DE102008023086A1

DE102008023086A1 - Magnetschnellbahnsystem mit doppelstöckiger Fahrbahn und verstellbarer Auftriebserzeugung

Info

Publication number: DE102008023086A1
Application number: DE102008023086A
Authority: DE
Inventors: Torsten Schanz; Hartmuth Schwager
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetschnellbahnsystem mit doppelstöckiger Fahrbahn, bestehend aus einem auf Ständern angeordneten Führungssystem (4), bei dem oberhalb an dem Führungssystem (4) ein oberer Fahrweg (12) und unterhalb ein unterer Fahrweg (11) angeordnet sind, an denen Fahrzeuge (1) mit Hilfe der Magnetbahntechnik verfahrbar sind, wobei jedes Fahrzeug (1) jeweils mindestens zwei einander gegenüberliegend oberhalb und unterhalb des Fahrzeuges angeordnete, paarweise zueinander gehörige Antriebs- und Führungseinheiten (2) aufweist, mit denen das Fahrzeug (1) wahlweise auf dem oberen Fahrweg (12) ausgesetzt bzw. an den unteren Fahrweg (11) angehängt werden kann und auf dem jeweiligen Fahrweg (11, 12) verfahrbar ist. Hierbei ist die Fahrzeugaußenkontur an dem dem unteren Fahrweg zugeordneten Dachbereich (13) und/oder an dem dem oberen Fahrweg zugeordneten Bodenbereich (14) und/oder im Frontbereich (15) des Fahrzeuges (1) derart veränderbar ausgestaltet, dass bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte Umgebungsluft zwischen Dachbereich (13) und unteren Fahrweg (11) oder Bodenbereich (14) und oberen Fahrweg (12) eintritt und einen veränderbaren Auftrieb auf das Fahrzeug (1) ausübt, der die magnetische Schwebefunktion des Magnetantriebssystems unterstützt oder ersetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetschnellbahnsystem mit doppelstöckiger Fahrbahn gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Magnetschnellbahnsysteme werden als Alternative zu dem Rad-Schiene-System der konventionellen Bahnen für Transportzwecke von Personen oder Gütern angesehen, da mit derartigen Schnellbahnsystemen Fahrgeschwindigkeiten erreicht werden, die mit dem Rad-Schiene-System nicht oder nur schwer zu erreichen sind. Insbesondere mit dem deutschen System Transrapid, aber auch mit anderen Magnetschnellbahnsystemen wurden schon Geschwindigkeiten jenseits von 400 km/h erreicht.
Nachteilig an bisher bekannten Magnetschnellbahnsystemen ist jedoch ihr relativ hoher Energieaufwand für den Fahrbetrieb, da neben der eigentlichen Vortriebserzeugung durch den Linearbetrieb die recht hohen Lasten der Fahrzeuge und ggf. ihrer Passagiere bzw. der transportierten Güter gegen die Schwerkraft elektromagnetisch oder dauermagnetisch angehoben werden müssen, um das erforderliche Schweben der Magnetbahnfahrzeuge mit einem kleinen Abstand oberhalb der Tras se zu ermöglichen. Hierfür wird abhängig von der Last der Fahrzeuge eine beträchtlicher Energieaufwand notwendig.
Aus der DE 102 09 319 C1 ist ein Magnetschnellbahnsystem mit doppelstöckiger Fahrbahn bekannt, bestehend aus einem auf Ständern angeordneten Führungssystem, bei dem oberhalb an dem Führungssystem ein oberer Fahrweg und unterhalb ein unterer Fahrweg angeordnet sind, an denen Fahrzeuge mit Hilfe der Magnetbahntechnik verfahrbar sind, wobei jedes Fahrzeug jeweils mindestens zwei einander gegenüberliegend oberhalb und unterhalb des Fahrzeuges angeordnete, paarweise zueinander gehörige Antriebs- und Führungseinheiten aufweist, mit denen das Fahrzeug wahlweise auf dem oberen Fahrweg aufgesetzt bzw. an den unteren Fahrweg angehängt werden kann und auf dem jeweiligen Fahrweg verfahrbar ist. Die Tragfunktion der Fahrzeuge wird hierbei durch die elektromagnetische Wirkung zwischen Fahrweg und Fahrzeug realisiert.
