AT411982B

AT411982B - Vorrichtung und verfahren zum messen des einflusses von seitenwind auf eine seilbahn

Info

Publication number: AT411982B
Application number: AT0142602A
Authority: AT
Inventors: Klaus Dipl Ing Dr Hoffmann; Robert Dipl Ing Liehl
Original assignee: Klaus Dipl Ing Dr Hoffmann; Robert Dipl Ing Liehl; Inst Konstruktionslehre Und Fo
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2004-08-26
Also published as: ATA14262002A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Einflusses von Sei- tenwind auf eine Seilbahn, insbesondere eine Zweiseilumlaufbahn oder Pendelbahn.

Seilbahnen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Transporteinrichtungen, die Fahrbe- triebsmittel aufweisen, die durch mindestens ein Seil gehalten und oder angetrieben werden.

Insbesondere werden als Seilbahnen im Sinn der Erfindung Pendelbahnen angesehen, bei denen zwei Fahrbetriebsmitteln als Gondeln ausgebildet sind, die von einem oder mehreren stillstehen- den Tragseilen gehalten sind und von einem Zugseil bewegt werden, wobei die Aufwärtsbewegung einer Gondel der Abwärtsbewegung der anderen Gondel entspricht. Weiters ist die vorliegende Erfindung für Zweiseilumlaufbahnen in besonderer Weise anwendbar, das sind Seilbahnen, bei denen mehrere Gondeln auf einem oder mehreren Tragseilen laufen und zum Antrieb an ein bewegliches Zugseil angekoppelt werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch für Einseil- und Doppelseilumlaufbahnen oder auch Sessellifte anwendbar.

Allen Seilbahnen im obigen Sinn ist gemeinsam, dass die Fahrbetriebsmittel durch verschiede- ne Kräfte seitlich ausgelenkt werden können, was zu gefährlichen Situationen führen kann. Insbe- sondere Windkräfte sind in diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung. Es ist im Allge- meinen auch mit umfangreichen theoretischen Berechnungen nicht möglich, den Einfluss von Wind auf das Schwingungsverhalten und Neigungsverhalten von Seilbahngondeln oder dergleichen mit ausreichender Genauigkeit zu berechnen. Es ist daher sehr schwierig, Grenzwerte für Windge- schwindigkeiten festzulegen, bis zu denen ein sicherer Betrieb der Seilbahn möglich ist.

Aus der US 5 528. 219 A ist es bekannt, Seilbahnen wie etwa Sessellifte mit Neigungssensoren auszurüsten, die bei Überschreiten bestimmter Grenzwerte ein Signal abgeben, das beispielsweise über Funk zu einer Bodenstation übertragen werden kann. Mit einer solchen Vorrichtung ist es zwar möglich, bei Überschreiten bestimmter Neigungsgrenzwerte eine Sicherheitsabschaltung der Seilbahn durchzuführen, es ist jedoch nicht möglich vertiefte Erkenntnisse darüber zu gewinnen, an welcher Stelle und bei welchen Windgeschwindigkeiten die kritische Situation zustande ge- kommen ist. Ähnliche Nachteile gelten für Lösungen, wie sie in der JP 2057923 A oder der JP 63279962 A beschrieben sind.

Aus der US 5 197 390 A ist eine Einschienenbahn bekannt, deren pendelnd aufgehängte Gon- del aufgrund einer festgestellten Neigung verschoben und damit geradegestellt werden kann. Eine vertiefte Erkenntnis über etwaige kritische Situationen kann mit einer solchen Vorrichtung nicht gewonnen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, die Neigungszustände von Fahrbetriebsmitteln von Seilbahnen so zu erfassen, dass nicht nur Aussa- gen über den jeweiligen aktuellen Zustand gewonnen werden können, sondern auch Erkenntnisse gewonnen werden, die für die Ausarbeitung, Verfeinerung und Verifikation von theoretischen Modellen für das Verhalten der Seilbahn herangezogen werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das einfach und kosten- günstig durchführbar ist und auch im rauen Betrieb sicher und zuverlässig arbeitet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Bestimmung des Querwindverhaltens von Seilbahnen auf möglichst genaue Weise ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, Aussagen über die Sicherheit und Verfügbarkeit von Seilbahnen bei widrigen Umweltbedingungen, wie etwa Sturmböen zu gewinnen.

Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:
Bewegen eines Mess-Fahrbetriebsmittels durch den zu untersuchenden Bereich der Seil- bahn ; gleichzeitiges Erfassen der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels in Bezug auf einen vor- bestimmten Bezugspunkt, der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung im Bereich des
Mess-Fahrbetriebsmittels durch ein auf dem Mess-Fahrbetriebsmittel angebrachtes Ane- mometer und der Querneigung des Mess-Fahrbetriebsmittels in Bezug auf eine senkrechte
Bezugsachse ;
Auswerten und/oder Speichern der Daten in einer Auswertungseinrichtung im Mess-
Fahrbetriebsmittel.

Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass Windgeschwindigkeit, Position und Quer- neigung des Fahrbetriebsmittels gleichzeitig erfasst und gegebenenfalls aufgezeichnet und verar- beitet werden. Erst dadurch ist es möglich, Daten über das Verhalten der Fahrbetriebsmittel zu

gewinnen, die eine theoretische Modellierung und zuverlässige Prognose ermöglichen. Die Erfin- dung berücksichtigt auch die Erkenntnis, dass die Querneigung von Seilbahngondeln o. dgl. sehr stark von der Position im Seilfeld abhängt.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, dass die gemessenen Daten im Fahrbetriebsmittel selbst ausgewertet und gegebenenfalls gespeichert werden können, so dass eine permanente Funkverbindung mit einer Basisstation nicht erforderlich ist. Dadurch kann der Aufwand der Durchführung der Messungen in vernünftigen Grenzen gehalten werden.

Die Übergabe der Daten und Auswertungen kann grundsätzlich dadurch erfolgen, dass in grösseren Zeitabständen ein Speichermedium der Auswertungseinrichtung im Messfahrbetriebsmittel ent- nommen oder ausgelesen wird. Eine solche Variante wird vor allem für grundsätzliche Untersu- chungen ohne die Notwendigkeit kurzfristiger Einflussnahme vorteilhaft sein. Die gespeicherten Daten und Auswertungen können aber auch über eine kurze Funkstrecke bei der Durchfahrt des Messfahrbetriebsmittels durch eine Basisstation an einen entsprechenden Empfänger übergeben werden. Falls aufgrund bestimmter Umstände eine Übertragung von Daten zeitweilig in Echtzeit erforderlich ist, kann auch eine Funkübertragung beispielsweise über GMS-Funk erfolgen, wobei diese Funkverbindung nur so lange aufrecht erhalten werden muss, als die Umstände vorliegen.

Eine besonders einfache und betriebssichere Variante des erfindungsgemässen Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung durch ein Ultraschall-Anemometer erfolgt. Durch den Entfall von beweglichen Teilen kann eine robuste Messung erreicht werden. Ein besonderer Vorteil von Ultraschall-Anemometern ist die Möglichkeit, Windböen trägheitslos zu erfassen.

In einer besonderen bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bestimmung der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels durch einen Drehge- ber an einem Laufwerk der Mess-Fahrbetriebsmittel erfolgt. Dabei wird eine Seilbahn vorausge- setzt, die über ein nicht bewegliches Tragseil verfügt. Durch die Bestimmung der Position aufgrund eines Signals eines Drehgebers kann eine sehr exakte Positionsbestimmung erreicht werden, die unabhängig von störungsanfälligen Funksignalen oder dergleichen ist. Vorzugsweise wird die absolute Position des Mess-Fahrbetriebsmittels von Bezugspunkten ausgehend definiert, die durch Stützen festgelegt sind.

Dabei wird der Messbereich in ein oder mehrere Messfelder unterteilt, die jeweils zwischen zwei benachbarten Stützen liegen, und es wird die Vorbeifahrt des Mess- Fahrbetriebsmittels an einer Stütze vorzugsweise durch Lichtschranken festgestellt. Auf diese Weise können Messfehler minimiert werden. Handelt es sich bei der Seilbahn um ein Einseilsys- tem, wie etwa eine Einseil- oder Zweiseilumlaufbahn, so kann die Positionsbestimmung durch ein bahnunabhängiges System, wie etwa über GPS erfolgen.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann nicht nur für die Durchführung von Untersuchungen oder Erstellung und Validierung von Modellen herangezogen werden, sondern auch direkt in die Steuerung von Seilbahnen einbezogen werden. Dies ermöglicht es beispielsweise unter günstigen Bedingungen höherer Fahrgeschwindigkeiten zu erzielen und bei Vorliegen kritischer Bedingungen die Fahrgeschwindigkeit zu verringern oder andere geeignete Massnahmen zu treffen.

Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung des Querwindver- haltens von Seilbahnen, insbesondere von Zweiseilumlaufbahnen oder Pendelbahnen, mit einem Mess-Fahrbetriebsmittel, das ausgerüstet ist mit: einem Neigungsmessgerät zur Bestimmung der Neigung des Mess-Fahrbetriebsmittels in
Bezug auf eine senkrechte Bezugsachse; und mit einer Datenauswertungseinrichtung zur Verarbeitung und/oder Speicherung der
Messwerte.

