MAGNETSCHWEBEBAHN

Magnetschwebebahn

Die Erfindung betrifft eine Magnetschwebebahn der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Zur Reduzierung der Geräusche, die beim Betrieb einer Hochgeschwindigkeits- Magnetschwebebahn (400 km/h und mehr) erzeugt werden, ist es bekannt, die Fahrwegträger an verschiedenen Stellen mit flächigen Schallschutzelementen zu versehen, die z. B. als Schallabsorber, Platten- oder Hohlraumresonatoren od. dgl. ausgebildet sein können (DE 101 11 919 A1). Einer derartigen Ausbildung der Fahrwegträger liegt die Überlegung zugrunde, dass die beim Betrieb vom Fahrzeug entwickelten Geräusche auf die Fahrwegträger übertragen und von diesen an die Umgebung abgegeben werden. Es wird daher angenommen, dass durch eine Verkleidung der Fahrwegträger mit flächigen Schallschutzelementen in Form von Folien oder Platten, die gegebenenfalls unter Bildung eines Luftspalts vor den jeweiligen Trägerabschnitten montiert werden, eine deutliche Reduzierung des von den Fahrwegträgern abgestrahlten Schalls erreicht werden kann. Tatsächlich sind derartige Schallschutzmaßnahmen jedoch nicht besonders wirksam, auch wenn die Schallschutzelemente an den Ober- und/ oder Untergurten und den Seitenteilen der Träger angebracht werden.

Weitgehend wirkungslos sind ebenfalls bereits bekannte Schallschutzmaßnahmen, die darauf abzielen, den im Trag- und Führsystem einer Magnetschwebebahn erzeugten Schall einzukapseln, indem die Spalte zwischen dem Fahrzeug und den Trägern in ihren Abmessungen minimiert und labyrinthartig gestaltet werden (DE 203 18 423 Ul). Eine wesentliche Schalldämmung kann auf diese Weise selbst dann nicht erzielt werden, wenn die den Spalt begrenzenden Elemente aus Materialien mit schallschluckenden Eigenschaften hergestellt werden. Außerdem ergibt sich bei dieser Konstruktion die Gefahr der Vereisung in kalten Jahreszeiten, weshalb zusätzliche Elemente wie z. B. Heizdrähte od. dgl. eingebaut werden müssen, was die Kosten für die Herstellung und den Betrieb der Magnetschwebebahn erheblich vergrößert. Schließlich können an den Außenseiten der Fahrzeuge angebrachte Bauteile den Fahrtwiderstand erhöhen und das Aussehen der Fahrzeuge beeinträchtigen. Ausgehend davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, die Magnetschwebebahn der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass eine Übertragung des Schalls auf den Fahrweg weitgehend verhindert und eine Einkapselung des Schalls überflüssig gemacht und dadurch eine Schallausbreitung in die Umgebung der Magnetschwebebahn stärker als bisher reduziert wird.

