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Schwebebahn für Trogband- und Güterzüge Gegenstand des Hauptpatentes
... (Patentanmeldung P 18 07 014.9) ist die Ausbildung eines Schwebebahnkdrpers
mit I-Fahrbahnträger und Fahrbahnbett für die Lauf- und Triebwerke von- Trogband-
und Güterzügen unter Berücksichtigung der Be- und Entladetechnik und der Antriebstechnik
sowie der Be- und Entladesysteme und der Antriebssysteme selbst, vornehmlich für
den Schüttguttransport.
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Darin ist u. a. vorgeschlagen worden, als Antriebsorgane die an sich
bekannten Linearmotore in der Form zu verwenden, daß die Primärteile (Statoren,
Induktoren) anoden Seitenwänden der Laufwerksrahmen angeordnet sind und der Steg
des I-Fahrbahnträgers als Sekundärteilträger für Die leitenden Schichten (Sekundärteil,
Reaktionsschiene) dient.
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Durch die Erfindung sollen die Anwendungsmöglichkeiten des gerade
bei Hängebahnen vorteilhaften Systems des Antriebs der Züge durch lineare Wanderfeld-Induktionsmotore
erweitert und verbessert werden.
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Bei dem aus dem Asynchron-Drehstrommotor entwickelten Linearmotor
sind der Stator (Primärteil) und der Läufer (Sekundärteil) als ebene, langgestreckte
Gebilde ausgebildet. Nach dem Induktionsprinzip erzeugt der flache, lineare Primärteil
bei Stromzuführung über den Luftspalt hinweg in der Reaktionsschiene ein Wanderfeld,
das ohne den Umweg über eine Drehbewegung auf direktem Wege geradlinige Bewegungen
hervorruft. Es sind vier Grundtypen des Linearmotors möglich: 1. Der Linearmotor
besteht aus einem flachen Primärteil (Stator) und einem Sekundärteil (Reaktionsschiene
aus Aluminium oder Kupfer) auf einem Eisenkern, Uber den das Kraftlinienfeld geschlossen
wird
(Einkamm-Ausbildung). Neben dem in der Reaktionaschiene erzeugten Wanderfeld, das
die Schubkraft ergibt, tritt durch den Krartlinienschluß über dem Eisenkern eine
magnetische Anziehungskomponente auf.
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2. Die magnetische Anziehungskomponente wird neutralisiert, wenn der
Linearmotor aus zwei einander gegenüberliegenden Primärteilen mit der im LsuABpalt
angeordneten Reaktionsschiene aus leitendem Materiai (Aluminium, Kupfer) besteht
(Doppelkamm-Ausbildung). -3. Eine ortsfeste, langgestreckte Reaktionsschiene bewegt
den im Zuge oder Fahrzeug mitfahrenden Primärteil (Kurzstator-Motor).
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4. Ortsfeste Primärteile bewegen die im Zuge mitfahrende Reaktionsschiene
(Kurzläufer-Motor).
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Die bisher nur aus dem Ausland bekanntgewordenen Entwicklungen verstrecken
sich überwiegen auf Standbahnen, bei denen die Reaktionsschienen im Gleis auf dessen
ganzer Länge angeordnet sind. Allgemein wird als Kurzstator-Motor dabei das Prinzip
der Doppelkamm-Ausbildung vorgesehen, weil beim Einkamm-Motor die magnetische Anziehungskomponente
störend und ggf. als zusätzliche Gewichtsbelastung wirken würde. Der Linearmotorantrieb
wird häufig mit dem Luftkissenprinzip oder der magnetischen Schwebeführung kombiniert.
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Als Nachteil des bekannten Linearmotorantriebs bei Standbahnen wirken
sich der hohe Aufwand für den Sekundärteil im Gleis auf eiggenem, kreuzungsfreiem
Bahnkörper und dessen Störanfälligkeit durch Schnee- und Sandverwendungen, Eisbildung
und mechanische Verletzbarkeit, ferner der kurvenbedingt große Luftspalt mit schlechtem
elektrischem Wirkungsgrad aus.
