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Stoßkonstruktion für Magnetschienen von Hochleistungs-Schnellbahnen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Stoßkonstruktion für Magnetschienen
von Hochleistungs-Schnellbahnen, insbesondere für Magnetschienen mit etwa L-förmigem
Querschnitt, die aus Langstator-bzw. Magnetanker-Schiene sowie Führungsschiene und
Notlaufschiene kombiniert sind.
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Seit einiger Zeit werden Magnet-Schwebebahnen als Hochleistungs-Schnellbahnen
entwickelt, die mit Geschwindigkeiten von ca. 400 km/h im Personenverkehr und von
ca 250 kmlh im Güterverkehr fahren sollen. Für die Führung der Fahrzeuge dieser
Bahnen ist die sog Magnet-Schwebe-
technik vorgesehen, während der
Antrieb über Linearmotoren erfolgen wird. Für den Antrieb haben sich zwei Versionen
herausgestellt, und zwar die Langstator-Version und die Kurzstator-VersionO Der
wesentliche Unterschied beider Versionen ist folgender: Bei der Langstator-Version
ist eine Stromzuführung in das Fahrzeug zum Erregen des Magnetankers nicht erforderlich,
sondern die elektrische Energie wird der stationär verlegten Langstator-Schiene
zugeführt. Bei der Kurzstator-Version befindet sich der Stator im Fahrzeug, so daß
diesem der Fahrstrom über Stromschienen und Stromabnehmer zugeführt werden muß,
während der Magnetanker sich als stationäre Schiene auf dem Fahrweg befindet. Bei
beiden Versionen sind neben der Langstator-Schiene bzw0 Magnetanker-Schiene eine
Führungsschiene sowie eine Notlaufschiene erforderlich, wobei letztere in der Regel
lediglich für den Fall vorhanden sein muß, daß aus irgendwelchen Gründen die Stromzuführung
zu den Schwebemagneten ausfällt und das Fahrzeug sich mit den für diesen Fall vorgesehenen
Rädern auf dem Fahrweg abstützt. Ein besonderes Problem bei diesen Bahnen ist die
Uberbrückung von unvermeidbaren Unterbrechungen an den Stoßstellen der mit dem Fahrzeug
fest verbundenen Langstator- bzw0 Magnetanker-Schienen sowie der Führungsschienen
und der Notlaufschienen, wo Längenänderungen des Fahrweges kompensiert werden müssen,
die insbesondere infolge von Temperaturschwankungen auftreten Bei im Zuge dieser
Schnellbahnen erforderlichen Brückenbauten großer Länge sind Längenänderungen des
Brückenbauwerks und der mit diesem verbundenen Langstator- bzw Magnet-
anker-
usw. Schienen in der Größenordnung von ca. 300 mm mit entsprechend großen Stoß lücken
möglich. Während die Stoßüberbrückung von Führungsschienen und Notlaufschienen verhältnismäßig
problemlos ist, bereitet die Überbrückung von Stoßlücken mit derart großen Dehnwegen
insbesondere bei den Langstator-Schienen sowie bei den Magnetanker-Schienen wegen
der damit verbundenen Störungen des Magnetflusses erhebliche Schwierigkeiten.
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Insbesondere aus konstruktiven Gründen hat man -sich für Lösungen
entschieden, bei denen Notlaufschiene, Führungsschiene und Langstator- bzw. Magnetanker-Schiene
zu einem Schienenprofil mit etwa L-förmigem Querschnitt vereinigt sind. Im folgenden
wird daher, der Kürze des Begriffs wegen, nur noch der Ausdruck "Magnetschiene"
verwendet, der somit sowohl die Langstator-Schiene als auch die Magnetanker-Schiene
einerseits sowie die zugehörigen Führungsschienen und Notlaufschienen andererseits
einschließt, unabhängig davon, ob diese Schienen jeweils einzeln oder in Kombination
auf dem Fahrweg verlegt sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoßkonstruktion
für Magnetschienen zu schaffen, die sowohl für die Langstator- als auch für die
Kurzstator-Version verwendbar ist und eine Stoßlücken-Überbrückung gewährleistet,
die die Magnetfeldstörung an den Stoßstellen auf ein vernachlässigbar kleines Maß
senkt sowie eine weitestgehend störungsfreie und geräuscharme Führung des von der
Magnet-
schiene geführten Fahrzeugs im Bereich der Stoßliicke ermöglicht.
