm großen Tragspalt aufrechtzuerhalten. In einem auf den Fahrweg abgesetzten Zustand des Magnetschwebefahrzeugs ist dieses dagegen mittels Gleitkufen auf dem Fahrweg abgestützt, so dass die Magnetanordnungen an den Gestellbügeln hängen und daher aufgrund ihres Eigengewichts die Primärfedern auf Zug beanspruchen.
-
Die Primärfedern sind vorzugsweise als Gummi/Metall-Schubfedern ausgebildet, damit sie hohe Drucklasten übertragen können. Das hat konstruktionsbedingt zur Folge, dass sie nur geringe Zugkräfte aufnehmen können und beim Auftreten von Störkräften reißen. Diese Eigenschaft wird in vorteilhafter Weise dazu genutzt, um bei Kollisionen des Magnetschwebefahrzeugs, die zu einer zwangsweisen Aufweitung des Tragspalts um z. B. 10 mm und mehr führen, die aus Aluminiumdruckguss od. dgl. bestehenden, vergleichsweise kostspieligen Rahmen vor Überbeanspruchungen zu bewahren und Risse in ihnen zu vermeiden.
-
Das Reißen einer Primärfeder hat allerdings auch eine nachteilige Wirkung. Diese besteht darin, dass es aufgrund des plötzlichen Freiwerdens der in der gespannten Feder gespeicherten Energie sowie aufgrund des Abfallen der Magnetanordnung zu Kollisionen zwischen dem Gestellbügel und dem Magnetrückenkasten kommen kann und daher diese Bauteile beschädigt werden.
-
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist vorgeschlagen worden, zwischen dem Magnetrückenkasten und dem Gestellbügel eine weitere Feder vorzusehen, die beim Versagen der Primärfeder die genannten Kollisionen vermeidet. Das würde jedoch dazu fuhren, dass die zusätzliche Feder im Gegensatz zur Primärfeder beim Schwebezustand auf Zug und im abgesetzten Zustand auf Druck beansprucht wird. Als Folge davon würden sich Probleme bei der Abstimmung der Federeigenschaften ergeben. Werden die zusätzlichen Federn nämlich zu stark gewählt, könnte sich dies einerseits ungünstig auf die Fahreigenschaften auswirken und andererseits sogar das gewünschte Reißen der Primärfedern verhindern, da diese durch die zusätzlichen Federn zum Teil unwirksam gemacht werden. Zu schwache zusätzliche Federn würden dagegen nicht wesentlich dazu beitragen können, die oben beschriebenen Bauteilkollisionen zu vermeiden. Federanordnungen dieser Art haben sich daher nicht bewährt.
-
Ausgehend davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, das Magnetschwebefahrzeug der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass unerwünschte Aufweitungen des Tragspalts über dessen Sollwert hinaus weder zu Beschädigungen des Schweberahmens noch zu Kollisionen zwischen dem Magnetrückenkasten und dem Gestellbügel führen.
-
Zur Lösung dieses Problems sind erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Primärfeder auch weiterhin als Sollbruchstelle wirken kann, so dass zwangsweise Spaltvergrößerungen möglich sind und zu einem Versagen der Primärfeder führen, ohne den Rahmen oder andere Strukturteile zu beschädigen. Gleichzeitig werden aber auch Kollisionen zwischen dem Magnetrückenkasten und dem Gestellbügel sicher vermieden, so dass es auch an diesen teuren Bauteilen zu keinen ernsthaften Schäden kommen kann. Darüber hinaus wird erreicht, dass im Schwebezustand keine Beeinträchtigung des Fahrkomforts eintritt, da das erfindungsgemäße Pufferelement während des Schweben unwirksam ist.
-
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem bisher für am besten gehaltenen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
-
1 schematisch einen Teilschnitt durch ein übliches Magnetschwebefahrzeug im Bereich eines mit einem Langstator versehenen Fahrwegs;
-
2 ein Magnetmodul mit einer Trag- und Führmagnetanordnung sowie mit zwei Gestellbügeln;
-
3 einen teilweisen Querschnitt durch den Magnetrückenkasten nach 2 und einen Montageabschnitt des Gestellbügels im Schwebezustand;
-
4 eine Vorderansicht des Magnetrückenkastens von links in 3; und
-
5 einen der 3 entsprechenden Teilschnitt beim Versagen einer Primärfeder.
