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Urbane Seilbahnen Wirbelstrombremse und Linearmotorantrieb

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SEILBAHNEN als Verkehrsmittel der ZUKUNFT ?


ZUR BEACHTUNG: Diese Einzelseite enthält auch Details, Beschreibungen und Vorschläge für ein (vernetztes) Seilbahnsystem der ZUKUNFT, theoretische Ideen, die über den Stand der Technik der Gegenwart hinausgehen und noch der Prüfung und Entwicklung bedürfen !


Seilbahngondeln werden in den Stationen entweder mit Kettenförderern oder über Reibräder angetrieben. Um Gondeln flexibel und schnell innerhalb einer Station zu bewegen, zu beschleunigen und abzubremsen liegt es nahe, dafür berührungslose Direktantriebe mit Linear-Induktions-Motoren (LIM) und Wirbelstrom-Linearbremsen zu verwenden.

Eine gute Einführung dazu bietet dieser Artikel.

[ externer Link zu http://www.baumaschine.de/Portal/Aktuell_0501/Wissenschaft/linearmotor/linearmotor.html ]


Abbremsen von Gondeln mit WIRBELSTROM-LINEARBREMSEN:

Je höher die Relativgeschwindigkeit ist, desto größer ist bei Wirbelstrom-Linearbremsen (kurz Wirbelstrombremsen) die Bremskraft. Auf den Gondeln sind dazu Permanentmagnete angebracht, in der Station klappbare Metallschwerter. Ein kleiner Elektromagnet deaktiviert die Bremse indem er die Permanentmagnete gegen eine Feder von der Bremsstrecke wegzieht. Bei Stromabschaltung oder bei Stromausfall (failsafe) wird die Bremse aktiviert, indem Metallschwerter näher an die Spur gerückt werden und die Wirbelströme die Gondeln sicher abbremsen. Da die Bremsen berührungslos sind, nützt sich nichts ab, die Wärmeenergie wird über Kühlrippen in die Luft abgegeben.
Fa.Magnetacorp
[ externer Link zu http://www.magnetarcorp.com/ ]
Fa. InTraSys [ externer Link zu http://www.intrasys-gmbh.com/ ]

Nicht außer acht sollte man lassen, dass man mit der Bremsenergie Gondeln heizen könnte, statt die Wärmeenergie ungenutzt in die Außenluft abzugeben. Als Bremsen bei Dreiseilbahnen könnte man auf die Seile zuschaltbare Generatoren/Dynamos verwenden, die beim Bremsen Strom erzeugen, der nach Speicherung in Supercaps (Kondensatoren b zur Beheizung der Gondeln im Winter oder zum Antrieb von Lüftern genutzt wird.



LINEARMOTORANTRIEBE zum Starten und Bewegen von Gondeln in den Stationen
und zur Beschleunigung der Gondeln auf die Geschwindigkeit des Zugseils zum Ankuppeln:

Da Linearmotoren nur einen schlechten Wirkungsgrad von 50% besitzen (50% der Energie wird in Wärme umgesetzt) entwickelte die Fa. Intamin (
INTAMIN AMUSEMENT RIDES Int. Corp. Est., Landesstrasse 126, P.O. Box 644, FL-9494 Schaan, www.intaminworld.com, externer Link) die LSM-Technik.

