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Stahlweiche in offener Bauweise

Die Weiche folgt dem Prinzip einfacher Elementbauweise. 
Bei diesem Entwurf sind zwei bewegliche Teile vorhanden: Die Weichenzunge dreht 
sich um eine senkrechte Achse, das andere Teil - nennen wir es den "Hals" wird 
waagerecht verschoben.

Zunächst könnte man auch die Möglichkeit in Betracht ziehen nur den Hals zu 
verschieben mit zwei vollen Gleisstücke nebeneinander. Also ein Stück Gerade, das 
fest neben einem Stück Kurve montiert ist, zu verschieben.
Dies würde aber ein sehr breites Scheibestück zur Folge haben und auch eine relativ 
lange Stellzeit verursachen.
So ist dieses zu verschiebende Halsstück nun sehr schmal wegen der ineinander 
liegenden Gleisstränge. Die Kurve beschreibt einen Winkel von exakt 4,17°.

Die Zunge besteht aus einer langen Gerade, die linkes und rechtes Gleis im Verbund
trägt. Sie ruht und läuft auf Radlagern.
Der Hals läuft auf Kugellagern, die sich in jedem der Auflage-Querrohre des 
tragenden Stahlgerüstes befinden.

Der Weichenantrieb sitzt an der Seite und besteht zunächst aus einer Schubstange, die 
ebenfalls kugelgelagert läuft und mit dem Weichenhals in dessen Mitte waagerecht
verbunden ist. Der Motor des Antriebes befindet sich in einem extra Häusschen neben
der Konstruktion.
Bei Hochbahn-Lage könnte der Antrieb selbstverständlich auch unterhalb der Weiche 
sitzen, was sogar "ergonomisch" günstiger wäre, hier jedoch wollte ich den Reiz des 
durchgehenden Blickes und eines durchgängig begehbaren Hochbahnaqäduktes nicht 
verbauen.

Insgesamt gilt übrigens: Eine Transrapidweiche in Hochlage ist ökonomischer Unsinn!
Der Aufwand, die ganze Apparatur in die Höhe zu legen und dort auch zu warten 
rechtfertigt sich allenfalls bei Endbahnhöfen als Kehranlage, aber selbst dort sollte man,
falls theoretische Pläne zur Weiterführung der Strecke bestehen, die Trasse erst wieder 
auf Strassenniveau absenken und dann dort - ein Stückchen weiter auf der Erde also - 
die Weichen einbauen!

Zurück zum Antrieb und der Mechanik: Das Halsstück kann mittels eines Scharniers 
mit der Zunge verbunden werden. Das Scharnier müsste dann allerdings auch ein 
Quentchen dehnbar sein, was aus der Physik der Abstandsdifferenz bei Drehen und 
Schieben zweier Teile resultiert.
So könnte die Zunge mittels des Scharniers ggf sogar komplett angesteuert werden, 
ohne einen eigenen Motor oder weiteres Zutun.
Es empfiehlt sich im Falle eines Scharniers aber sicherlich noch eine Zugfeder, o.ä. zur 
Kraftunterstützung am anderen Ende der Zunge.

Die zweite und kräftigere Möglichkeit ist / wäre ein "Direct-Drive" Motor direkt in der 
Achslagerung der Zunge. Somit wird dann jedes der beiden Teile seperat angesteuert. 
Verriegelt werden sollten die Teile in der jeweils neuen Position natürlich ebenfalls, was
eine Servomechanik, o.ä. erfordert. 
Sicherheitstechnisch sollte die Weiche logischer Weise erst dann freigegeben werden, 
wenn alle Verriegelungen geschlossen sind. Die Freigabe als Sicherheitsmechanismus 
muss unabdingabar mit der erfolgten Verrieglung gekoppelt sein!

Zum Gerüstaufbau: Statisch sollten hier eigentlich alle Voraussetzzungen erfüllt sein, um
ausreichend Stabilität und Festigkeit - zumindest im kmh Bereich <200 in 
Abbiegestellung - zu gewährleisten. Man könnte vielleicht sogar noch etwas sparsamer 
und filigraner bauen...
Auch wären verschiedene Gerüstmaterialien zu testen. Reines Metall ist ggf. etwas zu 
temperaturempfindlich, was die Matrialausdehnung bei Wärme- oder Kälteeinfluss 
anbetrifft. Durchaus aber könnten Legierungen oder spezielles Kunststoff konstantes 
Raumvoloumen bewahren, mit dem sich dennoch preiswert arbeiten lässt.

Ein Vorteil bei dieser Konstruktion ist, dass die Gleistrennungen / Gleisübergänge
von linker und rechter Seite im kritischen Bereich versetzt sind, was eine höhere 
Führungsfestigkeit verspricht.
Allerdings entsteht ein unschöner Spalt zwischen Zunge und Hals in Kurvenstellung, 
der aber verkraftbar erscheint. Von der einen Fahrtrichtung aus liegt er ohnehin
gegen die Fliehkraftrichtung des Fahrzeuges und generell sollte sich das Magnetsystem 
hervorragend dazu eignen an solchen Stellen die Kräfte zentimetergenau 
aus- und gegenzusteueren und somit die Schwerpunkte bei der Kräfteverteilung der 
Fahrdynamik festzulegen. Das hiesse z.B bei einem Schlitz auf einer Schienenseite
den Druck entgegengesetzt der Öffnung von der anderen Schienenseite her zu 
erhöhen.

Summa summarum ist mir dieser Weichenentwurf aber noch nicht durchdacht genug,
bzw längst nicht ökonomisch und praktikabel genug.
Besser wäre es mit noch weniger Bauteilen auszukommen und den Antrieb, sowie die 
gesamte Mechanik noch deutlich einfacher zu gestalten. 
Ich habe da bereits drei Direct-Drive Motoren im Sinn. Einen für die Zunge und zwei 
für die jeweiligen parallelen Stränge.
Dreifacher Direct-Drive hätte auch den Vorteil witterungsbeständiger zu sein
gegenüber den doch recht anfälligen, offenen Schiebelagern bei Regen und Vereisung.
Ebenso ist der besagte Schlitz, der sich hier bautechnisch beim Stellen ergiebt weder 
elegant noch ideal.
Letztlich steht hier als gravierender Nachteil noch die relativ hohe Geräuschemission 
während des Stellvorganges bei all den Radauflagen und Kugellagern.

Sicher wären die Direct-Drive Motoren auch energiesparsamer, als ein, in diesem Fall
zusätzliches Grundgestell aus Stahl mitverschieben zu müssen.
Dass kompletter Direct-Drive möglich ist / wäre, bei gleichzeitig höchster Präzision, 
Festigkeit, Dauerbelastung und Wirtschaftlichkeit, das beweisen Fahrgeschäfte und 
die Robotertechnik der Fertigungsstrassen!

 

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