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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 !
Die Seilbahn in der Stadt hat Zukunft. Innerörtliche Gondelbahnen können so manches Verkehrsproblem und Transportproblem, vor allem in der Dritten Welt, lösen. Erneuerbare Energie kann nachhaltig für den Verkehr genutzt werden, CO2-Emissionen werden vermieden, Abgasimmissionen in den Straßen werden erheblich reduziert und zugleich steigt die Lebensqualität der Stadtbewohner.
Seilbahngondeln werden derzeit in den Stationen entweder mit Kettenförderern oder mit Reifenförderern über Reibräder angetrieben.
Reifenförderer bewegen Gondeln in der Station und beschleunigen sie auch auf die Geschwindigkeit des Seils, an das angekuppelt wird. Die Reifen sind oben entlang der Schienenstrecke in der Station angeordnet und werden von einem Motor angetrieben. Fährt eine Gondel da vorbei, rollen jeweils zwei Reifen gleichzeitig auf einer rauhen Lauffläche die an der Klemme befestigt ist und bewegen so die Gondel ruckfrei in der Station. Auf der Beschleunigungsstrecke dreht sich der jeweils nächste Reifen schneller und die Gondel beschleunigt.
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 einzusetzen.
Linearmotorantriebe...
...zum Starten und Bewegen von Gondeln in den Stationen und zur Beschleunigung der Gondeln auf die Geschwindigkeit des Zugseils zum Ankuppeln wären auf den ersten Blick eine interessante Sache. Da Linearmotoren nur einen schlechten Wirkungsgrad von 50% besitzen (50% der Energie wird in Wärme umgesetzt) entwickelte die Fa. Intamin die LSM-Technik mit Wirkungsgraden bis zu 90 %.
( INTAMIN AMUSEMENT RIDES Int. Corp. Est., Landesstrasse 126, P.O. Box 644, FL-9494 Schaan,
[ externer Link zu http://www.intaminworldwide.com/ ]
lesenswerte Literaturstelle über Linearmotorantriebe bei RollerCoastern:
[ 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.)
Linearmotoren haben den Vorteil, dass sie ohne bewegliche Teile (Schleppketten, Reibräder, Getriebe) auskommen. Herkömmliche Reibräder unterliegen nämlich einem starken Verschleiß und müssen regelmäßig arbeitsintensiv ausgewechselt werden.
Dem gegenüber stehen die hohen Kosten. Geht man nun von einer Stationslänge von 66 m aus, mit Haltestelle und Gondelgarage-Hälfteanteil mindestens 100 m pro Richtung, braucht man pro Richtung also 100 Laufmeter stromdurchflossene Spulen und samt Gegenrichtung zusammen kaum finanzierbare 200 Laufmeter Linearmotorschienen (sofern man nicht beidseitig die Spulen braucht und die Längen sich in dem Fall nocheinmal verdoppeln). Schafft man die Verkürzung einer Haltestelle auf 10 m [ siehe Seite > Haltestellen<, ganz unten], dann genügen samt Haltestelle und Gondelgarage zusammen rund 30 Laufmeter stromdurchflossene Spulen je Richtung. Aber auch Reifenförderer-Systeme kosten Geld und eine Seilbahn in der Stadt benötigt ein flexibles System, mit dem Gondeln vollautomatisch bewegt und eingaragiert und ausgaragiert werden können.
Linearmotorantriebe könnten jedoch die Kabinentüren öffnen/schließen, um einige bewegliche Teile, die Verschleiß unterliegen, einzusparen.
Linearmotorantriebe sind Stand der Technik bei Personenliften in Gebäuden. Damit werden herkömmliche Motoren, Seilzüge, Gegengewichte und bewegliche Teile eingespart. Linearmotorantriebe könnten Gondeln auf Fußgeherniveau absenken. Das Absenken kostet aber Zeit, die bei einer Seilbahn als Verkehrsmittel wichtig ist.
Kostengünstiger als Linearantriebe für alle (Zwischen)Stationen wäre es vermutlich, die Gondeln in den Stationen auf eigenen Stützrädern auf Schienen laufen zu lassen, und diese Stützräder mit Direktantrieben in der Nabe zu bewegen. Für die Räder, die auf den Seilen laufen, passt der Direktantrieb nicht, denn die Motoren wirken im stromlosen ausgeschalteten Zustand wie Bremsen. Der nötige Strom für die Motoren könnte aus Stromschienen abgenommen werden.