-
1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Magnetschwebefahrzeug 1, das in üblicher Weise auf einem in Längsrichtung einer Trasse verlaufenden Fahrweg fahrbar montiert ist, der aus Stahl und/oder Beton hergestellte Träger 2 und auf diesen montierte Gleitleisten 3 enthält. Der Antrieb des Magnetschwebefahrzeugs 1 erfolgt mittels eines Langstatormotors, der unterhalb der Gleitleisten 3 befestigte, in deren Längsrichtung aufeinander folgende Statorpakete 4 aufweist. Die Statorpakete 4 weisen abwechselnd aufeinander folgende, nicht dargestellte Zähne und Nuten auf, in die Wicklungen eingelegt sind, die mit Drehstrom variabler Amplitude und Frequenz gespeist werden. Das eigentliche Erregerfeld des Langstatormotors wird durch wenigstens eine Tragmagnetanordnung 5 erzeugt, die mit wenigstens einem seitlichen Gestellbügel 6 am Magnetschwebefahrzeug 1 befestigt ist und den in 1 nach unten offenen Nuten der Statorpakete 4 zugewandte Magnetpole aufweist. Die Tragmagnetanordnung 5 stellt nicht nur das Erregerfeld bereit, sondern erfüllt auch die Funktion des Tragens und Schweben, indem sie beim Betrieb des Magnetschwebefahrzeugs 1 einen vorgegebenen Tragspalt 7 von z. B. 10 mm zwischen sich und den Statorpaketen 4 aufrecht erhält.
-
Zur Spurführung des Magnetschwebefahrzeugs 1 weist der Träger 2 seitlich angebrachte Führschienen 8 auf, denen wenigsten eine ebenfalls an den Gestellbügeln 6 montierte Führmagnetanordnung 9 gegenübersteht, die beim Betrieb dazu dient, zwischen sich und der Führschiene 8 einen dem Spalt 7 entsprechenden Spalt 7a aufrechtzuerhalten.
-
Gemäß 2 bilden die Tragmagnetanordnung 5 und die Führmagnetanordnung 9 jeweils ein an den Gestellbügeln 6 befestigtes Modul für die Funktionen ”Tragen” bzw. ”Führen”. Es ist jedoch klar, dass am Magnetschwebefahrzeug 1 seitlich nebeneinander und in Fahrtrichtung hintereinander in der Regel eine Vielzahl derartiger Module angebracht sein kann.
-
Die Tragmagnetanordnung 5 enthält im Ausführungsbeispiel zwölf hintereinander angeordnete Magnetpole 10, deren nicht dargestellte Kerne und elektrisch in Reihe geschaltete Wicklungen normalerweise rundum von einem Korrosionsschutz in Form einer Gießharzschicht od. dgl. umgeben sind. Die Kerne der einzelnen Magnetpole 10 sind untereinander durch nicht gezeigte Polrücken miteinander und mittels ebenfalls nicht dargestellter Polwangen und diese durchragender Stäbe an einem Magnetrückenkasten 11 der Tragmagnetanordnung 5 befestigt. An diesem Magnetrückenkasten 11 greifen über Primärfedern die Gestellbügel 6 an, die mit einem biegesteifen, Längs- und Querverbinder aufweisenden und hier kurz als Rahmen 12 bezeichneten Untergestell bzw. Schweberahmen (1) verbunden sind, auf dem ein mit einer Fahrgastzelle versehener Wagenkasten 14 des Magnetschwebefahrzeugs 1 (1) abgestützt ist.
-
Magnetschwebefahrzeuge
1 und deren Magnetanordnungen sind dem Fachmann z. B. aus den Druckschriften
DE 39 17 058 C1 ,
DE 39 28 278 A1 und
DE 10 2004 012 746 A1 allgemein bekannt, die hiermit der Einfachheit halber durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.