Es ist weiterhin aus der DE 102 25 967 C1 ein Hochleistungsbahnsystem basierend auf dem Magnetbahnprizip bekannt geworden, bei dem die Optimierung der benötigten Energie im Hinblick auf die benötigte Schwebefunktion dadurch erreicht werden soll, dass im Frontbereich eines entsprechenden Magnetbahnfahrzeuges ein konkave Ausgestaltung derart vorgenommen wird, dass bei einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges im Fahrbetrieb die von dem Fahrzeug verdrängte Umgebungsluft zumindest teilweise unter das Fahrzeug geleitet wird und bei entsprechender Geschwindigkeit des Fahrzeuges dort eine Art Luftpolster bildet, das das Fahrzeug trägt und damit die zum Tragen des Fahrzeuges benötigte Energie verringert. Eine Steuerung dieser Bildung von Luftpolstern soll durch eine verkleidete Ausgestaltung des Führungssystems sowie über Ventile erfolgen. Nachteilig an dieser Ausgestaltung einer zusätzlichen energieeffizienten Tragfunktion durch Luftpolster ist es, dass eine Anpassung der Bildung der Luftpolster und damit der resultierenden Auftriebskraft aufwendig und ungenau ist und nur schwer an die jeweiligen Fahrbedingungen und Fahrzeuggewichte angepasst werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Magnetschnellbahnsystem der gattungsgemäßen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine Minimierung der benötigten Energie möglich ist und einfacher und zuverlässiger an die jeweiligen Fahrbedingungen angepasst werden kann.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einem Magnetschnellbahnsystem mit doppelstöckiger Fahrbahn, bestehend aus einem auf Ständern angeordneten Führungssystem, bei dem oberhalb an dem Führungssystem ein oberer Fahrweg und unterhalb ein unterer Fahrweg angeordnet sind, an denen Fahrzeuge mit Hilfe der Magnetbahntechnik verfahrbar sind, wobei jedes Fahrzeug jeweils mindestens zwei einander gegenüberliegend oberhalb und unterhalb des Fahrzeuges angeordnete, paarweise zueinander gehörige Antriebs- und Führungseinheiten aufweist, mit denen das Fahrzeug wahlweise auf dem oberen Fahrweg aufgesetzt bzw. an den unteren Fahrweg angehängt werden kann und auf dem jeweiligen Fahrweg verfahrbar ist. Ein derartig gattungsgemäßes Magnetschnellbahnsystem wird dadurch weiter entwickelt, dass die Fahrzeugaußenkontur an dem dem unteren Fahrweg zugeordneten Dachbereich und/oder an dem dem oberen Fahrweg zugeordneten Bodenbereich und/oder im Frontbereich des Fahrzeuges derart veränderbar ausgestaltet ist, dass bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges verdrängte Umgebungsluft zwischen Dachbereich und unteren Fahrweg oder Bodenbereich und oberen Fahrweg eintritt und einen veränderbaren Auftrieb auf das Fahrzeug ausübt, der die magnetische Schwebefunktion des Magnetantriebssystems unterstützt oder ersetzt. Durch den veränderbaren Auftrieb aufgrund des Strömens der verdrängten Umgebungsluft zwischen Dachbereich und unterem Fahrweg oder Bodenbereich und oberem Fahrweg ergibt sich ein ebenfalls anpaßbarer Auftrieb, der entgegen der Schwerkraftrichtung wirkt und das Fahrzeug bei Erreichen einer entsprechenden Fahrgeschwindigkeit anhebt, ohne dass hierfür die vollständige oder teilweise Wirkung der ansonsten dafür erforderlichen Magnetkraft benötigt wird. Damit wird aber die Magnetkraft zum Schweben des Fahrzeuges weniger oder gar nicht benötigt, so dass sich die Energiebilanz für die Fortbewegung des Fahrzeuges deutlich verbessert. So wird der überwiegende Teil der benötigten Energie für die Fortbewegung des Fahrzeuges ausschließlich für den Vortrieb benutzt und dieser Vortrieb erzeugt dann durch die Formgebung des Fahrzeuges im Frontbereich, im Dachbereich und/oder im Bodenbereich quasi selbsttätig und anpaßbar an die jeweilige Fahrsituation einen entsprechenden Auftrieb, der das Fahrzeug während der Bewegung ohne zusätzliche Energiezufuhr schweben lässt. Zusätzlich kommt hinzu, dass durch die Formgebung des Fahrzeuges dessen aerodynamische Reibungswerte wesentlich vermindert werden und auch dadurch der Vortrieb des Fahrzeuges hinsichtlich der aufzuwendenden Energie verbessert werden kann.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen werden, dass das Fahrzeug in jeweiliger Fahrtrichtung einen aerodynamisch geformten Frontbereich aufweist, dessen Außenform zur Erzeugung der benötigten Luftströmungen zwischen Dachbereich und unterem Fahrweg oder Bodenbereich und oberem Fahrweg veränderbar ausgestaltet ist. Durch diese veränderliche Gestalt des Frontbereiches kann insbesondere beeinflusst werden, wie viel der in Fahrtrichtung verdrängten Umgebungsluft unter beziehungsweise über das Fahrzeug strömt und damit den erfindungsgemäß vorgesehenen Auftrieb des Fahrzeuges bewirkt. Somit kann für jede Fahrsituation, etwa abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, der Temperatur der Umgebungsluft etc. das passende Maß an verdrängter Umgebungsluft unter beziehungsweise über das Fahrzeug geleitet werden, indem die Form des Frontbereiches angepasst verändert wird. Beispielsweise kann in einer Weiterbildung der aerodynamisch geformte Frontbereich des Fahrzeuges eine verstellbare Wölbung aufweisen, die je nach eingestellter Wölbung unterschiedliche Mengen verdrängter Umgebungsluft zwischen Fahrzeug und jeweiligen Fahrweg leitet. Eine solche Wölbung kann beispielsweise durch flexible Elemente in dem Frontbereich des Fahrzeuges erreicht werden, die über Stellantriebe oder dergleichen in ihrer Lage relativ zum Fahrzeug verändert werden und damit dem Frontbereich die jeweils benötigte und optimale Strömungsform verleihen. In einer anderen Ausgestaltung ist es ebenfalls denkbar, dass der aerodynamisch geformte Frontbereich des Fahrzeuges verstellbare Leitelemente aufweist, die je nach eingestellter Stellung der Leitelemente unterschiedliche Mengen verdrängter Umgebungsluft zwischen Fahrzeug und jeweiligen Fahrweg leiten. Derartige Leitelemente können wahlweise durch ebenfalls vorgesehene Antriebe verstellt werden und damit das Strömungsverhalten der verdrängten Luft in Fahrtrichtung in gewünschter Weise beeinflussen.