Gelöst wird dieses Problem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass als Hauptursache für die Schallerzeu- gung weniger die Aerodynamik im Außenbereich der Fahrzeuge als vielmehr die Interaktion zwischen dem Langstator und den Magnetsystemen anzusehen ist. Mit anderen Worten scheint die Geräuschentwicklung einer mit hoher Geschwindigkeit betriebenen Magnetschwebebahn hauptsächlich in dem Raum zwischen den Trag- und Führmagneten und den diesen an den Trägern zugeordneten Bauteilen, dh den Statorpaketen und den Seitenführschienen stattzufinden. Wird dieser Raum daher erfindungsgemäß durch vorzugsweise großvolumige Schalldämpfungskörper mit hoher innerer Reibung ausgefüllt, dann wird ein großer Teil der erzeugten Schallenergie bereits in Wärme umgewandelt und damit absorbiert, bevor die Schallwellen die Fahrwegträger oder etwa zwischen diesen und dem Fahrzeug befindliche, mögliche Austrittsspalte erreichen. Die Geräuschabgabe an die Umgebung wird damit wirksam reduziert.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein übliches Magnetschwebefahrzeug im Bereich eines Gestellbügels sowie eines mit einem Langstator versehenen Fahrwegs und Fig. 2 und 3 schematische Schnitte durch den Fahrweg längs der Linie II - II der Fig. 1 in einem oberen, dicht unterhalb von Statorpaketen befindlichen Bereich und ohne Anwesenheit des Fahrzeugs.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Magnetschwebefahrzeug 1, das in üblicher Weise auf einem in Längsrichtung einer Trasse verlaufenden Fahrweg fahrbar montiert ist, der aus Stahl und/oder Beton hergestellten Trägern 2 zusammengesetzt ist, die z. B. je zwei Seitenteile 2a und einen diese verbindenden Obergurt 2b enthalten, auf dem Fahrwegplatten 3 montiert sind. Der Antrieb des Magnetschwebe- fahrzeugs 1 erfolgt mittels eines Langstator-Linearmotors, der an der Unterseite des Obergurts 2b und außerhalb der Seitenteile 2a befestigte, in dessen Längsrichtung aufeinander folgende Statorpakete 4 aufweist. Die Statorpakete 4 enthalten abwechselnd aufeinander folgende, in Fig. 1 nicht dargestellte Zähne und Nuten, in die Wicklungen 5 eingelegt sind, die mit Drehstrom variabler Amplitude und Frequenz gespeist werden. Das eigentliche Erregerfeld des Langstatormotors wird durch wenigstens ein erstes, Tragmagnete 6 aufweisendes Magnetsystem 7 erzeugt, das mit wenigstens einem seitlichen Gestellbügel 8 am Magnetschwebefahrzeug 1 befestigt ist und den in Fig. 1 nach unten offenen Nuten der Statorpakete 4 zugewandte Magnetpole aufweist. Das Magnetsystem 7 stellt nicht nur das Erregerfeld bereit, sondern erfüllt auch die Funktionen des Tragens und Schwebens, indem es beim Betrieb des Magnetschwebefahrzeugs 1 einen vorgegebenen Tragspalt von z. B. 10 mm zwischen den Tragmagneten 6 und den Statorpaketen 4 aufrecht erhält.

Zur Spurfuhrung des Magnetschwebefahrzeugs 1 sind an den Außenseiten des Ober- gurts 2b angebrachte Seitenführschienen 9 vorgesehen, denen wenigstens ein zweites, ebenfalls an den Gestellbügeln 8 montiertes und als Führmagnet wirkendes Magnetsystem 10 gegenüber steht, das beim Betrieb dazu dient, zwischen sich und der Führschiene 9 einen dem Tragspalt entsprechenden Führspalt aufrecht zu erhalten.

Die Magnetsysteme 7 und 10 bilden jeweils ein an den Gestellbügeln 8 befestiges Modul für die Funktionen "Tragen" bzw. "Führen". Es ist jedoch klar, dass am - A -

Magnetschwebefahrzeug 1 seitlich nebeneinander und in Fahrtrichtung hintereinander in der Regel eine Vielzahl derartiger Module angebracht sein kann.

Das Magnetsystem 7 für die Funktion "Tragen" enthält hintereinander angeordnete Magnetpole mit elektrisch in Reihe geschalteten Wicklungen sowie Kernen, die durch nicht gezeigte Polrücken miteinander verbunden und mittels ebenfalls nicht dargestellter Polwangen und diese durchragender Stäbe an einem Magnetrücken-Kasten 11 des Magnetsystems 7 befestigt sind. An diesem Magnetrücken-Kasten 11 greifen die Gestellbügel 8 (Fig. 1) an, die mit einem biegesteifen, Längs- und Querverbinder aufweisenden Untergestell bzw. Schweberahmen 12 verbunden sind, auf dem ein mit einer Fahrgastzelle versehener, nicht dargestellter Wagenkasten des Magnetschwebefahrzeugs 1 (Fig. 1) abgestützt ist.

Das Magnetsystem 10 enthält in entsprechender Weise Magnetpole, die von Kernen und diesen zugeordneten Wicklungen gebildet werden und an eine gemeinsame Ebene grenzen, die im Ausführungsbeispiel senkrecht zu der Ebene steht, an welche die Magnetpole des Magnetsystems 7 grenzen.

