DE19501141A1 - Luftkissenbahn auf Betonbahnkörper - Google Patents

Description

Es sind verschiedenartige Schnellbahnsysteme bekannt, mit Schiene und Rad, wie auch Magnetbahn- und Luftkissensysteme auf eigens dafür ausgelegten, sehr kostspieligen Trassen. Aber ein System zur grundlegenden Erneuerung der, bis zu 180 Jahre alten, viel wichtigeren allgemeinen Eisenbahn­ netze gibt es nicht.

Was da gemacht wird ist nicht mehr als Instandhaltung und Detailverbesserungen an einem veralteten System. Erfolge sind nicht zu übersehen, aber der Bahn laufen die Kunden weg.

Die jüngsten Bestrebungen zielen ausschließlich auf Erhö­ hung der Geschwindigkeit im Personenverkehr in Konkurrenz zum Flugnahverkehr. Dafür mußten mit hohen Kosten besonde­ re Schnellbahnstrecken, zum Teil aufgeständert, gebaut werden. Die frühere Stütze der Bahn, der Güterverkehr, ging an den Lkw verloren.

Trotz aller wortreichen Beschönigungen sind mit den Neue­ rungen unvermeidbar erhebliche Lärmprobleme verbunden und es wurden nur Teilaufgaben für Fernstrecken mit wenigen Haltestationen und Zusteigemöglichkeiten gelöst. Die Mehr­ zahl der Eisenbahnen rattert weiter vor sich hin und den Autofahrern fehlt trotz der Staus und hoher Kraftstoff­ preise jeglicher Anreiz, auf den Zug umzusteigen.

Folgende Systeme sind bekannt:
Rad auf Schiene:
Der deutsche ICE mit einem Lärmpegel von 87 bis 92 dBA in 60 m Entfernung, der französische TGV mit 92 dBA, der ja­ panische Hikari, der ohne Lok jede Wagenachse durch einen Elektromotor antreibt, mit 80 bis 90 dBA.
Magnetbahn:
Der deutsche Transrapid mit 84 dBA in 60 m Entfernung, der japanische Maglev MLU002 in Miyazaki, der im Okt.91 bei einer Testfahrt wegen ungeeigneter Gummireifen seiner Stützräder in Flammen aufging, und der japanische HSST 04 in Yokohama mit 80 bis 90 dBA.
Luftkissenbahn:
Der französische A´rotrain der Firma Bertin & Cie mit 92 dBa, der infolge seines Antriebs durch zwei Pratt & Whit­ ney Flugzeugturbinen einen hohen Lärmpegel erzeugt. Im Vergleich dazu liegt der Lärmpegel von S-Bahn und Per­ sonenzug in der Größenordnung von 75 bis 80 dBA, der von Güterzügen bei 100 dBA und mehr, wie oben in 60 m Entfer­ nung des Beobachters.
Ein Pkw erzeugt bei Tempo 100 67 dBA und ein Lkw bei Tempo 60 84 dBA.

Dagegen ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, den Lärm­ pegel und den Energiebedarf im gesamten, heute vorhandenen Eisenbahnnetz zu senken und dabei seine Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, ohne neue kostspielige Trassenführungen. Das ist finanziell natürlich nur abschnittsweise auf Teil­ strecken möglich, die nach Bewährung erweitert werden. Ein zugegeben langwieriges Verfahren, das bei erfolgreicher Durchführung der deutschen Eisenbahnindustrie Exporterfolge bringen kann.

Die Bahn wird damit gegenüber den anderen Verkehrsträgern wieder konkurrenzfähig. Der volkswirtschaftliche Nutzen einer flächendeckenden Luftkissenbahn wird schon durch die Beseitigung der sich abnutzenden Schienen, Spurkranzräder und Schotterbettung sowie durch den Verzicht auf die nicht mehr benötigten, teuren Drehgestelle weit größer als bei allen in Betrieb befindlichen oder projektierten Schnell­ bahnen.

Die Luftkissenbahn und ihr Antrieb. Stand der Technik. Der größte Fehler der einzigen, bisher seit 1965 erfolg­ reich getesteten Luftkissenbahn, des oben erwähnten fran­ zösischen A´rotrain, mit seinen nur 80 Sitzplätzen, ist das Antriebsaggregat. Sicher ist das auch der Grund dafür, daß es bisher nicht zu einer breiteren Anwendung gekommen ist. Offenbar sollte eine Luftkissenbahn unbedingt auch einen Turbinen-Propellerantrieb wie ein Flugzeug haben um zwei Funktionen, nämlich die Erzeugung der Luftkissen und den Vortrieb zu vereinen.

Das ist grundfalsch, weil die Aufgaben beider Funktionen zu unterschiedlich sind.

Das Hovercraft-System wurde auf ein Landfahrzeug übertra­ gen. Dabei wurde in Kauf genommen, daß bei Ein-und Ausfahrt an den Stationen ein zusätzliches, nach unten ausfahrbares, mit 40 kW hydraulisch betriebenes Antriebsaggregat für nie­ drige Geschwindigkeiten eingerichtet werden mußte, weil der Lärm der Turbinen in einer Bahnhofshalle unzumutbar ist und der erzeugte Luftstrom den Leuten die Hüte vom Kopf blasen würde.

Die Reisegeschwindigkeit von 350 Km/h verlangt einen Vor­ trieb von 25000 N. Der A´rotrain erreicht seine Reisege­ schwindigkeit erst nach einer Anfahrstrecke von 5 Km. Dabei verbraucht der Propellerantrieb viel mehr Energie als der Adhäsionsvortrieb einer Elektrolok.

Erfindungsgemäß wird deshalb die Philosophie des Luftturbi­ nenantriebs verlassen und eine Art von Amphibienbahn vorge­ schlagen, indem alle Waggons des Zuges auf Luftkissen glei­ ten und nur die Lokomotive mit Gummirädern in direktem Kon­ takt mit der Betonbahn läuft. Die Triebräder der Lok laufen lotrecht auf den dachförmig abgeschrägten Betonbahnflächen. Damit werden erfindungsgemäß die Vorzüge beider Systeme genutzt.

Auch die Pariser Metro fährt bekanntlich mit Luftreifen auf Beton neben den Geleisen.

Die Adhäsionslok des Luftkissenzuges besitzt erfindungsge­ mäß einzeln angetriebene und abgebremste Triebräder, wie sie anstelle starrer Radsätze bei der heutigen Bahntechnik schon manchmal verwendet werden oder geplant sind. Ein wichtiger Unterschied der erfindungsgemäßen Luftkis­ senbahn gegenüber dem A´rotrain besteht darin, daß letzte­ rer bisher nur 2 Waggons für je 40 Passagiere bei einem Gesamtgewicht von 24 to hat, während die erfindungsgemäße Bahn eine gesamte Zugkombination befördert wie alle jetzi­ gen Züge.

Weil mit der erfindungsgemäßen Beibehaltung der vorhande­ nen Eisenbahntrassen die Geschwindigkeiten niedriger als die der Schnellbahnen sind, ist die Anordnung Luftkissen­ waggons, gezogen von einer Adhäsionslok, zweckmäßig und dabei die Beschleunigung größer, weil die Traktion von Gummi auf Beton, die fünfmal höher ist als die von Stahl auf Stahl, voll genutzt werden kann.

Fahrwiderstand Stand der Technik

Bei der heutigen Eisenbahn hat der Fahrwiderstand zwischen Spurkranzrad und Schiene auf gerader Strecke eine Größen­ ordnung von 1/100stel bis 1/120stel des Waggongewichtes. Dazu addiert sich beim Anfahren das Beharrungsvermögen der Gesamtmasse des Zuges.

Bei gleichbleibender Geschwindigkeit und einem Gewicht des Waggons von 20 to muß folglich auf horizontaler Strecke ohne Kurven für jeden Waggon eine Zugkraft von 167 bis 200 kp aufgewandt werden.

Dagegen kann derselbe Waggon auf einem Luftkissen ohne große Anstrengung von einem Mann verschoben werden. Würde man ein Schienen- und ein Straßenfahrzeug gleichen Gewichtes mit gleicher Anfangsgeschwindigkeit in der Ebene frei rollen lassen, so würde das Schienenfahrzeug bis zum Stillstand rund 50 mal weiter rollen.

Ein Luftkissenfahrzeug gleichen Gewichtes würde aber unter gleichen Bedingungen praktisch nur vom Fahrtwind abge­ bremst werden weil es keine Rollreibung gibt und die Luft­ filmreibung gegen 0 geht.

Nach obigem verlangt der Fahrwiderstand eines Güterzuges mit 50 Waggons von nur je 20 to eine Zugkraft der Lokomo­ tive von 8 bis 10 to, ohne Berücksichtigung von Luftwider­ stand, Beschleunigungskräften beim Anfahren, sowie 20 bis 30% mehr für Kurvenwiderstände und ohne den Mehraufwand an Steigungen. Dafür haben die heutigen Loks eine Leistung von 2000 bis ca. 6500 kW bei einem Lokgewicht von 80 bis ca. 120 to.

Dagegen kommt die erfindungsgemäße Luftkissenbahn mit ei­ ner Traktionsleistung in der Größenordnung von 300 bis 500 kW aus, sofern ein Luftkissen-Personenzug von 6 oder 8 Waggons mit 576 oder 768 Sitzplätzen von einer gummibe­ reiften Adhäsionslok gezogen wird, deren Gewicht in einer Größenordnung von nur 15 bis 20 to liegt, was auf der Test­ strecke nachgewiesen werden kann.

Die erforderliche Leistung der Adhäsionslok hängt fast ausschließlich vom Beharrungsvermögen, also vom Gewicht des Zuges ab, natürlich auch von den Steigungen und Kurven der Trasse.

Trotz niedrigerer Leistung und geringeren Eigengewichtes erzielt die erfindungsgemäße Adhäsionslok eine höhere Be­ schleunigung als die heutige Eisenbahn. Infolgedessen werden die Beförderungszeiten kürzer bei gleicher Dauer der Stationshalte. Außerdem kann die Fahrgeschwindigkeit nach dem vollständigen erfindungsgemäßen Umbau um 20 bis 30% er­ höht werden, wie unten genauer beschrieben wird. Nur am Rande sei vermerkt, daß nach dem heutigen Gewichts/Leis­ tungs/Preisverhältnis die Lok BR 143 zwischen 3,7 und 4,1 Mill.DM kostet, während die erfindungsgemäße Adhäsionslok für nur 1,5 Mill.DM geliefert werden kann.

Das Gewicht des Luftkissenzuges, dessen Bauhöhe niedriger als heute ist, kann noch dadurch erheblich vermindert wer­ den, daß für die nichttragenden Oberkonstruktionen glasfa­ serverstärkte Kunststoffe und Sandwich-Platten Verwendung finden.

Im Gegensatz zur heutigen Bauweise ruhen Luftkissen-Waggons mit fast der gesamten Flächen ihrer Unterseite auf dem Luft­ film, so daß sie schon deshalb extrem leicht gebaut werden können.

Die Sicherheit gegen Entgleisen beruht bisher nicht zuletzt auf dem hohen Gewicht der Fahrzeuge, wodurch das nur wenige Zentimeter hohe Kreissegment des Spurkranzes auch bei höhe­ ren Geschwindigkeiten und in Kurven immer in der notwendi­ gen Position neben und an dem Gleiskopf bleibt. Die Folge dieses Prinzips ist ein hoher Verschleiß der Radreifenlauf­ fläche nicht nur durch die Rollreibung sondern auch durch die häufigen Bremsvorgänge. Auch die Spurkranzdicke vermin­ dert sich durch die Reibung am Schienenkopf, hervorgerufen durch die reibende Tangentialbewegung zwischen Spurkranz und Schiene. Die EBO, Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung enthält genaue Vorschriften, indem dort die Mindestmaße aufgeschrieben sind, die bei Abnutzung nicht unterschritten werden dürfen. Auch dies ist ein Zeichen für die Unvermeid­ barkeit der erheblichen Reibung beim Rad-Schiene-System. Dieses Problem entfällt bei dem erfindungsgemäßen Luftkis­ senbahn ebenso wie die dadurch entstehenden störenden Reib­ geräusche, besonders in Kurven.

