Fahrwegträger für Magnetbahnen

Abstract

 Fahrwegträger für Magnetbahnen müssen die sichere Übernahme aller Lasten, insbesondere infolge Tragen, Führen, Antrei­ben, Bremsen und Absetzen der Fahrzeuge, gewährleisten. Für die Sollform der Fahrwegträger, die Lage der für den Mag­netbahnbetrieb erforderlichen Funktionskomponenten und deren dauerhafte Verbindung mit den Fahrwegträgern gelten strenge Anforderungen. Dies gilt ebenso für das Verformungsverhalten der Fahrwegträger infolge Verkehrslasten und infolge unter­schiedlicher Temperaturverteilung. Die gestellten Anforde­rungen werden durch einen Fahrwegträger erfüllt, der aus Stahlkonstruktionen (3) besteht, die mit Stahlbeton (1) oder Spannbeton (1) durch Verbundmittel (4) schubfest zu einem Verbundträger verbunden sind. Die Funktionskomponenten Seitenführschienen (5) sind dabei dauerhaft an die Stahl­konstruktionen (3) am Obergurt (10) des Fahrwegträgers angeschweißt. Darüber hinaus können durch Verbinden der Stahlkonstruktionen (3) mit geringem Aufwand aus mehreren Einzelträgern Durchlaufträger großer Länge hergestellt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Fahrwegträger für Magnetbahnen und dgl. spurgebundene Transportsysteme, an denen die Statoren von Linearmotoren befestigbar sind und die alle Lasten, insbesondere infolge Tragen, Führen, Antreiben, Bremsen und Absetzen der Fahrzeuge aufnehmen.

[0002] Magnetbahnen der vorstehenden Art erreichen sehr hohe Fahr­geschwindigkeiten bis zu 500 km/h oder mehr. Die Magnet­bahn-Fahrzeuge fahren dabei auf Fahrwegträgern, die ihrer­seits auf am Baugrund (Erdboden) errichteten Stützen und/oder Fundamenten aufliegen.

[0003] Die Fahrwegträger müssen sicherstellen, daß alle beim Fahr­betrieb auftretenden Lasten aufgenommen und zuverlässig in die Unterbauten (Stützen und Fundamente) und den Baugrund abgeleitet werden können.

[0004] Wegen der hohen Fahrgeschwindigkeiten und der Anforderungen an den Fahrkomfort müssen die Fahrwegträger der vorgegebenen Streckenführung in Trassierung und Gradiente (das ist die Soll-Linie der Fahrbahn) sehr genau folgen. Dies gilt be­sonders für die Lagegenauigkeit der Funktionsflächen und -komponenten, die an den Fahrwegträgern für den Fahrbetrieb erforderlich sind.

[0005] Die Fahrwegträger benötigen für den Magnetbahnbetrieb im wesentlichen die folgenden Funktionsflächen und -komponen­ten:
- Seitenführschienen, deren Abstand die Spurweite bildet,
- Gleitebenen für das Absetzen der Fahrzeuge und
- Konstruktionsteile, an denen die Statoren von Linear­motoren, mit deren Hilfe die Magnetwirkung erzeugt wird, befestigt werden.

[0006] Die bisher bekannten Fahrwegträger bestehen aus Stahlträgern oder aus Spannbetonträgern.

[0007] Für die Fahrwegträger in Stahlbauweise sind zwei grundlegend verschiedene Ausführungen bekannt. Bei der einen bekannten Ausführungsart sind die drei obengenannten Funktionskompo­nenten drei Einzelteile, die miteinander und mit den Stahl­fahrwegträgern mittels Schrauben oder entsprechenden, vor­zugsweise justierbaren Befestigungsmitteln äußerst lagegenau verbunden werden müssen. Bei der zweiten aus DE-C-3 404 061 bekannten Ausführungsart sind die drei obengenannten Funk­tionskomponenten integrierter Bestandteil der geschweißten Stahlfahrwegträger.