Magnetschwebefahrzeuge 1 und deren Magnetsysteme sind dem Fachmann z. B. aus den Druckschriften US-PS 4,698,895, DE 39 28 278 Al, DE 39 28 278 Al, PCT WO 97/30504 Al und DE 10 2004 056 438 Al allgemein bekannt, die hiermit der Einfachheit halber durch Referenz auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.

Im Hinblick auf die beim Betrieb der beschriebenen Magnetschwebebahn auftretenden Geräusche wird angenommen, dass als wesentliche Schallquelle ein Bereich zwischen den genuteten Statorpaketen 4 und den diesen gegenüber liegenden Tragmagneten 6 angesehen werden muss. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, diesen Bereich soweit wie möglich mit Schalldämpfungskörpern zu umgeben, um eine wirksame Schalldämpfung bereits in unmittelbarer Nähe der Schallquelle zu erzielen. Zu diesem Zweck werden erste Schalldämpfungskörper 14 in einem Raum vorgesehen, der entsprechend Fig. 1, wenn ein Träger 2 von einem Fahrzeug 1 passiert wird, zwischen dem ersten Magnetsystem 7 und dem entsprechenden Seitenteil 2a des Trägers 2 liegt. Die ersten Schalldämpfungskörper 14 werden an den Außenseiten der Seitenteile 2a befestigt und möglichst bis zu deren oberen Enden bzw. den von diesen mit den quer verlaufenden Obergurten 2b gebildeten Ecken erstreckt, so dass sie diejenigen Räume ausfüllen, die sich beim Passieren eines Fahrzeugs 1 zwischen den Außenseiten der Seitenteile 2a einerseits und den Statorpaketen 4 samt Wicklungen 5 sowie den ersten Magnetsystemen 7 andererseits ergeben, wie aus Fig. 1 klar ersicht- lieh ist.

Zur Vervollständigung der Schalldämpfung sind im Fahrzeug 1 zweite Schalldämpfungskörper 15 untergebracht. Diese Schalldämpfungskörper 15 befinden sich vor allem auf der von den Seitenteilen 2a abgewandten Außenseite des ersten Magnetsy- stems 7 und erstrecken sich so weit wie möglich, dh soweit es die räumlichen Verhältnisse in diesem Bereich zulassen, nach oben und unten derart, dass sie sowohl die Tragmagnete 6 abdecken als auch einen darunter befindlichen Teil des Magnetrücken-Kastens 11 in ausreichendem Maße ausfüllen.

Schließlich sind bei einem derzeit für am besten gehaltenen Ausführungsbeispiels auch noch dritte Schalldämpfungskörper 16 vorgesehen, die insbesondere in einem Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetsystem 6 bzw. 10 angeordnet sind, wobei sie die zweiten Schalldämpfungskörper 15 an ihren Außenseiten vorzugsweise teilweise überlappen. Die dritten Schalldämpfungskörper 16 sind vorzugsweise ebenfalls im Magnetrücken-Kasten 11 untergebracht.

Durch die zweiten und dritten Schalldämpfungskörper 15, 16 ist es möglich, die an den Tragspalt grenzenden Komponenten sowohl des Fahrwegs als auch des Fahrzeugs 1 an der von den Trägern 2 abgewandten Seite des Magnetsystems 7 und zusätzlich auch die an den Führspalt grenzenden Komponenten nach unten hin abzudecken. Damit ist die gesamte, als kritisch angesehene Schallquelle entweder durch die erfin- dungsgemäßen Schalldämpfungskörper 14, 15 und 16 und/oder durch konstruktionsbedingt ohnehin bereits vorhandene, zumindest teilweise ebenfalls schalldämmend wirkende Teile abgedeckt.

