DE2239656A1

DE2239656A1 - Fahrbahnkoerper fuer hochleistungsschnellbahnen

Info

Publication number: DE2239656A1
Application number: DE2239656A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Huebner; Michael Dipl Ing Simon; Peter Dr Ing Wagner
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1972-08-12
Filing date: 1972-08-12
Publication date: 1974-02-28
Also published as: FR2199564B1; IT991192B; JPS4957506A; NL7310030A; BE803513A; FR2199564A1; US3930451A; DD105775A5

Description

München, den 9. August 1972

Fahrbahnkörper für Hochleistungsschneirbahnen

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrbahnkörper für Hochleistungsschnellbahnen von Hänge- und/oder Schwebefahrzeugen, die aus einem Tragwerk mit Trag- und Führungseinrichtungen bestehen.

Bei bisher bekannten Konstruktionen werden solche Fahrbahnkörper in der Form ausgeführt, daß man das Tragwerk aus Stahlbeton herstellt und die verschiedenen, zum Betrieb der Bahnen notwendigen Schienen und Leitungen daran befestigt. Zur Einhaltung der für die Funktionsfähigkeit von Hänge- oder Schwebefahrzeugen notwendigen geringen Toleranzen in der Zuordnung der einzelnen Schienen zueinander wie auch der abBoluten Geometrie der Trassenführung ist es bei diesen Konstruktionen notwendig, sowohl für die Beton-Hauptträger als auch für die an ihnen über Stützelemente befestigten Schienen voneinander unabhängige Justierungsmöglichkeiten vorzusehen, was einen ziemlich großen baulichen Aufwand bedeutet.

7.13o9 ' - 2 -

409809/0646

Infolge der gegebenen Tragfähigkeit der Stahlbetonkonstruktionen der. Hauptträger können diese - bei vertretbarer Dimensionierung nur mit Spannweiten bis zu ca. J>o m ausgeführt werden. Dadurch ergeben sich besondere Schwierigkeiten bei solchen Trassenführungen, bei denen größere Spannweiten erforderlich sind, wie dies z.B. bei Brücken oder Überführungen der Fall ist.

Treten bei der Trassenführung Fahrbahnkrümmungen oder Höhenunterschiede auf, so ist es bei herkömmlichen Ausführungen notwendig, diese Krümmungen bei den Tragbalken durch Polygonzüge in der Trassenführung anzunähern.

Ein weiterer Nachteil der bisherigen Konstruktionen mit Beton-Tragwerken besteht darin, daß sie nicht in Werkstatt-, sondern nur in Baustellenfertigung erstellt werden können, woraus relativ hohe Lohnkosten entstehen. Gleichzeitig ergeben sich bei diesen Stahlbetonkonstruktionen Schwierigkeiten bei einer eventuellen Demontage zur Wiederverwendung der Anlage an anderer Stelle, was etwa bei Versuchstrassen von Wichtigkeit ist. Auch kann weiterhin bei den herkömmlichen Ausführungen die geförderte hohe Eigenfrequenz nur durch erhöhten baulichen Aufwand erreicht werden.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, Bahnkörper für Schnellbahntrassen von Hänge- und/oder Schwebefahrzeugen zu

9.8.1972 - 3 -

entwickeln, die unter Vermeidung der oben dargestellten Nachteile in besonders günstigem Maße die Anforderungen an moderne Schnellbahntrassen erfüllen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Tragwerk mit Ausnahme der Stützpfeiler aus einer Stahlkonstruktion besteht.