Antriebe für Züge von Siemens
[ hochinteressanter externer Link zu http://www.siemens.com/innovation/pool/de, pdf, 160 kB ]
Anstelle von Linearmotorschienen, die auch die Positionen messen können, werden für den Direktantrieb in der gesamten Station andere berührungslose Positionssysteme benötigt, um die Position der Gondeln bestimmen zu können und den Gondeln auf jedem Streckenabschnitt einen Geschwindigkeits-Sollwert vorgeben zu können.
Bei Waschmaschinen wird aus der Trägheit der bewegten Trommel das Wäschegewicht errechnet und darauf die zuzupumpende Wassermenge abgestimmt. Bei Seilbahnen könnte aus der Trägheit der bewegten Gondel ebenfalls das Gewicht berechnet werden und (nach Vergleich mit dem gespeicherten Leergewicht) festgestellt werden, ob die Gondel leer ist ( und garagiert werden kann ) und mit welcher Kraft die Direktantriebe wirken müssten.
Da stromlose Direktantriebsmotoren als Generatoren wie Bremsen wirken und der Strom ins Netz eingespeist werden kann, wird die Bremsenergie wiederverwertet. Derselbe Motor, der die Gondel beschleunigt oder bewegt, bremst auch die Gondel und positioniert sie genau an den Wartestellen.
Der vom Bremsen gelieferte Strom wird in Doppelschicht-Kondensatoren (Supercaps) gespeichert und zum Anfahren, zum Beheizen der Gondeln, für Air-Condition, zur Stromversorgung der Gegensprechanlage oder zum Öffnen/Schließen der Kabinentüren verwendet.
Siemens Energiespeicher Sitras SES
[externer Link zu http://www.mobility.siemens.com/shared/data/pdf/www/turnkey_systems/sitras-ses_ws_00.pdf, 739 kB ]
Bordstrom-Versorgung bei den Selbahnkabinen der BUGA-Seilbahn Koblenz, Bericht des SI-Magazins 05/2010, S.55
[ externer Link zu http://www.simagazin.com/images/stories/Si5_2010/pdf/Si5-2010_S.54_CWA.pdf ]
Patentschrift zur Energiespeicherung bei Seilbahnkabinen
[ externer Link zu http://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp?IA=EP2010059409&DISPLAY=DESC ]
Hinweis:
Anders konstruiert ist der in Japan entwickelte Skyrail, bei diesem fährt eine (Seilbahn)Kabine an einer Schiene hängend. Der Antrieb erfolgt über Linearmotoren auf der ganzen Strecke.
Skyrail Midorizaka line [ externer Link zu http://www1.u-netsurf.ne.jp/~ichiban/skyrail/index.html ]
Wikipedia dazu [ externer Link zu http://en.wikipedia.org/wiki/Skyrail_Midorizaka_Line ]
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 ]
Diese Designlösung kann vermutlich auch nur mit Linearmotoren verwirklicht werden:
[ externer Link zu http://faculty.washington.edu/jbs/itrans/satproject.htm ]
Originalwebsite dazu [externer Link zu http://www.satproject.com.ar/ ]
Die Linearmotorantriebstechnologie nutzt auch das RailCab-Projekt.
[ externer Link zu http://www.railcab.de/index.php?id=2 ]
Abbremsen von Gondeln mit
Wirbelstrom-Linearbremsen
Je höher die Relativgeschwindigkeit ist, desto größer ist bei Wirbelstrom-Linearbremsen die Bremskraft. Auf den Gondeln werden 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 die 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 an die Außenluft abzugeben. Bei den oben beschriebenen Nabenmotor-Direktantrieben wird beim Bremsen Strom erzeugt, der nach Speicherung in Supercaps (Kondensatoren) zur Beheizung der Gondeln im Winter u.a.m. genutzt wird.
Wirbelstrom-Linearbremsen sollten daher eher als failsafe-Notbremsen eingesetzt werden, die auch bei Stromausfall alle einlangenden Gondeln sicher abbremsen.
Linearmotoren und Wirbelstrombremsen [ externer Link zu http://intrasysmuc.com ]
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