Die Schalldämpfungskörper 14 bis 16 werden, damit sie wirksam sind, einerseits als voluminöse und nicht lediglich flächige Elemente ausgebildet und andererseits aus Materialien mit hoher innerer Reibung gegenüber den erzeugten Schallwellen hergestellt. Unter "voluminös" wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass die in Richtung der Schallausbreitung gemessene Dicke der Schalldämpfungskörper 14 bis 16 ein gewisses Mindestmaß von z. B. 8 cm nicht unterschreiten sollte, wobei Dicken von 10 cm bis 20 cm derzeit für wünschenswert erachtet werden. Außerdem sollten die Schalldämpfungskörper 14 bis 16 in den kritischen, an die Magnetsysteme 7, 10 grenzenden Bereichen so ausgebildet werden, dass sie das konstruktiv nutzbare Volumen in diesen Bereichen soweit wie erforderlich und/oder möglich ausfüllen. Durch die erfindungsgemäße Kombination aus voluminösen Schalldämpfungskörpern 14 bis 16 sowohl an den Trägern 2 als auch im Fahrzeug 1 mit Materialien hoher innerer Reibung gegenüber den erzeugten Schallwellen wird erreicht, dass ein großer Teil des Schalls in den Schalldämpfungskörpern 14 bis 16 in Wärme umgewandelt und daher wirksam absorbiert bzw. vernichtet wird.

Im Übrigen zeigt Fig. 1, dass die Schalldämpfungskörper 15, 16 in den ohnehin vorhandenen, innen weitgehend hohlen, von den Gestellbügeln 8 getragenen Magnetrücken-Kästen 11 untergebracht und nach außen durch übliche Verkleidungsteile 17 abgedeckt werden können. Daher beeinflussen sie weder den optischen Gesamtein- druck des Fahrzeugs 1 und/oder Trägers 2 noch den Fahrtwiderstand des Fahrzeugs 1. Außerdem zeigt Fig. 1, dass die Träger 2 zumindest auf der einen, hier rechten Seite mit schematisch angedeuteten Halterungen 18 für Leitungen versehen sein können, die zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie vom Fahrweg auf das Fahrzeug 1 dienen und mit in diesem angeordneten, nicht gezeigten Empfangsspulen zusammen- wirken. Wie Fig. 1 zeigt, werden die ersten Schalldämpfungskörper 14 bevorzugt in dem gesamten, oberhalb der Halterangen 18 zur Verfügung stehenden Raum angeord- net.

Als Materialien für die Schalldämpfungskörper 14 bis 16 eignen sich vor allem poröse Kunst- bzw. Schaumstoffmaterialien, wobei eine Optimierung der inneren Reibung in Abhängigkeit von den im Einzelfall vorhandenen, durch Messungen zu ermittelnden Frequenzen der erzeugten Schallwellen vorgenommen werden kann. Außerdem ist es zweckmäßig, für die an den Trägern 2 befestigten Schalldämpfungskörper 14 Materialien zu verwenden, die witterungsbeständig sind und eine hohe Lebensdauer haben. Außerdem können die Schalldämpfungskörper 14 bei Bedarf aus massiven, schweren Materialien bestehen, da ihr Gewicht wegen der Befestigung an den Trägern 2 weniger bedeutsam ist. Dagegen werden die Schalldämpfungskörper 15 und 16 vorzugsweise aus Materialien mit optimalen Dämpfungs- bzw. Absorptionseigenschaften hergestellt, auch wenn dadurch die Standzeiten reduziert sind. Es wird insoweit davon ausgegangen, dass die im Fahrzeug 1 befindlichen Schalldämpfungs- körper 15, 16 während üblicher Wartungsarbeiten bei Bedarf ohne weiteres ausgetauscht werden können, während eine Erneuerung der Schalldämpfungskörper 14 längs des gesamten Fahrwegs mit einem erheblichen Aufwand verbunden wäre. Da die Schalldämpfungskörper 15 und 16 das Fahrzeuggewicht erhöhen, sollten sie außerdem aus möglichst leichten Materialien hergestellt werden.