Die Tatsache, daß bei bisher ausgeführten Bahnkörpern für Hochieistungssehne11bahnen ausschließlich Stahlbeton-Tragwerke verwendet wurden, ist darauf zurückzuführen, daß man auf Grund von Erfahrungen aus dem Brückenbau den Schluß zog, bei nicht zu großen Stützweiten sei die Herstellung der Hauptträger aus Stahlbeton die einzig wirtschaftlich vertretbare und sinnvolle Lösung. Dies führte des weiteren dann zu der Auffassung, die Ausführung von Hauptträgern in Stahlbeton sei überhaupt der einzig gangbare Ausführungsweg. Kennzeichnend für dieses Vorurteil ist die damit verbundene Einstellung, die Verwendung von Stahlkonstruktionen sei in jedem Fall schon a priori zu kostspielig. Hierbei wird jedoch völlig übersehen, daß die Trassenführung von Hochleistungsschnellbahnen für Hänge- und Schwebefahrzeuge ganz spezifisch eigene Anforderungen stellt, die sich mit denen des Brückenbaues durchaus nicht decken, (wie z.B. sehr geringe Durchbiegungen der Träger unter Last, besonders hohe Eigenfrequenz, große Formgenauigkeit der Bahnkörper, Minimierung von Justierungsproblemen, Aufnahme großer Lateralkräfte, u.a.). Durch die vorliegende Erfindung wird das oben dargestellte Vorurteil überwunden und durch die erfindungsgemäßen Fahrbahnkörper werden nicht nur die bisherigen Nachteile vermieden, sondern sogar noch zusätzlich neue Vorteile erzielt:

409809/06 4 6
7.13o9
9.8.1972 ,,

Infolge der höheren Beanspruchbarkeit des Stahles gegenüber dem Stahlbeton (insbesondere bei Zugspannungs-Beanspruchung) ist es durch die Erfindung möglich, Träger mit bedeutend größeren Stützweiten als bisher zu verwenden, wobei wegen der hohen zulässigen Zugspannungen bei Stahl auch Durchlaufträger über mehrere Stützen (mit einer Länge von ca. 5oo m) realisierbar und sinnvoll sind. Aus diesem Grunde eignen sich Tragwerke aus Stahl besonders gut für Trassenführungen mit Brücken, Überführungen o.a. .

Zudem weist bei der Lösung der Anmelderin das gesamte Trassenbauwerk eine größere Transparenz als herkömmliche Konstruktionen auf: Es wirkt bedeutend weniger wuchtig und schwerfällig und ist dadurch gegebenenfalls weniger störend in einen Landschaftscharakter einfügbar.

Bei der Verwendung von Stahlkonstruktionen für die Hauptträger lassen sich auch Vorteile im Hinblick auf die Formgenauigkeit des Trassenbauwerkes wie der Trassenführung erreichen: Die einzelnen Trassenteile können bei heute üblichen Herstellungsverfahren im Stahlbau mit sehr hoher Genauigkeit (bis * 2 mm) gefertigt werden. Zusätzlich wird es ermöglicht, auch Fahrbahnkrümmungen oder Fahrbahnverläufe mit Höhenunterschieden in beliebiger Formgestaltung bereits in das ganze Tragwerk mit einzuarbeiten. Die bei Betonträgern hier erforderliche Annäherung des Fahrbahnverlaufs durch Polygonzüge entfällt.

9.8.1972 - 5 -

4Q98Q9/0646

Die einfache Handhabung sowie die Kombinations- und Variationsmöglichkeiten bei einer Ausführung der Hauptträger in Stahl ergeben bei Schnellbahntrassen noch weitere Vorzüge: So wird die Installation von Zusatzteilen, wie Tragschienen, Führungsschienen und Stromschienen u.a. bei außerordentlich hoher Genauigkeit auf einfache'Weise ermöglicht. Bedingt durch die hohe Formgenauigkeit kann auf eine zweite unabhängige Justiermöglichkeit verzichtet werden, was seinerseits eine erhebliche Kostenreduzierung mit sich bringt. Weiterhin können - was sehr wichtig ist - die einzlenen Trassenteile in'Werkstattfertigung erstellt werden, einschließlich der zur Installation von Zusatz- oder Versteifungsteilen erforderlichen Bohrungen, Gewinde u.a. Hierdurch läßt sich gegenüber einer Baustellenfertigung - wie sie bei Stahlbetonstützen zwingend nötig ist eine merkliche Einsparung an Lohnkosten^verzielen. Ein weiterer Vorteil besteht auch in der einfachen Demontagemöglichkeit und Wiederverwendbarkeit von Stahltrassen, was fur Versuchsanlagen besonders wichtig ist.