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Auch für eine Hängebahn für den Personenverkehr ist in Frankreich
ein Kurzstator-Doppelkamm-Motor in Kombination mit einem indirekten Saugzug-LuftkissenfUr
den Antrieb der Personenkabinen entwickelt worden (URBA-LuStklssen-H§ngebahn nach
Prof. Barthalon). Der aufwendige
kastenförmige Fahrbahnkörper,
der den Linearmotor und die Luftkanäle zu dem die Fahrzougkabine anhebenden Saugventilator
enthält, eignet sich aber nicht für Schwebebahnen zum Schuttguttransport mit langen
Zügen.
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In der Verkehrstechnik ist bisher nur das Kurzstatorprinzip in Doppelkamm-Ausbildung
bekannt geworden und vorgeschlagen.
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Das Fahrzeug enthält dabei die Stromverzorgungsanlage, ggf.
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den Transformator, die Frequenzumwandlung zur Erzielung einer günstigen,
den Verkehrsbedingungen Rechnung tragenden Kennlinie und alle Steuerungsorgane0
Eine Schwebebahn für Schüttguttransport mit Trogbandzügen als grundsätzlich stationäres
Ferntransportmittel mit leichten und im Interesse der Niedrighaltung des Lastenzuges
langen Zügen, die zwischen nur zwei, ggf. wechselnden Endpunkten verkehren, erweitert
die Anwendunge- und Ausbildungsmöglichkeiten des Systems des Linearmotorantrieb
und entschäft oder vermeidet dessen Nachteile bei Standbahnen.
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Erfindungsgemäße erfolgt bei Schwebebahnen mit Trogband- und Guterzügen
nach Patent ... (Patentanmeldung P 18 07 014.9) der Antrieb der Züge durch an sich
bekannte lineare Wanderfeld-Induktionsmotore, die jedoch in dem System angepaßten
Anwendungsarten und Ausbildungsformen als vorzugsweise waagesecht leigende Kurzstator-Einkamm-
oder Doppelkamm-Motor oder als Kurzläufer-Motore ausgebildet sind.
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Der Ausbildungsvorschlag für den Linearmotorantrieb nach dem Hauptpatent
- im Zuge mitgeführte Primärteile im Zusammenwirken mit den auf den Fahrbahnträgerstegen
befestigten Sekundärteilen - erfordert die Einhaltung eines gleichbleibenden Luftspaltes
auf beiden Seiten, durch die die magnetische Anziehungskomponente neutralisiert
wird. Diese Forderung exakter Spurfübrung ist schwierig zu erfüllen, wie dies allgemein
bei senkrecht angeordneten Linearmotoren besonders in Kurven und Weichen der Fall
ist.
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Vorteilhaft ist dagegen eine waagerechte Anordnung des Linearmotors,
sei es in Einkamm- oder Doppelkamm-Ausbildung, weil dabei das Problem der Kleinhaltung
und Konstanthaltung des Luftspaltes, das von der Spurführung und dem Kurvenverlauf
abhängig ist, entschärft wird. Während der waagerecht liegende Kurzstator-Einkamm-Motor
bei Standbahnen keine Anwendung findet, weil die magnetische Anziehungskomponente
störend und als züsätzliche Gewichtsbelastung wirken würde, kann diese erfindungsgemäß
durch waagerechte Anordnung des Einkamm-Motors mit ortsfester Befestigung der Reaktionsschiene
unter dem I-Fahrbahnträgerfuß zur Ausnutzung der gewichtsentlastenden Anziehungskomponente
und damit der Verminderung der Zugkraft am Haken und der Gesamtantriebsleistung
nutzbar gemacht werden. Dazu müssen alle Laufwerke des Zuges mit diesen entsprechend
kleineren Motoren ausgerüstet werden. Spurfuhrung, Kurvenverlauf und Weichenabzweigungen
beeinträchtigen nicht die Klein- und Konstanthaltung des Luftspaltes. Vertikale
Kurven beim Ein-und Auslauf von Steigungen können im allgemeinen große, nicht störende
Radien erhalten; in diesen Fällen und bei Gefahr der Uberkompensation des Fahrzeuggewichts
durch die magnetische Anziehungskomponente beim Leerzug sind Stabilisierungsrollen
zur Abstandeinhaltung an den Primärteilen der Motoren erforderlich.