Nachdem bei der Luftkissenbahn der Sicherheitsaspekt eines hohen Fahrzeuggewichtes keine Rolle mehr spielt, ist man frei, die Leichtbauweise konsequent anzuwenden. Außerdem wird durch geschickte Lösung des Übergangs von Waggon zu Waggon und durch eine windschlüpfige Außenkontur, durch außenhautgleiche Anordnung der Fensterverglasung, versenkte Türgriffe, flugzeugstrebenähnliche Gestaltung der Stromab­ nehmer usw. für Personenzüge ein C_w-Wert von 0,4 erreicht werden können. Dabei sollten Ingenieure des Flugzeugbaus mitarbeiten.

Die Spurführung ist beim Rad-Schiene-System sehr unvoll­ kommen gelöst und seit 180 Jahren nicht grundlegend verbes­ sert worden, so unglaublich das klingen mag. Man läßt ein­ fach dem Radsatz zwischen Spurkranz rechts und Spurkranz links ein Spiel gegenüber den beidseitigen Schienenköpfen, das sich, grob gesagt, nach den zu durchfahrenden Kurven richtet und auf geraden Strecken eine kleine seitliche Be­ wegungsfreiheit zuläßt, die ein freies Rollen ermöglichen und die Reibungsprobleme verringern soll. Das hat aber zur Folge, daß bei Hochgeschwindigkeit unerwünschte Quer­ schwingungen auftreten.

Bei der erfindungsgemäßen präzisen Spurführung (Fig. 8) mittels eines mittleren Leitstegs zusammen mit den Leiträ­ der-Paaren der Waggons ist eine enge Spurführung ohne seitliches Spiel gesichert, die auch problemlos gedämpft werden kann. Der beim französischen A´rotrain ebenfalls benutzte vertikale, mittlere Leitsteg ist dagegen für die Luftkissenbahn der vorliegenden Erfindung nicht brauchbar. Denn seine Spurführung ist infolge der dafür gebrauchten Luftkissen zu weich und nicht präzise genug und nur für geradlinige oder fast geradlinige Strecken anwendbar.

Dazu kommt beim A´rotrain der Energiebedarf für diesen zu­ sätzlichen Luftkissenluxus.

Bei der auf den heute vorhandenen kurvenreichen Trassen fahrenden erfindungsgemäßen Luftkissenbahn kann die A´ro­ train-Methode nicht funktionieren.

Deshalb benutzt die vorliegende Erfindung eine ganz andere Konstruktion, bei der der Leitsteg aus gewalztem Stahl be­ steht und auf niedrigen Füßen steht, damit der Betonbahn­ körper nicht durch Vibration beschädigt wird, und statt der Luftkissenführung ist eine Führung durch Leiträder vor­ gesehen, die nicht weich sondern in engen Kurven brauchbar ist und präzise arbeitet.

Luftkissen Stand der Technik

Das Luftkissen wird seit 25 Jahren für schwebende Fahrzeu­ ge und zum Bewegen schwerer Lasten verwendet.

Als Beispiel sei das Britische Hovercraft genannt, das über Wasser oder Land hohe Geschwindigkeiten erreicht. Für die 45 Km zwischen Calais und Ramsgate über den Ärmelkanal braucht das 170 to schwere Luftkissenfahrzeug nur 40 Minu­ ten bei niedrigem Wellengang. Aber schon bei 75 cm Wellen­ höhe wird die Geschwindigkeit auf 36 Km/h begrenzt. Dabei erzeugen seine 3000 PS starken Turbinen einen unerträgli­ chen Lärm wie ein startendes Flugzeug.

Luftkissen funktionieren nur, wenn unter seinen Begren­ zungsschürzen dauernd Luft entweicht. Bei den Ärmelkanal­ fähren, deren Schürzen ca. 900 mm hoch sind, entweichen un­ gefähr 7000 Liter/sec, die durch die Gebläse laufend er­ setzt werden müssen.

Der Überdruck in den Kissen ist mit 0,015 bis 0,04 bar nie­ drig, der dafür notwendige Gebläsedruck doppelt so hoch. Beim französischen A´rotrain, der der vorliegenden Erfin­ dung am nächsten kommt, beträgt der Druck im Kissen weniger als 0,0425 bar.

Bekannt ist auch die Anwendung der Luftkissen für den innerbetrieblichen Transport, d. h. das Verschieben schwerer Lasten auf glattem, dichtem Boden auf einem Luftfilm von einigen Hundertstel bis Zehntel Millimetern.

Es sind Geräte im Einsatz mit 360 to Tragkraft für Neutri­ nen-Detektoren, mit 60 to Tragkraft für Großtransformato­ ren, mit 10 to Tragkraft für den Wechsel schwerer Werkzeu­ ge usw. Der Vortrieb geschieht häufig durch lenkbaren Reibradantrieb, also durch Adhäsion.

Durch den Luftfilm zwischen Last und Boden wird der Rei­ bungskoeffizient auf 0,001 vermindert, so daß eine Last von einer Tonne nur eine Verschiebekraft von 1 kp erfor­ dert.

Bei einer Nutzlast von 60 to beträgt der Luftverbrauch nur 1260 Liter/min = 21 Liter/sec bei einer Leistung des Ver­ dichters von 5,5 bis 6 kWmin/m³; Der Luftdruck im Kissen ist bei dieser Anwendungsart mit ca. 2 bis 4 bar ziemlich hoch. Trotzdem ist das Geräusch der abströmenden Luft nur als leises Rauschen vernehmbar. Weil die Druckluft mittels Schlauch zugeführt wird, ist der Aktionsraum begrenzt. Es handelt sich bei diesen Anwendungsfällen um Bodeneffekt- Fluggeräte, die um Millimeter, Zentimeter oder Dezimeter von der Oberfläche abheben.

Nur der Vollständigkeit halber seien die gasgeschmierten Lager erwähnt, die mit Luft oder Helium betrieben infolge ihrer geringen Reibung z. B. in Satelliten für die Stabili­ sierungskreisel eine Drehzahl von n = 400000 ermöglichen, was für das niedrige Gewicht der Kreisel wichtig ist.

Das Luftkissen ist also mit einem weiten Feld von Anwen­ dungen bekannt, aber bisher wurde es noch nicht zur Ablö­ sung des veralteten Rad-Schiene-Systems auf den vorhande­ nen Eisenbahntrassen eingesetzt wie es die vorliegende Er­ findung vorsieht.

Erfindungsgemäß erzeugt jeder Waggon der Luftkissenbahn mittels eines eigenen Stromabnehmers und eines eigenen Elektrogebläses sein Luftkissen selber, wobei die Strom­ rückführung durch den unten beschriebenen Leitsteg ge­ schieht. Erfindungsgemäß sind aber drei Varianten der Stromversorgung für die Luftkissengebläse möglich. Erstens mittels der Stromabnehmer jedes Waggons. Das hat den Vor­ teil einer Erhöhung der Schwingungsereignisse, weil die Erregerschwingungen des Fahrdrahtes durch die Stromabneh­ mer der Waggons eines Zuges zahlreich sind und näher bei­ einander liegen und die gegenseitige Beeinflussung der Schwingungen im Sinne einer Verringerung der Schwingungs­ amplituden wirkt. Aber dabei wird der Luftwiderstand durch die höhere Zahl der Stromabnehmerbügel erhöht was unerwünscht ist. Deshalb ist erfindungsgemäß zweitens auch die Stromversorgung der Luftkissengebläse aller Waggons von der Lok aus möglich oder drittens von einem der Waggons des Zuges mit seinem dort vorzusehenden Stromabnehmer. Alle drei erfindungsgemäßen Varianten haben ihre besonde­ ren Eigenschaften, die gegeneinander abzuwägen sind. Der Spalt zwischen Waggonbodenfläche und Betonbahnoberfläche hängt von der Qualität der letzteren ab. Beim Fahren sollte der Spalt 1 bis 2 cm nicht überschreiten. Der Druck im Kissen liegt bei 0,4 bar. Die Leistung des im Waggon ein­ gebauten, gut schallisolierten Verdichters beträgt bei ei­ nem Waggongewicht von 20 to 5-6 kW, bei einem normalen Personenzug mit 6 Waggons also ca. 36 kW und zusammen mit der beschriebenen Adhäsionslok und deren 200 bis 300 kW ca. 240 bis 340 kW installierter Gesamtleistung für den gesamten Personenzug, also nur noch 1/6 bis 1/20 wenn man zum Vergleich die schwächste oder die stärkste der heuti­ gen Rad-Schienen-Loks heranzieht.

Der gesamte Luftkissenzug ist um die Hälfte leiser als die Roll- und Luftgeräusche eines Pkw, der bei 80 Km/h ca. 60 dBA erzeugt, denn die unvermeidbare Abluft erzeugt - nur unter den Fahrzeugen- ein leises Rauschen und die Ad­ häsionslok läuft mit Gummireifen auf glatter Betonbahn. Teure Radsatzantriebe und Drehgestelle fallen weg. Nur am Rande sei angemerkt, daß auch die Magnetbahn "Trans­ rapid" auf Luftkissen fahren könnte. Dabei könnten die Tragmagnete entfallen. Aber man brauchte seitliche Strom­ abnehmer für den Betrieb der Luftkissengebläse und der Langstator-Linearmotor für den Vortrieb bliebe unver­ zichtbar. So benötigt z. B. die nur 18 km lange Teststrec­ ke der japanischen Magnetbahn in Yamanashi 60 000 Magnete. Es gäbe also nur eine unwesentliche Verbilligung des teu­ ren Systems.

Teststrecke

Für den Nachweis der Brauchbarkeit des erfindungsgemäßen Systems wird aus Kostengründen im ersten Schritt damit be­ gonnen, ausgewählte Versuchsstrecken mit Brücken, Tunnels, Steigungen und durch bewohnte Gebiete dadurch herzurichten, daß zwischen den Schienen ein Betonbahnkörper gemäß dieser Erfindung eingebaut wird, der den Rad-Schienen-Verkehr nicht behindert, so daß die Strecke kompatibel für Rad und Luftkissen geeignet ist. Damit können zu Beginn Leistungs­ daten gewonnen werden, indem eine Rad-Schienen-Lok mehrere Luftkissenwaggons zieht.

Dabei werden die Entwicklungskosten für die erfindungsge­ mäße gummibereifte Adhäsionslok vorerst eingespart bis genügend Zahlenmaterial vorliegt und die technische wie auch politisch notwendige Entscheidung gefällt werden kann.

Jedenfalls kann man so risikolos mit kleinen Schritten beginnen. Auf der Teststrecke werden noch vorhandene Holzschwellen durch Spannbetonschwellen ersetzt, um den Betonbahnkörper nicht durch Holz zu schwächen.

Dort, wo auf der ausgewählten Teststrecke beschrankte Bahnübergänge unvermeidbar sind, wird der Betonbahnkörper im Bereich des kreuzenden Straßenverkehrs ohne Leitsteg ausgeführt. Weil der Luftkissenzug bei den Versuchsfahr­ ten von einer Rad-Schienen-Lok gezogen wird, kann er pro­ blemlos diese wenigen Meter überfahren. Seine Leiträder halten gegen geeignete Anschläge einen federnden Abstand von einander, der um ein geringes Maß größer ist als die Dicke des Leitsteges. Deshalb schnäbeln sie beim Durch­ fahren des beschrankten Übergangs ohne Schwierigkeit den nächsten Leitsteganfang. Die Übergänge müssen vom Testzug langsam überfahren werden. Dort läßt der Lokführer den Zug ohne Antrieb rollen.

