DE3926401C2 - Elektrisches Energie- und Verkehrssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Energie- und Verkehrs­ system.

Wirtschaftswachstum mit steigenden Umweltschäden ist anachronistisch. Zur Zukunftssicherung der Menschheit muß eine Wirtschaftsentwicklung angestrebt werden, bei der gleichzeitig die Umwelt repariert und schließlich auf ihren gesunden Ausgangs­ zustand zurückgeführt wird.

Die Umweltschäden beginnen einen derartigen Umfang anzunehmen, daß bereits ein Wachsen des Meeresspiegels wahrnehmbar ist, daß sich Klimazonen verschieben und aufgrund des Klima-Ungleichgewichts Naturkatastrophen in einer bisher unbekannten Größenordnung auftreten.

Physiker in Europa, den USA, der UdSSR und Japan, denen der Arbeitsfreiraum blieb, dem Fortbestand der Menschheit dienende Sachgebiete zu bearbeiten, weisen zwei Wege, mit denen diesem sich bereits entwickelnden Unheil begegnet werden kann:

• A. Photovoltaik, die direkte Umwandlung von Sonnenstrahl-Energie in elektrischen Strom, deren Wirkungsgrad in wenigen Jahren die globale Anwendung möglich macht.
• B. Supraleitung, also eine bei technisch-wirtschaftlich erzielbar niedriger Temperatur widerstandsfreie Stromführung.

Diese Erkenntnisse für ein elektrisches Energie-System angewendet, hat keine andersgearteten nachteiligen, die Umwelt belastende Folgen. Nur würde es beispielsweise einen erheblichen Aufwand erfordern, und insofern sogar wiederum biologische Nachteile mit sich bringen, wenn wegen der Zugänglichkeit überirdisch verlegter Leitungen mit Kühlsystemen, welche in regelmäßigen Abständen auf der Strecke von den Energie-Erzeugerzonen (Wüstengürtel der Erde) zu den Verbrauchsräumen Verdichterstationen aufweisen müssen, angeordnet werden müssen.

Nach einer Schätzung kann unter Ausnutzung der Sonneneinstrahlung im geographisch zugänglichen und wirtschaftlich auswertbaren Wüstengürtel der Erde schon bei einem Umsetz-Wirkungsgrad Strahlungselektrische Energie von einem Viertel (heute 16%) der heutige, durch Verbrennung von Kohle, Öl, Erdgas und Uran­ umwandlung aufgebrachte Energiebedarf durch direkt gewonnene elektrische Energie ersetzt werden. Voraussetzung dabei ist, daß die Stromzuführung zu den Verbraucherzentren durch Supraleitung mit Stickstoffkühlung erfolgen kann.

Eine Energieübertragung zu schaffen, bei der die genannten Nachteile nicht auftreten, ist Aufgabenstellung Teil I vorliegender Erfindung.

Schadstofferzeuger größten Ausmaßes stellt der Personen-, Güter­ straßen- und -bahnverkehr dar. Hinzu kommen die unglücklichen sozialen Auswirkungen des Automobilverkehrs, durch welchen zunehmend chaotische Straßenverkehrsverhältnisse geschaffen werden. Der Straßenverkehr fordert in Europa in den vier größten Ländern im Durchschnitt 8000 Tote pro Jahr und Land, insgesamt 50 000. Hinzu kommen hunderttausende von Verletzten, deren Lebens­ qualität stark beeinträchtigt ist. Außer Schadstoff- und Unfall­ schäden wird durch die zunehmende Straßenfläche wertvolles Kultur­ land betoniert mit der Folge einer biologischen Schädigung der gesamten Landschaft. Autobahnen und Eisenbahnschienenstrecken stellen dichte ökologische Zäune dar, welche beseitigt werden müssen.