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Die erfinderische Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Stoßkonstruktion,
wie sie durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches definiert ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Stoßkonstruktion besteht
darin, daß die Stoß lücke und damit auch deren maximale Vergrößerung bzw0 Verkleinerung
von den Schienenzwischenstücken in mehrere Stoßspalte unterteilt ist, deren Anzahl
um eins größer als die Zahl der Schienenzwischenstücke ist. Infolge dieser Unterteilung
der Stoßlücke auf relativ kleine Stoßspalte sind die Magnetfeldstörungen im Antrieb
des die Stoßlücke überfahrenden Fahrzeugs sowohl hinsichtlich der Einwirkdauer als
auch hinsichtlich ihrer Größe erheblich kleiner, als sie ohne Unterteilung der Stoßlücke
sein würden, Außerdem ist die Fahrzeugführung durch die in bezug auf die Stoßlücke
erheblich kürzeren Stoßspalte praktisch ungestört, so daß die beim Überfahren der
Stoßspalte durch Kurven oder Rader des Fahrzeugs hervorgerufenen Geräusche wesentlich
geringer sind, als beim Überfahren einer nicht unterteilten Stoßlücke. Sind beispielsweise
in einer Stoßlücke von 300 mm Länge für einen Dehnweg von - 150 mm fünf Schienenzwischenstücke
angeordnet, so ist die Stoßlücke in sechs Stoßspalte von je 50 mm Länge mit einem
Dehnweg von je - 25 mm unterteilt, und es leuchtet ohne
weiteres
ein, daß die Stoßspalte von 50 mm Länge in jeder Beziehung geringere Störungen für
Fahrzeugantrieb und Fahrzeugführung verursachen als eine Stoßlücke, deren Länge
ein Vielfaches der Länge eines Stoßspaltes beträgt. Das in den Stoßspalten und in
dem Zwischenraum zwischen den Schienenzwischenstücken und den Klemmprofilen angeordnete
elastomere Material füllt nicht nur die Stoß spalte und diesen Zwischenraum aus,
sondern bewirkt auch eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der positiven und negativen
Dehnwege auf alle Stoßspalte, wobei zugleich - im Zusammenwirken mit den Schienenzwischenstücken
- eine über die ganze Stoß läge durchgehend ebene äußere Oberfläche geschaffen ist.
Damit weder diese Oberfläche noch die der Stoßlasche zugewendeten Oberflächen der
Klemmprofile gestört werden, sind die Schienenzwischenstücke und die Klemmprofile
mittels die elastomere Zwischenschicht durchdringende Senkschrauben verbunden, die
in die Schienenzwischenstücke und die Klemmprofile so weit eingelassen sind, daß
sie aus deren Oberflächen nicht hervorstehen. Der Stoßlasche, die mit der einen
der beiden Magnetschienen unverschieblich verschraubt sowie mit der anderen Flagnetschiene
verschieblich verbunden ist, kommt die Funktion eines Einhängeträgers zu, der im
Bereich der Stoßiiicke die verschieblich an ihm befestigten Schienenzwischenstücke
mit den zugehörigen Klemmprofilen trägt Dies er Einhängetrager ist gleichsam eine
kleine Bs sicke zwischen den beiden Magnetscnienen, zwischen denen sich die Stoßlücke
befindet0 Die Verschiebbarkeit der
Schienenzwischenstücke mit ihren
Klemmprofilen gegenüber der Stoßlasche einerseits sowie der Stoßlasche gegenüber
der anderen Magnetschiene wird dadurch erreicht, daß sowohl die Befestigungsschrauben
für die Schienenzwischenstücke als auch die Schraube, mit der die Stoßlasche an
dem verschiebbaren Ende an der dortigen Magnetschiene befestigt ist, in Langlöchern
der Stoßlasche geführt sind. Dabei sind die Langlöcher für die Befestigung der Schienenzwischenstücke
zweckmäßigerweise etwa gleich lang wie die letzteren, so daß die positiven und negativen
Dehnungen der Stoßlücke möglichst gleichmäßig auf die Stoßspalte zwischen den Schienenzwischenstücken
verteilt werden, während das Langloch in der Stoßlasche,durch das die Befestigungsschraube
der Magnetschiene an dem verschiebbaren Ende geführt ist, mindestens die gleiche
Länge hat wie der größtmögliche relative Dehnweg der die Stoßlücke bildenden beiden
Magnetschienen. Die Langlöcher sind zwecks Reibungsverminderung mit je einer Kragenbuchse
aus einem Material mit besonders guten Gleiteigenschaften versehen, wobei der Kragen
jeweils auf der Außenfläche der Stoßlasche liegt.