Weichen auf der Teststrecke

Diese werden vom Luftkissen-Versuchszug nur in Geradeaus­ fahrt benutzt. Seine Geschwindigkeit wird dabei nicht ver­ mindert. Reine Rad-Schienen-Züge können dagegen die Wei­ chen wie bisher befahren. Auch hier werden die Teile des Betonbahnkörpers und des Leitsteges weggelassen, welche die Funktion der Weiche, besonders die Bewegung der in den Drehstühlen gelagerten oder elastisch federnden Weichen­ zungen oder das Überfahren von Rad-Schienen-Fahrzeugen behindern würden. Die Luftkissenwaggons gleiten auch hier infolge ihrer besonderen Eigenschaften problemlos über die notwendigen Lücken im Betonbahnkörper. Zwar steigt der Luftbedarf für Sekundenbruchteile an, weil in den Lücken etwas mehr Druckluft entweicht, doch ist dies wegen der für Luftkissen typischen Pufferwirkung ohne Bedeutung und auch unschädlich für die Konstruktion.

Nach der Erprobung und nach Entfernung von Schotter, Schwellen und Geleisen können im nächsten Schritt die Ge­ schwindigkeiten auf derselben Trasse erhöht werden, sobald der endgültige Betonbahnkörper auf mehr als Gleisbreite verbreitert und in Kurven entsprechend der nunmehr höheren Geschwindigkeiten überhöht wird.

Betonbahnkörper Stand der Technik

Der Gedanke ist ungewohnt. Aber schon die Römer hatten ge­ pflasterte Straßen mit geglätteten Rinnen für die Räder. Seit 1630 wurden in Bergwerken die längsliegenden Holzboh­ len mit Eisen beschlagen. Seit 1738 wurden gußeiserne Gleisbeläge benutzt. 1795 fuhr in England die erste Pferde­ bahn auf Schienen. 1820 wurde das Walzen der Schienen er­ funden. Es ist nicht zu erwarten, daß die 175 Jahre alte Schiene mit ihrer Reibungs- und Korrosionsabnutzung, ihrem Lärm und dem Aufwand für die Unterhaltung der Gleisbettung nach 2000 beibehalten wird. Sicher kann man auf die Bahn nicht verzichten. Aber vor 50 Jahren war noch nicht voraus zusehen, daß der Individualverkehr, Lkw und Flugzeug die Bahn im Personen- und Stückgutverkehr überflügeln würden.

Die elegant und leicht wirkende Konstruktion des aufgestän­ derten Fahrweges für den Transrapid, den A´rotrain und ähnliche Schnellbahnen ist in Wirklichkeit ein äußerst komplexes und aufwendiges Brückenbauwerk über die gesamte Länge der Trasse. Sichtbar ist nur, was über der Erde ist. Die Größe und Dicke der Fundamentplatten variiert und die Tiefe im Boden kann zwischen 1 m bis 8 m verschieden sein, abhängig von festem Boden, Sumpf oder Sand usw. Bei einem Fahrzeuggewicht von nur 20 to beträgt die Vertikallast je Pfeiler einschließlich dem Gewicht der Betonträger 100 to. Die Last in Kurven, quer zur Fahrtrichtung geht bis 18 to und in Fahrtrichtung bis 14 to infolge von Beschleunigungs- oder Bremskräften. Zudem sind diese Beanspruchungen dyna­ misch wechselnd.

Neuerdings ersetzen Betonbänder mit, in den Frischbeton eingerüttelten Betonschwellen, vorerst nur in Tunnels, die Schotterbettung auf den Schnellbahnstrecken des ICE. Die Deutsche Bahn AG plant schon, diese Betonbänder auch auf freien Strecken einzusetzen, weil sie nahezu wartunge­ frei sind. Die großen Gleisstopf- und Gleisbettreinigungs­ maschinen könnten in absehbarer Zeit arbeitslos werden. Maßnahmen gegen Wärmedehnung, wie sie bei aufgeständerten Fahrwegen unvermeidbar sind, sind bei direktem Bodenkon­ takt unnötig, weil die Temperatur des Erdbodens geringeren Schwankungen unterliegt, der Erdboden damit eine ausglei­ chende Wirkung ausübt. Betonfahrbahnen sind also bekannt, ihr System schon er­ probt.

Neu ist dagegen die erfindungsgemäße Verwendung dachför­ miger Betonbahnkörper ohne Aufständerung direkt auf dem alten Trassenboden des vorhandenen, umfangreichen Eisen­ bahnnetzes, nicht nur auf geraden Schnellstrecken sondern auch auf allen, teils sehr kurvenreichen Strecken des Nah­ verkehrs, die der Anbindung ländlicher und abseits liegen­ der Gebiete dienen, oder durch eng besiedelte Stadt- und Industriegebiete führen, deren Bewohner vom Rad-Schienen- Lärm befreit werden.

Die Oberfläche des Betonbahnkörpers wird vorzugsweise mit Epoxydharz gestrichen, wodurch die Gütezahl 4 erreicht werden kann. Diese Schutzschicht dichtet Poren der Ober­ fläche ab und glättet sie um die Wirkung des Luftfilms zu erhöhen.

Die in Abständen von einigen Jahren durchzuführende Nachbe­ handlung ist erheblich billiger als das heute notwendige Herausnehmen, Reinigen und Wiedereinsetzen der Schotterbet­ tung mit großen Maschinen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt die Fahrbahn über ihre gesamte Breite und Länge auf dem Boden und den vor­ handenen Brücken auf. Der spezifische Bodendruck wird beim Luftkissenverkehr stark vermindert. Daher bedarf es weder einer erneuten Geländevermessung noch weiterer geologischer Untersuchungen des Untergrundes, auch nicht beim Einsatz im Massengüterverkehr.

Die Investitionskosten für die Anfertigung des Betonbahn­ körpers sind nicht höher als die bei der Elektrifizierung einer Eisenbahnlinie entstehenden.

Zweckmäßig ist die bekannte kontinuierliche Herstellung des schotterlosen Betonbahnkörpers mittels Gleitschalung, wobei die Betoniermaschine auf dem schon fertiggestellten und ausreichend erhärteten Teil des Betonbahnkörpers fort­ schreitet wie es die Erhärtungszeit der Betonmischung er­ laubt. Für die Herstellung der Kurvenüberhöhung muß die Ma­ schine zusammen mit ihrer Gleitschalung nach beiden Seiten neigbar gesteuert werden, so daß nach einem vorausbestimm­ ten Übergang die Überhöhung in der Kurve schließlich er­ reicht wird um nach der Kurve und einem zurückführenden Übergang wieder in die Normallage zu kommen.

Bei diesen lasergeführten Steuerungsvorgängen wird zugleich der Leitsteg in Walzlängen mit seinen Füßen von der Maschi­ ne fortlaufend in der richtigen Höhe verlegt und nach dem Aushärten der Strecke mit der nächsten Walzlänge ver­ schweißt. Aber erst hinter der fortschreitenden Maschine werden die Schweißnähte verschliffen.

Es ist nicht Aufgabe dieser Schrift, die Vorgänge noch ge­ nauer zu beschreiben, daß z. B. die Leitstegenden für eine V- oder X-Naht vorbereitet werden und bis zum Verschweißen von einer Klammer auf Schweißabstand und in Richtung ge­ halten werden oder ähnliche Einzelheiten.

Solche Maschinen gibt es schon, die ohne erhebliche Kosten für die oben skizzierte Aufgabe umgerüstet werden können. Bei der beschriebenen "in situ"-Fertigung wird der frische Beton von Fahrzeugen nachgeführt, die ebenfalls auf der schon fertigen Trasse fahren. Besonders an Engstellen, auf Brücken und in Tunnels ist diese Methode von Vorteil.

Die Spurführung Stand der Technik

Bei der Magnetbahn Transrapid und den japanischen Magnet­ bahnen umgreift das Fahrzeug die aufgeständerte Fahrbahn beidseitig und hält die Spur durch magnetischen Abstoßef­ fekt seiner elektronisch geregelten Führmagnete, die von außen gegen Reaktionsschienen wirken, welche an den Außen­ kanten des ruhenden Fahrweges befestigt sind.

Bei der Mercedes-Benz O-Bahn, die sowohl wie ein normaler Bus auf der Straße manuell gelenkt werden kann wie auch als spurgeführter Bus, ohne die Lenktätigkeit des Fahrers, mechanisch zwangsgeführt, geschieht die Führung durch das Abrollen von Rädern an Leitstegen zu beiden Seiten des Fahrweges. Eine elektronische Spurführung längs beidseiti­ ger Leitstege ist in Planung.

Die gleiche Methode wird bei der Metro in Paris angewandt.

Immer handelt es sich um eine zweiseitige Führung. Nur der A´rotrain bildet eine Ausnahme.

Bei diesem befindet sich in der Mitte der Betonfahrbahn in Längsrichtung ein mächtiger vertikaler Leitsteg, 200 mm dick und 900 mm hoch, der mit dem Fahrbahnträger aus einem Stück in Beton gegossen wird und entsprechend hoch in das Fahrzeug eindringt, so daß der Fußboden des Fahrgastraumes ziemlich hoch gelegt werden muß und der Schwerpunkt des Wagenquerschnitts ebenfalls ungünstig hoch liegt. Gegen diesen ungeschickt konstruierten Leitsteg wirken von bei­ den Seiten zusätzliche Luftkissen des Fahrzeugs. Außer den genannten Nachteilen ist diese Methode zudem nur bei fast gerader Trassenführung möglich. Bei den kurven­ reichen Strecken der heutigen Eisenbahn versagt das System weil es zu zerstörenden Berührungen zwischen Leitsteg und Fahrzeug führen würde.

Ein weiterer Nachteil ist die komplizierte und kostspieli­ ge Herstellung. Um im Leitsteg ein dichtes Gefüge zu er­ halten, muß jeder Abschnitt des Betonbahnkörpers, von Pfei­ ler zu Pfeiler reichend, in einer Feldfabrik auf dem Kopf stehend betoniert werden. Nach der Aushärtungszeit von einigen Tagen, sobald der Abschnitt transportfähig ist, kann er um seine Längsachse um 180° gedreht und als Schwer­ transport zur Baustelle gebracht und auf die Pfeiler geho­ ben werden. Wegen der dafür notwendigen schweren Geräte ist das Verfahren teuer, aber beim aufgeständerten A´ro­ train nicht anders möglich.

Deshalb wird erfindungsgemäß unter Vermeidung der zweisei­ tigen Führung die Spurführung jedes Waggons der Luftkis­ senbahn und seiner Lok durch lose laufende Leiträderpaare zu beiden Seiten eines mittleren Leitsteges gesichert, der viel dünner und niedriger ist. Vorzugsweise werden dafür Vollgummiräder verwendet, die mit geringem Spiel gegen An­ schläge und unter Federdruck am Leitsteg mitlaufen und im vorderen und hinteren Teil des Waggons und der Lok anstel­ le der bisherigen Drehgestelle angeordnet sind. Derartige Räder sind bekannt. Sie haben sich unter härte­ sten Beanspruchungen in Kettenfahrzeugen und Panzern be­ währt. Weil sie eine schmale Lauffläche haben, kann der Leitsteg niedrig gehalten werden.

Mit dieser Anordnung wird die Konstruktion von Fahrbahn und Fahrzeugen vereinfacht und verbilligt. Entgleisungsun­ fälle sind konstruktionsbedingt ausgeschlossen. Bisher fand diese einfache Lösung bei anderen Bahnen noch keine Anwendung.