Neben'all diesen Vorzügen weist die erfindungsgemäße Ausführung von Bahnkörpern gegenüber herkömmlichen Ausführungen auch noch den wesentlichen Vorteil geringeren Konstruktions- -gewichtes auf: Hierdurch wird der Transport von Trassenteilen einfacher und kostengünstiger. Zusätzlich läßt sich bei der Verwendung von Stahlkonstruktifenen auch die geforderte hohe

9.8.1972 - 6 -

0 9 80 9/ OS I* 6

Eigenfrequenz bedeutend leichter und weniger aufwendig als bei der Stahlbetonlösung erreichen.

Obwohl der reine Materialpreis für Stahl größer als der für Stahlbeton ist, so kann wegen der mit der Stahllösung verbundenen KoBteneinsparung bei den Lohnkosten sowie bei einer stahlgerechten Trassenkonstruktion eine Stahltrasse bezüglich ihrer Kosten durchaus mit einer Beton-Lösung konkurrieren, wobei sie deren Nachteile vermeidet und zusätzliche Vorteile aufweist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der oder die Hauptträger des Tragwerks entweder vollwandig oder als fachwerk ausgebildet sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Tragwerk zwei einander gegenüberliegende Hauptträger mit Hohlkastenquerschnitt auf, die nur im Bereich der Stützen durch Querträger miteinander verbunden sind. Dabei werden die durch ßeitenkräfte hervorgerufenen Torsionsmomente direkt von den hohlkastenförmigen Hauptträgern aufgenommen. Es reicht hier deshalb aus, wenn nur jeweils im Bereich der Stützen die beiden Hauptträger durch einen Querträger zur Aufnahme von Seitenkraft en miteinander verbunden sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stahlkonstruktion des Tragwerks als "offener Querschnitt" ausgeführt, indem je

9.-8.1972 - 7 -

409809/0646

zwei einander gegenüberliegende Hauptträger durch einen unten liegenden Querverband miteinander verbunden sind. Bei dieser Lösung werden die durch Seitenkräfte hervorgerufenen Torsionsmomente nicht mehr durch die Querschnitte der Hauptträger, sondern von dem gesamten Tragwerk aufgenommen. Dadurch läßt sich insgesamt eine beträchtliche Materialersparnis und dadurch Kostenersparnis erzielen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die für den Fall elektromagnetischer Trag- und Führungseinrichtungen erforderlichen Magnetanker-Reaktionsschienen aus Stahl als tragende Bauteile in die Stahlkonstruktion des Tragwerks durch starre Befestigung an die Hauptträger integiert. Auch hierdurch läßt sich eine Materialersparnis verbunden mit entsprechender Kostenminderung erzielen und die Gesamtzahl der einzelnen Bauteile des Tragwerks reduzieren. Dieselben Vorteile ergeben sich, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Stahlteil der ßeaktionsschienen, die für den Fall eines Antriebs durch einseitig wirkenden elektrischen Linearmotor erforderlich sind, als tragendes Bauteil in die Stahlkonstruktion des Tragwerks durch starre Befestigung an die Hauptträger integriert ist, wobei als solche Befestigungen Anschweißen, Anschrauben und/oder Annieten infrage kommen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die nicht aus Stahl bestehenden Teile der Linearmotor-fieaktionsschienen

9.8.1972 , - 8 -

409809/0646

gleichzeitig auch Leiter für die elektrische Stromversorgung. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, für die Stromversorgung eigene Leitungen in dem Tragwerk verlegen zu müssen, was wiederum zu niedrigeren Material- und Lohnkosten sowie zu einer Gewichtsersparnis führt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzlich Rohrleitungssysteme zur Leitung von Flüssigkeiten, Gasen, fluidisierten Feststoffen, TransportContainern und elektrischen Fernleitungen in Supraleittechnik als tragende Bauteile in die Konstruktion des Tragwerks miteintezogen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, in das Tragwerk tragende Bauteile miteinzubeziehen, die in Form von Rohrleitungssystemen gleichzeitig noch anderweitige Transportfunktionen o.a. ausüben.

