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Dokumentenidentifikation DE10130574A1 23.01.2003
Titel Fahrwegträger für spurgebundene Fahrzeuge, insbesondere für Magnetschwebefahrzeuge
Anmelder Dyckerhoff & Widmann AG, 81829 München, DE
Vertreter Patentanwälte Möll und Bitterich, 76829 Landau
DE-Anmeldedatum 27.06.2001
DE-Aktenzeichen 10130574
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.01.2003
IPC-Hauptklasse E01B 25/30
Zusammenfassung Ein Fahrwegträger (1) für spurgebundene Fahrzeuge, insbesondere für Magnetschwebefahrzeuge, besitzt einen geschlossenen Querschnitt aus seitlichen Längsträgerstegen (2), einer Bodenplatte (3) und einer Deckplatte (4), an deren seitlich auskragenden Teilen (5) die Ausrüstungsteile (6) mit den Funktionsflächen für die Magnetschwebefahrzeuge angeordnet sind. Um Temperaturverformungen solcher Fahrwegträger infolge äußerer Einflüsse unter Beibehaltung der baubetrieblich und konstruktiv günstigen Einfeldträger beherrschbar zu machen, wird vorgeschlagen, an dem Fahrwegträger (1) Mittel vorzusehen, um bei Temperaturänderungen insbesondere des Obergurtes (7) infolge äußerer Einflüsse die Temperatur des Untergurtes (8) so zu verändern, dass die Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Untergurt im Sinne eines möglichst gleichmäßigen Längsausdehnungsverhaltens möglichst gering ist. Bevorzugte Mittel sind die trapezförmige Ausgestaltung des Trägerquerschnitts mit nach außen geneigten Längsträgerstegen (2), die Anordnung wärmedämmenden Materials (20) an den Außenflächen des Untergurtes (8), gegebenenfalls auch Mittel (10) zur Erwärmung der Bauteile des Untergurtes (8).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Fahrwegträger für spurgebundene Fahrzeuge, insbesondere für Magnetschwebefahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Fahrwegträger dieser Art sind insbesondere für Magnetschwebefahrzeuge bekannt. Sie dienen zur Spurführung und Aufnahme von Ausrüstungsteilen mit Funktionsflächen, wie zum Beispiel Statorpaketen, Seitenführschienen und Gleitschienen, die mit entsprechenden, am Fahrzeug vorgesehenen Funktionskomponenten, wie zum Beispiel Trag-, Erreger-, Brems- und Führmagneten sowie Tragkufen oder dergleichen zusammenwirken.

Solche Fahrwegträger können aus Stahl, Stahlbeton oder Spannbeton gefertigt sein; sie sind meist als Einfeldträger ausgebildet und werden zur Aufnahme von Längenänderungen infolge von Temperaturunterschieden mit Hilfe von festen und beweglichen Lagern auf Stützen oder einer am Boden errichteten Unterkonstruktion gelagert. Fahrwegträger dieser Art haben die Eigenschaft, dass sie sich unter dem Einfluss von Temperaturänderungen nicht nur in Richtung ihrer Längsachse verformen, sondern auch senkrecht hierzu konvex verbiegen können. Über jahreszeitliche Temperaturschwankungen hinaus, bei denen von oben eine größere Temperatur auf die Träger einwirkt als von unten, verformen sich die Träger zum Beispiel bei Sonneneinstrahlung aufgrund der Tatsache, dass die Obergurte sich schneller als die Untergurte erwärmen und daher stärker als die Untergurte ausdehnen.

Bei einem Fahrweg für Magnetschwebefahrzeuge sind derartige Temperaturverformungen des Fahrwegs auf sehr geringe Werte zu begrenzen. Für einen Einfeldträger mit einer Spannweite L = 30 m beträgt die höchst zulässige Verformung beispielsweise L/6.500 = 4,6 mm. Tatsächlich ergibt sich aber für die bei Stahl- oder Spannbetonträgern maximal mögliche Temperaturdifferenz von ca. 20° (Obergurt wärmer als Untergurt) eine Aufwölbung nach oben von 9,4 mm. Solche Verformungen führen zu einer Wellung des Fahrwegs und damit zu einer Beeinträchtigung des Fahrkomforts. Auch die sichere Spurführung und das berührungslose Schweben der Magnetschwebebahn kann durch zu starke Verformungen gefährdet sein.