In einer anderen Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Fahrzeugaußenkontur im Dachbereich und/oder im Bodenbereich des Fahrzeuges eine verstellbare Wölbung aufweist, die die Strömungsverhältnisse zwischen Dachbereich und/oder Bodenbereich des Fahrzeuges und dem jeweiligen Fahrweg beeinflusst. Durch Veränderung der Fahrzeugaußenkonturen im Dachbereich und/oder im Bodenbereich des Fahrzeuges kann dafür gesorgt werden, dass sich im Dachbereich und/oder im Bodenbereich Strömungsverhältnisse einstellen, die den gewünschten Auftrieb des Fahrzeuges bewirken. So kann beispielsweise durch Bildung eines Luftpolsters zwischen dem Bodenbereich und dem Fahrweg ein Überdruck unter dem Fahrzeug aufbauen, der das Fahrzeug auf dem Luftpolster ohne zusätzlich benötigte Energie frei schweben lässt. Dabei wird natürlich das Fahrzeug weiterhin durch die entsprechende Führungseinrichtung des Fahrweges entlang des Fahrweges geführt, wie dies auch beim magnetischen Schweben eines Fahrzeuges der Fall ist. In einer anderen Ausgestaltung ist es denkbar, dass statt der Veränderung der Wölbung im Dachbereich und/oder im Bodenbereich des Fahrzeuges, die wiederum über flexible Elemente im Dachbereich und/oder im Bodenbereich des Fahrzeuges und diese Bereiche verändernde Stellantriebe konstruktiv umgesetzt werden kann, im Dachbereich und/oder im Bodenbereich des Fahrzeuges verstellbare Leitelemente angeordnet sind, die die Strömungsverhältnisse zwischen Dachbereich und/oder Bodenbereich des Fahrzeuges und dem jeweiligen Fahrweg beeinflussen. Auch durch solche Leitelemente kann die Strömung im Dachbereich und/oder im Bodenbereich des Fahrzeuges entsprechend beeinflusst werden, wenn diese Leitelemente durch entsprechende Stellantriebe in ihrer Lage relativ zum Fahrzeug verändert werden.
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Erzeugung des Auftriebes lässt sich dadurch erreichen, dass der Fahrweg in Abschnitten, die dem Dachbereich und/oder dem Bodenbereich der Fahrzeuge zugeordnet sind, zumindest abschnittsweise Verkleidungen aufweisen, die mit dem Dachbereich oder dem Bodenbereich des Fahrzeuges eine in Fahrtrichtung des Fahrzeuges düsenartige, zumindest teilweise geschlossene Anordnung bilden. Hierdurch bildet sich zwischen dem Fahrweg, dem Dachbereich oder dem Bodenbereich des Fahrzeuges und den Verkleidungen an dem Fahrweg ein vorgegebener Strömungsweg für die in Fahrtrichtung verdrängte und unter beziehungsweise über das Fahrzeug gelenkte Luft, der sehr definierte Strömungsverhältnisse im Hinblick auf die Erzeugung des Auftriebes erlaubt. Bildlich gesprochen wird die unter beziehungsweise über das Fahrzeug gelenkte Luft durch eine Art Düse hindurch gepresst, wobei der Querschnitt dieser Düse und auch die Art der Öffnung der Düse quer zur Durchströmungsrichtung der Luft eine entsprechende Beeinflussung der Strömungsverhältnisse und damit des Auftriebes erlaubt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die veränderlich gewölbte Fahrzeugaußenkontur im Dachbereich des Fahrzeuges eine zu einem Tragflügel korrespondierende Form aufweist, durch die aufgrund der bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges verdrängten Luft oberhalb des Dachbereiches im Bereich des Fahrweges ein Unterdruck erzeugt wird, der das auf dem unteren Fahrweg fahrende Fahrzeug gegen die Schwerkraft anhebt. Diese bei einem normalen Tragflügel beispielsweise eines Flugzeuges hinlänglich bekannte Ausgestaltung angeströmter Oberflächen kann hierdurch die veränderlich gewölbte Fahrzeugaußenkontur im Dachbereich des Fahrzeuges dazu nutzen, um durch den durch die Anströmung entstehenden Unterdruck ein Anheben des Fahrzeuges zu erreichen und damit ein vollständiges oder teilweise Schweben des Fahrzeuges auch ohne zusätzliche magnetische Wirkung zwischen Fahrweg und Fahrzeug zu erreichen. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, dass die veränderlich gewölbte Fahrzeugaußenkontur im Dachbereich des Fahrzeuges die bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges verdrängte und zwischen Dachbereich und unteren Fahrweg geleitete Luft beschleunigt und damit eine Druckerniedrigung zwischen Dachbereich des Fahrzeuges und unterem Fahrweg bewirkt, wie dies nach dem Tragflügelprinzip an sich bekannt ist. Wird nun der Dachbereich in entsprechend zu einem Tragflügel geformter Weise veränderlich ausgebildet, so kann die Größe des Unterdruckes und damit der erzeugte Auftrieb entsprechend beeinflusst werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass zusätzlich oder alternativ zu der veränderlichen Wölbung im Dachbereich des Fahrzeuges entsprechende Leitelemente vorgesehen werden, die ähnlich wie ein Tragflügel wirken beziehungsweise die Wirkung der Wölbung im Dachbereich des Fahrzeuges unterstützen können.