-
3 und 4 zeigen Einzelheiten der mechanischen Verbindung zwischen einem der Gestellbügel 6 und dem Magnetrückenkasten 11. Der Magnetrückenkasten 11 weist eine durchgehende Aussparung bzw. Öffnung 15 auf, die zur Aufnahme eines Montageabschnitts 6a des Gestellbügels 6 dient. Der Montageabschnitt 6a besteht z. B. aus einem flachen, als Hohlkörper ausgebildeten Bauteil, in dem zwei Primärfedern 16 untergebracht sind. Die Primärfedern 16 sind vorzugsweise aus Metall und Gummi hergestellte Schubfedern und an ihren Enden mit wenigstens je einem Stehbolzen 17 bzw. 18 versehen. Einer dieser Stehbolzen 17 durchragt jeweils ein in einem Deckenteil des Montageabschnitts 6a ausgebildetes Schraubloch. Mittels je einer auf die Stehbolzen 17 aufgedrehten Mutter 19 werden die Primärfedern 16 am Gestellbügel 6 fixiert. Die an den entgegengesetzten Enden der Primärfedern 16 vorgesehenen Stehbolzen 18 werden nach der Einführung des Montageabschnitts 6a in die Aussparung 15 durch Schraublöcher gesteckt, die in einem im Magnetrückenkasten 11 befestigten Montageflansch 20 ausgebildet sind, und durch auf sie aufgedrehte Mutter 21 an diesem fixiert. Auf diese Weise sind die Primärfedern 16 fest zwischen dem Magnetrückenkasten 11 und dem Montageabschnitt 6a eingespannt.
-
An einer im Ausführungsbeispiel symmetrisch zwischen den beiden Primärfedern 16 gelegenen Stellen ist erfindungsgemäß ein Pufferelement 22 vorgesehen. Dieses ist vorzugsweise auf der von den Primärfedern 16 abgewandten Seite des Montageabschnitts 6a derart angeordnet, dass zwischen seiner Oberseite und einer oberen Abschlusswand 11a des Magnetrückenkastens 11 normalerweise ein vorgewählter Abstand besteht. Eine Unterseite des Pufferelements 22 ist mittels wenigstens einer Befestigungsschraube 23, die das Deckenteil des Montageabschnitts 6a durchragt, an diesem befestigt.
-
Die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Magnetschwebefahrzeugs 1 ist im wesentlichen wie folgt:
Zur Herstellung des Schwebezustands wird der Magnetrückenkasten 11 durch Einschaltung der Tragmagnetanordnung 5, in Richtung eines Pfeils v (3) angehoben. Dadurch werden die Primärfedern 16 auf Druck beansprucht, da sie gegen den Montageabschnitt 6a gedrückt werden und diesen zusammen mit dem Gestellbügel 6, dem mit diesem verbundenen Rahmen 12 und dem darauf abgestützten Wagenkasten 14 anheben. In dieser Betriebsart besteht zwischen dem Pufferelement 22 und der Abschlusswand 11a ein Spalt der Größe S1 (3), so dass das Pufferelement 22 wirkungslos ist. Gleichzeitig bestehen zwischen Funktionsteilen 6b des Gestellbügels 6 und Funktionsteilen 11b des Magnetrückenkastens 11 weitere Spalte mit einem Maß S2 (3), die konstruktionsbedingt einen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten dürfen. Erfindungsgemäß gilt im Hinblick auf diese Spalte außerdem S1 < S2.
-
Zur Herstellung des abgesetzten Zustandes wird die Tragmagnetanordnung 5 abgeschaltet und das Magnetschwebefahrzeug 1 mit nicht dargestellten Kufen auf dem Fahrweg abgesetzt. In diesem nicht gezeigten Zustand ist die Lage des Gestellbügels 6 fest vorgegeben, so dass der Magnetrückenkasten 11 und mit ihm die Tragmagnetanordnung 5 an den Primärfedern 16 hängen und diese in Richtung eines Pfeils w in 3 auf Zug beanspruchen. Dadurch werden die Größen der Spalte S1 und S2 um die Größe desjenigen Maßes reduziert, um das die Primärfedern 16 im Schwebezustand eingedrückt worden waren (= elastische bzw. statische Einfederung). Die Anordnung ist jedoch so getroffen, dass einerseits die Primärfedern 16 das Gewicht des Magnetrückenkastens 11 tragen können, ohne zu versagen, und andererseits weder die Abschlusswand 11a auf dem Pufferelement 22 aufsitzt noch die Funktionsteile 11b, 6b sich gegenseitig berühren.