Zur Verringerung einer solchen Verformung der Fahrwegträger durch stärkere Erwärmung der Trägeroberseite ist es bekannt, auf der Oberseite eine wärmedämmende Abdeckung zum Beispiel aus Polystyrol-Hartschaum aufzubringen. Eine solche Maßnahme mag zwar für die tageszeitlichen Temperaturschwankungen mit direkter Sonneneinstrahlung wirkungsvoll sein, nicht aber für die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen, bei denen von oben insgesamt langfristig eine höhere Wärmestrahlung auf den Träger einwirkt. Dieser Effekt kann durch eine Wärmedämmung kaum beeinflusst werden. Abgesehen davon, dass für derartige Abdeckungen eine ausreichende Dauerfestigkeit schwer zu erreichen ist, wird die Wirkung einer Wärmedämmung auf der Trägeroberseite auch dadurch eingeschränkt, dass diese im Hinblick auf die Ausrüstungsteile nicht in die thermisch besonders exponierten Kragarme der Deckplatte weitergeführt werden kann, an denen die Ausrüstungsteile angeordnet sind.

Ein anderer Weg zur Verringerung der Verformungen ist die Verwendung von . Zweifeldträgern. Durch die Durchlaufwirkung wird bei gleicher Bauhöhe und gleicher Temperaturdifferenz die Trägerverformung auf etwa 30% der Werte des Einfeldträgers begrenzt. Bautechnisch lassen sich Zweifeldträger zwar dadurch realisieren, dass zwei Einfeldträger nachträglich miteinander gekoppelt werden; eine solche Kopplung ist jedoch sehr aufwändig.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten aufzuzeigen, um die Temperaturverformungen von gattungsgemäßen Fahrwegträgern infolge äußerer Einflüsse unter Beibehaltung der baubetrieblich und konstruktiv günstigen Einfeldträgern in den Griff zu bekommen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Gegensatz zu der bekannten, naheliegenden Lösung, durch eine Wärmedämmung auf der Oberseite des Fahrwegträgers die Erwärmung des Obergurtes zu verringern, geht die Erfindung davon aus, die auf den Fahrwegträger einwirkende Temperaturdifferenz durch Temperaturausgleich, insbesondere durch gezielte Erwärmung des Untergurtes so zu begrenzen, dass die Temperaturverformung innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt. Dies gelingt, wenn die maßgebende Temperaturdifferenz to - tu = 20°C auf etwa 7°C begrenzt wird. Die Aufwölbung eines Einfeldträgers nach oben verringert sich hierdurch von 9,4 mm auf 3,9 mm, was unter dem zulässigen Wert von 4,6 mm liegt.

Um dieses Ziel zu erreichen, gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die je nach der gegebenen Situation oder den jeweiligen Klimaverhältnissen eingesetzt werden können.

Eine mögliche Maßnahme ist hierbei, dass der Trägerquerschnitt trapezförmig mit nach außen geneigten Längsträgerstegen ausgebildet ist. Durch die unten nach außen gestellten Stegflächen wird die Verschattung des unteren Trägerteils im Vergleich zu den üblichen Bauformen mit lotrechten oder nach innen gestellten Stegen verringert. Hierdurch wird die maßgebliche Temperaturdifferenz reduziert, insbesondere wenn an der nicht der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Untersicht des Träges eine Wärmedämmung angeordnet ist.

Der Zweck der Erfindung wird aber sehr vorteilhaft dadurch erreicht, dass der untere Bereich des Fahrwegträgers zur Verringerung der Temperaturdifferenz zum oberen Bereich beheizt wird. Dies kann einerseits durch eingebaute Heizelemente, wie zum Beispiel elektrische Heizdrähte, geschehen, die bei einem Fahrwegträger aus Stahl- oder Spannbeton in die Bodenplatte eingebettet werden können, oder auch dadurch, dass der gesamte Hohlraum des Fahrwegträgers durch Trennwände in Längsrichtung verlaufende Kammern aufgeteilt wird, in denen warme oder erwärmte Luft umgewälzt wird.