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Anstelle von Kurzstator-Einkamm-Motoren können mit den gleichen Vorteilen
hinsichtlich Entschärfung des Sprurführungsproblems besonders in Kurven und Weichen
erfindungsgemäß Kurzßtator-Doppelkarm-Motore in den Laufwerken in waagerechter Anordnung
mitgeftihrt werden, deren Primärteile in U-Rabvmen an den Seitenwänden der LauSwerksrahmen,
deren Sekundärteile in U-Rahinen unter dem Fahrbahnträgerfuß ortsfest angeordnet
sind.
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Wenn auf die im Hauptpatent vorgeschlagene vorteilhafte mittige Beladung
des Trogbandzuges aus einem Zwischenbunker über eine in der Beladestation den I-FahrbahntrSger
ersetzende zweiteilige, einen Beladeschlitz bildende Konstruktion nicht verzichtet
werden soll, so kann dieser Forderung erfindungsgemäß dadurch entsprochen
werden,
daß Kurzstator-Einkamm-Motore im Zuge mitgeführt werden, deren Primärteile zwischen
den Laufrädern an den Seitenwänden des Laufwerksrahmens sitzen, während die Sekundärteile
ortsfest auf der Strecke auf mit dem Fahrbahnträger verbundenen Eisenkernen, z.
B. U-Profileisen, die zwischen sich den geforderten Abstand halten, oder als Fahrbahnträger
dienender Kastenkonstruktion angeordnet sind. In der Beladestation sind diese Teile
so ausgebildet, daß die Laufräder auf den Schenkeln einer einen mittigen Beladeschlitz
bildenden zweiteiligen U-Konstruktion laufen. Die Beladung des Trogbandzuges erfolgt
in bekannter Weise durch den offenen Laufwerksrahmen hindurch.
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In doppelter, auseinander gedrückter Anordnung von Kurzstator-Doppelkamm-Motoren
kann auch nach diesem Prinzip ein mittiger Beladeschlitz in der Beladestation ermöglicht
werden.
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Während auf langen Förderstreoken die Anwendung des KurzlOufer-Motor-Prinzips
wegen des Aufwandes für das zentrale Stromversorgungs- und Steuerungssystem unwirtschaftlich
sein dürfte, können unter Umständen doch die Vorteile dieses Systems - der Wegfall
der Triebwerks- und Steuerungsorgane im Zuge -dessen Anwendung wünschenswert erscheinen
lassen. Dabei kann sowohl das Einkamm- wie das Doppelkamm-Motor-Prinzlp angewandt
werden. Im ersten Falle sind die Primärteile erfindungsgemäß ortsfest'beiderseits
des I-Fahrbahnträgersteges angeordnet, während die Sekundärteile an den Seitenwänden
der Fahrzeugrahmen befestigt Sind. Im zweiten Falle wird das vorbeschriebene System
des Doppelkamm-Motors umgekehrt: Die Primärteile sitzen erfindungsgemäß ortsfest
in U-Rahmen unter dem Fahrbahnträgerfuß, die in den Luftspalt durch Funrungsmittel
eingeführten Sekundärteile sind an den S«tenwinden der Laufwerksrahmen befestigt.
Die ortsfesten Primärteile sind im Höchstabstand der Zuglänge angeordnet. Dabei
können Kurven, deren Radien entsprechend klein gehalten sein können, erfindungsgemäß
ausgespart werden, so daß der Einfluß des Kurvenradiusses auf den Luftspalt entfällt.
Mindestens zwei Primärteile
sind auf Jede Zuglänge erforderlich,
von denen der vordere zunächst zieht, dann schiebt, während der hintere zunächst
sohiebt und beim nachfolgenden Zug wiener zieht. Um Blindstromverluste der nicht
den Zuglauf betätigenden Primärteile zu vermeiden, kann deren automatische Ab- und
Zuschaltung von der vorzugsweise komputergesteuertön Zentrale aus zweckmäßig sein.
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Die Stromversorgung der im Zuge mitgeführten sowie der ggf.