Der erfindungsgemäße Leitsteg wird vorzugsweise aus rost­ freiem oder rostgeschütztem Stahl gefertigt und dient zu­ gleich zur Stromrückführung. Der Leitsteg besitzt Füße in gleichen Abständen, die im Betonbahnkörper einbetoniert werden. Erfindungsgemäß bleibt von Fuß zu Fuß zwischen der Leitstegunterkante und dem First der dachförmigen Beton­ laufbahn ein Abstand von einigen Millimetern. Dadurch wird vermieden, daß der Betonbahnkörper durch eine mittig auf dem First befindliche, durchgehende Kerbe infolge Kerb­ wirkung geschwächt wird.

Konstruktion der Waggons Stand der Technik

Das mehr als 100 Jahre alte Maß der Spurweite von 1435 mm ermöglichte den internationalen Eisenbahnverkehr. Aber zu­ sammen mit dem Durchmesser der Spurkranzräder bestimmte es die Konstruktion der Fahrzeuge. Die Frontalansicht der Eisenbahnwaggons (Fig. 2) erinnert immer noch in fataler Weise an die Pferdekutschen des vorigen Jahrhunderts. Die Konstruktion wurde zwangsläufig in zwei Aufgabenab­ schnitte aufgeteilt, indem über dem Fahrgestell und seinen Rädern als erste Aufgabe der Nutzraum als zweite Aufgabe auszubilden war. Dabei wurde die Kastenbreite mehr als dop­ pelt so breit wie die Spurweite, so breit wie es eine dop­ pelspurige Trasse unter Berücksichtigung des Sicherheits­ abstandes in den Kurven zuließ. Die Dachhöhe über Schienen­ oberkante beträgt immer noch mehr als das 2½fache der Spurweite und die Höhe des Kastenfußbodens über Schienen­ oberkante ist größer als die Spurweite.

Das führt dazu, daß der Schwerpunkt im Vergleich mit ande­ ren Fahrzeugen viel zu hoch liegt. Nur durch eine exakte Kurvenüberhöhung werden die damit verbundenen Gefahren ge­ mildert. Aber die Kurvenüberhöhung der Schienen ist kein Allheilmittel, weil ihre Wirkung von der Geschwindigkeit abhängt. Es ist erstaunlich, daß die Konstrukteure sich nicht scheuen, moderne Schnellbahnen mit 200 und geplanten 300 Km/h mit dem veralteten Rad-Schienen-System zu betrei­ ben, und . . . die Fahrgäste sind nicht angeschnallt.

Die konstruktive Durchbildung von Fahrzeugen mit harmo­ nisch vereinigtem Fahrgestell und Nutzraum ist nur möglich, wenn das Rad-Schienen-System verlassen wird.

Erst die erfindungsgemäße Luftkissenbahn ist nicht mehr an die alte Spurweite gebunden. Ihr Schwerpunkt liegt im unte­ ren Drittel ihrer Bauhöhe (Fig. 4). Bei Benutzung in der Form von Personen- oder Güterzügen muß die Konstruktion natürlich die Weiterleitung der Zug- und Druckkräfte an den Kupplungsstellen durch die gesamte Kombination berücksich­ tigen. Das ist aber nicht schwierig.

Die Vergleichswerte mit einem modernen Pkw mittlerer Größe zeigen die absurde Rückständigkeit der Eisenbahn, die wie ein Seiltänzer über die Schienen rast. Schon die Spurweite des Pkw ist um 30 bis 50 mm breiter. Die Kastenhöhe des Pkw ist niedriger als die Spurweite des Eisenbahnwaggons. Der Kastenfußboden des Pkw liegt nur 260 mm über der Fahr­ bahn gegenüber mehr als 1 Meter beim Waggon. Das bedeutet, daß der Sitz des Pkw-Fahrers über dem Dach des Autos schweben würde, wenn er so hoch angebracht wäre wie bei der Eisenbahn. Drastischer kann man den Vergleich nicht be­ schreiben und die Modernisierung der Bahn als dringende Auf­ gabe darstellen. Mit Vorstehendem soll gezeigt werden, daß die Sicherheit moderner Schnellbahnen entscheidend auch von der Verringerung des Kippmomentes abhängt, was bisher in fast unglaublicher Weise vernachlässigt wurde.

Bremsen und Notbremsung. Stand der Technik. Bekannt ist der Bremslüftmagnet, der gleichzeitig mit dem Motor Strom erhält und so die Bremse während der Fahrt offen hält. Beim Abschalten des Stromes wird die Bremse, z. B. eine Backenbremse, selbsttätig angezogen.

Die Druckluftbremsen der Eisenbahn bestehen aus dem Brems­ zylinder, dessen Kolben auf das Bremsgestänge wirkt. Bei Druckausfall werden die Bremsen durch Federn angezogen. Bei der heutigen Eisenbahn wird jeder einzelne Waggon des Zuges durch die selbsttätige Westinghouse-Druckluftbremse gebremst, die den Waggon automatisch bremst sobald die Leitung unterbrochen wird. Der dazu im Waggon notwendige Kompressor mit Druckluftbehälter ist eine unangenehme Lärm­ quelle für die Fahrgäste. Deshalb wird bei der Luftkissenbahn nur die Adhäsionslok damit ausgerüstet. Die Bremsbacken aus Spezialguß sind verschleißabhängig und deshalb auswechselbar in Bremsschuhhaltern befestigt. Die Laufräder dienen auch als Bremsräder, wobei ihre Laufkranz­ flächen verschleißen. Neuerdings werden auch Scheibenbrem­ sen wegen der besseren Kühlung eingesetzt.

Bei elektrifizierten Bahnen bremst die Lok mit einer elek­ trischen Wirbelstrom- oder Gegenstrombremse. Die japanische Hikari-Schnellbahn, die ohne Lokomotive fährt, indem jede Wagenachse durch einen Elektromotor an­ getrieben wird, bremst mittels Wirbelstrombremsung auf je­ de Achse. Für die Notbremsung besitzt sie eine zusätzliche Schienenbremse durch Elektromagnete, die über einen Brems­ schuh direkt auf die Fahrschiene durch mechanische Reibung wirken.

Bis auf diese Notbrems-Ausnahme handelt es sich in allen obigen Fällen um die herkömmliche Rad-Schienenbremsung. Die deutsche Magnetbahn Transrapid und der Japanische Maglev MLU002 (Maglev = magnetic levitation) bremsen ohne mechanische Reibung, indem die Schubrichtung durch Umpolen des Magnetfeldes umgekehrt wird, ein ähnlicher Vorgang wie bei der Gegenstrombremse.

Bei Stillstand oder langsamer Geschwindigkeit müssen Bord­ batterien, die während der Reisegeschwindigkeit aufgeladen werden, die elektrischen Bordeinrichtungen versorgen, weil die Magnetbahnen keinen Stromabnehmer haben. Bei totalem Stromausfall fährt z. B. der Transrapid mit Hilfe der Bord­ batterien noch weitere 20 bis 30 Minuten bis zum nächsten Nothaltepunkt. Für die Notbremsung sind Gleitkufen zum mechanischen Reibungsstop in Entwicklung.

Der französische A´rotrain bremst regelbar durch hydrau­ lisch betätigte Bremsschuhe beidseitig gegen den senkrech­ ten Leitsteg. Dadurch wird auch die Positionierung auf der Haltestelle übernommen. Schlecht ist dabei das Bremsen ge­ gen Beton. In bewohnten Gebieten läuft der A´rotrain mit niedriger Geschwindigkeit ohne den unzumutbar lärmenden Turbinenantrieb, der ganz abgestellt wird. Dort läuft der Zug - wie oben erwähnt - mit einem hydraulischen Hilfsan­ trieb auf, in der Höhe verstellbaren Rädern.

Die Bremsung bei Reisegeschwindigkeit geschieht durch Schubumkehr des Turbinentriebwerkes wie bei einem landen­ den Flugzeug mit entsprechender Lärmentwicklung. Bei einer Geschwindigkeit von 360 Km/h hat der Bremsweg bis zum Halt eine Länge von 3500 m.

Bei einer Notbremsung wegen erkannter Hindernisse, einem auf die Bahn gefallenen Baum, heruntergefallener Stark­ stromleitung oder defekter Betonbahn, kann der A´rotrain alle Bremssysteme zugleich betätigen, die Schubumkehr, die Reibungsbremse am Leitsteg und durch Absenken des Fahr­ zeugs durch Unterbrechung der Luftzufuhr in die Kissen, wo­ bei der A´rotrain mittels Holzkufen auf der Betonbahn rutscht. Sogar Bremsfallschirme sind eingebaut. Damit wird im Extremfall erreicht, daß der Zug aus 360 Km/h schon nach 500 bis 600 m zum Stillstand kommt. Nach einem sol­ chen Notfall sind die Luftkissenschürzen und die Holzkufen so stark verschlissen, daß sie ausgetauscht werden müssen, wie die Versuche auf der Teststrecke gezeigt haben. Es ist anzunehmen, daß es bei nicht angeschnallten Passagieren zu ernsten Verletzungen kommt.

Bei der erfindungsgemäßen Luftkissenbahn kann wegen der im Vergleich niedrigeren Geschwindigkeit, die nur 20 bis 30% höher sein soll als bei der heutigen Eisenbahn, die bei Gefällstrecken oder vor der Stationseinfahrt notwendige Geschwindigkeitsminderung von der Adhäsionslok in bekann­ ter Weise vorgenommen werden.

Wo das nicht ausreicht, bedient der Lokführer die erfin­ dungsgemäß vorgesehenen, regelbaren Backenbremsen unter allen Waggons, die beidseitig gegen den stählernen Leit­ steg wirken, gegen den sie hydraulisch oder durch Luft­ druck nach Bedarf regelbar angedrückt werden. (In den Zeichnungen nicht dargestellt.)

Für die langsame Einfahrt in die Station besitzt jeder Luftkissenwaggon erfindungsgemäß im vorderen wie im hinte­ ren Wagenteil je ein ausfahrbares Stützräderpaar. Bei ge­ ringer Geschwindigkeit kann der Lokführer durch Fernbedie­ nung die Stützräder aller Waggons entriegeln und in ihre untere Endposition ausfahren, wobei gleichzeitig der Luft­ kissendruck gedrosselt wird. Der dafür notwendige Hub der Stützräder ist gering. Weil der Luftspalt zwischen Luft­ kissen und Betonbahnoberfläche nur 1 bis 2 cm beträgt, ge­ nügt ein Hub von ca. 6 bis 8 cm (Fig. 13). Die Treibräder der Lok und die bremsfähigen Stützräder übernehmen dann das sanfte Bremsen und Anhalten am Bahnsteig.

Beim Stationshalt bleibt der nur gedrosselte Luftkissen­ druck erhalten, um beim Anfahren schneller wieder auf sei­ nen Betriebsdruck erhöht werden zu können. Die unvermeid­ bare Abluft entsteht dabei mit mäßigem Volumen unter den Waggons, also unter dem Niveau des Bahnsteigs. Sie ist kaum hörbar und belästigt das Publikum nicht. Erst kurz vor dem Anfahren tragen die Luftkissen die Waggons wieder, wobei gleichzeitig die Stützräder in ihre obere Ausgangs­ position zurück gehoben und verriegelt werden, indem vor­ zugsweise der sich wieder aufbauende Luftdruck unter die Kolben der Luftzylinder wirkt, die jedem Stützrad zuge­ ordnet sind. (Fig. 13). Erfindungsgemäß kann anstelle der Druckluftkolben eine hydraulische Vorrichtung die verti­ kale Stützradbewegung übernehmen.