Hinsichtlich der Ausbildung der Strömung zwischen Dachbereich des Fahrzeuges und unterem Fahrweg ist es von Vorteil, wenn der Strömungskanal für die bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges verdrängte Luft zwischen Dachbereich des Fahrzeuges und unterem Fahrweg zumindest abschnittsweise zur Umgebung geöffnet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass durch die zumindest abschnittsweise Öffnung dieses Strömungskanals ein Teil der in den Strömungskanal eintretenden Um gebungsluft gezielt wieder entweichen kann und damit eine Beeinflussung des Auftriebes ebenfalls möglich ist.
Hinsichtlich der Ausbildung der Strömung zwischen Bodenbereich des Fahrzeuges und Fahrweg ist es von Vorteil, wenn die veränderlich gewölbte Fahrzeugaußenkontur im Bodenbereich des Fahrzeuges die bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges verdrängte Umgebungsluft in Form eines Luftkissens zwischen dem Fahrzeug und dem oberen Fahrweg leitet und einen das auf dem oberen Fahrweg fahrende Fahrzeug tragenden Überdruck erzeugt. Ein derartiges Luftkissen trägt wie bei bekannten Luftkissenbooten das Fahrzeug nahezu reibungsfrei oberhalb des Fahrweges, ohne dass eine magnetische Tragfunktion notwendig wird. Auch hierbei ist es denkbar, dass der Strömungskanal für die bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges verdrängte Luft zwischen Bodenbereich des Fahrzeuges und oberem Fahrweg zumindest abschnittsweise zur Umgebung geöffnet ist.
Hinsichtlich der Ausbildung des Luftkissens ist es von Vorteil, wenn im der Fahrtrichtung entgegengesetzten Endbereich des Fahrzeuges im Bodenbereich eine abschnittsweise veränderliche Fahrzeugaußenkontur angeordnet ist, die eine beeinflussbare Stauung der bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges verdrängten und zwischen Bodenbereich des Fahrzeuges und oberem Fahrweg geleiteten Umgebungsluft bewirkt und damit die Ausbildung des Luftkissens beeinflusst. Dadurch wird im hinteren Endbereich des Fahrzeuges, bezogen auf die Fahrtrichtung, die Strömung unter dem Fahrzeug gestaut und bildet damit das Luftkissen unter dem gesamten Fahrzeug. Konstruktiv umgesetzt werden kann eine derartige abschnittsweise veränderliche Fahrzeugaußenkontur im hinteren Endbereich des Fahrzeuges dadurch, dass die veränderliche Fahrzeugaußenkontur eine verstellbare Querschnittsverengung des Strömungskanals zwischen Bodenbereich des Fahrzeuges und oberem Fahrweg bildet.
Von Vorteil hinsichtlich der Veränderung der Fahrzeugaußenkontur ist es, wenn eine oder mehrere Steuerungseinrichtungen die Veränderung der Fahrzeugaußenkonturen im Frontbereich, im Dachbereich und/oder im Bodenbereich des Fahrzeuges abhängig von Fahrtzustand und Gewicht des Fahrzeuges steuern oder auch in anderer Ausgestaltung abhängig von Fahrtzustand und Gewicht des Fahrzeuges regeln. Hierdurch kann jeweils abhängig von dem Fahrtzustand und dem zu kompensieren den Gewicht des Fahrzeuges die jeweilige Außenkontur des Fahrzeuges im Frontbereich und im Dachbereich sowie im Bodenbereich passend eingestellt werden und feinfühlig den jeweiligen Änderungen des Fahrtzustandes angepasst werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetschnellbahnsystems mit doppelstöckiger Fahrbahn zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
1 – eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetschnellbahnsystems mit einem Fahrzeug mit oberseitig und unterseitig angeordneten Antriebs- und Führungseinheiten für ein Führungssystem,
2 – ein Fahrzeug des erfindungsgemäßen Magnetschnellbahnsystems mit veränderlich gekrümmtem Frontbereich, Dachbereich und Bodenbereich,
3 – schematische Darstellung der Anordnung von Fahrzeugen am auf Stützen aufgeständerten Führungssystem,
4 – prinziphafte Darstellung eines Umlaufbetriebs der Fahrzeuge des erfindungsgemäßen Magnetschnellbahnsystems.