Zur Gewinnung der für eine Beheizung des unteren Trägerteils erforderlichen Energie ist es zweckmäßig, Solarenergie nutzbar zu machen, zum Beispiel in Form einer bestimmten Gestaltung und/oder Farbgebung der Außenflächen der Längsträgerstege, durch Anordnung von Solarmoduln, Fotovoltaik oder dergleichen.

Wenn aus konstruktiven oder sonstigen Gründen auf einen Trägerquerschnitt mit nach innen geneigten Längsträgerstegen zurückgegriffen werden muss, dann ist es möglich, im unteren Bereich eines solchen Trägers an den Außenseite Anbauten zum Beispiel in Form von Verkleidungen vorzusehen, deren Oberflächen so gestaltet sein können, dass die darauf einwirkende Sonneneinstrahlung zur Erwärmung des Untergurtes genutzt werden kann. Innerhalb der Verkleidungen können Hohlräume geschaffen werden, um in diesen Einrichtungen zum Beheizen, Luftumwälzen usw. unterbringen zu können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Fahrwegträgers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3a und b Querschnitt und verkleinerten Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform,

Fig. 4a und b Querschnitt und verkleinerten Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform,

Fig. 5a und b Querschnitt und verkleinerten Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine sechste Ausführungsform und

Fig. 7 eine Ansicht des Stoßes von zwei gemäß Fig. 6 ausgebildeten Einfeldträgern über einer Zwischenstütze.

Fig. 1 zeigt einen typischen Querschnitt eines Fahrwegträgers nach der Erfindung. Der Fahrwegträger 1 besteht aus Stahl- oder Spannbeton und besitzt einen geschlossenen, etwa trapezförmigen Querschnitt aus Längsträgerstegen 2, einer Bodenplatte 3 und einer Deckplatte 4. Die Deckplatte 4 zeigt auf beiden Seiten auskragende Plattenstreifen 5, an denen die Ausrüstungsteile für die Magnetschwebefahrzeuge, wie Statorpakete, Seitenführschienen und Gleitflächen, angeordnet sind, die insgesamt mit 6 bezeichnet sind. Der obere Querschnittsbereich, die Deckplatte 4 mit den Plattenstreifen 5 und die oberen Teile der Längsträgerstege 2 umfassend wird nachfolgend als Obergurt 7, der untere Querschnittsbereich aus der Bodenplatte 3, den unteren Bereichen der Längsträgerstege 2 als Untergurt 8 bezeichnet.

Wie Fig. 1 erkennen lässt, ist der Querschnitt des Fahrwegträgers 1 trapezförmig ausgebildet, und zwar derart, dass die Längsträgerstege 2 nach außen ausgestellt sind. Dadurch wird im Vergleich zu üblichen Bauformen mit lotrechten oder nach innen gestellten Stegen die Verschattung des unteren Trägerteils verringert und schon hierdurch die maßgebliche Temperaturdifferenz (oben wärmer als unten) reduziert. Eine Wärmedämmung 20 zumindest an der Außenfläche der Bodenplatte 3, gegebenenfalls aber auch im unteren Bereich der Längsträgerstege 2 (Fig. 2) verhindert eine Wärmeabgabe an die Außenluft. Eine zweckmäßige Gestaltung und/oder Farbgebung der Außenfläche der Längsträgerstege 2 oder der Oberfläche der Wärmedämmung 20, sofern sie sich auch über die unteren Bereiche der Längsträgerstege 2 erstreckt, optimiert im Hinblick auf die Wärmestrahlung.

Fig. 2 zeigt ebenfalls an einem Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrwegträger 1 eine Möglichkeit zur Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen Obergurt 7 und Untergurt 8 durch Beheizung des Untergurters. Zu diesem Zweck sind in den aus Stahl- oder Spannbeton bestehenden Fahrwegträger 1 im Bereich des Untergurtes Heizelemente 10 eingebettet, deren Wärmeabgabe im Hinblick auf die Erwärmung des Obergurtes 7 geregelt werden kann. Als Heizelemente 10 können elektrische Heizdrähte, von einem Wärmeträgermedium beaufschlagte Rohrleitungen oder dergleichen eingesetzt werden. Eine solche gesteuerte Beheizung von Bauteilen oder Bauwerken ist beispielsweise von der Beheizung der Sohlplatten von LNG-Tanks bekannt. Hierdurch gelingt eine Gegensteuerung für den maßgebenden Lastfall, dass der Obergurt wärmer ist als der Untergurt, sei es infolge Sonneneinstrahlung oder infolge von Begleitheizung der Ausrüstungsteile im Winterbetrieb. Zweckmäßig ist eine Unterteilung des Hohlraumes 9 des Fahrwegträgers 1 durch eine wärmedämmende Trennwand 11 in eine untere, wärmere Kammer 9a und eine obere kältere Kammer 9b.

