-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrweg für ein spurgebundenes
Fahrzeug, insbesondere eine Magnetschwebebahn, mit einem Träger und
mit wenigstens einem an dem Träger befestigten Bauteil (Funktionsteil) zum
Führen des Fahrzeuges.
-
Aus der DE 41 15 936 A1 sind verschiedene Befestigungsmöglichkeiten für
Anbauteile an Träger gezeigt. Gemäß einer ersten Ausführungsart werden
Anbauteile mittels einer formschlüssigen Verbindung mit dem Träger
verbunden. Hierzu sind in den Anbauteilen Dorne vorgesehen, welche in
entsprechende Sacklochbohrungen des Trägers bzw. einer Einbauplatte eingeführt
werden. Die Dorne und die Sacklochbohrungen müssen einen paßgenauen
Sitz aufweisen, um eine lagegenaue Positionierung des Anbauteiles zu
ermöglichen. Hierfür ist es erforderlich, daß die Sacklochbohrungen exakt
angefertigt werden. Dies ist besonders aufwendig in der Herstellung.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der DE 41 15 936 A1 ist eine
reibschlüssige Verbindung gezeigt. Hierbei ist eine Konsolplatte an dem Träger
befestigt. An die Konsolplatte werden Anbauteile mittels dreier Schrauben,
welche in Langlöchern stecken, befestigt. Alle auftretenden Kräfte werden
durch Reibschluß übertragen. Beim Versagen einer dieser
Befestigungsschrauben ist es nicht auszuschließen, daß das Anbauteil in den
Langlöchern der Konsolplatte soweit verschoben werden, daß ein Fahrbetrieb auf
dem Träger nicht mehr oder nur eingeschränkt möglich ist.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen Fahrweg zu schaffen,
welcher einen sicheren Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs auch für den
Fall sicherstellt, daß das eigentliche Befestigungsmittel für das Anbauteil an
dem Träger versagt.
-
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Fahrweg mit den Merkmalen des
Anspruchs 1.
-
Erfindungsgemäß wird das Anbauteil reibschlüssig mit dem Träger
verbunden und beinhaltet ein Redundanzsystem, welches im Notfall zum Einsatz
kommt.
-
Durch die reibschlüssige Verbindung des Anbauteils mit dem Träger ist eine
Justierung des Anbauteils an dem Träger sehr einfach möglich. Die
Belastung auf die Befestigungselemente, zum Beispiel Schrauben, in Form von
schädlichen Scherkräften wird stark verringert bzw. vollkommen vermieden.
Um sicherzustellen, daß für den Fall, daß die reibschlüssige Verbindung
versagt, der Fehler möglichst umgehend erkannt wird, ohne daß der Fahrbetrieb
auf dem Fahrweg gefährdet ist, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß
Mittel zur hilfsweisen formschlüssigen Verbindung als Redundanzsystem
vorgesehen sind. Beim Versagen der reibschlüssigen Verbindung wirkt die
formschlüssige Verbindung. Scherkräfte wirken somit erst dann auf die
Verbindungsmittel ein, wenn das eigentliche Verbindungselement versagt.
-
Vorteilhafterweise wird das Redundanzsystem so ausgelegt oder
angeordnet, daß es detektierbar bzw. fehleroffenbarend ist und somit möglichst
schnell geeignete Maßnahmen getroffen werden können, um die
ordnungsgemäße Verbindung wiederherzustellen.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn an dem Träger Konsolen angeordnet sind,
an welchen das Anbauteil befestigt ist. In den Konsolen kann sowohl die
reibschlüssige Verbindung als auch das Redundanzsystem sehr einfach
angeordnet sein. Die Bearbeitung der Konsolen, welche üblicherweise aus
Stahl hergestellt sind, kann sowohl im eingebauten Zustand an dem Träger
erfolgen als auch vor deren Einbau in den Träger.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das Redundanzsystem ein
Bolzen ist, der am Träger bzw. an der Konsole befestigt ist und in eine
konzentrische Öffnung größeren Querschnitts des Anbauteils ragt. Alternativ
oder zusätzlich kann der Bolzen auch am Anbauteil befestigt sein und in eine
entsprechende Öffnung des Trägers bzw. der Konsole ragen. Bei einem
Versagen der eigentlichen reibschlüssigen Verbindung sackt der Bolzen
innerhalb der konzentrischen Öffnung mit größerem Querschnitt bis zum Ende
des Bolzenspiels ab. Erst wenn der Bolzen die Wandung der Öffnung
erreicht hat, wird eine formschlüssige Verbindung des Anbauteils an dem
Träger bzw. der Konsole erhalten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die
Querschnitte des Bolzens und der Öffnung rund sind und einen Unterschied im
Durchmesser von etwa 4 mm aufweisen. Der Bolzen kann dann bei einer
anfänglich konzentrischen Anordnung um 2 mm absacken. Maßgebend ist in
besonders vorteilhafter Ausführung, daß die Erfordernisse der
Fehleroffenbarung erfüllt sind, d. h. daß es für das System rechtzeitig erfaßbar ist, daß ein
Fehler in der Befestigung der Anbauteile aufgetreten ist.