In der 1 ist in sehr schematischer Darstellung zu erkennen, wie ein erfindungsgemäßes Magnetschnellbahnsystem mit einem Fahrzeug 1 an zwei gestrichelt dargestellten, etwa Doppel-T-förmigen Führungssystemen 4 mit den Antriebs- und Führungseinheiten 2 angeordnet werden kann. Hierbei besteht jedes Führungssystem 4 aus einem unteren Fahrweg 11 und einem oberen Fahrweg 12, die über ein Mittelstück miteinander verbunden sind. Derartige Führungssysteme sind grundsätzlich etwa aus der Entwicklung des Magnetschnellbahnsystems Transrapid bekannt und sollen daher nicht weiter als hier relevant beschrieben werden. Für jede Streckenführung ist nur ein Führungssystem 4 vorgesehen, so daß das Fahrzeug 1 entweder stehend auf dem in 1 dargestellten unteren Führungssystem 4 oder hängend an dem in 1 dargestellten oberen Führungssystem beweglich angeordnet ist.
Jedes Fahrzeug 1 ist dabei mit mindestens jeweils zwei paarweise zueinander gehörigen, oberhalb und unterhalb der Fahrgastzelle 10 des Fahrzeuges 1 angeordneten Antriebs- und Führungseinheiten 2 ausgestattet, in der Regel werden etwa im vorderen Bereich des Fahrzeuges 1 und im hinteren Bereich des Fahrzeuges 1 zwei, wie dies beispielsweise aus der 2 zu entnehmen ist, jeweils derartige Antriebs- und Führungseinheiten 2 angeordnet sein. Die Antriebs- und Führungseinheiten 2 umgreifen dabei den oberen Fahrweg 12 bzw. den unteren Fahrweg 11 von außenseitig her und bauen dabei das magnetische Wanderfeld gemeinsam mit dem Fahrweg 11 bzw. 12 auf. Derartige Antriebs- und Führungseinheiten 2 können dabei wie angedeutet sowohl oberhalb der Fahrgastzelle 10 als auch unterhalb der Fahrgastzelle 10 angeordnet werden, wobei je nach Zuordnung des Fahrzeuges 10 zu den Fahrwegen 11 bzw. 12 nur jeweils ein Paar Antriebs- und Führungseinheiten 2 im Eingriff mit Fahrwegen 11 bzw. 12 ist.
Die Antriebs- und Führungseinheiten 2 sind hierbei über nicht genauer dargestellte Drehgelenke 3 an dem Fahrzeug 1 angeordnet und drehbar zu diesem ausgestaltet, so dass, wie etwa beim oberen Fahrzeug 1 der 3 erkennbar, die Antriebs- und Führungseinheiten 2 von dem Fahrweg 11 bzw. 12 weggeklappt werden können. Hierbei ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die Antriebs- und Führungseinheiten 2 in zugeordnete Hohlräume an dem Fahrzeug 1 eingeklappt werden können, so dass sie gegenüber der Außenform des Fahrzeuges 1 nicht vorstehen.
Die oberen Antriebs- und Führungseinheiten 2 sind hierbei zum Zusammenwirken mit dem unteren Fahrweg 11 bestimmt, die unteren Antriebs- und Führungseinheiten 2 zum Zusammenwirken mit dem oberen Fahrweg 12. Bildlich gesprochen hängt das Fahrzeug 1 dabei bei der Fahrt auf dem unteren Fahrweg 11 an den oberen Antriebs- und Führungseinheiten 2, bei der Fahrt auf dem oberen Fahrweg 12 steht es auf den unteren Antriebs- und Führungseinheiten 2 auf. Wie insbesondere in der 3 besser zu erkennen, ist daher eine Doppelnutzung des Führungssystemes 4, das auf Stützen 17 aufgeständert auf dem Boden aufgebaut ist, erreichbar. Hierdurch ist, wie in der 4 noch näher zu erkennen, ein Umlaufbetrieb der Fahrzeuge 1 an dem Führungssystem 4 möglich, so dass die ansonsten bisher nicht vermeidbaren Probleme des Gegenverkehrs auf der gleichen Strecke vermieden werden können. Innerhalb der Stützen 17 oder benachbart zu diesen Stützen 17 können noch weitere, hier nicht dargestellte Transportsysteme angeordnet werden, die eine zusätzliche Nutzung des für die Streckenführung des Magnetschnellbahnsystems benötigten Platzes ermöglichen und somit auch den Aufbau von Verbundsystemen erlauben.