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Als Material hierfür kommt in erster Linie ein an sich bekannter Kunststoff
auf PTVL-Basis in Betracht, doch sind selbstverstindlich andere geeignete Materialien
nicht ausgeschlossen. Um die Reibungsbeanspruchunen zwischen den gegeneinander gerichteten
Oberflächen der Klemarofile und der Stoßlasche möglichst gering zu halten, sind
die entsDrechenden Oberflächen der Klemmprofile mit einer Gleitschicht versehen,
insDe-
sondere mit einer Schicht aus poliertem nicht rostenden
Stahl, und an die Stoßlasche sind mindestens jeweils im Bereich der Befestigungsschrauben
über die betreffende Stoßlaschen-Oberfläche herausragende und auf der Gleitschicht
der Klemmprofile aufliegende Kunststoffeinlagen mit besonders niedrigem Reibungswert
angeordnet. Die die Schienenzwischenstücke mit den Stoßlaschen verbindenden Senkschrauben
sind gegenüber den Stoßlaschen mittels Hülsen o.dgl. elektrisch isoliert, um unerwünschte
elektrische Einflüsse an der Stoßstelle weitestgehend zu verringern.
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Um einerseits die Magnetfeldstörungen durch die Stoßkonstruktion möglichst
klein zu halten und andererseits auch die mechanischen Eigenschaften der Stoßkonstruktion
weitgehend den betreffenden Eigenschaften der zu stoßenden Magnetschienen anzupassen,
ist es zweckmäßig, sowohl die Klemmprofile als auch die Stoßlaschen der Querschnittsform
der Magnetschienen anzupassen, sie also ineinanderzufügen.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daL in dem elastomeren
Material in den die Stoßspalte ausfüllenden Bereichen, d.h. zwischen den Schienenzwischensticken
z, zwischen diesen und den anschliel3enden Nagnetschienen, mindestens ein sich in
Spalthöhe erstreckender Hohlraum angeordnet ist. Durch diese Hohlräume wird dem
elastomeren Material Platz zum Ausweichen zur Verfügung gestellt, wenn es infolge
Verkleinerungen der
Stoßlücke zusammengepreßt wird, die von Wärmedehnungen
der Magnetschienen hervorgerufen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schienenzwischenstticke
mit den ihnen zugeordneten Klemmprofilen unterschiedlich lang ausgebildet und in
der Weise angeordnet, daß sich das kürzeste Schienenzwischenstück an der Seite der
Stoßlücke befindet, wo die Stoßlasche unverschieblich mit der betreffenden Magnetschiene
verschraubt ist, und daß dle weiteren Schienenzwischenstücke zur anderen Seite der
Stoßlücke hin in der Reihenfolge ihrer jeweils größeren Länge nacheinander eingeordnet
sind.