Fig. 2 und 3 zeigen in einem schematischen Schnitt und in einer Ansicht von unten her die Abstände zwischen den Seitenteilen 2a des Trägers 2 und den im Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten des Fahrwegs angebrachten Statorpaketen 4 und Wicklungen 5. Während bei einem geraden Fahrwegabschnitt (Fig. 2) die Abstände zwischen den Seitenteilen 2a und den Statorpaketen 4 durchweg konstant sind, ergeben sich in gekrümmten Fahrwegabschnitten (Fig. 3) von den Kurvenradien abhängige Abstände. Dies ist eine Folge des Umstandes, dass die Fahrwegträger 2 eine vergleichsweise große Länge von z. B. ca. 9 m bis 25 m besitzen und in der Regel nur wenig oder gar nicht gekrümmt sind, die Seitenteile 2a des Trägers 2 als Polygonzug ausgeführt werden und nur der den Obergurt 26 einschließende Fahrzeugtisch des Trägers 2 gemäß den Radien der Trasse ausgebildet ist. Dadurch entstehen, über die Trägerlänge gesehen, unterschiedlich große Freiräume, wobei die Unterschiede mit abnehmendem Kurvenradius anwachsen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die ersten Schalldämpfungskörper 14 nur an solchen Stellen des Fahrwegs anzubringen, wo zwischen den Seitenteilen 2a und den Statorpaketen 4/Wicklungen 5 ausreichend große Freiräu- me 19 (Fig. 2) oder 20, 21 (Fig. 3) vorhanden sind. An denjenigen Stellen, wo die Abstände sehr klein sind und damit Freiräume 22 mit einer nur geringen Breite entstehen, werden die Schalldämpfungskörper 14 dagegen zweckmäßig ganz weggelassen, da sie an solchen Stellen wegen ihrer geringen Dicke ohnehin weitgehend wirkungslos wären. Das hat zur Folge, dass die Träger 2, in Fahrtrichtung betrachtet, vorzugsweise nicht durchgehend, sondern nur segmentweise mit den Schalldämpfungskörpern 14 versehen sind, was die Schalldämmungseigenschaften allerdings nur geringfügig beeinträchtigt.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausfuhrungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden könnte. Das gilt insbesondere für die Lage und Form der zweiten und dritten Schalldämpfungskörper 15 und 16. Diese könnten alternativ zu einstückigen Körpern verbunden und/oder als Ganzes einstückig hergestellt sein. Weiter ist es abweichend von Fig. 1 nicht erforderlich, für die ersten Schalldämpfungskörper 14 jeweils den gesamten zur Verfügung stehenden Raum zu nutzen, sofern ihre Dicke zur Erzielung der gewünschten Schallabsorption ausreicht. Außerdem ist es zur Begrenzung der Installationskosten zweckmäßig, die ersten Schalldämpfungskörper 14 nur in solchen Fahrwegabschnitten vorzusehen, wo eine Schalldämmung der beschriebenen Art tatsächlich erwünscht oder erforderlich ist. Weiterhin können die anhand eines Ausführungsbeispiels beschriebenen, Träger 2 sowie die auf beiden Seiten desselben im Wesentlichen symmetrisch angeordneten Antriebs- und/oder Führelemente 4, 5 und 7 bzw. 9, 10 anders ausgebildet und/oder nur zentral, in einem mittleren Teil des Fahrwegs angeordnet sein. Dementsprechend könnte das Fahrzeug 1 in die Magnetsysteme 6 und 10 aufweisenden Bereichen anders ausgebildet sein, als aus Fig. 1 ersichtlich ist. Außerdem ist in allen beschriebenen Fällen natürlich zu beachten, dass die ersten Schalldämpfungskörper 14 nicht dicker ausgebildet sein dürfen, als unter Beachtung aller denkbaren Toleranzen möglich ist, um Berührungen des Fahrzeugs 1 mit den Schalldämpfungskörpern 14 zu vermeiden. Außerdem ist klar, dass in einem Fahrzeug 1 normalerweise eine Mehrzahl von ersten und zweiten Magnetsystemen 6, 10 hintereinander angeordnet ist und in diesem Fall zweckmäßig alle diese Magnetsysteme entsprechend der obigen Beschreibung ausgebil- det sind. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.