Ein LSM unterscheidet sich vom LIM in einem einzigen Detail: Beim Läufer wird statt einer Kupfer- oder Aluminiumplatte ein Magnetbalken mit alternierender Polarität eingesetzt. Der Stator taucht in einen etwa 40 Millimeter breiten Luftspalt ein, der beidseitig von Permanentmagneten gebildet wird. Die Asynchron- wird dabei zur Synchronmaschine: Statt dass ein Magnetfeld im Läufermedium vom elektromagnetischen Wanderfeld der Statoren induziert wird, interagiert das Magnetfeld der Permanentmagnete direkt mit dem elektrisch erzeugten Wanderfeld im Stator. Das Fahrzeug reitet wie ein Surfbrett auf der elektromagnetischen Welle des Statormagnetfeldes.Der Wirkungsgrad des LSM ist mit 60 bis 90 Prozent fast doppelt so hoch wie die des LIM.
Ganz ohne Nachteile kommt jedoch auch ein LSM-Antrieb nicht daher, denn er erfordert eine weitaus genauere Ansteuerung der linearen Motoren: Die Geschwindigkeit des wandernden Magnetfeldes muss exakt mit der Geschwindigkeit des Zuges synchronisiert sein. Ansonsten "verliert" das Statorfeld den Zug und es findet keine Beschleunigung statt. Die Positionierungsgenauigkeit des Zuges liegt bei wenigen Millimetern, um das Statorfeld zu den Permanentmagneten des Zuges synchron laufen zu lassen. Dazu ist ein im Vergleich zum LIM hochpräzises und meist empfindlicheres Positionsermittlungsystem erforderlich. Die Positionen der Sensoren untereinander und in Bezug auf die Statoren muss millimetergenau stimmen. Kommt es zu Ausfällen einzelner Sensoren, kann der Beschleunigungszyklus zum Erliegen kommen.
Weiterhin unterliegen die an den Fahrzeugen eines jeden Zuges angebrachten Permanentmagnetbalken alternierender Polarität einer hohen Fertigungstoleranz. Die Abstände der Poländerungen von Nord nach Süd müssen millimetergenau toleriert sein.

lesenswerte Quelle: [ externer Link zu http://www.coastersandmore.de/rides/lim/lim_lsm.shtml ]
(Anmerkung: In diesem Artikel werden die Begriffe >Toleranz und >tolerieren< mißverständlich gebraucht. Unter Toleranz versteht man die zulässige Abweichung von einem Nennmaß. Darum ist hier eigentlich die Beachtung geringer Fertigungstoleranzen wichtig ! Die Abstände der Poländerungen von Nord und Süd müssen millimetergenau ausgerichtet sein.)

Nachteilig dabei ist, dass Spulen entlang der gesamten Länge der Führungsschienen benötigt werden, der Vorteil ist, es gibt keine beweglichen Teile (Schleppketten, Reibräder usw.). Aus der Trägheit einer Gondel bei der Beschleunigung wird (das Gewicht errechnet und) die nötige Stromstärke angepasst.

Die Linearmotorantriebstechnologie nutzt auch das RailCab-Projekt.
[ externer Link zu http://www.railcab.de/index.php?id=2 ]

Anstelle von Linearantrieben, die Spulen entlang der Fahr- und Beschleunigungsstrecken benötigen, was die Anlage erheblich verteuert, wären
Schienenräder mit Direktantrieb günstiger. Innerhalb der Stationen fahren Gondeln meist auf einem eigenen Rollenpaar auf nur einer Achse, damit sie besser um Kurven fahren können.
Antriebe für Züge von Siemens [ externer Link zu http://www.siemens.com/innovation/pool/de, pdf, 160 kB ]


Schiebetüren von Gondeln könnten mit Linearantrieben geöffnet werden, wenn die Stromversorgung über Schleifkontakte erfolgt.

Da Linearantriebe Aufzügen in Gebäuden Stand der Technik sind (Gegengewichte und Seilzüge werden eingespart) könnte man Linearantriebe auch zum Absenken und Aufheben von Gondeln in Stationen verwenden, dagegen spricht, dass dabei die abzusenkenden Gondeln mit den aufzuhebenden Gondeln im Gleichgewicht stehen und Energie nur zum Heben der Passagiere und für Reibungsverluste aufgewendet werden muss.

Japanischer Skyrail (Website): Kombination aus Linearantrieb (ausserhalb der Stationen) und einer Seilbahn
[ externer Link zu http://www1.u-netsurf.ne.jp/~ichiban/skyrail/index.html ],
eine Beschreibung dazu auf Wikipedia
[ externer Link zu http://en.wikipedia.org/wiki/Skyrail_Midorizaka_Line ]
gute Fotos dazu [ externer Link zu http://historia.arch.p.lodz.pl/jw37/urbtr/funicul-crail.html ]

Ein interessanter Artikel über Linearmotoren für Personenaufzüge.
[externer Link zu http://www.lift-report.de/index.php/news/370/308/10-Geburtstag-der-triebwerksraumlosen-Aufzuge ]




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