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Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Stoßkonstruktion hat im Zusammenwirken
mit entsprechenden Längen der Langlöcher in der Stoßlasche den großen Vorteil, daß
Dehnung und Zusammenpressung des elastomeren Materials in den Stoßspalten ein vorgegebenes
Größtmaß nicht überschreiten und zugleich weitgehend die Reihenfolge festgelegt
ist, in der die Stoßspalte beim Vergrößern bzw. Verkleinern der Stoßlücke durch
Verschieben der Schienenzwischenstücke breiter bzw. schmaler werden.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen
tigç 1 ein BtückentrAgwert mit wei seitlichen paral .Magntschienen-Anordnungen,
Figo
2 die Ansicht A im Bereich einer Stoß lücke bei mittlerer Ausdehnung derselben,
Figo 3 die Innenansicht B einer Magnetschiene im Stoßlücken-Bereich, jedoch sind
Konstruktionsteile des Brückentragwerks nicht dargestellt, Figo 4 vergrößert den
Schnitt IV-IV aus Figo 2, Figo 5 den Schnitt V-V aus Fig, 2, Figo 6 den Schnitt
VI-VI aus Fig, 2o Das im Zuge einer nicht dargestellten Schnellbahnstrecke angeordnete
Brückentragwerk, das in üblicher Weise mit festen und beweglichen Lagern abgestützt
ist, die ebenfalls als zum Stande der Technik gehörend nicht dargestellt sind, besteht
in bekannter Weise im wesentlichen aus waagerechten Fahrbahnträgern 1, die in Längsrichtung
des Brückentragwerks in Abständen voneinander angeordnet sind, sowie aus den Diagonalträgern
2 mit gemeinsamem Untergurt 3 und Obergurten 4o An den auskragenden Enden der Fahrbahnträger
1 sind die beiden annähernd L-förmigen Magnetschienen 5 mittels Schweißnähte befestigt0
Der senkrechte Steg jeder Magnetschiene 5 dient der Fahrzeugführung, während der
obere waagerechte Flansch 51 die Notlaufschiene bildet und der untere waagerechte
Flansch 52 Magnetanker-Schiene ist0 Jeweils eine Tragschiene 6 verbindet den unteren
Flansch 52 der Magnetschiene 5 mit dem benachbarten Obergurt 4 des Brückentragwerks0
In der Mittelebene des Brückentragwerks ist in bekannter Weise eine senkrechte Schiene
7 für den Linearmotor-
Antrieb angeordnet0 An die Magnetschienen
5 des Brückentragwerks schließen sich, unter Bildung einer Stoßlücke 8 im Bereich
des beweglichen Auflagers des Brückentragwerks, Magnetschienen 9 an, die auf einem
nicht dargestellten Bahnkörper in üblicher Weise gelagert und von gleichem Querschnitt
wie die Magnetschienen 5 sind. Dabei bildet jeweils eine Magnetschiene 5 mit der
gleichachsig liegenden Magnetschiene 9 einen Schienenstrang.