Während die Ausführungsform gemäß Fig. 2 einen unmittelbaren Übergang der Wärme von den Heizelementen 10 auf das Material des Fahrwegträgers 1 bewirkt, besteht auch die Möglichkeit, die Bauteile des Untergurtes gewissermaßen mittelbar aus dem inneren Hohlraum 9 heraus zu beheizen, in dem die darin befindliche Luft als Wärmeträgermedium benutzt wird. Ausführungsbeispiele hierfür sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt, und zwar jeweils in einem Querschnitt und in einem - verkleinerten - Längsschnitt durch einen Fahrwegträger.

In Fig. 3 ist eine ähnliche Unterteilung des Hohlraumes 9 des Fahrwegträgers 1 in eine untere Kammer 9a und eine obere Kammer 9b dargestellt wie in Fig. 2. Wie in Fig. 3b angedeutet ist, wird durch ein Ansaugrohr 12 von der - warmen - Trägeroberseite warme Luft angesaugt, durch die untere Kammer 9a geführt und am anderen Ende des Fahrwegträgers durch ein Austrittsrohr 13 wieder abgegeben. Ein Gebläse zur Luftumwälzung ist bei 14 angedeutet.

Der umgekehrte Fall ist in den Fig. 4a und b angedeutet. Hier kann durch ein Ansaugrohr 15 gegebenenfalls kältere Luft von der Trägerunterseite her angesaugt, durch die obere Kammer 9b gefördert und durch ein Austrittsrohr 16 wieder abgegeben werden. Auch hier ist am Austrittsrohr 16 ein Gebläse 14 angedeutet.

Eine indirekte Beheizung des Untergurtes 8 ist in Fig. 5a und b gezeigt. Hier ist die untere Kammer 9a durch eine vertikale Trennwand 17 nochmals in zwei Teile 9a1 und 9a2 unterteilt, die an den Enden des Fahrwegträgers 1 durch Öffnungen 18 in der vertikalen Trennwand 17 miteinander in Verbindung stehen. Durch ein gegebenenfalls mit einer Heizung kombiniertes Gebläse 19 kann die Luft in den Kammern 9a1 und 9a2 erwärmt und umgewälzt werden.

Eine letzte Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung ist in den Fig. 6 und 7 angedeutet. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen Fahrwegträger 21, der ebenfalls aus Längsträgerstegen 22, einer Bodenplatte 23 und einer Deckplatte 24 besteht, die sich in auskragende Plattenstreifen 25 fortsetzen. Auch hier ist der Querschnitt des Fahrwegträgers 21 trapezförmig gestaltet, wobei allerdings die Längsträgerstege nach unten hin nach innen gestellt sind. In einem solchen Fall ist es möglich, gewissermaßen in Fortsetzung der Form der Auflagerquerträger 26, mittels welcher der Fahrwegträger 21 auf Lager 27 aufgelegt ist, seitliche Anbauten 28 vorzusehen. Diese Anbauten 28 in Form von Verkleidungen können ihrerseits den aus Fig. 6 erkennbaren trapezförmigen Querschnitt mit oberen Schrägflächen 29, unteren Schrägflächen 30 und Außenflächen 31 haben, die mit den Außenwänden der Längsträgerstege 22 jeweils abgeschlossene Hohlräume 32 bilden. Während die oberen Schrägflächen 29 der Anbauten 28 in ähnlicher Weise ausgestaltet sein bzw. genutzt werden können wie oben im Zusammenhang mit den nach außen gestellten Längsträgerstegen 2 beschrieben, beispielsweise auch zur Gewinnung von Solarenergie, können in den Hohlräumen 22 der Anbauten 28 ähnliche Einrichtungen zur Umwälzung und/oder Erwärmung von Luft angeordnet sein wie oben im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 erläutert.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht zweier über einer Stütze zusammenstoßender Fahrwegträger 21 gemäß Fig. 6 mit Seitenansichten der Auflagerquerträger 26 und der Anbauten 28.