Das Anfahren des Luftkissenzuges erfolgt zügiger und ge­ räuschloser als bei allen heutigen Bahnsystemen. Bei Stromausfall und dem Ausfall der Luftkissen werden alle Stützräder des Zuges automatisch entriegelt, weil auch der Luftdruck entweicht, der die Verriegelung mittels Zylinder und Kolben bewirkt. Bei der erfindungsgemäß al­ ternativ vorgesehenen hydraulischen Stützradbetätigung mit elektromagnetischer Verriegelung werden die Stützräder bei Stromausfall ebenfalls für ihre Abwärtsbewegung frei. In jedem Fall fahren die Stützräder selbsttätig unter Feder­ druck in ihre untere Endstellung und in Kontakt zur Fahr­ bahn. Die Stützräder tragen dann den Zug, der bis zum Stillstand ausrollen kann, wie es bei diesem seltenen Störfall auch andere Elektrozüge tun. Es sei denn, der Lokführer hält den Zug mittels seiner Westinghousebremse vorzeitig an. Nach Beseitigung des Stromausfalls und Wie­ derherstellung der Luftkissenfunktion werden die Stützrä­ der automatisch durch ihre Luftzylinderkolben oder hydrau­ lisch gegen vorerwähnten Federdruck in ihre obere Aus­ gangsposition zurückgeführt und verriegelt, entweder durch Luftzylinderkolben oder elektromagnetisch.

Bei einer Notbremsung, die vom Lokführer durch den Druck auf einen einzigen roten Notknopf ausgelöst wird, bleiben die Stützräder in ihrer oberen, verriegelten Position. Die Luftkissen werden abgeschaltet, ihre Druckluft entweicht. Die Waggons senken sich auf Gleitkufen ab und bremsen durch Gleitreibung auf der Betonbahn zusammen mit der vollge­ bremsten Lok und den Backenbremsen gegen den stählernen Leitsteg. Dabei wird die Bremsstrecke auf rund 1/3 der heu­ tigen Notbremsstrecke von Rad-Schienenzügen reduziert. Für die Notbremsung ist die Adhäsionslok mit Gummireifen ausgerüstet, die mit nicht brennbarem Material verstärkt sind.

Kupplungen und Puffer Stand der Technik

Üblich sind getrennte Zug- und Stoßvorrichtungen. Zur Auf­ nahme von Druck- und Stoßkräften sind an beiden Waggonen­ den Puffer angebracht, deren rohrförmige Teile sich inein­ anderschieben und mit Wickelfedern gefedert sind. In der Mittenachse, zwischen je zwei Puffern, befindet sich die Eisenbahnkupplung, bestehend aus Zughaken und Schraubkupp­ lung, deren Schraubgewinde ein schmutzunempfindliches Rundgewinde ist. Der Bahnarbeiter muß, sich zwischen bei­ den zu kuppelnden Waggons unter den Puffern durchbückend, den schweren Kupplungsbügel über den Zughaken hängen und die Kupplungsspindel festdrehen. Eine gefährliche, un­ fallträchtige Arbeit, besonders solange die Waggons noch nicht nahe genug zueinander geschoben sind. Dabei hat der Lokführer eine große Verantwortung.

Trotz dieser Nachteile wird bei der erfindungsgemäßen Luftkissenbahn die bisherige Kupplung in unveränderter Form beibehalten, solange noch keine einwandfrei funktio­ nierende automatische Kupplung, die international verwen­ det wird, entwickelt werden konnte. Dies, obwohl schon, auch in jüngster Zeit wieder, Unfälle durch nachlässiges Kuppeln vorgekommen sind, wobei auf freier Strecke stehen gebliebene Waggons, die sich abgehängt hatten, ein gefähr­ liches Hindernis bildeten. Der nachfolgende Zug fuhr auf und sein Lokführer kam zu Tode.

Dagegen werden erfindungsgemäß als Puffer Kissen aus Rei­ fengummi nach dem Prinzip der Hohlkammerreifen vorgesehen, die mehrfach gefaltet sind und einen größtmöglichen mitt­ leren Bereich der Stirnfläche des Waggons einnehmen. Sie funktionieren ähnlich wie Fender, die beim Anlegen von Schiffen zwischen Schiff und Mauer hängen und große Kräfte aufnehmen müssen. Diese Pufferkissen sind vorzugsweise seitlich begrenzt-beweglich aufgehängt und stoßen gegen das Pufferkissen des nächsten Waggons mit einem, durch das Festschrauben der Kupplungsspindel begrenzten Druck. Das Pufferkissen befindet sich über der Kupplung und drückt sich in Fahrbahnkurven in das Nachbarkissen ein. Es arbei­ tet geräuschlos auch am Rangierberg. Für den Bahnarbeiter ist es ungefährlicher weil es über der Kupplung angeordnet ist. Die Weiterleitung der Stoßkräfte in den Rahmen des Waggons muß bei dessen Konstruktion beachtet werden. Die Mittelpuffer behindern den Personenübergang zwischen den Waggons nicht (Fig. 10).

Schienengleiche, beschrankte Bahnübergänge Stand der Technik

Die im Eisenbahnnetz immer noch häufigen schienengleichen Bahnübergänge müssen wegen ihrer Belastung durch den Stra­ ßenverkehr regelmäßig gewartet werden, was meist in den Nachtstunden geschieht. Beim Übergang zur erfindungsgemä­ ßen Luftkissenbahn ändert sich das nicht, weil das vorhan­ dene Verkehrsnetz beibehalten wird.

Dagegen werden folgende Änderungen erfindungsgemäß notwen­ dig.

Über die gesamte Breite des Bahnübergangs wird im Beton­ bahnkörper eine schmale Grube in der Mittellinie der Fahr­ bahn und in Fahrtrichtung angebracht, deren Grubenboden ein Gefälle für den Ablauf des Regenwassers und geeignete Abflüsse besitzt. Bei Kälte wird die Grube durch einen Elektro-Heizdraht, vorzugsweise in Spulenform, auf einer Temperatur von mehr als 0°C gehalten. Bei geöffneter Schranke diene die Grube zur Aufnahme des, im Bereich des Bahnübergangs versenkbaren Leitsteges. Dort besitzt dieser eine obere, schmale Kopf- oder Abdeckplatte, die so posi­ tioniert ist, daß sie bei geschlossener Schranke und in der oberen Stellung des Leitsteges die Leiträder des Zuges nicht stört. Zum einen begrenzt die Kopfplatte die tiefste Position des Leitsteges und zum anderen deckt sie die Gru­ be ab und nimmt die Lasten des Straßenverkehrs auf. Damit kann der Straßenverkehr die geöffneten Schranken passieren. Der Leitsteg wird bei seiner Vertikalbewegung mit geringem Spiel zwischen beidseitig angeordneten Gleitschienen ge­ führt. Er ist bei seiner geringen aber präzisen Auf- oder Abwärtsbewegung mit dem Betätigungsmechanismus der Schran­ ke über eine drehbare Welle, vorzugsweise einem starkwan­ digen Rohr mechanisch gekoppelt. Auch der in der Grube be­ findliche Betätigungsmechanismus bedient sich ausschließ­ lich mechanischer Mittel weil diese selbst bei großer Ver­ schmutzung störungsfrei arbeiten und funktionssicherer sind als hydraulische oder elektronische Vorrichtungen. Bei der vorliegenden Aufgabe, die Erschütterungen des Schwerlastverkehrs und des Bahnverkehrs bei allen Wetter- und Schmutzverhältnissen störungsfrei zu überstehen, wird deshalb auch auf längsverschiebliche Stangen verzichtet und für die Kopplung der Leitstegbewegung mit den Schran­ ken die erwähnte, unempfindliche, in festen Lagern dreh­ bare Welle gewählt, die unter Flur angeordnet ist. Auch das damit verbundene Hebelsystem bewegt sich nur in stö­ rungsfreien Lagern ohne enge Toleranzen und nur mit einer Drehbewegung von weniger als 120°. Bei sich schließender Schranke wird der Leitsteg zwangsläufig in seine obere be­ grenzte Endstellung angehoben und bildet dort die ununter­ brochene Fortsetzung des festen Leitsteges auf dem Beton­ bahnkörper.

Weichen Stand der Technik

Bei Rad-Schienen-Bahnen sind Einfachweichen, einseitige und zweiseitige Doppelweichen, einfache und Doppelkreuz­ weichen bekannt. Die Bauart dieser Systeme ist für die Luftkissenbahn wegen des Leitsteges auf ihrem Betonbahn­ körper unbrauchbar. Aus diesem Grund sind für die ersten Teststrecken, auf denen die Brauchbarkeit des Erfindungs­ gegenstandes nachgewiesen werden soll, vorzugsweise im ersten Schritt Trassen ohne wichtige Weichen auszuwählen. Der deutsche Transrapid benutzt bei seiner aufgeständer­ ten Betonbahn Weichen aus elastisch biegsamem Stahl,die über ihre Länge entsprechend der Biegelinie in 20 sec. hydraulisch umgestellt werden können. In Geradeaus-Stel­ lung sind diese Weichen mit Reisegeschwindigkeit befahr­ bar.

Der französische A´rotrain hat auf seiner Teststrecke nördlich von Orl´ans bisher auf Weichen verzichtet. Aber hier wird das Biegen nur des Leitsteges über der fixiert bleibenden, die Fahrzeuge tragenden Betonbahn vorgeschla­ gen. Außerdem ist geplant, für die seitliche Verlagerung, z. B. in das Depot, die Betonbahn als Ganzes zusammen mit dem fest aufliegenden Zug seitlich parallel zu verschie­ ben, was wegen der hohen Gewichte von Fahrbahn + Fahrzeug nicht einfach ist.

Auch die japanische Firma Nippon Koku K.K. schlägt eine seitliche Parallelverschiebung der Schienen durch Hydrau­ likzylinder vor zur schnelleren Weichenverstellung auf engem Raum.

Eine deutsche Patentanmeldung beschreibt eine Parallel­ verschiebung als Schlittenweiche, sowie eine einseitige Doppelweiche, bei der sich der Weichenkomplex um einen zentralen Drehpunkt als sogenannte Schwenkplattenweiche dreht, und schließlich eine Pendelweiche, bei der die Fahrbahnen um Gelenke pendelartig schwenken, ähnlich der Drehstuhlweichen bei der heutigen Eisenbahn.

Die Mercedes-Benz O-Bahn benutzt sogenannte Hubkantenwei­ chen, die bei Geradeaus-Fahrt in der Fahrbahn abgesenkt liegen und bei Benutzung der Weiche hydraulisch angehoben werden. Weil auch hier die Fahrzeugführung auf beiden Sei­ ten des Fahrzeugs geschieht, muß beim Abweichen von der Geradeaus-Fahrt zugleich die störende innere Geradeaus- Fahrtkante abgesenkt werden. Das System ist nur bei Wei­ chengeschwindigkeiten bis höchstens 40 Km/h anwendbar, was für die O-Bahn ausreicht.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Luftkissenbahnweiche erlaubt ebenfalls das Schwenken eines biegsamen Leitste­ ges, vorzugsweise, wie oben erwähnt, in Stahlbauweise, auf der ruhenden Betonbahn gleitend. Der auf der Strecke beid­ seitig dachförmig abgeschrägte Betonbahnkörper ist im Schwenkbereich der Weiche erfindungsgemäß flach und eben, um das Gleiten des Leitsteges zu ermöglichen.