[0008] Die bekannten Fahrwegträger in Betonbauweise bestehen aus Spannbetonträgern, in die Stahlankerkörper als Konstruk­tionsteile für den lagegenauen Anschluß (die Befestigung) der Statoren einbetoniert sind. Die stählernen Seitenführ­schienen werden nach der Herstellung der Spannbetonträger in einem nachfolgenden getrennten Arbeitsgang angebracht.

[0009] Bei den erörterten bekannten Spannbetonträgern zeigte sich, daß die Befestigung der stählernen Seitenführschienen an die Spannbetonträger sehr kostenaufwendig ist und die Dauerhaftigkeit der Verbindung den gestellten Anforderungen nicht genügt. Dies gilt gleichermaßen für die Ausbildung und Funktionsfähigkeit der Gleitebenen.

[0010] Die Stahlträgerausführung mit den angeschraubten Funktions­komponenten erfordert für die Herstellung und den Korro­sionsschutz sehr hohe Aufwendungen. Die vollständig ge­schweißte Stahlträgerausführung ist zwar hinsichtlich des Korrosionsschutzes günstiger, aber auch dabei kann die er­forderliche hohe Lagegenauigkeit der Funktionskomponenten nur mit kostenintensiven Maßnahmen bei der Fertigung erzielt werden, wie im übrigen bei den Spannbetonträgern auch.

[0011] Eine wesentliche Ursache für die erforderlichen Maßnahmen bei der Fertigung der Fahrwegträger sind, neben den unver­meidlichen Fertigungstoleranzen, die Dickentoleranzen der stählernen Seitenführschienen, die bei deren Herstellung im Walzwerk auftreten. Diese Dickentoleranzen liegen bereits in der gleichen Größenordnung, wie sie für die fertige Fahr­wegträgerkonstruktion zulässig ist.

[0012] Weitere wesentliche Gesichtspunkte für die Auslegung und Konstruktion des Fahrwegträgers sind die unbedingte Einhal­tung der Sollform (Sollverlauf) des Fahrweges, die Verfor­mungen infolge Verkehrslasten und unterschiedlicher Tempe­raturverteilung in den Trägern, wie z.B. durch Sonnenein­strahlung. Weiterhin müssen die Verformungen des Fahrweg­trägers zufolge der hohen Fahrgeschwindigkeiten und wegen des Fahrkomforts auf ein Minimum beschränkt werden.

[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrwegträ­ger zu schaffen, der günstige Eigenschaften für das Trag- und das Verformungsverhalten besitzt, der möglichst lang­fristig wartungsfrei ist, und dessen Sollform mit hoher Ge­nauigkeit in einem kostengünstigen Herstellungsvorgang zu verwirklichen ist.

[0014] Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Fahrwegträger der eingangs genannten Gattung darin, daß der Fahrwegträger aus Stahlkonstruktionen besteht, der mit Stahlbeton oder Spannbeton durch Verbundmittel schubfest zu einem Ver­bundträger verbunden sind, und daß die Seitenführschienen des Fahrwegträgers an die Stahlkonstruktionen angeschweißt sind.

[0015] Durch die schubfeste Verbindung der Stahlkonstruktionen mit Stahlbeton oder Spannbeton entsteht ein Verbundträger, der gegenüber Stahlträgern eine höhere Steifigkeit hat, was die Verformung infolge Verkehrslasten verringert. Die Verfor­mungen infolge unterschiedlicher Temperaturverteilung in den Fahrwegträger (z.B. durch Sonneneinstrahlung) ist ebenfalls geringer, da der Beton eine gleichmäßigere Temperatur­verteilung bewirkt.

[0016] Das Anschweißen der Seitenführschienen an die Stahlkon­struktionen des Trägers stellt eine sichere Verbindung mit langer Lebensdauer dar. Darüber hinaus können die Stahlkon­struktionen des Fahrwegträgers einzeln vorgefertigt werden und als Schalung bzw. Schalungshilfen beim Betonieren eingesetzt werden. Die Walztoleranzen der stählernen Seitenführschienen können dadurch eliminiert werden und die Sollform des Fahrwegträgers kann, wenn man einstellbare Vorrichtungen mit seitlichen Anschlägen benutzt, mit ge­ringem Aufwand sicher erzielt werden.