-
Ist das Anbauteil an dem Träger bzw. an der Konsole angeschraubt und ist
der Durchmesser der Schraubendurchgangsbohrung deutlich größer,
insbesondere um 3 mm größer als der Schraubendurchmesser, so wird hierdurch
bewirkt, daß ein zweites Redundanzsystem entsteht. Wenn die gleitfeste
Verbindung, welche durch die Schrauben entstanden ist, versagt, so senkt
sich das Anbauteil bis zum Ende des Bolzenspiels ab. Beträgt das
Bolzenspiel beispielsweise 2 mm und würde das Schraubenspiel 3 mm zulassen, so
greift in diesem Fall der Bolzen formschlüssig ein und begrenzt die Strecke,
welche das Anbauteil absinken kann. Ein Fahrzeug, das über eine derart
abgesenkte Stelle des Anbauteils fährt, kann diese Absenkung detektieren und
signalisieren, daß an dieser Stelle die eigentliche gleitfeste Verbindung
aufgelöst ist und das Redundanzsystem wirkt. Es können daraufhin
Instandsetzungsarbeiten begonnen werden. Der Fahrbetrieb ist dadurch aber nicht
gefährdet.
-
Für den Fall, daß auch die formschlüssige Bolzenverbindung versagen
würde, würde das Anbauteil eine weitere Strecke absinken und zwar so weit, bis
das Schraubenspiel aufgebraucht ist. Bei einem Durchmesserunterschied
des Bolzens zur Öffnung von etwa 2 mm beträgt das Bolzenspiel 2 mm. Das
bedeutet, daß das Anbauteil um 2 mm absinken kann bis der Bolzen an der
Öffnung anschlägt und das Anbauteil hält. Beträgt das Schraubenspiel 3 mm,
so ist die Schraube in diesem Falle noch 1 mm von der Wandung der
Schraubendurchgangsbohrung entfernt. Bei einem Versagen des Bolzens
sinkt somit das Anbauteil um einen weiteren Millimeter ab, bis die Schraube
die Wandung der Schraubendurchgangsbohrung berührt. Diese zweite
Redundanz gibt im erfindungsgemäßen Befestigungssystem eine zusätzliche
Sicherheit. Der Betrieb des spurgebundenen Fahrzeugs ist somit äußerst
sicher durchführbar.
-
Um eine gute reibschlüssige Verbindung zwischen dem Anbauteil und dem
Träger bzw. der Konsole zu erhalten, ist vorgesehen, daß die
Verbindungsfläche am Träger bzw. der Konsole oder an dem Anbauteil eine gleitfeste
Oberflächenstruktur aufweist. Diese Oberflächenstruktur kann beispielsweise
aufgerauht sein oder eine andere Struktur haben, welche einen großen
Reibwiderstand aufweist.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Verbindungsfläche um
Träger bzw. der Konsole und/oder am Anbauteil eine gleitfeste Beschichtung,
insbesondere einen entsprechenden Anstrich aufweist. Durch einen
gleitfesten Anstrich ist die Bearbeitung der Verbindungsflächen sehr einfach
möglich. Auch bei einer Beschädigung der Oberfläche vor der Montage der
Anbauteile kann diese Oberfläche unter Umständen ausgebessert werden ohne
daß die gleitfeste Verbindung verschlechtert wird.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Anstrich auf Alkali-Zink-Silikat-Basis
erwiesen. Ein derartiger Anstrich sorgt für sehr gute Reibung zwischen den
einzelnen Bauteilen, so daß die Kraft von dem Anbauteil hervorragend auf
den Träger bzw. die Konsole übertragen werden kann.
-
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in den nachfolgenden
Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt
-
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Träger, eine Konsole und ein
Anbauteil;
-
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Verbindungsstelle im Bereich eines
Bolzens;
-
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Verbindungsstelle in Soll-Lage;
-
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Verbindungsstelle unter Wirkung des
Redundanzsystems;
-
Fig. 5 eine Verbindungsstelle im Schnitt im Bereich der
Schraubverbindung in Soll-Lage;
-
Fig. 6 einen Schnitt der Verbindungsstelle im Bereich der Schrauben
unter Wirkung des Redundanzsystems.