Der Schienenverkehr in Europa ist im Gegensatz zum Straßenverkehr nicht ausgenutzt und muß in allen Ländern subventioniert werden. Als Kompromiß propagieren viele Länder den sogenannten Huckepack- Lastenverkehr. Aus vielen Gründen setzt sich dieser nicht durch, so daß er, bezogen auf den gesamten LKW-Verkehr niemals ins Gewicht fallen wird.

Aus der DE-Zeitschrift "Fördern und Heben" 1970, Nr. 14, S. 783-790, ist ein universell verwendbares elektrisches Energie- und Verkehrssystem bekannt, das den Massentransport von Waren aller Art, insbesondere von Containern verbessern soll. Es soll eine Rohrpatrone in Einbahnrohren mit Linearmotorantrieb verwendet werden. Der Luftwiderstand kann durch Druckausgleich oder Evakuierung vermindert werden. Es können auch Führungen für aufsitzende und hängende Transporteinheiten vorgesehen sein. Die Energieversorgung kann durch Leitungen im Inneren des Rohres in getrennten Schichten erfolgen; es sind auch Transportbänder in Betracht gezogen.

Magnetbahnen sind durch Anwendung der zuerst in der CH-PS 544 681 vorgeschlagenen Langstatortechnik technisch möglich geworden. Insoweit ist es bekannt, durch stetiges Umlaufenlassen von Transportbändern Beschleunigungsenergie zu sparen und die Strecke gut auszulasten. Die Magnetbahnen eignen sich jedoch nicht für den Güterverkehr, weil in ihrer jetzigen Technik keine Weichen, geschweige Verschiebebahnhöfe möglich sind. Ihr Rendezvous- Verkehrssystem schränkt zudem die Transportkapazität auf ein unwirtschaftliches Minimum ein. Außerdem ist der Nachweis für den Einsatz bei strengen Winterverhältnissen nicht erbracht und auch nicht erbringbar.

Die durch die CH-PS 544 681 bekannte Magnet­ bahnanlage in Richtung Wirkungsgradverbesserung, Umsetzung, Zuführung und Absetzung in den Be- und Entladeeinrichtungen weiterzubilden, ist Aufgabenstellung Teil II der Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist bei dem elektrischen Energie- und Verkehrssystem nach der Erfindung vorgesehen, daß eine ausschließ­ lich in Einbahntunnels geführte Magnetbahn-Transportanlage mit gleicher Geschwindigkeit stetig umlaufende, durch Magnete getragene und geführte Tragpaletten aufweist, daß mit der Tragpalette Personen- und Güterbehälter lösbar verbunden werden, daß durch dichte Folge von Behältern der Luftwiderstand reduziert wird, und daß in den Tunnels in getrennten Schächten gekühlte, durch Supraleitung erfolgende Stromführungen zum Betrieb der Magnetbahn und zugleich zur Versorgung von Verbrauchszentren aus Energieerzeugerzonen untergebracht sind.

Da die zumeist in Aufschüttungen untergebrachten, getrennt nebeneinander angeordneten Magnetbahntunnels seitlich verschließ­ bare Zugänge aufweisen, können die durch Supraleitung erfolgenden Stromführungen überwacht werden. Eine Wartung der Kühlanlagen kann dadurch gewährleistet werden.

Die Magnetbahnanlage des elektrischen Energie- und Verkehrssystems wird erfindungsgemäß ausschließlich in parallel zueinander angeordneten Tunnels betrieben. Durch die infolge enger Koppelung der Tabletten dichte Folge von Behältern wird die in die Tunnels geführte Luft in Fahrtrichtung bewegt, wodurch der Luftwiderstand je Behälter reduziert, somit der Gesamtwirkungsgrad der Anlage verbessert wird. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die längs der Tunnelröhren transportierte Luft an den Be- und Entladestationen in gegenüber­ liegende Tunnelröhren weitergeleitet, um deren kinetische Energie auszunutzen.