[0017] Darüber hinaus haben Verbundträger ein geringeres Gewicht als Spannbetonträger. Daraus ergeben sich Vorteile für die Herstellung, für die Ausrüstung der Fahrwegträger mit Statoren (Linearmotor) und für den Montagevorgang auf der Baustelle, da die Kapazitäten der Transportmittel und der Hebegeräte entsprechend kleiner ausgelegt werden können.

[0018] Zweckmäßige Weiterbildungen des Fahrwegträgers nach der Er­findung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5, deren Vorteile und Zwecke nachfolgend erörtert werden.

[0019] Die Verwendung von Stahlnadeln nach Anspruch 2 anstelle von Bewehrungsstäben oder Baustahlgewebematten ermöglicht besonders im Bereich schwer zugänglicher Stellen eine einfache und sichere Methode zur Erhöhung der Zugfestigkeit des Betons. Schwer zugängliche Stellen liegen z.B. bei den Seitenführschienen und Gleitebenen (am Obergurt) und im Bereich des Untergurtes.

[0020] Mit dem Einbau von Spanngliedern in den Beton nach Anspruch 3 kann durch nachträgliches Anspannen die Sollform des Fahrwegträger erzielt werden, wenn sie beim Herstellungs­vorgang nicht genau genug erreicht worden ist.

[0021] Die Verwendung von Betonfertigteilen nach Anspruch 4 ergibt den Vorteil, daß diese völlig getrennt von der übrigen Trägerkonstruktion hergestellt werden können und daß nach einer vorübergehenden Lagerung die Verkürzungen infolge Schwindens des Betons bereits erfolgt und beendet sind. Ohne Lagerzeit müssen die Verkürzungen als planmäßige Verformun­gen des Fahrwegträgers berücksichtigt werden. Durch Beton­fertigteile können auch die maximalen Transport- und Hebe­gewichte reduziert werden, was unter Berücksichtigung der zu errichtenden langen Fahrstrecken bedeutsam ist.

[0022] Durch die Verbindung von zwei oder mehreren Fahrwegträgern, deren Länge und Gewicht begrenzt ist, können an der Bau­stelle sogenannte Durchlaufträger erstellt werden, die in Längsrichtung von mehr als zwei Auflagerstellen (Stützen, Fundamente) getragen werden. Bei Durchlaufträgern sind die Verformungen infolge Verkehrslasten und infolge unter­schiedlicher Temperaturverteilung wesentlich geringer als bei Einfeldträgern (mit nur 2 Stützen). Es hat sich gezeigt, daß die Verbindung der Betonteile zur Erzielung der Durch­laufwirkung nicht erforderlich ist und die Verbindung der Stahlteile der aneinandergrenzenden Fahrwegträger durch Verschweißen oder Verschrauben ausreicht. Damit werden Durchlaufträger mit großer Länge verwirklicht, bei denen jedoch das Gewicht und die Länge der zur Baustelle zu transportierenden Einzelträger unterhalb der heute wirt­schaftlich vertretbaren Grenzen für Transport und Montage auf der Baustelle bleiben.

[0023] Nachfolgend werden zweckmäßige und bevorzugte Ausführungs­beispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der Zeich­nung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Verbundfahrwegträger mit einer Betonplatte am Obergurt und einem Betonkörper am Untergurt im Querschnitt

Fig. 2 einen Verbundfahrwegträger nach Fig. 1, jedoch mit modifizierter Ausbildung im Bereich der Gleitebe­nen und der Seitenführschienen und ohne Betonkör­per am Untergurt

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung zum Herstellungsvorgang

Fig. 4 einen Verbundfahrwegträger mit durchgehendem Deckblech im Querschnitt.