-
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Teil eines Betonträgers 1, eine daran
angeordnete Konsole 2 sowie ein mit der Konsole 2 verbundenes Anbauteil 3
dargestellt. Betonträger 1 und Konsole 2 sind üblicherweise fest miteinander
verbunden. Es kann hier aber auch eine Schraubverbindung angeordnet
sein, welche wie die im Folgenden beschriebene Verbindung zwischen
Konsole 2 und Anbauteil 3 aufgebaut ist. Die erfindungsgemäße Verbindung wird
anhand der Verbindungsstelle zwischen Konsole 2 und Anbauteil 3
beschrieben.
-
Sowohl die Konsole 2 als auch das Anbauteil 3 weisen jeweils eine
Verbindungsfläche auf, an welcher die beiden Teile miteinander verbunden werden.
Die Verbindung von Konsole 2 und Anbauteil 3 geschieht im wesentlichen
durch Schrauben 4, welche durch die Verbindungsfläche der Konsole 2 und
die Verbindungsfläche des Anbauteils 3 hindurchreichen. Durch die
Verschraubung werden die beiden Verbindungsflächen aneinandergepreßt und
sorgen für eine reibschlüssige Verbindung. Diese Verbindung reicht
üblicherweise für die Aufnahme der auf das Anbauteil 3 einwirkenden Kräfte und
für die Überleitung der Kräfte in die Konsole 2 und den Träger 1 aus. Als
zusätzliches Bauteil, welches als Redundanzsystem fungiert, ist ein Bolzen 5 in
dem Verbindungsteil der Konsole 2 angeordnet. Der Bolzen 5 ist fest mit der
Konsole 2 verschraubt und ragt in eine größer dimensionierte Öffnung 10 des
Anbauteils 3 hinein. In der Soll-Lage weist diese Öffnung 10 gegenüber dem
Bolzen 5 ein Lochspiel auf, welches vorzugsweise so dimensioniert ist, daß
auch im Schadensfall, d. h. wenn die Haltekraft der Schrauben 4 versagt hat,
ein Absinken des Anbauteils 3 nur bis zu einem Maß erfolgt, welches den
Fahrbetrieb des auf den Anbauteilen 3 fahrenden Fahrzeuges nicht
gefährdet.
-
In Fig. 2 ist eine Detailansicht der Verbindungsstelle im Bereich des
Bolzens 5 gezeigt. Die Konsole 2 weist eine Bohrung auf, welche den Bolzen 5
mit seinem Schaft 7 aufnimmt. Mittels einer Mutter 6 wird ein Bolzenkopf 8 in
der Konsole 2 verschraubt. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die
Konsole 2 oder umgekehrt das Anbauteil 3 eine in der Konsole 2 bzw. dem
Anbauteil 3 integrierte Erhebung aufweist, welche in eine Öffnung des
anderen Bauteils hineingreift. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bolzenkopf 8
bezüglich seiner Lage in der Öffnung 10 des korrespondierenden Bauteils
sichtbar ist, um auch eine visuelle Prüfung der Einhaltung der Soll-Lage
durchführen zu können. Ist die Soll-Lage vorhanden, so soll das Lochspiel
der Öffnung 10 in Bezug auf den Bolzenkopf 8 kreisringförmig sein. Bei
einem Versagen der Schrauben 4 wird das Lochspiel hingegen an einer Stelle
den Wert 0 annehmen und das Anbauteil 3 auf den Bolzenkopf 8 aufsitzen.
-
Um eine besonders hohe Reibkraft zu erhalten, sind die Kontaktflächen
zwischen Konsole 2 und Anbauteil 3 mit einer Beschichtung versehen.
Insbesondere hat sich eine Beschichtung auf Alkali-Zink-Silikat-Basis in Form
eines Anstriches als besonders vorteilhaft herausgestellt. Diese Beschichtung
bewirkt eine besonders hohe Reibkraft bei akzeptablen Kosten sowie
einfachen Reparaturmöglichkeiten vor Ort.
-
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Lochbild von der Konsole 2 und dem
Anbauteil 3. Die Löcher für die Schrauben 4 befinden sich in ihrer Soll-Lage
in konzentrischer Überdeckung. Gleiches gilt für die Löcher für die Bolzen 5.
Auch hier liegt eine konzentrische Überdeckung vor. Der Bolzenkopf 8 weist
einen Radius R1 auf. Die Öffnung 10, in welcher der Bolzenkopf 8 sitzt, hat
einen Radius R2, welcher größer als R1 ist. Eine Radiusdifferenz von 2 mm
hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da hierdurch der Fahrbetrieb für
das Fahrzeug nicht gefährdet ist, wenn die Anbauteile 3 auf den Bolzenkopf
8 absinken.