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ortsfesten Primärteile geschieht zweckmäßig über Kabel, die zentrale
Stromversorgung der Züge über Fahrdraht und Stromabnehmer mit Stromumwandlung in
der Steuerungskabine. Da die Materailtransportzünge in der Regel nur zwischen zwei
ggf.
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wechselnden Endpunkten mit gleichbleibender Geschwindigkeit verkehren,
kann die Glättung der Kennlinien der Motore durch Frequenzumwandlung im allgemeinen
entfallen.
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Da im Interesse der Konstanthaltung und Niedrighaltung des Luft spaltes
bei Linearmotoren eine gute Spurführung erforderlioh ist, werden die Losräder zweckmäßig
als spurkranzlose, vorteilhaft mit hartem Gummi ummantelte Laufräder ausgebildet,
denen gleichartig gestaltete Spurführungsrollen zuzuordnen sind. Zur Konstanthaltung
des Luftspaltes können auch an den Primärteilen Spurführungarollen erforderlich
und angeordnet werden.
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Die erfindungsgemäßen Vorschläge sind nachstehend schematisch aufzeichnet
und erläutert.
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Fig. 1 zeigt das Laufwerk eines Trogbandzuges mit im Laufwerksrahmen
mitgeführtem Einkamm-Prbmärteil, dessen Sekundärteil unter dem Fahrbahnträgerfuß
befestigt ist (Kurzstator-System) Fig. 2 zeigt das Laufwerk mit im Zuge mitgeftihrtem
Doppelkamm-Primärteil (Kurzstator-System) Fig. 3 zeigt das Laufwerk mit im Zuge
als Einkamm-Ausbildung mitgeführten Primärteilen, die auf die auf dem Fahr
bahnträger
ortsfest unter Wahrung eines Abstandes berostigten Sekundärteile wirken (Kurzstator-System)
Fig. 4 zeigt das Laufwerk mit am Fahrbahriträger ortsfest befestigten Primärteilen,
die auf die im Zuge mitgeführten Sekundärte ile wirken (KurzlkuSer-System) Nicht
dargestellt sind der Stromversorgungs- und Steuerungswagen mit Stromabnehmern und
Fahrdraht.
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Nach Fig. 1 bis 4 ist ein Schwenkbebahnkörper mit den I-Stützen 1
und den Fahrbahnträgern 2, die zweckmäßig als Normprofil mit größtmöglichem Trägheitsmoment
zur Ermöglichung größer Stützenabstände ausgebildet sind, dargestellt. Anstelle
der I-Stützen können auch Rahmenkonstruktionen treten. Auf dem Fuß des I-Fahrbahnträgers
laufen die Laufräder 4 der Laufwerke 3. Da Linearmotore im Interesse der Klein-
und Konstanthaltung des Luftspaltes eine exakte Spurführung erfordern, die Spurführungsgrundlagen
der Radsätze des Eisenbahnbetreibes bei Losrädern Jedooh nicht gegeben sind, werden
die Laufräder 4 vorzugsweise als spurkranzlose, mit hartem Gummi oder dergleichen
ummantelte Räder mit breiter Lauffläche ausgebildet, die bei niedriger Hertz'scher
Flächenpressung zudem einen kleinen Laufkreisdurchmesser erhalten können, zumal
beim Linearmotorenantrieb die Zugkräfte nicht über Treibräder übertragen werden.
Der Spurführung dienen dann besondere, vorzugsweise gleichartig ausgebildete Spruführungsrollen
5, die auf den I-Trägerfuß oder -steg einwirken.
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Unter dem I-Trägerfuß ist nach Fig. 1 die Reaktionsschiene 6 aus Aluminium
oder Kupfer befestigt, darunter ist in Jedem Laufwerk der Einkamm-Primärteil 7 angeordnet,
der zweckmäßig über Kabel 13 mit Strom vom Stromversorgungswagen versorgt wird.
Das magnetische Kraftlinienfeld, das im Sekundärteil der Reaktionsschiene durch
Induktion das den Vortrieb des Fahrzeugs bewirkende Wanderfeld erzeugt, wird über
den Eisenkern des Trägerflußes geschlossen, wobei eine
magnetische
Anziehungskomponente eine Gewichtsentlastung ausübt.