[0024] In Fig. 1 ist ein Verbundfahrwegträger im Querschnitt dargestellt. Die Betonplatte 1 am Obergurt 10 und der Betonkörper 1 am Untergurt 11 sind mit Hilfe von Verbund­mitteln 4 schubfest mit der Stahlkonstruktion 3 verbunden. Die unterhalb des Obergurtes 10 angeordnete Stahlkonstruk­tion 3 besteht aus zwei seitlichen Längsblechen, die mit Querschotten 7 verschweißt sind, so daß sie zusammen mit dem Untergurt eine Art Wanne ausbildet. Dadurch entsteht eine sehr tragfähige Verbundträgerkonstruktion. Die Seiten­führschienen 5 sind fest mit den beiden Stahlkonstruktionen 3 des Obergurtes 10 verschweißt. Damit ist die genaue Einhaltung der Spurweite in einer besonders dauerhaften Verbindung gewährleistet. Die Spannglieder 2 können zur Erhöhung der Tragfähigkeit, zur Verringerung der Durch­biegungen infolge Kriechens des Betons und zur nachträglichen Korrektur der Trägerform verwendet werden. Als Gleitebenen 6 dienen Stahlbleche, deren Abstandhalter 8- gleichzeitig als Verbundmittel dienen.

[0025] Mit der Anordnung von Beton 1 am Ober- und Untergurt 10;11 können die zeitabhängigen Durchbiegungen infolge Schwindens des Betons nahezu gänzlich elimiert werden.

[0026] In Fig. 2 ist eine Verbundträgerkonstruktion für den Fahrweg dargestellt, die sich von der in Fig. 1 dargestellten Kon­struktion im Bereich der Funktionskomponenten (Seitenführ­schiene 5, Gleitebene 6) und des Untergurtes 11 unterschei­det. Dabei wird jeweils am oberen Ende der Seitenführschie­nen 5 senkrecht zu diesen ein Blech angeschweißt, welches zur Lastabtragung dient und zugleich die beiden Gleitebenen 6 enthält. Diese konstruktive Ausbildung ist im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit günstiger als die in Fig. 1 dargestellte Lösung. Wegen der beengten Platzverhältnisse kann insbeson­dere der Einsatz von Beton 1 sinnvoll sein, der nicht - wie üblich - mit Bewehrungsstäben oder Baustahlgewebematten, sondern mit Stahlnadeln bewehrt ist. Der Untergurt 11 besteht aus Stahlblech und hat keinen Betonkörper. Dabei soll der Träger bei der Herstellung mit entsprechender Längen-Überhöhung gebaut werden. Bis zur Inbetriebnahme ist dann diese Überhöhung durch das Schwinden des Betons 1 im Obergurt 10 weitgehend abgebaut. Ein Untergurt 11 ohne Beton kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendet werden.

[0027] Fig. 3 verdeutlicht die Vorteile, die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundträgerkonstruktion erzielt werden. Die Herstellung erfolgt in um 180° gedrehter Lage und in Vorrichtungen 9, die - was in der Zeichnung nicht dargestellt ist - hinsichtlich ihrer Abmessungen derart einstellbar bzw. wählbar sind, daß mit ihnen die Sollform der Verbundkonstruktion vorgegeben werden kann. Da die Seitenführschienen 5 Bestandteil von zwei getrennten Stahl­konstruktionen 3 sind, können diese an den seitlichen Anschlägen der Vorrichtungen 9 fixiert werden. Dadurch werden die unvermeidlichen Dickentoleranzen der Seitenführschienen 5 aus dem Walzvorgang eliminiert, so daß die Einhaltung der durch den Abstand der beiden Seitenführschienen 5 definierten Spurweite gewährleistet ist.

[0028] Für das anschließende Betonieren der Betonplatte 1 dienen die einstellbaren Vorrichtungen 9 und die beiden Stahlkon­struktionen 3 (mit den Teilen 4 bis 6, 8) als Schalung. Die weitere, wannenartig ausgebildete Stahlkonstruktion 3 mit Querschotten 7 aus Stahl wird in getrennten Vorrichtungen gefertigt. Diese wannenartige Stahlkonstruktion 3 kann an die mit der Betonplatte 1 verbundenen beiden Stahlkonstruk­tionen 3 mit den Seitenführschienen 5 ohne Schwierigkeiten angeschweißt werden, da hierfür nur die üblichen Fertigungs- und Montagetoleranzen des Stahlbaus einzuhalten sind.