Anspruch[de]
  1. 1. Fahrwegträger für spurgebundene Fahrzeuge, insbesondere für Magnetschwebefahrzeuge, mit einem geschlossenen Querschnitt aus seitlichen Längsträgerstegen, einer Bodenplatte und einer Deckplatte, an deren seitlich auskragenden Teilen die Ausrüstungsteile mit den Funktionsflächen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Fahrwegträger (1, 21) Mittel vorgesehen sind, um bei Temperaturänderungen insbesondere des Obergurtes (7) infolge äußerer Einflüsse die Temperatur des Untergurtes (8) so zu verändern, dass die Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Untergurt im Sinne eines möglichst gleichmäßigen Längenausdehnungsverhaltens des gesamten Fahrwegträgers (1, 21) möglichst gering ist.
  2. 2. Fahrwegträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel vornehmlich im Bereich des Untergurtes (8) vorgesehen sind.
  3. 3. Fahrwegträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerquerschnitt trapezförmig mit nach außen geneigten Längsträgerstegen (2) ausgebildet ist.
  4. 4. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Lichteinfall ausgesetzten Außenflächen des Untergurtes (8), insbesondere diejenigen der Längsträgerstege (2), in einer die Erwärmung durch Sonneneinstrahlung fördernden Weise gestaltet sind.
  5. 5. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergurt (8) an den Außenflächen der Bodenplatte (3) und gegebenenfalls der Längsträgerstege (2) mit einer Schicht (20) aus einem wärmedämmenden Material versehen ist.
  6. 6. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erwärmung der Bauteile des Untergurtes (8) vorgesehen sind.
  7. 7. Fahrwegträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Untergurtes Heizelemente (10) vorgesehen sind, die sich in wärmeleitender Verbindung mit den Bauteilen des Untergurtes (8) befinden.
  8. 8. Fahrwegträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizelemente (10) elektrische Heizdrähte, Rohre zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums oder dergleichen vorgesehen sind.
  9. 9. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Trägerquerschnitt umschlossene Hohlraum (9) in Trägerlängsrichtung in eine obere (9b) und eine untere Kammer (9a) unterteilt ist.
  10. 10. Fahrwegträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Umwälzung und/oder Beheizung der in diesen Kammern (9a, 9b) befindlichen Luft vorgesehen sind.
  11. 11. Fahrwegträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Gebläse (14) versehene luftführende Verbindung zwischen der Trägeroberseite und der unteren Kammer (9a) vorgesehen ist.
  12. 12. Fahrwegträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Gebläse (14) versehene luftführende Verbindung zwischen der Trägerunterseite und der oberen Kammer (9b) vorgesehen ist.
  13. 13. Fahrwegträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Kammer (9a) in Trägerlängsrichtung durch eine vertikale Wand (17) in zwei Teile (9a1, 9a2) unterteilt ist, die an den Trägerenden Durchbrechungen (18) zur Umwälzung der eingeschlossenen Luft mittels mindestens eines in zumindest einer der Kammerteile angeordneten Gebläses (19) aufweist.
  14. 14. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse zur Luftumwälzung mit Einrichtungen zur Beheizung der Luft kombiniert ist.
  15. 15. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an den dem Lichteinfall ausgesetzten Außenflächen des Untergurtes (8), insbesondere an denjenigen der Längsträgerstege (2) Einrichtungen zur Gewinnung von Solarenergie angeordnet sind.
  16. 16. Fahrwegträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerquerschnitt trapezförmig mit nach innen geneigten Längsträgerstegen (22) ausgebildet ist und dass im Bereich des Untergurtes seitliche Anbauten (28) vorgesehen sind.
  17. 17. Fahrwegträger nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an bzw. in den Anbauten (28) Einrichtungen zur Gewinnung von Solarenergie bzw. zum Beheizen des Untergurtes angeordnet sind.






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