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Zur Einhaltung eines Mindest-Luftspaltes können an dem Einkamm-Primärteil
nicht dargestellte Stabilisierungsrollen angebracht sein. In bekannter Weise ist
das Trogband 10 mit dem Entleerungs-Gleitverschluß 11 in der Fahrtstellung 8 und
der Beladestellung 9 angedeute.
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Nach Fig. 2 tritt anstelle des Einkamm-Motors ein Doppelkamm-Motor,
bei dem die Primärteile 7 en einem Rahmen im Laufwerk mitgeführt werden, während
der Sekundärteil, die über die ganze Strecke durchgehende Reaktionsschiene 6, in
einem Rahmen unter dem I-Trägerfuß befestigt ist. Die Reaktionsschiene 6 ist in
bekannter Weise zweckmäßig um ein. der Versteifung dienende Kunststoffbahn gelegt.
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Besondere Einführungsmittel können die Einführung der Reaktionsschiene
in den Luftspalt.des Doppelkamm-Motors unterstützen.
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Fig. 3 zeigt die Anordnung von Kurzstator-Motoren als Einkamm-Motor
in einer Anordnung, die den Ersatz der Fahrbahnträger-Konstruktion in der Aufgabestation
durch eine zweiteilige Konstruktion zur Bildung eines mittigen Beladeschlitzes ermöglicht.
Einkamm-Primärteile 6 sind in diesem Falle an den Seitenwänden der Laufwerk 3 angeordnet,
während die Sekundärteile, die reaktionsshienen 7, ortsfest auf einer mit dem 1-Fahrbahnträger
2 verbundenen Konstruktion, z. B. U-Profileisen, befestigt sind. Der Fahrbahnträger
mit der Sonderkonstruktion wird in der Beladestation durch eine zweiteilige Konstruktion
in U-Form ersetzt, auf deren Schenkein die Laufräder 3 laufen. Die Beladung erfolgt
dabei aus auf den Trögbandinhalt abgestimmten Zwischensilos durch die offenen Laufwerksrahmen
hindurch. Die mit dem I-Fahrbahnträger verbundene Sonderkonstruktion kann so ausgebildet
sein, daß sie das Trägheitsmoment der Gesamtkonstruktion vergrößert; die Tragkonstruktion
kann auch ohne den I-Fahrbahriträger als kastenförmige Konstruktion mit einem besonderen,
angeflanschten Fahrbahnbett ausgebildet sein.
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Auch mit der gelichen Wirkung der Zulassung eines mittigon Beladeschlitzes
in der Beladestation in Anlehnung an die Figuren 2 und 3 können die Laufwerke 3
mit Doppelkamm-Motoren ausgestattet sein, wenn nach Fig. 3 unter dem Fahrbahriträger
2 ein breiteres Fahrbahnbett angeordnet ist, die Rahmen mi6 den Primärteilen 7 und
der Reaktionsschiene 6 in doppelter Anordnung nach beiden Seiten auseinandergerückt
werden. Hierbei kommen die Vorteile der waagerechten Lage der Linearmotore zur Geltung.
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Das Kurzläufer-Prinzip kann nach dem Beispiel der zeigt 4 realisiert
werden. Die primärteile 7 sind danach ortsfest im Höchstabstand der Zuglänge beiderseits
des I-Fahrbahnträgersteges angeordnet, die Sekundärteile 6 werden auf einer Eisenplatte
mit den Seitenwänden der Laufwerksrahmen verbunden. Auch hierbei wird eine mittige
Beladung über einen Beladeshlitz in der Beladestation ermöglicht, weil der Zug von
dichter angeordneten primärteilen 7 vor der Beladestation in diese hineingeschoben
werden kann.
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Der Nachteil des Erfordernisses eines durch Kurvenradien bedingten
breiten Luftspaltes können bei dem Kurzläuferprinzip nach Fig. 3 dadurch gemildert
werden daß die Primärteile nur in geraden Strecken vorgesehen werden, ggf. enge
Kurven und Weichen also frei bleiben. Spurführungsrollen an. den Primärteil len
zur Einhaltung eines gleichbleibenden Luftspaltes sind erforderlich.