Die Neigungsmessung bezieht sich insbesondere auf die Querneigung, d. h. die Neigung quer zur Fahrtrichtung.

Erfindungsgemäss ist diese Vorrichtung gekennzeichnet durch: eine Einrichtung zur Bestimmung der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels; ein Anemometer zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit im Bereich des Mess-
Fahrbetriebsmittels.

Besonders günstig ist es, wenn das Neigungsmessgerät als Pendelmessgerät ausgebildet ist.

Pendelmessgeräte besitzen den Vorteil einer geringen Ansprechzeit und besitzen eine hohe Auflö- sung, was eine grosse Messgenauigkeit ermöglicht.

Weiters ist es vorteilhaft, wenn das Neigungsmessgerät an einem Laufwerk des Mess- Fahrbetriebsmittels im Nahbereich der Drehachse des Fahrbetriebsmittels angebracht ist, wodurch die Einflüsse der Querbeschleunigung auf das eigentliche Neigungssignal reduziert werden.

In einer konstruktiv besonders einfachen und messtechnisch genauen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zur Bestimmung der Durchfahrt als Reflektoren ausgebil- det sind, die an den Stützen angebracht sind und die mit einem Lichtschranken an dem Mess- Fahrbetriebsmittel zusammenwirken.

Falls die Fahrbetriebsmittel mehrere Freiheitsgrade der Erfindung aufweisen, ist es besonders bevorzugt, wenn ein erstes Neigungsmessgerät an einem Gehänge und ein zweites Neigungs- messgerät an einer gelenkig mit dem Gehänge verbundenen Kabine angeordnet ist.

In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnittes einer Seilbahn, an der das erfindungsgemässe Verfahren anwendbar ist bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung angebracht ist, Fig. 2 ein Mess-Fahrbetriebsmittel in einer seitlichen Ansicht und Fig. 3 eine Vorderansicht des Mess-Fahrbetriebsmittels von Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Bereich einer Seilbahn zwischen zwei Stützen 1,2 dargestellt, wobei zwischen diesen Stützen 1, 2 ein stationäres Tragseil 3 und ein bewegliches Zugseil 4 gespannt sind. Auf dem Tragseil 3 laufen Fahrbetriebsmittel 5, die als Seilbahngondeln ausgebildet sind und die von dem Zugseil 4 bewegt werden. Eines dieser Fahrbetriebsmittel ist als Mess-Fahrbetriebsmittel 6 ausgebildet, das heisst als Träger für die Messgeräte zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

In Fig. 2 und Fig. 3 ist ein Mess-Fahrbetriebsmittel 6 in grösserem Detail dargestellt. Dieses Mess-Fahrbetriebsmittel 6 ist als Seilbahngondel ausgebildet und kann gegebenenfalls als ge- wöhnliches Fahrbetriebsmittel genutzt werden, sofern die Unterbringung der Messapparatur im Inneren der Gondel entsprechend möglich ist. Das Mess-Fahrbetriebsmittel 6 besteht aus einem Laufwerk 7 mit mehreren Laufrollen 8, an dem über ein Gehänge 9 und einen Dachadapter 10 die Kabine 11 befestigt ist. Ein zwei- oder dreidimensionales Ultraschall-Anemometer 12 zur Bestim- mung der Windgeschwindigkeiten und der Windrichtung ist am Dachadapter 10 des Mess- Fahrbetriebsmittels 6 angebracht.

Die genaue Position des Mess-Fahrbetriebsmittels 6 wird be- stimmt, indem über Reflexionslichtschranken 13, die am Laufwerk 7 angebracht sind, der genaue Zeitpunkt der Vorbeifahrt an den Stützen 1, 2 bestimmt wird. Zu diesem Zweck sind an den Stützen 1,2 Reflektoren 14,15 vorgesehen, die mit den Reflexionslichtschranken 13 zusammenwirken.

Zusätzlich dazu ist an dem Laufwerk 7 ein Drehzahlsensor 16 angebracht, der einen Drehgeber darstellt, der die Abrollbewegung einer Laufrolle 8 überwacht. Der Drehzahlsensor 16 ist auf einer Wiege 7a des Laufwerks 7 befestigt und spricht auf die am Rollenumfang der Laufrolle 8 angeord- neten, nicht näher dargestellten Sechskantschrauben an. Auf diese Weise kann der am Tragseil 3 seit der Durchfahrt an einer Stütze 1,2 zurückgelegte Weg exakt gemessen werden. Die Positi- onsbestimmung dient auch dazu, durch Differenzieren die Bewegungsgeschwindigkeit des Mess- Fahrbetriebsmittels 6 festzustellen, um die Fahrtwindkomponente aus der gemessenen Windge- schwindigkeit herausrechnen zu können.