Aber im Unterschied zum Vorschlag des französischen A´ro­ train ist die ebene Schwenkfläche des Betonbahnkörpers der Luftkissenbahnweiche vertieft angeordnet und für die Ent­ wässerung mit eingearbeiteten Rinnen an geeigneten Stellen versehen. Im Schwenkbereich des biegsamen Leitsteges wird die Dachform des Betonbahnkörpers durch starkwandige, ent­ sprechend ausgebildete Trapezbleche hergestellt, die beid­ seitig am elastischen Leitsteg befestigt, diesen nicht am Biegen und die Weiche nicht am umstellen hindern. Der Leitsteg gleitet mit seinen Trapezblechen auf der vertief­ ten Ebene des Schwenkbereiches und stellt in seinen Endpo­ sitionen einen ungestörten Übergang für die Luftkissen der Waggons und die Loktreibräder sicher. Aus geometrischen Gründen entstehen bei dieser Konstruktion in den Endstel­ lungen der Weiche schmale, keilförmige Öffnungen zwischen Blechkante und Blechkante, die vermieden werden, wenn man die Trapezbleche überlappt anordnet. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise darauf verzichtet, weil die schlitzförmigen Öffnungen so schmal sind, daß die Funktion der Luftkissen im Bereich der Weiche ungestört bleibt und die Loktreib­ räder erschütterungsfrei darüber fahren. In ihren jewei­ ligen Endstellungen schieben sich die Trapezbleche mit ihrem äußeren Rand unter stabile Halterungen um ein Kippen des Leitsteges zu vermeiden, das durch den seitlichen Druck der Leiträder beim Überfahren der Weiche verursacht werden könnte. Diese Halterungen sind außerhalb des Fahr­ bereichs angeordnet. Je nach den örtlichen Gegebenheiten erfolgt das Umstellen der Weiche in bekannter Weise vom Stellwerk aus oder auf elektromagnetischem Wege vom Lok­ führer, wie es bei Straßenbahnen häufig ist. In den End­ stellungen wird der Leitsteg selbsttätig verriegelt und unmittelbar vor dem Umstellen elektromagnetisch entrie­ gelt. Die beschriebene elastische Leitstegweiche kann bei Geradeaus-Fahrt mit ungeminderter Geschwindigkeit befah­ ren werden. Wie bei allen bekannten Weichem muß auch hier bei Änderung der Fahrtrichtung die Geschwindigkeit ermä­ ßigt werden.

Auch die, aus dem inzwischen abgelaufenen, oben erwähn­ ten deutschen Patent bekannten Parallelverschiebe- und Schwenkplattenweichen sind bei der Luftkissenbahn mit ihrem Leitsteg in entsprechend modifizierter Form an­ wendbar. (Fig. 18 und 19).

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung im Folgenden mit erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen in Gegenüber­ stellung zum Stand der Technik näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Stand der Technik des heutigen Rad-Schiene- Systems in zwei Abbildungen.

Fig. 2 in Frontalansicht ein Beispiel für den Stand der Technik mit dem Fahrwerk und dem Nutzraum der heutigen Eisenbahn.

Fig. 3 in Frontalansicht einen herkömmlichen, auf Rad und Schiene laufenden Reisezugwaggon auf einer kompatiblen Versuchsstrecke, die zwischen den Schienen auch für den Einsatz von Luftkissenfahrzeugen eingerichtet ist.

Fig. 4 in Frontalansicht einen Luftkissenwaggon, der nach Beseitigung von Schienen, Schwellen und Schotter auf der vorhandenen, sonst unveränderten Trasse auf verbreiter­ tem Betonbahnkörper fährt.

Fig. 5 in Seiten- und Frontalansicht als Stand der Tech­ nik eine Lokomotive der Baureihe 143, wie sie im Nahver­ kehr für Reisezüge bis zu 120 km/h aber auch für Güterzü­ ge benutzt wird.

Fig. 6 in Seiten- und Frontalansicht im gleichen Maß­ stab wie in Fig. 5 als Größenvergleich eine Adhäsionslok für die Traktion von Luftkissenzügen bis zu 160 Km/h.

Fig. 7 in Seiten- und Frontalansicht sowie in schema­ tisch angedeuteter Draufsicht einen Luftkissen-Reisezug­ waggon für bis zu 160 km/h.

Fig. 8 in Frontalansicht, zum Teil im Schnitt, den Be­ tonbahnkörper mit Leitsteg und Leiträdern.

Fig. 9 in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, die Anord­ nung des Leitsteges mit seinen Füßen auf, bzw. in dem Be­ tonbahn-körper sowie ein Leitrad.

Fig. 10 in Seiten- und Draufsicht die Kupplungsstelle von zwei Luftkissen-Reisezugwagen mit Pufferkissen, schall­ isoliertem Verdichterraum und windschlüpfigem Übergang von Waggon zu Waggon.

Fig. 11 in Frontalansicht die Stützräder des Luftkissen­ waggons, nach unten ausgefahren und auf dem Betonbahnkör­ per (geschnitten dargestellt) fahrend.

Fig. 12 in Draufsicht die Stützräder in ihren Rahmen, die miteinander durch eine Gelenkwelle verbunden sind.

Fig. 13 in der linken Seitenansicht ein Stützrad in der unteren Endposition in Kontakt mit der Oberfläche des Be­ tonbahnkörpers und in der rechten Seitenansicht in ange­ hobenem Zustand.

Fig. 14 in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, ein Kraftfahrzeug beim Befahren eines Bahnüberganges mit im Betonbahnkörper versenkten Leitsteg bei geöffneter Schranke (nicht dargestellt).

Fig. 15 in der gleichen Ansicht wie in Fig. 14 den Bahn­ übergang bei geschlossener Schranke (nicht abgebildet) beim Befahren durch die Adhäsionslok, von der nur die Triebräder und die Leiträder bei hochgefahrenem Leitsteg abgebildet sind, sowie dessen Betätigungsmechanismus.

Fig. 16 in Draufsicht einen Schnitt durch den Betäti­ gungsmechanismus des versenkbaren Leitsteges.

Fig. 17 in Seitenansicht den Bahnübergang mit einer ge­ schlossenen Halbschranke, den Lagerblöcken für den Betäti­ gungsmechanismus des versenkbaren Leitsteges und eine vorüberfahrende Luftkissenbahn.

Fig. 18 in Draufsicht eine Parallelverschiebe- oder Schlittenweiche, links in Geradeausfahrtstellung, rechts in Rechtsabfahrtstellung.

Fig. 19 in Draufsicht eine Schwenkplattenweiche, oben in Geradeausfahrtstellung, unten in Rechtsabfahrtstellung.

Fig. 20 in Draufsicht eine Leitstegbiegeweiche, oben in Geradeausfahrtstellung, unten in Rechtsabfahrtstellung, sowie je einen Schnitt durch die dachförmige Fahrbahn im Weichenbereich und die geometrisch bedingte Überlappung der Fahrbahnsegmente.

Beschreibung der Fig. 1 bis 20

Die Fig. 1 zeigt in ihrer oberen Abbildung den Stand der Technik des Rad-Schienen-Systems. Die Berührungsfläche zwischen Spurkranz und Schienenkopf ist gestrichelt her­ vorgehoben. Weil die Drehradien verschiedener Punkte die­ ser Berührungsfläche verschieden lang sind, entsteht trotz gleicher Drehzahl eine tangentiale Reibung, sobald Spur­ kranz und Schienenkopf zur Berührung kommen.

In der unteren Abbildung der Fig. 1 ist ebenfalls als Stand der Technik das beabsichtigte Spiel zwischen Spurkranz und Schienenkopf mit "a" bezeichnet. Das Maß "a" soll die Rei­ bungsprobleme verringern, führt aber, vor allem bei Hoch­ geschwindigkeit, zu unerwünschten Querschwingungen, die nicht gedämpft werden können.

Die Fig. 2 zeigt als Stand der Technik die Zweiteilung der Rad-Schienen-Fahrzeuge, wobei die Konstrukteure des Fahr­ gestelles unter dem Zwang der international gültigen Spur­ weite von 1435 mm arbeiten müssen und die Konstrukteure des Nutzraumes gezwungen sind, ihren Kastenfußboden über den Durchmesser der Spurkränze zu erheben, wenn sie nicht im Nutzrauminneren unschöne und beengende Radkästen in Kauf nehmen wollen. So entsteht durch konstruktionsein­ engende Zwänge das an eine Kutsche erinnernde heutige Fahrzeug mit zu hohem Schwerpunkt und zu großem Kippmo­ ment.

Die Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel einer Teststrecke, auf der Betriebsdatenvergleiche zwi­ schen Rad-Schienen-Waggons und Luftkissenfahrzeugen er­ faßt werden können. Der Betonbahnkörper 2 hat eine, nach beiden Seiten um 3% geneigte dachförmige Fahrbahnoberflä­ che zum seitlichen Abfluß des Regenwassers und einen mit­ tigen Leitsteg 3 für die Spurführung. Die Luftkissen 1 sind angedeutet. Die Gleitkufen 4 dienen der Notbremsung durch Gleitreibung auf der Betonbahnoberfläche und als Auflager bei Stillstand. Sie sind vorzugsweise aus Holz gefertigt und nach zwei oder drei Notbremsungen auszuwech­ seln. Die Gleitkufen 4 erzeugen keine Schaden auf der Fahrbahnoberflache.

Der Betonbahnkörper 2 ist wegen der Schienen auf der Test­ strecke schmal, aber für die Versuchsfahrten ausreichend. Der Luftkissenversuchszug wird von einer üblichen Rad- Schienen-Lok gezogen.

Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäß end­ gültigen Ausbau einer Luftkissenbahn nach Beseitigung von Schotter, Schwellen und Schienen. Im Vergleich zu Fig. 3 ist offensichtlich, daß der Schwerpunkt des Luftkissen­ waggons erheblich niedriger liegt als beim Rad-Schienen- Fahrzeug. Außerdem zeigt die Fig. 4, daß bei unverändertem Fahrbahnmittenabstand der vorhandenen, unveränderten Tras­ se zum Nebengleis die Auflagebreite der Luftkissen 1 viel größer als die heutige Schienenspurweite ist. Beide Fakto­ ren erhöhen die Fahrsicherheit. Zur Kurvenüberhöhung wird der Betonbahnkörper 2 mit seinem Leitsteg 3 um den erfor­ derlichen Überhöhungswinkel geschwenkt. Jede derartige Überhöhung wird in bekannter Weise durch eine Überhöhungs­ rampe vermittelt. Dabei ist zu beachten, daß das Luftkis­ senfahrzeug nach Fig. 4 um 20 bis 30% schneller fährt als der Rad-Schienen-Zug heute.

Die Fig. 5 zeigt als Stand der Technik eine vierachsige Lok 143 mit Radsatzantrieb und einer Leistung von 3540 kW, einem Gewicht von 82,5 to und einer Geschwindigkeit bis 125 Km/h.

Die Fig. 6 zeigt im gleichen Maßstab als Größenvergleich zu Fig. 5 eine erfindungsgemäße Adhäsionslok 7 mit Einzelan­ trieb ihrer zehn Triebräder 6, die bremsfähig sind. Ihre Leistung beträgt 10×60 kW = 600 kW gesamt, also nur wenig mehr als 1/6 der Lok aus Fig. 5. Ihr Gewicht beträgt 20 bis 25 to und ihre Geschwindigkeit 160 km/h. In der Frontalansicht der Fig. 6 ist der größere Radstand auffal­ lend und die niedrigere Gesamthöhe gegenüber der Lok BR 143 in Fig. 5. Die Fig. 6 zeigt zudem die Anordnung der Leiträder 5 am Leitsteg 3, die Stromabnehmer 15 sowie die Pufferkissen 11 in Fenderbauweise.

Die Fig. 7 zeigt in drei Ansichten das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel eines Luftkissen-Reisezugwagens 8 mit 96 Sitzplätzen. Die Anordnung der lose laufenden, aber bremsfähigen Stützräder 9 für die langsame Einfahrt in den Bahnhof sind, in Kontakt mit der Fahrbahn nach unten aus­ gefahren, abgebildet. In der nur schematischen Draufsicht der Fig. 7 sind die Luftkissen 1, die Leiträder 5 und die Gleitkufen 4 dargestellt.