-
In Fig. 4 ist das Lochbild im Schadensfall gezeigt. Der Bolzen 5 kommt mit
seinem Bolzenkopf 8 hierbei zur Wirkung. Das Anbauteil 3 ist auf den
äußeren Umfang des Bolzenkopfes 8 abgesunken, wodurch der Lochspalt
zwischen der Öffnung 10 und dem Bolzenkopf 8 an dieser Stelle auf 0 reduziert
ist. Die Löcher für die Schrauben 4 sind ebenfalls nicht mehr konzentrisch
sondern gegeneinander versetzt. Sie sind aber immer noch ausreichend, um
Platz für die Schraubenschäfte darin zu finden.
-
Fig. 5 zeigt eine Detailansicht der Verbindungsstelle im Bereich der
Schrauben 4 in Soll-Lage. Die Öffnungen in der Konsole 2 und dem
Anbauteil 3 sind in konzentrischer Überdeckung. Die Schraube 4 ist über eine
Mutter 11, den Schraubenschaft 12 und den Schraubenkopf 13 mit der
Verbindungsfläche der Konsole 2 des Anbauteils 3 verschraubt. Die Kontaktflächen,
welche die Beschichtung 9, 9' aufweisen, sind in festem Kontakt miteinander
und schaffen somit die reibschlüssige Verbindung zwischen Konsole 2 und
Anbauteil 3. Die Beschichtung 9, 9' ist in dieser Ausführung sowohl auf der
Verbindungsfläche der Konsole 2 als auch auf der Verbindungsfläche des
Anbauteils 3 aufgebracht, um hier eine besonders reibfeste Verbindung zu
schaffen. Zwischen dem Schaft 12 und dem Schraubenloch 14 ist ein
ausreichender Ringspalt vorhanden. Dieser Ringspalt ist besonders vorteilhaft,
wenn er ein Maß von maximal etwa 3 mm erreichen kann, d. h. bei
konzentrischer Überdeckung einen Durchmesserunterschied von 3 mm aufweist und
somit größer ist als der Ringspalt zwischen der Öffnung 10 und dem
Bolzenkopf 8. Mit anderen Worten ist die Verschiebemöglichkeit der Schraube 4 in
dem Loch 14 derart auszulegen, daß sie größer ist als die
Verschiebemöglichkeit des Bolzens in der entsprechenden Öffnung 10.
-
In Fig. 6 ist ein Schadensfall dargestellt. Hier ist die reibschlüssige
Verbindung nicht mehr ausreichend hoch gewesen, so daß das Anbauteil 3 entlang
der Konsole 2 nach unten verschoben wurde. In der vorliegenden
Darstellung der Fig. 6 liegt das Anbauteil 3 auf dem nicht dargestellten Bolzenkopf
8 auf. Da der Ringspalt am Bolzenkopf 8 und der Öffnung 10 geringer als der
Ringspalt zwischen Schraubenschaft 12 und Schraubenloch 14 ist, sitzt das
Anbauteil 3 in dieser Darstellung noch nicht auf dem Schraubenschaft 12 auf.
Für den Fall, daß der Bolzen zusätzlich versagen sollte, besteht eine weitere
formschlüssige Redundanz darin, daß das Anbauteil 3 in diesem Falle auf
den Schraubenschaft 12 aufsitzen würde und somit eine erneute
formschlüssige Verbindung schaffen würde. Dieses zweite Redundanzsystem gibt eine
zusätzliche Sicherheit für die Befestigung der Anbauteile 3.
-
Durch die beiden eingebauten Redundanzsysteme der vorliegenden
Ausführung ist es möglich, daß das Fahrzeug, welches über die schadhafte Stelle
fährt, Informationen liefern kann in Bezug auf Einhaltung der Soll-Lage,
Erreichen des ersten Redundanzsystems und Erreichen des zweiten
Redundanzsystems. So kann beispielsweise als Reaktion auf dieses Signal bewirkt
werden, daß bei Ermittlung der Wirkung des ersten Redundanzsystems ein
Montagetrupp die reibfeste Verbindung wieder herstellt und bei Ermittlung
der Wirkung des zweiten Redundanzsystems der Fahrbetrieb aus
Sicherheitsgründen eingestellt wird.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in der Beschreibung dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann selbstverständlich insbesondere
das erste Redundanzsystem andersartig ausgeführt werden, beispielsweise
sind einzelne Formkanten in der Konsole oder dem Anbauteil möglich,
welche bei Versagen der Reibkraft zum Einsatz kommen und damit eine
formschlüssige Verbindung schaffen. Die Erfassung des Redundanzsystems
kann über einen Ringspalt oder einen Spalt anderer Form, beispielsweise
einen Rechteckspalt erfolgen. An Stelle von Bolzen können natürlich auch
andere Markierungs- und Halteelemente, wie beispielsweise Spannhülsen
oder ähnliches verwendet werden.