MAGNETSCHWEBEFAHRZEUG MIT LUFTFEDERSTEUERUNG |
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申请号 | EP05715083.1 | 申请日 | 2005-03-10 | 公开(公告)号 | EP1725441B1 | 公开(公告)日 | 2010-09-15 |
申请人 | ThyssenKrupp Transrapid GmbH; | 发明人 | HUBER, Olaf; KUNZ, Siegbert; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung betrifft ein Magnetschwebefahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Bekannte Magnetschwebefahrzeuge dieser Art enthalten in Fahrzeuglängsrichtung erstreckte Schwebegestelle, die einerseits mit den das magnetische Schweben ermöglichenden Tragmagneten verbunden sind und andererseits über Luftfedern den eigentlichen Wagenkasten mit der Fahrgastzelle abstützen. Die Luftfedern werden dabei mit einem vorgewählten Soll-Luftdruck von z. B. 8 bar betrieben und sind mit einer Luftfedersteuerung in Form einer Niveauregelung gekoppelt, die beim Betrieb zur Steuerung des Luftdrucks in der Weise dient, daß keine Querneigungen des Fahrzeugs auftreten. Dabei ist es aus Redundanzgründen üblich, die Schwebegestelle an denjenigen Stellen, an denen die Luftfedern angebracht sind, mit je zwei benachbarten, durch entsprechende Rahmenteile gebildeten Abstützstellen zu versehen und mit diesen auf je einem separaten Tragmagneten abzustützen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die vom Wagenkasten über die Luftfedern auf das Schwebegestell übertragene Last an jeder Abstützstelle normalerweise von zwei Tragmagneten aufgenommen wird, während beim Ausfall eines der beiden Tragmagnete der den anderen Tragmagneten durchfließende Strom so stark erhöht wird, daß dieser den auf den ausgefallenen Tragmagneten entfallenden Lastanteil mit übernimmt. Ein Nachteil dieses Aufbaus besteht darin, daß der nicht ausgefallene Tragmagnet, da er die volle Last übernehmen muß, für die Dauer der Störung mit einem erheblich höheren Strom als dem Nennstrom betrieben wird, um den vorgegebenen Tragspalt einzuhalten. Das erfordert eine so starke Auslegung der Tragmagnete, daß sie ohne thermische Überlastung auch einen längeren Störfall problemlos überstehen können. Denkbar wäre zwar auch eine Entlüftung der vom Ausfall betroffenen Luftfeder, doch hätte das zur Folge, daß dann von ihr keine Last mehr auf das zugehörige Tragmagnetpaar übertragen würde. Dieser Nachteil kann auch nicht dadurch beseitigt werden, daß der Druck in den Luftfedern nach Art einer üblichen Niveauregelung in Abhängigkeit von der Last im Fahrzeug, d. h. z. B. in Abhängigkeit von der Zahl der Passagiere gesteuert wird, indem der Druck in den Luftfedern bei Lasterhöhung (bzw. Lasterniedrigung) vergrößert bzw. (reduziert) wird, um den Abstand zwischen dem Wagenkasten und dem Schwebegestell konstant zu halten. Das gilt selbst dann, wenn dabei außerdem weitere Luftfedern vorgesehen sind, um auch den Abstand zwischen dem Schwebegestell und den Tragmagneten konstant zu halten, wenn beispielsweise einer der Tragmagnete ausfällt ( Demgegenüber besteht das der Erfindung zugrunde liegende, technische Problem darin, das Magnetschwebefahrzeug der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß der beim Auftreten eines Störfalls funktionsfähig bleibende Tragmagnet auch weiterhin einen Teil der über die Luftfeder übertragenen Last aufnehmen kann, ohne jedoch überlastet zu werden, selbst wenn er nicht für einen Störfall ausgelegt ist. Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß oder Druck in der Luftfeder bei Ausfall eines der beiden ihr zugeordneten Tragmagnete auf einen solchen Druck reduziert werden kann, wie der Nenn-Tragkraft des nicht ausgefallenen Tragmagneten entspricht. Da der Druck in der Luftfeder ein Maß für die auf den Tragmagneten übertragene Kraft ist, genügt in der Regel etwa eine Halbierung des üblichen Luftdrucks. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß die nicht von diesem Tragmagneten aufgenommene Last auf mehrere andere der zahlreichen (z. B. 16) Luftfedern des Magnetschwebefahrzeugs verteilt werden kann, so daß im Störfall an keinem der Tragmagnete zu hohe Belastungen auftreten. Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Statorpakete 34 zugewandte Magnetpole aufweist. Der Tragmagnet 35 stellt nicht nur das Erregerfeld bereit, sondern erfüllt auch die Funktion des Tragens und Schwebens, indem er beim Betrieb des Magnetschwebefahrzeugs 31 einen vorgegebenen Spalt 37 von z. B. 10 mm zwischen dem Tragmagneten 35 und dem Fahrweg bzw. dessen Statorpakete 34 aufrecht erhält. Zur Spurführung des Magnetschwebefahrzeugs 31 weist die Fahrwegplatte 33 seitlich angebrachte Führschienen 38 auf, denen ebenfalls an den Gestellbügeln 36 montierte Führmagnete 39 gegenüberstehen, die beim Betrieb dazu dienen, zwischen sich und der Führschiene 38 einen dem Spalt 37 entsprechenden Spalt 40 aufrechtzuerhalten. Nach Die Schwebegestellabschnitte 5 sind an ihren Enden mit Abstützelementen 5a in Form von Rahmenteilen od. dgl. versehen, die auf dem Tragmagneten 35 abgestützt sind. Dabei weist jedes Abstützelement 5a zwei in Richtung der Längsachse 3 hintereinander liegende Abstützstellen 5b ( Den Tragmagneten 35A, 35B ist je ein Regelkreis 11A, 11B zugeordnet, der dazu dient, dem zwischen dem Fahrweg 2, 3 bzw. dessen Statorpaketen 34 und den zugeordneten Polen der Tragmagnete 35 vorgesehenen Tragspalt 37 eine Größe von z. B. 10 mm zu geben, der den Schwebezustand des Magnetschwebefahrzeugs 31 herstellt. Die Bewegung des Magnetschwebefahrzeugs 31 in Richtung der Längsachse 3 erfolgt z. B. mittels des anhand der Magnetschwebefahrzeuge 31 und deren Magnetanordnungen sind dem Fachmann z. B. aus den Druckschriften Der Luftfeder 4 ist eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung 14 zugeordnet, die die nachfolgend anhand der Nach Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 14 nach Vor Inbetriebnahme des Magnetschwebefahrzeugs 1 wird die Luftfeder 4 nach Öffnen des Steuerventils 27 und bei auf Durchgang geschalteten Steuerventilen 17, 18 über die Leitung 16 auf einen vorgewählten Soll-Luftdruck eingestellt. Ist dieser erreicht, was durch den Druckschalter 28 signalisiert wird, wird das Steuerventil 27 wieder geschlossen. Das Magnetschwebefahrzeug kann nun in Betrieb genommen werden. Bei Ausfall der Tragkraft z. B. des Tragmagneten 35A am Schwebegestellabschnitt 5 erhält normalerweise der Tragmagnet 35B die doppelte Tragkraft gegenüber dem Zustand vor dem Ausfall, indem der elektrische Strom durch seine nicht dargestellte Wicklung vom zugehörigen Regelkreis 11B entsprechend erhöht wird. Im Gegensatz dazu wird erfingdungsgemäß in dieser Situation eine automatische Entlüftung der Luftfeder 4 auf einen vorgewählten Bruchteil des von der Druckluftquelle 15 gelieferten bzw. zuvor in der Luftfeder 4 hergestellten Soll-Luftdrucks (z. B. von ursprünglich 8 bar auf nur noch 3,5 bar) vorgenommen, um dadurch die ursprüngliche Tragkraft des Tragmagneten 35B wieder herzustellen bzw. die über die Luftfeder 4 auf den Tragmagneten 35B übertragene Teillast auf einen Wert einzustellen, der der Tragkraft des Tragmagneten 35B bei seinem Nennstrom entspricht. Hierzu wird das Steuerventil 17 über die Steuerleitung 23 in