Die Fig. 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Beispiel der Anord­ nung der lose laufenden Leiträder 5, die ihre auf sie ein wirkenden Spurführungskräfte direkt in den Fahrzeugrahmen weiterleiten. Der Leitsteg 3 ist mit seinen Füßen 10 im Betonbahnkörper 2 einbetoniert.

Die Fig. 9 zeigt in Seitenansicht den Leitsteg 3, der vor­ zugsweise aus gewalztem Stahl gefertigt ist, und verdeut­ licht, wie dieser mit seinen Leitstegfüßen 10 im Beton­ bahnkörper 2 verankert ist. Ein Leitrad 5 ist in seiner Höhenlage abgebildet um zu zeigen, daß seine Spurführungs­ kräfte mit nur kleinem Hebelarm über der Oberfläche des Betonbahnkörpers 2 angreifen, wodurch die seitliche Biege­ beanspruchung des Leitsteges 3 klein gehalten werden kann.

Die Fig. 10 zeigt in Seiten- und Draufsicht ein erfindungs­ gemäßes Ausführungsbeispiel einer Kupplungsstelle zwischen zwei Luftkissen-Reisezugwagen 8. Die herkömmliche Kupplung 12 ist bekannt und bewährt und wird nicht geändert. Aber als Puffer werden erfindungsgemäß die abgebildeten Puffer­ kissen 11 eingesetzt, die nach dem "Fender"-Prinzip arbei­ ten, geräuschlos und nahezu ohne Verschleiß sind und sich in Kurven besser als die veralteten, gefederten Rohrpuffer gegenseitig anpassen indem sie sozusagen aufeinander ab­ rollen. Außerdem zeigt die Fig. 10 in ihrer oberen Seiten­ ansicht den aerodynamischen Übergang 16, der sich beim Kuppeln zweier Waggons überlappend übereinander schiebt und ebenfalls kurvenbeweglich ist. Weil erfindungsgemäß jeder Waggon 8 mit Hilfe eines eigenen Stromabnehmers 15 (siehe Fig. 7), oder alternativ, durch Stromversorgung von der Lok aus, sein Luftkissen selber erzeugt, ist ein schallisolierter Bordverdichter-Raum 13 am Waggonende vor­ gesehen, der durch eine schalldichte Trennwand vom Fahr­ gastraum abgetrennt ist. Auf diese Maßnahme sollte nicht verzichtet werden, obwohl moderne rotierende Luftkissenge­ bläse nicht geräuschvoll arbeiten. Die in der unteren Draufsicht der Fig. 10 nur schematisch angedeuteten Türen für den Übergang zum nächsten Waggon sind jeweils nur in einer Richtung begehbar, so daß es nicht zu unbequemen Be­ gegnungen kommen kann. Durch Beschriftung wie z. B. "Durch­ gang frei" bzw. "Kein Durchgang" wird der Rechtsverkehr auf jeder Seite der mittleren Räume 13 und 14 reguliert. Mit 13 ist der Verdichterraum, mit 14 die Toilette bezeich­ net.

Die Fig. 11 zeigt in Frontalansicht ein erfindungsgemäßes Beispiel für die Anordnung der nicht angetriebenen, lose laufenden, aber bremsfähigen Stützräder 9 im Kontakt mit der Fahrbahn, z. B. bei der Bahnhofseinfahrt. Sie laufen vertikal auf der Dachschräge des Betonbahnkörpers 2.

Die Fig. 12 zeigt in Draufsicht die gleiche Anordnung wie Fig. 11, ebenfalls als erfindungsgemäßes Beispiel. Die Stützradhalterungen 19 der beiden benachbarten Stützräder 9 sind durch eine verdrehfeste Gelenkwelle 19a miteinander verbunden, so daß sie nur gleiche Bewegungen ausführen können.

Die Fig. 13 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für den Mechanismus zum Heben und Senken der Stützräder 9, die am Fahrzeugrahmen mit Hilfe der Gelenkwelle 19a und ihrer Lager angelenkt sind. Die Stützradhalterung 19 wirkt wie ein Hebelarm, der von einer starken Druckfeder 17 nach unten bewegt wird und dabei das Stützrad 9 auf die Fahrbahn drückt, wobei das Luftkissenfahrzeug um wenige Zentimeter angehoben wird. Das geschieht beim Einrollen in den Bahnhof mit gedrosseltem Luftkissendruck. Beim Anfah­ ren nach dem Bahnhofshalt werden die Stützräder 9 angeho­ ben, wie es die rechte Seite der Fig. 13 zeigt, indem der Luftzylinder 18 oder ein Hydraulikzylinder die Stützrad­ halterung 19 gegen den Druck der Feder 17 über ein ein­ faches Hebelsystem, wie es abgebildet ist, anhebt. Dabei wird zugleich die Luftkissenleitung wieder hochgefahren.

Die Fig. 14 bis 17 zeigen ein erfindungsgemäßes Ausführungs­ beispiel für einen beschrankten Übergang über eine Luft­ kissentrasse, bei dem der Leitsteg 3a im Bereich des kreu­ zenden Straßenverkehrs versenkbar ist. Im einzelnen zeigt die Fig. 14 den Betonbahnkörper 2 im Querschnitt mit dem im Lagerblock 26 versenkten Leitsteg 3a, der eine Kopfplatte 20 besitzt, die die Lasten des Straßenverkehrs aufnimmt, während hier bei geöffneter Schranke ein Kraftfahrzeug den Bahnübergang passiert.

Die Fig. 15 zeigt den gleichen Übergangsbereich wie Fig. 14 aber bei geschlossener Schranke und das Befahren durch eine Adhäsionslok 7 (gemäß Fig. 6), von der hier nur die Triebräder 6 und die Leiträder 5 abgebildet sind. Beim Schließen der Schranke fährt der mit ihr gekoppelte Leit­ steg 3a zwangsläufig in seine obere Endstellung um seine Funktion zu erfüllen. Auch die Triebräder 6 der Lok 7 lau­ fen vertikal auf der Dachschräge des Betonbahnkörpers 2.

In den Fig. 14 bis 17 wird außerdem ein Beispiel für den Betätigungsmechanismus der Vertikalbewegungen des Leitste­ ges 3a in Schnittzeichnungen beschrieben. Um über die meh­ rere Meter betragende Breite des Überganges und die ent­ sprechende Länge des versenkbaren Leitsteges 3a an jeder Stelle eine millimetergenaue gleichmäßige vertikale Paral­ lelbewegung zu erreichen, ist es notwendig, dafür ein ebenso langes Antriebselement einzusetzen. Im vorliegenden Beispiel ist dafür ein starkwandiges, verdrehfestes Rohr als Welle 22 vorgesehen, die in gleichen Abständen in den Lagerblöcken 26 drehbar gelagert ist (gemäß Fig. 17). In jedem Lagerblock 26 besitzt die Welle 22 je einen auf ihr befestigten Schwenkhebel 23, der die Vertikalverschiebung des Leitsteges 3a bei einer begrenzten Drehung der Welle 22 bewirkt. Um die Konstruktion so einfach wie möglich zu halten, werden die Schwenkhebel 23 die Welle 22 ein wenig horizontal verschieben. Dafür besitzen die Drehlager für die Welle 22 im Lagerblock 26 einen kleinen Freiraum, in den sich die Welle 22 bei ihrer Tätigkeit gleitend hinein­ schiebt. Bei höheren Frequenzen wäre diese Lösung nicht möglich. Aber die Welle 22 führt ihre begrenzte Bewegung nur mit jedem Schließen und Öffnen der Schranke aus. Die Zwischenräume zwischen je zwei Lagerblöcken 26 werden gegen Verschmutzung und Nässe durch ein Schutzrohr 24 ge­ schützt. Der versenkbare Leitsteg 3a gleitet seinerseits vorzugsweise graphit- oder molycote-geschmiert zwischen Gleitschienen 21, die in der unteren Leitstegposition durch die Leitstegkopfplatte 20 ebenfalls gegen Verschmut­ zung geschützt sind.

In der Fig. 17 ist der feste, unbewegliche Leitsteg 3 außer­ halb des Schrankenbereichs angedeutet, und daran dicht an­ schließend der vertikal bewegliche Leitsteg 3a mit deiner Kopfplatte 20. Die zwangsweise Kopplung der Schranke 25 mit der Welle 22 für die Vertikalverschiebung des Leitste­ ges 3a ist hier lediglich durch einen verbindenden Pfeil dargestellt weil es dafür verschiedene mechanische Mög­ lichkeiten gibt. Es handelt sich um die Kopplung von Schwenkbewegungen in zwei zu einander senkrechten Ebenen. Der Schwenkwinkel der Schranke 25 beträgt 90°, der Schwenk­ winkel der Welle 22 nach beiden Seiten je ca. 30°, zusam­ men ca. 60°. Als Kopplungsmittel bieten sich an, ein Ke­ gelradgetriebe, ein Kreuzgelenk oder eine Gelenkwelle. Da­ mit wird erreicht, daß der Leitsteg 3a beim Öffnen der Schranke 25 gleichzeitig zwischen den Gleitschienen 21 un­ ter Flur gefahren wird, und, beim Schließen der Schranke 25, also beim Sperren des Straßenverkehrs, wieder in seine obere Funktionsposition zurückfährt. Natürlich muß dafür die Leistung des heutigen elektrohydraulischen Antriebs etwa verdreifacht werden.

Die Fig. 18 bis 20 zeigen drei erfindungsgemäße Ausfüh­ rungsbeispiele für die Weichen der Luftkissenbahn mit dachförmiger Fahrbahnoberfläche und mittigem Leitsteg. Die Aufgabe wird dadurch vereinfacht, daß auf die übliche zweiseitige Spurführung verzichtet und die mittige Leit­ stegführung angewandt wird. Diese ist zwar auch, und aus­ schließlich nur beim französischen A´rotrain bekannt, aber dort zwangsläufig so aufwendig konstruiert, daß bei dieser Hochgeschwindigkeitsbahn Weichen, außer bei Depotbefahrung kaum möglich sind. Erst mit der leichten stählernen Leit­ steglösung der erfindungsgemäßen Luftkissenbahn werden die in den Fig. 18 bis 20 gezeigten Weichen ermöglicht. Den grundlegenden Unterschied der in den Fig. 18 bis 20 gezeig­ ten Weichen gegenüber bekannten Konstruktionen bildet die erfindungsgemäße dachförmige Ausbildung der Betonbahnober­ fläche.

Im einzelnen zeigt die Fig. 18 als erfindungsgemäßes Aus­ führungsbeispiel in Draufsicht die Schlittenweiche 27 mit ihrer dachförmigen Fahrbahnoberfläche und dem Leitsteg 3. Der Schlitten 27 ist durch Querschraffur kenntlich gemacht. Im linken Teil der Fig. 18 ist die Weiche auf Geradeaus­ fahrt gestellt, im rechten Teil der Fig. 18 auf Rechtsab­ fahrtstellung. Der Schlitten 27 wird um einen Hub, der nur wenig größer ist als die Breite des Betonbahnkörpers 2, hydraulisch verstellt.

Die Fig. 19 zeigt als weiteres erfindungsgemäßes Ausfüh­ rungsbeispiel die Schwenkplattenweiche 28, die sich um den Drehpunkt 29 bis zu den Anschlägen 30 schwenken läßt. Die schwenkbare Weichenplatte 28 ist schräg schraffiert ge­ kennzeichnet. Im oberen Teil der Fig. 19 ist die Weiche auf Geradeausfahrt gestellt, im unteren Teil der Fig. 19 auf Rechtsabfahrtstellung. Auch hier ist eine, nicht abgebil­ dete elektrohydraulische Verstellung vorgesehen.