Oberhalb und unterhalb des Fahrgastraumes 10 mit Sitzen 8 für zu transportierende Personen oder Aufnahmen für Transportgüter 9 sind Antriebseinheiten 5 für den Aufbau des elektromagnetischen Feldes nur schematisch angedeutet. Im Mittenbereich des Fahrzeuges 1 befinden sich unterhalb des Fahrgastraumes 10 je zwei Fahrwerke 6 mit Reifen, die über eine Achse 7 miteinander verbunden sind. Durch diese Fahrwerke 6, 7 ist es möglich, in nicht näher beschriebener Weise Fahrzeuge 1 von dem Führungssystem 4 zu lösen, indem die Fahrwerke 6, 7 durch nicht dargestellte Öffnungen nach unterhalb des unteren Bodens des Fahrzeuges 1 ausgefahren werden und dabei mit einem Untergrund in rollenden Kontakt kommen können. Wird an speziell dafür vorgesehenen Ausschluß- und Einschleusstationen das Fahrzeug 1 auf dem Fahrweg 11 bzw. 12 über einen solchen Untergrund geleitet, so kann das Fahrwerk 6, 7 in Eingriff mit dem Untergrund gebracht und dann die Verbindung zum Fahrweg 11 bzw. 12 z. B. durch Wegklappen der Antriebs- und Führungseinheiten 2 gelöst werden. Insbesondere wenn das Fahrwerk 6, 7 auch angetrieben ist, kann das Fahrzeug 1 dann wie ein normales Fahrzeug 1 von dem Führungssystem 4 weg bewegt werden. Hierdurch ist es möglich, entsprechende Fahrzeuge 1 neu zusammen zu stellen, zu beladen oder zu Reparaturzwecken aus dem Umlaufbetrieb heraus zu ziehen.
An den in den beiden Fahrtrichtungen 18 liegenden Enden des Fahrzeuges 1 ist ein vorzugsweise aerodynamisch geformter Frontbereich 15 angeordnet, der mittels Leitelementen 16 oder Wölbungen 19 die bei einer Fahrtbewegung des Fahrzeuges 1 in Fahrtrichtung 18 verdrängte Umgebungsluft zwischen Dachbereich 13 und unterem Fahrweg 11 bei hängendem Betrieb des Fahrzeuges und zwischen Bodenbereich 14 und oberem Fahrweg 12 bei stehendem Betrieb des Fahrzeuges 1 umlenkt und damit in einem zwischen Dachbereich 13 und unterem Fahrweg 11 bzw. Bodenbereich 14 und oberem Fahrweg 12 liegenden, ggf. durch Verkleidungen 20 seitlich zumindest teilweise umgrenzten Kanal eine entsprechende Strömung erzeugt. Dabei kann die Form des Frontbereiches 15 z. B. dadurch verändert werden, dass seine Wölbung 19 oder daran angeordnete, nicht dargestellte Leitelemente 16 durch nicht dargestellte Aktoren wie etwa ebenfalls nicht genauer dargestellten Stellantrieben zumindest an flexiblen Abschnitten des Frontbereiches 15 verändert wird und damit eine Beeinflussung z. B. der Menge der zwischen Dachbereich 13 und unterem Fahrweg 11 bzw. zwischen Bodenbereich 14 und oberem Fahrweg 12 geleiteten, in die jeweilige Fahrtrichtung 18 des Fahrzeuges 1 verdrängten Umgebungsluft beeinflusst wird. Damit bilden sich aber zwischen Dachbereich 13 und unterem Fahrweg 11 bzw. zwischen Bodenbereich 14 und oberem Fahrweg 12 jeweils andere Strömungsverhältnisse aus, die durch die Veränderung der Form des Frontbereiches 15 beeinflusst werden.
Diese Strömungen, abhängig von dem stehenden oder hängenden Betrieb des Fahrzeuges 1 können nun dazu genutzt werden, dass bei einer Fahrbewegung des Fahrzeuges 1 ein Auftrieb erzeugt wird, der der Schwerkraft auf das Fahrzeug 1 entgegen wirkt und die ansonsten benötigte magnetische Hubkraft zum Schweben des Fahrzeuges 1 über dem Fahrweg 11 bzw. 12 ganz oder teilweise ersetzt. Hierzu wird bei stehendem Betrieb des Fahrzeuges 1 zwischen Bodenbereich 14 und oberem Fahrweg 12 ein Überdruck in Form eines Luftkissens erzeugt, dass einerseits durch die Wölbung 19 des Bodenbereiches 14 durch Stauung der zwischen Bodenbereich 14 und oberem Fahrweg 12 strömenden Luft entstehen kann. Die Wölbung 19 des Bodenbereiches 14 kann beispielsweise durch flexible Abschnitte im Bodenbereich 14 hervorgerufen werden, die auf eine Kraftwirkung nachgiebig reagieren und dabei ihre Form verändern.
Ebenfalls denkbar ist es, dass diese Wölbung 19 vornehmlich im jeweils der Fahrtrichtung 18 gegenüberliegenden Endbereich des Fahrzeuges 1 derart ausgebildet ist, dass sich dort eine quer zur Strömungsrichtung liegende Verengung bildet, die die angegebenen Stauung der Strömung bewirkt. Alternativ kann anstelle der Wölbung 19 des Bodenbereiches 14 auch eine Anordnung aus lokal wirksamen Leitelementen 16, z. B. als Klappen, Schaufeln oder dgl. im Strömungskanal fahrzeugseitig angeordnet werden, die eine entsprechende Stauung der Strömung hervorrufen.