Da im Gegensatz zu heute angewendeten Transportsystemen, bei denen Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge einen wesentlichen Teil des Energieaufwandes ausmachen, diese Vorgänge bei dem Verkehrs­ system der Erfindung nicht auftreten und die Bewegung der Transportbehälter schwebend, also ohne gleitende oder rollende Reibung erfolgt, kann mit diesem System ein bisher nicht erzielbar hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Auch beim Zuführen, Ab- und Umsetzen der Personenkabinen und Güterbehälter tritt kein Verlust auf, weil diese Vorgänge Rekuperationsvorgänge darstellen.

Überschläglich gerechnet kann bei genereller Einführung des Verkehrssystems, wodurch der bisherige Eisenbahn- und Automobil­ fernverkehr in Fortfall kommen kann, 75% der bisher dafür aufgewendeten Energie eingespart werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert:

In Fig. 1 ist eine Streckenführung zwischen zwei Stationen dargestellt.

Fig. 2 zeigt einen in Fig. 3 mit A-B gekennzeichneten Längs­ schnitt durch eine Verkehrsstrecke bei Eintritt in eine Station, und

Fig. 3 den in Fig. 2 mit C-D gekennzeichneten Querschnitt. Schließlich ist in

Fig. 4 das Umsetzen eines Behälters in einer Station dargestellt.

In Fig. 1 sind zwei Stationen 1₁ und 1₂ angenommen, wobei in der Station 1₁ nur aus zwei Richtungen abgesetzt, in zwei Richtungen zugeführt und in zwei Richtungen umgesetzt werden kann, während in der Station 1₂ aus drei Richtungen abgesetzt, in drei Richtungen zugeführt und in sechs Richtungen umgesetzt werden kann. Mit 2, Kreisbogen 3 und 4 ist der eine, und mit 6, Kreisbogen 7, 5 der zweite Doppelbahnstrang der Station 1₁ gekennzeichnet. Die Linien 8 und 9 deuten die Luftkanäle an, welche die Tunnels der Stränge 2 mit 5 sowie 6 mit 4 verbinden.

In der Station 1₂, aus der in sechs Richtungen ausgefahren werden kann, sind die Stränge 5 und 6 durch den Kreisbogen 10 miteinander verbunden, außerdem die Stränge 11,12 durch Kreisbogen 13 und 14, 15 durch Kreisbogen 16. Luftkanal 17 verbindet die Tunnels der Stränge 5 und 12, Luftkanal 18 verbindet Stränge 14 und 6 und Luftkanal 19 Stränge 11 und 15.

Kommt nun beispielsweise ein Behälter 20 (Fig. 2, 3) auf dem Strang 2 in die Station und ist für die Weiterfahrt über Strang 12 der Station 1₂ programmiert, so wird er in der Station 1₁ vom Kreisbogen 3 auf Kreisbogen 7 umgesetzt und über Strang 5 in den Kreisbogen 10 geführt, von wo er auf Kreisbogen 13 umgesetzt und auf den Strang 12 gebracht wird.

Die Einfahrt des Behälters 20 von Strang 5 in den Kreisbogen 10 ist in Fig. 2 veranschaulicht. Über den Behälter 20, der sich bereits im Raum der Station 1₂ befindet, wird die mit Behälter­ geschwindigkeit im Tunnel des Stranges 5 strömende Luft in den Luftkanal 17 geführt. Von dort wird die Luft in den Tunnel des Stranges 12 geleitet in welchem sich die Behälter mit derselben Geschwindigkeit in gleicher Fahrtrichtung bewegen.

In den Fig. 2 und 3 ist auch der Magnetbahnaufbau zu erkennen. Die im gleichen Abstand bewegten Paletten 21, welche die Behälter 20 tragen, weisen die Tragbügel 22 auf, welche im entsprechenden Abstand gehalten und elektromagnetisch getrieben und geführt an der die Langstatorwicklungen tragenden Betonfahrwegen 23 entlangschweben.

Auf den durch Tore zugänglichen Tunnelseiten ist eine Begeh­ plattform 24 angebracht, unter der die gekühlten elektrischen Stromleitungen in einem zugänglichen Schacht 25 untergebracht sind.