Die Fig. 20 zeigt ein aufwendigeres erfindungsgemäßes Aus­ führungsbeispiel in Form einer elastisch biegsamen Leit­ stegweiche 31. Beim Verstellen von der im oberen Teil der Fig. 20 dargestellten Geradeausfahrtstellung zur darunter abgebildeten Rechtsabfahrtstellung wird der stählerne Leit­ steg 3 elastisch verbogen. Die Dachform der Fahrbahn wird durch Trapezbleche 33 gebildet, deren Querschnitt im Schnitt A-A zu erkennen ist. Dort sind auch die Triebräder 6 und die Leiträder 5 der Adhäsionslok 7 eingetragen um zu zeigen, daß ihre Funktion nicht behindert wird. Der bieg­ same Leitsteg 3 gleitet mit seinen Trapezblechen 33 auf einer vertieften Ebene 32, die schräg schraffiert darge­ stellt ist. Um die elastische Biegelinie des Leitstegs 3 nicht zu behindern, sind die dachförmigen Trapezbleche 33 nur mit ihrem mittleren Teil 34 am Leitsteg 3 befestigt. Zwischen den Befestigungsstellen 34 befinden sich freie Abschnitte 35. Aus geometrischen Gründen bilden sich zwi­ schen den Trapezblechen 33 beim Biegen des Leitsteges 3 an der Kurvenaußenseite schmale, keilförmige Schlitze, die von der Adhäsionslok 7 auf ihrer Laufspur 38 problemlos überfahren werden und auch die Luftkissenfahrzeuge nicht behindern. Aber auch diese schmalen Schlitze können bei ge­ eigneter Gestaltung der Trapezbleche 33 durch Überlappung gemäß Schnitt B-B vermieden werden. Auf der Kurveninnen­ seite schieben sich die Kanten der Trapezbleche 33 keil­ förmig übereinander wie es der Schnitt B-B zeigt. In der jeweiligen Endstellung der Weiche 31 schieben sich einige Trapezbleche 33 unter übergreifende Anschläge 36, die so­ wohl die elastische Biegung des Leitsteges 3 begrenzen wie auch die Trapezbleche 33 am Boden der vertieften Ebene 32 festhalten, wenn die Luftkissenbahn oder ihre Lok durch die wirkenden Zentrifugalkräfte über die Leiträder 5 einen Druck auf den Leitsteg 3 ausüben und diesen zu kippen ver­ suchen wie es aus Schnitt A-A ohne den Anschlag 36 als un­ vermeidbar zu erwarten wäre.

Bei allen beschriebenen Varianten der Fig. 18 bis 20 wird die Stromrückführung durch den Leitsteg 3 dadurch sicher­ gestellt, daß an den unbewegten Leitstegen 3 federnde An­ schläge 37 befestigt sind, wie sie in Fig. 20 eingetragen sind, gegen die sich die Enden der bewegten Leitstege 3 an­ pressen. Die federnden Anschläge 37 sind dicht über der Dachform der Fahrbahn aber unter dem Fahrbereich der Leit­ räder 5 angeordnet um deren Funktion nicht zu stören. In den Endstellungen werden die Weichen in bekannter Weise selbsttätig verriegelt und vor dem Umstellen elektromagne­ tisch entriegelt, entweder vom Stellwerk aus oder vom Lok­ führer, wie es bei Straßenbahnen üblich ist. Bei Gerade­ ausfahrt können die beschriebenen Weichen mit unverminder­ ter Geschwindigkeit befahren werden. Bei Änderung der Fahrtrichtung ist die Geschwindigkeit wie üblich herabzu­ setzen.

Claims (36)

1. Luftkissenbahn auf Betonbahnkörper, die auf den Tras­ sen des heutigen Eisenbahnnetzes verkehrt, welches sie er­ setzen soll, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ihre Waggons (8) auf einem Luftkissen (1) zwischen ihrer Unterseite und der Oberfläche eines Beton­ bahnkörpers (2) gleiten und
• b) deren Traktionskopf aus einer elektrisch betriebe­ nen Adhäsionslok (7) besteht, die mit Gummireifen auf dem Betonbahnkörper (2) fährt.

2. Luftkissenbahn nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Betonbahnkörper (2) auf seiner Mittellinie in Fahrt­ richtung einen Leitsteg (3) besitzt.

3. Luftkissenbahn nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahnoberfläche des Betonbahnkörpers (2) nach bei­ den Seiten dachförmig geneigt ist.

4. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitsteg (3) aus rostfreiem oder rostgeschütztem Stahl gefertigt ist und in gleichen Abständen mit Füßen auf dem Betonbahnkörper (2) steht, wobei seine Unterkante zum First der dachförmigen Oberfläche des Betonbahnkörpers (2) einen kleinen freien Abstand hat.

5. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitsteg (3) auch zur Stromrückführung dient.

6. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Waggon (8) und die Lok (7) Leiträderpaare (5) besit­ zen, die um vertikale Achsen lose laufend mit geringem Spiel auf beiden Seiten des Leitsteges (3) laufen und Vollgummibandagen mit Stahldrahtarmierung besitzen.

7. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiträder (5) federnd, mit kurzem Federweg, von beiden Seiten gegen den Leitsteg (3) gelagert sind, wobei der Fe­ derweg in der Weise durch Anschläge eng begrenzt wird, daß die Leiträder (5) in ihrer engsten Stellung am Leitsteg (3) noch ein geringes freies Spiel einhalten ohne auf den Leitsteg (3) Zwang auszuüben.

8. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Waggon (8) mit einem eigenen Elektrogebläse sein Luftkissen (1) selber erzeugt.

9. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Waggons (8) für ihr Luftkissengebläse einen eigenen Stromabnehmer haben.

10. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Waggons (8) eines Zuges den Strom für ihre Luftkissen (1) von der Lok (7) beziehen.

11. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Waggons (8) den Strom für ihre Luftkissen (1) von nur einem Waggon (8) des Zuges beziehen, der dafür mit einem Stromabnehmer (15) ausgerüstet ist.

12. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall der Stromlieferung durch den, dafür eingerich­ teten Waggon (8) des Zuges, die Stromlieferung für die Luftkissen (1) aller Waggons (8) auf die Lok (7) umge­ schaltet wird.

13. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonbahnkörper (2) in situ und mittels Gleitschalung und der Methode der kontinuierlichen Fertigung auf der bisherigen Trasse eingebaut wird, nachdem Schotter, Schwellen und Gleise beseitigt sind.

14. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dachförmige Fahrbahnoberfläche mit einer Schutz­ schicht, vorzugsweise Epoxydharz, porenfrei abgedichtet und geglättet wird.

15. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einrichtung einer Versuchsstrecke ein Teilstück der vorhandenen Schienentrasse mit einem Betonbahnkörper (2) zwischen den Schienen versehen wird, in der Weise daß auf dieser kompatiblen Strecke Luftkissenwaggons von einer herkömmlichen schienengebundenen Elektrolok gezogen und vergleichbare Leistungsdaten erhalten werden.

16. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonbahnkörper (2) einer kompatiblen Versuchsstrecke zwischen den Schienen mittels Gleitschalung in kontinu­ ierlicher Fertigung von einer, auf den Schienen fahrenden Betoniermaschine gefertigt wird.

17. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebräder (6) der Adhäsionslok (7) um eine Achse dre­ hen, die die gleiche Neigung wie die beidseitig dachförmi­ ge Fahrbahnoberfläche besitzt.

18. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebräder (6) der Adhäsionslok (7) Einzelantrieb ha­ ben und bremsfähig sind.

19. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebräder (6) der Adhäsionslok (7) eine Gummibereifung haben, die mit nicht brennbarem Material verstärkt ist.

20. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Waggon (8) vertikal ausfahrbare, lose laufende,aber bremsfähige Stützräder (9) besitzt, die in ihrer jeweili­ gen oberen oder unteren Endstellung verriegelt werden und vom Lokführer auf elektromagnetischem Wege mittels durch­ gehender Fernbedienung entriegelt und nach oben oder un­ ten zurückgefahren werden.

21. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Waggon (8) Backenbremsen besitzt, die von beiden Seiten gegen den Leitsteg (3) wirken und mittels durchge­ hender, regelbarer Fernbedienung vom Lokführer betätigt werden.

22. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Waggons (8) an beiden Enden aerodynamische Übergänge (16) besitzen, die sich beim Ankuppeln überlappend abdec­ ken und kurvenbeweglich sind.

23. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Waggons (8) und die Lok (7) an beiden Fahrzeugenden Pufferkissen (11) besitzen, die nach dem "Fender"-Prinzip gebaut sind und sich kurvenbeweglich aufeinander abwälzen.

24. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß die Waggons (8) an ihrer Unterseite zwischen den Luftkis­ sen (1) befestigte Gleitkufen (4) besitzen, die bei aus­ reichender Verminderung des Luftdrucks in den Luftkissen (1) in Bremskontakt mit der dachförmigen Fahrbahnober­ fläche kommen.

25. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkufen (4) austauschbare Bremsbacken, vorzugswei­ se aus Holz, besitzen.

26. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Lokführer bei einer Notbremsung mittels durchgehend er Fernbedienung durch die Betätigung des roten Notknopfes den Luftkissendruck aller Waggons (8) ausschalten und damit das Absenken der Waggons (8) mit ihren Gleitkufen (4) auf die Fahrbahn bewirken kann, wobei zugleich die Lok (7) bremst und die Backenbremsen der Waggons (8) an den Leit­ steg (3) gepreßt werden.

27. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Lokführer vor der Bahnhofseinfahrt mittels durchgehen­ der Fernbedienung den Luftkissendruck der Waggons (8) drosselt und alle Stützräder (9) nach unten in Kontakt zur Fahrbahn ausfährt.

28. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Lokführer vor der Abfahrt mittels durchgehend er Fern­ bedienung den gedrosselten Luftkissendruck der Waggons (8) wieder auf Betriebsdruck erhöht und zugleich die Stützrä­ der (9) in ihre obere Endposition hochfährt.

29. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß für das Überqueren des Straßenverkehrs an einem beschrank­ ten Übergang der Leitsteg (3a) bei sich öffnender Schranke (25) in den Betonbahnkörper (2) und die dort befindlichen Lagerblöcke (26) versenkt wird.

30. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bahnübergangs der versenkbare Leitsteg (3a) eine Kopfplatte (20) besitzt.

31. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bahnübergangs die Vertikalbewegung des Leitsteges (3a) zwangsläufig mit dem Öffnen und Schließen der Schranke (25) verbunden ist.

32. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß für die Weichen der Luftkissenbahn mit der dachförmigen Ausbildung ihrer Fahrbahnoberfläche und ihrem Leitsteg (3) wahlweise die Schlittenweiche (27), die Schwenkplat­ tenweiche (28) oder die elastisch biegsame Leitstegwei­ che (31) eingesetzt werden kann.

33. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichen der Luftkissenbahn beim Erreichen ihrer End­ stellungen gegen Anschläge (30) bzw. (36) fahren und verriegelt werden.

34. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (36) der elastischen Leitstegweiche (31) übergreifende Ansätze haben, unter die sich in der Wei­ chenendstellung die Trapezbleche (33) mit ihrer Außen­ kante unterschieben.

35. Luftkissenbahn nach einem-oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Weichen der Luftkissenbahn die Stromrückführung durch den Leitsteg (3) durch federnde Anschläge (37) ge­ sichert wird, die an den unbewegten Leitstegen (3) befes­ tigt sind und gegen die sich die Enden der bewegten Leit­ stege (3) anpressen.

36. Luftkissenbahn nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß außer Reisezugwagen (8) auch Güterwagen und Luftkissen- Flachwagen mit extrem niedriger Ladefläche eingesetzt werden.