Am Gehänge 9 ist ein erstes Servo-Inklinometer 17 zur Bestimmung der Querneigung des Fahrbetriebsmittels 6 angeordnet, das als Pendelmessgerät ausgebildet ist. Der Befestigungspunkt des Pendelmessgerätes sollte möglichst im Nahbereich der Drehachse des Fahrbetriebsmittels am Laufwerk 7 angeordnet sein. Ein zweites Servo-Inklinometer 18 ist am Dachadapter 10 vorgese- hen, um die Neigung der Gondel 11zu bestimmen. An den Stützen 1, 2 sind zusätzliche Anemo- meter 21, 22 vorgesehen, die zur Vervollständigung mathematischer Modelle notwendige Daten liefern.

Im Inneren der Kabine 11 ist ein Messdatenspeicher 19 mit einer Stromversorgung 20 ange- ordnet.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mit vergleichsweise einfachen Mitteln exakte Daten über die windinduzierten Schwingungen bei Seilbahnen zu erhalten. Insbesondere kann der Zu- sammenhang zwischen Windböenbelastung und Auslenkung der Fahrbetriebsmittel genau unter- sucht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Messen des Einflusses von Seitenwind auf eine Seilbahn, insbesondere eine Zweiseilumlaufbahn oder Pendelbahn, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bewegen eines Mess-Fahrbetriebsmittels (6) durch den zu untersuchenden Bereich der Seilbahn; gleichzeitiges Erfassen der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) in Bezug auf ei- nen vorbestimmten Bezugspunkt, der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung im Bereich des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) durch ein auf dem Mess-Fahrbetriebsmittel (6) aufgebrachtes Anemometer und der Querneigung des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) in Bezug auf eine senkrechte Bezugsachse; - Auswerten und/oder Speichern der Daten in einer Auswertungseinrichtung in dem Mess-Fahrbetriebsmittel (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Wind- geschwindigkeit und der Windrichtung durch ein Ultraschall-Anemometer (12) erfolgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- stimmung der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) durch einen Drehgeber an einem Laufwerk (7) des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Be- stimmung der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) Bezugspunkte an Stützen (1,2) definiert werden, die durch Lichtschranken (13) überwacht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemes- sene Windgeschwindigkeit um die Fahrtwindkomponente korrigiert wird, die aus der Posi- tionsveränderung bestimmt wird.
6. Vorrichtung zur Bestimmung des Einflusses von Seitenwind auf eine Seilbahn, insbeson- dere eine Zweiseilumlaufbahn oder Pendelbahn, mit einem Mess-Fahrbetriebsmittel (6), das ausgerüstet ist mit: einem Neigungsmessgerät (17,18) zur Bestimmung der Neigung des Mess- Fahrbetriebsmittels (6) in Bezug auf eine senkrechte Bezugsachse; und mit einer Datenauswertungseinrichtung zur Verarbeitung und/oder Speicherung der Messwerte; gekennzeichnet durch : eine Einrichtung zur Bestimmung der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) ; ein Anemometer (12) zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit im Bereich des Mess- Fahrbetriebsmittels (6).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anemometer als Ultra- schall-Anemometer (12) ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Neigungs- messgerät (17,18) als Pendelmessgerät ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nei- gungsmessgerät (17,18) an einem Laufwerk (7) des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) ange- bracht ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Posi- tionsmesseinrichtung als Drehgeber ausgebildet ist, der am Laufwerk (7) des Mess- Fahrbetriebsmittels (6) angebracht ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Be- stimmung der Position des Mess-Fahrbetriebsmittels (6) Bezugspunkte an Stützen (1,2) definiert sind, an denen Mittel zur Bestimmung der Durchfahrt des Mess- Fahrbetriebsmittels (6) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung der Durchfahrt als Reflektoren (14,15) ausgebildet sind, die an den Stützen (1,2) ange- bracht sind und die mit einem Lichtschranken (13) an dem Mess-Fahrbetriebsmittel (6) zu- sammenwirken.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein ers- tes Neigungsmessgerät (17) an dem Laufwerk (7) oder einem Gehänge (9) und ein zwei- <Desc/Clms Page number 5> tes Neigungsmessgerät (18) an einer gelenkig mit dem Laufwerk (7) bzw. Gehänge (9) verbundenen Kabine (11) angeordnet ist.

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