Sowohl Wölbung 19 als auch Leitelemente 16 können durch nicht weiter dargestellte Stellelemente wie etwa Elektromotoren, pneumatische oder hydraulische Einrichtung oder sogar mechanische Verstellungen in ihrer Form bzw. Lage relativ zum Fahrzeug 1 veränderbar sein, so dass sich im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 eine entsprechende Anpassung der Wirkung des unter dem Fahrzeug 1 erzeugten Luftkissens entsprechend vornehmen lässt. Auch kann durch entsprechende, nicht dargestellte Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen die Verstellung von Wölbung 19 oder Leitelementen 16 der jeweiligen Fahrsituation des Fahrzeuges 1 feinfühlig angepasst werden.
Im Dachbereich 13 des Fahrzeuges wird dadurch ein Auftrieb auf das Fahrzeug 1 erzeugt, dass die zwischen Dachbereich 13 und unterem Fahrweg 12 eintretende, in Fahrtrichtung 18 verdrängte Umgebungsluft durch die Form der Wölbung 19 oder die Leitelemente 16 derart beschleunigt wird, dass sich analog zu einem Tragflügel auf der Oberseite des Dachbereiches 13 ein Unterdruck bildet, der zu einem Anheben des Fahrzeuges 1 analog zum Fliegen eines Flugzeuges nach dem Tragflügelprinzip führt. Durch Veränderung der Wölbung 19 oder Änderung der Stellung der Leitelemente 16 kann die Größe dieses Unterdruckes so verändert werden, dass wie auch schon beim stehenden Betrieb des Fahrzeuges 1 ab Erreichen einer entsprechenden Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 ein teilweises oder vollständiges Schweben des Fahrzeuges 1 allein aufgrund dieses Auftriebes und ohne Notwendigkeit eines sonst bei Magnetbahnsystemen notwendigen magnetischen Anhebens erfolgt. Damit kann aber die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Magnetbahnsystems wesentlich gegenüber herkömmlichen Magnetbahnsystemen verbessert werden, und zwar sowohl für den stehenden als auch für die hängenden Betrieb der Fahrzeuge 1. Die Verstellung der Wölbung des Dachbereiches 13 kann wie schon bei der Veränderung der Wölbung des Bodenbereiches 14 erfolgen.
Entlang der Fahrwege 11 bzw. 12 können abschnittsweise oder vollständig Verkleidungen 20 vorgesehen werden, die eine seitliche Begrenzung der Strömung durch die Abschnitte zwischen Dachbereich 13 und unterem Fahrweg 11 bzw. Bodenbereich 14 und oberem Fahrweg 12 hervorrufen und damit die Erzeugung des Auftriebes verbessern. Diese Verkleidungen 20 können auch gezielt Öffnungen aufweisen, durch die ein Teil der Strömung aus dem gebildeten Kanal entweichen kann, um die Größe des Auftriebes gleichbleibend zu beeinflussen.
In der 3 ist noch einmal besser zu erkennen, dass die Fahrzeuge 1 im Umlaufbetrieb so auf dem Führungssystem 4 und den daran angeordneten Fahrwegen 11, 12 verkehren, dass die Fahrzeuge 1 auf dem oberen Fahrweg 12 in Fahrtrichtung 18 fahren und auf dem unteren Fahrweg 11 in Fahrtrichtung 18'. Das hier nur schematisch und als kurzer Fahrweg 11, 12 angedeutete Führungssystem 4 kann aber selbstverständlich entsprechende Längen aufweisen.

1: Fahrzeug
2: Antriebs- und Führungseinheit
3: Drehgelenk
4: Führungssystem
5: Antrieb
6: Fahrwerk
7: Achse
8: Fahrgastsitz
9: Transportgut
10: Fahrgastzelle
11: unterer Fahrweg
12: oberer Fahrweg
13: Dachbereich
14: Bodenbereich
15: Frontbereich
16: Leitelemente
17: Stützen
18: Fahrtrichtung
19: Wölbung
20: Verkleidung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10209319 C1 [0004]
- DE 10225967 C1 [0005]

Claims

Magnetschnellbahnsystem mit doppelstöckiger Fahrbahn, bestehend aus einem auf Ständern angeordneten Führungssystem (4), bei dem oberhalb an dem Führungssystem (4) ein oberer Fahrweg (12) und unterhalb ein unterer Fahrweg (11) angeordnet sind, an denen Fahrzeuge (1) mit Hilfe der Magnetbahntechnik verfahrbar sind, wobei jedes Fahrzeug (1) jeweils mindestens zwei einander gegenüberliegend oberhalb und unterhalb des Fahrzeuges (1) angeordnete, paarweise zueinander gehörige Antriebs- und Führungseinheiten (2) aufweist, mit denen das Fahrzeug (1) wahlweise auf dem oberen Fahrweg (12) aufgesetzt bzw. an den unteren Fahrweg (11) angehängt werden kann und auf dem jeweiligen Fahrweg (11, 12) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugaußenkontur an dem dem unteren Fahrweg zugeordneten Dachbereich (13) und/oder an dem dem oberen Fahrweg zugeordneten Bodenbereich (14) und/oder im Frontbereich (15) des Fahrzeuges (1) derart veränderbar ausgestaltet ist, dass bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte Umgebungsluft zwischen Dachbereich (13) und unteren Fahrweg (11) oder Bodenbereich (14) und oberen Fahrweg (12) eintritt und einen veränderbaren Auftrieb auf das Fahrzeug (1) ausübt, der die magnetische Schwebefunktion des Magnetantriebssystems unterstützt oder ersetzt.
Magnetschnellbahnsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) in jeweiliger Fahrtrichtung (18) einen aerodynamisch wirksamen Frontbereich (15) aufweist, dessen Außenform zur Erzeugung der benötigten Luftströmungen zwischen Dachbereich (13) und unterem Fahrweg (11) oder Bodenbereich (14) und oberem Fahrweg (12) veränderbar ausgestaltet ist.
Magnetschnellbahnsystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aerodynamisch geformte Frontbereich (15) des Fahrzeuges (1) eine verstellbare Wölbung (19) aufweist, die je nach eingestellter Wölbung (19) die bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte Umgebungsluft unterschiedlich zwischen Fahrzeug (1) und jeweiligen Fahrweg (11, 12) leitet.
Magnetschnellbahnsystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aerodynamisch geformte Frontbereich (15) des Fahrzeuges (1) verstellbare Leitelemente (16) aufweist, die je nach eingestellter Stellung der Leitelemente (16) die bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte Umgebungsluft unterschiedlich zwischen Fahrzeug (1) und jeweiligen Fahrweg (11, 12) leiten.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugaußenkontur im Dachbereich (13) und/oder im Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) eine verstellbare Wölbung (19) aufweist, die die Strömungsverhältnisse zwischen Dachbereich (13) und/oder Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) und dem jeweiligen Fahrweg (11, 12) beeinflusst.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachbereich (13) und/oder der Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) verstellbare Leitelemente (16) aufweist, die die Strömungsverhältnisse zwischen Dachbereich (13) und/oder Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) und dem jeweiligen Fahrweg (11, 12) beeinflussen.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrweg (11, 12) in Abschnitten, die dem Dachbereich (13) und/oder dem Bodenbereich (14) der Fahrzeuge (1) zugeordnet sind, zumindest abschnittsweise Verkleidungen (20) aufweisen, die mit dem Dachbereich (13) oder dem Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) eine in Fahrtrichtung (18) des Fahrzeuges (1) düsenartige, zumindest teilweise geschlossene Anordnung bilden.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderlich gewölbte Fahrzeugaußenkontur im Dachbereich (13) des Fahrzeuges (1) eine zu einem Tragflügel korrespondierende Form aufweist, durch die aufgrund der bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängten Luft oberhalb des Dachbereiches (13) im Bereich des Fahrweges (11) ein Unterdruck erzeugt wird, der das auf dem unteren Fahrweg (11) fahrende Fahrzeug (1) gegen die Schwerkraft anhebt.
Magnetschnellbahnsystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderlich gewölbte Fahrzeugaußenkontur im Dachbereich (13) des Fahrzeuges (1) die bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte und zwischen Dachbereich (13) und unteren Fahrweg (11) geleitete Luft veränderlich beschleunigt und damit eine Druckerniedrigung zwischen Dachbereich (13) des Fahrzeuges (1) und unterem Fahrweg (11) bewirkt.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal für die bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte Luft zwischen Dachbereich (13) des Fahrzeuges (1) und unterem Fahrweg (11) zumindest abschnittsweise zur Umgebung geöffnet ist.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderlich gewölbte Fahrzeugaußenkontur im Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) die bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte Umgebungsluft in Form eines Luftkissens zwischen dem Fahrzeug (1) und dem oberen Fahrweg (12) leitet und einen das auf dem oberen Fahrweg (12) fahrende Fahrzeug (1) tragenden Überdruck erzeugt.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal für die bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängte Luft zwischen Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) und oberem Fahrweg (12) zumindest abschnittsweise zur Umgebung geöffnet ist.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im der Fahrtrichtung (18) entgegengesetzten Endbereich des Fahrzeuges (1) im Bodenbereich (14) eine abschnittsweise veränderliche Fahrzeugaußenkontur angeordnet ist, die eine beeinflussbare Stauung der bei einer Fahrbewegung (18) des Fahrzeuges (1) verdrängten und zwischen Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) und oberem Fahrweg (12) geleiteten Umgebungsluft bewirkt und damit die Ausbildung des Luftkissens beeinflusst.
Magnetschnellbahnsystem gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderliche Fahrzeugaußenkontur eine verstellbare Querschnittsverengung des Strömungskanals zwischen Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) und oberem Fahrweg (12) bildet.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Steuerungseinrichtungen die Veränderung der Fahrzeugaußenkonturen im Frontbereich (15), im Dachbereich (13) und/oder im Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) abhängig von Fahrtzustand und Gewicht des Fahrzeuges (1) steuern.
Magnetschnellbahnsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Fahrzeugaußenkonturen im Frontbereich (15), im Dachbereich (13) und/oder im Bodenbereich (14) des Fahrzeuges (1) abhängig von Fahrtzustand und Gewicht des Fahrzeuges (1) regelbar ist.