In Fig. 4 ist das Umsetzen eines Behälters dargestellt. Mit 26 ist das als Metallgitter ausgeführte Karussell bezeichnet, in welchem die Zuführbahnen für die Behälter zu den Fahrstrecken angeordnet sind. Bei einer Zuführung wird der Behälter im Zentrum des Karussells mit Greifern angehoben und entsprechend der auftretenden Zentrifugalwirkung in Schräglage gebracht und auf die vom Rechner bestimmte Palette gesetzt.

Beim Vorgang des Umsetzens wird der Behälter gemäß Fig. 4 von schräggestellten Greifern von seiner Palette abgehoben, wobei die nicht mit dargestellte Verriegelung mit der Palette gelöst wird. Das radiale sowie axiale Verschieben erfolgt dann in Pfeil­ richtung.

Im vorliegenden Beispiel ist der mit den Langstatorwicklungen ausgerüstete Betonfahrweg im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet. Das Karussellgitter weist Fortsätze 31 auf, an denen es magnetisch schwebend gehalten wird und synchron mit der Bahngeschwindigkeit umläuft. Die Paletten 21 sind durch faserverstärkte Gummiband-Abschnitte 27 miteinander verbunden.

Claims (6)

1. Elektrisches Energie- und Verkehrssystem, dadurch gekennzeichnet,
daß eine ausschließlich in Einbahntunnels (5, 6) geführte Magnetbahn-Transportanlage (20 bis 23) mit gleicher Geschwindigkeit stetig umlaufende, durch Magnete getragene und geführte Tragpaletten aufweist,
daß mit der Tragpalette Personen- und Güterbehälter lösbar verbunden werden,
daß durch dichte Folge von Behältern der Luftwiderstand reduziert wird, und
daß in den Tunnels in getrennten Schächten (25) gekühlte, durch Supraleitung erfolgende Stromführungen zum Betrieb der Magnetbahn und zugleich zur Versorgung von Verbrauchszentren aus Energieerzeugerzonen untergebracht sind.

2. Elektrisches Energie- und Verkehrssystem nach Anspruch 1, deren Magnetbahn-Transportanlage (20 bis 23) durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

• a) im Fahrweg eingebauter Antriebsmotor-Wechselstrom- Primärteil,
• b) mit gleicher Geschwindigkeit in geregeltem Abstand voneinander, ausschließlich in Tunnels bewegte, durch Magnete getragene und geführte Tragpaletten (21) deren an ihnen befestigte Magnete gleichzeitig als Erregermagnete zum Vortrieb dienen,
• c) Umsetzungen, Zuführung und Absetzung der beim Transport mit den Tragpaletten lösbar formschlüssig verbundenen Personenkabinen und Güterbehälter (20) durch eine mit den Tragpaletten synchron umlaufende Karussell-Be-, -Ent- und -Umladeeinrichtung (26),
• d) Abführung der durch die Transportbehälter horizontal bewegten Luftsäule in den Be-, Ent- und Umladestationen (1₁, 1₂) an den Tunnelausgängen durch Luftkanäle (8, 9, 17-19), welche die Luftsäule in gegenüberliegende Tunneleingänge führt.

3. Elektrisches Energie- und Verkehrssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paletten (21) durch mechanische Glieder verbunden sind.

4. Elektrisches Energie- und Verkehrssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Paletten (21) durch querelastische Glieder, beispielsweise faserverstärkte Gummibänder oder Bandabschnitte (27), verbunden sind.

5. Elektrisches Energie- und Verkehrssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paletten (21) durch Sensoren mit optischer, echo- oder Laserwegmessung auf gleichem Abstand gehalten werden.

6. Elektrisches Energie- und Verkehrssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung und Absetzung der Personenkabinen und Güterbehälter zur synchron umlaufenden Karusselleinrichtung (26) im Zentrum des Karussells erfolgt.