Die Erfindung und ihre weitere Ausgestaltung sind im folgenden anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Lösungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 im Querschnitt eine Lösung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 im Querschnitt eine Lösung nach der Erfindung

Fig. 3 in einer Seitenansicht eine Lösung nach der Erfindung

9^1972 409809/0646 _₉_

Fig. 4-6 bauliche Ausgestaltungen der Erfindung

In Fig. Λ werden in der linken und rechten Bildhälfte jeweils bekannte Beispiele von Stahlbeton-Tragwerken dargestellt. Auf Beton-Stützen 1, die auf Fundamenten 1o ruhen, sind Stahlbeton-Hauptträger 2 über Lager 9» die der Aufnahme von Horizontal- und Vertikalkräften dienen, abgestützt, an denen wiederum Zwischenstützglieder 3 befestigt sind.

Diese Zwischenstücke 3 dienen ihrerseits zur Befestigung und zum Abstützen von Trag- und Führungseinrichtungen, wie sie hier in den Fig. 1 bis 6 beispielshalber für den Anwendungsfall eines Fahrzeugantriebs durch elektrischen Linearmotor mit elektromagnetischen Trag- und Führungseinrichtungen dargestellt sind: An den Zwischenstücken 3 sind in den hier gewählten Beispielen Magnetanker-Reaktionsschienen 4- aus Stahl als Trag- und Führungsschienen (mit in der Zeichnung unterschiedlichen Formen links und rechts), Linearmotor-Reaktionsschienen 5 bzw. 5. 1 und 5. 2 sowie Leitungen 6 zur Stromversorgung befestigt.

Mit Hilfe von Justiereinrichtungen 7 (zwischen Hauptträgern und Zwischenstützgliedern) und 8 (zwischen Stützpfeilern und Hauptträgern) ist eine genaue Justage der Schienen zueinander wie auch der absoluten geometrischen Trassenführung ermöglicht.

9.8.1972 - 1o -

409809/0646

Bei einer Lösung gemäß der Erfindung (Fig. 2) stützen sich, auf in Betonfundamenten 1o gelagerten Stützpfeilern 1 aus Beton oder Stahl über Zwischenlager 9 Stahlhauptträger .2 ab, die als offene Verbundprofile mit Zwischen-Stützrippen 14- (linke Bildhälfte)oder als Hohlkastenquerschnitte (rechte Bildhälfte) ausgeführt sein können. An diesen Hauptträgern sind die Trag- und Führungsschienen (hier beispielsweise durch eine U-förmige Schiene M- dargestellt) ohne Zwischenschaltung von Justiergliedern starr befestigt, weiterhin auch noch die Linearmotor-Reaktionsschienen 5 sowie die Stromversorgungsleitungen 6. Durch untenliegende Querträger 13 sind die beiden einander gegenüberliegenden Kauptträger miteinander verbunden, und zwar bei einer Ausführung der Kauptträger als üohlkastenquerschnitt nur im Bereich der Stützpfeiler (rechte Bildhälfte), bei einer Ausführung der hauptträger als offener Querschnitt in einem über die gesamte Länge der Kauptträger sich erstreckenden Verbund.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Tragwerks aus führung in einem Streckenabschnitt zwischen zwei Stützpfosten 1 wiedergegeben. Die Fig. 3 stellt in Seitenansicht eine Lösung mit offenem Hauptträgerprofil mit unteren Querträgern 13 entsprechend der in Fig. 2 links angegebenen Lösung dar. Das Längsträgerprofii wird durch in regelmäßigem Abstand angebrachte Stützbleche 14- versteift.