-
Ein kritischer und für die Erfindung relevanter Zustand tritt ein, wenn während der Fahrt des Magnetschwebefahrzeugs 1 aufgrund eines unvorhergesehenen Ereignisses der Tragspalt 7 (1) gewaltsam auf ein Maß von z. B. 20 mm bis 30 mm vergrößert wird. Die Ursache für ein solches Aufweiten kann z. B. ein Stein oder ein anderes, in den Tragspalt 7 gelangendes Hindernis sein. In einem solchen Störfall versucht daher die Magnetanordnung 5, den Bügel 6 mit nach unten zu ziehen, wodurch die betreffenden Primärfedern 16 über ein vorgegebenes Höchstmaß hinaus auf Zug beansprucht werden mit der Folge, dass sie reißen. Da hierdurch die in den Primärfedern 16 gespeicherte Energie abrupt frei wird, federn einerseits der Gestellbügel 6 und sein Montageabschnitt 6a zurück in Richtung des Pfeils v, während andererseits der Magnetrückenkasten 11 durch sein Eigengewicht nach unten fällt (Pfeil w in 3). Um zu vermeiden, dass aufgrund dieser Bewegungen die Funktionsteile 11b, 6b gegeneinander schlagen und bleibende Verformungen oder andere Beschädigungen verursachen, ist die Dicke des Pufferelements 22 so gewählt, dass die obere Abschlusswand 11a des Magnetrückenkastens 11 unmittelbar nach dem Versagen der Primärfeder(n) 16 am Pufferelement 22 anschlägt und dadurch ein weiteres Annähern des Magnetrückenkastens 11 und des Gestellbügels 6 bzw. der Funktionsteile 11b, 6b aneinander verhindert. Zur Vermeidung eines zu harten Aufpralls ist das Pufferelement 22 vorzugsweise aus einem Elastomer, z. B. einem geeigneten Polyurethan hergestellt, so dass es als kontrollierter Anschlag wirkt.
-
Der sich im Fall des Versagens der Primärfeder(n) 16 ergebende Zustand ist in 5 durch einen Spalt der Größe S3 zwischen zwei durch Reißen entstandenen Federteilen dargestellt. Die Abschlusswand 11a sitzt jetzt auf dem Pufferelement 22 auf, während gleichzeitig zwischen den Funktionsteilen 11b, 6b noch ein um das Maß S1 reduzierter Spalt S4 = S2 – S1 vorhanden ist.
-
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird daher einerseits erreicht, dass die Primärfedern 16 beim Auftreten der beschriebenen Störungen reißen und damit als Sollbruchstellen wirken, die eine Verformung des Rahmens 12 verhindern und gleichzeitig einen Durchgang des Hindernisses durch den Tragspalt 7 ermöglichen. Andererseits ist das Pufferelement 22 so eingerichtet, dass auch Berührungen zwischen kritischen Teilen 11b, 6b des Magnetrückenkastens 11 und des Gestellbügels 6 verhindert werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Insbesondere ist klar, dass längs des Magnetschwebefahrzeugs eine Mehrzahl von mit Tragmagnetanordnungen
5 versehenen Magnetrückenkästen
11 vorhanden und jeder Magnetrückenkasten
11 durch wenigstens je einen, vorzugsweise entsprechend
2 durch zwei oder mehr Gestellbügel
6 mit dem Rahmen
12 verbunden sein kann. Der Rahmen
12 kann seinerseits in Längsrichtung des Magnetschwebefahrzeugs
1 in bekannter Weise aus einer Vielzahl von Abschnitten bestehen (z. B.
DE 10 2004 12 746 A1 ), die durch die beschriebenen Tragmagnetanordnungen
5 und Magnetrückenkästen
11 gelenkig miteinander verbunden sind. In allen diesen Fällen kann jeder einzelne Gestellbügel
6 auf die beschrieben Weise mit einem Pufferelement
22 versehen werden. Weiterhin ist es möglich, jeden Gestellbügel
6 mit nur einer Primärfeder
16 oder mit mehr als zwei Primärfedern
16 an einem zugeordneten Magnetrückenkasten
11 abzustützen. In entsprechender Weise können die Gestellbügel
6 mit je zwei oder mehr gleichartigen Pufferelementen
22 versehen und/oder die Pufferelemente
22 im Vergleich zu
3 bis
5 an einer anderen Stelle des Gestellbügels
6 angeordnet werden. Denkbar wäre es weiter, die Pufferelemente
22 am Magnetrückenkasten
11, z. B. an dessen Abschlusswand
11a, anstatt am Montageabschnitt
6a zu befestigen. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.