eine Stellung gebracht, bei der die Leitung 16 über die Drossel 19 mit der Entlüftungsleitung 21 verbunden ist, so daß die Luft aus der Luftfeder 4 über diesen Pfad entweicht. Die Steuerung des Steuerventils 17 erfolgt dabei mit Hilfe eines Fehlersignals, das der Steuerleitung 14 vom Regelkreis 11A des ausgefallenen Tragmagneten 35A aus zugeführt und z. B. dann erzeugt wird, wenn der Tragmagnet 35A stromlos wird oder ein sonstiger Fehler vorliegt. Die Entlüftung der Luftfeder 4 wird so lange fortgesetzt, bis der zugehörige Druckschalter 25 anzeigt, daß in der Leitung 16 zwischen dem geschlossenen Steuerventil 27 und der Luftfeder 4 und damit auch in der Luftfeder 4 selbst nur noch ein Bruchteil des ursprünglichen Luftdrucks vorhanden ist. Im Anschluß daran wird das Steuerventil 17 über die Steuerleitung 23 wieder auf Durchgang geschaltet und damit die Leitung 16 von der Entlüftungsleitung 21 getrennt. Die Luftfeder 4 wird nun mit einem gegenüber dem Soll-Luftdruck reduzierten Druck betrieben. Da dieser Wert vorzugsweise so gewählt wird, daß die jetzt über die Luftfeder 4 übertragene Last im wesentlichen der Tragkraft des Tragmagneten 35B entspricht, die dieser beim Nennstrom aufbringt, wird der dann nicht auf den Tragmagneten 35B entfallende Lastanteil vorzugsweise möglichst gleichmäßig auf die restlichen Tragmagnete 35 des Magnetschwebefahrzeugs 1 verteilt ( Um zu vermeiden, daß beim Versagen der bisher beschriebenen Steuereinrichtung 14, insbesondere z. B. aufgrund eines Defekts des Steuerventils 17, der Drossel 21 od. dgl., keine Entlüftung der Luftfeder 4 vorgenommen wird, ist erfindungsgemäß eine redundante Einrichtung vorgesehen, die die Teile 18, 20, 22, 24 und 26 umfaßt. Diese Einrichtung arbeitet wie folgt: Findet aufgrund der beschriebenen Fehlfunktionen eine Entlüftung der Luftfeder 4 nicht statt, wird der Strom durch die Wicklung des nicht ausgefallenen Tragmagneten 35B durch den Regelkreis 11B automatisch über den Nennstrom hinaus erhöht. Das führt im Regelkreis 11B zu einem entsprechenden Anstieg z. B. am Ausgang des betreffenden Stellgliedes. Die Regelkreise 11A, 11B werden daher zusätzlich mit Grenzwertüberwachungen in Form von Schwellwertschaltern od. dgl. versehen, die beim Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgewählten Grenzwerts, insbesondere hinsichtlich des Stroms in der Wicklung des Tragmagneten 35B, über die Steuerleitung 24 in Soll der Druck in der Leitung 16 wieder auf den Soll-Luftdruck erhöht werden, kann dies durch Betätigung des Steuerventils 27 erreicht werden, das dann die Druckluftquelle 15 mit der Luftfeder 4 verbindet, bis diese den gewünschten Soll-Luftdruck besitzt. Anschließend wird das Steuerventil 27 wieder geschlossen. In entsprechender Weise wird vorgegangen, wenn der Tragmagnet 35B anstatt des Tragmagneten 35A ausfällt. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Das gilt insbesondere für die beschriebene Lastaufteilung im Bereich der Schwebegestellabschnitte 5 bzw. der Abstützelemente 5a. Insbesondere kann diese Lastaufteilung in analoger Weise auch an beiden Längsseiten des Magnetschwebefahrzeugs 1 vorgesehen werden, wenn dieses dazu rechts und links mit entsprechenden Tragmagneten versehen ist. Wie die Lastverteilung auf die Tragmagnete 35 mit Hilfe der Luftfedern 4 erfolgt, kann im Prinzip in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des Einzelfalls entschieden werden. Auch die beispielhaft angegebenen Luftdrücke können durch andere ersetzt werden. Weiterhin kann die Ausbildung der Steuereinrichtung 14 anders, als in |