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In der Stoßlücke 8 sind in gleichen gegenseitigen Abständen Schienenzwischenstücke
11, 12, 13 14 und 15 unterschiedlicher Länge angeordnet, die den gleichen Querschnitt
wie die Magnetschienen 5 und 9 aufweisen und durch die die Stoßlücke 8 in sechs
Stoßspalte 10 aufgeteilt ist (Figuren 2 und 3)o Auf der Innenseite der Schienenzwischenstücke
11 bis 15 sind mit Zwischenraum 16 von diesen mit den Schienenzwischenstücken mittels
Senkschrauben 17 befestigte Klemmprofile 18, 19, 20, 21 und 22 angeordnet, deren
Länge jeweils gleich der Länge des zugehörigen Schienenzwischenstückes ist0 Die
Senkschrauben 17, einschließlich ihrer Befestigungsmuttern, sind in die Schienenzwischenstücke
und die Klemmprofile so tief eingelassen, daß sie aus deren Oberflächen nicht hervorstehen0
Der Zwischenraum 16 zwischen den Schienenzwischenstücken 11 bis 15 und den Klemmprofilen
18 bis 22 sowie die Stoßspalte 10 sind mit einem elastomeren Material 23 ausgefüllt,
das an den genannten Konstruktionsteilen durch die Klemmkräfte gehalten ist und
in manchen Fällen zusätzlich durch Vulkanisation bzw0 Ankleben befestigt sein kann,
In dem elastomeren Material 23 ist in den die Stoßspalte
10 ausfüllenden
Bereichen jeweils ein sich in Spalthöhe erstreckender Hohlraum 36 angeordnet. Auf
der Innenseite der Klemmprofile 18 bis 22 ist mit geringem Abstand 24 von diesen
eine über die Länge der Stoßlücke 8 hinweggeführte Stoßlasche 25 angeordnet, Diese
Stoßlasche 25 ist mit der Magnetschiene 5 des Brückentragwerks sowie mit den Schienenzwischenstücken
11 bis 15 und den zugehörigen Klemmprofilen 18 bis 22 mittels in Langlöchern 26,
27? 28, 29, 30 und 31 der Stoßlasche 25 geführten Senkschrauben 32 und 33 verschieblich
verbunden und mit der gleichachsigen Magnetschiene 9 mittels Senkschraube 34 fest
verschraubt0 Die Langlöcher 27 bis 31 sind etwa gleich lang wie die Schienenzwischenstücke
11 bis 15, während das Langloch 26 für die der Führung der Stoßlasche 25 an der
Magnetschiene 5 dienende Senkschraube 33 mindestens die gleiche Länge aufweist wie
der größtmögliche relative Dehnweg der beiden Magnetschienen 5 und 9o Die Klemmprofile
18 bis 22 sowie die Stoßlasche 25 sind weitgehend der Form der Magnetschienen 5
und 9 angepaßt. Die Schienenzwischenstücke 11 bis 15 mit den ihnen jeweils zugeordneten
Klemmprofilen sind in der Weise angeordnet, daß sich das kürzeste Schienenzwischenstück
15 an der Seite der Stoß lücke 8 befindet, wo die Stoßlasche 25 unverschieblich
mit der fest verlegten Magnetschiene 9 verschraubt bst, während die anderen Schienenzwischenstücke
11 bts 14 zur anderen Seite der 6toBlUcket eur längenveränderbaren Magnetschiene
5 hin. in der Reihenfolge Ihrer jeweils gtSBeten tWnté angeordnet sind, Die inneren
Oberflächen
der Klemmprofile 18 bis 22 sind mit einer Gleitschicht 37 aus nicht rostendem, polierten
Stahl versehen, und die dieser Gleitschicht 37 zugewendete Oberfläche der Stoßlasche
25 weist in den Bereichen der Senkschrauben 32, 33 und 34 eine über die Oberfläche
der Stoßlasche 25 herausragende und auf der Gleitschicht 37 aufliegende Kunststoff-Schicht
38 mit besonders niedrigem Reibungswert auf. Außerdem sind zur Verminderung von
Bewegungsreibungen die Langlöcher 26 bis 31 mit je einer Kragenbuchse 39 aus einem
an sich bekannten Material mit besonders guten Gleiteigenschaften versehen, wobei
der Kragen jeweils auf der Außenfläche 40 der Stoßlasche 25 liegt. An der der fest
verlegten Magnetschiene 9 zugewendeten Seite der Stoßlücke 8 ist das elastomere
Material 23 mittels Klemmlasche 41 und beidseitig eingelassener Senkschraube 42
mit dem zu diesem Zwecke abgesetzt ausgebildeten Ende der Magnetschiene 9 fest verbunden,
und die Senkschraube 34, mit der die Stoßlasche 25 an der Magnetschiene 9 unverschieblich
gehalten ist, ist mittels Isolierhülse 43 gegenüber der Stoßlasche 25 elektrisch
isoliert.
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