9.8.1972 - 11 -

A09809/0646

In den Fig. 4 und 5 werden Detailquerschnitte von erfindungsgemäßen Ausführungen wiedergegeben, bei denen für den Fall elektromagnetischer Trag- und Führungseinrichtungen und eines Antriebs durch einen einseitig wirkenden, elektrischen Linearmotor die hierbei erforderlichen Reaktionsschienen als tragende Bauteile in die Konstruktion des Tragwerks integriert sind: Die als elektromagnetische Trag- und Führungsschiene dienende, hier U-förmig ausgebildete Hagnetanker-Reaktionsschiene 4 ist starr (hier durch Schweißung) an dem zugehörigen Hauptträger befestigt, wobei als zusätzliche Versteifungen Versteifungsbleche 11 zwischen der Magnetanker-Reaktionsschiene 4 und dem Hauptträger 2 angebracht sind. Gleichzeitig sind auch die Linearmotor-Reaktionsschienen 5.1 und 5.2 ebenfalls mit dem Hauptträgerprofil verbunden, wobei in Fig. 5 der Stahlteil 5·2 dieser Linearmotor-Reaktionsschienen in den Hauptträger 2 miteinbezogen ist, während er in Fig. 4 als zusätzliches Teil 5.2 auf dem Hauptträger starr befestigt ist. Das Aluminiumteil dieser Linearmotor-Reaktionsschiene kann" auch als Stromversorgungs.leiter dienen, wobei dann die Stromleitungen 6 entsprechend Fig. 1 bzw. 2 entfallen.

Fig. 6 stellt eine bauliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stahltragwerks (Detail) im Querschnitt dar,.bei der in die Konstruktion des Tragwerks zusätzlich als ebenfalls tragende Elemente Rohrleitungssysteme 12 integriert sind, die

7.1309

9.8.1972 . - 12 -

409809/0646

in vorteilhafter Kombination mit dem Tragwerk zu zusätzlichen Transportzwecken von Flüssigkeiten, Gasen u.a. oder zum Verlegen elektrischer Leitungen in Supraleittechnik längs der Trossenführung der Fahrbahnkörper verwendet werden.

7.1309
9.8.1972

409809/0646

Claims

Münclien, den 9. August 1972

Patentansprüche

( 1 J Fahrbahnkörper für Hochleistungsschneirbahnen von Hänge- · und/oder Schwebefahrzeugen, bestehend aus einem Tragwerk mit Trag- und Führungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragwerk mit Ausnahme der Stützpfeiler aus einer Stahlkonstruktion besteht.

2. Fahrbahnkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Hauptträger' des Tragwerks entweder vollwandig oder als Fachwerk ausgebildet sind.

3. Fahrbahnkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragwerk zwei einander gegenüberliegende Hauptträger mit Hohlkastenquerschnitt aufweist, die nur im Bereich der Stützen durch Querträger miteinander verbunden sind.

4. Fahrbahnkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlkonstruktion des Tragwerks als offener Querschnitt

7.1309 - 2 -

409 809/0646

ausgeführt ist, indem je zwei einander gegenüberliegende Hauptträger durch einen unten liegenden Querverband miteinander verbunden sind.

5. Fahrbahnkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurcn gekennzeichnet, daß die für den Fall elektromagnetischer Trag- und FüJxrungseinrichtungen erforderlichen Hagnetanker-Reaktionsschienen aus Stahl als tragende Bauteile in die Stahlkonstruktion des Tragwerks durch starre Befestigung an die Hauptträger integriert sind.

6. Fahrbahnkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlteil der fieaktionsschienen, die für den Fall Bines Antriebs durch einseitig wirkenden elektrischen Linearmotor erforderlich sind, als tragendes Bauteil in die Stahlkonstruktion des Tragwerks durch starre Befestigung an die Hauptträger integriert sind.

7. Fahrbahnkörper nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch, gekennzeichnet, daß die Schienen angeschweißt, angeschraubt und/oder angenietet sind.

8. Fahrbahnkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die nicht aus Stahl bestehenden Teile der Linearmotor-fieaktionsschienen gleichzeitig auch Leiter für die elektrische Stromversorgung sind.

9.8.1972 - 3 -

409809/0646

9. Fahrbahnkörper nach, einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Rohrleitungssysteme zur Leitung von Flüssigkeiten, Gasen, fluidisierten Feststoffen," Transportkontainern und elektrischen Fernleitungen in Supraleittechnik als tragende Bauteile in-die Konstruktion des Tragwerks miteinbezogen sind.

9.8.1972

409809/0646

Leerseite