[0029] Bei dem in Fig. 4 dargestellten Querschnitt eines Verbund­fahrwegträgers sind die beiden Seitenführschienen 5 an ein durchgehendes Deckblech 14 angeschweißt, an dem auch die Verbundmittel 4 befestigt, vorzugsweise angeschweißt sind. Die Eliminierung der Dickentoleranzen der Seitenführschienen 5 wird, wie man sofort in Fig. 4 erkennt, durch die Lage der Schweißnähte 15 und deren Ausbildung gewährleistet. Das Betonieren des Betonkörpers 1 kann dann mit den üblichen baupraktischen Verfahren erfolgen, wobei die Stahlkonstruk­tion 3 teilweise als Schalung dient. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind die Funktionskomponenten bzw. -flächen (Seitenführschienen 5 und Gleitebenen 6) integraler Be­standteil einer durchgehenden (einteiligen) Stahlkonstruk­tion 3. Dies bietet auch erhebliche Vorteile für die Dauerhaftigkeit der Fahrwegträger, im Hinblick darauf, daß die Träger beim späteren Fahrbetrieb jahrzehntelang allen Witterungseinflüssen ausgesetzt sind.

[0030] An den auf Seite 2 genannten meist aus einer Stahlplatte bestehenden Konstruktionsteilen werden in Nachbarschaft zu den beiden Seitenführschienen 5 Statoren (Blechpakete) mit in deren Nuten angeordneten Kabelwicklungen äußerst lagege­nau befestigt, z.B. gemäß DE-C-34 04 061 mittels Schrauben und Distanzhülsen, so daß das elektrische Wanderfeld und die das Fahrzeug tragende Magnetwirkung erzeugt werden kann. Diese Konstruktionsteile (Stahlplatten) werden an dem Verbundträger befestigt, vorzugsweise an einem geeigneten Teil davon, z.B. einem Abstandshalter 8 angeschweißt, oder sie bilden beispielsweise einen nach unten herausragenden Teil eines Abstandshalters 8. Der Verbundträger der Erfindung verbessert die langfristig gleichbleibende Relativlage der Statoren mit Bezug auf die übrigen Funktionskomponenten Seitenführschienen 5 und Gleitebenen 6.

Ansprüche

1. Fahrwegträger für Magnetbahnen und dgl. spurgebundene Transportsysteme, an denen die Statoren von Linearmo­toren befestigbar sind und die alle Lasten, insbeson­dere infolge Tragen, Führen, Antreiben, Bremsen und Absetzen der Fahrzeuge aufnehmen, dadurch gekennzeich­net, daß der Fahrwegträger aus Stahlkonstruktionen (3) besteht, die mit Stahlbeton (1) oder Spannbeton (1) durch Verbundmittel (4) schubfest zu einem Verbund­träger verbunden sind, und daß die Seitenführschienen (5) des Fahrwegträgers an die Stahlkonstruktionen (3) angeschweißt sind.

2. Fahrwegträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton (1) zur Erhöhung der Zugfestigkeit ganz oder teilweise eine Bewehrung durch Stahlnadeln auf­weist.

3. Fahrwegträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß im Beton (1} Spannglieder (2) eingebaut sind, die nach Herstellung des Fahrwegträgers spannbar sind.

4. Fahrwegträger nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er Betonfertigteile mit einbeto­nierten Stahlteilen oder Aussparungen aufweist und diese Teile durch Schweißen, Schrauben oder Verguß mit Vergußmörtel mit den übrigen Trägerkonstruktionsteilen schubfest verbunden sind.

5. Fahrwegträger nach einem oder mehreren der obigen An­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere vorgefertigte Fahrwegträger durch Verschweißen oder Verschrauben ihrer Stahlkonstruktion (3) zu einem durchlaufenden Träger miteinander verbunden sind.

Zeichnung